Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ ÜLKEMİZDE KOMPOST ÜRETİMİ YAPAN BAZI TESİSLERDEKİ MEKANİZASYON UYGULAMALARININ DEĞERLENDİRİLMESİ Selim UYGUN TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI ANKARA 2012 Her hakkı saklıdır

2 Prof. Dr. İlknur DURSUN danışmanlığında, Ziraat Müh. Selim UYGUN tarafından hazırlanan bu çalışma / / tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oybirliği ile Tarım Makinaları Anabilim Dalı nda Yüksek Lisans Tezi olarak kabul edilmiştir. Başkan: Prof. Dr. İlknur DURSUN Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları A.B.D. Üye: Prof. Dr. Ayten ONURBAŞ AVCIOĞLU Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları A.B.D. Üye: Prof. Dr. Sonay SÖZÜDOĞRU OK Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bilimi ve Bitki Besleme A.B.D. Yukarıdaki sonucu onaylarım. Prof. Dr. Özer KOLSARICI Enstitü Müdürü

3 ÖZET Yüksek Lisans Tezi ÜLKEMİZDE KOMPOST ÜRETİMİ YAPAN BAZI TESİSLERDEKİ MEKANİZASYON UYGULAMALARININ DEĞERLENDİRİLMESİ Selim UYGUN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. İlknur DURSUN Bu çalışmada; Türkiye de kompost üretimi yapan bazı tesislerdeki mekanizasyon uygulamalarının değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda; 3 tanesi İç Anadolu Bölgesinde, 7 tanesi Ege Bölgesinde ve 3 tanesi ise Akdeniz Bölgesinde olmak üzere toplam 13 tesis ele alınmıştır. Seçilen tesislere bizzat gidilerek yerinde incelemeler ve anket çalışmaları yapılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre; incelenen tesislerin % 23 ünün mantar kompostu, % 76 sının ise toprak iyileştiricisi olarak kullanılan kompost üretimine yönelik olarak üretim yaptıkları belirlenmiştir. İncelemelerde bulunulan tesislerde, en çok karşılaşılan sorunun koku problemi olduğu anlaşılmıştır. Ele alınan tesislerin % 62 sinde paketleme sistemlerinin, % 46 sında ise peletleme sistemlerinin kullanıldığı gözlenmiştir. İncelenen tesislerin tamamının tam kapasite üretim yaptığı ve hammadde veya atık temininde sıkıntı yaşamadığı anlaşılmıştır. Seçilen tesislerden 2 tanesinde pasif kompostlaştırma, 2 tanesinde karıştırmalı yığın kompostlaştırma, 1 tanesinde tambur + karıştırmalı yığın kompostlaştırma, 3 tanesinde tünel kompostlaştırma, 3 tanesinde depoda kompostlaştırma, 1 tanesinde depo + karıştırmalı yığın kompostlaştırma ve 1 tanesinde ise kule tipi kompostlaştırma yöntemlerinin uygulandığı belirlenmiştir. Tesislerde uygulanan kompostlaştırma yöntemine bağlı olarak mekanizasyon uygulamaları da değişiklik göstermektedir. İncelenen tesislerde kepçeler, traktör ön yükleyicileri, yığın karıştırma makinaları, atık parçalama makinaları, havalandırma boruları, çeşitli fanlar, çamur pompaları, paketleme ve peletleme üniteleri, eleme düzenleri, separatörler, kompostlaştırma tamburları, kule reaktörleri, vb lerinden yararlanıldığı belirlenmiştir. Güç kaynağı olarak ise traktörler ve çeşitli motorlardan yararlanılmaktadır. Ayrıca seçilen tesislerin iş akış planları ile bu tesislerde kullanılan alet ve makinaların bazı teknik özellikleri ortaya konulmuştur. Eylül 2012, 102 sayfa Anahtar Kelimeler: Kompost, kompost mekanizasyonu, kompostlaştırma i

4 ABSTRACT Master Thesis EVALUATION OF THE MECHANIZATION APPLICATIONS IN SOME COMPOST PRODUCTION FACILITIES IN TURKIYE Selim UYGUN Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Agricultural Machinery Supervisor: Prof. Dr. İlknur DURSUN In this study, it was aimed to evaluate levels of mechanization applications of some the facilities that produces compost in Turkey. For this purpose, 3 of them in Central Anatolia, 7 of them in Aegean Region, 3 of them Mediterranean region which totally makes 13 facilities were investigated. Studies and surveys conducted at selected facilities by face to face survey method. According to the survey, 23% of surveyed facilities were producing compost for mushroom cultivation; whereas 76% of the facilities were abel to produce compost used as a soil improver. Investigations in current plants, the most common problem is understood that odor problem. Dealt with 62% of installations detected in packaging systems, 46% of cases, have been observed that the pelletizing systems are used. All the studied plants were operating at full capacity and the shortage of raw materials or waste was not a major concern without any problems. The composting methods of all the facilities were observed as follows: passive composting 2 Out of the selected facilities; 2 windrow composting; 1 rotating drum composting following windrow composting; 3 tunnel composting; 3 in-vessel composting; 1 tunnel composting followed by windrow composting and 1 silo composting. Mechanization practices applied at the facilities varied depending on method of composting. Plants examined observed that had following mechanization units: diggers, tractor front loaders, windrow turners, shredding machines, ventilation units, various fans, mud pumps, packaging and pelletizing units, elimination schemes, separators, composting drums, tower reactors etc. A variety of tractors and engines were used as a power source. In addition, selected plants workflow schemes and machines used in these facilities put forward with some of the technical specifications. September 2012, 102 pages Key Words: Compost, composting, composting mechanization ii

5 TEŞEKKÜR Tarım Makinaları bölümünde sürdürdüğüm yüksek lisans çalışmamda, bana sadece uzmanlık alanı ile sınırlı kalmayarak, pek çok disiplini içinde barındıran, bu geniş çalışmayı yapma fırsatını tanıyan ve çalışmalarımı büyük bir sabırla değerlendirip destekleyen değerli hocam Prof. Dr. İlknur DURSUN a sonsuz şükran ve teşekkürlerimi sunarım. Araştırmam sırasında değerli yardımlarını esirgemeyen Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü öğretim üyelerinden sayın hocam Prof. Dr. Ayten ONURBAŞ AVCIOĞLU na, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölüm Başkanı sayın hocam Prof. Dr. Ali İhsan ACAR a ve Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım makinaları Bölümü öğretim üyelerinden sayın hocam Prof. Dr. Ergin DURSUN a mesleki gelişimime sağladıkları katkılardan dolayı ayrı ayrı teşekkürlerimi sunarım. Araştırmalarımın her aşamasında bilgi, öneri ve yardımlarıyla bana büyük destek veren, mesleki gelişimime olduğu kadar insani ilişkilerde de engin fikirleriyle yetişmeme büyük katkısı olan Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü nde görev yapan sayın hocam Araş. Gör. Emrah ONURSAL a en içten teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca, Kompost Teknolojisine ilgi duymamı sağlayan Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü hocalarıma da saygılarımı bu vesileyle sunmak isterim. Son olarak; hayatımın her aşamasında olduğu gibi yüksek lisans çalışmalarım sırasında da beni sabır ve içtenlikle destekleyen, haklarını asla ödeyemeyeceğim anneme, babama ve değerli aile büyüklerime en içten teşekkürlerimi sunarım. Selim UYGUN Ankara, Eylül 2012 iii

