T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ALKALOİD İŞLEME ATIKLARININ KOMPOSTLANMASI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

Transkript

1 T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ALKALOİD İŞLEME ATIKLARININ KOMPOSTLANMASI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA Barbaros Salih KUMBUL Danışman Prof. Dr. Kamil EKİNCİ YÜKSEK LİSANS TEZİ TARIM MAKİNALARI VE TEKNOLOJİLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA

2 2015 [Barbaros Salih KUMBUL]

3

4

5 İÇİNDEKİLER Sayfa İÇİNDEKİLER... i ÖZET... iii ABSTRACT... v TEŞEKKÜR... vii ŞEKİLLER DİZİNİ... viii ÇİZELGELER DİZİNİ... ix SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ... x 1. GİRİŞ Kompostlama İşlemi Ve Aşamaları KAYNAK ÖZETLERİ Havalandırma Ve Havalandırma Oranı Beltsville havalandırma stratejisi Rutgers havalandırma stratejisi Havalandırma oranı ile ilgili literatür C/N Oranı Ve Kompostlama İşlemine Etkisi En uygun C/N oranı belirleme çalışmaları Tez Amacı MATERYAL VE METOT Materyal Metot Kompost karışımlarının hazırlanması Kompostlaştırma sistemi Aerobik reaktörler Havalandırma Denemelerin yürütülmesi Fiziksel ve kimyasal analizler Kompost nem içeriği ph ve EC Organik madde içeriği Karbon/Azot oranı Kompost kuru madde, organik madde, karbon ve azot kayıpları ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Deneme Sonuçları Ortam sıcaklığı ve nemi Deneme kompostlaştırma işlemi sıcaklık değişimleri Deneme su muhtevası değişimleri Deneme ph ve EC değişimleri I. Deneme organik madde içeriği değişimi I. Deneme C/N oranı değişimi I. Deneme KMK ve OMK nın değişimleri II. Deneme Sonuçları Ortam sıcaklığı ve nemi II. Deneme kompostlaştırma işlemi sıcaklık değişimleri II. Deneme nem içeriği değişimleri II. Deneme ph ve EC değişimleri II. Deneme organik madde içeriği değişimi II. Deneme C/N oranı değişimi II. Deneme KMK, OMK, KK ve AK değişimleri i

6 5. SONUÇLAR KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ ii

7 ÖZET Yüksek Lisans Tezi ALKALOİD İŞLEME ATIKLARININ KOMPOSTLANMASI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA Barbaros Salih KUMBUL Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Kamil EKİNCİ Bitkisel ve hayvansal üretimin artmasıyla beraber her geçen gün atık miktarı artmakta ve çevre problemlerinin oluşmasına neden olmaktadır. Türkiye, yasal haşhaş ve morfin üretimi bakımından dünyada önemli bir yere sahiptir. Afyon Alkaloidleri Fabrikasında 2014 yılında ton haşhaş kapsülü işlemesi sonucunda yaklaşık olarak ton katı alkaloid işleme atığı ortaya çıkmıştır. Bu atıktan, tavuk gübresi ile kompostlaştırılması sonucunda yararlı, ekonomik ve satılabilir bir ürün olan kompostun elde edilmesi mümkündür. Bu çalışmanın amacı haşhaş kapsülünün alkaloide işlenmesi sonucunda ortaya çıkan katı alkaloid işleme atıklarının, tavuk gübresi ve talaş ile kompostlaştırılmasını içermektedir. İki aşamada planlanan çalışmada; öncelikle kompostlaştırma işlemi için gerekli parametrelerden en uygun havalandırma oranı değerinin belirlenmesi, ikinci aşamada ise belirlenen havalandırma oranında en uygun C/N oranının belirlenmesi hedeflenmiştir. Alkaloid işleme atıklarının kompostlaştırılması çalışması iki farklı deneme ile yapılmıştır. İlk deneme C/N oranı 25 (%65 katı alkaloid işleme atığı, %14 tavuk gübresi, ve %21 talaş, kuru bazda) ve %66 nemde, 5 farklı havalandırma debisi ve 3 farklı açık/kapalı sürelerinde (5/25, 7,5/25 ve 10/25) 7,79 gün sürmüştür. Denemede sıcaklık, EC, ph, nem, organik madde, toplam karbon ve azot içerikleri takip edilmiştir. Denemede, kuru madde, organik madde ve C/N oranındaki azalma miktarlarının birbiri ile uyum içerisinde olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar, havalandırma debisi Q min =1,5 m 3 /h uygulamasında en yüksek seviyede kuru madde kaybı, organik madde kaybı ve C/N azalması gerçekleştiğini göstermiştir. Kuru madde kayıpları havalandırma debisi ve açık/kapalı sürelerinin fonksiyonu olarak incelendiğinde en yüksek kuru madde kaybı değerini veren uygulamanın Q min değeri 1,49 m 3 /h iken, (Havalandırma fanlarının açık, kapalı süreleri oranları) değeri ise 0,30 tur. Bu değerler, Q min =1,5 m 3 /h seviyesinde ve 7,5/25 açık/kapalı havalandırma uygulamasına karşılık gelmektedir. İkinci deneme, beş farklı C/N oranında (20,45, 24,99, 29,00, 32,59 ve 37,42) üç tekerrürlü olarak 18,65 gün sürmüştür. Havalandırma debisi olarak 1,5 m 3 /h ve açık/kapalı süresi 7,5/25 kullanılmıştır. Sıcaklık gelişimi ve organik maddede ki değişim verileri en iyi uygulamanın C/N oranın 20,45 olduğu Karışım-1 olduğunu göstermiştir. Fakat reaktörlerdeki, kütle denkliğinden hareket ederek yapılan kuru iii

8 madde, organik madde ve karbon kayıpları (%) en uygun C/N oranın Karışım-3 ve Karışım-4 (C/N oranı=29,00 ve 32,59) olduğunu göstermiştir. Kuru madde kayıpları C/N oranının fonksiyonu olarak ilişkilendirilmiştir. Sonuçlar, en uygun C/N oranının 29,00 olduğunu göstermiştir. Bu C/N oranına karşılık gelen Karışım-3 olup içerisinde kuru kütle bazında %68 katı alkaloid işleme atığı, %11 tavuk gübresi ve %21 talaş bulunmaktadır. Diğer taraftan organik madde kayıpları C/N oranının fonksiyonu olarak ilişkilendirilmiş olup sonuçlar en uygun C/N oranının 32,59 olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar birbirini desteklemektedir. Sonuç olarak, katı alkaloid işleme atıklarının tavuk gübresi ve talaş ile kompostlaştırılmasında en uygun havalandırma debisi Q min 1,5 m 3 /h ve uygulama şekli ise 7,5/25 (havalandırma açık/kapalı süresi, dakika) olarak tespit edilmiştir. Ayrıca en uygun C/N oranının 29,00 veya 32,59 olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Organik atık, katı alkaloid işleme atıkları, kompostlaştırma, havalandırma oranı, C/N oranı 2015, 69 sayfa iv

9 ABSTRACT M.Sc. Thesis A STUDY ON COMPOSTING OF OPIUM POPPY PROCESSING WASTES Barbaros Salih KUMBUL Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences Department of Agricultural Machinery and Technologies Engineering Supervisor: Prof. Dr. Kamil EKİNCİ The amount of wastes caused by increased crop and livestock production is increasing and cause environmental problems. Turkey has an important place in the world in the production of legal opium poppy and morphine. Afyon Alkaloids Factory in 2014 processed tons of poppy capsules yielding approximately tons of solid opium poppy wastes. These wastes with chicken manure can be composted to produce a useful, economic and salable compost product. This study involves composting of solid opium poppy wastes with chicken manure and sawdust. The study was conducted in two stages to determine the most appropriate (I) aeration rate and (II) carbon/nitrogen ratio for composting of solid opium poppy wastes with chicken manure and sawdust. The first trial, composting of solid opium poppy wastes with chicken manure and sawdust with C/N ratio of 25 (65% solid opium poppy wastes, 14% chicken manure, and 21% sawdust, dry basis), 66% of moisture at 5 different aeration rates (aeration for under set point temperature, Q min =0,5, 1,0, 1,5, 2,0 and 2,5 m 3 /h with fan on/off time of 5/25, 7,5/25 and 10/25 lasted 7,79 days. In the experiment, the temperature, EC, ph, moisture, organic matter, total carbon and nitrogen contents were monitored. In the experiment, loses of dry matter, organic matter and C/N ratio has been determined to be in accord with each other. Results showed that the highest losses (dry matter, organic matter and C/N ratio) occurred at the aeration rate of Q min =1,5 m 3 /h. Dry matter losses as a function of aeration rate with on/off time showed that the highest dry matter losses existed at the aeration rate of Q min =1,5 m 3 /h with on/off time of 7,5/25. The second experiment was conducted at five different C/N ratios (20,45, 24,99, 29,00, 32,59 and 37,42) were carried out with three replications for 18,65 days. Aeration rates rate were fixed at 1,5 m 3 /h with on/off time of 7,5/25. Temperature development and organic matter losses showed that best C/N ratio was 20,45 (Mixture-1). However, dry matter, organic matter and carbon losses based on mass balance approach showed that the best C/N ratios were 29,00 and 32,59 corresponding to Mixture-3 and Mixture-4, respectively. The relationship between dry matter losses as a function of C/N ratio pointed out that the best C/N ratio was 29,70. This C/N ratio corresponds to Mixture-3 (68% -solid opium poppy processing wastes, 11% chicken manure and 21% sawdust). The relationship between organic v

