Bilgilendirme Aritma Çamurlarinin Genel Özellikleri, Işleme Ve Bertaraf Yöntemleri

Konu, 'Çevre ve Atık Yönetimi' kısmında Xzenon tarafından paylaşıldı.

Sayfayı Paylaş

  1. Xzenon

    Xzenon ISGfrm Çalışma Birimi TÜİSAG Çalışma Birimi



    Dosyayı aşağıdaki adresten indirebilirsiniz.
    http://xzenon34.files.wordpress.com/2012/03/9-cobcamuregitimnotu12kasim09antalya1.doc


    ARITMA ÇAMURLARININ GENEL ÖZELLİKLERİ,
    İŞLEME VE BERTARAF YÖNTEMLERİ

    Prof.Dr. Ayşe FİLİBELİ
    Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
    Tınaztepe Yerleşkesi, 35160 Buca-İZMİR

    I. ARITMA ÇAMURLARININ GENEL ÖZELLİKLERİ

    1. GİRİŞ
    Arıtma çamurları su ve atıksu arıtma tesislerinin işletilmesi sırasında veya sonrasında oluşan bir yan ürün olarak ortaya çıkmaktadır. Çamur bertaraf etme işlemleri arıtma tesisinin toplam yatırım masrafının %20-30’unu, işletim masrafının ise %40-60’ını oluşturmaktadır (http://www.bhrgroup.co.uk). Arıtılan atıksuyun niteliğine ve uygulanan arıtma işlemlerine bağlı olarak arıtma çamurlarının özellikleri değişmektedir. Genel olarak arıtma çamurları, sıvı yada yarı katı halde, kokulu, %0.25 ile %12 arasında katı madde içeren atıklardır. Atıksu arıtma tesislerinde oluşan çamur, stabilizasyon işlemlerinden önce %50-70 C, % 6.5-7.3 H, %21-24 O, %15-18 N, %1-1.5 P ve %0-2.4 S içermektedir (www.lenntech.com).


    Arıtma çamurlarının önemli bir kısmının su olması nedeniyle kapladıkları hacim oldukça fazladır. Özellikle biyolojik arıtma işleminden oluşan arıtma çamurlarının organik madde içeriği çok yüksek olduğu için bu tip çamurlar bozunma ve kokuşma eğilimindedir. Bu özelliklerinden dolayı arıtma çamurlarının işlenmesi ve bertaraf edilmesi konusu mühendisler için oldukça problemli bir konudur.



    Çamurlar fiziksel yapılarına göre, mikrobiyolojik karakteri, besin maddesi (nutrient), su verme özelliği ve metal içeriğine göre değerlendirilmelidir. Evsel nitelikli atıksuların arıtıldığı arıtma tesislerinde oluşan arıtma çamurların özellikleri birbirine benzemekle beraber, endüstriyel kaynaklı arıtma çamurlarının özellikleri endüstriyel sektör ve alt sektörler bazında büyük farklılıklar göstermektedir. Her endüstri için oluşacak çamurun özellikleri ayrı ayrı belirlenmelidir.



    2. ÇAMUR KAYNAKLARI



    Arıtılacak suyun özelliklerine bağlı olarak arıtma tesislerinde çeşitli arıtma kademelerinde (fiziksel arıtma, kimyasal arıtma, biyolojik arıtma, ileri arıtma, vb.) oluşan çamurun özelliği birbirinden farklıdır.



    Atıksu arıtma tesislerinde farklı arıtma kademelerine örnekler ve çamur kaynakları Şekil 1’de verilmektedir.







    ATIKSU ARITMA SİSTEMLERİ




    ATIKSU


    FİZİKSEL ARITMA İŞLEMLERİ


    Izgara


    Kum Tutucu


    Yağ Tutucu


    Ön Çökeltim
    BİYOLOJİK ARITMA


    Klasik Aktif Çamur


    Uzun Havalandırmalı


    Aktif Çamur


    Oksidasyon


    Stabilizasyon



    KİMYASAL ARITMA


    Koagülasyon


    Flokülasyon


    Kimyasal Çökeltim


    Flotasyon


    Nötralizasyon

    ÇAMUR İŞLEME VE BERTARAF YÖNTEMLERİ
    Yoğunlaştırma
    Susuzlaştırma
    Stabilizasyon
    Nihai Bertaraf
    İLERİ ARITMA


    Dezenfeksiyon


    Aktif Karbon


    Membran Filtreler


    İleri Oksidasyon


    İyon Değiştiriciler


    Adsorpsiyon









































































    Şekil 1. Atıksu Arıtma Tesislerinde Kullanılan İşlemlere Genel Bakış






    Ön çökeltim havuzunda çökelen çamur, kendiliğinden çökebilecek katı maddeleri içermektedir. Ortalama olarak % 1-2 katı madde içeren oldukça sulu ve kokulu çamurlardır.



