İZAYDAŞ SOLAKLAR DÜZENLİ DEPOLAMA TESİSLERİ NDE OLUŞAN DEPONİ GAZLARININ İZLENMESİ

Transkript

1 İZAYDAŞ SOLAKLAR DÜZENLİ DEPOLAMA TESİSLERİ NDE OLUŞAN DEPONİ GAZLARININ İZLENMESİ Onur Uludağ 1, İsmail Özbay 2, Ertan Durmuşoğlu 2, Mahmut KILDİZE 1 1 İZAYDAŞ İzmit Atık ve Artıkları Arıtma Yakma ve Değerlendirme A.Ş., Kocaeli 2 Kocaeli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Kocaeli Özet Kentsel katı atıkların depolanarak bertaraf edilmesi dünyada olduğu gibi ülkemizde de yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Kocaeli nde kentsel katı atıklar Solaklar düzenli depolama tesisinde bertaraf edilmektedir yılından beri depolanma işlemi yapılmakta olan Solaklar düzenli depolama alanı, m 3 kapasiteli toplam 6 adet evsel katı atık lotuna sahiptir. 5 adet lotta deponi gazlarının izlenmesi amacıyla gaz izleme bacaları açılmıştır. Bu tür depolama sahalarında oluşan gazlar çevresel risk oluşturabildikleri gibi uygun yöntemlerle toplandıklarında önemli ölçüde enerji potansiyeline sahiptirler. Dolayısıyla, depolama gazlarının rutin olarak izlenmesi önemlidir. Bu çalışmada, gaz izleme bacaları açılan lotlarda, ve 11 yıllarında aylık deponi gazı oluşumları hacimsel yüzde olarak izlenmiştir. Bu amaçla, metan (CH 4 ), karbondioksit (CO 2 ), oksijen (O 2 ) ve azot (N 2 ) gazlarının miktarları ölçülmüştür. Yapılan ölçümler sonucunda CH 4, CO 2, O 2 ve N 2 gazlarının hacimsel yüzde değişimlerinin sırasıyla %11-49, %8-25, %3-15 ve %23-66 aralığında olduğu belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: İZAYDAŞ, kentsel katı atıklar, düzenli depolama, deponi gazları. MONITORING LANDFILL GASES FROM İZAYDAS SOLAKLAR MUNICIPAL SOLID WASTE LANDFILL Abstract As in the rest of the world, landfilling is the most common method of waste disposal in Turkey. In Kocaeli, Municipal solid wastes are deposited at the Solaklar landfill. The Solaklar landfill is in use since 1997 and has 6 lots with a total capacity of m 3. Gas monitoring wells were constructed at site. The decomposition gases would be valuable energy sources if they were managed accordingly. Otherwise, they may create serious environmental risks. Therefore, monitoring of decomosition gases is an important part of the waste management. In this study, decomposition gases from lots were monitored in and 11. Here, volumetric monthly measurements of metane (CH 4 ), carbon dioxide (CO 2 ), oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) were carried out. The results showed that the volumetric percentages of CH 4, CO 2, O 2 and N 2 were between 11-49%, 8-25%, 3-15% and 23-66%, respectively. Keywords: IZAYDAS, Municipal solid wastes, landfilling, landfill gases. 1. GİRİŞ Atıkların depolanarak uzaklaştırılması, dünyadaki kentsel katı atık yönetimi uygulamalarında en yaygın olarak kullanılan yöntemdir (Xiaoli ve diğ., 11). Depolama, atık bertarafı açısından işletilmesi kolay ve nispeten ucuz bir yöntem olmasına rağmen, tesis uygun bir şekilde işletilmezse sızıntı suyu, gaz ve koku gibi olumsuzlukların etkisiyle çevrenin ciddi bir şekilde kirlenmesine yol açabilmektedir (Kim ve Owens, ). Bu nedenle günümüzde kentsel katı atıklar, çevresel risklere karşı önlemlerin alındığı düzenli depolama ile uzaklaştırılmaktadır. Düzenli depolama sahalarında organik atıklar kontrollü şekilde stabilize olmuş maddelere dönüştürülürler. Aerobik ve anaerobik koşullar altında gerçekleşen bu ayrışma süreci uzun yıllar sürebilmektedir (Öztürk, 8). Aynı zamanda depolama sahalarının kullanımı tamamlandıktan sonra da ayrışma devam etmektedir.