10 matter losses as a function of C/N ratio pointed out that the best C/N ratio was 32,59. This C/N ratio corresponds to Mixture-4 (71% - solid opium poppy processing wastes, 7% chicken manure and 22% sawdust). In conclusion, the best aeration rate and C/N ratio for composting of solid opium poppy processing wastes with chicken manure and sawdust was determined to be the aeration rate of Q min =1,5 m 3 /h with on/off time of 7,5/25 and C/N ratio of 29,70 and 32,59. Keywords: Organic wastes, solid opium poppy processing wastes, composting, aeration rates and C/N ratio, 2015, 69 pages vi

11 TEŞEKKÜR Bu araştırma için beni yönlendiren, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile aşmamda yardımcı olan değerli Danışman Hocam Prof. Dr. Kamil EKİNCİ ye teşekkürlerimi sunarım. Arazi ve laboratuvar çalışmalarımda yardımlarını esirgemeyen Arş. Gör. N. Berk BITRAK, Kemal SÜLÜK, Emrah ONURSAL, Doktora öğrencisi Fevzi ŞEVİK, Yüksek lisans öğrencisi Hüseyin KAÇAR ve Hamdi TUNCE ye teşekkür ederim. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Anabilim Dalı Hocalarıma ve tez çalışmalarımda yardımcı olan lisans öğrencilerine de teşekkürü bir borç bilirim Sİ-14 No`lu Proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı na teşekkür ederim. Tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan değerli nişanlım Hande Nur Kuru ya ve aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım. Barbaros Salih KUMBUL ISPARTA, 2015 vii

12 ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 1.1. Kompostlaştırma işleminin aşamaları Şekil 1.2. Alışılagelmiş kompostlaştırma işleminde materyal akışı Şekil 2.1. Fanın aralıklı olarak kontrol edilmesi (Beltville stratejisi)... 9 Şekil 2.2. Aralıklı havalandırmada hava akımı dağılımı. Açık kapalı zamanları eşit olması zorunlu değildir Şekil 2.3. Rutgers havalandırma stratejisinde kontrol mantık diyagramı Şekil 3.1. Katı alkaloid işleme atıklarında bir görünüm Şekil 3.2. Denemede kullanılan tavuk gübresi (A) ve talaş (B) materyaller Şekil 3.3. Kompost laboratuvarı Şekil 3.4. Kompostlaştırma işleminin gerçekleştirildiği reaktörler Şekil 3.5. Reaktörlerin önden, yandan ve üstten görünümü Şekil 3.6. Fan ve anemometre Şekil 3.7. Sistemde kullanılan Rutgers havalandırma stratejisi Şekil 3.8. Fanların debi kontrolü Şekil 3.9. Su muhtevası tayininde kullanılan terazi, desikatör ve öğütücü Şekil EC ve ph ölçümlerinin gerçekleştirildiği cihazlar Şekil Karbon ve azot tayininin gerçekleştirildiği analiz cihazı Şekil 4.1. I. Deneme ortam sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi Şekil 4.2. I. Deneme ortam neminin zamana bağlı olarak değişimi Şekil 4.3. I. Deneme kompost sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi (Q min = 0,5 m 3 /h, = 0,2 (R1), = 0,3 (R1) ve = 0,4 (R1)) Şekil 4.4. I. Deneme kompost sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi (Q min = 1 m 3 /h, = 0,2 (R4), = 0,3 (R5) ve = 0,4 (R6)) Şekil 4.5. I. Deneme kompost sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi (Q min = 1,5 m 3 /h, = 0,2 (R7), = 0,3 (R8) ve = 0,4 (R9)) Şekil 4.6. I. Deneme kompost sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi (Q min = 2 m 3 /h, = 0,2 (R10), = 0,3 (R11) ve = 0,4 (R12)) Şekil 4.7. I. Deneme kompost sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi (Q min = 2,5 m 3 /h, = 0,2 (R13), = 0,3 (R14) ve = 0,4 (R15)) Şekil 4.8. Q ve nin fonksiyonu olarak KMK nın değişimi Şekil 4.9. Q ve nin fonksiyonu olarak OMK nın değişimi Şekil II. Deneme ortam sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi Şekil II. Deneme ortam neminin zamana bağlı olarak değişimi Şekil II. Deneme- Karışım-1 (R1, R2 ve R3) in sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi Şekil II. Deneme- Karışım-2 (R4, R5 ve R6) nin sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi Şekil II. Deneme- Karışım-3 (R7, R8 ve R9) ün sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi Şekil II. Deneme- Karışım-4 (R10, R11 ve R12) ün sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi Şekil II. Deneme- Karışım-5 (R13, R14 ve R15) in sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi Şekil C/N oranın fonksiyonu olarak KMK nın değişimi Şekil C/N oranın fonksiyonu olarak OMK nın değişimi Şekil C/N oranın fonksiyonu olarak KK nın değişimi Şekil C/N oranın fonksiyonu olarak AK nın değişimi viii

13 ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 1.1. Haşhaş kapsül üretim miktarlarının yıllara göre değişimi... 3 Çizelge 3.1 I. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın fiziksel ve kimyasal özellikleri Çizelge 3.2. I. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın kuru madde bazında karışım oranları Çizelge 3.3. I. Denemede kullanılan havalandırma debileri ve fan açık/kapalı süreleri Çizelge 3.4. I. Deneme karışımlarının bazı başlangıç fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ölçüm sonuçları Çizelge 3.5. II. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın kuru madde bazında karışım oranları Çizelge 3.6. II. Deneme karışımlarının bazı başlangıç fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ölçüm sonuçları Çizelge 3.7. Analiz metotları Çizelge 4.1. Q min ve değerlerine bağlı olarak t 60, t Qmax ve t Qmin değerlerinin değişimi Çizelge 4.2. I. Deneme kompost neminin (y.b.%) zamana bağlı olarak değişimi Çizelge 4.3. I. Deneme ph nın zamana bağlı olarak değişimi Çizelge 4.4. I. Deneme EC nin zamana bağlı olarak değişimi Çizelge 4.5. I. Deneme kompost organik maddesinin (%) zamana bağlı olarak değişimi Çizelge 4.6. I. Deneme kompost C, N ve C/N oranının zamana bağlı olarak değişimi Çizelge 4.7. I. Deneme KMK ve OMK nın Q min ve ye bağlı olarak değişimi Çizelge 4.8. II. Deneme kompost karışımlarında, t 60, Q max, Q min ve 55C ve daha yüksek sıcaklıklarda kalma süresi (t 55 ) Çizelge 4.9. II. Deneme kompost neminin (y.b.%) zamana bağlı olarak değişimi Çizelge II. Deneme ph nın zamana bağlı olarak değişimi Çizelge II. Deneme EC nin zamana bağlı olarak değişimi Çizelge II. Deneme kompost organik maddesinin (%) zamana bağlı olarak değişimi Çizelge II. Deneme kompost C, N ve C/N oranının zamana bağlı olarak değişimi Çizelge KMK, OMK, KK ve AK değerlerinin karışımlar bazında değişimi ix

14 SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ AK Azot Kayıpları BIA Benzilizinolin Alkaloidleri C Karbon C/N Karbon/Azot oranı CO 2 Karbondioksit EC Elektriksel İletkenlik FAS Serbest Hava Boşluğu (Free Air Space) K Potasyum KA Kompost Numunesinin Kuru Ağırlığı KAİA Alkaloid İşleme Atığı KK Karbon kayıpları KM Kuru Madde KMK Kompost Kuru Madde Kaybı m C () Bitmiş Karbon Kütlesi (kg) mco(0) Başlangıç Karbon Kütlesi (kg) md(0) Başlangıç Kompost Kuru Madde Kütlesi (kg) m d () Bitmiş Kompost Kuru Madde Kütlesi (kg) m N (0) Başlangıç Azot Kütlesi (kg) m N () Bitmiş Azot Kütlesi (kg) mo(0) Başlangıç Organik Madde Kütlesi (kg) m O () Bitmiş Organik Madde Kütlesi (kg) M1 Komposttan Alınan Yaş Numune Miktarı (gr) M2 Komposttan Alınan Kuru Numune Miktarı (gr) mr Kompost Olgunluk Oranı NH 3 Amonyak NH 4 -N Amonyum Azotu NH 3 -N Amonyak Azotu OM Organik Madde OMK Organik Madde Kaybı P Fosfor PD Oransal Kontrol PLC Programlanabilir Kontrol Cihazı (Programmable Logic Controller) Q max Maksimum Hava Debisi (m 3 /h) Q min Minimum Hava Debisi (m 3 /h) R Katı Sıvı Oranı SA Sıvı Ağırlığı SM Su Muhtevası T 1 Fan Çalışma Süresi T 2 Fan Durma Süresi T sp Sıcaklık Kontrol Set Değeri TG Tavuk Gübresi TMO Toprak Mahsulleri Ofisi TÜİK Türkiye İstatistik Kurumu YA Kompost Numunesinin Yaş Ağırlığı y.b. Yaş Baz Havalandırma Fanı Açık-Kapalı Oranı x

