A new gas counter for measurement of biochemical methane potential

Abstract

Bu çalışmada yeni bir gaz sayacı ve bu gaz sayacını kullanan biyokimyasal metan potansiyeli testi çok kanallı bir sistem sunulmaktadır. Sunum; gaz sayacının çalışma prensibini, prototiplerinin geliştirilme sürecini, kalibrasyon yöntemlerini, bu gaz sayacını kullanan biyokimyasal metan potansiyel testi sisteminin geliştirilme sürecini, sistemin biyokimyasal metan potansiyeli ölçümü için uygunluk testlerini kapsamaktadır. Yeni gaz sayacı, gaz birikimine bağlı basınç artışıyla tetiklenen gaz tahliye döngüleriyle çalışmaktadır. Gaz birikimi sırasında, ölçülecek gaz, iki tek-yollu solenoid vana arasın kalan bir gaz toplama haznesinde toplanmakta olup, gazın mutlak basıncı sürekli olarak ölçülmektedir. Önceden belirlenmiş tetikleme basıncına ulaşıldığında, solenoid vanalar belli bir sırada kapatılıp açılarak gazın bir kısmı tahliye edilirken, tahliye öncesi ve sonrasında kapalı gaz toplama odasındaki gazın mutlak basıncı sıcaklıkla birlikte ölçülmektedir. Son olarak, tahliye edilen gaz miktarı, ideal gaz kanununa göre hesaplanarak kaydedilmektedir. Sistemin merkezi denetim ve veri toplama birimi için üç geliştirme hazırlanmış ve biyokimyasal metan potansiyeli ölçümü için dört test gerçekleştirilmiştir. Sistemin son versiyonu, geliştirmeye açık olduğunu göstermekle birlikte, 8 reaktörle güvenilir sonuçlar vermiştir. Bu reaktörler için, ölçülen/ teorik biyokimyasal metan potansiyeli oranı, %4,2 standart sapmayla %65,3 bulunmuştur ki bu göreceli olarak genel beklentilere uygundur. Sonuç olarak, bu çalışmayla sunulan yeni gaz sayacı prensibinin geçerli olduğu ve biyokimyasal metan potansiyeli testlerinde kullanıma uygun olduğu gösterilmiştir.

This study presents a novel gas counter and a multi-channel biochemical methane potential test setup for utilizing such gas counters. The presentation includes the principle of the gas counter, development of its prototypes, employed calibration methods, development of the biochemical methane potential test system employing the novel gas counters, and the tests for the system’s suitability for biochemical methane potential measurement. The principle of the novel gas counter is based on gas release cycles triggered by increased pressure due to the accumulation of collected gas. During the gas accumulation, the gas to be measured is collected in a chamber enclosed with two 2-way solenoid valves and the absolute pressure is continuously monitored. After a predetermined trigger pressure is reached, a portion of the gas is released by closing and opening the valves in a certain order, while the pressure with the temperature is measured in the closed gas collection chamber right before and after the gas release. Finally, the amount of the released gas is calculated according to ideal gas law and recorded. Three iterations of the supervisory control and data acquisition unit were constructed, and 4 tests for biochemical methane potential measurement were performed. In the final version, the system worked reliably for 8 reactors, although there is room for improvement. For those reactors, the measured/ theoretical BMP ratio is 65.3% with 4.2% standard uncertainty, which is arguably acceptable. Therefore, it has been demonstrated that the concept of the presented novel gas counter principle is valid and such gas counters are suitable for biochemical methane potential tests.