TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI (EL KİTABI) ANKARA, Mayıs 2015 Bu kitabın bütün yayın hakları Türkiye Belediyeler Birliği ne aittir. Kitap, Türkiye Belediyeler Birliği nin yazılı izni olmaksızın çoğaltılamaz ve yayınlanamaz.
TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Tunus Caddesi No: 12, 06680 Kavaklıdere / Ankara Tel: (0 312) 419 21 00 Faks: (0 312) 419 21 30 www.tbb.gov.tr tbb@tbb.gov.tr ISBN: 978-975-6311-98-1 TASARIM: Gizem GÖZ Bilal BERBER BASKI: Korza Yayıncılık Basım San. ve Tic. A.Ş. Merkez: Büyük Sanayi 1. Cadde 95/11 İskitler / ANKARA Tel: 0 312 342 22 08 (Pbx) Fax: 0312 341 14 27 E-Posta: korza@korzabasim.com.tr www.korzabasim.com.tr
TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI (EL KİTABI) Prof. Dr. İzzet ÖZTÜRK Prof. Dr. Barış ÇALLI Doç. Dr. Osman ARIKAN Yard. Doç. Dr. Mahmut ALTINBAŞ ANKARA, Mayıs 2015
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI i SUNUŞ Türkiye Belediyeler Birliği ülkemizdeki bütün belediyelerin doğal üye olduğu, kamu tüzel kişiliğine haiz, ulusal düzeyde kurulan tek yerel yönetim birliğidir. Belediyelerimizi ulusal ve uluslararası platformlarda temsil eden, onları ilgilendiren yasa hazırlıklarını takip ederek görüş bildiren ve her kademesinden personeline eğitim hizmeti sunan, iş birlikleri ile bilgi paylaşımını teşvik eden, belediyecilik alanında dünyada ve ülkemizdeki iyi uygulama örneklerinin yaygınlaşmasına yardımcı olan Birliğimiz; asli görevlerinin yanı sıra ülkemizin yerel kalkınma politikalarına katkı sağlamak için özveriyle çalışmalarını yürütmektedir. 6360 sayılı On Dört İlde Büyükşehir Belediyesi ve Yirmi Yedi İlçe Kurulması ile Bazı Kanun ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılmasına Dair Kanun ile nüfusun %93 ü belediye sınırları içerisinde yaşar hale gelmiş ve belediyelerin hizmet götürme alanları genişlemiştir. Son yıllarda milli gelirimizde yaşanan artışın da etkisiyle, çevre koruma yatırımlarına merkezi ve yerel yönetim bütçelerinden ayrılan yüksek paylar neticesinde ülke genelindeki temel çevresel altyapı yatırımlarında kayda değer gelişmeler sağlanmıştır. Çevre koruma ve geliştirme ile ilgili altyapı yatırımlarının yüksek maliyetli yatırımlar olması, bu yatırımların sürdürülebilirliğinin sağlanmasını önemli kılmaktadır. Bu durum, başta su ve atıksu arıtma tesisleri olmak üzere çevre alt yapı yatırımlarının planlanma, projelendirme ve işletim aşamalarında görev alacak kalifiye teknik personele olan ihtiyacı artırmıştır. Bu çerçevede, belediyelerimizin teknik personelinin çevre konularında teorik ve uygulama alanlarındaki bilgi birikimlerine katkı sağlaması amacıyla Birliğimiz tarafından teknik kitaplar hazırlatılmıştır. Bu kapsamda kaleme alınan eserlerden biri olan Atıksu Arıtma Çamurlarının İşlenmesi ve Bertarafı El Kitabı nda atıksu arıtma tesislerinde açığa çıkan çamur ve biyokatıların işlenmesi, değerlendirilmesi ve nihai bertarafı konularındaki güncel bilimsel, teknolojik esaslar ve uygulamalar verilmektedir. Bütün belediyeleri tek çatı altında toplayan Birliğimiz, Birlikte Belediyecilik anlayışıyla çıktığı yolda; tarafsız, birleştirici, insan odaklı ve yenilikçi ilkeleriyle belediyelerimizi her yönüyle daha da güçlendirmek için onlara rehberlik etme çalışmalarına devam etmektedir. Bu bilinçle hazırlatılan bu kıymetli eseri sizlere sunarken, çalışmalarınıza katkı sağlamasını temenni eder, emeği geçen herkese teşekkürlerimi sunarım. Dr. Kadir TOPBAŞ Türkiye Belediyeler Birliği Başkanı (İstanbul Büyükşehir Belediye Başkanı)
ii TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI iii ÖNSÖZ Bu el kitabı, Atıksu Arıtma Çamurlarının İşlenmesi ve Bertarafı ile ilgili kapsamlı güncel temel bilgi ve uygulamaları, belediyelerimizin arıtma tesislerini işleten mühendis, operatör ve teknikerlerin kullanımına sunmak üzere hazırlanmıştır. Toplam 10 Bölüm den oluşan bu eserde atıksu arıtma tesislerinde çamur yönetimi sorununun anlamı, önemi ve boyutları ile çamur işleme ve son uzaklaştırma sürecinde uyulması gereken temel bilimsel ve teknolojik esaslar verilmektedir. Kitapta başlıca, giriş, çamur kaynak, özellik ve miktarları, çamur ve köpük iletimi, arıtma çamurlarına uygulanan ön işlemler, çamur şartlandırma, yoğunlaştırma, stabilizasyon, susuzlaştırma ve kurutma, çamur son işlemleri ve enerji ihtiyacı kıyaslaması konuları incelenmiştir. Bir tür mesleki ve sosyal sorumluluk hizmeti olduğu düşüncesiyle hazırlanan bu kitapta özellikle Turovskiy ve Mathai (2006), Metcalf ve Eddy (2003), Öztürk (2007), Spinosa ve Vesilind (2001) ve Filibeli (1998) den geniş ölçüde yararlanılmıştır. Bu yüzden söz konusu eserlerin yazarlarına şükranlarımı sunarım. Kitapta özetle değinilen konular hakkında daha detaylı bilgi ve uygulama örnekleri için mutlaka ilgili kaynaklara başvurulması gerekecektir. İlgili Bölümlerin yazımındaki katkılarından dolayı Doç Dr. Osman A. Arıkan, Prof. Dr. Barış Çallı ve Yard. Doç. Dr. Mahmut Altınbaşa a şükranlarımı sunarım. Kitabın derlenmesi, bilgisayarda itina ile yazımı ve düzenlenmesinde yoğun emekleri olan Y. Müh. Fatih Yılmaz, Y. Müh. Zehra Aynur ve Çev. Müh. Hazal Gülhan a en içten teşekkürlerimi sunarım. Kitabın üniversite dışında basılabilmesi için bizlere izin veren İTÜ Rektörü Prof. Dr. Mehmet Karaca ya, İnşaat Fakültesi Dekanı Prof. Dr. Gaye Onursal Denli ye ve Bölüm Başkanımız Prof. Dr. İsmail Toröz e şükranlarımı arz ederim. Eserin basımını sağlayan Türkiye Belediyeler Birliği Başkanı Sayın Dr. Kadir Topbaş a, Genel Sekreter Sayın Hayrettin Güngör ve Genel Sekreter Yardımcısı Sayın Recep Şahin ile değerli çalışanlarına teşekkürü borç bilirim. Prof. Dr. İzzet ÖZTÜRK