15 1. GİRİŞ Bitkisel ve hayvansal üretim miktarının artmasıyla beraber her geçen gün atık miktarı artmakta ve çevre problemlerinin oluşmasına neden olmaktadır. Türkiye de son yıllarda tarımsal, endüstriyel-tarımsal ve endüstriyel üretimden kaynaklanan atıklar ile ilgili çevresel sorunlara karşı bilinç giderek artmaktadır. Çevresel atıkların (endüstriyel ve tarımsal) yok edilmesi veya değerlendirilmesi, günümüz toplumları için zorunlu hale gelmiştir. Örneğin, gülyağı işlemeden kaynaklı gül posası atıklarının alanlara gelişi güzel boşaltılması veya kontrolsüz bir şekilde depolanması, yer altı sularında kirliliğe, havada, koku ve görüntü kirliliğine yol açmaktadır. Diğer taraftan, zeytinyağı işlemeden kaynaklanan atıkların (pirina ve karasu) kontrolsüz deşarjı çevresel açıdan problem oluşturmaktadır. Özellikle hayvancılığın yoğun olduğu bölgelerde, aşırı gübre kullanımına bağlı olarak yüzey sularında nitrat ve fosfor ve yer altı sularında nitrat birikimi gibi sorunları oluşturmaktadır. Ek olarak, çiftliklerden yayılan partikül ve gaz emisyonları ile beraber sinek yayılımı önemli çevre sorunlarına yol açmaktadır. Birleşmiş Milletler tarafından düzenlenen toplantılarda sürdürülebilirlik ilkesi kapsamında atıkların bertarafında 3R (Recycling-geri dönüşüm, Reduce-azaltmak and Reuse -yeniden kullanmak) stratejileri benimsenmiştir. Bu çerçevede, toplumların sürdürebilir gelişmesi ve ekosistemin korunması açısından atıkların değerlendirilmesi önem taşımaktadır. Katı atıkları değerlendirmek ve yok etmek için genelde 4 farklı yöntem kullanılmaktadır: toprağa gömme (landfilling), yakma (incineration), kompostlaştırma (composting) ve yeniden işleme (recycling) (Tchobanoglous ve ark., 1993). Kompostlaştırma, organik atıkların oksijenli koşullarda ayrışmasına denilmektedir ve katı atıkların yönetimi açısından bilinen en eski ve yaygın yöntemlerden birisidir. Kompostlaştırma organik maddelerin ayrışmasını içeren biyolojik, kimyasal ve fiziksel faktörlerin aynı zamanda dinamik olarak etkileştiği bir süreçtir. Kompostlaştırma işleminin, organik maddelerin ayrışmasını ve stabilizasyonunu hızlandıran bir işlem olması, tarımsal ve endüstriyel atıkları çevresel olarak zararsız hale getirmesi ve aynı zamanda tarımsal amaçlı kullanımını da sağlaması nedeniyle son yıllarda giderek önemi artmaktadır. Kompostlaştırma işlemi sonunda organik atıklar yeni ve ekonomik ürünlere (humus benzeri ürün) dönüştürülmektedir. Ortaya çıkan ürün, tarla, bağ, bahçe, peyzaj düzenlemesi, çiçekçilik endüstrisinde, toprak 1

16 yapısının iyileştirilmesinde, su tutma kapasitesinin artırılmasında ve yetiştirme ortamının hazırlanmasında kullanılmaktadır. Kompostlaştırma yöntemi, düşük maliyetli ve çevreye uyumlu bir teknoloji olarak değerlendirilmektedir (Rynk, 1992). Kompost kalitesi, kullanılan materyalin özelliklerine ve kompostlaştırma işleminin yönetim kalitesine bağlıdır. Kompostlaştırma işlemi iyi yönetildiğinde, istenilen kalitedeki ürün çok kısa bir sürede ve en az çevresel etki ile elde edilirken, bunun tersi gerçekleşirse kötü kalitede ve hatta bitkiye zarar verebilecek kompost üretilebilmektedir. Kompost işletmelerinin ekonomik olarak işletilmesi hem yatırımcı hem de üretici açısından çok önemlidir. Kompostlaştırma, fiziksel, biyolojik ve kimyasal bir işlem olduğundan etkili birçok faktör bulunmaktadır (Keener ve ark, 1993). Özellikle bu faktörlerden; sıcaklık, havalandırma, nem kontrolü, yığın yüksekliği, başlangıç nemi ve organik materyale ait kinetik parametreler kompostlaştırma işleminin ekonomik olarak yürütülmesinde büyük öneme sahiptirler. Kompost üreten işletmelerin ekonomik olarak işletilmesi için kompostlaştırma işlemine etki eden bu faktörlerin optimum noktada olması gerekir (Haug, 1993). Bu faktörlerin büyük ölçekli kompost tesislerinde optimizasyonunu sağlamak mümkün değildir. Bu nedenle kompostlaştırma işlemine etki eden faktörleri veya kompostlaştırma işlemi esnasında meydana gelen problemleri laboratuvar koşullarında araştırılıp sonuçların endüstriye aktarılması en uygun görülen yöntemdir. Ülkemizde geleneksel olarak tarımı yapılan haşhaş, Papaver somniferum L. türü tek yıllık bir kültür bitkisidir. Haşhaş, ülkemizde tohumunun %50 civarında yağ içermesi nedeniyle geleneksel olarak gıda amaçlı, kapsülünün ise ihtiva ettiği morfin ve diğer alkaloidlerin (Benzilizokinolin Alkaloitleri (BIA), ağrı kesici morfin, kodein vb.) tıbbi ve bilimsel amaçlı kullanımı yönünden önemli bir endüstriyel bitki olma özelliği taşımaktadır (TMO, 2011; Frick ve ark., 2007; Wijekoon ve Facchini, 2012). Çin dahil olmak üzere çoğu ülkede, tıbbi alkaloidler, içindeki tohumları boşaltılmışezilmiş-kurutulmuş kapsülden elde edilir (Mahdavi-Damghani ve ark., 2010). Katı alkaloid işleme atığı (KAİA), haşhaş kapsülünün alkaloide işlenmesi sonucunda oluşan bir yan ürün olarak isimlendirilmektedir. Haşhaş küspesi kuvvetli bir hayvan yemi olup, süt ineklerinin ve mandaların süt verimleri üzerine olumlu etkileri bulunmaktadır (İpek ve Arslan, 2012). Organik madde içeriğinin yüksek olması ve 2

17 kirletici içermemesi nedeni ile önemli bir organik gübreleme materyalidir. Fakat içeriğinde belirli miktarda morfin bulunması nedeni ile tarımsal alanlara doğrudan uygulanması hijyen ve koku problemlerine hatta uyuşturucu ile ilgili problemlere yol açabilmektedir (Suthar ve Singh, 2012). Diğer taraftan, Wang ve ark. (2004) alkaloid işleme atıklarını karıştırmalı yığın metodu ile üç yığında kompostlaştırmışlar ve yığınlardaki başlangıç morfin konsantrasyonunun 1132±31 mg/kg kuru madde (KM) iken 20 günlük kompostlaştırma sonunda 87±8, 98±6 ve 305±11 mg/kg KM seviyelerine düştüğünü bildirmişlerdir. Türkiye yasal haşhaş ve morfin üretimi bakımından dünyada önemli bir yere sahiptir. Türkiye genelinde haşhaş kapsül üretim miktarlarının yıllara göre değişimi Çizelge 1.1 de verilmiştir (TÜİK, 2013). Bu verilere göre, 1 ton haşhaş kapsülünün işlenmesinden yaklaşık olarak %65 nem içeriğinde 2,5 ton katı alkaloid işleme atığı (KAİA) elde edilmektedir. Bu verilere dayanarak 2014 yılında yaklaşık olarak ton KAİA elde edilmiştir (Kişisel görüşme, 2015). KAİA, afyon kapsülünün morfin benzeri ürünlere işlenmesinden elde edilen bir atıktır. Bu atığı aynı zamanda haşhaş kapsülü küspesi de denilmektedir. Bu atıklar, Afyon Alkaloidleri Fabrikasından kepçeler ile çıkarılıp fabrikanın hemen yanında bulunan boş alanlara boşaltılmaktadır. Bu atık, yukarıda bahsedilen kompostlaştırma teknolojisi ile yararlı, kullanılabilir, ekonomik ve çevre dostu bir ürün olan komposta dönüştürülebilir. Çizelge 1.1. Haşhaş kapsül üretim miktarlarının yıllara göre değişimi (TÜİK, 2013) Yıllar Ekilen alan Hasat edilen alan Verim Üretim (da) (da) (kg/da) (ton) ,43 303, , ,35 253, , ,24 420, , ,03 245, , ,43 200, , ,93 488, , ,97 518, , ,11 549, , ,11 135, , ,77 322, , ,21 266, ,24 3

