ATIK YÖNETİMİ VE DÜZENLİ DEPOLAMA

Transkript

1 1

2 2 ATIK YÖNETİMİ VE DÜZENLİ DEPOLAMA

3 KATı ATıK YÖNETIM SISTEMI 3

4 4

5 KATI ATIK YÖNETİMİ Biyolojik Sistemler Kompostlaştırma Biometanizasyon Anaerobik Çürütme Termal Sistemler Yakma Gazlaştırma Piroliz Plazma Düzenli Depolama 5

6 6

7 TÜRKİYE ATIK MEVZUATI Çevre Kanunu ( ) Atık Yönetimi Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik (2008) Basel Sözleşmesi (1994) Tıbbi Atıkların Kontrolü Yönetmeliği ( ) Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği (2008) Atık Pil ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği (2004) Ömrünü Tamamlamış Lastiklerin Kontrolü Yönetmeliği (2006 ) PCB ve PCT Kontrolü Hakkında Yönetmelik (2007) Bitkisel Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği (2005) Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği (1991) Ambalaj Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği (2007) Hafriyat Toprağı, İnşaat Yıkıntı ve Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği (2004) Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği. ( ) Atıkların Alternatif veya Ek Yakıt Olarak Kullanılması Hakkında Tebliğ ( ) 7

8 DÜZENLI DEPOLAMA DIREKTIFI (1999/31/EC) Düzenli depolama direktifi, 1995 yılında evsel katı atıkların %80 ninden fazlasını düzenli depolayan AB üye devletlere, biyolojik olarak ayrıştırılabilen evsel katı atıkların azaltma hedefini: 2010 yılında, 1995 yılında oluşan biyolojik olarak ayrışabilen atıkların %75 i, 2013 yılında, 1995 yılında oluşan biyolojik olarak ayrışabilen atıkların %50 si, 2020 yılında, 1995 yılında oluşan biyolojik olarak ayrışabilen atıkların %35 i 8

9 Şekil. Türkiye'de farklı dönemlerde katı atık bileşiminde meydan gelen değişimler. 9

10 Düzenli Depolama Direktifi (Council Directive 1999/31/EC on the landfill of waste) İnert Atıklar için Düzenli Depolama (Landfill for inert waste) Tehlikesiz Atıklar için Düzenli Depolama (Landfill for non-hazardous waste) Tehlikeli Atıklar için Düzenli Depolama (Landfill for hazardous waste) 10

11 Düzenli Depolama Direktifine göre yapılan Düzenli Depolama Sınıfları (99/31/EC, Ek I,No. 3) 11 11

12 Bertaraf Yöntemleri Günümüzde evsel katı atıklar öncelikle geri kazanılmakta ve geri kalan kısımları çeşitli yöntemlerle bertaraf edilmektedir.; Ayrı Toplama ve Geri Kazanma Düzenli Depolama Yakma Kompostlaştırma Diğer Yöntemler Piroliz Plazma Yöntemi Belediyelerin yerel öncelikleri; mali, idari, teknik ve ekipman durumlarına göre bu sistemlerin biri veya bir kaçı birlikte uygulanabilmektedir. Birlikte uygulanan bu sistemlere Katı Atık Yönetimi Entegre Sistemleri adı verilir. 12

13 Kaynağında ayrılan farklı türlerdeki maddeler karışık olduğu için bunları nihai depolama noktasına getirildiklerinde birbirinden ayrılması gerekmektedir. Gelişmiş ülkelerdeki geri kazanım tesisleri; Manüel Sistemlerin, Mekanik Sistemlerin Bu iki sistemin kombinasyonu Şeklinde tasarlanır. Ayrı Toplama ve Geri Kazanma Manüel Sistemler,toplama bantlarına ve diğer fiziksel ayıklama yöntemlerine dayanır. Mekanik Geri Kazanım Tesislerinde, işe yarar maddeleri ayırmak için bu maddelerin büyüklük, boyut, yoğunluk ve manyetiklik gibi doğal özelliklerinden faydalanılan çeşitli prosesler kullanılmaktadır. 13 Kombinasyon sistemi ile işletilen tesisler,türkiye için en uygun teknoloji olarak görülmektedir.