iv TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI v İÇİNDEKİLER SUNUŞ... I ÖNSÖZ... III KISALTMALAR... VIII 1. GİRİŞ... 1 1.1. Konunun Anlam ve Önemi, Sorunun Boyutları... 1 1.2. Çamur Arıtımı ve Bertarafı Uygulamaları... 2 1.2.1. Arıtma Çamurlarına Uygulanan Başlıca İşlemler... 3 1.2.2. Çamur Yönetim Stratejileri... 4 1.3. Çamur Yönetimi ile İlgili Yasal Çerçeve... 5 2. ÇAMUR KAYNAK, ÖZELLİK VE MİKTARLARI... 13 2.1. Çamur Kaynakları... 13 2.2. Çamur Özellikleri... 15 2.3. Çamur Miktarı... 17 2.4. Çamur Arıtım Sistemleri Akış Şeması... 23 3. ÇAMUR VE KÖPÜK İLETİMİ... 25 3.1. Pompa Tipleri... 25 3.2. Çamur Tipine göre Pompa Seçimi... 27 3.3. Hidrolik Yük (Enerji) Kayıpları Hesabı... 29 3.4. Çamurun Boru Hatları ile İletimi... 35 4. ARITMA ÇAMURLARINA UYGULANAN ÖN İŞLEMLER... 37 4.1. Öğütme... 37 4.2. Kum Ayırma... 37 4.3. Karıştırma... 37 4.4. Disintegrasyon... 38 4.4.1. Çamur Parçalama için Gerekli Enerji... 38 4.4.2. Mekanik Parçalama Teknolojileri/Ekipmanları... 40 4.4.3. Termal Hidroliz... 45 4.5. Depolama... 49 5. ÇAMUR ŞARTLANDIRMA... 50 5.1. Şartlandırmayı Etkileyen Faktörler... 50 5.2. Kimyasal Şartlandırma... 52 5.3. Diğer Şartlandırma Yöntemleri... 64 6. ÇAMUR YOĞUNLAŞTIRMA... 68 6.1. Graviteli Yoğunlaştırıcı... 68 6.2. Çözünmüş hava ile yüzdürmeli yoğunlaştırma... 73 6.3. Santrifüj Yoğunlaştırıcı... 77 6.4. Bantlı Yoğunlaştırıcı... 82 6.5. Döner Tamburlu Yoğunlaştırıcı... 84 7. ÇAMUR STABİLİZASYONU... 86 7.1. Kireçle (Kimyasal) Stabilizasyon... 86 7.2. Isıl İşlem... 89
vi TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ 7.3. Havalı (Aerobik) Çamur Çürütme... 91 7.3.1. Havalı Çamur Çürütme Mekanizması... 91 7.4. Havasız (Anaerobik) Çamur Çürütme... 99 7.4.1. Çamur Çürütücü Tipleri... 99 7.4.2. Proses Tasarımı ve Kontrolü... 100 7.4.3. Çürütücünün Karıştırılması... 103 7.5. Çürütme Tankı Şekilleri... 111 7.6. İnşaat ve Montajla İlgili Hususlar... 112 7.7. İşletmeye Alma ve Proses Kontrolü... 113 7.8. Köpük Oluşumu ve Kontrolü... 116 7.9. Çözümlü Problemler... 117 8. ÇAMUR SUSUZLAŞTIRMA VE KURUTMA... 125 8.1. Çamur Kurutma Yatakları... 125 8.1.1. Klasik kum dolgulu çamur kurutma yatakları... 126 8.1.2. Çamur kurutma lagünleri;... 129 8.2. Mekanik Susuzlaştırma... 129 8.2.1. Santrifüj ile Susuzlaştırma;... 129 8.2.2. Bant Filtre ile Susuzlaştırma... 131 8.2.3. Pres Filtre ile Susuzlaştırma... 135 8.2.4. Burgu (Vida) Pres ile Susuzlaştırma... 137 8.3. Solar Kurutma... 138 8.4. Termal Kurutma... 141 8.4.1. Termal Kurutma Yöntemleri... 141 8.4.2. Tasarımda Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar... 149 9. ÇAMUR SON İŞLEMLERİ... 152 9.1. Kompostlaştırma... 152 9.1.1. Proses Kontrolü... 152 9.1.2. Kompostlaştırma Aşamaları... 154 9.1.3. Katkı Malzemeleri... 155 9.1.4. Kompostlaştırma Metotları... 155 9.1.5. Koku Kontrolü... 159 9.1.6. Inland Empire Bölgesel Kompost Tesisi... 160 9.2. Termal Bertaraf... 163 9.2.1. Yakma... 163 9.2.2. Yakma Yöntemleri... 164 9.2.3. Tasarımda Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar... 169 9.2.4. Gazlaştırma... 172 9.2.5. Piroliz... 174 9.3. Araziye Uygulama... 176 9.3.1. Saha Değerlendirmesi ve Seçimi... 177 9.3.2. Çamurun Miktarı ve Arazi İhtiyacının Belirlenmesi... 177 9.3.3. Uygulama Metotları... 179 9.3.4. Maliyet... 182 9.4. Düzenli Depolama... 182 9.4.1. Çamurların Tekdüze ve Kentsel Atıklarla Birlikte Depolanması... 182 9.4.2. Uygulanabilirlik... 188 9.4.3. Fayda ve Mahzurları... 188
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI vii 9.4.4. Yer Seçimi ve Planlama... 189 9.4.5. Saha Yapımı... 190 9.4.6. İşletme ve Bakım... 191 9.4.7. Nihai Örtü Teşkili ve Kapatma... 192 9.4.8. Maliyet... 192 9.5. Lagünlerde Depolama... 192 10. ÇAMUR YÖNETİMİ SEÇENEKLERİ ENERJİ İHTİYACI KIYASLAMASI... 195 10.1. Anaerobik Çürütme... 195 10.2. Yakma... 196 10.3. Kompostlaştırma... 199 10.4. Termal Kurutma İle Kompostlaştırmanın (Biyo-kurutma) Karşılaştırılması... 200 10.5. Antalya Hurma Merkezi AAT nde Farklı Çamur Yönetim Seçenekleri için Enerji Verimliliği Analizi... 202 KAYNAKLAR... 205 DİZİN... 208 EK: Abd de Araziye Uygulama Faaliyetlerinin Yönetimi ile İlgili Epa 503.12 Sayılı Yönetmelik Esasları... 210
viii TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ KISALTMALAR AAT KM AB ATY ABD EPA ÇŞB TÜİK TKM TUKM UKM AKM BOİ KOİ MD DO EN KES DAF ÖÇ DF DBD AAÇ MAP BY DTY OTH ATAD TUA/Alkalinite : Atıksu Arıtma Tesislerinden : Katı Madde : Avrupa Birliği : Atıktan Türetilmiş Yakıt : Amerika Birleşik Devletleri : Çevre Koruma Ajansı : Çevre ve Şehircilik Bakanlığı : Türkiye İstatistik Kurumu : Toplam Kuru Katı Madde : Toplam Uçucu Katı Madde : Uçucu Katı Madde : Askıda Katı Madde : Biyolojik Oksijen İhtiyacı : Kimyasal Oksijen İhtiyacı : Mekanik Disintegrasyon : Disintegrasyon Oranı : Eşdeğer Nüfus : Kapiler Emme Süresi : Çözğnmüş Hava Flotasyonu : Ön Çökeltim : Damlatmalı Filtre : Döner Biyodisk : Atık Aktif Çamur : Magnezyum Amonyum Fosfat : Bantlı Yoğunlaştırıcı : Döner Tamburlu Yoğunlaştırıcı : Özgül Oksijen Tüketim Hızı : Ototermal Termofilik Havalı Çürütme : Toplam Uçucu Asit
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 1 1. GİRİŞ 1.1. Konunun Anlam ve Önemi, Sorunun Boyutları Atıksu arıtma tesislerinden (AAT) kaynaklanan çamur, genellikle sıvı veya yarı katı formda olup ağırlıkça % 0,25-12 oranında katı madde (KM) ihtiva eder. Avrupa Birliği (AB) genelinde, birinci, ikinci ve üçüncü kademe arıtmadan kaynaklanan kentsel AAT çamurunun kuru ağırlığı ortalama olarak 90 g/kişi.gün mertebesindedir. Güncel terminolojide çamur ve biyokatılar arasında ayrıma gidilmektedir. Çamur, atıksu arıtma sürecinde arıtma tesislerinden uzaklaştırılan katılar olarak tanımlanmaktadır. Atıksu arıtımı sonrası ayrıca arıtılan veya ilave işlemler uygulanan katılar ise biyokatı olarak adlandırılmaktadır. Biyokatılar, biyolojik ve kimyasal çamur stabilizasyonu sonrası geride kalan; ağırlıklı olarak organik, yarı katı ürünler olup çeşitli faydalı kullanımlar için uygun özelliklere sahiptirler. Dünya genelinde arıtma çamuru üretiminin tarihsel gelişimi aşağıda özetlenmiştir. ABD de üretilen çamur miktarı 1972 den beri artmakta olup, 1997 yılına göre bu değer 6,23 milyon ton/yıl dır. Yıllara göre çamurun uzaklaştırma yöntemi de farklılıklar göstermektedir. Örneğin 1972 de, toplam çamurun %20 si araziye uygulama ile, %25 i de yakma yöntemi ile uzaklaştırılmaktaydı. Ancak 1997 de üretilen toplam çamurun %55 i araziye uygulama, %17 si de yakma yöntemi ile uzaklaştırılmaktadır (Tablo 1.1.). Çamurun denize deşarjına ise Aralık 1991 de son verilmiştir. Tablo 1.1. ABD de çamur kullanma ve uzaklaştırma metotları (üretilen toplamın % si) (Spinosa ve Vesilind, 2001) Uygulama 1972 1989 1 1997 1 Arazide uygulama Yüzey uzaklaştırma Arazide Depolama Yakma Deniz deşarjı Diğer 20 veri yok 40 25 15 veri yok 33,3 10,3 33,9 16,1 6,3 veri yok 1 US EPA (1993) 2 Katı atık ile depolama ve monofilling i içermektedir. 3 Bazı maddelerin diğer alanlarda depolama ve uzun süreli saklamalarını içerir. 54,8 19,2 2 veri yok 17,3 0 8,7 3 Asya ülkeleri arasında Japonya da çamur uzaklaştırma uygulamaları Tablo 1.2 de verilmektedir. Ancak Japonya da arazide depolama ve arazi ıslahı olanakları oldukça kısıtlıdır. Tablo 1.2. 1997 de Japonya da uzaklaştırılan ve kullanılan çamur miktarları (ton) (Spinosa ve Vesilind) Düzenli Körfezde Arazi Faydalı Diğer Toplam depolama ıslahı kullanım (%) Susuzlaştırılmış kek 766 247 527 60 1.600 (68) Yakmadan çıkan kül 1 102 146 101 12 361 (15) Kurutulmuş çamur 2 14 0 165 10 189 (8) Çürütülmüş çamur 0 0 0 214 214 (9) Toplam (%) 882 (37) 1 cüruf içerir. 2 kompost içerir. 393 (17) 793 (33) 296 (13) 2.364 (100)
