Arıtma Çamurları Nasıl Değerlendirilir

... konulu sunumlar: "Arıtma Çamurları Nasıl Değerlendirilir"— Sunum transkripti:

1 Arıtma Çamurları Nasıl Değerlendirilir
Arıtma çamuru ya organik madde ve nutrient kaynağı olarak faydalı bir şekilde değerlendirilir veya atık materyal olarak görülüp atılır, boşaltılır. 1990’lardan önce arıtma çamurlarının çoğu okyanuslara, denizlere boşaltılmaktaydı. Fazla miktarda nutrient yüklemesi nedeniyle okyanuslara deşarj ABD’de 1991, Avrupa Birliğinde 1998 yılından itibaren yasaklanmıştır. Şu anda arıtma çamurları yeterli bir şekilde arıtılmakta ve kaliteli ürün biyosolid olarak sınıflandırılmaktadır. Günümüzde belediye arıtma çamurlarının çoğu, tarım alanları, eski maden ocakları, peyzaj alanları ve meyve bahçelerinde geri dönüşüm olarak değerlendirilmektedir. Geri kalan çamur ise derin arazi dolgusu veya yakma şeklinde yok edilmektedir. Her seçeneğin ekonomik ve çevresel faydaları, problemleri ve riskleri bulunmaktadır.

2 Arıtma Çamuru Bertarafı
Arıtma çamurlarının işlenmesi ve bertarafında pek çok alternatif vardır. Her opsiyonun avantajı olduğu gibi dezavantajı da bulunmaktadır. Proses seçimindeki temel kriter CO2 emisyonunu azaltmak, son ürünün hacmini azaltmak ve proses için gerekli alandır. Örneğin çamuru yaktıktan sonra crüfu eritmek hacmi azaltmaktadır fakat CO2 emisyonu artmaktadır. Anaerobik çürütme CO2 emisyonunu azaltmakta fazla alan kullanımı gerektirmektedir. Proses seçiminde detaylı değerlendirmelerin yapılması gerekir.

3 Derin Arazi Dolgusu Yönetim ve kontrol altında tutma bakımından düzenli depolama belki en basit çözümdür. Ekonomik bakımdan diğer yöntemlerden daha avantajlı görülmekle birlikte, derin dolgu için uygun araziler gittikçe azalmakta ve arazi maliyeti artmaktadır. Çevre bakımından derin dolgu ile arıtma çamuru kirletici ve patojenleri tek bir lokasyonda konsantre hale getirilmektedir. Derin dolgu tekniğine uygun şekilde yapılandırıldığında ve yönetildiğinde çevre riski minimum düzeydedir. Diğer taraftan arıtma çamurlarının derin çukurlara boşaltılmasının riskleri de vardır. Düzenli depolama alanları ile ilgili tercihler yapılırken en iyi yerleşim koşullarında ve en iyi işletme koşullarında bile toprak kirliliği olması muhtemeldir. Eğer çamur tehlikeli madde özelliği gösteriyorsa muhtemel yeraltı suyu ve toprak kirliliği nedeniyle bu yöntem seçilmemelidir. Evsel ve evsel nitelikli endüstriyel çamurlarda su muhtevası %65 ve altında tutulmalıdır. Arazi dolgularında organik atıklar anaerobik dekomposyana uğrar ve metan üretir, metan atmosfere karışır. Metan global ısınmaya neden olan sera etkisi olan gazlardandır. Arazi dolgularından çıkan diğer gazlar kötü kokuya neden olur. Fazla miktarda elementin arazi dolgusuyla dar alanda yoğunlaşması, bazı çevre riskleri oluşturur. Arazi dolgusunda izolasyon malzemesinin yırtılması veya sızıntı suyu toplayan sistemde arıza gerçekleştiğinde bu elementler yer altı ve yüzey sularını kirletebilir. Arazi dolgusu ile aynı zamanda değerli sahalar kullanılmakta ve potansiyel yararı bulunan organik madde ve bitki nutrientleri kaybedilmektedir.

