Türkçe metni rahat izleyebilmeniz için, "browser" ınızın "document encoding" ini "Turkish" olarak değiştirdiniz mi ? ...

Arıtma Çamurlarının İşlenmesi ve Bertarafı - 3...


7. Arıtma Çamurlarının İletilmesi ve Pompajı...

7.1. Çamur İletiminde Kullanılan Pompalar...

( a ) Dalgıç Pompalar : Avantajı, düşük hızlarda bile, yoğun çamurları iletebilmeleridir. 3 m'den daha büyük emme derinliklerinde kullanılabilirler. Basma yükseklikleri büyük aralıklara sahip olduğundan sabit ve ayarlanabilir kapasitelerde çalıştırılabilirler. Yüksek deşarj yüklerini karşılayabilirler ve yükleme koşullarına uygun ekipman tasarımı ile yüksek KM konsantrasyonlarını bile iletebilirler. Küçük tesislerde 24 m, büyük tesislerde ise 70 m'lik yük kayıplarını karşılarlar.



( b ) Kademeli Pompalar : Her tip çamurun iletilmesinde kullanılabilirler. Emme derinlikleri 8.5 m'ye kadar çıkabilir. 135 m'ye varan yük kayıplarını karşılayabilirler. Ön çökeltme havuzu çamurunun iletilmesinde, bu pompalardan önce ( KM giderimi için ) öğütücü kullanılmalıdır. Kolay debi kontrolü ve kolay işletilebilirlikleri en büyük avantajlarıdır.



( c ) Santrifüj Pompalar : Büyük tesislerde ön çökeltme havuzu çamurunun iletilmesinde özel tip santrifüj pompalar kullanılır. Yüksek basınçlı sistemlerde seri bağlı birden fazla pompa bir arada kullanılabilir. Düşük hızlı veya değişken devirli santrifüj pompalar geri devir çamurlarının iletilmesinde kullanılırlar. Bu amaçla " salyangoz " tipli santrifüj pompalar kullanılır.



( d ) Diyafram Pompalar : Esnek bir membrana sahip olan bu pompalarda itme ve çekme etkisi ile kavitasyon yaratılır. Akım çek - vana ile bu kavitasyona yönlendirilir. Düşük kapasitedeki çamur iletiminde ve düşük yük kayıplarının olduğu yerlerde kullanılırlar.



( e ) Yüksek Basınçlı Piston Pompalar : Çamurun uzun mesafelere iletilmesi ve yüksek basınç uygulamalarında kullanılırlar. İşlevleri dalgıç pompalara benzer. Avantajları ; yüksek basınçlarda küçük debiler iletebilirler, büyük partikülleri basabilecek çaplara sahiptirler, belli KM konsantrasyonları aralığında çalıştırılabilirler, pompaj tek kademede gerçekleştirilebilir. En büyük olumsuz yanı pahalı olmalarıdır.



Arıtma tesisinde oluşan atık ve çamurların iletiminde kullanılabilecek pompa tipleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

7.2. Çamur Tipine göre Pompa Seçimi...

Atık / Çamur Dalgıç Kademeli Santrifüj Yüksek devirli Santrifüj Diyafram Yüksek basınçlı piston
Izgara atıkları Pompaj yapılamaz
Kum tutucu atıkları - - - + - -
Ön çökeltme havuzu çamurları + + - + + -
Kimyasal çökeltme havuzu çamurları + + - + + -
Köpük + + + - + -
Çürütülmüş çamur + + - + - +
Damlatmalı filtre çökeltme havuzu çamurları + + - + + -
Atık aktif çamur / Geri devir çamuru - + - + + -
Yoğun çamur + + - - + +

Pompalarla iletilen başlıca çamur tipleri birincil çamur, kimyasal çamur, damlatmalı filtre ve aktif çamur ile yoğunlaştırılmış ve çürütülmüş çamurlardır. Arıtma sisteminin çeşitli birimlerinde biriken köpük de pompalanmaktadır. Çamur tiplerine göre hangi tip pompalarin seçileceği aşağıdaki çizelgede özetlenmiştir.

7.3. Yük Kayıplarının Hesaplanması...

Basitleştirilmiş Yük Kaybı Hesabı :

Kısa çamur iletim hatları için yük kaybının hesabında nispeten kolay bir yöntem kullanılmaktadır. Yük kaybını hesaplamak için k faktörü, verilen çamur tipi ve katı konsantrasyonu için geliştirilmiş deneysel eğriden elde edilir ( 1 ). Pompalanan çamurun yük kaybı, Darcy-Weisbach, Hazen-Williams veya Manning eşitlikleri kullanılarak su için bulunan yük kaybı k ile çarpılarak bulunur. Arıtma sisteminde çamur hattı genellikle kısa olduğundan, sürtünme kayıpları için basitleştirilmiş hesap yöntemini uygulamak yeterlidir. Uzun çamur hattlarında sürtünme kaybının tahmin edilmesi, mühendislik, ekonomik ve işletme durumlarını içeren daha dikkatli bir çalışmayı gerektirir. Yük kaybının yaklaşık tahmini, ( 2 ) kullanılarak ta yapılabilir. Bu şekil laminer akım şartları altında ;

• En düşük hız 0.8 m / sn olmak
• Thixotropic davranışları dikkate alınmamak
• Borunun yağ-gres veya diğer katılarla tıkanmadığı kabulü

ile kullanılabilir.

Ham birincil çamurun yoğunluğu genellikle pompalama süresince değişir. Öncelikle en konsantre çamur pompalanır. Çamurun büyük kısmı pompalandıktan sonra, su ile aynı hidrolik özelliğe sahip sulu çamur pompaya gelir. Çamur özelliğindeki bu değişim santrifüj pompanın daha fazla çalışmasına sebep olur. Pompa motoru, ek yüklere ve değişken hız şartlarına, özellikle hızı yavaşlatmaya, uygun olacak şekilde seçilmelidir. Motor, yüksek hızlı terfide elde edilen maksimum yüklemeler için boyutlandırılmamış ise, aşırı yüklenecek veya zarar görecektir. Santrifüj pompalarda gerekli işletme hızı ve motor gücünü belirlemek için, iletim hattı karakteristik eğrisi ;

• Beklenen en yoğun çamur
• Ortalama şartlar
• Su içeriği

için hesaplanmalıdır. Bu sistem eğrileri, geçerli hız aralığına ait pompa (H-Q) eğrisi grafiği üzerine çizilir. Belli pompalar için maksimum ve minimum hızlar, pompa karakteristik eğrisi ile sistemin istenen kapasitedeki karakteristik eğrisinin kesim noktası olarak elde edilir. Maksimum hız için pompa karakteristik eğrisiinin boru hattının su için olan eğrisi ile kesişim yeri pompa için gerekli yükü belirler.

Çamur iletimini sağlayan iletim hatlarında oluşan yük kayıplarını etkileyen faktörler ; ( a ) çamurun özellikleri, ( b ) sıcaklık, ( c ) boru çapı, ( d ) akım hızı. Yük kayıpları ; KM ve UKM konsantrasyonlarının artması ve sıcaklığın azalması ile artar. UKM yüzdesi çamur KM yüzdesi ile çarpıldığında bulunan değer 600'ü geçerse çamurun pompajı zorlaşır. Örneğin ; UKM = % 70, TKM = % 12 ise 70 x 12 = 840 > 600. Katı madde içeriği % 3'ten küçük olan çamurların kısa hatlar ile iletiminde kullanılan yöntem aşağıda özetlenmiştir.

Re = [ ( GAMA ) ( V ) ( D ) ] / ( ITA )

He = [ ( D 2 ) ( TO Y ) ( GAMA ) ] / ( ITA 2 )

DELTA P = [ ( 2 f ) ( GAMA ) ( L ) ( V 2 ) ] / ( D )

J = ( f / D ) ( V 2 / 2 g )

Burada ; Re : Reynolds sayısı, GAMA : çamurun yoğunluğu ( kg / m 3 ), V : akım hızı ( m / sn ), D : boru çapı ( m ), ITA : rijitlik katsayısı ( kg / m . sn ), He : Hedstrom katsayısı, TO Y : kayma gerilmesi ( N / m 2 ), DELTA P : basınç düşmesi ( N / m 2 ), f : sürtünme katsayısı, L : boru uzunluğu ( m ), J : enerji çizgisi eğimi ve g : yerçekimi ivmesi ( = 9.81 m / sn 2 )

Hesap adımları :

( 1 ) % KM içeriğine bağlı olarak grafikten TO Y okunur.
( 2 ) % KM içeriğine bağlı olarak grafikten ITA okunur.
( 3 ) Yukarıdaki eşitliklerden Re ve He sayıları hesaplanır.
( 4 ) Re ve He sayıları kullanılarak grafikten f katsayısı okunur.
( 5 ) Yukarıdaki eşitlik kullanılarak DELTA P hesaplanır.