14 14

15 Yer Seçimi Katı Atık döküm sahaları, en yakın yerleşim birimine en az 1 km, havaalanına en az 5 km uzaklıkta olmalıdır, İçme, kullanma ve sulama suyu temin edilen yeraltı ve yerüstü sularını koruma bölgelerinde inşa edilmemelidir Kurulan tesisin konumu, imar planında belirtilerek, işletmeye kapatıldıktan sonra en az 40 yıl yerleşime açılmaması sağlanmalıdır. Tektonik yapı, Kırık ve çatlaklı bölgeler, Taşkın riskinin yüksek olduğu yerlerde, çığ, heyelan ve erozyon bölgelerinde inşa edilmemelidir. 15

16 Yer Seçimi Çevredeki trafik ve ulaşım yollarının durumu, Şehircilik açısından, katı atık depo sahaları hakim rüzgar yönünde inşa edilmemelidir. Sulak alanlarda hiçbir şekilde inşa edilmemelidir. Taşıma mesafesi, Sahanın toplam depolama kapasitesi, Sahanın çevreden görünüşü gibi faktörler dikkate alınmalıdır. Deprem bölgelerinde fay üzerinde inşa edilmemelidir. Depolama sahası en az 10 yıllık ihtiyaca cevap verecek kapasitede olmalıdır. (Çevre Bakanlığı, 1996) 16

17 Atıkların yönetmeliğe uygun olarak bertaraf edileceği nüfus ( ) 17

18 18

19 Düzenli Depolama Yöntemi Seçilen atık işleme ve bertaraf yöntemi ne olursa olsun düzenli depolama tesislerinin, katı atık yönetim sisteminin temel bileşeni olduğu herkes tarafından kabul edilmektedir. Evsel katı atık yakma tesislerinin yaygın şekilde kullanıldığı ülkelerde bile, yakma tesislerinden çıkan küllerin ve genel olarak işlenen atıklardan geri kalan artıkların düzenli depolama sahalarında bertaraf edilmesi gerekmektedir. 19

20 Düzenli depolama alanlarını açık çöp sahalarından ayıran fark, Düzenli depolama sahalarında sızıntı sularının ve depo gazı emisyonlarının kontrol edilmesini sağlayacak bir tasarım kullanılması, İşletme çalışmalarının rasyonel hale getirilmesi suretiyle bertaraf işlemlerinin veriminin artırılması Aynı zamanda çevre sağlığı üzerindeki etkilerin en aza indirilmesidir. Düzenli depolama tesislerinin tasarımı ve çalıştırılması, mühendislik ve ekonomik prensiplerin uygulanması ile mümkündür. (Çevre Bakanlığı, 2002, 12) 20

21 ENTEGRE KATı ATıK YÖNETIMI AKıŞ ŞEMASı ENERJ İ ATIK ATIK AZALTI MI YENİDEN KULLANI M MADDESEL GERİKAZANI M ENERJİ GERİKAZANI MI BERTARA F

22 Yöntemin Avantaj ve Dezavantajları Avantajları En ekonomik yöntemdir Kullanılıp kapatılan araziden rekreasyon amacıyla istifade edilir. Geniş iş imkânları doğar. Yöre halkı, elde edilecek enerji ve imkânlardan öncelikle istifade eder. Dezavantajları Her bakımdan uygun yer bulmak güçtür Depolama alanları için, başlangıçta psikolojik muhalefet ile karşılaşılabilir. Döküme kapatılmış katı atık depo alanlarında göçük ve yerel çökmeler olabileceğinden devamlı bakımı gereklidir. Sıvı ve gaz sızıntıları da kontrol altında bulundurulmalıdır. 22