2 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Avrupa Birliği ülkelerinde 1990 de 7 milyon ton kuru çamur üretilmiştir. Tablo 1.3. de görüldüğü gibi çamurun tarımda kullanımı %10 - %80 arasında değişmesine rağmen, yakma işlemi sadece birkaç ülkede kullanılmaktadır. Denize deşarj ise 1998 in sonlarına kadar devam etmiştir. Tablo 1.3. 1990 da Avrupa Birliğinde kullanılan ve deşarj edilen çamur miktarları (Spinosa ve Vesilind, 2001) Ülke Belçika Danimarka Fransa Almanya Yunanistan İrlanda İtalya Lüksemburg Hollanda Portekiz İspanya İngiltere Toplam (10 3 kuru t/yıl) 35 150 900 2750 200 23 800 15 280 200 300 1500 Tarım (%) 57 43 27 25 10 23 34 80 53 80 61 51 Arazi depolama (%) 43 29 53 65 90 34 55 20 29 12 10 16 Yakma (%) 0 28 20 10 0 43 11 0 10 0 0 5 Deniz (%) 0 0 0 0 0 0 0 0 8 8 29 28 1.2. Çamur Arıtımı ve Bertarafı Uygulamaları Mevcut çamur işleme seçenekleri Tablo 1.4. de verilmiştir. Yetkililerin, burada sıralanan alternatifleri, teknik, ekonomik ve çevresel şartları da dikkate alarak, gerektiğinde uygum şekilde birleştirip kullanmaları gerekmektedir. Tablo 1.4. Çamur işleme seçenekleri Seçenekler Amaç Uygulama Kullanmama Yeniden kullanma Geri Kazanım İçeride (bünyede) hapsetme Çevreye (araziye veya yanma ürünlerini atmosfere) verme Çevreye zararlı ve geri döndürülemez etkisi olan maddelerin kullanımının durdurulması Çevreye salınan malzeme miktarını azaltarak, mineral (doğal) kaynak kullanımının sınırlandırılması Çevreye doğrudan bırakılması uygun olmayan maddelerin uygun forma dönüştürülmesi Çevreye sızma ve taşınma potansiyeli olan atık unsurlarının geçişinin mümkün olduğunca azaltılması Olumsuz etki oluşturmadan araziye vermek veya uygulamak Endüstriyel deşarjlarda etkili kaynağında kontrol yöntemleri ile çevre dostu üretim girdileri tercih edilerek, çamurun tarım alanlarında ve diğer değerlendirme seçeneklerinde kullanımını kolaylaştırmak Dahili yeniden kullanım (örn. çökeltim kimyasallarının yeniden kullanımı) ile harici yeniden kullanım (örn. fosforun gübre olarak yeniden kullanımı) seçenekleri Organik maddelerin metan gazına dönüştürülmesi (enerji kaynağı olarak kullanmak amacıyla), çamurun çözünürleştirerek geri kazanımı (uçucu yağ asitleri, N,P v.b.) ve çamurdan kompost eldesi Çamurun bünyesindeki zehirli maddelerin uygun stabilizasyon ve katılaştırma yöntemleriyle bünye içinde hapsedilmesi ve önlenmesi Çamurun araziye serilerek tarımda kullanımı, çamur yakma sonucu oluşan arıtılmamış baca gazlarının bacalarda yeterince seyreltilerek atmosfere verilmesi
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 3 1.2.1. Arıtma Çamurlarına Uygulanan Başlıca İşlemler Önceki bölümlerde açıklandığı üzere çamur, birincil, ikincil ve/veya üçüncül (ileri) düzeyde atıksu arıtım proseslerinden kaynaklanır ve bunlara göre adlandırılır. Birincil çamur, ham atık suda bulunan çökelebilen katı maddelerden oluşurken, ikincil çamur, çökelebilen katıların yanı sıra biyolojik katıları da içerir. İleri arıtma çamuru ise, biyolojik arıtmaya dirençli virüsler, ağır metaller, fosfor ve/veya azot içerir. Avrupa daki merkezi bir kentsel AAT den kaynaklanan çamurların, bertaraf edilmeden önce, bakteri, virüs ve diğer organik kirleticilerinden arındırılmış olması gerekir. Tipik çamur yönetim sistemi bileşenleri aşağıdaki gibi özetlenebilir: Ön arıtma (ızgaradan geçirme, öğütme) Birincil çamurları yoğunlaştırma (yerçekimi ile çökeltim, yüzdürme, döner tambur, bant filtre, santrifüj) Stabilizasyon (anaerobik çürütme, aerobik çürütme, kireç ilavesi) İkincil çamurları yoğunlaştırma (yerçekimi ile çökeltim, yüzdürme, döner tambur, bant filtre, santrifüj) Şartlandırma (kimyasal, termal) Susuzlaştırma (bant filtre, pres filtre, santrifüj, kurutma yatağı) Son işlemler (kompostlaştırma, kurutma, kireç ilavesi, yakma, ıslak oksidasyon, piroliz, dezenfeksiyon) Depolama (sıvı çamur, kuru çamur, kompost, kül) Taşıma (karayolu, boru hattı, deniz vasıtası) Nihai bertaraf (düzenli depolama, tarım ve bahçecilik uygulamaları, orman veya ıslah edilmiş arazi uygulamaları, yapı malzemeleri üretimi) Tablo 1.5., AB de uygulanan çamur arıtma proseslerine ilişkin tipik örnekler sunmaktadır. Tablo 1.5. AB de uygulanan çamur arıtma prosesi örnekleri Proses Tanım Çamur Çamur,70 C sıcaklıkta en az 20 dakika veya 55 C de en az 4 saat işlem görür ve pastörizasyonu ardından mezofilik anaerobik çürütücüye aktarılır. Birinci kademe çürütme sıcaklığı, 35±3 veya 25±3 C aralığında olup ortalama Mezofilik anaerobik bekletme süresi ise en az 12 ve 24 gündür. Ardından (ikinci kademede) ortalama çürütme bekletme süresi kadar veya en az 14 gün daha bekletilir. Termofilik aerobik Ortalama bekletme süresi 7 gündür. Kompost reaksiyonlarının büyük ölçüde çürütme Kompostlaştırma (aktarmalı ve havalandırmalı statik yığın metodu) Sıvı çamurun kireçle stabilizasyonu Sıvı çamur depolama Susuzlaştırma ve depolama gerçekleşmesi için çamur en az 55 C de arıtılır. Çamur 40 C sıcaklıkta en az 5 gün işlem görür; bu aşamada yığın içindeki sıcaklığın 4 saat süreyle en az 55 C olmasına müsaade edilir. Ardından çamur, kompost reaksiyonlarının tümüyle sonlandığından emin olmak için nihai olgunlaşmaya bırakılır. Çamur ph ını en az 2 saat 12 değerinin üzerinde tutabilecek ölçüde kireç eklenir. Bu işlemden sonra çamur artık doğrudan kullanım için uygundur. En az 3 ay boyunca, arıtılmış (stabilize edilmiş) sıvı çamur depolanarak bekletilir. Ham çamur kireçle şartlandırıldıktan sonra, susuzlaştırılır ve çamur keki en az 3 ay boyunca depolanarak bekletilir. Mezofilik çürütme işlemi görmüş çamurlarda ise, depolama süresi en az 14 gün olmalıdır.