Örnek - 6 :

Ortalama debisi 0.04 m 3 / sn olan ham arıtma çamuru taşıyan 10,000 m uzunlukta ve 0.20 m çaplı boru hattındaki yük kayıplarını ve basınç düşmesini hesaplayınız.

Veriler :

- Sınır kayma gerilmesi, TO Y = 1.556 N / m 2
- Rijitlik katsayısı, ITA = 0.0372 kg / m . sn
- Çamurun yoğunluğu, GAMA = 1,010 kg / m 3

Çözüm :

* Boru kesit alanı :
A = ( PI ) ( 0.20 2 ) / ( 4 ) = 0.0314 m 2
* Akım hızı :
V = ( 0.04 ) / ( 0.0314 ) = 1.27 m / sn
* Reynolds sayısı :
Re = [ ( 1,010 ) ( 1.27 ) ( 0.20 ) ] / ( 0.0372 ) = 6.9 x 10 3
* Hedstrom katsayısı :
He = [ ( 0.20 2 ) ( 1.556 ) ( 1,010 ) ] / ( 0.0372 2 ) = 4.5 x 10 4
* Sürtünme katsayısı :
Re ve He için, f = 0.007
* Basınç düşmesi :
DELTA P = [ ( 2 x 0.007 ) ( 1,010 ) ( 10,000 ) ( 1.27 ) ] / ( 0.20 ) = 1,140,320 kg / m 2
* Enerji çizgisi eğimi :
J = ( 0.007 / 0.20 ) ( 1.27 2 / 2 x 9.81 ) = 0.0029
* Yük kaybı :
DELTA H = ( 0.0029 ) ( 10,000 ) = 29 m

7.4. Çamur Boruları...

Arıtma tesislerinde çamur borularının çapı 150 mm'den daha küçük olmamalıdır. Hızlar 1.5 - 1.8 m / sn'yi aşmadıkça 200 mm'den daha büyük çaplar uygulanmamalıdır. Cazibeli çamur hatlarında ise 200 mm'den daha küçük çaplı borular kullanılmamalıdır. Pompa bağlantıları da 100 mm'den küçük olmamalıdır. Ön çökeltme havuzu çamuru ya da köpük iletiminde yağlar boru iç yüzeyini kaplama eğilimindedir. Daralma sonucu, etkili boru enkesit alanının azalması pompa yük kayıplarını arttıracaktır. Bu nedenle düşük kapasitede pozitif yerdeğiştirmeli pompalar kullanılmalıdır. Büyük kapasiteli santrifüj pompalar, su içeriği yüksek olan seyreltik çamurlarda uygulanır. Boruların iç cidarlarında biriken yağların bertarafı için sıcak su sirkülasyonu veya çürütücü üst sıvısını ana çamur boruları içerisinden geçirmek bir çözüm yolu olarak uygulanabilir. Arıtma sistemlerinde, boru boylarının kısa olması dolayısıyla sürtünme kayıpları genellikle daha az olur ve emniyet faktörü belirlemede daha az zorlukla karşılaşılır. Uzun çamur hatlarının tasarımında, aşağıda özel tasarım yöntemleri düşünülür ;

• Tek boru hattının tıkanması durumuna önlem olarak iki boru hattı önerilir
• Dış korozyon ve yükler için önlemler alınır
• Basınçlı su hattına seyreltik su vermek için ilave kolaylıklar sağlanır
• Arıtma sistemine boru temizleyici yerleştirmek için gerekli donanım temin edilir
• Buhar enjeksiyonu imkanı için tedbirler alınır
• Yüksek ve düşük noktalar da hava tahliye ve sıvı boşaltma vanaları bulundurulur
• Su darbesi etkileri de dikkate alınır.

8. Ön İşlemler...

Çamur öğütme, kum ayırma, karıştırma ve depolama kademeleri, çamur işleme ünitesine homojen ve sabit özellikli bir çamur verebilmek için gereklidir. Karıştırma ve depolama, uygun tasarlanmış bir birimde veya ayrı birimlerde gerçekleştirilir.

8.1. Çamur Öğütme...

Öğütme, tıkanmaları ve dönen ekipmanlara sarılmaları önlemek için, çamurdaki büyük ve şerit halindeki maddeleri kırma veya kesme kuvveti ile küçük parçacıklar haline getiren bir prosestir. Çamur öğütmeyi gerektiren bazı prosesler ve amaçları aşağıdaki çizelgede verilmektedir. Öğütücüler yoğun bakım gerektirir, ancak tasarımlanmış düşük hızlı öğütücülerin yeni modelleri daha dayanıklı ve güvenilirdir. Bu yeni tasarımlar, geliştirilmiş taşıma ve kapama, kesme işlemi için sertleştirilmiş çelik malzeme, aşırı yüklemeye duyarlılık, tıkanıklığı açmak için ters dönen kesiciler veya tıkanıklığın geçmemesi durumunda ünitenin durdurulması için gerekli mekanizmaları içermektedir.

8.2. Kum Ayırıcı...

Biricil çökeltme tanklarının ön kısmında kumtutucuların kullanılmadığı bazı tesislerde veya kum tutucuların pik debileri ve yükleri karşılamakta yetersiz kaldığı durumlarda, çamurun işlenmesinden önce kumun ayrılması gerekebilir. Birincil çamurun yoğunlaştırılması planlanıyorsa, çamurdan kum ayırma pratik bir çözümdür. Çamurdan kum ayırmanın en etkin metodu, santrüfüj kuvvetlerinin uygulanmasıdır. Bu işlem hiçbir hareketli parçası olmayan siklon kum ayırıcılarla gerçekleştirilebilir. Çamur silindirik besleme kısmına teğetsel olarak gönderilir ve üzerine bir santrüfüj kuvveti uygulanır. Ağır kum partikülleri silindir kısmın dışına gider ve konik besleme bölümünden dışarı atılır. Organik çamur ise ayrı bir çıkıştan (üstten) deşarj edilir. Siklon kum tutucunun verimi, basınca ve çamurdaki organik madde konsantrasyonuna bağlıdır. Verimli bir kum giderimi için çamur seyreltik olmalıdır. Çamur konsantrasyonu arttıkça, giderilebilecek dane çapı düşer. Siklon kum tutucular kullanıldığında, çamur genellikle bir yoğunlaştırıcıya gönderilir.

8.3. Çamur Karıştırma...

Çamur, birincil, ikincil ve ileri atıksu arıtma sistemlerinde üretilir. Birincil çamur, ham atıksuyun taşıdığı çökebilen katılardan ikincil çamur ise, biyolojik ve çökebilen katılardan oluşur. İleri arıtım sistemi çamuru, biyolojik ve kimyasal çamurdan oluşmaktadır. Çamurda homojen bir karışım elde edilerek daha sonraki işlem ve prosesler için hazırlanır. Çamurun uniform özellikli olması, susuzlaştırma, ısıl arıtım ve yakma gibi kısa kalma zamanlı sistemler için çok önemlidir. Uygun özellikli iyi karıştırılmış çamur, sistemin işletme verimliliğini büyük ölçüde arttırır. Birincil, ikincil ve ileri arıtımdan kaynaklanan çamur birkaç şekilde karıştırılır ;

• Ön çöktürme tankında : ikincil ve ileri arıtım çamurları ön çöktürme tankına geri döndürülerek birincil çamur ile birlikte çöktürülür.
• Borularda: Bu durumda iyi bir karıştırma için çamur kaynağının ve besleme hızının dikkatli kontrol edilmesi gerekmektedir. Aksi taktirde çamurda uygun olmayan özellikler elde edilebilir.
• Uzun bekletme süresi gerektiren çamur işleme sistemlerinde: Havalı ve havasız çürütücüler (tam karışımlı tipleri) beslenen çamurları uniform bir şekilde karıştırırlar.
• Ayrı karıştırma tankında: Bu yöntem karıştırılmış çamurun kalitesini kontrol etmek için en iyi imkanı sağlar.