    Biyolojik arıtma çamurlarının özellikleri kullanılan biyolojik arıtma işlemine göre değişiklik göstermektedir. Çözünebilir nitelikteki organik maddelerin oksidasyonu amacıyla en yaygın kullanılan biyolojik arıtma işlemi aktif çamur havuzudur. Aktif çamur sistemi esas olarak havalandırma havuzu ve çökeltim havuzundan oluşmaktadır (Şekil 2). Klasik bir aktif çamur havuzunun yer aldığı evsel atıksu arıtma tesisinin akım şeması ve çamur kaynakları ise Şekil 3’de verilmektedir.



    a


    b


    Şekil 2. a. Bir Havalandırma Havuzundan Görünüm

    b. Bir Çökeltim Havuzundan Görünüm (http://www.lenntech.com)









    Kum Tutucu

    Ön Çökeltim
    Havalandırma Havuzu

    Son Çökeltim
    Çamur
    Çamur
    Geri Devir
    Ham Su
    Deşarj


























    Şekil 3. Klasik Aktif çamur Havuzunun Yer Aldığı Arıtma Tesisi Akım Şeması ve Çamur Kaynakları






    Aktif çamurun içinde pek çok mikroorganizma yer almaktadır. En çok bulunan mikroorganizmalar bakterilerdir. Şekil 4’de aktif çamur içinde bulunan bazı bakteri türlerine örnekler görülmektedir. Bakteri haricinde protozoa da aktif çamur içinde yer almaktadır. Protozoalar tek hücreli canlılardır ve bakterileri yiyerek yaşamaktadırlar. Aktif çamurda ayrıca nematot ve rotifer gibi çok hücreli canlılar da bulunmaktadır (Şekil 5).







    Spirillum Beggiatoa Zoogloea





    Şekil 4. Aktif Çamur İçinde Bulunan Bazı Bakteri Türleri













    Paramecium Rotifer Nematode Ciliate





    Şekil 5. Aktif Çamur İçinde Bulunan Bazı Mikroorganizma Türleri





    Kimyasal arıtma işlemi genel olarak koagülasyon, flokülasyon ve kimyasal çökeltim havuzundan oluşmaktadır. Koagülasyon (pıhtılaştırma)-flokülasyon (yumaklaştırma), su ortamındaki çok küçük, askıda halde bulunan ve yerçekimi ile çökmeyen parçacıklar olan kolloid parçacıkların, taşıdıkları elektriksel yükten dolayı oluşmuş, durağan hallerinin çeşitli yollarla bozularak birbirleriyle temas etmeleri sonucu, daha kolay çökebilen büyük kümeler (yumaklar) haline getirilmeleri olayıdır (Duran ve Demirer; 1997). Kimyasal arıtma işlemleri sonucunda oluşan arıtma çamurlarının özellikleri atıksuyun özelliğine ve kullanılan kimyasal maddelere bağlı olarak değişmektedir. Örneğin; metal tuzlarının kimyasal çökelmesi sonucu oluşan çamurlar, genellikle koyu renklidir, hatta çok fazla miktarda demir içeriyorsa yüzeyi kırmızımtıraktır. Kireç çamurları gri-kahve rengidir. Kimyasal çamurların kokusu olmakla birlikte ön çökeltim çamurları kadar kötü kokulu değildir (Filibeli; 1996). Özellikle, ağır metal ve biyolojik olarak parçalanamayan toksik organik maddeleri içeren endüstriyel atıksuları arıtmak amacıyla kullanılan kimyasal arıtma ünitelerinden kaynaklanan arıtma çamurları tehlikeli atık olarak işlem görmelidir (http://www.italocorotondo.it).





    3. ÇAMUR KARAKTERİZASYONUNDA ÖNEMLİ PARAMETRELER



    Çamur parametreleri çamur işleme ve bertaraf etme ünitelerinin tasarımı ve denetimi için kullanılmaktadır. Bu parametreler, çevre mühendislerine çamurun organik madde içeriği, çökelebilme özelliği, su verme özelliği ve ısıl değeri hakkında bilgi vermektedir. Aşağıda çamur karakterizasyonunda kullanılan ana parametreler kısaca özetlenmektedir.

    a. Özgül Ağırlık

    Birim hacimdeki çamur ağırlığının aynı hacimdeki suyun ağırlığına oranı şeklinde tanımlanan özgül ağırlık, birçok çamur numunesi için yaklaşık olarak 1.0’dir. Başka bir ifadeyle çamurun ağırlığı hemen hemen suyunkine yakındır. 1 L çamur 1010 gram geliyorsa, özgül ağırlığı;

    Sç = 1010/1000=1.01

    olarak ifade edilir (Filibeli; 1996).

    b. Çamur Katı Madde İçeriği

    Çamurun katı madde içeriği “mg/L” veya “%Katı Madde (%KM)” olarak ifade edilmektedir. Çamurdaki toplam katı madde mg/L olarak, Standart Metotlarda verilen prosedüre göre belirlenir ve belli hacimdeki numunenin 103 °C’de etüvde buharlaştırılması neticesinde meydana gelen ağırlık kaybına göre hesaplanır (APHA, AWWA, WEF; 1992).

    Konsantre atıklar için mg/L olarak bulunan değer %KM’ye çevrilemez. Bunun için darası alınmış buharlaştırma kapları içine belli miktarda numune alınır, yaş çamurla birlikte kabı tartılır ve etüvde buharlaştıktan sonra tekrar tartım yapılır. Aradaki fark giderilen nem miktarıdır ve katı madde %KM olarak hesaplanır. Ağırlık/ağırlık olarak ifade edilir (Filibeli; 1996). Katı madde ve su muhtevası arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir:

    %Katı Madde = 100 - %Su Muhtevası

    Çamurun katı madde içeriği oluştuğu arıtma kademesine göre değişim göstermektedir. Örneğin; ön çökeltim havuzunda oluşan çamur genellikle % 3 – 5, aktif çamur havuzunu takiben yer alan son çökeltim havuzunda oluşan çamur % 0.5 – 2, graviteli yoğunlaştırıcı çıkışı yoğun çamur % 5 – 10 katı madde içermektedir. Tablo 1’de çeşitli arıtma kademelerinde oluşan arıtma çamurlarının tipik katı madde konsantrasyonları verilmektedir (Metcalf&Eddy; 1991).


