Elçin GÜNEŞ, Ezgi AYDOĞAR

Transkript

1 Elçin GÜNEŞ, Ezgi AYDOĞAR

2 AMAÇ Çorlu katı atık depolama sahası sızıntı sularının ön arıtma alternatifi olarak koagülasyon-flokülasyon yöntemi ile arıtılabilirliğinin değerlendirilmesi Arıtma alternatifleri için öneriler getirilmesi

3 SIZINTI SULARI GENEL ÖZELLİKLERİ Sızıntı suları; yağmur suları ile atığın içinden geçerek ve depolama sahasının içinde oluşarak, atıkların çeşitli organizmalarca çürütülmesi sırasında ortaya çıkan ürünleri ve atığın içindeki çözünebilen maddeleri bünyesinde barındıran sıvı olarak tanımlanmaktadır. Kompleks içeriği ve yüksek kirlilik salınımları nedeniyle arıtılması en zor atıksuların başında gelmektedir.

4 En önemli kirletici parametreler organik kirlilik ve azotlu bileşiklerdir. Çok yüksek kirletici konsantrasyonları nedeniyle tek bir proses ile arıtılması mümkün olmadığı için genellikle ön arıtıma ihtiyaçları vardır. Bileşimi, depolanan atıkların kompozisyonu, mevsimsel şartlar, organik madde içeriği, depo sahasının hidrojeolojik yapısı, işletme şartları ve depo yaşına bağlı olarak önemli değişiklikler göstermektedir.

5 SIZINTI SULARININ ARITILMASI Farklı yöntemler üzerinde çeşitli çalışmalar yürütülmektedir. Genellikle tek bir yöntemle arıtılamamaktadır. Sızıntı suları hem zamana bağlı olarak hem de bölge özelliklerine bağlı olarak oldukça farklı miktar ve karakteristiklere sahip olabilmektedir. Bu farklılıklar sızıntı sularının arıtma alternatifinin seçiminde büyük rol oynar.

6 Sızıntı suyu içeriği nedeniyle ilk yıllarda biyolojik arıtma öngörülürken ilerleyen dönemlerde ileri oksidasyon prosesleri ile yüksek giderim verimi elde edebilmek mümkün olmuştur. Bu konu üzerine birçok çalışma yapılsa da halen daha ekonomik ve daha yüksek verimli arıtma prosesleri üzerine çalışmalar sürdürülmektedir. Biyolojik arıtma öncesi fiziko-kimyasal metotlar ve bunların birlikte kullanılması biyolojik olarak daha kolay ayrışan bir atıksu oluşturduğundan birçok çalışmada bu yöntemler sıklıkla tercih edilmiştir.

7 Koagülasyon-flokülasyon stabilize ve yaşlı sızıntı sularının arıtımında sıklıkla kullanılan yöntemlerden biridir. Bu yöntem özellikle biyolojik arıtma veya diğer fiziksel-kimyasal arıtma yöntemlerinden önce kullanılan önemli bir ön arıtma şeklidir.

8 Çeşitli çalışmalarda koagülasyon-flokülasyonun giderme verimleri

9 ÇALIŞMA BÖLGESİ Ülkemizde sanayileşmenin ve hızlı nüfus artışının en yoğun olduğu bölgelerden biri olan Çorlu da bulunan çöp depolama sahasında katı atıklar arazi üstü vahşi depolama şeklindedir. Daha önce kum ocağı olarak kullanılan bu alan, ilçenin kuzeybatısında yer alan 6 ha büyüklüğünde, şehir merkezine 3-4 km mesafede bulunmaktadır. Bu bölge depolama alanı olarak 2004 yılından beri kullanılmaktadır. Bu alan kullanılmaya başlandığından beri denetimsiz olarak ve hiçbir önlem almaksızın hem evsel hem de endüstriyel atıklar dökülmüştür.