4 Çöp Deponi Alanlarında Depolama

5 Yakma Evsel ve endüstriyel atıksuların arıtılmasıyla oluşan çamurların hacimleri mümkün mertebe az olmalıdır. Arıtma çamurlarının doğrudan zirai amaçlı olarak kullanılması ya da düzenli depolama sahasına gönderilerek bertaraf edilmesi giderek artan yasal kontrollere tabi olmaktadır. Bu nedenle yakma sistemlerindeki yatırım maliyetlerinin yüksek olmasına, yakma kriterlerinin sıkılığına, emisyon gazlarının işlenmesi ile ilgili maliyetlerin artmasına ve uçucu küllerle yanma ürünü olarak ortaya çıkan küllerin bertarafı işlemlerinin zorlaşmasına rağmen, arıtma çamurlarının yakılarak bertaraf yönteminin giderek daha fazla kullanılacağı beklenmektedir. Çamur ya ayrı olarak ya da çöple birlikte yakılarak depolama hacmi azaltılmaktadır. Arıtma çamurlarının yakılması ile boşaltılacak materyalin volümü azalmaktadır, patojenler tamamen yok edilmekte, organik kimyasalların çoğu bozulmakta ve yakılma ile az da olsa ısı enerjisi elde edilmektedir. Arta kalan kül stabildir, inert inorganik materyal orijinal çamur miktarının % 10-20’si kadardır. Arıtma çamurundaki iz elementlerin çoğu külde konsantre hale gelir (konsantrasyon 5-10 kat artar). Bu materyal genellikle araziye gömülür, yapı malzemesi olarak da kullanılabilme potansiyeli vardır. Çimento, tuğla, beton yapımında kullanılabilir. Yakma da belli oranda CO2 üretir (diğer sera etkisi gazı) ve bazı uçucu kirleticiler (kadmiyum, civa, kurşun, dioksin) atmosfere karışır. Yakma işlemi baca gazlarından uçucu toz ve volatilize kirleticileri ayırabilecek kompleks sistemler gerektirir. Bu arıtma çamurunun kontolünü pahalı bir seçenek haline getirmektedir. Arazi dolgusunda olduğu gibi arıtma çamurundaki potansiyel faydası olabilecek organik madde ve bitki nutrientler kaybolmaktadır.

6 Yakma ünitesi

7 Araziye Verme -Avantajlar
Arazi dolgusu ve yakma, üretimden tüketime tek yönlü enerji ve madde akışının olduğu sistemlerdir, arıtma çamurlarının araziye verilmesi, biyosolid içerisindeki organik madde ve bitki nutrientlerinin yararlı bir şekilde tekrar kullanılmasını amaçlamaktadır. Arıtma çamurları (biyosolid) içindeki organik madde ve nutrientlerin çoğu tarım alanlarında yetiştirilen bitkilerden gelmektedir. Biyosolidlerin araziye verilmesi ile bu materyaller diğer ürünün kullanımına geri verilmektedir. Dünyada biyosolidler daha çok tarım alanları, terk edilmiş maden ocakları ve ıslah edilmesi gereken marjinal alanlara verilmektedir. Organik maddelerin toprağa bir çok faydası vardır. Özellikle toprak işlemeli tarım alanlarında, sıraya ekilen bitkilerin yetiştirildiği topraklarda, çok az veya hiç toprak bulunmayan eski maden alanlarında. Kompost yapılarak, ısıyla kurutularak, pelet haline getirme veya pastorizasyon işlemi ile kalitesi artırılan biyosolidler sebze ve çiçek üretim alanları, golf, park, bahçe vb. çim alanları, alanlarda da değerlendirilebilir. Araziye uygulama İsrail, Mısır gibi Akdeniz iklimi etkisinde olan ülkelerde yaygın olarak uygulanmaktadır. Akdeniz ülkelerinin toprakları humus yönü ile fakir olduklarından ürün verimini artırmaktadır.  Biyosolidler aynı zamanda çiftçilere direk ekonomik fayda sağlar, çünkü içerdikleri maddeler inorganik gübrelerin yerine geçer. Biyosolid içindeki bitki besin elementlerinin çoğu yavaş salınan organik madde içinde olduğundan, derinlere sızma ve yüzey akışlarıyla kayıp aynı miktardaki inorganik gübrelerden daha azdır.