18 1.1. Kompostlama İşlemi Ve Aşamaları Kompostlaştırma işlemi dinamik bir ayrışmayı içeren birçok faktörün aynı zamanda etkileştiği bir biyolojik işlemdir (Haug, 1993). İyi bir kompostlaştırma işlemi için her bir faktörün kompostlaştırma işlemi boyunca izlenmesi ve kontrol edilmesi gerekmektedir (Finstein ve Hogan 1993). Başarılı bir kompostlaştırma işlemine başlamadan önce, karışımın karbon/azot oranı (C/N), nem, ph, porozite, strüktür, tekstür, parçacık büyüklüğü parametrelerinin kabul edilebilir sınırlar içinde olması gerekmektedir (Rynk, 1992). Bu faktörler farklı materyaller için farklı düzeylerde olabilmektedir (Keener ve ark., 2000; Haug, 1993; Ekinci, 2001; Ekinci ve ark., 2002). Belirtilen faktörlerin kabul edilebilir sınırların dışında kalması, ayrışmanın yavaşlaması, koku gibi çok ciddi problemlere yol açmaktadır (Finstein ve Hogan 1993). Yığın haline getirilen ham materyalden oluşan kompost matrisine oksijen ya basınçlı bir şekilde üfleyicilerle ya da doğal taşınım ile verilmektedir. Kompostlaştırmanın başlamasıyla birlikte mikroorganizmalar çok hızlı bir şekilde ortamda bulunan oksijeni tüketmeye başlar. Materyal yığını içindeki oksijen mikroorganizma tarafından kullanıldığı için, eğer ortama yeterli oksijen sağlanmazsa biyolojik ayrışma işlemi yavaşlar hatta durabilir (Kuter ve ark, 1985). Oksijen tüketimi, zamanın fonksiyonu olarak değerlendirilmelidir ve oksijen konsantrasyonunun işlem süresince %5 in altına düşmemesi gerekmektedir. Kompostlaştırma işleminin başarı göstergelerinden biriside CO 2 üretim miktarıdır. Kompostlaştırma işleminde oksijen tüketildikçe, biyolojik ayrışma ürünü olan CO 2 çıkışı olmaktadır. CO 2 çıkışının izlenmesi kompostlaştırma işleminin hangi aşamada olduğu konusunda bilgi vermektedir. Mikrobiyal parçalanma için gerekli olan elementlerden en önemlileri karbon ve azottur. Karbon temel yapı taşı ve enerji kaynağı olup hücrenin %50'sini oluştururken azot; protein, nükleik asit, amino asit vs. gibi hücre büyümesi ve fonksiyonu için gerekli maddelerin yapı taşıdır. Metabolik ısı mikroorganizmanın organik materyali ayrıştırması sonucunda oluşur. Kompost sıcaklığında gözlenen değişim ısıl enerjinin göstergesidir. Organik materyalin bileşiminde bulunan basit yapılı şekerlerin parçalanması kolay olduğu için, kompost içindeki sıcaklık bir kaç 4

19 saat içerisinde yükselerek ºC ye kadar ulaşır. Bu sıcaklıklarda biyolojik ayrışmanın çok hızlı olduğu görülür. Kompostlaştırma işleminin hızlı bir şekilde ilerlemesi için, kompost sıcaklığı 50-60ºC arasında geri beslemeli sıcaklık kontrol sistemleri ile kontrol edilmelidir. Bu sıcaklık değerleri patojenik mikroorganizmaların yok edilmesi açısından çok önemlidir (Kuter ve ark, 1985). Aktif kompost yavaşladıkça, sıcaklık 38ºC ye düşer ve sonunda dış ortam sıcaklığı ile aynı seviyelerde dengelenir. Kontrollü koşullarda kompostlaştırma işlemi kompostlaştırma ve olgunlaşma aşaması olmak üzere iki ana aşamadan meydana gelir (Chen ve Inbar, 1993). Bu aşamalar, Şekil 1.1 de gösterilmiştir. Kompostlaştırma aşaması 3 alt aşamadan meydana gelir: 1- Başlangıç aşaması: Bu aşama 1 3 gün sürer. Basit şeker, nişasta ve protein gibi bileşikler mezofilik mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılır. Sıcaklık çok hızlı bir şekilde yükselir. 2- Yüksek ayrışma aşaması: Bu aşama gün sürer. Yağlar, hemiselüloz, selüloz, ve bazı ligninler termofilik mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılır. Sıcaklık 40 o C nin üzerine çıkar ve bu aşamada patojenik mikroorganizmalar yok edilir. Bu süreçte oksijen tüketimi ve CO 2 üretimi en yüksek seviyelere çıkar. Eğer kompostlaştırma işlemi iyi kontrol edilemezse yüksek miktarlarda NH 3 -N gazı ve diğer gazların çıkışı olur. 3- Stabilizasyon aşaması: Bu aşama gün sürer. Hemiselüloz, selüloz, ve bazı ligninler ayrışmaya devam eder ve sıcaklık düşer. Metabolik Aktivite Başlangıç aşaması Yüksek ayrışma aşaması Stabilizasyon aşaması Olgunlaşma aşaması Zaman Şekil 1.1. Kompostlaştırma işleminin aşamaları (Keener ve ark., 2000). 5

20 Olgunlaşma aşamasında mezofilik mikroorganizmalar yeniden koloni oluştururlar. Olgunlaşma aşaması en az 1 ay, genellikle 3 6 ay sürmektedir (Chen ve Inbar, 1993). Herhangi bir aşamanın süresi; kompostlaştırılacak organik materyalinin cinsi, C/N oranı, parçacık büyüklüğü, karıştırma sıklığı ve diğer birçok faktöre bağlı olarak değişmektedir. Şekil 1.2 de alışılagelmiş kompostlaştırma sistemlerinde materyal akışı verilmiştir. Organik karışım özellıklerini ayarlayıcı materyaller (Hizar ince ve kaba talaşı, bahçe atıkları...) Ham Organik Materyal Karıştırma Kompostlaştırma Olgunlaşma Pazarlama Su Geri dönüşüm Şekil 1.2. Alışılagelmiş kompostlaştırma işleminde materyal akışı (Keener ve ark, 2000). C/N oranı, nem, ph gibi faktörler dikkate alınarak bir karışım hazırlamak için ana materyal, karışım ayarlayıcılar (amendments), geri dönüştürülmüş kompost materyali (recycled compost material) karıştırılır ve sonra, kompostlaştırmanın başlaması için yığın yapılır veya reaktöre doldurulur. Kullanılan kompost sistemine bağlı olarak, günlük, her 3 veya 4 günde bir veya haftalık ve aylık periyotlarda karıştırılır. Oluşan komposttan çok az veya hiç ısı çıkışı gözlenmezse materyal stabilize olmuş demektir ve olgunlaşma aşamasına geçilir. Kompostlaştırma sistemleri; pasif havalandırmalı statik yığın, zorlamalı havalandırmalı statik yığın, karıştırmalı yığın, reaktör ve tünel kompost sistemleri olarak sınıflandırılabilir. Bu sistemler ve uygulamada karşılaşılan diğer sistemler hakkında detaylı bilgiler Haug (1993), Rynk (1992) ve Epstein (1997) tarafından yazılan kitaplarda bulanabilir. En iyi teknolojiyi temsil eden sistem seçimi kompostlaştırılacak materyal çeşidine, çevresel ve ekonomik faktörlere bağlıdır. Bunun yanında, başarılı bir kompostlaştırma sadece ve sadece kompostlaştırma sistemlerinin her aşamada iyi yönetilmesiyle gerçekleştirilebilir (Keener ve ark., 2000). 6

21 Bu çalışmada, KAİA, tavuk gübresi (TG) ve talaş ile kompostlaştırılmasında en uygun havalandırma miktarı ve en uygun C/N oranının belirlenmesi amaçlanmıştır. Katı alkaloid işleme atıklarının kompostlaştırılması ile organik madde içeriği zayıf toprakların zenginleştirilmesi ve atık niteliğindeki malzemelerin ekonomiye kazandırılması hedeflenmektedir. 7

22 2. KAYNAK ÖZETLERİ 2.1. Havalandırma Ve Havalandırma Oranı Havalandırma, başarılı bir kompostlaştırma işleminin temel taşlarından birisidir (Hansen ve ark, 1989). Kompostlaştırma işleminde havalandırma dört amaç için yapılmaktadır: 1- Kompost sıcaklıklarının belirli sınırlar arasında tutulması amaçlı olarak kompost sistemine hava verilir. Burada buharlaştırmalı soğutma yöntemi kullanılarak ortamda bulunan fazla ısıl enerji havayla atılmaktadır. 2- Oksijen gereksiniminin karşılanması amacıyla sisteme hava verilir. Amaç, aerobik kompostlaştırma sistemlerinde oksijen konsantrasyonunun %5 in altına düşmemesini sağlamaktır. 3- Kompost neminin (tarımsal ürünlerinin kurutma işleminde olduğu gibi) hava ile alınması amaçlı olarak ortama hava verilir. Bitmiş kompostun nemi yaklaşık olarak %30-35 tir. 4- Biyokimyasal reaksiyon sonucunda oluşan CO 2, NH 3 ve diğer gazların kompost ortamından toksik etki yapmamaları için uzaklaştırmak amaçlı havalandırma yapılır. Yukarıdaki nedenlerden dolayı havanın ortama verilmesi ve havalandırma gereksiniminin hesap edilmesi kompostlaştırma için önemlidir (Haug, 1993). Havalandırma miktarı kullanılan materyale bağlı olarak değişmektedir. Örneğin enerji değeri yüksek materyallerin (hayvan gübresi) havalandırma gereksinimi fazla iken, sap, saman gibi materyallerin kompostlaştırma için gereksinim duyduğu hava miktarı daha azdır (Finstein ve Hogan, 1993). Kompostlaştırma işleminde ortamda belirli miktarda oksijenin varlığı ayrışma işlemini hızlandırmaktadır. Kompostlaştırma sistemlerini 1) Pasif kompostlaştırma 2) Havalandırmalı statik yığın, 3) Karıştırmalı yığın, 4) Havalandırmalı ve karıştırmalı yığın, 5) Karıştırma yataklı kompostlaştırma sistemi 6) Döner tambur ve 7) Tünel tipi kompostlaştırma 8