4 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ 1.2.2. Çamur Yönetim Stratejileri Son yıllarda, kentsel AAT çamuru bertarafı konusunda büyük gelişmeler yaşanmıştır. AB Kentsel Atıksu Direktifi nin (91/271/EEC) yürürlüğe girdiği 1998 yılı öncesinde, kentsel AAT çamurları genellikle denize boşaltılmış veya doğrudan tarım arazilerinde gübre olarak kullanılmıştır. Bu tarihten (1998) itibaren ise, AB müktesebatı (Kentsel Atıksu Arıtımı Direktifi) deniz ve kıyı sularını korumak amacıyla, kentsel AAT çamurlarının denize boşaltımını tümüyle yasaklamış, ayrıca düzenli depolamaya gönderilebilecek çamur miktarını da kademeli olarak kısıtlamıştır. Ancak mevcut durumda dahi AB de oluşan çamurun % 35-45 inin halen araziye uygulandığı tahmin edilmektedir. Buna göre AB de, arıtılmış çamurun düzenli depolanması %40, tarımda kullanımı %37, yakılması %12, ormancılık, arazi ıslahı vb. diğer alanlarda kullanımı ise %11 mertebelerinde seyretmektedir. Son dönemde çamur yönetimi alanında, doğrudan yakma, diğer malzemelerle birlikte yakma, ıslak oksidasyon, piroliz ve gazlaştırma gibi enerji geri kazanım seçenekleri giderek daha cazip hale gelmektedir. Araziye Uygulama Çamurun arazide bertarafı ve faydalı kullanımını etkileyen başlıca özellikleri, organik içeriği (uçucu katı olarak ölçülür), besi maddeleri, patojenler, metaller ve toksik organiklerdir. Çamurun arazide kullanılması durumunda, gübre özelliği (azot, fosfor ve potasyum içeriği) önem kazanır. Ticari bir gübre ile çamurun karşılaştırması Tablo 1.6 da verilmektedir. Araziye verilen çamur, bitki büyümesi için gereken besi maddelerini karşılar. Bazı uygulamalarda, çamurun fosfor ve potasyum içeriği bitki gereksinimini karşılayamayacak kadar az olabilir. Çamurdaki iz elementler, inorganik kimyasal elementler olup bitki ve hayvanlar için gerekli veya zararlı olabilir. Arıtma çamurlarının tipik ağır metal içerikleri Tablo 1.7. de verilmektedir. Çamurun arazide kullanım miktarı, yapısındaki ağır metal konsantrasyonuna bağlıdır. Tablo 1.6. Ticari gübre ve çamurdaki besi maddesi seviyelerinin kıyaslanması (Metcalf&Eddy, 2003) Besi maddesi % Azot Fosfor Potasyum Tarımda kullanılan gübre 1 Stabilize aktif çamur tipik değeri (TS in % si olarak) 5 3.3 1 Besi maddesi konsantrasyonu toprak ve bitki özelliğine göre değişir. Tablo 1.7. Atıksu arıtma tesisi çamurundaki metal içerikleri (Metcalf&Eddy, 2003) 10 2.3 10 0.3 Metal Arsenik Kadmiyum Krom Kobalt Bakır Demir Kurşun Manganez Civa Molibden Nikel Selenyum Kalay Çinko Kuru çamur (KM), mg/kg Aralık 1,1-230 1-3,410 10-99,000 11,3-2,490 84-17,000 1,000-154,000 13-26,000 32-9,870 0,6-56 0.1-214 2-5,300 1,7-17,2 2,6-329 101-49,000
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 5 Çamurun Çimento Fırınlarında Yakılması Çimento üretiminde kullanılan geleneksel yakıtlar doğalgaz, petrol veya kömür olup atık yağlar, plastik maddeler, atıktan üretilmiş yakıt (ATY), oto parçaları, atık lastikler ve AAT çamurları gibi ısıl değeri nispeten yüksek muhtelif malzemelerden de ek yakıt olarak yararlanılabilmektedir. Tablo 1.8. de, çimento sanayinde kullanılan alternatif yakıtlar üç sınıf halinde verilmektedir. Tablo 1.8. Çimento endüstrisi için alternatif yakıt seçenekleri Katran, kimyasal atıklar, distilasyon kalıntıları, atık solventler, kullanılmış yağlar, Sıvı atıklar vaks/parafin süspansiyonları, petrokimya atıkları, asfalt karışımları, boya artıkları, yağ çamurları Pet şişeler, atık kağıtlar, kauçuk artıkları, kağıt hamuru çamuru, kullanılmış araba lastikleri, pil, akü ve bataryalar, plastik artıklar, tahta atıklar, kentsel katı atıklar, pirinç Katı atıklar kabukları, fındık kabukları, atıktan türetilmiş yakıtlar (ATY), yağlı/petrollü toprak, arıtma çamurları Gaz atıklar Katı atık düzenli depolama sahasında oluşan depo gazı, piroliz sonucu oluşan gazlar Temel bir kural olarak, çimento fırınına maksimum arıtma çamuru besleme oranı, çimento fabrikasının klinker üretim kapasitesinin %5 ini geçmemelidir. Örneğin, 2.000 ton/gün kapasiteli bir çimento fırını için, en fazla 100 ton/gün kuru çamur beslenmesi tavsiye edilir (Fytili ve Zabaniotou, 2006). Söz konusu çamur/kömür oranı kısıtlaması, çamur içeriğindeki ağır metal ve toz gibi çeşitli zararlı malzemelerin yüksek miktarda salımını önlemek açısından önem arz eder. Bu itibarla emisyonların baca gazındaki konsantrasyonları, ilgili yasal düzenlemelere ve standartlara uymalıdır. Sanayileşmiş ülkelerdeki tesislerde, tipik bir kuru prosesli Portland Çimentosu Fabrikasında birincil enerji tüketiminin %75 i fosil yakıt tüketimi ve %25 i ise elektrik tüketiminden oluşur. Çimento üretimi sürecinde birincil (ön) prosesler, yakıt enerjisinin %99 unu tüketerek en fazla enerji gerektiren (enerji yoğun) adım olarak öne çıkar. Elektrik enerjisinin ise %33 ü hammadde işlenmesi ve % 38 i klinkerde kırma ve öğütme ekipmanlarını çalıştırmak için kullanılır. Arıtma çamurlarının yakılması neticesinde ortaya çıkan kül, düzenli depolamada bertaraf edilebildiği gibi, yapı malzemelerinin çeşitli özelliklerinin geliştirilmesi için inşaat sektöründe de kullanılabilir. Söz konusu külden, tuğla üretiminde ve beton harcında ince agrega olarak faydalanılabilmektedir. 1.3. Çamur Yönetimi ile İlgili Yasal Çerçeve Çamur yönetimi ile ilgili olarak ABD, Avrupa Birliği Ülkeleri ve Türkiye de yürürlükte olan yasal çerçeve ana hatları ile aşağıda özetlenmiştir. ABD Standartları ABD de evsel nitelikte arıtma çamurları ile biyokatıların kullanımı ve uzaklaştırılması (bertarafı) EPA nın hazırladığı 40 numaralı Federal Yönetmelik kısım 503 ile düzenlenmiştir. Bu yönetmelik esas olarak evsel atıksu arıtma çamur ve biyokatıların yönetimini başlıca 3 sınıf altında düzenlenmektedir. Sınıflardan ikisi (A ve B) indikatör bakteri ve/veya patojen kriterlerini, üçüncü tip biyokatılar (çok iyi tip biyokatılar, EQ sınıfı) için ise patojen ve ağır metal limitlerini tanımlamaktadır. Tablo 1.9 da ABD de çamur kullanımı veya uzaklaştırılması (bertaraf) için ilgili yönetmeliklerde öngörülen kalite parametreleri topluca verilmektedir (Davis, 2010).
