XJY Kanalizasyon Çamurunu Biyokatılara Dönüştürmek: Atık Su Arıtma ve Ötesinde Bir Yolculuk

XJY çamur arıtımının tanıtımı

1950'den önce Amerika Birleşik Devletleri'ndeki çoğu topluluk atık sularını veya kanalizasyonlarını çok az arıtmayla veya hiç arıtmadan akarsulara ve nehirlere boşaltıyordu. Kentsel nüfus arttıkça akarsuların ve nehirlerin atık suyu işleme konusundaki doğal yeteneği azaldı ve birçok bölgede su kalitesinin bozulmasına neden oldu. Su kalitesinin bozulmasıyla ilgili endişelere yanıt olarak, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki binlerce topluluk 1950'ler ve 1960'larda atık su arıtma sistemleri inşa etti. Bu, akarsu ve nehir suyu kalitesinin büyük ölçüde iyileşmesine neden oldu, ancak başa çıkılması gereken başka bir malzeme daha ortaya çıktı: kanalizasyon çamuru. Arıtma tesisine giren atık suyun yaklaşık %99'u gençleştirilmiş su olarak deşarj edilir. Geriye kalan kısım, arıtma prosesi tarafından yakalanan katıların seyreltik bir süspansiyonudur. Bu atık su arıtma katılarına genellikle kanalizasyon çamuru denir.

"Kanalizasyon çamuru" veya "biyolojik katılar" - isimde ne var?

"Biyokatılar" terimi yakın zamanda atık su arıtma endüstrisi tarafından kullanılmaya başlanmıştır. Endüstri, biyokatıları, stabilizasyon ve patojen azaltımı için yeterli arıtmadan geçmiş ve araziye uygulanmak için yeterince yüksek kalitede olan kanalizasyon çamuru olarak tanımlamaktadır. Terimin amacı, yüksek kaliteli, arıtılmış kanalizasyon çamurunu, ham kanalizasyon çamurundan ve büyük miktarlarda çevresel kirleticiler içeren kanalizasyon çamurundan ayırmaktır. "Biyokatılar" terimi aynı zamanda kanalizasyon çamurunun biyolojik bir süreçle üretildiğini vurgulayarak endüstriyel çamurdan ayırt edilmesine de yardımcı olur. Terim, bazıları tarafından kanalizasyon çamurunun gerçek doğasını gizleme girişimi olarak eleştirildi, böylece bu malzemenin arazide uygulanması halk için daha az sakıncalı hale getirildi. Her ne kadar "biyokatılar" şüphesiz "kanalizasyon çamuru" veya basitçe "çamur" ile aynı olumsuz görüntüleri çağrıştırmıyor olsa da, yukarıda açıklanan ayrımı yapmak için doğru şekilde kullanıldığında meşru ve işlevsel bir terimdir. Bu belgede, "kanalizasyon çamuru" genel olarak atık su arıtma katılarını ifade etmek için kullanılacaktır ve "biyokatılar" ise özellikle arazi uygulamasına uygun malzemeyi ifade etmek için kullanılacaktır.

resim 6Kanalizasyon çamuru

Belediye XJY Kanalizasyon Çamurunun Üretimi

Belediye atık suyu veya kanalizasyon, kentsel ve banliyö evlerinde veya işyerlerinde yıkama, banyo yapma ve tuvalet sifonunu çekmek için kullanılan suyu ifade eder. Belediye atık suyu aynı zamanda endüstriyel kaynaklardan gelen suyu da içerebilir. Endüstriyel proseslerden kaynaklanan kimyasalları veya kirleticileri uzaklaştırmak için, belediye atık su sistemlerine katkıda bulunan endüstriyel kuruluşların, atık sularını kanalizasyon sistemine deşarj edilmeden önce ön arıtmaya tabi tutmaları gerekmektedir. Atık su, sıhhi kanalizasyon sistemi yoluyla merkezi bir atık su arıtma tesisine (bazen Kamuya Ait Arıtma Tesisleri veya POTW olarak da adlandırılır) iletilir. POTW'da kanalizasyon, besin maddelerini ve katı maddeleri uzaklaştırmak, organik maddeleri parçalamak ve sudaki patojenleri (hastalığa neden olan organizmalar) yok etmek için fiziksel, biyolojik ve kimyasal süreçleri kullanan bir dizi arıtma adımından geçer. Yenilenen su akarsulara ve nehirlere salınır veya geniş arazi alanlarına püskürtülebilir.

resim 7 Belediye kanalizasyon çamuru

Ham kanalizasyonun ön arıtımı, çubuklar, şişeler, kağıt ve paçavralar gibi büyük nesneleri çıkarmak için elemeyi ve inorganik katıların (kum, çakıl, cüruf) hızla sudan çökeldiği kum giderme aşamasını içerir. Arıtmanın bu aşamasında uzaklaştırılan elekler ve kum tipik olarak çöp depolama alanına atılır ve kanalizasyon çamurunun bir parçası haline gelmez.