23 sistemleri olarak sınıflandırılabilir (Rynk, 1992). Bu sistemlerden havalandırmalı yığınlar, döner tambur ve tünel tipi kompostlaştırma sistemlerinde havalandırma fanları ile zorlamalı havalandırma yapılmaktadır. Kompostlaştırma havalandırma oranı belirlendikten sonra, belirlenen oranın kompost matrisine nasıl verileceğinin seçilmesi gerekmektedir. Pratikte Beltsville ve Rutgers stratejisi olmak üzere iki farklı havalandırma kontrol sistemi uygulanmaktadır (Haug, 1993; Finstein ve Hogan, 1993) Beltsville havalandırma stratejisi Kompostlaştırma işleminde, kontrol edilebilir durum değişkenleri olan kompost oksijen ve karbondioksit içeriği ve sıcaklığının açık çevrim kontrol yaklaşımı ile kontrol edilmesi esasına dayanmaktadır (Ekinci, 2001). Kontrol sisteminde, havalandırma fanı ve havalandırma fanını önceden belirlenen programa göre açıp kapatan zamanlayıcı bulunmaktadır (Fraser and Lau, 2000) (Şekil 2.1). Zamanlayıcı Fan Kompost Reaktörü Şekil 2.1. Fanın aralıklı olarak kontrol edilmesi Kontrolün amacı, kompost matrisindeki oksijen konsantrasyonunu %5 ile %15 arasında tutmaktır. Hava akımı durduktan sonra yığının farklı noktalarında sıcaklıklar eşitlenir (Keener ve ark., 2005). Tipik bir programda havalandırma fanı bir devir boyunca geçen sürenin 1/2-1/3 ü kadar çalışır ve devir süresinin 1/2 2/3 ü kadar devre dışı kalır (örneğin 30 dakikalık süreçte 10 dakika çalışır, 20 dakika durur) (Rynk, 1992) (Şekil 2.2). Hava miktarı Açık Kapalı Zaman Şekil 2.2. Aralıklı havalandırmada hava akımı dağılımı. Açık kapalı zamanları eşit olması zorunlu değildir. 9

24 Rutgers havalandırma stratejisi Kompost durum değişkenlerinin kapalı çevrim kontrolü sıcaklık geri besleme yöntemine göre kontrol edilmesi esasına dayanır (Ekinci, 2001). Rutgers havalandırma stratejisinin amacı sıcaklık kontrolü ile maksimum mikroorganizma aktivitesinin sağlanmasıdır. Bu sistem fan, zamanlayıcı, kontrol ünitesi ve sıcaklık ölçümünde kullanılan termistör veya ısılçift ten oluşmaktadır. Sistemde sıcaklık kontrol edilen değişken iken, hava debisi ise ayarlanan değişkendir. Kompost daha önceden belirlenen sıcaklıkta (T sp,) geri beslemeli olarak kontrol edilir. Sensörden alınan sinyal, kompost sıcaklığının belirlenen sıcaklıktan daha az olduğunu bildirir ise kontrol ünitesi zamanlayıcı vasıtasıyla fanı hareketlendirir. Fakat kompost sıcaklığı belirlenen sıcaklıktan yüksek ise kontrol ünitesi kompost sıcaklığını belirlenen sıcaklıktan daha aşağı bir noktaya getirmek (soğutarak) için fanı harekete geçirir (Finstein ve ark.,1986) (Şekil 2.3). Şekil 2.3. Rutgers havalandırma stratejisinde kontrol mantık diyagramı. Araştırmada katı alkaloid işleme atıklarının, tavuk gübresi ve talaş ile kompostlaştırılması reaktör sistemlerinde gerçekleştirilmiş olup Rutgers havalandırma stratejisi kullanılmıştır Havalandırma oranı ile ilgili literatür Keener ve ark. (1993) tavuk gübresi ve mısır koçanın reaktör sistemlerinde kompostlaştırılmasında 60C sıcaklık kontrolü sağlamak için teorik havalandırma oranını 2 kg hava/kg kuru madde (KM).gün olarak hesaplamışlardır. Bu hesaplama, yaz koşullarında havanın 24C de %60 nispi nem ile kompostlama sistemine 10

25 girdiğini ve 60C de 100% nispi nem ile sistemi terk ettiği koşullarda yapılmıştır. Ayrışma oranı is 0,048 kg KM/KM.gün olarak dikkate alınmıştır. Keener ve ark. (1997) çim, ağaç yaprakları, kağıt atıkları, bahçe atıkları, mutfak atıkları, tavuk gübresi, biyoçamur, ağaç kabuğu, belediye çöpleri vb atıkların zorlamalı havalandırmalı kompostlaştırma sistemleri için farklı işletme koşulları, ayrışma oranı, kompost denge değerinde gerekli havalandırma oranını belirlemişlerdir. Havalandırma oranları materyalden materyale değiştiği gibi aynı materyal içinde farklı C/N oranlarında farklılık göstermiştir. Ekinci (2001) iki boyutlu sonlu farklıklar metoduna göre çalışan kompost modeli ile kısa lifli kağıt atıklarının reaktör kompostlamasında Beltsville havalandırma stratejisi esasına dayalı havalandırma için havalandırma debisi ve fan durma ve çalışma sürelerinin fonksiyonu olarak kuru madde kayıpları, enerji kullanımı, kompost olgunluğu ilişkisini incelemiştir. Çalışma sonuçları en iyi havalandırma debisinin ve uygulama oranının kompostun olgunlaşma süresini kısaltan değer olduğunu göstermiştir. Ekinci ve ark. (2006) proses gazı geri dönüşümlü kompostlaştırma işleminin termodinamiği, kinetiği ve enerji kullanımının iki boyutlu sonlu farklılıklar yöntemine göre çalışan nümerik kompost modelini geliştirmişlerdir. Araştırmada, kâğıt endüstrisi atığı (paper mill sludge) ve şehir arıtma çamurunun (biosolid) fiziksel, biyolojik ve ısıl özellikleri diğer çalışmalardan araştırılıp modelde kullanılmıştır. Modelde havalandırma sistemi, oksijen ve sıcaklık geri besleme (oxygen and temperature fedback) olarak kontrol edilmiştir. Kompost nemi %38-46 yaş baz (y.b) arasında kontrol edilmiştir. Proses gazı geri dönüşümlü kompostlaştırma işleminin ısıl enerji üretimi ve havalandırma ile ısıl enerji uzaklaştırılması modellenmiştir. Enerji kullanımı, geri dönüşüm oranı, havalandırma fanı, kompost materyali ve reaktör özelliklerini dikkate alarak hesaplanmıştır. Sonuçlar, kompostlaştırma işleminin yüksek geri dönüşüm oranlarında ve düşük hava debileri ile yürütülebileceği fakat sistemde sıcaklığı istenen bir nokta da kontrol etmek için ısıl enerjinin yeterli bir şekilde uzaklaştırılamayacağı bildirilmiştir. 11

26 Keener ve ark. (1996) havalandırma sisteminin, havalandırma debisi ve uygulama şeklinin ve havalandırmanın uygulama yönünün (basınçlı veya vakum) seçiminin kompostlaştırma sistemine, istenen kompost kalitesine, kompost fiyatına bağlı olduğunu bildirmişlerdir. Bu koşulların efektif kompostlaştırma sistemi dizaynı ve işletilmesi için dikkate alınması gerektiğini bildirmişlerdir. Ayrıca, kompost tesisinin ekonomik olarak işletilmesi için fan gücünün mümkün oldukça küçük seçilmesi fakat ihtiyacı karşılayabilmesi gerektiğini belirtmişlerdir. Ekinci ve ark. (2006) seçilen havalandırma oranının maksimum ayrışmayı sağlarken havalandırma enerji giderlerini düşük seviyede tutulması gerektiğini bildirmişlerdir. Guo ve ark. (2012) domuz gübresini 60 litrelik kompost reaktörlerinde en uygun C/N oranı ve havalandırma oranını belirlemek için kompostlamışlardır. Deneme 37 gün sürmüştür. En uygun havalandırma oranı 0,48 L/dak kg organik madde (OM) bulunurken C/N oranı ise 18 olarak belirlenmiştir. Li ve ark. (2008) sağmal sığır gübresi ile pirinç kavuzun laboratuvar ölçekli 60,5 L hacminde reaktörler ile kompostlamışlardır. Denemeler 29 gün sürmüştür. Deneme sonucunda tespit edilen 0,25 L/dak.kg OM havalandırma oranının en yüksek sıcaklığı sağladığı, bu sıcaklıklarda en uzun sürede kalmasını temin ettiği ve en az koku problemine yol açtığını bildirilmişlerdir. Lau ve ark. (1992) domuz gübresini fasılalı ve sürekli olarak havalandırarak kompostlaştırma işlemini yürütmüşlerdir. Sıcaklığın zamana bağlı olarak değişimi ile kompostlaştırma işleminin etkinliğini belirlemişlerdir. Çalışma sonuçları fasılalı havalandırma uygulamasının 0,04-0,08 L/dak.kg OM havalandırma oranında en iyi kompost etkinliği sağladığını bildirmişlerdir C/N Oranı Ve Kompostlama İşlemine Etkisi Karbon (C), azot (N), fosfor (P), potasyum (K) kompostlaştırma işleminde çalışan mikroorganizmaların için temel besin maddeleridir. Aynı zamanda N, P ve K bitkiler için de temel besin maddeleridir ve bunların konsantrasyonları kompostun değerini etkilemektedir Hayvan gübreleri, bitki atıkları ve gıda atıkları gibi organik maddeler çok büyük miktarlarda besin maddesi içermektedir (Rynk, 1992). Başarılı bir 12