8 Araziye verme - Dezavantajlar
Organik madde ve bitki besin elementleri yanında toprağa biyosolid içinde bulunan her türlü kirletici madde ve patojen de verilmektedir. Uygun şekilde izlenip yönetilmezse bu, insan ve hayvan hayatı, toprak kalitesi, bitki büyümesi ve su kalitesini olumsuz etkiler. Gübrelerde olduğu gibi yanlış veya fazla miktarda biyosolid uygulaması kimyasal element sızması ve yüzeyden akışı hızlandırır. Açık olarak arıtma çamurlarının nasıl değerlendirileceği sorusu hakkında en iyi çözüm yolu bulunmamaktadır. Seçenekler arasında karar verirken, her opsiyonun yarar ve taşıdığı risk birlikte değerlendirilmelidir. Çamurların arazide bertarafında en önemli unsur bu uygulamanın toplum tarafından kabul edilebilirliğidir. Toplum genelde stabilize edilmiş çamurun doğasını bilmediği için bu uygulamaya karşıdır. Bu nedenle, böyle bir uygulamanın bir entegre parçası olarak toplumun eğitilmesi önem taşır. Etkin bir tanıtım programı ile çamurun kararlı bir ürün olduğu, patojen organizma içermediği, koku yaratmayacağı ve yeraltı suyunu kirletmeyeceği anlatılmalıdır. Sadece çok iyi stabilize edilmiş çamurun koku ve sinek sorunu yaratmayacağı açıktır. Tüm bertaraf yöntemleri için ekonomik, çevresel ve toplum değerleri bazında değerlendirmeler yapılmalıdır. Ağır metaller; çinko, bakır, nikel, cadmium vb., toprakta çok uzun süre kalabilir. Süre toprak ve elementin özelliğine bağlı olarak yüzlerce binlerce yıl arasında değişir.

9 Arıtma Çamurlarının İşlenmesi
Stabilizasyon işlemine alınmamış ham çamurlarda insan ve hayvanlarda çeşitli hastalıklara yol açabilecek bakteri, Salmonella (tifo), Vibrio (kolera), Basili dizanteri (Shigella), mide barsak hastalıklarına neden olan (E.koli) vb., virüsler, sarılık (Hebatit A), çocuk felci (Poliovirus), Menenjit (Echovirus) vb., Protozoa, akut diyare (Entamoeba histolytica), barsak solucanları, kancalı kurt, tenya parazitleri ve bunların yumurtaları çok fazla bulunur. Çevre Kanununa göre çıkartılan Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliğinde, ham çamurun tarımda ve ormanda, sebze ve meyve tarımında kullanılması yasaklanmıştır. Arıtma çamurunun organik madde oranının düşürülmesi, sağlıkla ilgili tehlikeli patojenleri yok etmek için biyolojik, kimyasal, sıcaklık ve diğer uygun yöntemler kullanılarak stabilize edilir. Patojenleri gidermek, Koku oluşumunu gidermek, Uçucu organikleri gidermek amacıyla çamur stabilize edilir. Yoğunlaştırılan çamurun kimyasal olarak stabilizasyonu kimyasal madde ilavesiyle (kireç, CaO), biyolojik olarak stabilizasyon aerobik veya anaerobik stabilizasyon, ısıl işlem ya da kompostlaştırma işlemi ile yapılır.

10 Stabilizasyon Çamur stabilizasyon işlemi ile çürüyemez niteliğe kavuşturulur ve içerdiği patojen organizmalar bertaraf edilir. Eğer çamurun susuzlaştırılması ve sonra yakılması gerekiyorsa, stabilizasyon işlemine gerek yoktur. Çamurun nihai kullanımı söz konusu ise stabilizasyon gereklidir. Stabilizasyon amaçları: 1. Patojen giderimi 2. Vektör çekiciliği giderimi 3. Kolay ayrışabilir organik maddelerin giderimi 4. Koku giderimi

11 Arıtma Çamurlarını İşleme Metodları

12 Atık Çamurları Stabilize Etme Yöntemleri
Tanım Arıtma Çamuruna etkisi Koyulaştırma Arıtma çamuru katıları ya gravite ile çökeltilerek ya da hava flotasyonu ile yüzdürülür Çamur sıvı özelliğini devam ettirir fakat katı oranı % 5-6’ya çıkarılır Kurutma Birkaç yöntem kullanılabilir Kum yatakları üzerinde kurutma Santrifüj Belt Pres (Filtrasyon) Katı oranı % 15-30’a çıkarılır Açıkta kurutma patojenleri azaltır Santrifüj ve filtrasyon yöntemleri bazı nutrientlerin kaybolmasına neden olur Anaerobik çürütme Çamur arıtmada en fazla kullanılan yöntemdir. Çamur havasız ortamda gün C’de bekletilir. Anaerobik bakteriler çamurla beslenir, metan ve CO2 üretir. Bazı tesislerde metan toplanır ve sistemi ısıtmak için kullanılır. Katı oranı artar Koku azalır Uçucu katılar azalır Patojenler azalır Bitki nutrientleri korunur Aerobik çürütme Çamur hava veya oksijenle karıştırılarak gün C’de bekletilir. Çamurla beslenen aerobik bakteriler CO2 üretir. Azot oranında kaybolma olur Alkali stabilizasyon Yeterli miktarda alkali materyal, çoğunlukla kireç (CaO) çamura eklenir. pH’nın 2 saat boyunca 12 ve üstünde ve bundan sonra 22 saat 11.5’in üzerinde kalması gereklidir. Amonyak kaybolur Fosfor bitkilerin alamayacağı forma çevrilebilir Kompost Çamura su kaybettirilerek katı oranı % 20’ye çıkarılır, sonra karbon oranı yüksek organik materyal (ağaç talaşı, saman vb.) ile karıştırılır. Karışım aerobik şartlarda kompostlanır ve kompost süresince sıcaklığın birkaç gün en az 55 0C’de olması gerekir Çamurun hacmi azalır Organik madde stabilize olur Bir çok patojenler yok edilir Bitki nutrientleri azalır

