DEPONİ SIZINTI SULARININ ARITMA TEKNİKLERİ VE ÖRNEK TESİSLER
DİE TECHNİSCHE ANLAGEN DER DEPONİESİCKERWASSERREİNİGUNG UND BESPİELE
Kai-Uwe HEYER1
, Ertuğrul ERDİN2 , Sevgi TOKGÖZ21 Giessen Justus Liebig Üniversitesi, Uygulamalı Yer Bilimleri Bölümü
2 DEÜ
Çevre Mühendisliği Bölümü
ÖZET
Deponilerde sızıntısuyun kalitesinin ve miktarının belirlenmesi ve kontrolu deponin uzun süredeki çevresel etkilerinin neler obileceğini saptamak açısından çok büyük bir önem arzetmektedir. Deponi sızıntı sularının arıtımında havalandırmalı lagünler veya aktif çamur havuzları sık kullanılan pratik uygulamalardandır. Ancak, sızıntı suyu içerisindeki parametrelerden KOİ ve AOX değerleri oldukça yüksektir. Bu nedenle de konvansiyonel arıtma sistemlerine alternatif olarak ya d
a ilave olarak fiziksel-kimyasal arıtma teknikleri geliştirilmiştir. Konuya ilişkin teknoloji araştırma-geliştirme çalışmaları halen sürmektedir. Zira, deşarj standartları sıkılaştırıldıkça sızıntı suyunun arıtılması konusundaki istekler de artmaktadır.
Anahtar Kelimeler:
Deponi sızıntı suyu, arıtma teknikleri
ZUSAMMENFASSUNG
Die Bestimmung und die Kontrolle der Sickerwasserqulaitaet und –Quantiaet bei der deponien sehr wichtig. Bis heute weit und breit wurden die belüftete teiche und belebungsbecken angewendet. Aber sickerwasser haben sehr hohe CSB und AOX Werte. Aus dem Grund reicht nicht aus mit obengenannten techniken zu begenügen. Man müsste die Forschung und Entwicklung weitertreiben um noch weitgehende Sickerwasserreinigung zu verwirklichen. Da di
e nach TASİ Standartwerte noch straenger geworden sind.
Sickerwasser entstehen bei aerobischen und anaerobischen abbauprozesse im deponiekörper. Ausserdem wasserhaltige abfaelle werden bei der deponiebau mit dem einbaugeraeten verdichtet, waehrend der verdichtug entsteht auch wasser, noch dazu muss man niederschalgswasser direkt auf dem deponie fallen oder zufliessen muss man auch berücksichtigen, sodurch entstehen deponie sickerwasserdurchflussmenge, die kontrolliert und auch gereinigt werden muss.
1.
GİRİŞ
Sızıntı suyu bileşenlerini temel anlamda üç grupta toplamak mümkündür. Bunlar; (1) deponide aerobik ve anaerobik ayrışmalar sırasında oluşan sızıntı suyu, (2) deponi sahasına dökülen ve sıkıştırılan katı atığın su içeren bileşiklerinin sıkıştırılmasından oluşan sızıntı suyu ve (3) deponi yüzeyine düşen yağışların, kontrol altına alınmamışsa, deponi kütlesinden geçerek oluşturduğu sızıntı suyudur.
Asit fazında oluşan sızıntı suyunun KOİ değeri 6000–60000 mg/l, BOI
5 değeri 4000-40000 mg/l, TOC değeri 1500–25 000 mg/l, AOX değeri 540–3450 mg/l, Norganik değeri 10–4250 mg/l, NH4-N değeri 30–3000 mg/l ve TKN değeri 40–3425 mg/l arasında değişmektedir (Ehring, 1990). Metan fazında diğer değerler azalırken, azot bileşikleri aynı kalmaktadır.