44 L / s kapasitesinin altındaki arıtma sistemlerinde, karıştırma ön çöktürme tankında gerçekleştirilir. Daha büyük sistemlerde optimum verime karıştırmadan önce ayrı yoğunlaştırıcı ile ulaşılır. Karıştırma tankı genellikle, mekanik karıştırıcı ve yönlendirme perdesinden oluşmaktadır.

8.4. Çamur Depolama...

Çamur, debi dalgalanmalarını önlemek ve çamur arıtım üniteleri çalışmadığı zamanlarda çamurun biriktirilmesini sağlamak amacıyla depolanır. Çamur depolanmasının önemi özellikle, kireç stabilizasyonu, ısıl arıtım, mekanik susuzlaştırma, kurutma ve yakma proseslerine sabit besleme hızı sağlamaktır. Düşük bekletme süreli çamur depolama, atıksu çöktürme tankı veya çamur yoğunlaştırma tankında yapılabilir. Uzun bekletme süreli çamur depolama, uzun bekletme süreli havalı ve havasız çürütme tankı gibi stabilizasyon tanklarında veya özel tasarlanmış ayrı tanklarda yapılır. Küçük sistemlerde çamur genellikle çöktürme tankı veya çürütücülerde depolanır. Havalı ve havasız çürütme kullanmayan büyük sistemlerde, çamur ayrı karıştırıcıda veya depolama tankında saklanır. Bu tanklar birkaç saatten birkaç güne kadar depolama yapabilecek kapasitede boyutlandırılmalıdır. Çamur 2-3 günden daha uzun sürelerde depolanacak ise, çamurda bozunma meydana gelebilecek ve susuzlaştırılması güçleşecektir. Çamur, septikleşmeyi önlemek ve karıştırmayı iyileştirmek için genellikle havalandırılır. Mekanik havalandırıcılar tam karışımın sağlanması için gereklidir. Septikleşmeyi ve kokuyu önlemek için depolama veya karıştırma tankında klor ve hidrojen peroksit kullanılmaktadır. Sodyum hidroksit veya kireç pH’ı yükselterek kokuyu kontrol etmek ve hidrojen sülfürü çözeltide tutmak için kullanılır.

8.5. Yoğunlaştırma...

8.5.1. Genel...

Birincil, fazla aktif çamur, damlatmalı filtre humusu veya karışık çamurların (birincil çamur + aktif çamur) katı içeriği, çamur özelliğine, çamur giderim ve iletim yöntemine ve işletme metoduna bağlıdır. Yoğunlaştırma, çamur karışımındaki sıvıyı gidererek katı içeriğinin arttırılması işlemidir. İkincil çöktürme tankından pompalanan % 0.8 katı içeren fazla aktif çamur, yoğunlaştırıcıda % 4 katı konsantrasyonuna kadar yoğunlaştırılır, yani çamur hacminde 5 kez azalma sağlanır. Yoğunlaştırma genellikle graviteli, flotasyonlu, santrifüjlü ve graviteli bant filtre gibi fiziksel yollarla olur. Tipik çamur yoğunlaştırma yöntemleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Graviteli yoğunlaştırıcının şeması da aşağıdaki şekilde verilmiştir.





Çamurun katı madde içeriğini arttırmak amacı ile uygulanan bir işlemdir. KM içeriğinin artması ile çamur hacminde azalma olduğundan oldukça ekonomik bir yöntemdir. Çünkü, çamur hacminin azalması, yoğunlaştırıcıdan sonra yer alan çamur bertaraf ünitelerinin hacimlerini azaltacaktır. Örneğin, bir aktif çamur sürecinin ön ve son çökeltme havuzlarından gelen toplam çamur miktarı 1,000 kg KM / gün, KM içeriği % 0.5 ve yoğunluğu 1,005 kg / m 3 olsun. Çamur debisi ; ( 1,000 ) / [ ( 0.005 ) ( 1,005 ) ] = 199.00 m 3 / gün'dür. Yoğunlaştırıcı yapılmazsa diğer çamur bertaraf ünitelerinin hacimleri bu debiye göre belirlenecektir. Yoğunlaştırıcının yapılması durumunda, çamurun yoğunluğunun değişmediğini kabul etsek bile ( ki biraz artacaktır ), yoğunlaştırıcı çıkış KM içeriğinin % 2.5'e çıktığı kabulü ile ; çamur debisi ; ( 1,000 ) / [ ( 0.025 ) ( 1,005 ) ] = 39.80 m 3 / gün olacaktır. Çamur debisindeki azalma oranı ; ( 39.80 ) / ( 199.00 ) = 0.20 yani 5 kattır. Arada, matematiksel olarak doğrusal bir ilişki vardır ; KM içeriği 0.005'ten 0.025'e çıkarılıyor yani 5 kat arttırılıyor ve çamur hacmi de 5 kat azalıyor.

8.5.2. Graviteli Yoğunlaştırıcılar...

Prensip olarak dairesel çökeltme havuzlarına benzerler. Tabanda sıyırıcısı bulunan tiplerin yanında sıyırıcısı olmayan ama taban eğimi daha yüksek olan gravite yoğunlaştırıcılar inşa edilmektedir. Genelde yumaklaşmayı hızlandırmak amacı ile yavaş karıştırma işlevi gören sıyırıcısız tipler uygulanmaktadır.



Yoğunlaştırıcıdaki çamur seviyesi özel cihaz / ekipmanlar ile sürekli olarak kontrol edilmelidir. Çamur seviyesi alçalırsa, su içeriği yüksek çamur çekiliyor demektir. Çamur seviyesi yüksek ise, duru su ile üst savaklardan katı kaçışı oluşuyor demektir. Ayrıca, çamur gereğinden fazla bekletilirse anaerobik koşullar oluşabilir. Gravite çamur yoğunlaştırıcı tasarımında kullanılan parametreler aşağıdaki gibi özetlenebilir ;

( 1 ) Katı madde akısı ( TS F ) = ( V ) ( C ) = ( m / saat ) ( kg KM / m 3 ) = kg KM / m 2 . saat
( 2 ) Yüzeysel yük ( q F ) = ( Q ) / ( A ) = ( m 3 / saat ) / ( m 2 ) = m 3 / m 2 . saat

Yüzeysel yük 16 - 32 m 3 / m 2 . saat arasındadır. Aşağıdaki çizelgede çamur tipine bağlı olarak TS F değerleri verilmiştir.

Çamur tipi TS F ( kg KM / m 2 . gün ) Çekilen çamurdaki KM ( % )
Ön çökeltme havuzu 100 10
Aktif çamur 20 1.75 + SDI *
Damlatmalı filtre 40 6
Al PO 4 20 3
Fe PO 4 30 4
Apatit 30 3
Fe ( OH ) 3 20 2
Al ( OH ) 3 20 2
Ca CO 3 300 20
* : SDI = 100 / SVI ( Çamur yoğunluk indeksi )

8.5.3. Tasarım Aşamaları...

( 1 ) Yoğunlaştırıcı yüzey alanının hesaplanması :
( a ) Gelen toplam katı madde miktarına göre ; A = ( TOPLAM KM ) / ( TS F ) = ( kg KM / gün ) / ( kg KM / m 2 . gün ) = m 2
( b ) Katı madde akısına göre ; A = ( Q ) / ( q F ) = ( m 3 / gün ) ( m 3 / m 2 . gün ) = m 2

( 2 ) Yoğunlaştırıcı çapının belirlenmesi :
D = [ ( 4 A ) / ( PI ) ] 1 / 2

( 3 ) Yoğunlaştırma ( sıkışma ) hacminin hesaplanması :
V YB = ( TOPLAM KM ) / [ ( n ) ( C U ) ( GAMA ÇAMUR ) ]
Burada ; V YB : Yoğunlaştırma hacmi ( m 3 / gün veya m 3 / saat ), TOPLAM KM : Yoğunlaştırıcıya gelen toplam katı madde miktarı ( kg KM / gün veya kg KM / saat ), C U : Yoğun çamurun katı madde içeriği ( % ), GAMA ÇAMUR : Yoğun çamurun birim hacim ağırlığı ( yaklaşık olarak 1,000 kg / m 3 ) ve n : Orantı katsayısı ( sıkışma bölgesinde KM %'si çıkış çamurundakinden % 75'i kadar olarak kabul edilir ).