6 İÇİNDEKİLER ÖZET... i ABSTRACT... ii TEŞEKKÜR... iii İÇİNDEKİLER... iv SİMGELER DİZİNİ... vi ŞEKİLLER DİZİNİ... vii ÇİZELGELER DİZİNİ... x 1. GİRİŞ Kompostlaştırma Teknolojisi Kompostun tarihçesi Aerobik kompostlaştırma Anaerobik kompostlaştırma Kompostlaştırma işlemine etki eden parametreler Oksijen ve havalandırma Mikroorganizmalar Karbon (C), azot (N) ve C:N oranı Hidrojen iyonu konsantrasyonu (ph) Nem içeriği Partikül büyüklüğü Sıcaklık Süre Kompostlaştırma işleminde kullanılan maddeler Kompostun kullanım alanları Kompostun yararları Kompostun sakıncaları Kompostlaştırma Yöntemleri Pasif kompostlaştırma Karıştırmalı yığın kompostlaştırma Havalandırmalı statik yığın kompostlaştırma Pasif havalandırmalı tip Zorlamalı havalandırmalı tip Kapalı sistemlerde kompostlaştırma Depoda kompostlaştırma Tünel kompostlaştırma iv

7 Kule tipi reaktörlerde kompostlaştırma Döner tambur tipi kompostlaştırma Kompostlaştırmada İşlem Akışı Hammaddenin depolanması ve işlenmesi Ezme veya parçalama Karıştırma ve yığın oluşturma Olgunlaşma, depolama ve işleme Eleme Kurutma Paketleme Kompostun Tarlaya Uygulanması Çalışmanın Amacı ve Önemi KAYNAK ÖZETLERİ MATERYAL VE YÖNTEM Materyal Yöntem BULGULAR VE TARTIŞMA İşletmelerin Faaliyet Süreleri Tesis Sorumlularının Eğitim Seviyeleri İşletmelerin Çalışan Sayıları İşletmelerin İhracat Yapma/Yapmama Durumları Üretilen Kompostun Kullanım Amacı Tesislerde Kompostlaştırılan Atık (Hammadde) Türleri Kompostlaştırma İşlemi İçin Kullanılan Materyallerin Karıştırılmasında Dikkat Edilen Kriterler Kompostlaştırma İşlemine Tabi Tutulan Atıkların Temin Durumları Tesislerin Kompost Üretim Miktarları Tesislerin Kuruldukları Alan bilgileri Tesislerin Kompostlaştırma Süreleri Tesislerde Üretim İçin Tercih Edilen Kompostlaştırma Yöntemleri Paketleme ve Peletleme Sistemleri İncelenen Tesislerin İş Akış Planları ve Mekanizasyon Uygulamaları SONUÇ KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ v

8 SİMGELER DİZİNİ C / N CH 4 CO 2 Cu H 2 O K L N NH 3 NH 4 NO 3 NO x OM P PLC Zn Karbon / Azot Oranı Metan Karbondioksit Bakır Su Potasyum Litre Azot Amonyak Amonyum Nitrat Azot Oksitler Organik Madde Fosfor Programlanabilir Lojik Kontrolör Çinko vi

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1 Kompostlaştırma işlemi..4 Şekil 1.2 Aerobik kompostlaştırma işlemi....7 Şekil 1.3 Yığın kompostlaştırma süresince mikrobiyal populasyon değişimi...9 Şekil 1.4 Pasif kompostlaştırma yığınları Şekil 1.5 Karıştırmalı yığın kompostlaştırma.. 18 Şekil 1.6 Çekilir tip traktörle çalışan kompost karıştırma makinası 19 Şekil 1.7 Kendi yürür tip kompost karıştırma makinası.. 19 Şekil 1.8 Sıralı yığın döndürme işlemi...20 Şekil 1.9 Pasif havalandırmalı yöntemlerde kompostlaştırma...22 Şekil 1.10 Havalandırmalı statik yığınlar...23 Şekil 1.11 Alçak basınçlı havalandırma sisteminde kullanılan yoğunlaştırma varili. 24 Şekil 1.12 Depoda kompostlaştırma Şekil 1.13 Tünel kompostlaştırma sistemi Şekil 1.14 Kule tipi reaktörlerde kompostlaştırma..28 Şekil 1.15 Büyük ölçekli döner tambur kompost reaktörü..29 Şekil 1.16 Döner tambur kompost reaktörü.29 Şekil 1.17 Ezme ve parçalama işlemlerinde kullanılan çeşitli makinalar.. 32 Şekil 1.18 Kompostun toprağa uygulanması Şekil 1.19 Çiftlik gübresi dağıtma makinaları ile kompostun toprağa uygulanması...37 Şekil 4.1 İncelenen tesislerin kompost üretim amaçlarına göre yüzdeleri..54 Şekil 4.2 Kullanılan atık cinsine göre tesis yüzdeleri Şekil 4.3 Kompostlaştırma işleminde tesislerin karışım oluşturma yüzdeleri.55 Şekil 4.4 Sıcaklık ve nem kontrolü yapan tesisler...56 Şekil 4.5 Tesislerin atık temin yüzdeleri Şekil 4.6 Atık nemlendirme işlemi..58 Şekil 4.7 Kompostlaştırma süreleri 62 Şekil 4.8 Traktörle çekilir tip kompost karıştırma makinası Şekil 4.9 Tünel kompostlaştırma sistemi. 65 Şekil 4.10 Kule tipi kompostlaştırma yapan tesis Şekil 4.11 Depoda kompostlaştırma yöntemi vii

10 Şekil 4.12 Paketleme yapan tesis yüzdeleri. 67 Şekil 4.13 Peletleme yapan tesis yüzdeleri.. 68 Şekil 4.14 Atıkların tesiste toplanma işlemi 69 Şekil 4.15 Sıralı yığınları oluşturan ekipmanlar..69 Şekil 4.16 Sıralı yığın kompost karıştırıcısı 70 Şekil 4.17 Peletleme ünitesi.70 Şekil 4.18 Peletlenmiş kompost ve paketleme ünitesi.70 Şekil numaralı tesisin iş akış planı...71 Şekil 4.20 İnceleme yapılan kompost tesisi.72 Şekil 4.21 Döner tambur tipi ve karıştırmalı yığın kompostlaştırma yöntemleri...73 Şekil 4.22 Sıvı gübre havuzu Şekil 4.23 Peletleme, eleme ve paketleme üniteleri Şekil numaralı tesisin iş akış planı Şekil 4.25 Hammadde yığını...75 Şekil 4.26 Tavuk gübresi-su karışımı ilavesi Şekil 4.27 Materyal aktarımını gerçekleştiren makina 76 Şekil 4.28 Depoda kompostlaştırma işlemi Şekil 4.29 Havalandırma fanları.. 77 Şekil 4.30 Paketleme ünitesi Şekil numaralı tesisin iş akış planı Şekil 4.32 Kontrol paneli Şekil 4.33 Tünel kompostlaştırma kanalları 79 Şekil 4.34 Tünel kompostlaştırma döndürücüsü.79 Şekil 4.35 Döndürücülerin kanallar arası geçiş alanları..80 Şekil 4.36 Peletleme makinası.80 Şekil 4.37 Paketleme ünitesi Şekil numaralı tesisin iş akış planı Şekil 4.39 Tünel kompostlaştırma kanalları...82 Şekil 4.40 Kompost yığınları...83 Şekil 4.41 Yığınların karıştırılması işlemi...83 Şekil 4.42 Yığınların toplanması.84 Şekil 4.43 Paketleme ünitesi 84 viii

11 Şekil numaralı tesisin iş akış planı Şekil numaralı tesisten genel görünüşler..87 Şekil numaralı tesisin iş akış planı Şekil 4.47 Saman tavuk gübresi karışımı...89 Şekil 4.48 Sıralı yığınlar.. 90 Şekil 4.49 Sıralı yığın karıştırıcısı...90 Şekil 4.50 Depoda kompostlaştırma işlemi Şekil numaralı tesisin iş akış planı Şekil numaralı tesisin genel görünüşü 92 Şekil 4.53 Tünel kompostlaştırma kanalı ve döndürücüsü..93 Şekil 4.54 Kurutma ünitesi.. 93 Şekil 4.55 Eleme ve paketleme üniteleri.93 Şekil numaralı tesisin iş akış planı...94 ix