    Tablo 1. Çeşitli Arıtma Kademelerinde Oluşan Arıtma Çamurlarının Tipik Katı Madde Konsantrasyonları

    Çamur Tipi
    Katı Madde Konsantrasyonu,
    % KM
    Aralık
    Tipik
    Ön Çökeltim Çamuru
    4.0 - 10.0
    5.0
    Aktif Çamur
    0.8 – 2.5
    1.3
    Damlatmalı Filtre Humusu
    1.0 – 3.0
    1.5
    Ön Çökeltim Çamuru + Aktif Çamur
    0.5 – 1.5
    0.8
    Anaerobik Çürütülmüş Çamur
    5.0 – 10.0
    8.0
    Yoğunlaştırma ve su verme işlemleri uygulandıktan sonra çamur katı madde içeriği uygulanan metotlara bağlı olarak %50’ye kadar çıkabilmektedir. Çeşitli susuzlaştırma kademelerinden geçmiş arıtma çamurlarına ait görüntüler Şekil 6’da verilmektedir.



    Şekil 6. a. Kurutma yatağında çamur suyu süzüldükten sonra görünüm
    b. Vakum kurutma sonrası görünüm
    c. Çamur keki

    c. Toplam Askıda Katı Madde

    Çamurdaki toplam katı maddeler askıda ve çözünmüş katı maddelerin toplamına eşittir. Askıda katı madde (TSS), numunenin filtrelenmesi ve üzerinde askıda katı maddelerin kaldığı filtre kağıdının 103 °C’de etüvde kurutulması esasına bağlı olarak bulunur. Deney sırasında düşük sıcaklık uygulandığı için yanma reaksiyonu gerçekleşmez, sadece su buharlaşır. Çözünmüş katı madde ise, askıda katı madde deneyinde numunenin filtrelenmesi sonucu filtrenin altına geçen kısımda katı madde analizi yapılması suretiyle hesaplanır.

    d. Uçucu Askıda Katı Madde

    Uçucu askıda katı madde (VSS), askıda katı madde deneyi yapıldıktan sonra etüvden çıkıp tartılan filtre kağıdının daha sonra 600 °C’de fırına konması ve yakılması esasına göre belirlenir. Fırın sonrası ağırlıkla etüv sonrası ağırlık arası fark uçucu askıda katı madde değerini vermektedir. Uçucu askıda katı madde değeri, suyun ve çamurun içerdiği katı maddenin organik kısmını ifade ettiği için önemli bir parametredir.

    e. Çamur Hacim İndeksi

    Çamur hacim indeksi (SVI), çamurun çökelebilme özelliğinin belirlenmesinde kullanılan ve belirlenmesi basit bir parametredir. SVI, bir gram katı maddenin 30 dakika çökelme sonucunda işgal ettiği hacimdir ve ml/g olarak ifade edilmektedir. SVI 100’den büyük ise çökelmesi zor olan bir çamur olarak değerlendirilmektedir. SVI parametresini belirlemek amacıyla Şekil 7’de verilen Imhoff Konisi düzeneği kullanılmaktadır.



    Şekil 7. Imhoff Konisi Düzeneği
    f. Çamurdaki Suyun Dağılımı

    Çamurdaki suyun hangi formda olduğuna bağlı olarak su verme işlemlerinden hangisinin daha etkili olacağı değişmektedir. Çamurdaki suyu dört grup halinde incelemek mümkündür (Filibeli; 1996):

    · Serbest Su: Çamur partiküllerine bağlı olmayan ve graviteli çökelme ile kolaylıkla ayrılabilen sudur.
    · Flok Suyu: Çamur flokları içinde hapsedilmiş su olup, yumakla birlikte hareket eder. Mekanik su alma işlemleri ile giderilebilir.
    · Kapiler Su: Partiküllerin üzerinde bağlı halde bulunur ve bu partiküllerin sıkıştırılarak deformasyonları sonucu uzaklaştırılabilir.
    · Kimyasal Bağlı Su: Partiküller içinde kimyasal olarak bağlanmış sudur.

    g. Çamurun Akışkanlık Özelliği

    Çamurların akışkanlık özelliği “reoloji bilimi” ile tanımlanmaktadır. Reoloji; sıvı, pasta ve katı formdaki materyallerin elastik ve viskoz özelliklerini ortaya koyan, materyal akışkanlığını ve deformasyonunu inceleyen bir bilimdir. Akışkanlık özelliğinin belirlenmesinde en yaygın parametre viskozitedir. Viskozite, akışkanın kayma gerilmesine karşı gösterdiği dirençtir. Bir akışkanın reolojisi, akışkanın viskoz karakteristikleri olarak bilinir ve viskozite, kayma hızı ve kayma gerilmeleri arasındaki ilişkileri incelemektedir. Genel olarak, gerilmelerin etkisi altındaki bir kütlenin deformasyonunu tanımlamaktadır.