23 Katı Atıkların Düzenli Depolama Sahalarının İnşaatı Katı atıkların bertaraf edilmeleri için farklı teknikler uygulanmış olsa da en sonunda bir miktar atık oluşacaktır ve bu atıkların uygun bir şekilde depolanması gerekmektedir. Yeterli büyüklükte ve uygun alanlar bulunduğu durumlarda kullanılan düzenli depolama yönteminde atıklar kontrol altında ayrışarak inert ve kararlı maddelere dönüşür. Evsel katı atıkların bertaraf edilmesinde en ekonomik ve en basit yöntem düzenli depolamadır. 23

24 Depo Tabanının Teşkili Katı atık depo sahalarında çevre kirliliği açısından her türlü kirletici parametreyi ihtiva eden sızıntı suyu, kontrol altına alınmalıdır. Sızıntı suyunun olumsuz etkisini önlemek için depo sahasının tabanı geçirimsiz hale getirilir. Bu geçirimsizliği sağlamak için tabii ve suni malzemeler veya bunun her ikisi de birlikte kullanılabilir. 24

25 1. Mineral Geçirimsizlik Tabakası Depo tabanına; Sıkıştırılmış kalınlığı en az 60 cm olan kil, doğal ya da yapay malzeme serilir. Bu malzemelerin geçirimlilik katsayısı (permeabilite) >1x10-8 m/s Az çatlaklı kaya zeminlerde ise bu değer 1x10-7 m/s Bu durumda geçirimlilik katsayısının sahanın her yerinde 1x10-8 m/sn olması sağlanır. İçme ve kullanma suyu havzalarının alanında inşa edilecek düzenli depo sahası tabanında, sıkıştırılmış kalınlığı 60 cm. olan kil tabakasının üzerine, kalınlığı 2 mm. olan yüksek yoğunluklu 25 polietilen folyo (HDPE) serilir. (Çevre Bakanlığı, 1996)

26 Taban Geçirimsizlik Tabakası Oluşturulmasında Uygulanan Kesitler ÇÖP cm çakıl Jeomembran cm kil Tabii zemin a) ÇÖP cm çakıl Tabii zemin c) 60 cm kil ÇÖP ÇÖP cm çakıl Jeomembran Koruma tabakası Geomembran cm kil cm çakıl Geotekstil min. 500 g/m 2 2 mm Geomembran 30 cm kil Tabii zemin b) Tabii zemin d) 26

27 Taban geçirimsizliğinin sağlanması için yapılan bazı uygulamalar, Doğal Kilden Taban Örtüleri; kalınlık,10-25 cm; Geçirgenlik: m/s Geomembranlar; kentsel katı atıkların ve tehlikeli atıkların depolandığı katı atık dolgu alanlarında yüksek yoğunlukla polietilen (HDPE) kullanılmaktadır. Geosentetik Killi Taban Örtüleri; katı atık dolgu alanlarını tabanlarında ve son örtü yapımında yeni kullanılmaya başlanan bir üründür. Bu malzemeler, iki geotekstil arasında sıkıştırılan veya bir geomembrana yapıştırılan ince bir bentonit tabakasından oluşan prefabrik, killi taban örtüleridir Kompozit Taban Örtüleri; Tipik bir katı atık dolgu alanı taban örtüsü kil ve geomembrandan oluşur. 27

28 28

29 Gaz Toplama Kuyularının Oluşturulması Depo kütlesinde havasız kalan organik maddenin, mikrobiyolojik olarak ayrışması sonucu çevreye yayılarak, patlamalara, zehirlenmelere sebep olabilecek metan gazı ağırlıklı olmak üzere karbondioksit, hidrojen sülfür, amonyak ve azot bileşikleri yatay ve düşey gaz toplama sistemi ile toplanır. 29