12 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 1.1 Aerobik ve anaerobik yöntemlerin karşılaştırılması.. 8 Çizelge 1.2 Bazı kompost bileşenlerinin C/N oranları...11 Çizelge 1.3 Kompostlaştırmada yaygın olarak kullanılan ham maddeler..14 Çizelge 1.4 Kompostun olgunlaştığını gösteren başlıca analizler...34 Çizelge 4.1 Anketi yanıtlayan işletmelerin faaliyet süreleri 51 Çizelge 4.2 Tesis sorumlularının eğitim seviyeleri.52 Çizelge 4.3 Anketi yanıtlayan işletmelerin çalışan sayıları Çizelge 4.4 Anketi yanıtlayan işletmelerin ihracat yapma/yapmama durumları. 53 Çizelge 4.5 Tesislerin kompost üretim miktarları...57 Çizelge 4.6 Tesislerin kuruldukları alan bilgileri...59 Çizelge 4.7 Tesislerin alt yapı durumları 61 Çizelge 4.8 Tercih edilen kompostlaştırma yöntemleri..63 Çizelge 4.9 İşletmelerin kurulu alan büyüklükleri..67 x

13 1. GİRİŞ Son yıllarda sanayi ve tarımsal alanların gelişmesiyle önemli oranda ve farklı özelliklere sahip atıklar ortaya çıkmaktadır. Endüstriyel, evsel ve tarımsal kökenli bu atıkların yok edilmesi veya değerlendirilmesi, günümüz toplumları için kaçınılmaz hale gelmiştir (Uygun 2012). Birçok gelişmiş ülkede katı atıklar; kompostlaştırma işlemi ile yararlı, kullanılabilir ve ekonomik ürünlere dönüştürülmektedir. Fakat ülkemizde ne yeterli sayıda büyük ölçekli kompost tesisi, ne de yeterli sayıda kompostlaştırma işlemi konusunda yapılmış araştırma bulunmaktadır. Bunun yanında var olan büyük ölçekli kompost tesisleri de ekonomik olarak işletilememektedir. Bu sistemlerin ekonomik olarak işletilmesi hem yatırımcı hem de üretici açısından çok önemlidir (Onursal 2006). Dünya nüfusunun hızla artmasının yanında artan besin ihtiyaçlarının karşılanması için yoğun şekilde kimyasal gübreler kullanılmaktadır. Kimyasal gübrelerin fazla miktarda kullanımı, toprak kirliliği ve toprak fiziksel özelliklerinin bozulması gibi sorunlara neden olmaktadır. Yıllardır geleneksel yollarla yapılan ve sadece verimi artırmak amacıyla kullanılan kimyasal gübreler; toprağın organik madde miktarını azaltmakla kalmamış, toprakların giderek veriminin düşmesine de sebep olmuşlardır. Toprağa organik madde sağlayan organik içerikli gübreler, maddi imkansızlıklar nedeniyle yakacak olarak değerlendirilmektedir (Şekerci 2008). Katı atığın organik bileşeninin değerlendirilmesinde en etkili ve sürdürülebilir nitelikteki çözüm, kompostlaştırma işlemidir (Topkaya 2004). Kompostlaştırma; tarımsal ve kentsel atıkların organik kısımlarının bakteriler ve diğer mikroorganizmalar tarafından biyolojik olarak parçalanarak humusa dönüştürülme işlemi olarak tanımlanmaktadır. Kompost, bir toprak düzenleyicisi olup gübre değildir. Gübre olarak tanımlanabilmesi için daha fazla miktarda azot, fosfor ve potasyum içermesi gerekmektedir. Kompostun içerdiği maddelerin çözünmesi, kimyasal gübrelerin aksine ancak uzun bir süre içerisinde gerçekleşebilmekte ve alıcı ortama aktarılması zaman almaktadır. Normal olarak kompost hammaddelerinden birisi olan 1

14 bitki atıklarının bünyesinde bol miktarda azot bulunmaktadır. Ancak azotun bir kısmı kompostlaştırma işlemi sırasında kaybolmakta, kompostun bünyesinde yalnızca organik bağlı azot kalmaktadır. Bunun sonucunda kompostun içerdiği diğer maddeler gibi azot da gecikmeli olarak toprağa verilebilmektedir (Topkaya 2004). Kompost; uygulandığı toprağın organik madde içeriğini, killi toprakların su geçirgenliğini ve kumlu toprakların ise su tutma kapasitesini arttırır. Bitki kök büyümesini teşvik eder. Su ve hava için gerekli ortak hacmi yaratır. Humus, toprağın organik madde ihtiyacını azaltır. Azotun tutulmasını sağlayarak yeraltı suyuna karışmasını önler. Humus açısından zengin topraklar, yetiştirilen bitkilerin daha sağlıklı, hastalıklara ve zararlılara karşı daha dayanıklı olmasına olanak sağlarlar. Böylece kimyasal ve tarımsal savaş ihtiyacı azalır. Bunların yanı sıra kompost, toprak yapısını iyileştirir ve su geçirgenliğini arttırır. Özellikle yağmur ile toprak yüzeyine ulaşan suyun yüzey akışa geçmek yerine daha kolay yeraltına süzülmesini sağlayarak su erozyonunu azaltır (Avcıoğlu vd. 2011). Kompost, aynı zamanda kültür mantarı yetiştiriciliğinde de yetiştirme ortamı olarak kullanılmaktadır. Gelişmiş ülkelerde artarak biriken tarım ve endüstri atıkları; araştırıcıları düşük maliyetli atık materyallerin mantar yetiştiriciliğinde kullanılarak değerlendirilmesi yönünde çalışmaya yöneltmiştir. Lignoselülozca zengin atık maddelerin değerlendirilmesinde, en ekonomik ürünün mantar olduğu ve bu atıkların mantar yetiştiriciliğinde kompost yapımında kullanılabileceği birçok araştırıcı tarafından ifade edilmektedir (Wood 1984, Senyah 1988, Smith ve Wood 1990). Mantar yetiştiriciliğinin geliştiği ülkelerde, ülkenin hatta bölgelerin organik madde varlığına göre birçok kompost formülü geliştirilerek uygulamaya aktarılmıştır. Ülkemizde de bölgelere göre yaygın olarak tarımı yapılan ürünlere ait bol miktarda bulunan atıkların kompost yapımında kullanılması hem ekonomiye katkı sağlanması hem de çevre kirliliğinin önlenmesi bakımından büyük önem taşımaktadır (Pekşen ve Günay 2009). Organik maddenin parçalanmasına mikro ve daha üst düzey organizmalar katılırlar. Bakteriler, aktinomisetler ve mantarlar atığı doğrudan kullanırlar ve birinci düzey ayrıştırıcılar olarak adlandırılırlar. Bu mikroorganizmalar, bir üst düzeyde yer alan 2