    Eğer bir akışkanın kayma hızı ile kayma gerilmesi arasında doğru orantı varsa bu akışkan “Newtonian” akışkan olarak adlandırılır. Bu tip akışkanların viskozitesi yaklaşık olarak sabit kalmaktadır. Katı madde içeriği çok düşük, fazla su muhtevasına sahip arıtma çamurları, Newtonian akışkan gibi davranır. Ancak arıtma çamurlarının çoğu bu özelliği sağlamamakta ve genellikle “Pseudoplastik” olarak davranış göstermektedir. Pseudoplastik akışkanlarda kayma gerilmesi uygulanır uygulanmaz, akışkanda incelme meydana gelir ve viskozitesinde azalma gözlenir; diğer bir ifadeyle, kayma hızı artar. Çamurların akışkanlık özelliği “Thixotropic” akışkan olarak da tanımlanabilir. Bu tip akışkanlarda kayma gerilmesi sürdükçe çamurun viskozitesinin azalmasıdır (Filibeli; 1996). Bunun nedeni flok yapısının bozulmasıdır. Gerilme kalktığında, flok yapı yeniden oluşur ve viskozite artar. Özellikle inorganik katı madde içeren çamurlar thixotropic özellik gösterirler.

    Çamurun reolojik özellikleri, katı madde konsantrasyonu, katı madde partikül boyutu dağılımı ve sıvı yoğunluğu gibi pek çok faktöre bağlı olarak belirlenmektedir. Arıtma çamurlarının reolojik özellikleri, çamura uygulanan tüm çamur işleme süreçlerinin tasarımı, uygun ünite seçimi ve işletilmesi, çamur iletim hatları ve pompaj sistemlerinde, çamurun yoğunlaştırılması, şartlandırılması, aerobik ve anaerobik olarak çürütülmesi, taşınması, deponilerde depolanması veya tarımsal amaçlı kullanımında hem tasarım hem de kontrol parametreleri olarak yaygın olarak kullanılabilir. Arıtma çamurlarının depolanması, taşınması ve bertaraf edilmesi için viskozite, plastisite gibi mekanik özelliklerin kontrolü gerekmektedir. Böylece çamurun sıvı-plastik ve katı-plastik davranışı hakkında fikir edinilir. Ancak çamurun mekanik özelliklerinin belirlenmesi oldukça güçtür ve şu anda bir standardizasyon mevcut değildir. Bu amaçla geliştirilmiş çeşitli cihazlar mevcuttur. Şekil 8’de bu tip bir cihaza örnek görülmektedir.
















    Şekil 8. Çamurun Akışkanlık Özelliklerinin Belirlenmesinde Kullanılan Cihazlara Bir Örnek – Brookfield RV DV III
    h. Çamur Partikül Boyut Dağılımı

    Çamurların şartlandırılması ve su verme özelliklerinin belirlenmesinden çamurların işlendiği pek çok proseste (filtrasyon, çökelme vd.) önemli olan çamurdaki partikül boyut dağılımının belirlenmesi çeşitli analiz yöntemleriyle yapılabilir. Şekil 9’ da partikül boyut dağılımı analizinde kullanılan Malvern Mastersizer2000 partikül boyut dağılım analizörünün resmi verilmektedir.
    Şekil 9. Malvern Mastersizer2000 partikül boyut dağılımı analiz cihazı
    ı. Çamur Partiküllerinin Elektriksel Yükleri

    Partiküller üzerindeki elektriksel yük “zeta potansiyeli” ile ölçülür. Zeta potansiyeli kolloidal halde bulunan katı maddelerin tanımlanması ve kontrolü amacıyla kullanılan bir elektrokinetik parametredir ve mV olarak ölçülmektedir.

    Kentsel arıtma çamurlarının zeta potansiyeli -10 ila 20 mV arasında değişmektedir. Endüstriyel çamurlar ise -80 mV’u aşan zeta potansiyeline sahiptir (Filibeli; 1996). Zeta potansiyelini ölçmek için kullanılan cihazlara bir örnek Şekil 10’da verilmektedir.

    Partikül üzerindeki yük büyükse bu durum flokülasyonu engeller ve bu tip çamurlar suyunu zor verir. Çamur su verme işlemleri öncesi kullanılan ve çamurun su verme özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla kullanılan şartlandırma işleminde uygun şartlandırıcı dozunun belirlenmesinde elektriksel yük yardımcı bir parametre olarak kullanılmaktadır. Şekil 11’de elektrik yükü olan ve elektrik yükü olmayan partiküllerin davranışı görülmektedir (http://www.zeta-meter.com).


    Şekil 10. Zeta Potansiyelini Ölçen Cihazlara Bir Örnek


    a

    b

    Şekil 11. a. Yüklü partiküller birbirini iter
    b. Yüksüz partiküller yumak yapı oluşturur

    i. Çamurun Isıl Değeri

    Çamurun ısıl değeri, çamurun tipine ve içeriğindeki uçucu katı madde muhtevasına bağlıdır. Arıtılmamış ön çökeltim çamurunun ısıl değeri, özellikle önemli miktarda yağ ve gres içeriyorsa çok yüksektir. Çürümüş çamur ham çamurdan daha düşük ısıl değere sahiptir. Çamurun ısıl değeri bazı düşük kaliteli kömürlerin ısıl değerine (7700 cal/g kuru madde) eşdeğerdir. Ortalama olarak ham ön çökeltim çamurunun ısıl değeri 6100 cal/g, aktif çamurun 5000 cal/g ve anaerobik çürümüş çamurun 2750 cal/g kadardır (Filibeli; 1996). Çamurun nihai bertaraf edilmesi için termal işlemler uygulanacaksa mümkün olduğunca çamurun suyu alınarak ısıl değeri arttırılmalıdır.

    j. Gübre Değeri

    1940’lardan önce, hayvan gübresi ve insan atıkları ürün verimini arttırmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktaydı. Bu tarihten sonra sentetik gübreler yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Çoğu kimyasal gübre, suda kolay çözünebilen mineral tuzları halinde N, P ve K içermektedir. Bu maddeler, bitki yaşamının devamı için olması gereken ana besin maddeleridir. Suni gübre ile beslenen bitkiler çok hızlı büyürler. Bu doğal olmayan yetiştirilme şekli sulu hücrelere neden olmakta ve protein kalitesini (miktarını) düşürmektedir ve daha çok hastalık riski oluşmaktadır.