6 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Tablo 1.9. Araziye uygulama durumu için US EPA kirletici limiteleri (US EPA, 1993) Kirletici Üst (azami) Kirletici Eklenik kirletici Yıllık kirletici konsantrasyon limitleri a,b konsantrasyon a, c, d limitleri yükleri (kg/ha) yükleri (kg/ha.yıl) (mg/kg) (mg/kg) As 75 41 41 2,0 Cd 85 39 39 1,9 Cu 4300 1500 1500 75 Pb 840 300 300 15 Hg 57 17 17 0,85 Mo 75 - - - Ni 420 420 420 21 Se 100 36 100 5 Zn 7500 2800 2800 140 Uygulama alanları a Kuru ağırlık esaslı. b Mutlak değerler. c Aylık ortalamalar d Çok iyi kalitede biyokatılar Araziye uygulanan her tür biyokatı Dökme olarak verilen veya torba/konteyner içinde satılan biyokatılar Dökme olarak verilen/satılan biyokatılar Torba veya ambalaj içinde satılan biyokatılar
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 7 Tablo 1.10. Çamur kullanımı ve bertarafına yönelik kalite parametreleri (Davis, 2010) Yönetmelikte, araziye (toprağa) uygulanacak çamurlarda aranacak kalite için ağır metallere yönelik 2 kademeli limitler öngörülmektedir: Konsantrasyon üst limitleri ve kirlilik konsantrasyonu (veya eklenik kirlilik yükü) limitleri Tablo 1.11. de verilmiştir.
8 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Tablo 1.11. Araziye uygulanacak çamurlar için izin verilen kirlilik konsantrasyon limitleri (Turovskiy ve Mathai, 2006) Kirletici konsantrasyon limitleri a,c,d (mg/kg) Eklenik kirletici yükleri (kg/ha) Tavan konsantrasyon Kirletici limitleri a,b (mg/kg) Arsenik 75 41 41 2 Kadmiyum 85 39 39 1,9 Bakır 4300 1500 1500 75 Kurşun 840 300 300 15 Cıva 57 17 17 0,85 Molibden 75 - - - Nikel 420 420 420 21 Selenyum 100 36 100 5 Çinko 7500 2800 2800 140 Yıllık kirletici yükleri (kg/ha/365-gün) Uygulama Araziye uygulanan tüm alanı: biyokatılar Kaynak: A.B.D. EPA, 1994. a Kuru ağırlık bazında. b Mutlak değerler. c Aylık ortalama değerler. d İyi kalitede biyokatılar. Yığın halindeki veya paketlenmiş biyokatılar Yığın halindeki biyokatılar Paketlenmiş biyokatılar Park ve bahçelere uygulanacak (serilecek) stabilize çamurlarda kirletici konsantrasyonu üst limitlerinin sağlanması gerekmektedir. Özel ambalajlı (torba) halde veya dökme olarak pazarlanan stabilize çamurlarda ise kirletici konsantrasyonu limitleri veya yıllık ve eklenik (toplam) kirletici yükü limitlerinin aşılmaması şart koşulmaktadır. Arıtma çamurlarının park ve bahçeler ile tarımda kullanılması durumunda, çamur ve biyokatılara söz konusu yönetmelikte önerilen patojen giderme teknolojileri seçeneklerinden birinin uygulanmış olması gerekmektedir. Böcek veya diğer hayvanlar (kuş, fare, köpek v.b) aracılığı ile bulaşıcı hastalıkların yayılmasını önlemek üzere, EPA Yönetmeliğinde önerilen toplam 11 adet vektör ilgisini azatlım tedbiri seçeneğinden en az birinin uygulanması öngörülmektedir, (EPA, 1993, US EPA, 1994 ve Tata ve diğ., 1999). US EPA Yünetmeliğinin konu ile ilgili hükümlerini özetleyen geniş bir özet EK- 1 de verilmiştir. AB Yönetmelikleri AB müktesebatında arıtma çamurlarının yönetimine ilişkin temel direktif AB Çamur Direktifi olup, bu direktifle ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir. AB Çamur Direktifi (1986) AB bünyesinde, atıksu çamurlarına ilişkin tüm yönetim stratejileri Çamur Direktifi nde tanımlanmıştır. Buna göre, çamurun bilimsel tarım açısından çok önemli nitelikleri olduğu kaydedilmektedir. Direktif ayrıca, toprak ve çamur içerisindeki ağır metal konsantrasyonları ile toprağa yıllık olarak uygulanabilecek en yüksek ağır metal miktarlarına ilişkin kısıtlar getirmektedir. Araziye arıtma çamurunun uygulanması ile hayvan otlatma ve/veya hasat süreleri arasında geçen süre en az 3 hafta olmalıdır. Meyve ağaçları hariç olmak üzere, diğer meyve ve sebze ekinlerinin büyüme döneminde araziye uygulama yapılamaz.
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 9 Buna ilaveten, Kentsel Atıksu Arıtımı Direktifi (91/271 / EEC) uygulamasının, 2005 yılında çamur oluşumunda % 50 oranında artışa, bir başka deyişle, yılda 10 milyon ton çamur oluşumuna sebep olduğu kaydedilmiştir. Kentsel AAT Çamuru ile ilgili AB Mevzuatı AB de, atık yönetimine ilişkin aşağıda listelenen çeşitli direktifler sırasıyla yürürlüğe alınmıştır: 1975 yılında, çevre kirliliğinin önlenmesi ve çevre dostu bertaraf yöntemlerinin/teknolojilerinin teşvik edilmesi amacıyla, atık yönetimine ilişkin genel çerçeveyi ilk kez tarifleyen Atık Çerçeve Direktifi (75/442/EEC) yürürlüğe girmiştir. Kentsel AAT çamurunun toprak/arazi uygulamalarını teşvik amacıyla, Arıtma Çamurlarının Tarımda Kullanılması Direktifi (86/278/EEC), 1986 yılında yürürlüğe girmiştir. Direktif aynı zamanda arıtma çamurlarının, toprak, bitki örtüsü, hayvanlar ve insanlar üzerindeki muhtemel olumsuz etkilerini önleyecek şekilde kullanımını düzenler. Direktifte, arıtılmış/işlenmiş arıtma çamuru, kullanımından kaynaklanabilecek sağlık risklerini azaltmak üzere biyolojik, kimyasal veya termal süreçler ile uzun süreli depolama/bekletme gibi işlemlere tabii tutulmuş çamur olarak tanımlanır. İşlenmemiş çamurun tarımda kullanımına ise, yalnızca toprağa enjekte edilmesi veya toprak altına verilmesi/beslenmesi durumlarında müsaade edilir. 1991 yılında yürürlüğe giren Tehlikeli Atık Direktifi (91/689/EEC) ile bu tür atıkların bertarafı için özel standartlar ortaya konmaktadır. İlk olarak 1991 de hazırlanarak 1998 de revize edilen Kentsel Atıksu Direktifi (91/271/EEC) ile 2005 yılından itibaren, atıksu yönetimi alanında daha sıkı kalite standartları getirmiştir. Direktifin AAT çamurları konusundaki temel maddesinde, AAT lerden kaynaklanan çamurların uygun olan her durumda yeniden kullanımı zorunluluğunu getirmektedir. AB de 1985-2000 döneminde, dioksinlerin %90 oranında azaltımı hedeflemiştir. Ayrıca 2000 yılında onaylanarak 2005 yılında yürürlüğe giren yeni bir direktif ise, yakma kaynaklı dioksin emisyonuna sınırlama getirmektedir. AB nin nihai atık bertaraf hedefi, 2000 yılında oluşan miktarlara göre, 2020 yılına kadar %20 ve 2050 yılına kadar ise %50 oranında atık azaltımıdır. Bu hedefe ulaşabilmek için belirlenen strateji kapsamında yer alan yöntemler, öncelik sırasına göre aşağıda verilmiştir: (a) atık önleme, (b) geri dönüşüm ve enerji eldesi yoluyla atık geri kazanımı, (c) geliştirilmiş arıtma şartları, (d) atık taşınımının düzenlenmesi. Türkiye deki Durum Türkiye de arıtma çamurlarının yönetimi ile ilgili başlıca yasal çerçeve aşağıda özetlenmiştir.