2. DEPONİ SIZINTI SUYU ARITMA TEKNİKLERİ
Sızıntı suyunu temelde anaerobik ve aerobik olarak arıtmak mümkündür. Anaerobik yöntemin en önemli avantajı havalandırma için gereksinim duyulan enerjiden tasarruf edilmesidir. Deponi kütlesinin bir kısmı zaten anaerobik reaktör gibi işlev görmektedir. Anaerobik filtre, anaerobik çamur yatak reaktörü uygulanan teknolilerdendir. Aerobik biyolojik arıtmada ise; havalandırmalı lagünler, aktif çamur sistemleri, biyodiskler ve damlatmalı filtreler kullanılmaktadır. Kimyasal oksida
syon , aktif karbon ile adsorpsiyon, fizikokimyasal proses (tersozmoz) ve flokulasyon uygulamaları ile ileri düzeyde sızıntı suları arıtılmaktadır. Seçilecek teknolojilerin kombinasyonları ve sızıntı suyunun arıtılmasının maliyeti de karar mekanizmalarını etkileyen önemli parametrelerdir. Bu aşamada ise sızıntı suyu miktarı etkendir.
Yağan yağmur suyunun deponilerdeki etkisi deponinin işletme durumuna göre değişmektedir. Uzun süredir kullanılan deponinin toprakla örtülenmiş kısımları olacağı gibi, çimlendirilmiş ve yeşillendirilmiş kısımları da olacaktır. Ayrıca, işletme binaları ve işletme sahası içinde kullanılan yollar ve alanlar, halen kullanılan çöp depolama alanları ve henüz kapatılmış alanlar gibi tüm bu farklılıkları göz önünde tutarak bir deponi sa
hasından oluşabilecek sızıntı su miktarını hesaplamak mümkündür. Ayrıca çöpün bileşimine bağlı olarak da biyokimyasal ayrışma sonucunda ayrışma veya sıkışma (presleme etkisi) suyu açığa çıkacaktır. Buharlaşma değerleri, çöp kütlesinin su tutma yeteneği gibi özellikler de sızıntı suyu miktarını etkileyen faktörlerdendir. Bütün bu durumlar deponi su bilançosunu etkileyen parametrelerdir.
Ampirik hesaplarda deponideki inşaa halindeki çöp yığınları (su içeriğinden doygun olmayan tarla kapasitesine kadar) için açık kısma gelen yağmur suyunun %25'nin sızıntı suyuna geçtiği kabul edilir. Doygun olanlar da bu değer %50 -60'lara ulaşır. Genelde, arazi ölçümlerine göre de bu değerin %4 ile %22 arasında olduğu saptanmıştır. Buradan hareketle; birim hektar alan başına
günlük sızıntı suyu miktarı q =0,8-8,6 m3/ha.gün yaklaşık olarak bulunur. Genelde hesaplamalarda ortalama bir değer olarak; 5,0 m3/ha.gün değeri alınmaktadır. Günlük yağış miktarının 4mm’den az olması durumunda bu değerin altındaki günler için sızıntı su miktarı ihmal edilebilir. Deponi yüzeyi otlarla kaplı olsa ve bitkilendirilmiş olsa bile, bunlardan da suyun sızdığı ve yaklaşık olarak yağışın sızıntıya geçen oranının da, ortamdaki tarla kapasitesi sağlandıktan sonra, %35-40 civarında olduğu kabul edilir. Zira, yeşil örtü suyu tutmakta ve yüzeysel akışa geçmesini engellemektedir. Dolayısı ile sızma oranı artmaktadır. Deponi inşaa halinde iken açık kısma gelen yağmurun %24'i sızıntı suyunu oluşturmaktdaır. Arazi çalışmalarında yapılan çok sayıdaki ölçümlere göre bu değer % 3.3 ile 21.6 arasındadır. Bu da; qs = 0.7-5.9 m3/ha.gün'e eşdeğerdir. Yönetmeliklerde qs = 0.9-8.6 m3/ha.gün olarak verilmektedir. Hesaplar için ortalama olarak; qs = 5 m3/ha.gün değeri alınmaktadır. Sızıntı suyunun organik kirlilik içeriği Tablo 1’de verilmektedir.Tablo 1. Sızıntı suların ve atıksuların organik kirlilik yükleri
Parametreler (mg O2/l) |
Evsel çöpten gelen sızıntı suyu |
Evsel atıksu |
Silaj suyu (pancar) |
|
Yeni deponi |
Eski deponi |
|||
KOİ |
4 000 - 60 000 |
250 - 10 000 |
500 - 800 |
> 30 000 |
BOİ 5 |
3 000 - 45 000 |
80 - 5 000 |
300 - 500 |
> 20 000 |
TOC |
2 000 - 20 000 |
1 000 - 5 000 |
200 - 350 |
> 10 000 |
Katı atıkların bertaraf yöntemlerinden yakma prosesinin uygulanması durumunda da kül ve curuf deponilerinden kirlilik konsantrasyonu yüksek atıksu oluşmaktadır. Bu atıksuya ait ortalama değerler Tablo 2’de verilmektedir.