( 4 ) Yoğunlaştırıcı yüksekliğinin hesaplanması :



H 2 = 1.00 m ve H 3 = 0.30 m olarak sabit alınacaktır.

H 1 = [ ( V YB ) ( t ) ] / ( A ) ve H = H 1 + H 2 + H 3

Burada ; t : yoğunlaştırıcıdaki bekleme süresi ( = 36 saat ).

( 5 ) Tasarımla ilgili özellikler : Gravite yoğunlaştırıcılar dairesel planlıdır. Kenar duvarları ( yoğunlaştırıcı derinliği ) 3 - 4 m yüksekliğinde olabilir. Çapları ise 20 - 25 m kadardır. Organik çamurların yoğunlaştırıldığı büyük havuzlarda gazlaşma sorunları ve katı madde alıkonma süresinin aşılması halinde ise yüzme sorunları ortaya çıkabilir. Bu tip yoğunlaştırıcılara standart çökeltme havuzlarından daha dik bir taban eğimi verilir ( 2.5 - 3.0 : 12 ).

9. Çamurun Stabilizasyonu...

9.1. Giriş...

Çevreye herhangi bir zarar vermeksizin, herhangi bir kötü koku yaratmaksızın bertaraf edilebilen çamura " stabil çamur " denir. Bu nedenle stabilizasyon " kararlılık " olarak ele alınabilir. Stabilizasyon işleminin uygulanma nedenleri ; ( a ) Patojen organizmaların giderimi, ( b ) İstenmeyen koşulların ortadan kaldırılması ve ( c ) Potansiyel bozunmayı azaltmaktır. Stabilizasyonun verimi doğrudan çamurun özelliklerine bağlıdır. Stabilizasyon işlemleri sırasında istenmeyen koşulların giderimi / engellenmesi için ; ( a ) Uçucu kısmın biyolojik olarak oksidasyonu, ( b ) Uçucu kısmın kimyasal olarak oksidasyonu, ( c ) Mikroorganizma gelişimini engellemek için çamura kimyasal madde ilavesi ve ( d ) Çamurun dezenfekte ya da sterilize edilmesi işlemlerinden biri uygulanabilir.

9.2. Stabilizasyonun Belirlenmesinde Önemli Parametreler...

( 1 ) Koku Oluşumu : Koku ölçümü için iki yöntem vardır ; ( a ) Panel yöntemi : Kokuya hassas olan uzmanların oluşturduğu test grubu kokunun derecesi hakkında karar verir. ( b ) Seyreltme yöntemi : So kokusuz saf su ile seyreltirilerek ( 1 / 1 ) kokusunun varlığına bakılır. Hidrojen sülfür saptaması için ; içinde çamur bulunan kaba kurşun asetat ilave edilir ve siyah renk oluşumunun artışı gözlenir.

( 2 ) Toksisite : Ölçümü oldukça zor olan bir parametredir. Araziye bertarafta özellikle ağır metallerin toksisitesine çok dikkat edilmelidir.

( 3 ) Uçucu Katı Madde Konsantrasyonu : UKM giderim yüzdesi ile anaerobik sistemlerde bekleme süresi / aerobik sistemlerde havalandırma süresi arasında doğrusal bir ilişki vardır. UKM'nin azalması çamurun stabilizasyon derecesini arttırır.

( 4 ) Oksijen Kullanımı : Aerobik sistemlerde oksijen kullanımı ( tüketimi ) aerobik aktivitenin temel göstergesidir. Oksijen kullanımı " mg O 2 / g UKM . saat " biriminde verilir. Stabil çamur sınırı, 4 gün için 5.0 mg O 2 / g UKM . saat'tir.

( 5 ) Gaz Oluşumunda Değişim : Anaerobik sistemlerde gaz oluşumundaki değişim anaerobik aktivitenin temel göstergesidir. Anaerobik sistemler 5 - 60 gün'lük alıkonma süresine göre tasarımlanırlar. Sistemde başlangıçta gaz oluşumu çok fazladır. İşletme periyodu sonunda ise gaz oluşumu minimum seviyededir. Bu nedenle anaerobik sistem ile ilgili kararlar bu parametreye bağlı olarak verilir. Ancak, bazı durumlarda, çamur içindeki bazı bileşiklerin inhibisyon etkisi söz konusu olabilir. Bu engelleme gaz oluşumunu azaltacaktır. Bu noktada işletme periyodunun sonuna gelindiği kararına varılmamalıdır. Sağlıklı ( tam oluşan ) bir ayrışma sonucunda oluşan gazların % 70'i metan, % 30'u ise karbondioksittir. Ayrıca, 1 kg BOİ için 0.35 m 3 metan oluşumu söz konusudur.

( 6 ) Nitrifikasyon : Çamur içindeki organik azotun nitrata dek parçalanması gereklidir. Organik azot önce nitrite, daha sonra ise nitrata dönüştürülür. Nitrat içeriğinin artması çamurun stabilliğinin arttığının bir göstergesidir.

( 7 ) ATP : ATP canlı varlığının bir göstergesidir. Aerobik stabilizasyonda ATP artışı başlangıçta yüksek, 5.gün sonunda ise düşüktür. Aktivite zamanla azalır. Ancak analizi zordur.

( 8 ) Enzimler : Çamurun suyunu verme özelliği ile enzim aktivitesi yakından ilgilidir.

( 9 ) Toplam Organik Karbon ( TOC ) : Çamurun indirgenebilirlik özelliğinin belirlenmesinde önemli bir parametredir.

( 10 ) Çamur Sıvısının BOİ ve KOİ'si : Hiçbir işlemden geçmemiş çamur filtre edildiğinde oluşan filtratta BOİ yaklaşık olarak 1,000 mg / L iken, stabil çamur sıvısında BOİ 100 mg / L mertebesindedir.

( 11 ) Mikrobiyoloji : Patojen konsantrasyonunun yüksek olması çamur için istenmeyen bir özelliktir. Bu nedenle stabil bir çamur düşük patojen konsantrasyonuna sahip olmalıdır.

( 12 ) Suyun Alınabilirliği : İşlenmeyen çamurların su verme özellikleri genellikle iyi değildir. Çamurun su verme özelliği arttıkça stabilitesi artar.

( 13 ) Viskozite : Belirlenmesi zor ancak önemli bir parametredir.

( 14 ) Kalorifik Değer : İçindeki organik madde miktarı ile doğru orantılıdır. TOC azaldıkça parçalanabilir madde miktarı azaldığından kalorifik değer düşer. Bu da çamurun stabilitesinin arttığının göstergesidir.

9.3. Çamurun Stabilizasyonunda Uygulanan Yöntemler...

Çamur stabilizasyonunda kullanılan başlıca teknolojiler ;

• Kireç stabilizasyonu
• Isıl arıtma
• Havasız çürütme
• Havalı çürütme
• Kompostlama

olarak sıralanabilir.

9.3.1. Kireç Stabilizasyonu...

Kireç stabilizasyonunda, kireç ham çamura ilave edilerek pH 12 veya üzerine yükseltilir. Yüksek pH’nın oluşturduğu ortam mikroorganizmaların canlı kalmasına uygun değildir. Bunun sonucu olarak ortam pH’ı bu seviyede tutulduğu sürece, çamurda çürüme, kötü koku ve sağlığa zararlı durum oluşmayacaktır. Kireç stabilizasyonunda iki şekilde uygulanır ; ( a ) Çamur susuzlaştırmadan önce kireç ilavesi yapılır, bu işleme kireçle ön stabilizasyon, ( b ) Çamur susuzlaştırmadan sonra kireç ilavesi, buna da kireçle son stabilizasyon denir. Kireç stabilizasyonunda Ca(OH) 2 veya CaO kullanılabilir. Bazı durumlarda kül, çimento tozu, karpit kireci de kireç yerine kullanılabilir.

Kireçle ön-stabilizasyon : Sulu çamurda istenen pH seviyesine ulaşabilmek için daha fazla kireç ilavesine ihtiyaç duyulur. Buna ilave olarak, uygun patojen giderimine ulaşmak için susuzlaştırmadan önce yeterli bekletme süresi sağlanmalıdır. Önerilen tasarım kriteri, pH 12'nin üzerinde yaklaşık 2 saat kalma süresidir. Kireç dozajı çamur tipi ve katı madde konsantrasyonuna göre değişim gösterir. Tipik dozajlar aşağıdaki çizelgede verilmektedir.