30 Depolama sahası sızdırmazlık sisteminde, toprak ve yer altı sularını korumak amacıyla uygun sızdırmazlık tabakasının sağlanması gerekir. Benzer tasarım, sızıntı sularının toplanması, kontrol edilmesi ve drenajı için de yapılmalıdır. Katı atık sahasından zemine ve yeraltı suyuna sızıntı suyu, gaz girişini önlemek amacıyla taban izolasyonu düzenlenir. Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği ne göre; Saha tabanı, kalınlığı en az 60 cm kil zeminle sıkıştırılır, Permeabilite katsayısı en az 1x10-8 m/s olmalıdır, Sızıntı suyunun toplanması için dren tabakası oluşturulur, 30

31 Depolama alanında depolama işlemi tamamlandıktan sonra, yağış sularının depo alanına sızmasını engellemek için, depo alanında oluşacak gazın toplanmasını sağlamak amacı ile depo sahası üst yüzeyi geçirimsiz hale getirilir. Depo üst yüzeyi geçirimlilik katsayısı 1x10-8 m/s den küçük olacak şekilde geçirimsiz hale getirilmelidir. 31

32 32

33 Biyolojik ayrışma; Kentsel katı atıklar yaklaşık %75-90 oranında organik madde içerir ve bu maddelerin yaklaşık 2/3 ü biyolojik olarak bozunabilen, geri kalanı ise inert bileşenlerden oluşur. Biyolojik olarak bozunabilen kısım kendi içinde kolay (mutfak ve bahçe atıkları) ve yavaş ayrışabilen (kağıt, tekstil, ağaç, vs.) bileşenlerden oluşur. Atık depolama tesisi (atık hücresi) ekosistemi, depolanan atığın heterojen yapısı ve işletme durumuna bağlı olarak önemli derecede değişkenlik gösterir. 33

34 Çizelge. Depo hücresindeki anaerobik ayrışma sürecinde rol oynayan mikrobiyal gruplar. Mikrobiyal grup Amilotik bakteriler Protaolitik bakteriler Selülotik bakteriler Hemiselülotik bakteriler Besi maddesi (substrat) Nişasta Protein Selüloz Yarıselüloz H2 kullanan metanojenler H 2 Asetat kullanan metanojenler Asetik asit Sülfat gideren bakteriler Sülfat 34

35 Mikrobiyal ekosistemdeki biyolojik çeşitliliğin fazlalığı, organik atığın hızlı bir şekilde stabilizasyonu için istenir, ancak biyokimyasal ayrışma süreci, sıcaklık, ph, toksik maddeler, su içeriği, indirgenme-yükseltgenme potansiyeli gibi çevresel faktörlere çok bağımlıdır. Atık hücresi ortamı, elektron verici (organik madde) bakımından zengindir ve elektron alıcılar ise CO 2 ve H 2 S gibi bileşik gruplarıdır. Düzenli depolama tesislerinde depolanan kentsel atıkların biyokimyasal olarak bozunma süreçleri başlıca 5 basamakta değerlendirilir. Bu değişim aşağıdaki şekilde ifade edilmektedir. 35

36 Şekil. Depo sahasındaki gaz bileşiminin zamanla değişimi. 36

37 I. Kademe; Atık kütlesinde bulunan su miktarında artış görülür. Yeterli mikrobiyolojik ortamın sağlanması için ortama uyum süreci gerçekleşir. Organik maddeler ortamda bulunan oksijen etkisi ile aerobik olarak parçalanır. CO 2, H 2 O, nitratlar, sülfatlar oluşur. Önemli miktarda ısı açığa çıkar. 37

38 II. Kademe (geçiş dönemi); Depolanan atık bünyesinde bulunan atık muhtevası arazi kapasitesinin üzerine çıkar, ortam koşulları aerobikten anaerobiğe doğru kayar ve çözünmüş oksijen seviyesinde hızla azalma olur. Serbest O 2 nin tükenmesi sonucu, elektron alıcılar oksijenden, nitrat ve sülfatlar ile CO 2 e kayar. Fermantasyon ve asit üreten bakterilerin faaliyeti sonucu uçucu yağ asiti, amonyum azotu (NH 3 N), CO 2 ve H 2 üretilir. II. kademe sonunda asidik sızıntı suyu önemli miktarda KOI ve uçucu yağ asitleri oluşur. yüksek derişimlerde yağ asitleri, Ca, Fe, ağır 38 metaller ve amonyak içerir.