15 protozoa, rotifer mite ve çeşitli böcekler tarafından yenirler. Üçüncü düzey parçalayıcılar ise diğer iki kademede yer alan organizmalar üzerinden beslenir ve bu kademelerdeki populasyonu kontrol altında tutarlar. Kompostlaştırma sırasında organik madde mikroorganizmalar tarafından parçalanır ve karbondioksit, su, enerji ve oldukça kararlı bir son ürün olan humusu oluştururlar (Avcıoğlu vd. 2011). Kompostlaştırma, aerobik veya anaerobik olmak üzere başlıca iki koşulda gerçekleştirilebilir. Aerobik kompostlaştırma, organik maddelerin serbest oksijenin mevcut olduğu ortamlarda ayrıştırılması yöntemidir. Bu yöntem sonucunda CO 2, H 2 O ve ısı oluşur. Anaerobik kompostlaştırma ise organik maddelerin serbest oksijenin bulunmadığı ortamlarda biyolojik olarak ayrıştırılması yöntemidir. Anaerobik kompostlaştırmada oluşan metabolik son ürünler; CH 4, CO 2 ve organik asitler gibi düşük molekül ağırlıklı bileşikler olarak sayılabilir (Haug 1993). Anaerobik kompostlaştırmada ayrıştırılan organik madde ağırlığı başına daha az enerji oluşması, oluşan ara ürünler sebebiyle koku probleminin ortaya çıkması, yöntemin tamamlanması için gereken sürenin çok uzun olması, sıcaklığın istenen değerlere ulaşamamasından dolayı kompostlaştırma sistemlerinin çoğu aerobik olarak işletilir. Genelde kompost denilince aerobik kompostlaştırma anlaşılmaktadır (Tanuğur 2009). Kompostlaştırma işlemine etki eden başlıca faktörler; C/N oranı, nem miktarı ve uçucu katı yüzdesi olarak sıralanabilir. Nem içeriğinin % 40-60, atıktaki C/N oranının 30/1 ve uçucu katı yüzdesinin ise % 50 nin üzerinde olması istenmektedir. İşletme şartlarının uygun hale getirilmesi ile kompostlaştırma sırasında besin elementi kayıpları en aza indirilebilir. 12 mm den daha küçük partikül çapında ve ph değerinde olan bir kompost, ideal olarak kabul edilmektedir. Kompostun toprakta güvenle kullanılabilmesi için stabilizasyonunun tamamlanmış olması, fitotoksik maddelerin bulunmaması ve patojen içermemesi gerekmektedir. Suda çözünebilen organik karbon/toplam organik azot oranının 0.7 nin altına indiğinde stabilizasyonun tamamlanmış olduğu kabul edilmektedir. Stabilizasyonun tamamlanması, kompostta NH 4 ün azalıp NO 3 ün artmasından da anlaşılabilmektedir. İdeal bir kompostta, NH 4 içeriğinin % 0.04 ün üstünde olmaması gerekmektedir. Bunların dışında kompostun idealliğinin belirlenmesi için önerilen birçok yöntem daha vardır. Kompost stabilizasyonunun tamamlanma 3

16 süresi atığa bağlı olup ortalama gün aralığında değişmektedir (Avcıoğlu vd. 2011). 1.1 Kompostlaştırma Teknolojisi Kompostlaştırma; organik maddelerin harcandığı, oksijenin mikroorganizmalar tarafından tüketildiği, aktif kompostlaştırma sırasında su buharı, ısı ve CO 2 in dış ortama verildiği ve humusa dönüşmüş kompostun elde edildiği bir işlemdir (Şekil 1.1). İşlem sırasında CO 2 ve su kayıpları birincil maddelerin ağırlığının yaklaşık yarısına eşittir. Kompostlaştırma böylece ham maddeleri, değerli toprak şartlandırıcısına dönüştürürken onların hem hacmini hem de ağırlığını azaltmaktadır. Karbon, kimyasal enerji, protein, azot içeren organik madde Azot ve diğer besin maddelerini içeren mineraler Su Mikroorganizmalar Ham maddeler Isı Su CO 2 Kompost Yığını Karbon, kimyasal enerji, azot, protein, humuslu organik madde; mineraller; su; mikroorganizmalar Bitmiş kompost O 2 Şekil 1.1 Kompostlaştırma işlemi (Rynk 1992) Kompostlaştırma, mikroorganizmaların büyümesi için uygun koşullar sağlandığında ve bu koşullar muhafaza edildiğinde çok hızlı gerçekleşmektedir. Kompostlaştırma için en önemli şartlar; Uygun karbon ve azot (C:N) oranı da dahil olmak üzere, mikrobiyal aktivite ve büyüme için gereken besin maddelerinin sağlanması için organik maddelerin 4

17 karıştırılması, Aerobik mikroorganizmalar için yeterli oksijen, Havalandırmayı engellemeden biyolojik aktiviteyi sağlayan yeterli nem içeriği, Kuvvetli mikrobiyal aktiviteyi sağlayan uygun sıcaklıklardır (Öztürk ve Bildik 2005). Kompostlaştırmanın temel amaçları; Ayrışabilir organik maddeleri biyolojik olarak istenilen uygun maddeye dönüştürmek, Katı atıklarda bulunabilen patojenleri, böcek yumurtalarını, diğer istenmeyen organizmaları ve yabancı ot tohumlarını yok etmek, Toprak iyileştiricisi olarak kullanılabilen bir ürün üretmek, Bitkiler tarafından kullanılabilir halde maksimum oranda azot, fosfor ve potasyum elde etmektir (Tosun 2003) Kompostun tarihçesi Organik maddelerin komposta dönüştürülmesinin tarihçesi çok eskilere dayanmaktadır. Bataklık, orman ve çayırlık alanlar gibi bitki vejetasyonu bulunan her yerde kompostlaştırma işlemi olmaktadır. İnsanlar bu olgudan ilk olarak, çürüyen hayvan dışkısı ve bitki artıklarının yakınında olan bölgelerde bitkilerin daha iyi büyüdüklerini gözleyerek haberdar olmuşlardır. Kompost kullanımı ile ilgili ilk bilgiler Mezopotomya da hüküm sürmüş olan Akadlardan kalan kil tabletlerden elde edilmiştir. Çin de kompostlaştırma yöntemleri sistematik olarak uygulanmış olup yollara dökülen bitki artıklarının üzerinden geçen arabaların tekerlekleri ile ufalanması sağlanmış ve hayvan dışkısı ile karıştırılıp tarlalara geri döndürülmüştür. 19. yüzyılda ABD de balık kullanarak kompost hazırlandığı belirtilmektedir. Uygulanan yöntemde, 30 cm yüksekliğindeki bataklık çamuru ve balık tabakalarının üst üste yığıldığı ve 1.8 m yüksekliğindeki yığının, kompost oluşana kadar karıştırıldığı bildirilmektedir. 20. yüzyılın başlarında ve özellikle İkinci Dünya Savaşı sonrasında tarımda bilimsel yöntemlerin uygulanması ile tüm dünyada ölü balık ve bataklık çamurundan oluşturulan kompostun yerini ağırlıklı olarak kimyasal gübreler almaya başlamıştır (Topkaya 2004). 5

18 Kimyasal gübrelerin yoğun kullanımının yanı sıra kompostlaştırma araştırmaları da devam etmiştir yılında Hindistan da 29 yıl süre ile görev yapan Sir Albert Howard çeşitli kompostlaştırma sistemlerini denemiş ve Indore yöntemini geliştirmiştir. Indore yönteminde, üç kısım bitki maddesi ile bir kısım hayvan dışkısı tabakalar halinde üst üste yayılmış ve sürekli karıştırılarak, organik maddenin parçalanması sağlanmıştır. Howard ın 1943 de yayınladığı Tarımsal Miras (An Agricultural Testament) adlı kitap, bahçe ve tarla tarımında organik yöntemlerin kullanımının yaygınlaşmasına neden olmuştur. Günümüzde pahalı kimyasal gübrelere inanmış çiftçiler dahi, kompostun bitki büyümesinde ve cansız kalmış toprağa hayat vermedeki yararlarını inkar etmemekte ve kompost kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır (Topkaya 2004) Aerobik kompostlaştırma Aerobik kompostlaştırma, oksijenli ortamda yapılan ayrışma işlemidir. Kompostlaştırma, uygun organik maddeler bir araya getirildiğinde başlar. Ham maddeler önce karıştırılır ve işlemin başlaması için ortama yeterli miktarda hava verilir. Mikroorganizmalar oksijeni hızlı bir şekilde harcarlar ve çökelmiş maddeler havayı gözenek boşluklarından dışarı atarlar. Ortamdaki oksijen azaldıkça aerobik bozunma yavaşlar ve eğer oksijen sağlanmazsa işlem durur. Ortama oksijen vermek için havalandırmanın sürekliliğinin sağlanması şarttır (Öztürk ve Bildik 2005). Aerobik kompostlaştırma, madde ayrışmasını hızlandırır ve patojenlerin yok edilmesi için gerekli olan sıcaklıktan daha yüksek sıcaklık artışı meydana getirir (Şekil 1.2). Aerobik kompostlaştırma aynı zamanda istenmeyen kokuları da en aza indirir (Bayer 2008). 6