    Çamurun gübre olarak kullanılması yeni bir kavram değildir. Çamurun gübre değeri içerdiği N, P ve K miktarına bağlıdır. Genellikle arıtma çamurlarında kimyasal gübrelerde bulunan değerden daha az miktarda bu maddeler bulunmaktadır. Şekil 12’de arıtma tesislerinde oluşan çamurların gübre olarak kullanılması halinde, nasıl bir çevrimin oluşacağı görülmektedir (http://www.biosolids.state.va.us).



    BİYOLOJİK KATI MADDE DÖNGÜSÜ


    Şekil 12. Arıtma Çamurlarının Gübre Olarak Kullanılması Halinde Oluşan Katı Madde Döngüsü

    Evsel nitelikli arıtma çamurları, bünyesindeki su azaltıldıktan ve aerobik veya anaerobik stabilizasyon işlemlerinden geçirildikten sonra tarımda kullanılabilir hale getirilebilir. Arıtma çamurlarının içindeki su, çözünebilir azot bileşiklerinden dolayı yeraltısuyunun kirlenmesine yol açabilecek nitelikte olabilir. Aynı zamanda içeriğindeki ağır metal konsantrasyonları tayin edilerek sınır değerleri aşıp aşmadığı sürekli izlenmelidir. Bu nedenle arazide bertaraf işleminden önce arıtma çamurlarına bazı ön işlemler uygulanmalı ve yeraltısuyu kalite değişimi sürekli olarak izlenmelidir.

    Evsel arıtma çamurlarında her tür patojen mikroorganizma bulunabileceğinden bunların doğrudan araziye verilmesi sakıncalıdır. Taze çamurlar çürük çamurlara göre hijyenik açıdan daha sakıncalı olup, işlenmemiş haldeki arıtma çamurlarının sebze tarımında kullanılması istenmemektedir. Ayrıca patojen mikroorganizma içeriği hayvanları tehdit eden bir unsur sayıldığından otlaklarda kullanılmamalıdır (Filibeli; 1996). Çamuru gübre olarak kullanmak için uygulanan işlemlerin maliyeti, ticari gübrelerin maliyetinden fazla olmamalıdır. Çamurun gübre olarak kullanılması durumunda mısır, yonca, arpa gibi ürünlerde çarpıcı verim artışları gözlenmiştir. Verim artışı, toprağın cinsine, çamurun kompozisyonuna, iklime, çamur uygulama oranlarına ve kullanılan işletme tekniğine bağlıdır. İsveç yönetmeliklerinde atıksu arıtma tesislerinde oluşan çamur gübre olarak adlandırılmaktadır. 1999 yılında 979 arıtma tesisinde 209.000 ton çamur oluşmuş ve oluşan bu çamurun 84.000 tonu tarımda kullanılarak geri kazanılmıştır (Külling, Stadelmann & Herter; 2001). Akhisar Atıksu Arıtma tesisinde stabilize olmuş çamur sürekli olarak kurutma yataklarına pompalanmakta ve kurumuş çamur gübre olarak kullanılmak üzere tarım sektörüne verilmektedir.

    k. Çamurun Biyolojik Özellikleri

    Arıtma çamurları çok farklı kaynaklardan oluştuğu için her kaynakta değişik organizmaların büyümesi için farklı besin maddeleri vardır. Ayrıca arıtma çamurlarında hastalık yapıcı mikroorganizmaların (patojenlerin) üremesi de mümkündür. Bir ortamda bulunan organizmaların sınıflandırılması “taxonomy” olarak adlandırılmaktadır ve bunların tür ve miktarlarını tespit etmek oldukça zordur. Arıtılan atıksuyun tipine bağlı olarak, özellikle, ham ön çökeltim çamuru çok sayıda ve değişik türde organizma içermektedir. Aktif çamurda İkinci Bölümde verildiği gibi pek çok organizma vardır. Sabit besin maddesinin verilmesi durumunda dahi organizmaların sayısı ve çeşidi sürekli değişim göstermektedir. Özellikle arıtma çamurlarının tarımsal amaçlı kullanılması durumunda çamurun içerdiği patojen organizmalar ve organik madde içeriği çok önemlidir. Bunun için mutlaka stabilizasyon işlemleri uygulanarak organik madde ve patojen giderimi yapılmalıdır.

    l. Çamurun Ağır Metal İçeriği

    Kentsel atıksu arıtma tesislerinde ve bazı endüstriyel atıksu arıtma tesislerinde oluşan arıtma çamurları farklı konsantrasyonlarda ağır metal içermektedir. Özellikle arıtma çamurlarının araziye uygulanması ve tarımsal amaçlı kullanımında ağır metal içerikleri büyük önem taşımaktadır. 31.05.2005 tarih ve 25831 sayılı resmi gazete’de yayımlanan “Toprak Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği,TKKY” Ek II’de toprakta kullanılabilecek arıtma çamurunda müsaade edilecek maksimum ağır metal muhtevaları verilmektedir (Tablo 2).