39 III. Kademe (Asit üretimi); İlk iki kademede oluşan hidroliz ürünleri, anaerobik mikrobiyolojik süreçlerle bozunarak uçucu yağ asitlerine dönüşürler ve ph seviyesi düşer (<5), ağır metal iyon seviyesi yükselir. Depo gazındaki CO 2 oranı (> %50) ve sızıntı suyundaki uçucu yağ asidi seviyesi yüksektir (> 3000 mg asit/l). Anaerobik ayrışmanın göstergesi olarak, SO 4 2- /Cl - oranında hızlı azalma meydana gelir. 39

40 IV. Kademe (metan üretimi); Üçüncü kademe sonunda, asetat, H 2 ve CO 2 ye kadar parçalanan uçucu yağ asitleri gibi son ürünler, iki farklı metan yapıcı mikroorganizma tarafından CH 4 ve CO 2 ye dönüştürülür. Birinci grup asetat kullanan metanojenler asetatın parçalanmasıyla CH 4 + CO 2 verir. Diğer grup H 2 ve CO 2 sentezleyerek CH 4 üretirler. 40

41 Bu aşamada, ortamdaki SO 4 2- ve NO 3 - sırası ile H 2 S, HS - ile NH 4 + ve NH 3 e indirgenirler. Yükselen ph (6-8 aralığında) metan yapıcılar için uygun ortam sağlar ve ağır metaller de kompleks oluşturarak çökeltiler oluşturur ve sızıntı suyundan uzaklaştırılır. Bu evre, biyogazdaki yüksek CH 4 oranı ve sızıntı suyunda düşük uçucu yağlar ve ağır metal iyonları seviyesi ile anılır. 41

42 V. Kademe (olgunlaşma); Ortamdaki besi maddeleri ve kullanılabilir substratın azaldığı ve biyolojik aktivitenin iyice yavaşladığı olgunlaşma dönemidir. Gaz üretimi iyice azalır, sızıntı suyu kirlilik seviyesi oldukça düşer ve oksitlenmiş azot bileşikleri (NO 3- ) oluşmaya başlar. Bu devrede, yavaş ayrışan kararlı yapıdaki organik maddeler ayrıştırılarak hümik maddeler üretilir. Bu dönem atık hücresinin kapanmasından yıl sonra gerçekleşir. 42

43 Biyolojik parçalanmayı etkileyen faktörler; Depo sahasında gerçekleşen yukarıda sıralanan biyolojik süreçler, organik maddelerin dağılımı, besin miktarı, nem ve çöpün sıkıştırılması gibi faktörlere bağlıdır. BOI, KOI ve ph değişimi gözlemlenerek ortamdaki CH 4 ve asit oluşum evreleri izlenebilir. N ve P besin gereksinimi için önemli parametrelerdir. 43

44 44

45 Katı atık depo sahasına düşen yağış suları atık kütlesi arasından süzülerek bazı biyokimyasal süreçler gerçekleşir ve organik ve inorganik bileşiklerin bir kısmı sızıntı suyuna geçer. Süzüntü suyu, genel olarak düşen yağışın yaklaşık % 25 i gibi bir orana denek gelir. Depo gövdesinde gerçekleşen bu karmaşık reaksiyonlarda oluşan ürünler sızıntı suyu ve depo gazı ile taşınır. Sızıntı suyu kalitesi izlenerek bir depolama sahasındaki atığın yaşı ve stabilizasyon durumu hakkında önemli bilgiler elde edilir. Atık suyu miktarı, atıkların nem içeri ve su tutma kapasitelerinin bir fonksiyonudur. 45