Tablo 2. Evsel çöp yakma tesisi kül ve cüruf deponisinden sızan sıvı ve emisyon değerleri
Parametreler Değerleri |
Parametreler Değerleri |
Görünümü; kokusu sarı, berrak; şiddetli |
pH-değeri 6 - 10 |
Elektriksel iletkenlik, m S cm-1 19.000 - 53.000 |
Buharlaşma kalıtısı, mg/l 15 000 - 34.000 |
Amonyum, mg/l 10 – 140 |
Klorür, mg/l 6 500 - 20 000 |
Sulfat, mg/l 70 - 1 300 |
Nitrat, mg/l 0.10 - 183 |
Sülfür, hidrojensülfür, mg/l <0,2 |
TOC, mg/l 10 - 44 |
Sodyum, mg/l 2 000 - 8 200 |
Potasyum, mg/l 2 000 - 10 000 |
Magnezyum, mg/l 10 – 80 |
Kalsiyum, mg/l 100 - 1 400 |
Kurşun, mg/l < 0,1 - 0,9 |
Krom (Toplam), mg/l < 0,05 - 0,10 |
Bakır, mg/l < 0,05 - 0 ,30 |
Çinko, mg/l < 0,05 - 0,30 |
Kadmiyum, mg/l < 0,02 - 0,15 |
Nikel, mg/l < 0,05 - 0,60 |
Kül monodeonilerinde ise herhangi bir yüzey sızdırmazlık önlemi alınmadığı takdirde yağan yağmurun yaklaşık % 50' si sızıntısu olarak zeminden akışa geçmektedir. Sızıntısuyun KOİ değeri 12.000-65.000 mg/l arasında değişmektedir. Çamur monodeponisinde sızıntı suyunun oluşup oluşmadığı ve miktarı konusu tam açıklığa kavuşmamıştır. Zira, çamurun k
f-değeri 10-7 ile 10-11 m/s arasında değişmektedir. Bu nedenle de uzun bir period için sızıntı suyunun oluşabileceğini düşünmek gerekir. Çamur monodeponilerinde oluşacak sızıntısuyu kirleticilerinin konsantrasyonları Tablo 3’de verilmektedir.
Tablo 3. Çamur mono deponilerinde sızıntı suyu ve emisyon değerleri
Parametreler Değerleri |
Parametreler Değerleri |
Koku çok şiddetli |
Görünümü sarı, berrak |
PH-değeri 6.6 - 8.9 |
Elektriksel iletkenlik, m S cm-1 13.000 - 34.000 |
Buharlaşma kalıtısı, mg/l 475 – 35.000 |
Yanma kalıntısı, mg/l 80 - 16.600 |
Toplam sertlik, od 1,5 – 585 |
KOİ, mg/l 12.000 - 65.000 |
Amonyum, mg/l 2.800 - 7.000 |
Klorür, mg/l 360 - 4.400 |
Sulfat, mg/l 5 - 3.600 |
Nitrat, mg/l 0.10 - 183 |
Nitrit, mg/l 1 |
Siyanür, mg/l 0.02 |
Sülfür, hidrojensülfür , mg/l 2 – 26 |
KmnO4- tüketimi, mg/l 1.100 - 13.600 |
Su banyosunda buharla şa-Bilen fenoller, mg/l 7 – 95 |
TOC, mg/l 3.400 - 21.000 |
TTC- testi engelleme etkisi yok |
Sirke asiti, mg/l 2.000 - 13.000 |
C
uruf monodeponilerinden de çözünüp, yıkanabilecek madde miktarları 4-12 g/kgKM'dir ve Tablo 4’de yıkanabilen maddelerin değerleri verilmiştir.