27 kompostlaştırma için en önemli etkenlerden biride C/N oranıdır (Poincelot, 1977). Genelde, biyolojik organizmalar (insanda dahil) karbona karşılık 1 azota ihtiyaç duymaktadırlar. Bundan dolayı, C ve N un belirli oranlarda sağlanması mikroorganizmalar için önemlidir. Mikroorganizmalar karbonu hem enerji hem de büyüme için kullanırken azotu da protein oluşturmak için kullanırlar (Poincelot, 1977; Haug, 1993). Genellikle kompost yapmak için ideal C/N oranı olmasına rağmen başlangıç C/N oranı iyi bir kompostlaştırma için kabul edilebilir sınırlar içerisindedir (Keener ve ark., 2000). Aşırı derecede veya yetersiz miktarda karbon veya azot kompostlaştırma işlemini etkilemektedir. Düşük C/N oranı (20:1 den düşük) değerlerinde, kullanılabilir karbon, azotun hepsi stabilize olmadan mikroorganizma tarafından kullanıldığından, amonyak gazı oluşup istenmeyen kötü koku meydana gelmektedir (Ekinci ve ark., 2000). C/N oranı 40 dan daha yüksek olduğunda ise ayrışma işlemi yavaşlamaktadır (Rynk, 1992; Haug, 1993; Ekinci ve ark., 2002). Kompost için karışımı belirlemede C/N oranı önemli bir parametre olmasına rağmen, karbon bileşiklerinin ayrışma oranı da dikkate alınmalıdır. Örneğin, samandaki karbonların kullanımı ağacımsı materyallerdeki karbonun kullanımından daha kolaydır. Bunun sebebi, ağacımsı materyaldeki karbon bileşikleri biyolojik ayrışmaya dayanıklı olan organik bileşik - lignin tarafından bağlı olmasıdır. Benzer şekilde, meyve artıklarının basit şekerlerindeki karbon samandaki selüloz-karbon daha hızlı olarak ayrışırlar. Eğer karbon ayrışma işlemi için zor bir yapıda ise, kompostlaştırma işlemi yavaş gerçekleşebilir. Ayrışma işlemi kompost parçacığı üzerinde meydana geldiği için, kompost matrisinde porozite problem olmadığı sürece, ayrıştırma oranı parçacık boyutları (yüzey alanını büyütmektedir) küçültülerek artırılabilir. Eğer istenilirse, daha uzun bir kompostlaştırma süresi olmasına rağmen karbon miktarı, zayıf ayrışma oranını dengelemek için yüksek bir orana ayarlanabilir (Rynk, 1992) En uygun C/N oranı belirleme çalışmaları Ekinci ve ark. (2002) kısa lifli kâğıt atıkları ile tavuk gübresinin kompostlaştırılmasında değişik başlangıç C/N oranlarının optimizasyonunu teorik ve deneysel açıdan incelemişlerdir. Deneyler, 208 L hacminde ısı ve nem izoleli paslanmaz çelik reaktörlerde yürütülmüştür. Denemeler 19 testten ve 5 farklı C/N oranlarından oluşmaktadır. Deney sistemlerinde reaktör içindeki kompost sıcaklığı 13

28 iki aşamalı fan ayarlaması ile kompostlaştırma işlemi süresince 60 C de kontrol edilmiş, materyalin başlangıç nem içeriği %50-55 arasında ve ph değeri 7-8 arasında olacak şekilde ayarlanmıştır. Her bir deneme, NH 3 -N kayıplarının sıfıra ulaştığı zamana bağlı olarak, 11, 14 ve 17 gün sürdürülmüş ve haftada iki kez karıştırma yapılmıştır. Amonyak kayıpları, O 2, CO 2, kompost sıcaklıkları ve kuru madde kayıpları ölçülmüştür. Araştırma sonuçlarına göre, kuru madde kaybına dayanarak maksimum ayrışma C/N oranı aralığında ortaya çıkmıştır. Maksimum ayrışma birinci derece kinetik modele göre 0,11 kg KM/kg KM.gün olarak hesaplanmıştır. Kısa lifli kâğıt atıklarının kompostlaştırılmasında en uygun C/N oranının yaklaşık 35 olduğu tespit edilmiştir. Onursal (2006) gül posası ile tavuk gübresinden oluşan 5 farklı karışımı 70 litrelik kompost reaktörlerinde denemişlerdir. Çalışmanın amacı karışımların C/N oranı dengeleyecek karbon kaynağını (saman veya talaş) belirlemek ve en iyi C kaynağı belirlendikten sonra maksimum kompostlaştırmayı sağlayacak optimum başlangıç C/N oranını birinci dereceden kompost kinetiği modelini kullanarak belirlemektir. Birinci denemede kullanılan başlangıç C/N oranları; 10 (kontrol), 15 ve 20, II. deneme de ise 15, 20, 25, 30 ve 35 değerleridir. Kompostlaştırma işlemi, I. ve II. Deneme için sırasıyla 30 ve 28 gün sürmüştür. Araştırmada nem içeriği, kül içeriği (%), ph, EC, toplam N değerleri ile, O 2 ve CO 2 üretimi; kompost sıcaklıkları ve kuru madde kayıpları ölçülmüştür. Araştırmanın I. deneme sonuçlarına göre, gül işleme atıkları tavuk gübresi ve her iki karbon kaynağı; talaş ve saman ile başarılı bir şekilde kompostlaştırılabildiği, saman ilaveli karışımların organik madde içeriği, kuru madde kaybı ve kompost olgunluk oranı (mr) değeri açısından istatistiksel olarak daha başarılı olduğu belirlenmiştir. II. denemede ise, organik maddedeki azalma, kuru madde kayıpları ve mr değerleri baz alınarak en iyi başlangıç C/N oranı yaklaşık 30 olarak belirlenmiştir. C/N oranının fonksiyonu olarak en yüksek ayrışma ise 0,0319 gün -1 değeri ile C/N=30,24 olduğunda elde edilmiştir. Huang ve ark. (2004) domuz gübresini ve talaşı, karıştırmalı yığın metodunu kullanarak iki farklı C/N oranında (Yığın A: 30 ve Yığın B :15) kompostlamışlardır. Yığın B nin C/N oranı düşük olması nedeni ile Yığın A ya göre sıcaklık gelişimi yavaş, düşük seviyelerde ve kısa süreli gerçekleşmiştir. Deneme sonunda Yığın B de daha yüksek ph, EC, suda çözünür NH 4 -N konsantrasyonu ve organik madde 14

29 ölçülmüştür. Yığın A, 49 günde olgunlaşmış olup Yığın B nin olgunlaşması 63 günden daha fazla sürede gerçekleşmiştir. Bu sonuçlara göre düşük C/N oranı karışıma giren talaş miktarını azaltırken olgunlaşma süresini uzatmıştır Tez Amacı Kompostlaştırma, fiziksel, biyolojik ve kimyasal bir işlem olduğundan etkili birçok faktör bulunmaktadır. Bu etkileri objektif olarak değerlendirebilmek için ideal ve kontrollü ortamlar gerekmektedir. Kompostlaştırma işleminin kontrollü ve ideal olarak yürütülmesinde kapalı sistemler olan reaktör sistemleri kullanılmaktadır. Buradan elde edilen değerler, açık sistemlerde veya daha büyük sistemlerde kullanılmaktadır (Keener ve ark., 1993; Elwell ve ark., 2001). Yığın sistemleri ve açık sistemler kompostlaştırma şartlarının kontrolsüz olması nedeniyle en uygun C/N oranı belirleme denemelerinde net sonuçlar vermemekte ve bu şekilde yapılan denemelerden elde edilen karışım oranları bilimsel olarak doğru kabul edilememektedir. Bu sistemler karışım oranı belirlemek amacıyla değil, karışım oranı belirlenmiş atıklardan kompost üretimi amacıyla kullanılmaktadır. Kompostlaştırma işlemi bu sistemde 2-3 haftalık sürede yüksek ayrışma aşamasını tamamlamaktadır. Bu çalışmada, Süleyman Demirel Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümünde bulunan Kompost Araştırma Laboratuvarı nda tam otomatik kontrollü reaktör sistemi kullanılmıştır. Denemelerde kompostlaştırma için KAİA, TG ve talaş kullanılmıştır. Çalışmanın amacı, KAİA, TG ve talaş ile kompostlaştırılmasında en uygun havalandırma ve C/N oranlarını belirlemektir. Denemeler 1-3 hafta sürmüştür ve bu süre içerisinde reaktörler içerisindeki materyallerin sıcaklık, nem, organik madde, C, N ve C/N oranı değerleri düzenli olarak takip edilmiştir. 15

30 3. MATERYAL VE METOT 3.1. Materyal Çalışmaya konu olan KAİA Afyon Alkaloidleri Fabrikasından temin edilmiştir (Şekil 3.1). Tavuk gübresi (TG) temini Isparta ili Gürelli tavuk işletmesinden (Şekil 3.2A), talaş ise Isparta Gül sanayide bulunan hızarcılardan sağlanmıştır (Şekil 3.2B). Şekil 3.1. Katı alkaloid işleme atıklarında bir görünüm Bu çalışmanın iki temel amacı vardır; (I); KAİA nin TG ve talaş ile kompostlaştırılmasında en uygun havalandırma oranlarının belirlenmesi; (II) belirlenen havalandırma oranında KAİA nin en uygun kompostlaştırılmasını sağlayan C/N oranını belirlemektir. KAİA, farklı karışım dengeleyici ve strüktür sağlayıcı materyaller ile karıştırılarak optimum C/N oranları belirlenmesi amaçlanmıştır. Kompostlaştırmada mikroorganizmaların ortama aşılanması ve azot kaynağı olarak TG, karbon kaynağı olarak ise talaş kullanılmıştır. 16