46 46

47 Depo yaşı, depo sahasındaki havasız arıtma kapasitesine bağlı olarak sızıntı suyu kalitesinin etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Genç depo alanlarında oluşan sızıntı sularında, biyolojik olarak kolay parçalanabilen uçucu yağ asitleri oranı oldukça yüksektir. Depo yaşı ilerledikçe, biyolojik ayrışma tamamlanacağı için, kolay ayrışan organik maddelerin oranı düşer. Bunun sonucu olarak, genç depo alanlarındaki sızıntı sularında BOI/KOI >0.5 iken yaşlı depo alanlarındaki sızıntı sularında bu oran 0.2 nin altındadır. Aşağıdaki tabloda sızıntı suyu özelliklerinin depo yaşı ile değişimi görülmektedir. 47

48 TOK: Organik bileşiklerin yanması sonucu oluşan karbondioksit miktarını belirlemek için ölçülen değerdir. BOİ 5 : Biyolojik olarak ayrışabilen organik maddelerin ayrışması için gerekli olan oksijen ihtiyacını gösterir. KOİ: Hemen hemen bütün karbonlu bileşiklerin kuvvetli bir oksitleyici ile reaksiyona girmesi sonucu ölçülen oksijen ihtşyacını ifade eder. BOİ 5 /KOİ oranı aerobik biyolojik arıtmayla giderilebilecek organik karbonun yaklaşık değerini ifade eder. BOİ/KOİ oranının 1 e yaklaşması, biyolojik 48 olarak daha kolay arıtılabileceğini gösterir.

49 49

50 50

51 Çöp deposu içine sızacak yağmur suyu miktarı; Yüzey toprağının cinsi, Bu toprağın sıkıştırma derecesi, Yüzeyin eğimi, Sıcaklık derecesi, Bitki örtüsü, Rutubet miktarı, 51

52 Şekil. Katı atık sızıntı sularına uygulanabilecek arıtma sistemleri 52

53 53

54 Depolama alanındaki çöplerde meydana gelen kimyasal, fiziksel ve biyolojik reaksiyonlar sonucu depo gazı meydana gelmektedir. Depo gazının yüzde dağılımı aşağıdaki Tabloda verilmiştir. Gazın bileşimi yaklaşık 18 ay sonunda kararlılık göstermeye başlar. 54

55 Tablo. Depo Gazının Yüzde Dağılımı t Hacimsel Ortalama (yüzde olarak) Azot CO2 Metan , , , , , , , , , t: Depolamaya başlamadan sonra geçen sure. 55

56 Burada; T: Sıcaklık( o C) (25-35 o C) C o : Organik karbon (kg/ton) ( kg/ton) G t : t zamanına kadar oluşan depo gazı miktarı (m 3 /t) k : Reaksiyon hız (ayrışma) sabiti (0,035-0,050 yıl -1 ) t: zaman (yıl) 56

57 Elde edilen bu depo gazı farklı alanlarda kullanılabilir; Kazan yakıtı (elektrik enerjisi üreterek veya üretmeksizin ısı geri kazanımı), Makine yakıtı (ısı geri kazanımı olarak veya olmaksızın mekanik veya elektrik enerjisi üretimi)- Türbin yakıtı (ısı geri kazanımı olarak veya olmaksızın elektrik enerjisi üretimi) Araç yakıtı (mekanik enerji geri kazanımı), Doğal gaz ağına bağlanma, Kimyasal madde üretimi, 57

58 Çöp Gazından Enerji Üretimi (LFG) -Toplanan deponi gazı, ön işlemler sonrasında, gaz motorlarında elektrik enerjisine dönüştürülür. 58

59 Kaynaklar Şenol Yıldız, MSEE.,MSEM., PhD.c. Mehmet Yeniçerioğlu, Şehir ve Bölge Plancısı, Katı Atık Yönetiminden Örnekler; İstanbul Büyükşehir Belediyesi, Fatih Belediyesi Ve Fatih Üniversitesi, Furkan Kavadar, Sami Gören, Katı Atık Yönetimi ve AB Uyumlu Uygulamaları, Prof. Dr. İzzet Öztürk, İÇTAŞ AŞ. Teknik Kitaplar Serisi-2 59