19 Şekil 1.2 Aerobik kompostlaştırma işlemi (Bayer 2008) Anaerobik kompostlaştırma Anaerobik kompostlaştırma, organik maddelerin oksijensiz ortamda biyolojik olarak ayrışmasıdır. Anaerobik ayrışmanın metabolik son ürünleri metan, karbondioksit ve düşük molekül ağırlıklı organik asitler gibi çok sayıda ara ürünlerdir. Aerobik kompostlaştırmada son ürün içerisinde humus bulunurken, anaerobik kompostlaştırmada bunun yerini çamur almaktadır. Aerobik ve anerobik kompost yöntemlerindeki komposta dönüşüm oranları sırasıyla % 42 ve % 33 tür. Anaerobik kompost yönteminde, yaş ağırlık bazında reaktöre alınan organik katı atığın yaklaşık % 12 lik kısmı % oranında CH 4 içeren biyogaza dönüşür. Organik katı atıkların tonu başına m 3 biyogaz üretilebilmektedir (Öztürk 1999). Aerobik kompostlaştırmada öncelikli hedef hacim azalması ancak anaerobik kompostlaştırmada ise öncelikli hedef enerji üretimidir (Çizelge 1.1) 7

20 Çizelge 1.1 Aerobik ve anaerobik yöntemlerin karşılaştırılması (Tosun 2003) Özellik Aerobik yöntem Anaerobik yöntem Enerji kullanımı Net enerji tüketimi Net enerji üretimi Son ürün Humus, CO 2, H 2 O Çamur, CH 4, CO 2 Hacim azalması % 50 ye kadar % 50 ye kadar İşlem süresi gün gün Öncelikli hedef Hacim azalması Enerji üretimi Kompostlaştırma işlemine etki eden parametreler Oksijen ve havalandırma Aerobik kompostlaştırmada fazla miktarda oksijen tüketilir. Kompostlaştırmanın ilk günlerinde ham organik maddelerin kolay çözülebilir karışımları, hızlı metabolize olur. Bu nedenle, oksijen veya hava ihtiyacı ve ısı üretimi en fazla ilk basamaklarda oluşmakta, işlem ilerledikçe azalmaktadır. Eğer oksijen veya hava kaynağı sınırlıysa kompostlaştırma işlemi yavaş gerçekleşmektedir. Kompost yığınının gözenek boşluklarındaki oksijen konsantrasyonunun en az % 5 olması gerekmektedir. Ortamda yeterli miktarda oksijen bulunmazsa anaerobik ortam oluşur. Anaerobik bozunma farklı mikroorganizma yapısı ve farklı biyokimyasal reaksiyonları gerektirir. Ayrıca anaerobik işlem, aerobik işlemden daha yavaş olup verim daha azdır. Anaerobik işlemlerde metan (CH 4 ), karbondioksit (CO 2 ), organik asitler, hidrojen sülfür (H 2 S) ve diğer maddeleri de içeren ara ürünler oluşur. Bu bileşiklerin birçoğu çok ağır koku yaydığından miktarlarının kontrol edilmesi gerekir. Ara ürünlerin (organik asitler) aerobik bozunmayla oluşmasına rağmen bu maddeler, oksijen varlığında bozunmaya devam ederler. Anaerobik koşullarda bu ara ürünler birikmektedir. Anaerobik koşullarda, oluşan kötü kokunun giderilmesi ve kompost ürününün daha kısa sürede elde edilebilmesi için aerobik koşulların korunması gerekmektedir (Öztürk ve Bildik 2005). 8

21 Aerobik kompostlaştırma için mikrobiyal aktivite oksijen varlığı ile mümkündür. Kütleyi fiziksel olarak karıştırma, konvektif hava akımı ve mekanik havalandırma olmak üzere 3 temel havalandırma yöntemi bulunmaktadır. Statik sistemlerde oksijen, bir üfleyici veya konvektif hava akımı ile temin edilirken, yığın sistemlerde ilk iki yöntemin ikisi de kullanılmaktadır (Tosun 2003). Kompostlaştırma esas itibariyle oksijenin tüketildiği ve karbondioksidin üretildiği bir oksidasyon işlemidir (Stoffella and Kahn 2001). Dolayısıyla kompostlaştırma işlemi süresince bu iki gazın izlenmesi, kompostlaştırma işleminde güvenilir bir gösterge olmaktadır Mikroorganizmalar Kompostlaştırma, organik atıkları tüketen geniş bir mikroorganizma kümesini içeren karmaşık bir işlemdir. Kompostlaştırma işleminde rol oynayan mikroorganizmaların bazıları; fungi, aktinomiset ve bakterilerdir. Bu işlemde alglere ve protozoalara rastlamak da mümkündür. Bakteri, fungi ve aktinomisetlerin mikrobiyal populasyonu kompostlaştırma süresince değişim gösterir. Biyolojik arıtma çamurları ve ağaç parçaları ile yapılan yığın kompostlaştırma süresince geçerli olan bu değişimler Şekil 1.3 de verilmiştir. Şekil 1.3 Yığın kompostlaştırma süresince mikrobiyal populasyon değişimi (Stoffella ve Kahn 2001) 9

22 Karbon (C), azot (N) ve C:N oranı Mikrobiyal parçalanma için gerekli olan birçok element arasında en önemlileri, karbon ve azottur. Karbon, enerji kaynağı olup aynı zamanda hücre kütlesinin % 50 sini oluşturan temel yapı taşıdır. Azot ise hücre büyümesi ve fonksiyonu için gerekli olan protein, nükleik asit, aminoasit ve enzimlerin temel bileşenidir. Bu iki temel elementin uygun miktarlarda bulunmalarını sağlamak amacıyla kompostta yer alan her bileşen için karbon/azot (C/N) oranı parametre olarak kullanılabilir. Genel olarak kompostlaştırma için ideal C/N oranı 30:1 olarak kabul edilmektedir. Nedeni, daha düşük oranlarda ortamda ihtiyaçtan fazla bulunacak olan azotun, amonyak gazı olarak istenmeyen kokuya sebep olarak ortamdan ayrılmasıdır. C/N oranının yüksek olması durumunda ise ortamdaki mikrobiyal populasyonun istenildiği kadar büyümesi için yeterli azot bulunmayacağından, kompost oransal olarak daha soğuk kalır ve parçalanma daha düşük bir hızda devam eder. Bazı tipik kompost bileşenlerinin C/N oranları çizelge 1.2 de verilmiştir. Genel olarak, yeşil ve nemli olan maddeler azot açısından zengin, kahverengi ve kuru olanlar ise karbon açısından zengindir. Azot içeriği yüksek maddeler kesilen çimlerin ve bitkilerin artıkları ile sebze ve meyve artıklarıdır. Kahverengi veya odunumsu maddelerden yaprak, ağaç kabukları, talaş ve öğütülmüş kağıt karbon açısından zengindir. Kompostlaştırma işlemi ilerledikçe C/N oranı 30:1 den son ürün için 10-15:1 değerine kadar düşer. Bunun nedeni, organik bileşenlerin mikroorganizmalar tarafından parçalanması esnasında kullanılan karbonun 2/3 ünün karbondioksit olarak atmosfere verilmesidir. Geri kalan 1/3 oranındaki karbon ise azot ile birlikte kullanılarak yeni mikrobiyal hücre yapısında kullanılır ki bunlar da hücrelerin ölmesi ile serbest bırakılırlar (Topkaya 2004). 10