    Tablo 2. Toprakta Kullanılabilecek Arıtma Çamurunda Müsaade Edilecek Maksimum Ağır Metal Muhtevaları (TKKY,2005)
    Ağır Metal Muhtevaları

    Sınır Değerler
    (mg/kg fırın kuru toprak)
    Kurşun

    1200
    Kadmiyum

    40
    Krom

    1200
    Bakır

    1750
    Nikel

    400
    Çinko

    4000
    Civa

    25

    Ağır metal içeriği Yönetmelikte belirtilen değerden fazla olan arıtma çamurlarından ağır metal giderimi için kullanılan çeşitli yöntemler vardır. Genel olarak bu yöntemleri katı-sıvı ayırma (ekstraksiyon) işlemleri ve fiziksel ayırma işlemleri olarak ikiye ayırabiliriz. Katı-sıvı ayırımı işlemleri, ağır metallerin düşük pH koşullarında çözünür hale gelmesi ve çamurun katı fazından ayrılıp sıvı fazına geçmesi ve katı-sıvı ayırımı ile çamurdan ağır metallerin uzaklaştırılması esasına dayanır. Bu amaçla kullanılacak ekstraksiyon maddeleri ya direk olarak ilave edilir (inorganik asitler, organik asitler, EDTA, vb.) veya bazı biyolojik reaksiyonlar sonucu oluşturulur (bioleaching). Fiziksel ayırma işlemlerinde ise, ağır metallerin yoğun olarak bulunduğu katı kısım fiziksel işlemler kullanılarak ayrılır.


    m. Çamurun Depolanabilirliği

    Arıtma çamurları susuzlaştırılıp stabil hale getirildikten sonra uygulanabilecek nihai bertaraf yöntemlerinden birisi çamurun depolanmasıdır. Çamurun çevreye zarar vermeyecek şekilde depolanması için düzenli depolama kullanılmalıdır. Düzenli depolara verilecek çamurun doğal veya mekanik yöntemler kullanılarak susuzlaştırılması gerekmektedir. 14.3.1991 tarih ve 20814 sayılı resmi gazete’de yayınlanan Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’nde Madde 28’de arıtma çamurunun depolanabilmesi için gerekli kriterler verilmektedir. Buna göre; çamurların deponilere kabul edilmesi için içinde bulunan su oranının % 65 olması gerekmektedir. Ancak, depo yeri işletmecileri, çamurun su oranının daha fazla olması halinde, deponun stabilitesini bozmayacağı, koku problemi ortaya çıkarmayacağı kanaatine varırlarsa, su oranı % 75'e kadar olan çamurları kabul edebilirler.

    Bazı endüstriyel atıksu arıtma tesislerinde oluşan arıtma çamurları, tehlikeli ve zararlı atık sınıfına girmektedir. Bu tip çamurların monodeponilerde nihai bertaraf edilmesi daha uygundur. Ancak bu uygulamada yer altı ve yüzeysel suların kirlenmemesi için gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir. 14.03.2005 tarih ve 25755 sayılı resmi gazete’de yayınlanan Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’nde “depolama işlemi sırasında alınan önlemlerin yeterli olduğu veya atığın özelliği sebebi ile depolama işleminde çevrenin olumsuz yönde etkilenmeyeceğinin ispat edilmesi hallerinde, atıklar depolanabilir veya bu amaçla depo tesisi kurulmasına izin verilebilir. Bu durumda da Ek-11 A'da belirtilen sınır değerler aşılamaz” hükmü yer almaktadır. Ek-11 A’ya göre tehlikeli atık sınıfına giren atıkların özellikleri Tablo 3’de verilmektedir. Bu tabloda yer alan parametreler, arıtma çamuru numunesine eluat testi uygulanarak suya geçen kısımda analiz edilmektedir.

    Tablo 3. Atıkların Düzenli Depo Tesislerine Depolanabilme Kriterleri (TAKY, EK-11 A)



    İnert Atık olarak
    muamele görecek atıklar
    (mg/lt)
    Tehlikesiz Atık olarak
    muamele görecek atıklar
    (mg/lt)
    Tehlikeli Atık olarak muamele görecek atıklar
    (mg/lt)

