Effect of kinetic parameters on composting performance, aeration, and energy use

Materyal kinetik parametrelerinin kompostlaştırma işleminin performansına, hava gereksinimine ve enerji tüketimine etkisi

Abstract

In this study, a validated two-dimensional finite difference numerical model of the composting reactor was used to determine the effects of kinetic parameters on composting performance, aeration, and energy use. The model incorporated a two component first order kinetic model of decomposition and was developed based on heat and mass balance equations. Compost variables (temperature, moisture, oxygen concentration, and ash content) were monitored as a function of time. Simulation results showed that kinetic parameters of composting were effective and determinant factors on the maturity ratio, aeration requirement, and energy use of composting. Energy use of composting process due to aeration was investigated and it increased with increase in mass flow of air. In addition, it is indicated that optimization of composting process considering kinetic parameters is possible in terms of aeration requirement and energy usage.

Özet

Bu çalışmada, kompost materyaline ait kinetik parametrelerin kompostlaştırma performansına, hava gereksinimine ve enerji tüketimine etkilerinin belilenmesi amaçlanmıştır. Araştırmada, iki boyutlu, sonlu farklar yöntemine göre çalışan ve geçerliliği deneylerle saptanmış olan kompost modeli kullanılmıştır. Kompost modeli iki parçalı-birinci dereceden bir kinetik ayrışma modeli ile ısı ve kütle denkliklerinden oluşmaktadır. Simülasyonlar süresince, kompost değişkenleri (sıcaklık, nem, oksijen konsantrasyonu ve kül içeriği) zamanın fonksiyonu olarak belirlenmiştir. Sonuçlar, materyal kinetik parametrelerinin kompost olgunluğu oranı ve hava gereksinimi üzerine etkili ve belirleyici faktörler olduğunu göstermiştir. Havalandırmadan dolayı enerji kullanımı kinetik parametrelerin ve kütlesel hava debilerinin fonksiyonu olarak incelenmiş ve kütlesel hava debileri arttıkça enerji kullanımı artmıştır. Bu sonuçlara ek olarak, kompostlaştırma işleminin kinetik parametreler doğrultusunda, hava gereksinimi ve enerji kullanımı açısından optimizasyonunun yapılabileceği belirlenmiştir.