23 Çizelge 1.2 Bazı kompost bileşenlerinin C/N oranları (Topkaya 2004) Karbon içeriği yüksek maddeler C/N Yaprak : 1 Saman : 1 Ağaç kırpıntısı, talaş : 1 Ağaç kabuğu : 1 Karışık kağıt : 1 Gazete kağıdı veya karton 560 : 1 Azot içeriği yüksek maddeler Sebze atıkları : 1 Kahve telvesi 20 : 1 Kesilmiş çim : 1 Hayvan dışkısı 5-24 : Hidrojen iyonu konsantrasyonu (ph) arasındaki ph değerleri, kompost mikroorganizmaları için uygundur. Bakteri ve mantarların organik maddeyi parçalamaları esnasında organik asitler salgılanır. Kompostlaştırmanın ilk aşamalarında bu asitler birikir ve ortam ph değerini düşürürler. Bu olgu mantarların çoğalmasını, lignin ve selülozun parçalanmasını teşvik etmektedir. Bu organik asitler genellikle kompostlaştırma işlemi esnasında parçalanırlar. Ancak sistemin anaerobik olması durumunda asit birikmesi sonucunda ph değeri 4.5 e kadar düşebilir ve mikrobiyal aktivite önemli oranda sınırlanır. Bu durumda kompostun karıştırılması, ph ın uygun değerlere geri dönmesi için yeterli olabilmektedir (Topkaya 2004) Nem içeriği Kompostlaştırmada uygun nem oranı, % arasında değişmektedir. Mikrobiyal parçalanma, organik partiküllerin yüzeyindeki ince sıvı film tabakası içerisinde hızlı bir şekilde gerçekleşir. Düşük nem oranları (< % 30) mikrobiyal aktiviteyi engellerken, çok fazla nem (< % 65) de yavaş ayrışmaya, koku oluşmasına ve sızıntı suyuna besin 11

24 maddesi karışmasına neden olur. Genelde azot içeriği yüksek olan maddeler daha ıslak, karbon içeriği yüksek olan maddeler daha kurudur. Farklı özellikteki bu maddelerin uygun karışımı ile kolay parçalanan kompost elde edilir (Topkaya 2004) Partikül büyüklüğü Mikrobiyal aktivite organik maddelerin yüzeyinde oluştuğundan, partikül büyüklüğünün küçültülmesi, yüzey alanının artması nedeniyle mikrobiyal aktiviteyi teşvik eder ve parçalanma hızını artırır. Diğer yandan partiküllerin çok küçük ve yoğun olması ise yığın içerisindeki hava sirkülasyonunu engelleyerek mikroorganizmaların ihtiyacı olan O 2 nin ve mikrobiyal aktivitenin azalmasına sebep olmaktadır. Partikül büyüklüğü karbon ve azot kullanımını etkiler. Örneğin; büyük ağaç parçaları hacimlerinin fazla olması nedeniyle yığın içerisindeki havalanmayı kolaylaştırırlar. Ancak bunlar, birim kütle için talaştan daha az miktarda karbon verirler (Bayer 2008) Sıcaklık Kompost ısısı, organik maddenin mikrobiyal parçalanmasının yan ürünü olarak ortaya çıkar. Isı üretimi; yığının büyüklüğüne, nem içeriğine, havalandırmaya ve C/N oranına bağlıdır. Dış ortam sıcaklığı da kompost sıcaklığını etkiler. İyi planlanmış bir kompost sisteminde C sıcaklığa ulaşılması 3-5 gün alır. İşletme esnasında kompost sıcaklığının 65 C nin altında tutulmasına çalışılır. Aksi takdirde yüksek sıcaklıklarda faydalı mikroorganizmaların da ölmesi söz konusudur. Yığının çok ısınması halinde karıştırma veya havalandırma ile yüksek sıcaklık düşürülür (Topkaya 2004). Parçalanma en hızlı şekilde kompostlamanın termofilik fazında (40-60 C) gelişir. Bu aşama, sistemin büyüklüğüne ve kompost bileşimine bağlı olarak birkaç hafta veya ay sürebilir. Söz konusu aşama aynı zamanda sıcaklığa duyarlı patojenler ve sinek larvalarının yok edilmesi açısından önemlidir. Kompost soğumaya başladığında yığının karıştırılması genellikle yeni sıcaklık artışına sebep olur. Çünkü karışımla temin edilen oksijen ile kalan organik maddenin parçalanması mümkün olmaktadır. Termofilik fazdan sonra kompost sıcaklığı tekrar 12

25 düşmekte ve karıştırmayla da artmamaktadır. Bu noktada parçalanma işlemi mezofilik bakteriler tarafından devir alınmakta ve olgunlaşma fazına geçilmektedir (Topkaya 2004) Süre Ham maddenin komposta dönüşmesi için gereken sürenin uzunluğu; kullanılan madde, sıcaklık, nem, havalandırma sıklığı ve kullanıcının istekleri gibi birçok değişkene bağlıdır. Uygun nem içeriği, C:N oranı ve sıkça havalandırma mümkün olan en kısa kompostlaştırma süresini sağlar. Yetersiz nem, yüksek C:N oranı, düşük sıcaklık, yetersiz havalandırma, büyük partiküller ve ortamda yüksek miktarda dayanıklı maddenin (odun kökenli maddeler) olması kompostlaştırma işlemini yavaşlatan nedenlerdir. Gereken kompostlaştırma süresi, kompostun kullanım amacına bağlı olarak değişir. Kompostun tamamıyla sabit olması istenmiyorsa bu süre kısadır. Kompostun büyüme sezonundan önce tarlaya uygulanması koşulunda ise burada olgunlaştırılmaktadır. Eğer kompostun kısmen kuru veya sabit olması isteniyorsa buna bağlı olarak kompostlaştırma süresi uzatılabilir. Uygun koşullarda genellikle maddenin çürümesi için birkaç hafta yeterlidir. Ancak bu sürenin iki aydan fazla olması daha iyidir (Bayer 2008) Kompostlaştırma işleminde kullanılan maddeler Kompost yapılacak maddelerin seçimi çok önemlidir. Çünkü bu maddelerin kompost kalitesi üzerine doğrudan etkisi vardır. Kompostlaştırmanın amacı, organik atıklardan yüksek kalitede ürün elde etmektir. Bu nedenle kompostlaştırma için iyi hammadde seçimi kesinlikle çok önemlidir (Varank 2006). Çizelge 1.3 de kompostlaştırmada kullanılan ham maddelerden bazıları verilmiştir. 13

26 Çizelge 1.3 Kompostlaştırmada yaygın olarak kullanılan ham maddeler (Öztürk ve Bildik 2005) Ağaç kabuğu Karton Sığır gübresi Mahsul atıkları Gübre ve üre Bitmiş kompost Balık işlemlerinden kaynaklanan atıklar Yiyecek imalatından kaynaklanan atıklar Sebze ve meyve atıkları Çimen kırpıntıları At dışkısı Yapraklar Kireç Çiftlik hayvanlarının dışkıları Kağıt fabrikalarından kaynaklanan atıklar Çürümüş yosun Kümes hayvanlarının dışkıları Testere ve rende talaşı Yosun ve diğer su bitkileri Septik ve pis su çamurları Mezbahane ve et paketleme atıkları Saman ve kuru ot Saman Tahta tozu Odun yongaları Gazete Kompostun kullanım alanları Kompostun başlıca kullanım alanları aşağıda sıralanmıştır. Buna göre; Tarlalarda, bahçelerde, seracılıkta, meyvecilikte, fidanlıklarda ve çiçekçilikte, Golf sahaları, peyzaj çalışmaları, çim sahaları, parklar ve oyun alanları, yol kenarları, mezarlıklar ve askeri tesislerde, Erozyon kontrolünde, Koku yok etmede filtre malzemesi olarak, Düzenli depolamada son örtü malzemesi olarak, Yanmış orman alanlarının iyileştirilmesinde kullanılmaktadır (Varank 2006) Kompostun yararları Kompostun yararlarından bazıları aşağıda sıralanmıştır: Organik katı atıkların biyolojik olarak uygun son ürünlere dönüştürülmesi, 14