Kireç stabilizasyonu, mikrobiyal büyüme için gereken organik maddeyi parçalamadığından çamur pH’ında önemli bir düşme olmadan çamur uzaklaştırılmalı veya daha fazla kireç ilave edilmelidir. İlave doz miktarı pH’ı 12'ye getiren miktarın yaklaşık 1.5 katı kadardır.

Kireçle son stabilizasyon : Organik maddelerin kireç ile stabilizasyonu her ne kadar bilinen bir yöntem olsa da, susuzlaştırılmış çamurun kireç ile ileri arıtımı yeni bir yöntemdir. Bu proseste, Ca(OH) 2 veya CaO (sönmemiş kireç) susuzlaştırılmış çamurun pH’ını yükseltmek amacıyla kullanılır. Sönmemiş kireç çamur suyuyla exotermik reaksiyon verdiğini için tercih edilir. Su karışım sıcaklığını 50 O C’nin üzerine çıkarır ve bu değer kurt yumurtalarını pasif hale getirmeye yetecek sıcaklıktır. Kireçle ön stabilizasyona kıyasla, son stabilizasyonun üstünlükleri ;

• Kuru kireç kullanılabildiğinden dolayı, susuzlaştırılmış çamura su ilavesi gerekmez
• Susuzlaştırma için ilave başka birşeye ihtiyaç yoktur
• Kabuk problemi ve çamur susuzlaştırma ekipmanlarının bakım problemleri ortadan kalkar

Kireç ve çamurun iyi karıştırılması durumunda, ufalanabilir iyi bir doku elde edilir. Bu çamur uzun süre saklanabilir veya araziye kolaylıkla yayılabilir.

9.3.2. Isıl Arıtım...

Isıl arıtma, stabilizasyon ve şartlandırma proseslerinin her ikisinde de çamurun yüksek basınç altında kısa süreli ısıtılmasını içerir. Kullanım amacı; katıyı koagüle etmek, jel yapısını parçalamak ve katı çamurun bünye suyunu azaltmaktır. Sonuç olarak çamur sterilize olur ve kolaylıkla susuzlaştırılır. Isıl proses daha çok, sterilizasyonu ve şartlandırması zor olan biyolojik çamura uygulanır. Yüksek yatırım maliyeti büyük sistemlerde bu yöntemin kullanımını kısıtlar. Isıl arıtımdan çıkan üst su, yüksek BOI, NH 4 ve P içerdiğinden ana arıtım sistemine verilmeden önce ön arıtımı gerekebilir. Isıl arıtımdan çıkan kısmen okside olmuş çamur, vakum filtre, santrifüj, bant filtre veya kurutma yataklarında susuzlaştırılabilir. Bu sistemin başlıca üstünlükleri :

• Ulaşılan oksidasyona bağlı olarak susuzlaştırılmış çamurun katı içeriği %30-50 arasında değişir.
• Oluşan çamur için kimyasal şartlandırmaya gerek duyulmaz.
• Proses, çamuru stabilize eder ve hastalık yapan bakterileri yok eder.
• İşlenen çamurun ısıl değeri 28-30 kJ/g’dır.
• Çamur bileşimindeki değişim proses verimini etkilemez. • Uçucu katının tam oksidasyonu, yüksek basınç ve sıcaklıklarda tamamlanır.

Sistemin önemli mahsurları ;

• Ekipman yoğun olması ve korozyona dayanıklı malzeme kullanımı yüzünden yüksek ilk yatırım maliyetine sahiptir.
• Ustalık gerektiren bir işletme, tecrübe ve ciddi önleyici bakım programı gerektirir.
• Proseste oluşan atıksu yüksek organik karbon, amonyak ve renk kirliliğine sahiptir.
• Arıtım gerektiren kötü kokulu gazlar meydana gelir.
• Isı değiştirici, borular ve reaktörde kazan taşı oluşumu problemi görülür. Kabuk kontrolü asitle yıkama ve yüksek basınçlı su püskürtme gerektirir.

9.3.3. Havasız ( Anaerobik ) Çamur Çürütme...

Havasız çürütme, çamur stabilizasyonu için kullanılan en eski proseslerde biri olup moleküler oksijen yokluğunda organik ve inorganik maddelerin parçalanması işlemi olarak tanımlanabilir. Bu sistemlerde meydana gelen biyokimyasal reaksiyonların özellikleri havasız kontakt prosesinin reaksiyonları ile aynı özelliktedir. Atıksu arıtımı sonucu oluşan arıtma çamurlarının biyolojik stabilizasyonunda ve bazı endüstriyel atıksuların arıtımında günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çürüme işlemi hava girişinin önlendiği kapalı bir reaktörde gerçekleştirilir. Havasız çürüme bir seri organizma grubu tarafından yürütülen bir biyolojik bozunma işlemidir. Havasız çürütme işleminin mekanizması sitede yer alan " ana / yan dosyalarda " detaylı olarak açıklanmıştır. Havasız çamur çürütücüler düşük hızlı ve yüksek hızlı olmak üzere başlıca iki tiptir. Düşük hızlı (standart) çürütücülerde ısıtma ve karıştırma uygulanmaz. Hidrolik bekleme süresi yörenin iklimine bağlı olarak 30 - 60 gün arasında değişir. Yüksek hızlı çürütücülerde ise havasız ayrışma sürecini hızlandırmak amacıyla ısıtma ve karıştırma uygulanır. Bu tip çürütücüler genellikle seri bağlı 2 reaktörden oluşur. İkinci reaktör katıların çökeltilmesini ve çamur yaşının kontrolünü sağlar.



Bu iki sistemden düşük hızlı çürütücüler kesikli olarak çalıştırılmakta olup, genellikle ısıtılarak, gereken çamur bekletme süresi 30 ila 60 güne düşürülmektedir. Bu tip çamur çürütme birimlerinde organik yükleme hızı 0.5 - 1.5 kg UAKM / m 3 . gün arasında değişmektedir. Karıştırmanın uygulanmadığı standart hızlı çürütme tankları düşük kapasiteli ( 4,000 m 3 / gün ) biyolojik arıtma tesislerinde kullanılmaktadır. Yüksek hızlı çürütme birimleri iki kademeli olarak işletilmekte, birinci kademede tam karışım sağlanarak çamurların ısıtılması sağlanmaktadır. İkinci tank ise çökeltme ve gaz biriktirme tankı olarak görev yapmaktadır. Bu tip tanklara 2.4 - 6.4 kg UAKM / m 3 . gün çamur yüklenebilmektedir. Birinci tanktaki çamur bekletme süresi 35 O C’de 10 - 15 gün arasında değişebilir. Çamur çürütme tankları genellikle dairesel olarak inşa edilmektedir. Bu tankların çapı 6 m’den 35 m’ye kadar değişebilir. Tank tabanı 1 / 4 eğiminde olmalıdır. Merkezdeki sıvı derinliği 6 m’den 15 m’ye kadar değişebilir. Çeşitli atıkların havasız çürütmesi için kinetik katsayıların tipik aralıkları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Sürekli akımlı tam karıştırmalı çürütücülerde çeşitli sıcaklıkları için tavsiye edilen ortalama çamur yaşı değerleri ise aşağıdaki çizelgede verilmiştir.





Çamur konsantrasyonu ve hidrolik bekleme süresinin uçucu katı madde yükleme hızları üzerindeki etkisi aşağıdaki çizelgede verilmiştir ( çamurun özgül ağırlığı 1.02 ve katı maddelerin % 75’inin uçucu olduğu esas alınmıştır ).



Kişi başına birim reaktör hacmi ihtiyacı aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Bu değerler ısıtmalı tanklar için geçerlidir. Isıtılmayan tanklar için kapasiteler bölgesel iklim koşullarına ve depolama ihtiyaçlarına göre arttırılmalıdır. Tablodaki değerler mutfak öğütücülerinin kullanıldığı yerlerde % 60 oranında ve endüstriyel atıkların çürütücülere verilmesi durumu söz konusu ise eşdeğer nüfusa göre arttırılmalıdır. Mesofilik sıcaklık aralığında işletilen düşük hızlı ve yüksek hızlı havasız çürütücüler için tasarım kriterleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir.





Çürümüş Çamur Suyunun Özellikleri :

Çürütücü suyu kalitesi, çürütücünün tek veya iki kademeli oluşu, karıştırma durumu ve katı maddelerin ayrılma (çökelme) oranı vb parametrelere göre değişir. Yoğunlaştırılmış birincil çamur ve biyolojik aktif çamur karışımının çürütüldüğü bir anaerobik çürütücünün tipik çıkış suyu özellikleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir.