13 Aerobik Çürütme Aerobik çürütmede, çamur biyokimyasal olarak bakteriler vasıtasıyla açık alan veya konteynerde okside edilir. Sistemdeki mikroorganizmaların oksijen ihtiyacı çamur mikserle karıştırılarak veya içine hava enjekte edilerek verilir. Aerobik koşullarda uçucu katılar karbondioksit, su ve nitratlara dönüştürülür. Kesikli sistemde,tank ham çamurla doldurulur sıcaklık ve oksijen düzeyine göre 2-3 hafta veya daha fazla karıştırılarak bekletilir. Havalandırmayı takiben çamurun çökmesi sağlanır ve sıvı kısımdan ayrılır. Sistem aynı şekilde devam eder.

14 Aerobik Çürütme Aerobik çürütme esnasında çamur hacmi azaltılır, termofilik sıcaklıklarda ( °C) patojenler imha edilir. Sistem düzgün işlediğinde koku ve köpük oluşumu problemi azalır.   

15 Aerobik çürütme Çamur sistemde 20 derecede 40 gün, 15 derecede 60 gün bekletilir.

16 Açık Havada Kurutma Arıtma çamuru beton zemin veya kum yataklarında kurutulur. Çamur minimum 3 ayda kurur. Bu sürenin 2 ayının da günlük ortalama sıcaklığın 0 0C’nin üstünde olması gerekir. Açık havada kurutma kısmen çürütülmüş çamurlara uygulanır. Çamur yaklaşık 20 cm kalınlığında serilir. Zeminden drenaj ve yüzeyden evaporasyonla çamur kurur. Sistemin etkinliği bölgenin ikliminde bağlıdır. Sıcak kuru bölgelerde kuruma daha hızlı olur.

17 Kurutma enerji elde etme
Güneş enerjisiyle kurutma Güneş enerjisi ile kurutma: Stuttgart-Hohenheim Universitesi geliştirmiştir

18 Çamur kurutma

19 Anaerobik Çürütme Arıtma çamuru C’de 15 gün, veya 200C’de 60 gün havasız sistem içinde stabilize edilir.

20 Anaerobik Çürütme

21 Anaerobik Çürütme Anaerobik çürütme oksijensiz ortamda bakterilerin yaptığı biyolojik bir prosestir. Bakteriler uçucu organik maddeyi karbondioksit, metan ve amonyağa dönüştür. Reaksiyon ısıtmalı veya ısıtmasız tank içinde gerçekleştirilir. Büyük atıksu arıtma sistemlerde maliyet elverişliliği nedeniyle en fazla kullanılan sistemdir. Anaerobik çürütmede kullanılan iki sistem vardır, standart ve hızlı yöntem. Standart sistemde çamur kesikli olarak tanka verilir.Karıştırma sadece gazın yüzeye çıkışı esnasında kendiliğinde sağlanır. Genellikle kendi sıcaklığı ile çalışır bazen ek ısıtma gerekebilir. Hızlı sistemde çamurun stabilizasyonu için aktif karıştırma ve yüksek sıcaklık uygulanır. Reaktörün her yanında aynı koşulları sağlamak için suyu önceden alınmış çamurlar kullanılır.

22 Kompost Konteyner kompostu, statik havalandırmalı yığın veya karıştırmalı yığın kompostlama metodlarından hangisi uygulanırsa uygulansın çamur sıcaklığının 40°C veya üstüne çıkması 40°C ve üzerinde en az 5 gün kalması gerekir. İlk beş gün içinde kompost sıcaklığı 4 saat boyunca 55°C nin üstüne çıkar.