10 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Atık Yönetiminin Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik (ÇŞB, 2008): Bu yönetmeliğin amacı, atıkların çevre ve insan sağlığına zarar vermeden yönetilmesine ilişkin genel esasların belirlenmesidir. Bu kapsamda, atık yönetiminin kontrollü bir şekilde yapılabilmesi için atık sınıflandırılması getirilmiştir olup, atıkların tehlikelilik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla 20 ana grup altında detaylı atık listesi ile bir sistematik oluşturulmuştur. Burada atıksu çamurları, Yönetmelik Ek IV de verilen atık listesi içerisinde 19. madde olan, Atık yönetim tesislerinden, tesis dışı atık su arıtma tesislerinden ve insan tüketimi ve endüstriyel kullanım için su hazırlama tesislerinden kaynaklanan atıklar bölümüne tekabül etmektedir (Madde 19.08). Bu bölüm su, atıksu ve atık yönetimi tesislerinden kaynaklanan tüm atıklara işaret eder. Evsel ve Kentsel Arıtma Çamurlarının Toprakta Kullanılmasına Dair Yönetmelik (ÇŞB, 2010): Bu yönetmeliğe göre, ham çamurun toprakta kullanılması yasaktır; stabilize arıtma çamurunun kullanılmasında ise bazı sınırlamalara uyulması gerekmektedir. Öncelikle stabilize çamurun, doğal orman alanları ile meyve ağaçları hariç olmak üzere toprakla temas eden ve çiğ yenen meyve ve sebze ürünlerinin yetiştirildiği topraklarda kullanımı yasaktır. Arıtma çamurunun toprakta kullanılması, tüm koruma alanları ile içme ve kullanma suyu temin edilen yüzeysel su ve yeraltı suyu besleme havzalarında tamamen yasak olup, bu amaçlara hizmet etmeyen diğer yüzey sularını çevreleyen 300 m lik alanın dışında uygulama yapılmasına izin verilmektedir. Hayvan otlatma veya hayvan yemlerinin hasadı yapılacak alanlarda ise, söz konusu faaliyetler ile arıtma çamurunun uygulanması arasında geçen süre en az 4 hafta olmalıdır. Bunlara ilaveten arıtma çamurlarının, ph değeri 6 dan küçük olan, organik madde içeriği %5 den fazla olan topraklarda ve taban suyu seviyesi 1 m den sığ derinlikte olan veya eğimi %12 yi geçen alanlar ile kumlu tekstürlü topraklarda kullanımı yasaktır. Organik madde içeriği %40 dan daha az olan stabilize arıtma çamurlarının da toprağa uygulanması yasaktır. Kapasitesi 1.000.000 eşdeğer nüfusun üzerinde olan atıksu arıtma tesislerinde oluşan çamurların en az %90 kuru madde değerine kadar kurutulması esastır. Ancak teknik ve ekonomik açıdan uygunluğunun belgelenmesi durumunda %90 kuru madde şartı aranmaz. Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik (ÇŞB, 2010): Bu yönetmelikte, Geçici Madde 4 de bahsi geçen kriterler ve/veya Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği Ek 2 de belirtilen Atıkların Düzenli Depolama Tesislerinde Depolanabilme Kriterleri sağlandığı takdirde arıtma çamurlarının düzenli depolama tesislerinde bertarafı mümkündür. Yönetmeliğin arıtma çamurlarının düzenli depolanmasını düzenleyen (Geçici Madde 4) maddesine göre, Atık Yönetimi Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik (ÇŞB, 2008) Ek IV uyarınca, tehlikesiz atık olarak sınıflandırılan arıtma çamurlarının ağırlıkça en az %50 kuru madde (KM) ihtiva etmesi, ön işleme tabii tutularak kötü kokunun giderilmesi ve atığın kararlı hale getirilmesi kaydıyla, Çözünmüş Organik Karbon (ÇOK) limitine bakılmaksızın II. Sınıf Düzenli Depolama Tesislerinde 01/01/2015 tarihine kadar depolanabileceği belirtilmektedir. Ancak mevcut susuzlaştırma teknolojileri ile söz konusu %50 lik KM oranına ulaşılması, özellikle kentsel atıksu arıtma çamurları için, termal kurutma olmaksızın, pratik olarak mümkün değildir. Termal kurutma için de %50 lik KM oranı çok düşük kalmaktadır. Bu sebeple minimum KM oranının %30-35 düzeylerine çekilmesi daha makul bir yaklaşımdır. Zira depolanan kentsel katı atıkların özellikle yaz dönemindeki su muhtevası da %65-70 düzeylerine ulaşabilmektedir.
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 11 Kentsel Atıksuların Arıtımı Yönetmeliği (ÇŞB, 2006): Bu Yönetmeliğe göre, kentsel atıksu arıtma tesislerinden çıkan arıtma çamuru uygun şartlarda yeniden kullanılabilir. Arıtma çamurlarının işlenmesi, geri kazanımı ve bertarafı ile ilgili olarak Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği Madde 17 de belirtilen hususlar gözetilmelidir (ÇŞB, 2010). Arıtma çamurlarının toprakta kullanımı ve/veya bertarafının, Evsel ve Kentsel Arıtma Çamurlarının Toprakta Kullanılmasına Dair Yönetmelik te belirlenen standartlara ve yöntemlere uygun olarak yapılması esastır. Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği (ÇŞB, 2010): Tebliğ, yerleşim birimlerinden kaynaklanan atıksuların arıtılması ile ilgili arıtma tesislerinin teknoloji seçimi, tasarım kriterleri, arıtılmış atıksuların dezenfeksiyonu, yeniden kullanımı ve derin deniz deşarjı ile arıtma faaliyetleri esnasında ortaya çıkan çamurun bertarafı için kullanılacak teknik esasları kapsamaktadır. Bu tebliğde arıtma çamurların işlenmesi, geri kazanımı ve bertarafı ile ilgili genel bilgiler, arıtma yöntem tanımları, arıtma teknolojileri uygulamaları ve hesapları yer almaktadır. Arıtma Çamurlarının Yönetimi ne İlişkin Planlama Çalışmaları Arıtma çamurlarının yönetimi ile ilgili olarak Türkiye de yapılan planlama çalışmaları aşağıda açıklanmıştır. Türkiye de arıtma çamurlarının tarımda kullanım oranı yaklaşık %5-10 düzeyinde olup, bu şekilde bertaraf edilen çamur miktarı 50.000-100.000 ton/yıl civarındadır. AB Komisyonu nun Kentsel Atıksu Arıtma Direktifi nin uygulanmasına ilişkin 1999 tarihli raporunda yer alan verilere göre bu değer AB üyelerine kıyasla düşüktür. Rapora göre, 1998 de tarımda arıtma çamuru kullanım oranı %5 (Yunanistan) ile %65 (Fransa) arasında değişirken, AB ortalaması yaklaşık %50 mertebesinde kalmaktadır. Aynı raporda 2005 yılı için AB ortalamasının yaklaşık %55 mertebesine yükseleceği tahmin edilmektedir. Türkiye için ise Yatırım Planı na göre, tarımda kullanılan arıtma çamuru miktarının bugünkü %5-10 seviyesinden gelecekte %30-40 seviyesine çıkacağı tahmin edilmektedir. Bu değer 2022 de yıllık yaklaşık 2 milyon ton çamura karşılık gelmektedir. Arıtma çamurunun tarımda kullanılmasının şu şekilde gerçekleşmesi beklenmektedir: Çamur stabilizasyon ve susuzlaştırma sonrası, atıksu arıtma tesislerinde depolanacaktır. Depolama maliyetleri AB Kentsel Atıksu Arıtma Direktifi uyarınca AAT lerin kurulum ve işletme maliyetlerine dahildir. Çiftçiler ve diğer kullanıcılar, tarlalara yaymak üzere tesisten (çamur depolama) çamuru alacaklardır. Bu sebeple tesis sahiplerine çamur uzaklaştırma için yeni bir maliyet gelmemektedir (ENVEST, 2005). Arıtma çamurunun düzenli depolanması olasılığı, sadece kısa vadeli bir seçenek olarak düşünülmektedir. Bunun temel sebebi, AB düzenli Depolama Direktifi nde belirtildiği üzere organik maddelerin düzenli depolanan atık içerisinden ayrılması konusundaki ihtiyaç ve kısıtlardır. Bu seçeneğin uygulanabileceği süre içerisinde alternatif arıtma metotları geliştirilmelidir. Düzenli depolamaya alternatif teşkil edecek teknolojiler şunlardır (MEMPIS, 2007): Çamurun arazi uygulamalarında kullanılması Arazi uygulamalarında veya katı atık formuna dönüştürmek üzere çamurun kurutulması