10 Depolama sahasında katı atıklar sızdırmaz kil tabakasının üzerine depolanmakta ve üstü örtülmektedir. Oluşan sızıntı suları rastgele çukurlarda toplanmakta ve hiçbir arıtmaya tabi tutulmamaktadır. Çorlu İlçesi sızıntı sularının karakterizasyonu ile ilgili literatürde az sayıda çalışma yapılmıştır yılında yapılmış bir çalışmaya göre bu sızıntı suları hem fiziksel-kimyasal özellikleri ile hem de toksisite özellikleri ile alıcı ekosistemler için önemli derecede riskler taşımaktadır ve mutlaka kontrol edilerek bu riskleri azaltılmalıdır.

11 2009 yılı Çorlu katı atık sahası sızıntı suyu karakterizasyonu

12 Bu çalışmada Çorlu İlçesi düzensiz depolama sahasından gelen sızıntı sularının arıtımında fizikokimyasal arıtma işlemlerinden olan koagülasyonflokülasyon (pıhtılaştırma-yumaklaştırma) metodu kullanılmıştır. Koagülasyon-flokülasyon prosesi arıtma performansının belirlenmesi için KOİ giderim verimleri dikkate alınmıştır. Optimum ph ve optimum doz belirlemeleri sonrasında KOİ ölçümleri yapılmış, arıtma veriminin en yüksek olduğu durum için renk ve NH3-N giderim verimleri de ölçülmüştür.

13 Materyal-Metot Atıksu karakterizasyonu Numuneler tekil numuneler olarak 10 lt lik asitle yıkanmış polietilen şişelerde Nisan 2011 de alınmıştır. Numuneler alındıktan sonra 4oC de buzdolabında standart yöntemlere göre korunarak saklanmış ve mümkün olan en kısa sürede analizleri yapılmıştır. Numunelerdeki ph, iletkenlik ve sıcaklık gibi parametrelerin ölçümleri numune alma noktasında arazi ölçekli aletlerle yapılmıştır.

14 Çalışılan sızıntı suyunun karakterizasyonu

15 Arıtılabilirlik çalışması Arıtılabilirlik denemelerinde koagülasyon-flokülasyon işlemi uygulanmıştır. Koagülasyon-flokülasyonda koagülant olarak FeCl3 ve Al2(SO4) kullanılmış ve ph değerleri kireç ile ayarlanmıştır. Kireç de uzun yıllardır sızıntı sularının arıtımında koagülant olarak kullanılmaktadır. Fakat tek başına kireç kullanımı özellikle yüksek çamur oluşumuna neden olduğundan ve numunenin ph ve sertliğini çok artırdığından bu çalışmada kireç sadece ph ayarlamaları için kullanılmıştır.

16 Jar Test deneylerinde, 250 ml' lik atıksu örneklerine sözü edilen kimyasal maddeler dozlanmış, 1 dakika hızlı, 15 dakika yavaş karıştırma yapılmış ve atıksu 30 dakika çökelmeye bırakılmıştır. En iyi koagülantın ve optimum ph ın belirlenebilmesi için üst fazdan alınan numunelerde KOİ ölçümleri yapılmıştır. Optimum dozun belirlenmesi için de Jar Test deneyleri yapılmıştır. Yine üst fazdan alınan numunelerde KOİ ölçümleri yapılarak optimum dozlar belirlenmiştir.

17 Deneysel Sonuçlar Optimum ph belirlemeleri ph ayarlamaları için NaOH kullanıldığında çökebilen floklar gözlenemediğinden NaOH yerine Ca(OH)2 kullanılmıştır. Koagülasyon-flokülasyon deneylerinde optimum ph ın belirlenebilmesi için ph 6.5, 7.5, 8.5, 9.5 ve 10.5 te çalışılmıştır.

18 Al2(SO4)3 için optimum ph ölçümü

19 FeCl3 için optimum ph Ölçümü

20 Optimum ph sonuçları incelendiğinde her iki koagülant kullanılarak % 10 luk Ca(OH)2 kullanılarak ph 9.5 te KOİ giderme veriminin en yüksek olduğu görülmüştür. ph artışının KOİ giderme verimini değiştirmediği gözlenmiştir. Koagülasyon-flokülasyon çalışmalarında giderme verimleri ph ile oldukça yakından ilişkilidir. Metal içeren koagülantlar çözünür çözünmez oluşan polimerik metal türleri ph tan etkilenirler.