    1
    Eluat Kriterleri
    L/S = 10 lt/kg

    1.01
    As (Arsenik)
    ≤ 0.05
    0,05–0,2
    < 0,2–2,5

    1.02
    Ba (Baryum)
    ≤ 2
    2–10
    < 10–30

    1.03
    Cd (Kadmiyum)
    ≤ 0,004
    0,004 – 0,1
    < 0,1–0,5

    1.04
    Cr toplam (Krom Toplam)
    ≤ 0,05
    0,05–1
    < 1 – 7

    1.05
    Cu (Bakır)
    ≤ 0,2
    0,2 – 5
    < 5 – 10

    1.06
    Hg (Civa)
    ≤ 0,001
    0,001– 0,02
    < 0,02– 0,2

    1.07
    Mo (molibden)
    ≤ 0,05
    0,05 - 1
    < 1 – 3

    1.08
    Ni (Nikel)
    ≤ 0,04
    0,04 – 1
    < 1 – 4

    1.09
    Pb(Kurşun)
    ≤ 0,05
    0,05 – 1
    < 1 – 5

    1.10
    Sb (Antimon)
    ≤ 0,006
    0,006 -0,07
    < 0,07 -0,5

    1.11
    Se(Selenyum)
    ≤ 0,01
    0,01 – 0,05
    < 0,05 – 0,7

    1.12
    Zn (Çinko)
    ≤ 0,4
    0,4 -5
    < 5 -20

    1.13
    Klorür
    ≤ 80
    80 - 1500
    < 1500 – 2500

    1.14
    Florür
    ≤ 1
    1 -15
    < 15 -50

    1.15
    Sülfat
    ≤ 100
    100 – 2000
    < 2000- 5000

    1.16
    DOC (Çözünmüş Organik karbon)(1)
    ≤ 50
    50-80
    <80-100

    1.17
    TDS ( Toplam çözünen katı)
    ≤400
    400-6000
    <6000-10000

    1.18
    Fenol İndeksi
    ≤ 0,1



    İnert Atık olarak
    muamele görecek atıklar
    (mg/lt)
    Tehlikesiz Atık olarak
    muamele görecek atıklar
    (mg/lt)
    Tehlikeli Atık olarak muamele görecek atıklar
    (mg/lt)

    2
    Orijinal atıkta bakılacak kriterler
    (mg/kg)
    (mg/kg)
    (mg/kg)

    2.1
    TOC(toplam organik karbon)
    ≤30000 (%3)
    50000 (% 5)- pH ≥ 6 (2)
    60000 ( %6)

    2.2
    BTEX(benzen, toluen, etilbenzen ve xylenes)
    6

    2.3
    PCBs
    1

    2.4
    Mineral yağ
    500

    2.5
    LOI ( Kızdırma Kaybı)
    10000 (%10)

    (1) DOC limit değeri atığın kendi pH değerinde sağlanamıyorsa, pH 7,5 – 8,0 değerinde test tekrarlanmalı ve limit değerin aşılmadığı tespit edilmelidir.
    (2) Tehlikesiz jips bazlı atıkların evsel atık düzenli depolama sahalarında çözünebilen atıkların kabul edilmediği ayrı bir hücrede depolanması gerekir. Jips bazlı atıklarla birlikte depolanacak atıkların bu limitleri sağlaması gerekir.
    n. Çamurun Pompalanabilirliği

    Evsel atıksu arıtma çamurlarının pompajı ile ilgili zorlukların büyük bir kısmı, katı konsantrasyonu, partikül boyutu ve organik madde içeriği tarafından etkilenen viskoziteden kaynaklanır. Pompanın yanlış uygulanması ile yetersiz yük ve kapasite yaratılırken arıtma işleminin verimi de olumsuz yönde etkilenir. Çamurlara uygulanacak işlemlerin özelliklerine bağlı olarak çok değişik pompa tipi (santrifüj, hava yükseltmeli, helezonik, öğütücülü ve pozitif yer değiştirmeli) vardır. Santrifüj ve helezonik pompalar genelde, hassas debi kontrolünün gerekli olmadığı yerlerde düşük katı madde içeren yüksek çamur debileri için uygundur. Pozitif yer değiştirmeli pompalar, debi kontrolünün gerekli olduğu yerlerde yüksek viskoziteye sahip çamurların pompajı için tercih edilir. En yaygın tipleri; rotary, diyafram ve emme-basma pompalarıdır (http://web.deu.edu.tr/atiksu).

    o. Çamur Su Verme Özellikleri

    Doğal ve mekanik su alma işlemleri, nihai bertaraf öncesinde çamur hacmini azaltmak ve çamurda yüksek katı madde içeriğine ulaşmak amacıyla kullanılmaktadır.

    Çamur şartlandırma işlemi ise çamurun su verme özelliğini geliştirmek ve mekanik su alma işleminin verimini arttırmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Kimyasal şartlandırma, elutrasyon, termal şartlandırma, dondurma-çözme gibi pek çok şartlandırma yöntemi olmakla birlikte kimyasal şartlandırma bu yöntemler arasında en yaygın kullanılan yöntemdir.

    Arıtma çamurların su verme özelliklerinin belirlenmesi ve uygulanacak olan şartlandırma işleminin etkisinin belirlenmesi amacıyla kullanılan pek çok laboratuvar testi mevcuttur. Özgül Filtre Direnci, Kapiler Emme Süresi ve Santrifüjlenebilir Çökebilirlik İndeksi Testleri bu amaçlarla en yaygın olarak kullanılan testlerdir. Zeta potansiyeli parametresi de en uygun şartlandırıcı dozu aralığının belirlenmesi amacıyla çamur şartlandırma uygulamalarında kullanılmaya başlanmıştır.

    Buchner Hunisi Testi

    Şartlandırılmış çamur örneklerinin su verme özelliklerinin değerlendirilmesi amacıyla kullanılan özgül filtre direnci değerinin belirlenmesine yönelik olarak Jar testi metoduyla şartlandırılmış olan çamur örneklerine Buchner Hunisi Testi uygulanmaktadır. Buchner Hunisi Test aparatı Şekil 13’de görüldüğü gibi dereceli silindir, Buchner Hunisi ve vakum pompadan oluşmaktadır.