İnhibitör ve Zehirli Maddeler :

Çamur çürütücülerin organik maddeleri ayrıştırma verimleri, sisteme beslenen çamur içindeki çeşitli inhibitör maddeler nedeniyle belli ölçüde değişim gösterebilir. Çamur çürüme sürecini belirgin oranda inhibe eden, pratikte sık rastlanan inhibitör maddelerin zehirlilik eşikleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

9.3.4. Havalı (Aerobik) Çamur Çürütme...

Çeşitli arıtma işlemlerinden gelen organik çamurların biyolojik stabilizasyonu için kullanılan bir prosestir. Havasız çürütmeye alternatif olarak, atık aktif çamur havalı olarak da çürütülebilir. Atık aktif çamur ayrı bir tank içine alınır ve birkaç gün süre ile havalandırılır. Böylece çamur içindeki uçucu katı maddeler biyolojik olarak stabilize olur. Sonuçta oluşan çamur "havalı çürük çamur" adını alır. Havalı çürütmenin üstünlükleri aşağıdaki gibi sıralanabilir :

• Uçucu katı madde (UKM) giderimi havasız çürütme ile elde edilene yakındır.
• Substrattaki BOI konsantrasyonları oldukça düşüktür.
• Kolayca bertaraf edilebilecek kokusuz, humusa benzer, biyolojik olarak kararlı ürün elde edilir.
• Oluşan çamurun susuzlaştırma karakteristikleri çok iyidir.
• Çamurun gübre değeri yüksektir.
• İşletme problemleri azdır.
• Yatırım maliyetleri düşüktür.

Havalı çürütmenin üstünlükleri yanında en önemli mahsuru, sisteme gerekli oksijeni sağlamak için yüksek, enerji ihtiyacıdır. Metan gibi yararlı bir son ürünün elde edilememesi de diğer bir sorunudur.

Havalı Çürütme Mekanizması :

Havalı çürütme aktif çamur prosesine benzer. Ortamda mevcut besi maddesi miktarı azalırken, mikroorganizmalar hücre bakım reaksiyonları için gerekli olan enerjiyi elde etmek üzere kendi protoplazmalarını yiyip bitirmeye başlarlar. Bu olay başladığında mikroorganizmalar endojen fazda bulunmaktadırlar. Hücre dokusu, havalı ortamda su, karbondioksit ve amonyağa oksitlenir. Gerçekte hücre dokusunun yalnızca % 75 - 80’i oksitlenir; kalan % 20 - 25’lik kısım ise inert maddeler ve biyolojik olarak indirgenemeyen organik maddelerden meydana gelmektedir. Bu oksidasyondan açığa çıkan amonyak, sonuçta nitrata oksitlendiğinde pH düşebilir. Teorik olarak oksitlenen kg amonyak başına 7.1 kg CaCO 3 alkalinitesi giderilir. Havalı çürütücülerin tasarım kriterleri aşağıdaki çizelgede verilmektedir. Aktif çamur veya damlatmalı filtre çamuru ön çökeltim çamuru ile karıştırılıp havalı olarak çürütüldüğünde ön çökeltim çamurundaki organik maddenin direkt oksidasyonu ve hücre dokusunun içsel oksidasyonu bir arada gerçekleşir. Havalı çürütücüler kesikli veya sürekli reaktörler olarak işletilebilir. Sürekli beslemeli havalı çürütücüye ait şematik kesit aşağıdaki şekilde verilmiştir. Sistemin iki uygulaması vardır ; ( a ) Klasik havalı çürütme ve ( b ) Saf oksijenli havalı çürütme.





Uygulama ( Gerekli Hava Debisi ) :

Bir aktif çamur tesisi çamurları gravite yoğunlaştırıcıdan alınıp bir aerobik çamur çürütücüye iletilmektedir. Gravite çamur yoğunlaştırıcı çıkış çamuru % 3 KM içeriğine sahiptir. Sıcaklık 20 O C, alıkonma süresi 15 gün, yoğun çamurun birim hacim ağırlığı 1,030 kg / m 3 , toplam katı madde miktarı 2,057.10 kg / gün ve MLVSS / MLSS oranı 0.80'dir.

- Çamur hacmi :

V ÇAMUR = ( 2,057.10 ) / [ ( 0.03 ) ( 1,030 ) ] = 67 m 3 / gün

- Çürütücü hacmi :

V ÇÜRÜTÜCÜ = ( 67 ) ( 15 ) = 1,005 m 3

- Uçucu katı madde yükü :

L UKM = [ ( 2,057.10 ) ( 0.80 ) ] / ( 1,005 ) = 1.64 kg UKM / m 3 . gün

- Oksijen gereksinimi :

O 2 = ( 2,057.10 ) ( 0.80 ) ( 0.40 ) ( 2.30 ) = 1,514 kg O 2 / gün
( Not : Hücre dokusunun % 40'ının tamamen oksitlendiği kabul edilmiştir. )

- Standart koşullarda gerekli hava debisi :

Q HAVA - SBS = ( 1,514 ) / [ ( 1.201 ) ( 0.232 ) ] = 5,434 m 3 hava / gün
( Not : Ağırlıkça havanın % 23.2'si O 2 'dir ve havanın birim hacim ağırlığı 1.201 kg / m 3 'tür )

- Arazi koşullarında gerekli hava debisi :

Q HAVA - AK = ( 5,434 ) / ( 0.10 ) = 54,340 m 3 hava / gün
( Not : Havalandırma sisteminin O 2 transfer verimi % 10 olarak kabul edilmiştir. )

9.3.5. Kompostlaştırma...

Havalı ve Havasız Kompostlaştırma :

Şehirleşme ile birlikte katı atık oluşumu hızla artmış ve günümüzde en önemli çevre sorunlarından biri haline gelmiştir. Organik maddeler evsel katı atıkların önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Bu probleme ekonomik ve çevre dostu çözümler araştırılması sonucunda kompost uygulanabilir bir çözüm olarak gündeme gelmiş ve uygulanmaya başlanmıştır. Katı atıkların havalı şartlarda biyolojik arıtımı kompostlaştırma olarak adlandırılır. Havalı ve havasız kompostlaştırma, hacim azaltmak, stablizasyon ve patojen giderme amacıyla uygulanan katı atık dönüştürme ve uzaklaştırma teknolojileridir. Kompostlaştırma organik atıkların, havalı termofilik çürüme ile olabildiğince stabil çamur benzeri bir humusa dönüştürülmesidir. Sonuç olarak ortaya çıkan humusta % 25’e varan oranda ölü veya canlı organizma mevcut olabilir. Kompostlaştırmada pratik olarak kontrol edilmesi gereken en önemli parametreler karbon / azot oranı, sıcaklık ve havalandırmadır. Doğru bir kompostlaştırma için C / N oranı 40’tan fazla olmamalı ve nem oranı % 60’ı geçmemelidir. Optimum sıcaklıkta 60 O C’dir. Mekanik havalandırma, kompostlaşma süresini 10 haftadan 2 haftaya indirebilir. Katı atıkların biyolojik arıtımı sıvı ve gaz atıkların giderilmesinden farklılık gösterir. Katı atıklar çok heterojen yapıda ve biyolojik parçalanması zor atıklardır. Katı atık oluşumunun minimize edilmesi ve geri dönüşümle sisteme verilmesi en uygun çözüm olarak görülmektedir. Metal, cam ve kağıt atıklarının geri kazanılıp tekrar kullanılması, plastiklerin de tekrar kullanılabilir cinsten olması gerekir. Katı atıkların depolama alanlarında toprak altına gömülmesi uzun dönemde kokuşma ve yer altı suyu kirliliği gibi problemlere yolaçabilir. Biyolojik olarak parçalanabilen katı atıklar havalı veya havasız olarak kompostlaştırılabilir. Havalı prosesler kompostlaştırma olarak bilinir ( Aşağıdaki şekiller ). Biyolojik bozunma düzeyine ve sonuç işlemine bağlı olarak kompost 4 tipte sınıflandırılabilir.





