Arıtma Çamurlarının Fiziksel, Kimyasal ve Mikrobiyolojik Özellikleri

Arıtma Çamurlarının Genel Özellikleri Fiziksel Özellikleri Birçok çamur örneğinin özgül ağırlığı takriben suyun özgül ağırlığına yakın olup pratik hesaplamalarda 1.0 olarak alınabilir.

Fiziksel Özellikleri Arıtma sistemi içerisinde ön çökeltim çamurları genellikle gri-kahverengi ve kötü kokuludur. Havalandırma havuzlarında meydana gelen aktif çamur ise kahverengi ve flok (belediye atık su çamuru) görünümlüdür. Rengin koyuluğu septik koşulların başladığını, açık renk ise yeterince havalanmadığını gösterir.

Fiziksel Özellikleri

Fiziksel Özellikleri Sıvı çamur pompalanabilir, suyu alınmış çamur kati kıvamdadır

Fiziksel Özellikleri Çamurun katı ve sıvı kısımları arasındaki ilişki katı madde konsantrasyonu olarak tanımlanmakta ve mg/lt veya % katı madde olarak belirtilmektedir. Örneğin özgül ağırlığı 1.0 olan bir çamur için 10.000 mg/lt katı madde konsantrasyonu % 1 kuru maddeyi (105 0C’de 24 saat kurutma) ifade eder.

Çeşitli arıtma işlemlerinden oluşan çamur miktarları ve fiziksel özellikleri Arıtma İşlemi Çamur katı maddelerinin özgül ağırlığı Çamurun özgül ağırlığı Kuru madde kg/10 3 m3 Ön çökeltim 1,4 1,02 150 Aktif çamur (atık) 1,25 1,005 85 Damlatmalı filtre (atık) 1,45 1,025 70 Uzun havalandırma (atık) 1,30 1,015 100 Havalandırmalı lagün (atık) 1,01 Filtrasyon 1,20 18 Alg giderimi Fosfor giderimi için ön çök. Tankına kimya. İlavesi Düşük dozda (350-500 mg/l) Yüksek dozda (800-1600 mg/l) 1,90 2,2 1,04 1,05 300 800 Süspanse büyüme nitrifikasyon - Süspanse büyüme denitrifikasyon Kaba filtreler 1,28

Tipik bir aktif çamurdaki suyun dağılımı Sıvı çamur yüksek oranda su içerir (95 - 99%). Bu su temel olarak serbest su ve adsorblanmış sudur. Mekanik su alma yöntemleri koagülasyon ve flokülasyon polimerleri uygulanarak yüksek basınç altında çamurun serbest suyunu ekstrakte edebilir. Suyu alınmış çamur hala yüksek oranda (65-85%), adsorbe su içerir. % Hacim Serbest su % 75 Flok suyu % 20 Kapiler su % 2 Kimyasal bağlı su % 2,5 Katı maddeler % 0,5 Toplam % 100

Çamur suyu % 55 su % 95 su

Çamur suyu Çamurun geri kalan suyu kurutma teknik ve teknolojileri ile giderilebilir. Su oranı %10’un altına indirilmiş çamur, depo-lanabilir, kolay yakılabilir veya toprağa uygulanabilir, taşıma maliyeti azalır.

Kimyasal Özellikleri Arıtma sistemlerinde üretilen arıtma çamurlarında; günümüz modern toplumlarının kullandığı bir çok organik ve inorganik madde, mutfak, bulaşık, banyo ve tuvalet atıkları, endüstriyel atık sular, solventler, mikro organik kirletici kimyasallar, pestisitler, yol ve kaldırımlardan akan yüzey suları vb. içinde bulunan her türlü kirletici madde bulunabilir.

Kimyasal Özellikleri Yeni sınırlamalarla endüstriyel atık sular ancak ön arıtmaya tabi tutulduktan sonra ve limit değerlere uyuyor ise şehir atık su şebekesine deşarj edilebilmektedir. Bu maddelerden bir kısmı insan, hayvan ve bitki sağlığını tehdit edici maddelerdir ve sıkı kontrolleri gerekmektedir.

Kimyasal Özellikleri Kimyasallar hariç arıtma çamurlarında biriken organik ve mineral maddeler çoğunlukla topraktan gelmektedir. Endüstriyel prosesler ve evlerde kullanılan sentetik maddelerle arıtma çamurlarına gelen metaller toksik düzeye ulaşabilmektedir. Özellikle arıtma sistemine gelen ağır metallerin % 60-90’ı arıtma çamurunda konsantre olmaktadır.