    Şekil 13. Buchner Hunisi Testi Deney Düzeneği (EPA, 1987)

    Test sürecinde, Whatman # 2 filtre kağıdıyla kaplanan huni dereceli silindirin üzerine yerleştirilir. Daha sonra 100 mL şartlandırılmış çamur örneği huniye boşaltılır ve 2 dakika süreyle graviteli drenaja bırakılır. 2 dakika sonunda 2 bar vakum sağlayan pompa çalıştırılır ve 10 saniye aralıklarla filtrat hacmi çamur tüm suyunu verinceye kadar ölçülür. Zaman/filtrat hacmi oranına karşı filtrat hacmi değerleri Şekil 14’de görüldüğü gibi grafiğe geçirilir ve grafiğin eğimi ‘b’ aşağıdaki formülasyonda yerine konularak özgül filtre direnci değeri hesaplanır.
    r = (2PA2b) / μw
    Burada,
    r = özgül filtre direnci, m/kg
    P = filtrasyon basıncı, N/m2
    A = filtre alanı, m2
    b = zaman/hacim – hacim eğrisinin eğimi, s/m2
    μ = filtrat viskozitesi, N (s)/m2
    w = kuru madde ağırlığı/ filtrat hacmi, kg/m3





    Şekil 14. Zaman/Filtrat Hacmi ile Filtrat Hacmi Arasındaki İlişki



    Kapiler Emme Süresi Testi

    Belirli bir çamurun su verme özelliklerinin belirlenmesi amacıyla kullanılan Kapiler Emme Süresi (KES) testinin en önemli avantajları, basit ve çabuk sonuç veren bir test olmasıdır. Bu parametreyi belirlemek amacıyla kullanılan deney düzeneği Şekil 15 ve 16’da görülmektedir. KES değeri ne kadar küçükse çamur o kadar kolay suyunu verebiliyor demektir.

    Şekil 15. Kapiler Emme Süresi Testi Deney Düzeneği (EPA, 1987)






    Şekil 16. Kapiler Emme Süresi Testi Cihazı

    Santrifüjlenebilir Çökebilirlik İndeksi

    Santrifüjlenebilir çökebilirlik indeksi (SÇİ) çamurun santrifüjleme ile su verme işlemlerindeki performansının bir göstergesi olarak tanımlanabilir. Santrifüj çökebilirlik indeksi ölçümünde belli hacimdeki çamur örneği 3500 devir/dakika hızla 15 dakika süreyle santrifüjlenir. Çamurda ve santrifüjleme ile elde edilen sentratta askıda katı madde (AKM) analizi Standart Metotlarda verilen prosedüre uygun olarak analizlenir (APHA, AWWA, 1992). Çamur örneklerinin SÇİ değerleri aşağıda verilen formülasyon kullanılarak hesaplanır.

    CSI (%) = (Co-Cc/Co) x 100%

    Burada; Co: şartlandırma sonrası çamur üst suyu AKM konsantrasyonu (mg/L)
    Cc: Sentrat AKM konsantrasyonu (mg/L). (Chu vd.., 1998)

    Düşük SÇİ değerleri santrifüjleme ile çamurun suyunu kolay verdiğinin bir göstergesidir.

    Su verme özellikleri-Lab ölçekli simulasyonlar

    Laboratuvar ölçeğinde çamurların su verme özelliklerinin incelenmesinin yanı sıra gerçek ölçekli susuzlaştırma ünitelerini simule eden cihazların kullanılarak, uygun ekipman seçimi çok önemli bir aşamadır. Şekil 17’ de gerçek ölçekli belt filtre presi simule eden Crown pres ünitesinin resmi verilmektedir. Bu tür cihazlar kullanılarak tesis işletimi için uygun ekipmana karar verilebilir.


    Şekil 17. Crown pres cihazı-Belt filtre simulasyonu
    KAYNAKLAR

    · APHA, AWWA, WEF; 1992. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 18. Baskı.
    · Chu, C. W., Poon, C. S., Cheung, R. Y. H. (1998). Characterization of raw sludge, chemically modified sludge and anaerobically digested sludge in Hong Kong. Water Science&Technology 38, 2, 25-32.
    · Duran ve Demirer; 1997. Su Arıtımında Temel İşlemler. TMMOB Çevre Mühendisleri Odası.
    · EPA (1987). Design Manual: Dewatering Municipal Wastewater Sludges. (EPA/625/1-87/014). Cincinnati, Ohio 45268.
    · Filibeli; 1996. Arıtma Çamurlarının İşlenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları No: 255.
    · http://web.deu.edu.tr/atiksu
    · http://www.atolab.com
    · http://www.bhrgroup.co.uk
    · http://www.biosolids.state.va.us
    · http://www.elscolab.nl
    · http://www.italocorotondo.it

    · http://www.mmo.org.tr

    · Külling, Stadelmann & Herter, 2001: Sewage sludge - fertilizer or waste? UKWIR conference Brussels, 30-31.10.01
    · Metcalf & Eddy; 1992. Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, Reuse.
    · resmi gazete. Tarih: 10.12.2001, Sayı: 24609. “Toprak Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği”
    · resmi gazete. Tarih: 14.3.1991, Sayı: 20814. “Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği”
    · resmi gazete. Tarih: 27 Ağustos 1995, Sayı: 22387. “Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği”
    · www.lenntech.com






     
    krisografi bu yazıya teşekkür etti.
  2. krisografi

    krisografi TÜİSAG Üyesi



    arıtma çamurununda susuzlaştırma metodlarından düzenli depolamadaki parametreleri hangisi ne şekilde etilemektedir?
    yardımcı olursanız çok sevinirim.



     
Yüklüyor...

Sayfayı Paylaş



Üyelerimiz bu sayfayı aşağıdaki aramalarla bulmuştur :

  1. çamur hacim indeksi nedir

    ,
  2. ARITMA ÇAMURLARININ DÜZENLİ DEPOLANMASI

Yandex.Metrica