2 Bir katı atık depolama tesisinde temel girdiler katı atık ve su, temel çıktılar ise depo gazları ve sızıntı suyudur. Depolama tesisinde depolanan atıklar, kısmen ayrışan organik maddeleri ve depolama tesisinde biriken diğer inorganik maddeleri içerirler. Depolama işlemindeki karbon döngüsü oluşan gazların belirlenebilmesi açısından son derece önemlidir. Şekil 1 de bir depolama sistemi içerisindeki karbon akışı gösterilmektedir. Depolama tesisine bir karbon kaynağı girdiğinde, CH 4, CO 2, UOB (uçucu organik bileşikler) gazları şeklinde çıkabilir, sızıntı suyunda çözünmüş olarak çıkabilir veya tesiste depolanarak kalabilir (Freed et al, 4). CH 4 Geri Kazanımı Karbon Girdisi Karbon Deposu S ı z ı n t ı Sızıntı toplama Şekil 1. Depolama tesislerinde karbon döngüsü Oluşan deponi gazlarının atmosfere doğru istenmeyen hareketini önlemek için söz konusu gazlar izlenerek, gerekli kontrol sistemleri uygulanmaktadır. Özellikle CH 4 nın atmosfere deşarjını önlemek için kontrollü koşullar altında yakılarak etkileri azaltılabilmektedir. Oluşan gazların kaçak emisyonları çevreyi tehdit etmesine karşın, uygun bir şekilde yönetildikleri takdirde, MJ/m 3 yakıt değerleriyle kıymetli bir enerji kaynağıdır (Spokas ve diğ., 6). Sera etkisi gösteren bu gazlardan metan, deponi gövdesine havanın girmesiyle patlama ve yangın riskleri oluşturabilmektedir (Öztürk, 8). Dolayısıyla bir depolama tesisi kullanımı tamamlandıktan sonra da ayrışmadan meydana gelecek depo gazları kontrol edilmelidir. Kocaeli de oluşan kentsel katı atıklar İZAYDAŞ tarafından işletilmekte olan Dilovası ve Solaklar Düzenli Depolama Tesisleri nde yönetmeliklere uygun bir şekilde depolanarak bertaraf edilmektedir. Dilovası Depolama Tesisi 5. m 3 kapasiteli tek lottan oluşurken, Solaklar Düzenli Depolama Tesisi ise yaklaşık 3.. m 3 kapasiteli olup 6 sı evsel ve 1 i tehlikeli atık olmak üzere toplam yedi lottan oluşmaktadır. (Şekil 2) yılından beri düzenli depolamanın yürütüldüğü Solaklar Düzenli Depolama Tesisi nde 5 evsel lotta depolama gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmada; Solaklar Düzenli Depolama Tesisi nde depolama işlemi gerçekleştirilen lotlarda, ayrışmadan meydana gelen deponi gazlarının uzun süreli değişimleri incelenmiştir.