Tablo 4. Curuf ve curuf-uçucu kül karışımı monodeponilerinden çözünebilecek madde miktarları
Depolanan (mg/kg KM ) Kurşun Çinko Kadmiyum Nikel FlorürMadde |
Curuf 0.9 0.2 0.32 0.2 1.1 |
Curuf-Uçucukül 1.1 0.8 0.02 0.04 1.6 |
Curuf-uçucukül iz miktarda 0.05 0.05 0.2 2.9 |
KM= Kuru madde veya katı madde
Almanya'da katı atık deponi sahalarında oluşan sızıntı suların arıtılma zorunluluğu vardır. AT çıkış sularının sınır değerleri tabloda verilmiştir.
Görüldüğü üzere, sızıntı suyunu oluşturan oldukça çeşitli kaynaklar mevcuttur. Bu konuda en ileri ülkelerden biri sayılan Almanya’da sızıntı suyu arıtma tesisi çıkış suyu standartları Tablo 5’de
verilmektedir.
Tablo 5. Almanya'da sızıntı suyu arıtma tesisi çıkış suyu sınır değerleri, mg/l (Abveasser VWV, 1996)
Parametre
|
Sınır değerler |
Parametre
|
Sınır değerler |
KOİ |
200 |
Cr |
0,5 |
BOİ 5 |
20 |
Cr4 |
0,1 |
Ntotal |
70 |
Ni |
1,0 |
Ptotal |
3 |
Pb |
0,5 |
Hidrokarbon |
10 |
Ca |
0,5 |
N-NO2 |
2 |
Zn |
2,0 |
AOX |
0,5 |
CN |
0,2 |
Hg |
0,05 |
Sülfür bileşikleri |
1,0 |
Cd |
0,1 |
3. DEPONİ SIZINTI SUYU ÖRNEK ARITMA TESİSLERİ
Sızıntı suyunun arıtılmasında kullanılan belli başlı arıtma teknolojileri aşağıdaki şekilde sıralanabilmektedir:
Bu arıtma teknolojilerinin heribiri birbiri ile kombine edilerek uygulanmaktadır. Arıtma teknolojilerinin seçiminde esas olan ise; NH
4, AOX, BOI5 ve KOI parametrelerinin boyutlandırma için öncelikli olarak dikkate alınmasıdır.
Özel katı atıkların depolandığı tesislerde sızıntı suyu arıtma tesislerinin yukarıda sıralanan arıtma teknolojilerinin kombinasyonlarını içeren akım şemaları ise Şekil 1’de verilmektedir.
(a)
Aktif
Sızıntı suyu
KömürKimyasal Alıcı ortam
Oksidasyon
(b)
Sızıntı suyu
Kimyasal
Oksidasyon
(c)
Sızıntı suyu
Destilat N2
Alıcı ortamDestilat Buharlaştırma Atık hava
Destilat
Soğutma
Kalıntı
Şekil 1: Deponi sızıntı suyu örnek akım şemaları: (a), (b), (c)
Tersosmoz
Destilat N2
(e)
Sızıntı suyu
(f)
Tersozmoz
Kurutma
Şekil 1:Deponi sızıntı suyu örnek akım şemaları: (d), (e), (f)
Farklı arıtım teknolojilerinin uygulandığı örneklerin verildiği Şekil 1 değerlendirildiğinde; arıtma konbinasyonlarına ait sızıntı suyu giriş ve çıkış konsantrasyonları ile bu konbinasyonların tahmini maliyetleri sırası ile Tablo 6 ve Tablo 7’de verilmektedir.