31 Şekil 3.2. Denemede kullanılan tavuk gübresi (A) ve talaş (B) materyalleri 3.2. Metot Kompost karışımlarının hazırlanması Birçok kompost materyalinin kimyasal ve fiziksel özellikleri ile ilgili bilgiler literatürde bulunmasına rağmen materyallerin özelliklerinin farklılık göstermesi nedeniyle kompostlaştırılan her bir materyalin analiz edilmesi gerekmektedir (Keneer vd., 2000). I. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın fiziksel ve kimyasal özellikleri Çizelge 3.1 de verilmiştir. Çizelge 3.1 I. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın fiziksel ve kimyasal özellikleri KAİA TG Talaş Nem, % 35,52±1,60 72,42±0,44 6,1±0,01 OM, % 55,39±0,27 70,52±0,31 99,18±0,05 EC, ds/m 2,21±0,01 11,48±0,02 3,9±0,14 ph 8,78±0,05 5,22±0,00 5,7±0,14 Toplam C, % 33,00±0,05 35,41±0,08 48,60±0,10 Toplam N, % 0,88±0,06 5,87±0,03 0,13±0,02 C/N 37,5 6,03 373,85 Bu çalışmada karışım oranları, örneklerin kuru kütleleri dikkate alınarak hesaplanmıştır. Bu amaçla, Excel programında materyallerin kütlelerine ve diğer özelliklerine (% nem, % N ve % C ) göre karışımı oluşturan materyalleri kütle olarak hesaplayan bir çalışma sayfası hazırlanmıştır. I. Deneme için KAİA, TG ve talaşın kompostlaştırılmasında kuru madde bazında karışım oranı Çizelge 3.2 de verilmiştir. 17

32 Çizelge 3.2. I. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın kuru madde bazında karışım oranı Karışım KAİA (%) 65,38 TG (%) 13,99 Talaş (%) 20,63 En uygun havalandırma oranı tespiti için I. deneme yapılmıştır. I. Denemede, 15 reaktörde aynı miktarda sadece bir karışım kullanılmıştır (Çizelge 3.2). I. deneme planı Çizelge 3.3 te verilmiştir. Her bir havalandırma uygulaması tekerrürüz yürütülmüştür. Kompostlama esnasında her bir reaktörden alınan örnekler tekerrür olarak dikkate alınmıştır. Uygun havalandırma oranı seçiminde kompost materyali kuru kütle kaybı ve organik madde kaybı dikkate alınmıştır. Çizelge 3.3. I. Denemede kullanılan havalandırma debileri ve fan açık/kapalı süreleri Q min =kontrol sıcaklığı altı havalandırma debisi (m 3 /h) T 1 =Fan çalışma süresi (açık) (dak) T 2 =Fan durma süresi (kapalı) (dak) 0,5 1 1,5 2 2,5 5 7, , , , , =T 1 /T 2 0,2 0,3 0,4 0,2 0,3 0,4 0,2 0,3 0,4 0,2 0,3 0,4 0,2 0,3 0,4 Reaktör No R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 I. Denemede hazırlanan karışımın bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ölçüm sonuçları Çizelge 3.4 de verilmiştir. Çizelge 3.4. I. Deneme karışımlarının bazı başlangıç fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ölçüm sonuçları OM EC ph Toplam C Toplam N C/N Nem içeriği (%) (%) (ds/m) - (%) (%) - Karışım 66,10±0,86 76,00±0,81 2,99±0,15 8,70±0,10 38,04±0,24 1,52±0,02 25,11±0,51 18

33 Denemenin ikinci aşamasında ise, I. Denemede en uygun havalandırma oranı ile 5 farklı C/N oranlarında, en uygun C/N oranını belirlemek amacıyla deney gerçekleştirilmiştir. II. Deneme için KAİA, TG ve talaşın kompostlaştırılmasında kuru madde bazında karışım oranı Çizelge 3.5 de verilmiştir. Her karışım oranı 3 tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Karışımların reaktörlere yerleşimi ise Karışım-1 (R1, R2, R3), Karışım-2 (R4, R5, R6), Karışım-3 (R7, R8, R9), Karışım-4 (R10, R11, R12) ve Karışım-5 R13, R14, R15) olarak planlanmıştır. II. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın fiziksel ve kimyasal özellikleri Çizelge 3.1 de verilmiştir. Çizelge 3.5. II. Denemede kullanılan KAİA, TG ve talaşın kuru madde bazında karışım oranları Karışım-1 Karışım-2 Karışım-3 Karışım-4 Karışım-5 KAİA (%) 46,52 63,93 68,04 70,82 71,91 TG (%) 27,21 15,90 10,81 7,24 5,59 Talaş (%) 26,27 20,17 21,16 21,95 22,50 Çizelge 3.6. II. Deneme karışımlarının bazı başlangıç fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ölçüm sonuçları Karışım-1 (R1, R2, R3) Karışım-2 (R4, R5, R6) Karışım-3 (R7, R8, R9) Karışım-4 (R10, R11, R12) Karışım-5 (R13, R14, R15) Nem içeriği (%) OM (%) EC ds/m ph - Toplam C (%) Toplam N (%) C/N - 64,69±0,02 72,82±1,56 6,93±0,25 8,21±0,22 33,64±0,71 1,65±0,02 20,45±0,69 63,46±0,08 66,69±1,26 4,33±0,46 8,44±0,30 32,87±0,77 1,32±0,05 25,00±0,35 63,83±2,56 66,49±1,25 2,52±0,32 8,51±0,32 34,81±0,00 1,20±0,04 29,03±1,03 59,26±0,95 65,8±1,27 3,38±0,10 8,57±0,21 39,27±0,85 1,21±0,02 32,60±1,28 59,49±0,12 67,12±0,17 3,12±0,17 8,80±0,25 39,10±0,71 1,05±0,05 37,47±2,45 19

34 Kompostlaştırma Sistemi Kompostlaştırma işlemi Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü Kompost Laboratuvarı nda gerçekleştirilmiştir (Şekil 3.3). Şekil 3.3. Kompost laboratuvarı Kompostlaştırma sistemi kompost reaktörü ve otomasyon sisteminden oluşmaktadır. Kompostlaştırma işleminde kullanılan reaktörler, havalandırma sistemi ve otomasyon sistemi başlıklar halinde açıklanmıştır Aerobik reaktörler Kompostlaştırma işleminde aerobik tam otomatik kontrollü reaktörler kullanılmıştır. Reaktör sistemine bağlı olan havalandırmada kullanılan fan ve hava hızı ölçer anemometre, sıcaklık sensörleri otomasyon sistemine bağlıdır. Kompostlaştırma süresince kullanılan reaktörler Şekil 3.4 te, reaktörlerin ayrıntıları ise Şekil 3.5 de gösterilmiştir. Reaktörler paslanmaz çelikten yapılmış olup cam yünü ile ısı yalıtımlı hale getirilmiştir. Reaktörlerin etkili hacmi 100 L olup, iç çapı 47 cm ve iç yüksekliği 57,5 cm dir. Ayrıca alt tabakasında sızıntı suyu oluşumu için bir hazne bulunmaktadır. Sızıntı suyunun hava giriş bölümüne gitmemesi için hava giriş bağlantısı sızıntı suyu haznesinin üst kısmında bulunmaktadır. Reaktör içerisinde 3 farklı noktadan sıcaklık ölçümü gerçekleştirilebilmektedir. Sıcaklıklar, 1 dakika aralığında kayıt yapılmaktadır. Reaktörler karıştırma işlemlerinde kolaylık sağlanması amacıyla tekerlekli olup ve eksenel hareket etme özelliğine sahiptir. 20

35 Şekil 3.4. Kompostlaştırma işleminin gerçekleştirildiği reaktörler Şekil 3.5. Reaktörlerin önden, yandan ve üstten görünümü Havalandırma Reaktör içerisine hava vermek için 0,25 W lık 150 m 3 /h kapasiteli fanlar kullanılmıştır. Fandan çıkan hava debisini ölçmek için SIEMENS marka QVM62.1 model anemometre kullanılmıştır. Sistemde kullanılan fan ve anemometre Şekil 3.6 da gösterilmiştir. Şekil 3.6. Fan ve anemometre 21