21 Kimyasal koagülasyon-flokülasyondaki ph etkisi başlıca iki kuvvetin dengesine bağlıdır: a) oluşan H+ ve metal hidroliz ürünleri ile organik ligandlar arasındaki denge, b) OH- iyonları ile organik anyonlar ile metal hidroliz ürünleri arasındaki denge. Düşük ph larda organik ligandlar için hidrojen iyonları ile metal hidroliz ürünleri yarışır ve bu durumda organik asitlerin bir kısmı çökemez ve düşük giderme verimleri elde edilir.

22 Bu çalışmada olduğu gibi kireç eklenmesi ile oluşan yüksek ph larda ise metal adsorpsiyon siteleri için hidroksil iyonları ile organik bileşikler yarışır ve metal çöktürmesi ile yardımcı çökelme gerçekleşir. Bu çalışmada da kimyasal koagülasyon-flokülasyon ile bu olayın gerçekleştiği düşünülmektedir.

23 Optimum Doz Belirlemeleri Koagülasyon-flokülasyon deneylerinde optimum dozun belirlenebilmesi için ph 9,5 da, 250 ml numune için 100, 200, 300, 400, 600, 800 mg Al2(SO4)3 ve FeCl3 ile çalışılmıştır. Her iki koagülant kullanılarak ph 9.5 da her iki koagülant için 2,4 gr/l dozda KOİ giderme verimi en yüksektir. Aynı dozlarda FeCl3 ün KOİ de %40 ile Al2(SO4)3 tan daha yüksek giderme verimine sahip olduğu görülmektedir.

24 Al2(SO4)3 için Optimum Doz Ölçümü

25 FeCl3 için optimum doz ölçümü

26 Koagülasyon-flokülasyonun optimum şartlarında KOİ, renk ve NH4-N giderim verimleri

27 Sonuç ve Değerlendirme Sızıntı suyunun arıtımındaki bütün yöntemler ekonomik olarak büyük bir yük getirmektedir. Özellikle, yeni depo sahalarında sızıntı suyunun kalite ve miktarı tam belirgin olmadığı için ilk yıllarda kompleks arıtma tesislerinin kurulması tavsiye edilmemektedir. Eğer mümkünse, depo sahasından çıkan sızıntı sularını mevcut evsel atıksu arıtma tesislerine iletmek bu suların arıtımı için en uygun alternatif olmaktadır.

28 Sızıntı sularının arıtımında genellikle fiziksel, kimyasal ve biyolojik metotların kombinasyonu kullanılmaktadır. Bu çalışma sonuçlarında en uygun KOİ gideriminin % 40 ile FeCl3 koagülantı ile 2,4 gr/l vr ph 9.5 ta sağlandığı görülmektedir. Yüksek ph ta koagülasyonflokülasyonun kimyasal metal çöktürmesi ile birlikte gerçekleştiği düşünülmektedir. Çalışma sonuçlarından da görüldüğü gibi renk ve NH4-N giderim verimleri de bu optimum şartlarda %87 ve %80 ile oldukça yüksektir. NH4-N in yüksek ph ta amonyak sıyırması ile gerçekleştiği düşünülmektedir

29 Çorlu İlçesi sızıntı sularının ön arıtımı için koagülasyon-flokülasyon işlemi çevreye verilen riskleri azaltması açısından uygulanabilir bir alternatiftir. Sızıntı sularının alıcı ortamlara deşarj standartlarını sağlayamadığından sadece bir ön arıtma alternatifi olarak kullanılabilecektir. Bu sızıntı sularının arıtımı için koagülasyonflokülasyon sonrası biyolojik arıtma veya herhangi bir evsel atıksu arıtma tesisi ile birlikte arıtma alternatifleri denenmeli ve sızıntı sularının çevreye vereceği zararlar en kısa sürede önlenmelidir.

30