Kimyasal Özellikleri Arıtma çamurları istenmeyen kimyasal ve ağır metaller dışında yararlı olarak değerlendirilen azot, fosfor, organik madde yönünden zengindir ve tarım alanlarında geri dönüşüm sağlaması amacıyla değerlendirilmesi gerekmektedir.

Çeşitli çamurlara ait ısıl değerler Çamur tipi Isıl değer kJ/kg kuru madde Aralık değer Tipik değer Ham ön çökeltim çamuru 23250-29000 25550 Aktif çamur 16270-23250 20900 Anaerobik çürümüş çamur 9300-13950 11620 Kimyasal madde ilave edilmiş ön çökeltim çamuru 13950-18600 Biyolojik filtre çamuru 19750

Arıtma çamurları ve ticari gübrelerdeki nutrient seviyelerinin karşılaştırılması Azot Fosfor Potasyum Tarımsal amaçlı kullanılan gübreler 5-45 10-44 10-36 Stabilize olmuş arıtma çamuru için tipik değerler 3,3 2,3 0,3

Arıtma çamurlarında bulunan tipik ağır metal konsantrasyonları Kuru madde mg/kg METAL Aralık değer Ortalama Sınır Değer Arsenik 1,1-230 10 Kadmiyum 1,0-3410 40 Krom 10-99000 500 1200 Kobalt 11,3-2490 30 Bakır 84-17000 800 1750 Demir 1000-154000 17000 Kurşun 13-26000 Manganez 32-9870 260 Civa 0,6-56 6 25 Molibden 0,1-214 4 Nikel 2-5300 80 400 Selenyum 1,7-17,2 5 Kalay 2,6-329 14 Çinko 101-49000 1700 4000

Ham ve anaerobik arıtılmış çamurların tipik kimyasal özellikleri Madde Ham Çamur Arıtılmış Çamur Değişim Ortalama Toplam Kuru Madde 2.0-8.0 5.0 6.0-12.0 10.0 Uçucu katılar % KM 60.0-80.0 65.0 30.0-60.0 40.0 Gres, Yağ vb.%KM 6.0-30.0 - 5.0-20.0 Protein % KM 20.0-30.0 25.0 15.0-20.0 18.0 Azot N %KM 1.5-6.0 4.0 1.6-6.0 Fosfor P2O5 %KM 0.8-3.0 2.0 1.5-4.0 2.5 Potasyum K2O %KM 0.0-1.0 0.4 0.0-3.0 1.0 Selüloz % KM 8.0-15.0 Demir (sülfit hariç) 2.0-4.0 3.0-8.0 PH değeri 5.0-8.0 6.0 6.5-7.5 7.0

Organik Mikrokirleticiler PAH Polyaromatic hydrocarbons PCB Polychlorinated biphenyls PCDD Polychlorinated dibenzodioxines LAS Linear alkyl-benzenesulphonate DEHP Di (2-ethylhexyl) phthalate

Mikrobiyolojik Özellikleri Stabilizasyon işlemine alınmamış ham çamurda insan ve hayvanlarda çeşitli hastalıklara yol açabilecek, bakteri, virüs, protozoa ve helmint gibi parazitler ve parazitlerin kist ve yumurtaları bulunabilir

Arıtma çamurlarında tespit edilen bazı bakteri, virüs ve parazit patojenleri Protozoa Helmint Salmonella spp Poliovirus Entamoeba Ascaris E.coli Echovirus Giardia Taenia Leptospira spp Adnovirus Shigella Reovirus Pseudomonas Rotavirus Yersinia Astrovirus Clostridium Calcivirus Listeria Parvovirus Mycobacterium Streptococcus Camphylobacter

A grubu Arıtma Çamuru (ABD) Fekal koliform sayısı 1 gr kuru maddede 1000 adetten az olmalıdır. Salmonella bakterisi 4 gram kuru maddede 3 adetten az olmalıdır. Canlı Helmint yumurtaları (ova) 4 gr kuru ağırlıkta 1’den az olmalıdır. Enterik virüs 4 gr kuru ağırlıkta 1 plak (küme) oluşturan üniteden az olmalıdır. B grubu Arıtma Çamuru Fekal koliform sayısının geometrik ortalamasının 1 gr kuru ağırlıkta ya 2 milyonun altında ya da oluşan kolonilerin 2 milyonun altında olması gerekir.

Mikrobiyolojik Özellikleri Bakterilerden en önemli ve izlenmesi gereken Salmonelladır, otlayan hayvanlar açısından risk oluşturur

Salmonella

Salmonella

Mikrobiyolojik Özellikleri Escherichia coli doğal olarak insan ve hayvanların sindirim sistemlerinde bulunur.