Arıtma Çamuru :

Atıksu arıtma tesislerinden kaynaklanan çamur susuzlaştırıldıktan sonra kompostlaştırılabilir. Çeşitli atıksu arıtma proseslerinde oluşan çamurun bileşimi aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Çamurun suyunun alınması, hacim ve ağırlığı azaltır. Örneğin % 5 katı madde içeren 20 kg çamurda yalnızca 1 kg katı madde vardır. Susuzlaştırma işleminden sonra % 40 katı madde içeren ( hacmi 1 / 8'e düşen ) bu çamurun ağırlığı sadece 2.5 kg gelecek yani % 87.5’luk bir ağırlık azalması olacaktır.



Biyolojik arıtma işlemi sonucunda ortaya çıkan çamurların, insanlara ve çevreye değişik zararları bulunmaktadır. İçerdiği organik maddeler, mikroorganizmaların çoğalmasına fırsat tanır. Bu mikroorganizmalar değişik hastalıklara yol açacağından bu çamurların mutlaka düzenli depolama alanlarına taşınması gerekmektedir. Ancak hiçbir işleme tabi tutulmamış çamurun taşınması ve depolanması, katı madde ( KM ) oranının çok düşük olmasından dolayı pek akılcı bir yaklaşım değildir. Örneğin 1 ton katı madde içeren atık çamurun farklı işlem düzeylerindeki miktarları aşağıdaki şekilde verilmiştir.



Kompostlaştırma Mekanizması :

Katı atıkların havalı şartlarda biyokimyasal süreçlerle stabilizasyonu kompostlaştırma olarak adlandırılır. Biyolojik olarak parçalanabilen katı atıklar (özellikle gıda sanayi atıkları) öğütülerek küçük parçacıklar haline getirildikten sonra yığın halinde alt tarafı ızgaralı bir zemin üzerine konarak gerekirse uygun mikroorganizmalarla aşılandıktan sonra alt taraftan havalandırılarak biyolojik parçalanmaya tabi tutulurlar. Kompostlaştırma süresi ortalama olarak 5-7 hafta arasında değişebilir. Kompostlaştırma, katı organik maddelerin uygun çevresel koşullarda mikroorganizmalar tarafından havalı çürütülme ve stabilizasyonudur. Son ürün stabil, toprağa benzer ve humusça zengin hijyenik bir maddedir. Kompostlaştırma prosesinin amacı, atığın çevreye zarar vermeden biyolojik olarak parçalanabilmesidir. Kompostlaştırma, atığın biyolojik olarak parçalanabilen kısmının geri kazanılması ve yeniden değerlendirilmesi olarak görülebilir. Bu proses, biyolojik olarak parçalanabilen atığın hacmini, kütlesini ve nemini azaltıp değerli birtoprak düzenleyici haline dönüştürür.

Her canlı, canlı kalabilmek ve yaşamını düzenlemek için enerjiye ihtiyaç duyar. Kompostlaştırma sırasında, mikroorganizmalar ürettikleri enzimler yardımıyla organik maddeleri parçalarken oksijen tüketirler. Havaya yüksek ısı, büyük miktarda CO 2 ve su buhar verilir ve yeni mikroorganizmalar gelişir ( Aşağıdaki şekil ). Bir grup havalı mikroorganizma, partiküllerin yüzeyini saran sıvı tabakasında oluşur. Mikroorganizmalar partikülün iç kısmını değiştirmeden bırakarak partikül yüzeyindeki uygun oksijeni kullanırlar. Partikülün suyu çekilir ve mikroorganizma faaliyetleri ile ayrışır. Isının ortaya çıkması direkt olarak mikrobiyal aktiviteyle bağlantılı olmasına rağmen, sıcaklık proses için iyi bir indikatördür. Kompostlaştırmanın ilk günlerinde organik atıkların kolayca parçalanabilen bileşikleri metabolize olur. Sıcaklık bazı durumlarda 60 O C’yi aşabilir. Bu yüksek sıcaklık patojenleri ve zararlı tohumları öldürür, ancak bu arada birçok mikroorganizma da ölmeye başlar veya daha dirençli hale gelir. Bu da daha az ısının oluşması ve sonuç olarak yığının birkaç gün sonra soğuması demektir. Yığın soğuduğunda sporlar, termofilik mikroorganizmalar ve son olarak mezofilik popülasyon oluşur. Normal olarak kompostlanan maddenin sıcaklığı 50 - 60 O C'lik hızlı bir artışı takip eder. Bu sıcaklık aralığı birkaç hafta devam eder. Aktif kompostlaştırma yavaşladığında, sıcaklık yavaş yavaş + - 37 O C ve sonunda çevre havası sıcaklığına düşer. Sonunda yığın yeteri kadar soğur ve içinde doğal olarak toprak mikroorganizmaları, protozolar, solucanlar, mantarlar, böcekler ve diğer daha büyük mikroorganizmalar ve organik maddeler yer alır. Zaman içindeki bu sıcaklık değişimi kompostlaştırma prosesindeki ayrışmanın hızını ve tipini yansıtır.



Kompostlaştırma ham maddedeki bir çok besleyici maddeyi saklar ve bunları stabil organik bileşiklerde stoklar. Bu da bitkilere besinlerin hızlı bir şekilde sağlanmasını azaltır, ancak bunların yavaş yavaş serbest bırakılmasını sağlar. Bu olgunlaşma periyodunu aktif kompostlaştırma dönemi izler. Maddeler daha yavaş hızda olmak üzere biyokompostlanmaya devam eder ve oksijen tüketim hızı azalır. Aktif biyokomppostlaştırma döneminden sonra elde edilen komposttaki azot, amonyum ( NH 4 + ) halindedir. Bir çok bitki, yüksek konsantrasyondaki amonyumdan zarar görür. Kompostlaştırma prosesi belli bir noktada durmaz. Maddeler "enerji yorgunu" organikler ve inorganikler kalana kadar parçalanmaya devam eder. Her şeye rağmen kompost göreceli olarak stabil olur ve uzun süre bu durumda kalır. Olgunlaşmamış kompost tarlaya uygulandıktan sonra da oksijen tüketmeye devam eder ve topraktan bitkiye giden O 2 miktarını azaltır.

Yığının tepesindeki olgunlaşmamış kompost yüksek seviyelerde organik asit içerebilir veya yüksek C/N oranına sahip olabilir. Olgunlaşmamış kompost ürün ve bitkilere zarar verebilir. Kompost C/N oranı, oksijen gereksinimi, sıcaklık ve koku gibi sabit karakteristikleri ile değerlendirilir. Zamanla kompostlaştırma tamamlandıkça bileşiklerin karışımı daha üniform olur. Orjinal maddelerin çok azı ayırt edilebilir veya hiçbiri ayırt edilemez. Madde koyu kahverengiden siyaha doğru renkler alır. Partiküller küçülür, sabitleşir ve toprak gibi olur. Kompostlaştırma mikroorganizmaların gelişmesini belirleyen ve sağlayan koşullar sağlandığında en yüksek hıza ulaşır ( Aşağıdaki çizelge ).



Kompostlaştırma Mekanizmasını Etkileyen Parametreler :

( 1 ) Mikroorganizmalar : Kompostlaştırma işlemine katkıda bulunan mikroorganizmalar arasında bakteriler, mantarlar, küfler ve aktinomisetler sayılabilir. Kompostta bulunan patojenler aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Düşük nem şartlarında ( % 50-60 nem ) özellikle küf ve aktinomisetler rol oynarlar. Daha yüksek nemde ( % 60 - 90 ), bakteriler de kompostlaştırma işleminde aktif rol oynarlar. Sıcaklıklara göre aşağıdaki mikroorganizmalar ayırt edilir :

• Mezofilik ( 10 - 40 O C )
Bakteriler : Pseudomonas, Proteus, vd.
Mantarlar : Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Phanaerochaeta, Trichoderma

• Termofilik :
Bakteriler ( 30 - 65 O C ) : Basicullus, Streptemyces, Thermoactinomyces
Mantarlar ( 40 - 50 O C ) : Aspergillus, Fumigatus, Chaetomium, Humicola



( 2 ) Havalandırma : Havalandırma, havalı kompostlaştırma işlemi için mutlaka gereklidir. Izgara şeklinde bir taban üzerine konan katı atıklar alttan bir blower yardımıyla sürekli havalandırılırlar. Hava genellikle 0.6 - 1.8 m 3 / kg uçucu katı gün hızıyla verilir. Havalandırma yığın belli aralıklarla aktarılarak ta sağlanabilir.