Tablo 6. Arıtma teknolojilerinin kombinasyonu halinde sızıntısu giriş ve çıkış değerleri (ATV–Grappe, 1993)
KOI mg/l |
NH4-N mg/l |
AOX mg/l |
|||
Giriş |
Çıkış |
Giriş |
Çıkış |
Giriş |
Çıkış |
A : Biyoloji + Aktif karbon + Flokasyon/Pericipitasyon + Nötralizasyon |
|||||
1571 |
76 |
579 |
0,09 |
1,45 |
0,18 |
686 |
51 |
528 |
0,7 |
1,65 |
0,23 |
B : Biyoloji + Ultrafiltrasyon + Aktif karbon |
|||||
1000-1200 |
<200 |
400-800 |
<10 |
1-2,5 |
0,1-0,7 |
C : Biyoloji + Kimyasal Oksidasyon (O3 + UV) |
|||||
320-5798 |
30-137 |
125-1350 |
0,4-36,2 |
- |
- |
D : (Biyoloji + (O3 + UV) + Biyoloji |
|||||
1200-4000 |
18-150 |
600-1900 |
0,1-9 |
1-3,8 |
0,04-0,18 |
E : Biyolopji + (O3 + UV) + Biyoloji + Aktif karbon |
|||||
758-1332 |
1-85 |
375-885 |
0,1-0,6 |
0,85-2,1 |
0,17-0,43 |
F : Biyoloji + Tersosmoz |
|||||
446-872 |
5,3-27 |
80-396 |
0,03-10,1 |
0,4-1,4 |
<0,01-0,05 |
G : Biyoloji + Tersosmoz + Tersosmoz |
|||||
1366-3010 |
<2 |
130-854 |
6,3 |
1,09-2,24 |
0,045 |
Tablo 7. Kombine edilen tesislerin kapasitesine bağlı olarak tahmini maliyetler (Heyer, 1999)
Arıtma Kombinasyonu |
Küçük tesis maliyet Q < 10m3/h DM/m3 |
Büyük tesis maliyet Q > 10m3/h DM/m3 |
Biyoloji + Membra |
16 – 60 |
14 – 30 |
Biyoloji + Kimyasal oksidasyon |
25 – 100 |
18 – 60 |
Biyoloji + Aktif karbon |
5 – 50 |
2 – 20 |
Biyoloji + Yumaklaştırma / Çöktürme |
5 – 60 |
5 – 30 |
Biyoloji + Tersosmoz |
10 – 50 |
5 – 15 |
Buharlaştırma |
12 – 48 |
Almanya’da, 1993-1997 tarihleri arasında inşaa edilen sızıntısuyu arıtma tesisleri Tablo 8’de verilmektedir.
Tablo 8. Almanya'da inşaa edilen sızıntı suyu arıtma tesisi sayısı ve özellikleri (1993-1997)
Yıllar |
Biyolojik + Tersosmoz |
Biyolojik + Kimyasal oksid. |
Biyolojik + Aktif karbon |
Biyolojik + Nanofiltrasyon |
Toplam |
1993 |
5 |
4 |
4 |
1 |
14 |
1994 |
4 |
2 |
11 |
1 |
18 |
1995 |
2 |
8 |
14 |
2 |
26 |
1996 |
1 |
5 |
15 |
1 |
22 |
1997 |
0 |
0 |
6 |
0 |
6 |
Toplam |
12 |
19 |
50 |
5 |
86 |
4. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME
Gerek içerdiği biyolojik ve kimyasal kirlilik parametreleri açısından ve gerek ise gerekli ve yeterli önlemlerin alınmaması halinde hacimsel olarak günümüzde oldukça önemli bir kirletici unsur olan deponi sızıntı sularının alternatif arıtma teknolojileri mevcuttur.
Her
nekadar su potansiyeli oldukça yüksek bir ülke konumunda olmamıza rağmen, günümüzde temiz su kaynaklarımızı istediğimiz zaman, yer ve miktarda ve istediğimiz kalitede bulmamız konusunda problemlerin yaşandığı noktaya gelmiş bulunmaktayız.
İlk aşamada sıralanabilecek olan deponi sızıntı suyu bileşenlerinin konsantrasyonlarına, alıcı ortam deşarj standartlarına, hacmine, arıtma tesisinin kurulacağı alana, ekonomiye vb. parametrelere bağlı olarak arıtma teknolojisine karar verilecek sızıntı suyu arıtma tes
islerinin ülkemizde de biran önce hayata geçirilmesi kaçınılmazdır. Zira, doğrudan yüzeysel sulara ve yeraltısularına karışacak olan deponi sızıntı suları kısa vadede yüzeysel sularımızı ve özelliğinden dolayı da uzun vadede yeraltısularımızı geri dönüşü mümkün olmayan noktaya getirecektir.
KAYNAKLAR
Andreotolla, G. (1992): Chemical And Bıologıcal Characterıstıcs Of Landfıll Leachate, In: Landfıllıng Of Waste: Leachate (Christensen, T.H., Cossu, R., Stegmann, R. Eds.), Pp.65-88, Elsevıer Applıed Scıence,
London And New York.