12 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Çamurun yakılması Araziye uygulamada dikkate alınması gereken iki önemli parametre; patojen organizmalar ve ağır metal içerikleri yönünden stabilize çamurun kalitesi ile çamurun gübre değeri ve toprak yapısını iyileştirme özellikleri yönünden çiftçiler tarafından kabul görmesidir. Çamurun kurutulması ve/veya tek başına veya çimento fabrikalarında yakılması uygulamalarında ise, atıksu çamurunun yüksek miktarlarda oluştuğu Büyükşehirlerde, Atıksu Yönetimi Master Planı Fizibilite Raporlarında öngörülen stratejiler doğrultusunda hareket edilmesi önerilmektedir. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü nce hazırlatılan Havza Koruma Eylem Planlarında önerilen Çamur Yönetimi Yaklaşımı aşağıda özetlenmiştir (TÜBİTAK MAM-İTÜ, 2010). Doğrudan Araziye Uygulama: Türkiye nin coğrafi, iklimsel ve arazi kullanım durumu dikkate alınarak, özellikle <100.000 nüfuslu yerleşimlerin stabilize olmuş arıtma çamurlarının, ilgili mevzuata uygun olarak, doğrudan araziye uygulanması düşünülmelidir. Bu yolla bertaraf edilebilecek çamur miktarının toplam çamur üretiminin %30-40 ı düzeyine ulaşması beklenmektedir. Diğer Yöntemlerle Bertaraf: Büyükşehirlerde (N> 500.000), doğrudan veya organik katı atıklarla birlikte anaerobik çürütme sonrası mekanik susuzlaştırma ve kurutma yoluyla hijyenizasyon sağlandıktan sonra, arıtma çamurları düzenli depolama alanlarında günlük örtü veya ilgili yönetmelikler çerçevesinde toprak şartlandırıcısı olarak kullanılabilir. Stabilize olmamış kentsel AAT çamurları, mekanik susuzlaştırma sonrası lisanslı çimento fabrikalarında yakılabilir veya bölgesel atık yakma tesislerinde diğer atıklarla birlikte yakılıp enerji geri kazanılabilir. Yakma uygulanacaksa çamur stabilizasyonu yapılması esastır. Stabilize olmamış arıtma çamuru keklerinin (KM %35) organik katı atıklarla birlikte veya ayrı olarak kompostlaştırılarak stabilize edildikten sonra toprak şartlandırıcısı ya da düzenli depolama alanlarında günlük örtü olarak kullanımı da diğer bir seçenektir. EN<100.000 AAT için kurutma yatakları veya çamur lagünlerinde depolama sonrası araziye uygulama da duruma göre başvurulabilecek sürdürülebilir yönetim seçeneğidir.
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 13 2. ÇAMUR KAYNAK, ÖZELLİK VE MİKTARLARI Çamur işleme, arıtma ve bertaraf sistemlerini tasarlayabilmek için arıtma sisteminde oluşan çamurun kaynak, özellik ve miktarının bilinmesi gerekmektedir. Atıksu arıtma tesisleri çamur, kum ve köpük tutma birimlerini de ihtiva eder. Arıtma işlemi sonunda çıkan çamur genellikle sıvı veya yarı katı formda olup kullanılan prosese ve uygulanan işletme yöntemine bağlı olarak %0,25-12 oranında katı (katı madde, KM) içermektedir. Çıkan çamur hacimce büyük olup, yönetimi (işlenmesi ve bertarafı) atıksu arıtımında oldukça karmaşık bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Çamur yönetiminin karmaşık süreç olmasının başlıca sebepleri, Arıtılmamış atıksu içinde yer alan önemli miktarlarda koku veren maddeler, Biyolojik arıtmada oluşan ve uzaklaştırılması gereken çamurun, ham atıksu içerisindeki organik maddelerden farklı bir yapıda, bozunma ve kokuşma eğiliminde olması, Çamurun sadece küçük bir kısmının katı madde, büyük bir kısmının ise sudan oluşması ve bu yüzden büyük hacimler işgal etmesi, olarak özetlenebilir. Arıtma tipine ve amacına göre, arıtma çamurlarının türleri farklılık gösterir. Bunlar; Çökebilen katı maddelerin oluşturduğu ön çökeltim çamurları, Kimyasal arıtma ve koagülasyon sonucu oluşan kimyasal çamurlar, Biyolojik arıtma işlemleri sonucu oluşan biyolojik çamur, İçme suyu arıtma işlemleri sonucu oluşan inorganik çamurlar, olarak sıralanabilir. Çamur işlenmesi ve bertarafında kullanılan yöntemler Tablo 2.1. de verilmiştir. Graviteli yoğunlaştırma, şartlandırma, susuzlaştırma ve kurutma, kullanılan başlıca arıtma metotlarıdır. Çürütme, kompostlaştırma, yakma, piroliz, gazlaştırma ve ıslakhava oksidasyonu prosesleri çamurdaki organik maddeleri stabilize etmek veya arıtmak amacıyla kullanılırlar. Arıtma çamurları iyi arıtıldığında, biyokatı olarak ifade edilen son ürünler toprak şartlandırıcısı, peyzaj materyali ve atık depolama alanlarında günlük veya nihai örtü tabakası malzemesi olarak değerlendirilebilir. ABD de 1998 yılı verileriyle yılda 6,9x10 6 ton civarında üretilen biyokatıların ~ % 60 ı faydalı kullanım (araziye uygulama, kompostlaştırma v.b), % 40 ı ise bertaraf yoluyla (yakma, düzenli depolama v.b) yönetilmektedir. Türkiye de de 2010 yılı verileriyle AAT lerinde üretilen ~1x10 6 t KM/yıl (~5x10 6 t kek, yıl, % 20 KM) çamur ve biyokatının ~%63 ü atık depolama alanlarında, %22 si diğer yöntemlerle bertaraf edilmekte kalan %15 lik kısım ise kompostlaştırma, araziye uygulama ve çimento fabrikalarında ek yakıt olarak kullanım yoluyla değerlendirilmektedir (TÜİK, 2012). 2.1. Çamur Kaynakları Çamur arıtma sistemleri ile çamur kaynağı, prosesin tipi ve işletme metoduna göre farklılık gösterir. Çamur ve katı atıkların esas kaynakları Tablo 2.1. de verilmiştir. Örneğin tam karışımlı bir aktif çamur prosesinde, çamur uzaklaştırma (çekimi) havalandırma havuzundan yapılıyorsa, son çökeltim tankı çamur kaynağı değildir. Diğer taraftan, uzaklaştırma çamur geri dönüş hattından gerçekleştiriliyorsa çamur kaynağı