( 3 ) Nem ( su ) muhtevası : Kompostlaştırma işlemi atıkların nem içeriğine bağlıdır. Ortalama nem içeriği % 40 - 70 arasında değişmekle birlikte optimum nem içeriği % 55 civarı olarak bilinir. Yüksek nem içeriği bakterilerin aktivitelerini arttırır ve kompostlaştırmanın daha hızlı oluşmasını sağlar. Düşük nem içeriklerinde ise küf ve aktinomisitler aktivite gösterir.Nem miktarı % 40’a yaklaştıkça inhibe olur. % 40’ın altında mikrobik aktivite yavaşlar. Nem % 65’i aşarsa yığındaki materyalin boşluklarındaki havanın suyla yer değiştirmesine sebep olur.

( 4 ) Sıcaklık : Sıcaklık ortalama 50 - 60 O C arasında değişebilir. Yüksek sıcaklıklarda ( T > 60 O C ) termofilik mikroorganizmaların aktif rol alması nedeniyle kompostlaştırma hızı artar. Kompostlaştırma işlemi çok hassas sıcaklık kontrolü olmadan yapıldığın da sıcaklık genellikle yığınının üst kısımlarından tabanına doğru artış gösterir.

( 5 ) Besin maddeleri : Mikroorganizmalar hücrelerini beslemek ve düzenlemek için minimum miktarlarda belli elementlere gereksinim duyarlar. Bu besin maddelerinin miktarları türlerine, büyüme yerlerine ve çevresel koşullara bağlıdır. Biyokompostlaştırılan atıkta C/N oranı genellikle 40’ın üzerindedir. Ancak aktif komostlaştırma sağlamak için C/N=40/1 civarında olması gerekir. Optimum C/P oranı 100/1 civarında olmalıdır. Bu nedenle optimum C/N/P=100/2.5/1 olarak bilinir. Katı atıklarda azot ve fosfor içeriği düşük olduğu için dışarıdan evsel atıksu çamuru veya azot ve fosfor tuzları ilave edilerek C/N/P oranı istenilen seviyeye yükseltilir. C/N oranı 40’dan fazla olursa, mikroorganizmaların fazla karbonu kullanabilmesi için kompostlaştırma süresi uzar.

( 6 ) pH : Kompostlaştırma işlemi 4.5 - pH - 9.5 arasında oluşur ve optimum pH = 6.5 civarındadır. Düşük pH değerleri bakterilerin, yüksek pH değerleri küf ve aktinomisetlerin daha yoğun olmasını sağlarlar. Kompostlaştırma materyali mikroorganizmaların geniş spektrumu nedeniyle pH’a göreceli olarak daha az duyarlıdır ancak istenen aralık 6.5 - 8.0 arasıdır.

( 7 ) Katkı maddeleri : Katkı maddesi çeşitlerinden bazıları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Arıtma çamurlarının kompostlaştırılmasında boşluk artırıcı ve su muhtevasının azaltıcı katkı maddeleri büyük önem taşır.



( 8 ) Süre : Kompostlaştırma süresi genellikle 5-7 hafta arasında değişmekle birlikte kolay parçalanabilen katılar için bu süre 3 hafta olabilir. Zor parçalanan katılar için ise kompostlaştırma süresi 9-10 haftaya kadar uzayabilir. Biyokompostlaştırılacak atıklar belirli aralıklarla (haftada bir-iki defa) aktarılır ve böylece daha homojen bir havalandırma sağlanabilir. Uygun nem içeriği ve C/N oranına ek olarak havalandırma kompostlaştırma periyodunu en kısa süreye indirir. Prosesi yavaşlatan koşullar, nem azalması, yüksek C/N oranı, düşük sıcaklık, yetersiz havalanma ve büyük partiküllerdir. İstenen kompostlaştırma süresi amaçlanan komposta bağlı olup, genellikle 3-6 ay sürer.

( 9 ) Parçacık boyutu : Kompostlaştırılacak katı atıklar genellikle 0.5-2 cm boyutlarına gelecek şekilde öğütülmesi uygun olur. Daha küçük parçacıklar, daha fazla yüzey alanına sahip olduklarından tercih edilebilirler ancak çok küçük parçacıklar hava akımıyla sürüklenebilecekleri ve taşımada zorluk çıkaracakları için pratikte pek tercih edilmezler. Arıtma çamurlarında öğütme ihtiyacı yoktur.

9.4. Kompostlaştırma Uygulamaları...

Çevre ve Orman Bakanlığı tarafında çıkarılan 14 Mart 1991 tarihli Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği gereği depolama sahalarının havza koruma alanları ve konut alanlarının dışında olması gerekmektedir. İstanbul Büyük Şehir Belediyesi, Eyüp İlçesi Kısırmandıra Köyü hudutlarında 32 hektarlık saha içerisinde, 1,000 ton/gün kapasiteli(1-1.5 milyon nüfusça üretilen katı atığa eşdeğer) "İstanbul Katı Atık İşleme (Kompostlaştırma ve Geri Kazanma)" tesisi yapımı planlanmıştır. Bu tesise gelecek 1,000 ton/gün çöpün ayıklanmasından sonra yaklaşık 500-600 tonu kompost ünitesine sevk edilecek, buradan günde 250-300 ton kompost elde edilmektedir. 400-500 ton atık da yakın mesafedeki Odayeri düzenli depolama sahasına gönderilecektir. İstanbul’da yapılan katı atık analizlerine göre, atıkların yaklaşık %50’si değerlendirilebilir yaş atıklardan (organik atık) oluşmaktadır. Organik atık oranı, semtlerin gelir durumuna ve mevsime göre değişmektedir. Planlanan tesiste üretilen kompostun maliyetinin, 20-22 $/ton seviyesinde olacağı tahmin edilmektedir. Halen İstanbul’da 1 ton çöpün düzenli depolama sahasında bertarafı 12 $ civarındadır. Burada kompost için sarf edilecek ilave bedel 8-10 $/ton’dur. Kompostun faydalı kullanımı halinde getirisi ton başına 8-10 $'ın üzerindedir ve bu nedenle mevcut maliyete ilave herhangi bir etkisi olmayacaktır. Katı atık işleme tesisinin işletme birimleri aşağıdaki çizelgede verilmektedir. Katı atık işleme tesisinde üretilecek kompostun kalitesi hakkında bilgi vermek amacıyla, halen İzmir’de başarı ile çalıştırılan Uzundere kompostlaştırma tesisinde üretilen kompost ile İstanbul Zeytinburnu’ndan alınan çöp numunesinden üretilen bir kompost numunesinin analiz sonuçları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. İstanbul tesislerinde üretilen kompost, faaliyeti bitmiş maden ocaklarının (30,000 hektar civarında) ıslahı için hem dolgu malzemesi, hem de yeşillendirme çalışmalarında nebati toprak olarak değerlendirilecektir. Kompostun %20’si Orman Bölge Müdürlüğüne verilecek ve bu kompost orman arazilerinin ıslahında kullanılacaktır.


İstanbul katı atık kompost tesisi verileri.


İzmir katı atık kompost tesisi verileri.

9.5. Havasız Kompostlaştırma...

Kuru (yüksek katılı) havasız kompostlaştırma, çürümenin %22 veya daha yüksek toplam katı içeren bir ortamda gerçekleştiği biyokimyasal bir süreçtir. Yüksek katılı havasız kompostlaştırma nispeten yeni bir teknoloji olup, bu yolla evsel katı atığın organik kısmından enerji eldesi henüz geliştirme aşamasındadır. Bu prosesin iki önemi üstünlüğü; düşük su muhtevası ve birim reaktör hacmi başına (düşük katılı prosese göre) daha yüksek gaz üretimidir. Başlıca mahzuru ise kurulu tesis sayısı ve işletme tecrübesinin az olmasıdır. Havasız kompost sistemlerinde proses seçiminde başlıca iki proses esas alınır. Bunlar ;

• Çamur çürütme benzeri düşük katılı prosesler
• Yüksek katılı proseslerdir

Yüksek katılı havasız kompostlaştırma prosesi, henüz geliştirilme aşamasında olup, önemli tasarım parametreleri aşağıdaki çizelgede özetlenmiştir. Genellikle yüksek katılı havasız kompostlaştırma prosesi, çamur çürütme benzeri düşük katılı havasız prosese göre daha fazla organik atığı stabilize etme ve birim reaktör hacmi başına daha fazla gaz üretme potansiyeline sahiptir.