36 Kompostlaştırma prosesinin kontrolü, Rutgers havalandırma stratejisine dayalı olup havalandırma fanlarının sıcaklık geri beslemeli kontrolü ile gerçekleştirilmektedir. Rutgers havalandırma stratejisinin amacı sıcaklık kontrolü ile maksimum mikroorganizma aktivitesinin sağlanmasıdır. Bu sistemde, havalandırma fanı ve hız sürücüsü (Schneider, ATV12H037M2), PLC sensörler (ısıl çift ve kızgın tel anemometresi) bulunmaktadır. Sistemde sıcaklık kontrol edilen değişken, hava debisi ise ayarlanan değişkendir. Isıl çiftten alınan sinyal, kompost sıcaklığının belirlenen sıcaklıktan (T sp,) daha az olduğunu bildirir ise havalandırma fanı oksijen ihtiyacının karşılanması için minimum havalandırma debisi (Q min ) ile önceden belirlenmiş açıkkapalı mod ta (on-off) çalıştırılır. Fakat kompost sıcaklığı T sp den yüksek ise kontrol ünitesi kompost sıcaklığını belirlenen sıcaklıktan daha aşağı bir noktaya getirmek (soğutarak) için fanı daha yüksek debilerde (Q max ) çalıştırmaktadır. Kompost sıcaklık kontrolü belirli bir sıcaklık bandında (tolerans) gerçekleştirilmektedir (Şekil 3.7). Tez kapsamında farklı havalandırma oranları (Q min ) ve açık/kapalı süreleri uygulanarak en uygun havalandırma debisi ve açık/kapalı sürelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Şekil 3.7. Sistemde kullanılan Rutgers havalandırma stratejisi. Reaktör fanlarının kontrolünde ayrıca debi kontrolü de yapılmaktadır. Fanların debi kontrolü, hava hızı geri beslemeli olarak yapılmaktadır (Şekil 3.8). Bu sistemde, havalandırma debisi anemometrenin takıldığı boru kesit alanının anemometreden ölçülen hızın çarpımı ile elde edilmektedir. Havalandırma fanına bağlı hız sürücüler bulunmaktadır. Sistemde set edilen hava debisine bakılarak fanların çalışma frekansları hız sürücüler vasıtasıyla azaltılıp veya artırılmaktadır. 22

37 Şekil 3.8. Fanların debi kontrolü Bu çalışmada kompostlaştırma işleminin kontrolü için havalandırma fanlarının otomatik ve manuel kontrolünü içeren iki farklı yazılım hazırlanmıştır. Otomatik yazılımda, ölçülen kompost sıcaklığı T sp den yüksek ise kontrol sistemi belirlenen sıcaklık bandında oransal- türev (Proporional-Derivative) PD kontrol yapmaktadır. Diğer senaryolar yukarıda açıklandığı gibidir. Manuel kontrolde ise, kompost sıcaklığı T sp den yüksek ise kontrol sistemi belirlenen sıcaklık bandında açık kapalı modunda çalıştırılmaktadır. Ayrıca, fanların debi kontrolü sadece frekans değerlerinin PLC panosunda girilerek yapılmaktadır. Çalışmada, kompostlama işleminin kontrolü manuel mod ta gerçekleştirilecektir Denemelerin yürütülmesi Her iki denemede de karışımı oluşturan materyaller öncelikle tartılmıştır. Son olarak karışımın başlangıç nemi %62 seviyesine getirebilmek için su ilave yapılmıştır. Çizelge 3.6 incelendiğinde başlangıçta planlanan nem seviyesi ile ölçülen nem seviyelerinin birbirinden farklı olduğu görülmektedir. Bunun KAİA nın yapısal özelliğinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Reaktörler doldurulduğunda kütle okumaları gerçekleştirilmiştir. Deneme süresince, belirli periyotlarda karıştırma ve örnek alma işlemi gerçekleştirilmiştir. I. Deneme için denemenin 3,16 ıncı gününde; II. Denemede ise 3,87 inci günde karıştırma ve örnek alma işlemleri gerçekleştirilmiştir. Karıştırma ve örnek alma işlemlerinde yapılan çalışmalar aşağıda sıralanmıştır; reaktörler tartılması, kompost materyali beton zemine boşaltılması, kürek ile iyice karıştırıldıktan sonra örnek alınması ve tekrar iyice karıştırıldıktan sonra yine örnek alınması, materyalin reaktöre tekrar doldurulduktan sonra tartılması, 23

38 son olarak da havalandırma miktarı ayarlanması (Onursal, 2006) Fiziksel ve kimyasal analizler Kompostlaştırma işleminin başlangıcında, karıştırmada ve kompostlaştırma süreci sonunda numuneler alınmıştır. Alınan numunelerde fiziksel ve kimyasal analizler gerçekleştirilmiştir. Numuneler kilitli poşet içerisinde 300 L kapasiteli derin dondurucuda -40 C de muhafaza edilmiştir. Yapılan fiziksel ve kimyasal analizler; nem içeriği, OM, ph, EC, ve C/N parametrelerinden oluşmaktadır. Numunelerin analizleri standart metotlara uygun yöntemlerle gerçekleştirilmiştir (Çizelge 3.7). Çizelge 3.7. Analiz metotları Parametre Birimi Analiz Yöntemi Kaynak Nem içeriği % 65 C de 3 gün TMECC method OM % 550 C de 4 saat ph 1:10 (dw:v) EC ds/m 1:10 (dw:v) C/N Vario MACRO CN analizörü ile yüksek sıcaklıkta yakma ve gravimetrik olarak TCD ile belirleme TMECC method A TMECC method A1:5 TMECC method A1: Kompost nem içeriği Kompost nem içeriği için ikişer örnek alınmıştır. Su muhtevası örnekleme işlemlerinde Şekil 3.9a da gösterilen AND marka GF-600 model max. 610 gr min. 0,02 gr ve 0,001 gr hassasiyetli terazi kullanılmıştır. Örnekler analiz için 65 C de 3 gün etüvde nem tayini için bekletilmiştir. Atıkların su muhtevası içeriğini belirlemede Memmert marka UN 110 model etüv kullanılmıştır. Numuneler kurutulduktan sonra 1 saat süre ile Şekil 3.9b de gösterilen desikatörde bekletilmiştir. Daha sonra kuru madde tayini için numuneler tartıldıktan sonra öğütme işlemine tabi tutulmuştur. Yaş numunelerin kurutma işleminden sonra analiz için öğütülmesi 24

39 gerekmiştir. Öğütme işlemi SIEMENS marka KM 13 model öğütücü ile gerçekleştirilmiştir (Şekil 3.9c). Nem içeriği Denklem 3.1 e göre gerçekleştirilmiştir. SM % 100 (3.1) SM: nem içeriği, % M1: yaş numune miktarı, gr M2: kuru numune miktarı, gr a. hassas terazi b. desikatör c. öğütücü Şekil 3.9. Su muhtevası tayininde kullanılan terazi, desikatör ve öğütücü ph ve EC Kompostlaştırma süresince ph ve elektriksel iletkenlik ölçümü için alınan yaş numunelere, kuru numune/su oranı 1:10 (dw:v) olacak şekilde saf su eklenerek hazırlanan numuneler orbital inkübatörde 180 devir/dakika ve 20 dk lık süre ile çalkalanmıştır. Daha sonra WTW marka Multi 340i model iletkenlik ölçer ile EC ölçümü ve WTW marka ph 720 model ph ölçer ile ph tayin edilmiştir (Şekil 3.10). Yaş numune miktarı ve numuneye eklenecek su miktarı Denklem 3.2 ve Denklem 3.3 e göre hesaplanmıştır. (3.2) 1-YA (3.3) 25

40 YA: Kompost numunesinin yaş ağırlığı, gr KA: Kompost numunesinin kuru ağırlığı, gr (TMECC yönteminde 40 gr önerilmiştir) SA: Katı:sıvı oranını sağlamak için gerekli su ağırlığı, gr SM: Kompost numunesinin su muhtevası, % R: Katı:sıvı oranı (İstenen oran 1/10 ise R=10 alınacak) Şekil EC ve ph ölçümlerinin gerçekleştirildiği cihazlar Organik madde içeriği Öğütme işlemi gerçekleştirilmiş numunelerden temsili olarak alınan kuru maddeler kroze içerisinde ikişer örnekleme ile kül fırınında 550 C de 4 saat süre ile yakılmıştır. OM deneylerinin gerçekleştirilmesi esnasında Protherm Furnaces marka kül fırını kullanılmıştır. Yakma işleminin ardından numuneler 1 saat süre ile desikatörde bekletilmiştir. Daha sonra kroze içerisindeki kül miktarları Precisa marka ve XB 220A model hassas terazi ile tartılmıştır. Organik madde içeriği Denklem 3.4'e göre tayin edilmiştir. OM % 100 (3.4) OM: Organik madde, % M1: Kuru numune miktarı, gr M2: Kül miktarı, gr Karbon/Azot oranı 26

41 Kuru ve öğütülmüş numunelerin karbon ve azot içeriğinin belirlemesi için Elementar vario MACRO CUBE CN analizörü kullanılmıştır. Numunelerin bu analizörde yüksek sıcaklıkta yakılması ile elementler gazlaştırılmakta, gaz ayrıştırıcıdan geçirilmekte ve gravimetrik olarak termal iletkenlik detektörü (TCD) ile tayin edilmiştir. Kuru numuneler üzerinde karbon ve azot miktarı Şekil 3.11 de gösterilen Elementar marka vario MACRO CUBE model cihaz ile tayin edilmiştir. Şekil Karbon ve azot tayininin gerçekleştirildiği analiz cihazı Kompost kuru madde, organik madde, karbon ve azot kayıpları Khayer ve ark. (2013) kompostlama esnasında biyolojik ayrışmadan dolayı meydana gelen kayıpların konsantrasyon değerlerinden değil kütle dengesinden hesaplanması gerektiğini bildirmiştir. Bu nedenle kayıplar kütle dengesinden hesaplanmıştır. Kompost kuru madde kayıpları (KMK) ve organik madde kayıplarının (OMK), karbon kayıpları (KK) ve azot kayıpları (AK), aşağıdaki formüllerden hesaplanmıştır. KMK (%)= (3.5) OMK (%)= (3.6) KK (%)= (3.7) 27