14 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ son çökeltim tankı olarak kabul edilebilir. Yoğunlaştırma, çürütme, şartlandırma ve susuzlaştırma için kullanılan prosesler de çamur kaynağı veya çıkış noktalarıdır. Tablo 2.1. Çamur işleme ve bertaraf metotları (Metcalf&Eddy, 2003; Filibeli, 1998) İşlem, prosesler veya arıtma metotları Pompalama Birincil İşlemler Öğütme Eleme Kum tutucu Karıştırma Biriktirme Yoğunlaştırma Graviteli yoğunlaştırıcı Flotasyonlu yoğunlaştırıcı Santrifüjlü yoğunlaştırıcı Bantlı yoğunlaştırıcı Döner elekli yoğunlaştırıcı Stabilizasyon Kireç stabilizasyonu Isıl işlem Havasız çürütme Havalı çürütme Ototermal aerobik çürütme Kompostlaştırma Şartlandırma Kimyasal şartlandırma Termal (ısıl) Dezenfeksiyon Pastörizasyon Uzun-süreli depolama Susuzlaştırma Vakum filtre Santrifüj Bant filtre Pres filtre Burgu filtre Çamur kurutma yatakları Bitki yatakları Çamur lagünleri Isıl kurutma Doğrudan temaslı Dolaylı ısıl kurutucular Termal Arıtma (Yakma) Çok hücreli yakıcı Akışkan yataklı yakıcı Döner fırınlı yakıcı Katı atıklarla birlikte yakma Nihai bertaraf Araziye uygulama Seçilmiş özel alanlara serme Düzenli depolama Taşıma ve biriktirme Fonksiyonları Çamur ve sıvı biyokatıların iletimi Boyut küçültme Elyaflı maddeleri ayırma Kum giderimi Çamur akımlarını dengeleme Debi dengeleme Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Stabilizasyon Stabilizasyon Stabilizasyon, kütle azaltma Stabilizasyon, kütle azaltma Stabilizasyon, kütle azaltma Stabilizasyon, ürün geri kazanımı Suyunu bırakma özelliğini iyileştirme Suyunu bırakma özelliğini iyileştirme Dezenfeksiyon Dezenfeksiyon Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Depolama Kütle ve hacim azaltma Kütle ve hacim azaltma Hacim azaltma, kaynak geri kazanımı Hacim azaltma Hacim azaltma Hacim azaltma Son uzaklaştırma, faydalı kullanım Son uzaklaştırma, arazi ıslahı Son uzaklaştırma Katıların taşınması ve biriktirme
ATIKSU ARITMA ÇAMURLARININ İŞLENMESİ VE BERTARAFI 15 Tablo 2.2. Klasik atıksu arıtma sistemi çamur ve katı atık kaynakları (Metcalf&Eddy, 2003) Temel işlem ve prosesler Atık çeşidi Açıklama Elek Kaba katılar Kaba katılar mekanik olarak veya çubuk ızgaralardan elle toplanarak atılır. Kum tutucu Ön havalandırma Kum ve köpük Kum ve köpük Köpük giderme, işlemi kum tutucularda kum ile birlikte gerçekleştirilir. Bazı sistemlerde ön havalandırma tankında köpük giderici yoktur, kum tutucunun bulunmaması tankta kum birikimine sebep olabilir. Birincil (ön) çökeltim Biyolojik arıtma Birincil çamur ve köpük Askıda katı maddeler Çamur ve köpük miktarı toplama sistemine ve giren atıksuyun özelliklerine göre değişir. Askıda katı madde biyolojik arıtma sonucu oluşur. Arıtma sisteminde oluşan fazla çamuru yoğunlaştırmak gerekebilir. İkincil (son) çökeltim Biyolojik çamur ve köpük ABD EPA ya göre köpük sıyırıcı şart koşulmuştur. Çamur işleme birimleri 2.2. Çamur Özellikleri Çamur, kompost ve kül Son ürünün özelliği, kullanılan proses ve işletme ile çamur özelliklerine bağlıdır. Bu konudaki yasal düzenlemeler giderek ağırlaşmaktadır. Çamur arıtımı ve son uzaklaştırma yöntemlerinin belirlenmesinde, çamur ve katı maddenin özelliği ve içeriğini bilmek çok önemlidir. Bu aynı zamanda katı atığın kaynağı, sistemdeki çamur yaşı ve proses tipi ile de yakından ilgilidir. Arıtma çamurlarının bazı fiziksel özellikleri Tablo 2.3. te verilmektedir. Çamurun Genel Bileşimi: Arıtılmamış (ham) ve çürütülmüş çamurun kimyasal bileşimi ile ilgili bilgiler Tablo 2.4. te verilmektedir. Son uzaklaştırma yönteminin belirlenmesinde besi maddesi de dâhil olmak üzere kimyasal bileşiklerin çoğunun bilinmesi gerekir. Havasız çürütme sisteminin kontrolünde ph, alkalinite ve organik asit içeriğinin ölçülmesi oldukça önemlidir. Yakma ve arazide bertaraf metodunun uygulanması durumunda çamurdaki ağır metal, pestisit ve hidrokarbonlar ölçülmelidir. Yakma gibi termal bir proses kullanılacağında çamurun enerji içeriği de hesaplanmalıdır.
16 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Tablo 2.3. Arıtma sisteminden kaynaklanan çamur ve katı maddelerin fiziksel özellikleri (Metcalf&Eddy, 2003) Çamur ve katı atık Izgara ve elek atıkları Kum Köpük/yağ Birincil çamur Kimyasal çöktürme çamuru Aktif (Biyolojik) çamur Damlatmalı fitre çamuru Aerobik çürütülmüş çamur Anaerobik çürütülmüş çamur Kompost Foseptik (septik tank) çamuru Tanımlama Büyük boyutlu organik ve inorganik maddelerin tutulmasında kullanılır. Organik madde içeriği sistemin yapısına ve mevsime göre değişim gösterir. Hızlı çökme özelliğine sahip, ağır inorganik katılardan oluşmaktadır. İşletme şartlarına da bağlı olarak yağ ve gres gibi organik maddeleri de içerirler. Birincil ve ikincil çöktürme havuzları yüzeyinden sıyırılarak alınan yüzen maddeleri içerir. Köpük, yağ, bitkisel ve mineral yağlar, hayvansal katı yağlar, parafin, sabun, yiyecek atıkları,, sebze ve meyve kabukları, saç, kağıt ve karton, izmarit, plastik, kum ve benzeri maddeleri içerir. Özgül ağırlığı genellikle ~0.95 dir. Birincil (ön) çökeltim çıkan çamur gri renkte ve yapışkan olup, çoğu zaman yoğun kokuludur. Bu çamur kolaylıkla çürütülebilir. Metal tuzları ile yapılan çöktürmeden çıkan çamur koyu renkli, demir içeriği yüksek olduğunda ise kırmızı renklidir. Kokusu birincil çamur kadar yoğun değildir. Çamurdaki demir veya alum hidratları, çamuru jelatinimsi yapar. Tankta bırakılması durumda birincil çamur gibi yavaş bir çürümeye uğrar, önemli miktarda gaz çıkışı olur. Tankta uzun süreli kalırsa yoğunluğu artar. Kahverengi ve flok ağırlıklıdır. Koyu renk gözleniyor ise septik şartlar oluşmuş demektir. Renk açık ise az havalandırma sonucu çökelme özelliği kötü çamurdur. İyi şartlardaki çamur toprak kokusundadır. Çamur kolaylıkla septikleşmeye meyillidir, çürük yumurta kokusu yayabilir. Yalnız başına veya birincil çamurla karışmış aktif çamur kolayca çürüyebilir. Kahverengimsi, floklu ve taze olduğunda nispeten kokusuzdur. Aktif çamura göre daha yavaş parçalanmaya uğrar ancak kolay çürütülebilir. Kahve ve koyu kahve renklidir. Floküler özelliklidir. Kötü kokulu olmayıp çoğunlukla küf kokuludur. İyi çürütülmüş çamur kurutma yataklarında kolaylıkla susuzlaştırılabilir. Koyu kahve-siyah renkli olup, çok miktarda gaz içerir. Tam çürütüldüğünde, kötü kokmaz, kokusu hafif, sıcak katran, yanmış lastik veya mühür mumu gibidir. Çamur ince bir tabaka halinde, kurutma yatağına yayıldığında, katılar yüzeyde tutulur, su hızlı şekilde drene olur ve katılar yatak üzerinde yavaşça çökelirler. Çamur kurudukça, gaz çıkar, zengin bahçe toprağı özelliklerindedir. Koyu kahve-siyah renklidir. Ancak kompostlaştırmada kullanılan odun kırıntıları ve sisteme geri döndürülen kompost dolayısıyla renk değişebilir. İyi kompostlanmış çamur kokusuz olup, ticari değerde bahçe toprağı şartlandırıcısı olarak kullanılabilir. Siyah renklidir. İyi çürütülmemesi durumunda hidrojen sülfür ve diğer gazlardan dolayı kötü koyu yayar. Bu durumdaki çamurun kurutulmasında ciddi koku problem ile karşılaşılır.