27 Elde edilen ürünün tarımda, bahçecilikte ve diğer alanlarda (toprak iyileştirme ve peyzaj çalışması gibi) kullanılması, Atıktaki patojen bakterilerin etkin biçimde giderilmesi, Düzenli depo sahalarında yok edilecek atık miktarının azaltılması, Toprak erozyonunun kontrol edilmesinin sağlanması, Zeminin boşluk hacmini artırması, havalandırılmasını kolaylaştırması ve su tutma kabiliyetini artırması, Zor işlenen toprakların kolay işlenmesini sağlaması, Yüksek mineralli gübrelemeye karşı tamponlama görevi yapması ve böylece bitkilerin zarar görmesinin önlenmiş olması, Besin maddelerinin daha iyi kullanılması, Gübre tüketiminin azaltılması, bu yolla çevre kirliliğinin azaltılmasının ve ekonomik giderlerde tasarrufun sağlanması (Baştürk 1979) Kompostun sakıncaları Kompostun sakıncalarından bazıları aşağıda sıralanmıştır: Ekipman, emek ve yönetim gerektirir. Ham madde ve bitmiş kompost depoları ile olgunlaşma alanı ihtiyacından dolayı kompostlaştırma için çok büyük alan gerekir. Son ürünü koku oluşturmamasına rağmen, kompostlaştırılan maddeler bazen çok keskin kokuya neden olabilirler. Soğuk hava, kompost maddelerinin sıcaklığını düşürerek kompostlaştırma işlemini yavaşlatır. Kompostun satışı pazarlama ile olur. Pazarlama ise potansiyel alıcıların saptanmasını, reklam, paketleme, envanter yönetimini, ürünü müşterinin ihtiyaçlarına göre yapmayı ve ürün kalitesinde tutarlılık sağlamayı gerektirir. Kompostlaştırılmış gübredeki azot içeriği, taze gübrenin azot içeriğinin yarısından daha azdır. Kompostlaştırma azot kaybına neden olur. Komposttaki besin maddeleri çoğunlukla karışık organik yapıdadır ve bitkilere uygulanmadan önce ayrıştırılması gerekir. Örneğin; kompostta %15 den daha az 15

28 bulunan toplam azot ilk ürün sezonunda kullanılabilir durumdadır (Öztürk ve Bildik 2005). 1.2 Kompostlaştırma Yöntemleri Dünyada ve ülkemizde atıkların özelliklerine ve kompostun kullanılacağı alana göre kompostlaştırma işleminde farklı yöntemler ve teknolojiler bulunmaktadır. Başlıca kompost üretim yöntemleri: 1. Pasif kompostlaştırma, 2. Karıştırmalı yığın kompostlaştırma, 3. Havalandırmalı statik yığın kompostlaştırma, Pasif havalandırmalı tip, Zorlamalı havalandırmalı tip, 4. Kapalı sistemlerde kompostlaştırma, Depoda kompostlaştırma, Tünel kompostlaştırma, Kule tipi reaktörlerde kompostlaştırma, Döner tambur tipi kompostlaştırma şeklinde sıralanabilir (Haug 1993; Öztürk ve Bildik 2005). Her ne kadar kompostlaştırma işlemi yukarıda sıralandığı gibi mekanizasyon yöntemlerine göre sınıflandırılabilse de, günümüzde gerek teknolojik ve gerekse de ekonomik faktörlerin etkisi ile yukarıda sıralanan yöntemlerin kombinasyonlarının yer aldığı yöntemlerin de uygulamada olduğu bilinmektedir (Haug 1993) Pasif kompostlaştırma Pasif kompostlaştırma yönteminde, yığınların döndürülme sıklığı çok azdır. Havalandırma, yığınların içerisine doğru pasif bir şekilde olmaktadır. Bu yöntemde, yığınlar küçük ve yükseklikleri az olduğu için havalandırma pasif bir şekilde olmaktadır (Şekil 1.4). Pasif kompostlaştırma yönteminde minimum ölçüde emek ve havalandırma 16

29 ekipmanlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Ağaç yaprakları, çeşitli kabuklar, hayvan altlıkları ve hızar talaşları gibi organik maddelerin kompostlaştırılması için pratiktir. Şekil 1.4 Pasif kompostlaştırma yığınları Pasif kompostlaştırma yöntemi aslında bir karıştırmalı yığın kompostlaştırma yöntemidir. Ama döndürme daha seyrek yapılır. Çöp kompostlaştırılmasında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Havalandırma oranı düşük olduğundan pasif kompostlaştırma yavaştır ve koku problemi fazladır (Öztürk ve Bildik 2005). Ülkemizdeki küçük ölçekli tarımsal işletmelerde atıkların kompostlaştırılması için yaygın olarak bu yöntemden faydalanılmaktadır. Bu tip işletmelerde atıkları döndürme işlemi, ön yükleyiciler veya traktör kepçeleriyle yapılmaktadır. Ön yükleyici, yığın haline getirilmiş maddeleri kaldırıp tekrar dökerek karıştırır. Böylece maddeler karıştırılmış ve karışım havası iyileştirilmiş olur. Yığının üstündeki ve altındaki maddelerin yeri değiştirilir. Döndürülen yığın sıraları, birbirine yakın çiftler şeklinde oluşturularak hacimce azaldıkça birbirleriyle birleştirilirler Karıştırmalı yığın kompostlaştırma Karıştırmalı yığın kompostlaştırma, ham madde karışımının düzenli aralıklarla döndürülen yığın sıraları şeklinde oluşturulmasıdır (Şekil 1.5). 17

30 Şekil 1.5 Karıştırmalı yığın kompostlaştırma Düzenli aralıklarla karıştırılan bu yığınların yükseklikleri 0.9 m (gübre gibi yoğun maddeler için) ile 3.6 m (yaprak gibi kabarık maddeler için) arasında, genişlikleri ise 3-6 m arasında değişir (Öztürk ve Bildik 2005). Tercihen su geçirmez bir zemin üzerinde oluşturulacak yığınların karıştırılması özel makinalar gerektirir. Karıştırma işleminde kullanılacak makinanın tipi; yığın sıralarının boyutları, şekilleri ve aralarındaki mesafeye göre belirlenir. Bu makinaların görevleri: Yığın porozitesinin artmasını sağlamak, Karışımın homojenliğini sağlamak, Büyük maddeleri parçalamak, Ufalama işlemini gerçekleştirmektir. Karıştırmalı yığın kompostlaştırma yönteminde, karıştırma işlemi için yaygın olarak traktöre bağlanan karıştırıcılar (Şekil 1.6) ile kendi yürür tip karıştırıcılar (Şekil 1.7) kullanılmaktadır. Traktöre bağlanan karıştırıcılar, traktörün yan tarafında çalışırlar. Traktör yığınlar arasından geçerken yığın sıralarını döndürürler. Makinanın işleyici parçası, bir mil üzerindeki paletlerden oluşmaktadır. Bu paletler yardımıyla materyal karıştırılmaktadır. Kendi yürür tip kompost karıştırıcıları, yığın sıraları arasında daha az mesafe bırakırlar ve yığın sıralarını daha hızlı döndürebilirler. 18