23 Kompost Kompostlama arıtma çamuru miktarını azaltır. Genellikle havalandırmayı sağlama amacıyla tahta parçaları veya ağaç talaşı ile karıştırılır. Sonuçta biyolojik ayrışma ile humus benzeri maddeler oluşur. Karıştırılan malzeme suyu absorbe eder, poroziteyi artırır, çamura karbon kaynağı sağlar. Sürekli oksijen kaynağının sağlanması ve sıcaklığın düşürülmesi için havalandırma veya karıştırma yapılır. Bu aşamadan sonra karıştırılan tahta parçaları tekrar kullanım için ayrılabilir. Sonraki aşamada kompostun olgunlaşması için bir süre bekletilir. Kompostlama için kullanılan üç yöntem vardır: karıştırmalı yığın, statik havalandırmalı yığın ve konteyner.

24 Kompost

25 Karıştırmalı Yığın Kompost
Karıştırmalı yığın kompostlama yönteminde yapılan yığınlar mikroorganizmalara yeterli oksijen sağlama ve rutubet giderimi için düzenli olarak karıştırılır. Kış aylarında patojen giderimi için yeterli sıcaklığın oluşması çok fazla zaman gerektirir.

26 Statik Havalandırmalı sistem
Statik havalandırmalı yığınlarda sisteme basınçlı hava verilir. Çamura karıştırılacak tahta parçaları ve ağaç talaşı havalandırma borularının üzerine serilir. Sonra üzerine çamur serilir Yığının üzeri izolasyon ve koku kontrolü amacıyla olgun kompostla kapatılır. Havalandırma boruları ile kompost yığınının havası emilir koku filtrelerde tutulur.

27 Statik Havalandırmalı Kompost

28 Konteyner Kompostlama
Konteyner kompostu reaktörlerde yapılır işlem tamamen kontrollü şartlarda yapılır. Kompost olgunlaştırması sistem dışında yapılır.

29 Kompost Kompostlama yönteminde tam stabilizasyon için Konteyner sistemde gün,statik havalandırmalı sistemde en az 21 gün, Yığın kompotlama yönteminde 30 veya daha fazla gün gerekir.

30 Kireçle Stabilizasyon
Sönmüş kireç (Ca(OH)2), sönmemiş kireç taşı (CaO) veya kireç içeren yanmış kül ve kül arıtma çamuruna yeterli miktarda ilave edilerek pH 12’nin üstünde olacak şekilde 2 saat bekletilir. Kireç arıtma çamuru ile iyice temas edecek şekilde sıvı çamur veya suyu alınmış çamur ile karıştırılır. Kireçle stabilizasyon uçucu katıları azaltmaz. Kireçle stabilize edilmiş çamurun pH’sı 11’in altına düşerse kalan bakteriler hızla tekrar çoğalır.Uzun süreli depolamalarda tekrar kireçle stabilizasyon veya uçucu katıları azaltıcı diğer stabilizasyon yöntemleri gerekebilir. Stabilizasyon için gerekli kireç miktarı laboratuvar testleri ile tespit edilir

31 Avantaj ve Dezavantaj tablosu
Avantajları Dezavantajları 1. Anaerobik Çürütme Enerji kazanılabilir Stabil Endüstriyel çamurlara da uygulanabilir Her çeşit çamura uygulanabilir Tesis maliyeti Yüksek Performansı Optimize etmek için kompleks Büyük tanklara gereksinim 2. Termofilik Aerobik Çürütme Patojensiz ürün Katı azaltma oranı yüksek Enerji gereksinimi yüksek Koku kontrolü prosesi gerekir Koroziftir 3. In-vessel Composting Mikrokirletici konsantrasyonunu düşürür Bertaraf alternatifleri artar İşletme maliyeti düşük 4. Alkaline Stabilisation Potansiyel toz zararı Faydalı ürün sağlar Maliyeti düşük Taşıma maliyeti artar 5. Thermal Drying Farklı kullanım alanı sağlar Taşıma maliyeti düşük Yatırım maliyeti yüksek İşletim maliyeti yüksek Mekanik olarak kompleks Storage (1 year) Düşük teknoloji İşletilmesi basit Alan gereksinimi fazla Yüksek koku problemi Mineralisation (planted) Basit operasyon Katı madde giderim oranı yüksek