E-coli

Mikrobiyolojik Özellikleri Bunların arıtma çamurundaki sayısı çamur stabilizasyonu işlemi sırasında azaltılır veya yok edilir.

Mikrobiyolojik Özellikleri Virüsler çoğalmaları için canlı konukçu hücreye ihtiyaç duyarlar. Canlı hücre dışında varlıklarını uzun süre devam ettiremezler. Hücre dışında yaşama süreleri yaklaşık 3 aydır. Atık ve arıtma çamurlarında HIV virüsü görüldüğünü rapor eden çalışma bulunmamaktadır.

Poliovirus

Mikrobiyolojik Özellikleri Parazitlerde büyüme ve çoğalmaları için canlı konukçu hücreye ihtiyaç duyarlar. Bazıları değişen olumsuz çevre koşullarına dayanıklılık gösteren organlar olan kist ve yumurta oluşturabilirler.

Parazit (Protozoa)

Parazit (Helmint)

Klasik yöntemle Patojen Giderim Yöntemleri Aerobik Çürütme: Arıtma çamuru, aerobik koşulları sağlamak için hava veya oksijenle karıştırılır. Çürümenin gerçekleşebilmesi için sıcaklığın 40 gün 20 0C’de veya 60 gün 15 0C’de tutulur. Açık Havada Kurutma: Arıtma çamuru beton veya kum yataklarda en az 3 ay süreyle kurumaya bırakılır. 3 ay boyunca en az 2 ayın ortalama sıcaklığının 0 0C’nin üstünde olması gerekir. Anaerobik Çürütme: Arıtma çamuru havasız koşullarda 15 gün boyunca 35-55 0C sıcaklıkta ve sonra 60 gün boyunca 20 0C’de tutulur. Kompost yapımı: Konteyner, statik havalandırılmalı yığın veya yığın kompostlama metodlarının her hangi birinde çamur sıcaklığı 40 0C veya üzerine çıkarılır ve en az 5 gün bu şekilde kalması gerekir. Bu 5 günlük süre içinde en az 4 saatin 55 0C ve üzerinde geçmesi gerekir. Kireçle Stabilizasyon: Çamura yeteri miktarda kireç ilave edilerek pH’nın en az 2 saat boyunca 12’nin üzerine çıkması sağlanır.

İleri Patojen Giderim Yöntemleri Kompost: Konteyner veya statik havalandırmalı yığın kompostlama yöntemlerinde çamurdaki sıcaklığın 3 gün boyunca 55 0C veya üstünde olması gerekir. Yığın kompostlama metodunda 15 gün veya daha uzun süre çamur sıcaklığının 55 0C veya üzerinde olması gerekir. Bu süre içinde yığın 5 kez aktarılmalıdır. Isı ile Kurutma: Çamur direk veya indirek olarak sıcaklıkla muamele edilerek su oranının % 10’un altına düşmesi sağlanır. Bu sırada çamur sıcaklığının veya çamur içine verilen gazın sıcaklığının 80 0C olması gerekir. Sıcaklık Uygulaması: Likit arıtma çamuru 30 dakika boyunca 180 0C’de ısıtılır. Termofilik-Aerobik Çürütme: Likit arıtma çamuru hava veya oksijenle karıştırılarak çamur sıcaklığı 10 gün boyunca 55-60 0C’de tutulur. Beta Işınlarıyla Işınlama: Arıtma çamuru oda sıcaklığında (20 0C) en az 1.0 megarad dozda beta ışınlarıyla ışınlanır. Gama Işınlarıyla Işınlama: Çamur oda sıcaklığında Kobalt 60, Sezyum 137 gibi izotoplarla ışınlanır. Pastorizasyon: Arıtma çamuru 30 dakika veya daha uzun süre 70 0C’de tutulur.

Patojenlerin toprakta yaşayış süresi (WHO, 1989) Toprakta ortalama kalış süresi Bakteri: Salmonella, Fecal koliform < 70 gün (çoğunlukla < 20 gün) Virüs: Enterovirüsler < 100 gün (çoğunlukla < 20 gün) Protozoa: Entamoeba histolytica < 20 gün (çoğunlukla < 10 gün) Helmint: Ascaris, Taenia saginata Birkaç ay

İnsanda patojenlerin minimum Enfeksiyon dozu Mikroorganizma Mikroorganizma Sayısı Virüs 102 Bakteri 102 - 106 Helmint 1 - 10 Protozoa 10 - 100