31 Şekil 1.6 Çekilir tip traktörle çalışan kompost karıştırma makinası Şekil 1.7 Kendi yürür tip kompost karıştırma makinası (Anonymous 2007) 19

32 Yığın sıraları, doğal veya pasif hava akımı kullanılarak havalandırılırlar. Hava değişiminin miktarı, sıralı yığınların porozitesine bağlıdır. Bu nedenle havalandırılan sıralı yığının efektif miktarı, porozitesine bağlı olarak belirlenir. Hafif kabarık yapraklardan oluşturulmuş sıralı yığın, nemli yoğun gübreden oluşturulmuş bir sıralı yığından daha büyük olabilir. Eğer sıralı yığın çok büyükse, döndürülmesi koşulunda merkezine yakın kısımlarda kokuya neden olan anaerobik bölgeler oluşabilir. Döndürme işlemi ile maddelerin karıştırılması, yığın sıralarının porozitesini iyileştirmekte ve yığın içinde tutulan ısı, su buharı ve gazların serbest bırakılmasına neden olmaktadır. Döndürmenin en önemli etkisi, sıralı yığının porozitesinin artırılmasıdır. Döndürme sayesinde yığın sıraları kabartılarak bozunma ve çökme ile azalan gözenek boşlukları artırılır. Böylece pasif hava değişimi sağlanır. Döndürme, ayrıca sıralı yığının yüzeyindeki madde ile içindeki maddelerin yerini değiştirir. Böylece çürümenin daha kolay ve verimli gerçekleşmesi sağlanmış olur (Şekil 1.8). Şekil 1.8 Sıralı yığın döndürme işlemi Sıralı yığın kompostlaştırmada bir döndürme programının oluşturulması önemlidir. Döndürme sıklığı; bozunma miktarına, nem içeriğine, malzemelerin porozitesine ve 20

33 istenen kompostlaştırma süresine bağlıdır. Kompostlaştırma işleminin başında bozunma oranı daha fazla olduğundan döndürme sıklığı, sıralı yığın olgunlaştıkça azalır. İşlemin başlangıcı sırasında kolay çözülebilir veya yüksek azotlu karışımın her gün döndürülmesi gerekebilir. Döndürmenin ne zaman yapılması gerektiği sıralı yığınların sıcaklığı ve kokusuna göre belirlenir. Düşük sıcaklık ve/veya kokular, daha fazla oksijen gerektiği anlamına gelir. Yığın sıralarının ortalama sıcaklığı, istenen seviyenin (50 C) altına düştüğünde sıralı yığının döndürülmesi gerekir. Ayrıca 4 veya 5 gün boyunca sıcaklıkta ani düşüş olması koşulunda yığın döndürülmelidir. Yığın içinde soğuk veya sıcak noktaların bulunması, karışmamış maddelerin olduğunu veya döndürme ile düzeltilebilecek bir sorun bulunduğunu gösterir. Sıralı yığın çok ısındığında soğutmak için döndürme gerekir. Eğer döndürme ile yüksek sıcaklıklar düşürülemiyorsa yığın sıralarının boyutları azaltılır. Karıştırmalı yığın kompostlaştırma yöntemi ile aktif kompostlaştırma süresi, maddenin yapısına ve döndürme sıklığına bağlı olarak genellikle 3-9 haftada biter. Gübre kompostlaştırması için 8 hafta uygun bir süredir. Eğer hedef 3 hafta ise ilk hafta kompost 1-3 kez ve daha sonra ise 3-5 günde bir döndürülmelidir (Stofella ve Kahn 2001) Havalandırmalı statik yığın kompostlaştırma Bu yöntem; pasif havalandırmalı ve zorlamalı havalandırmalı tip olmak üzere başlıca 2 gruba ayrılmaktadır Pasif havalandırmalı tip Pasif havalandırmalı sıralı yığın yönteminde; yığın sıraları içerisine gömülmüş olan delikli borular sayesinde kompost yığınına hava verilir (Şekil 1.9). Bu boruların ucu açıktır. Sıcak gazın sıralı yığının dışında yükselmesiyle oluşan baca etkisinden dolayı hava borulara, oradan da sıralı yığına doğru hareket eder. 21

34 Sıralı yığınların yüksekliği m olmalıdır. Nemin emilmesi ve sıralı yığını yalıtmak için karışım; saman, turba yosunu veya bitmiş komposttan oluşturulmuş bir taban üzerine serilmelidir. Turba yosunu veya kompost örtü tabakası; yığın sırasını yalıtır; sinekleri önleyerek nem, koku ve amonyağın tutulmasına yardım eder. Havalandırmalı yığın uygulamalarının çoğunda tıkanmaları azaltmak ve nem akışını sağlamak için borunun delikli yüzü aşağıya doğru döndürülür. Ancak yapılan bazı araştırma sonuçlarına göre ise borunun delikli kısmının yukarıya doğru döndürülmesi de önerilmektedir. Şekil 1.9 Pasif havalandırmalı yöntemle kompostlaştırma (Stofella ve Kahn 2001) Sıralı yığınlar oluşturulduktan sonra ham maddeler döndürülmediğinden bunların önceden iyice karıştırılması gerekir. Yığın sıralarını oluştururken karışımın sıkışması önlenmelidir. Havalandırma boruları, turba veya kompostla örtülmüş tabanın üzerine yerleştirilir. Kompostlaştırma tamamlandığında borular çıkarılır ve tabandaki malzemeler kompostla karıştırılır. Bu yöntem; süthane, et ve koyun çiftliklerinden gelen gübrelerin kompostlaştırılmasında kullanılmaktadır. Yapılan araştırmalar, yöntemin madde karışımlarını en iyi sıralı yığın sıcaklığının 50 C nin altında olduğunda kompostlaştırdığını göstermiştir. Deniz ürünü veya turba yosunu karışımları 6-8 haftada ve gübre karışımları ise haftada kompostlaştırılmaktadır. 22

35 Turba yosununun çamur benzeri maddelerde düzenleyici olarak kullanılması bu yöntemin performansını etkiler. Turba yosunu (% 50 nem içerikli) hacimce karışımın %40-50 sidir. Bu karışıma iyi bir yapı ve porozite verir. Ayrıca turba yosununun asiditesi, kokuyu ve amonyak kaybını azaltır. İyi yapı sağlayan saman ve tahta yongaları gibi düzenleyiciler de kullanılabilir. Buradaki amaç, sıralı yığında iyi bir yapı ve porozite oluşturmaktır (Öztürk ve Bildik 2005) Zorlamalı havalandırmalı tip Bu yöntem, 1970 li yıllarda atık su arıtma tesislerindeki arıtma çamurlarının kompostlaştırılması için Amerika da geliştirilmiştir. Basınçlı havalandırma, havalandırmanın iyileştirilmesini, gerekli zamanının azaltılmasını ve arıtma çamurlarının kompostlaştırılmasına bağlı olan kokunun azaltılmasını sağlamaktadır (Stofella ve Kahn 2001). Zorlamalı havalandırmalı yöntemde, kompost yığınının altına uygun aralıklarla delikli borular yerleştirilmektedir (Şekil 1.10). Boruların bir ucu kapalı olup diğer ucu ise hava hattına bağlanır. Yığın içerisindeki oksijen miktarının ve sıcaklığın istenilen aralıklarda kalması verilen hava ile sağlanır. Sıcaklık C arasında tutulur. Kompostlaştırma işlemi bu yöntemle 1-2 ay arasında tamamlanır. Daha sonra 2 ay ek süreyle olgunlaşmaya bırakılır (Anonim 2005). Şekil 1.10 Havalandırmalı statik yığınlar (Stofella ve Kahn 2001) 23