3 Lot 7 Lot 4 Lot 5 Lot 3 Lot 2 Lot 6 Lot 1 Şekil 2. Solaklar düzenli depo tesisi lotlarının genel görünümü 2. MATERYAL ve METOT Bu çalışmada, depolama işlemi gerçekleştirilen lotlarda oluşan O 2, CO 2, N 2 ve CH 4 gazı oluşumlarının zamanla değişimi incelenmiştir. Deponi gazı oluşumlarının izlenebilmesi için depolama işlemi yapılan lotlarda çok sayıda bacalar kurulmuştur. Gaz tahliye bacalarının yapımı esnasında, gaz baca tabanına 1x1x.5 m ebatlarında beton temel yapılarak, gaz bacaları etrafına çapı en az 65 cm olacak şekilde tel kafes yerleştirilmiştir. Kafesin içerisine 25 mm HDPE perfore boru yerleştirilerek, kafes tel ile boru arası 4-5 mm çapında çakıl ve kırma taş ile doldurulmuştur (Şekil 3.a). İşletim esnasında çöp seviyesi yükseldikçe tel kafes ve boru ilavesi yapılarak bacaların yükseltilmesi sağlanmıştır. Yükseltme esnasında boru ek parçaları (HDPE) ile birleştirilirken, kafes teller birbirine çelik tel ile bağlanmıştır. Depolama esnasında gaz bacalarının çevresi, bacaya zarar vermeyecek şekilde dikkatlice sıkıştırılmıştır. Depolama işlemi tamamlandıktan sonra gaz bacalarının genel görünümü Şekil 3.b de verilmiştir. a) Bacaların oluşturulması b) Gaz tahliye bacalarının genel görünümü Şekil 3. Depolama tesisi gaz tahliye bacaları

4 Lotlardaki bacalarda metan (CH 4 ), karbondioksit (CO 2 ), oksijen (O 2 ) ve azot (N 2 ) gazlarının yüzdesel değişimleri Şekil 4 de gösterildiği gibi Gas Data LMSxi G3 cihazıyla ölçülmüştür. Şekil 4. Bacalarda gaz ölçümü Lot 2, 3, 4, 5 ve 7 olmak üzere beş lotta atık depolama işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sırasında Lot 2 ve 3 birbirlerine yakın olması nedeniyle birleştirilmiştir. Lotların işletilmeye başlama zamanı, depolanan atık miktarları ve açılan toplam baca sayıları Tablo 1 de verilmiştir. Buradan da görülebileceği gibi, toplam beş lotta yaklaşık 3.3 milyon ton kentsel katı atık depolanırken, oluşan depo gazları açılan 77 baca ile sürekli takip edilmiştir. Tablo 1. Lotlardaki atık miktarları ve baca sayıları Lot No İşletmeye Alınma Tarihi Depolanan Atık Miktarı (Ton) Gaz Bacası Sayısı BULGULAR ve TARTIŞMA Çalışma kapsamında -11 dönemi boyunca 5 ayrı lotta düzenli olarak depo gazlarının yüzdesel değişimleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar Şekil 5 de verilmiştir. Grafiklerden de görülebileceği gibi lotların kapatılmasından sonra geçen süre arttıkça CH 4 oluşum yüzdeleri azalmaktadır. İşletilmeye ilk başlanan Lot 7 ve 5 de sırasıyla % 11 ve % düzeylerinde olan CH 4, daha sonra dolumu tamamlanan Lot 2-3 ve 4 de sırasıyla % ve % 4 seviyelerinde bulunmuştur. Kapatılmış depolama tesislerinde yapılan çalışmalardaki depo gazı oluşumlarına bakıldığında maksimum CH 4 oluşumunun 36 aylık süreç sonunda % 51 oranında oluştuğu görülmektedir (Kreith, 1994). Bu oran yıllar ilerledikçe, parçalanacak organik maddenin azalmasıyla birlikte düşüş göstermektedir. Bu çalışmada lot 5 ve 7 deki O 2 seviyesinin % un üzerinde olması metan oluşum safhası için gerekli koşulların azaldığını ve olgunlaşma safhasına geçildiğini göstermiştir. Depolama