Anonymous (1993): Technocal Instructıons On Waste From Human Settlements (Ta Sıedlungsdabfall). Drıtte Allgemeıne Verwaltungsvorschrıft Zum Abfallgesetz Vom 14. Maı 1993, Technısche Anleıtung Zur Verwertung, Behandlung Und Sonstıgen Entsorgung Von Sıedlungsabfallen, Bundesanzeıger Nr. 99a.
Anonymous (1996): Anhang 51: Oberırdıschıe Ablagerung Von Abfallen. Allgemeıne Rahmen - Verwaltungsvorschrıft Über Mındestanforderungen An Das Eınleıten Von Abwasser In Gewasser, German Regulatıon.
Barber, C. (1979): Behavıour Of Wastes In Landfılls, Revıew Of Processes Of Decomposıtıon Of Solıd Wastes Wıth Partıcular Reference To Mıcrobıologıcal Changes And Gas Productıon, Water Research Centre, Stevenage Laboratory Report Lr 1059, Stevenage, Uk.
Christensen, T.H., Kjeldsen, P. (1989): Basıc Bıochemıcal Processen In Landfılls, In: Sanıtary Landfıllıng: Process, Technology And Envıronmental Impact, (Chrıstensen, T.H., Cosusu, T., Stegmann, R.Eds.), Academıc Press, London Uk, Pp.29-49.
Dahm, W., Ko
llbach S, Gebel, J. (1994): Sıckerwasserreınıgung: Stand Der Technık 1993/94; Zukünftıge Entwıcklungen, Ef-Verlag Für Energıe – Und Umwelttechnık, Isbn 3-924511-79-9.
Ehrig H.-J. (1980): Beıtrag Zum Quantıtatıven Und Qualıtatıven Wasserhaushalt Von Mülldeponıen, Veröffentlıchungen Des Instıtut Für Stadtbauwesen, Tu Braunschweıg, 2
nd Edıtıon.
Ehrig, H.-J. (1989): Leachate Qualıty, In: Sanıtary Landfıllıng: Process, Technology And Envıronmental Impact, (Chrıstensen, T.H., Cossu, R., Stegmann, R. Eds.), Academıc Press, London Uk, Pp.213-230.
Ehrig, H.-J., Stegmann, R. (1992): Bıologıcal Processes, In: Landfıllıng Of Waste: Leachate (Christensen, T.H., Cossu, R., Stegmann, R. Eds.), Pp. 185-202, Elsevıer Applıed Scıence, London And New York.
Ehrig, H.-J., Ha
gedorn, S. (1998): Sıckerwasserbehandlung, Belastungen, Verfahren, Entwıcklung Bewertung. In: Entwıcklungstendezen In Der Deponıetechnık, 1. Hamburger Abfallwırtschaftstage 28.-29. Januar 1998, Hamburger Berıchte, Band 12, Economıca Verlag Bonn.
Hayer, K.
-U., Steggman, R. (1998): Landfıll Systems, Sanıtary Landfıllıng Of Solıd Wastes, Lond-Term Problems Wıth Leachates. In: Bıotechnology, Vol. 11a, Wıley-Vch Verlag.
Kayser R. (1986): Leıstungsfahıgkent Komm. Klaranlagen Für Dıe Sıckerwasserbehandlung, Proceedıngs: Deponıesıcker Wasser Behandlung, Aachen.
Mennerich, A., (1988): Beıtrag Zur Anaerob-Aeroben Behandlung Von Sıckerwassern Aus Hausmülldeponıen, Veröffentlıchungen Instıtut Für Sıedlungswasserwırtschaft Tu Braunschweıg, Heft 44.
Ehrig, H.-J. (1987
): Weıtergehende Reınıgung Von Sıckerwassern Aus Abfalldeponıen, Veröffentlıchungen Instıtut Stadtbauwesen Tu Braunschweıg, Heft 41.
Stegmann, R., Spendlin, H.H. (1989): Enhancement Of Degradatıon: German Experınces, In: Sanıtary Landfıllıng: Process, Technology And Envıronmental Impact, (Christensen, T.H., Cossu, R., Stegmann, R. Eds.), Academıc Press, London Uk, Pp.61-82.
Stegmann, R., Christensen, T.H., Cossu, R. (1992): Landfıll Leachate: An Introductıon, In Landfıllıng Of Waste: Leachate (Christensen, T.H., Cossu, R., Stegmann, R. Eds.), Pp.3-14, Elsevıer Applıed Scıence, London And New York.