5 % % % % süresi ilerledikçe atığın bazı kısımlarındaki nem mevcudiyetinin azalması da biyolojik dönüşüm oranlarını ve gaz üretimini azalttığı bilinmektedir (Ritzkowski ve Stegmann, 7). Lot 2-3 Lot Ara. Nis. Haz. Şub.11 Ağu. Eki. Ara. Nis.11 Lot 5 Haz.11 Şub.11 Nis.11 Haz.11 Ağu.11 Eki.11 Ağu.11 Eki Mar. May. Eki. Ara. Şub.11 Tem. Eyl. Kas. Oca.11 Nis.11 Lot 7 Haz.11 Ağu.11 Mar.11 May.11 Tem.11 Eyl.11 Kas.11 Eki.11 CO2 O2 N2 CH4 Şekil 5. Lotlardaki depo gazlarının aylık gelişimi Solaklar depolama alanında sera gazı salınımlarını azaltmak, çevre ve insan sağlığını tehdit eden gazların atmosfere salınmadan toplanarak bertarafını sağlamak ve bu işlem sonucunda elektrik enerjisi üretmek amacıyla depolama sahalarından gelen metan gazları borular ile toplanarak elektrik üretmek amacıyla Çöp Gazından Elektrik Üretim Santrali oluşturulmuştur. 2 Mart 12 de devreye alınan tesiste Mayıs 12 dönemine kadar üretilen brüt enerji miktarları Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Çöp gazı elektrik üretim tesisi aylık verileri Dönem Üretilen Brüt Enerji Miktarı kwh Mart Nisan Mayıs

6 4. SONUÇLAR Kocaeli nin kentsel katı atıklarının düzenli olarak depolandığı İZAYDAŞ Solaklar tesisinde, - 11 yılları süresince Lot 5 ve 7 de ayrışmanın oldukça yavaşladığı ve CH 4 oluşumunun % nin altında ilerlediği gözlenmiştir. Bu değerin lot 2-3 de % civarlarında iken, Lot 4 de ise % 49 seviyelerinde olduğu belirlenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda sera gazı salınımlarını önlemek ve enerji geri kazanımı sağlamak amacıyla çöp gazı elektrik üretim santrali kurulmuştur. 2 Mart 12 tarihinde devreye alınan bu tesiste Mayıs 12 sonuna kadar brüt kwh elektrik enerjisi üretilmiştir. Bu tesis ile 16 sene boyunca kwh elektrik enerjisi üretimi hedeflenirken, atmosfere de ton CO 2 salımı engellenmiş olacaktır. KAYNAKLAR Freed, J.R., Skog, K., Mintz, C., & Glick, N., Carbon Storage due to Disposal of Biogenic Materials in U.S. Landfills, Proceedings of the Third Annual Conference on Carbon Sequestration. U.S. Department of Energy, 4. Kim, K.R., Owens, G., Potential for enhanced phytoremediation of landfills using biosolids a review, Journal of Environmental Management, (91), ,. Kreith, F., Handbook of solid waste management, McGraw-Hill, New York Öztürk, M., 8, Katı atık depolama alanında metan gazı olusumu [online], Ritzkowski, M., Stegmann, R., Controlling greenhouse gas emissions through landfill in situ aeration, International journal of greenhouse gas control, (1), ,7. Spokas, K.,Bogner J., Chanton, J.P., Morcet, M., Aran, C., Graff, C., Moreau,Y.,Golvan, L.,Hebe, I., Methane mass balance at three landfill sites: What is the efficiency of capture by gas collection systems?, Waste Management, (26), , 6. Xiaoli C., Xin, Z., Ziyang, L., Shimaoka, T., Nakayama, H., Xianyan, C.,Youcai, Z., Characteristics of vegetation and its relationship with landfill gas in closed landfill, Biomass and bioenergy, (35), ,11. İZAYDAŞ Deponi Alanları Müdürlüğü, Bacagazı ölçüm raporları, İZAYDAŞ Deponi Alanları Müdürlüğü, Çöp gazı elektrik santrali işletme raporları, 12