Birincil arıtma, bu aşamaya giren katı malzemenin yaklaşık yarısını uzaklaştıran yerçekimiyle çökeltme ve yüzdürme işlemlerini içerir. Arıtmanın bu aşamasında çöken katı maddeler (organik ve inorganik) alttan çekilerek birincil çamuru oluşturur. Çoğu POTW'de, birincil arıtma sırasında su yüzeyinden alınan yüzen malzeme (yağ, gres, tahta ve bitkisel maddeler) ayrı olarak bertaraf edilir ve birincil çamurun parçası haline gelmez.

İkincil arıtma, atık sudaki asılı ve çözünmüş organik maddeleri parçalamak (parçalamak veya sindirmek) için doğal olarak oluşan mikroorganizmaların kullanıldığı, dikkatlice kontrol edilen ve hızlandırılmış bir biyolojik işlemdir. Bu malzeme atmosfere salınan karbondioksite ve mikrobiyal hücre kütlesine dönüştürülür.

İkincil çökeltme havuzlarında mikrobiyal hücre kütlesi dibe çöker ve uzaklaştırılır. Çoğunlukla organik olan bu maddeye ikincil çamur denir.

Bazı arıtma tesisleri ayrıca atık sudaki bitki besin maddelerini (azot ve fosfor), askıda katı maddeleri veya biyolojik oksijen talebini daha da azaltmak için tasarlanmış üçüncül arıtma adımlarını da içerir. Kimyasal olarak çökeltilmiş fosfor ve filtrasyon, üçüncül bir çamur üretir.

Son olarak su, patojenik mikroorganizmaları yok etmek için dezenfeksiyon işlemine tabi tutulur. Yenilenen su daha sonra bir dereye veya nehre salınır veya geniş arazi alanlarına püskürtülebilir.

XJY Belediye kanalizasyon çamuru için arıtma yöntemleri

Birincil, ikincil ve üçüncül çamurlar normal olarak birleştirilir ve %1 ila %4 katı madde içeren sonuçtaki karışıma "ham" kanalizasyon çamuru adı verilir. Patojen içeriği ve kararsız, ayrışabilir yapısı nedeniyle ham kanalizasyon çamuru potansiyel bir sağlık ve çevre tehlikesidir; ancak artık kanalizasyon çamurunu stabilize etmek, patojen içeriğini azaltmak ve katı içeriğini arttırmak için çeşitli arıtma prosesleri kullanılmaktadır. Arıtma çamurundaki patojen seviyelerini stabilize etmek ve azaltmak için daha yaygın olarak kullanılan proseslerden bazıları listelenmiş ve Tablo 1'de kısaca açıklanmıştır.

Arıtma çamurunda neler bulunur?

Arıtma çamuru hem inorganik hem de organik malzemelerden, büyük konsantrasyonlarda bazı bitki besinlerinden, çok daha küçük konsantrasyonlarda çok sayıda iz element¹ ve organik kimyasallardan ve bazı patojenlerden oluşur. Arıtma çamurlarının bileşimleri, atıksu bileşimine ve kullanılan arıtma proseslerine bağlı olarak önemli ölçüde değişiklik göstermektedir. Tablo 2, bitki besin maddelerinin ortalama ve yüzde 95'lik konsantrasyonlarını ve kanalizasyon çamurunda bulunan bazı eser elementleri vermektedir. Bu veriler, 1996 ve 1997 yıllarında Pensilvanya'da üretilen kanalizasyon çamurları üzerine yapılan kapsamlı bir araştırmadan elde edilmiştir.

Arıtma Çamuruyla Başa Çıkma Seçenekleri

Arıtma çamuru, faydalı bir şekilde kullanılacak organik ve besin kaynağı olarak veya bertaraf edilecek atık malzeme olarak görülebilir. 1991'den önce, bazıları Pensilvanya'dan gelenler de dahil olmak üzere büyük miktarlarda kanalizasyon çamuru, okyanusa boşaltılarak bertaraf ediliyordu. Okyanus sularının aşırı besin yüküne ilişkin endişeler bu uygulamanın yasaklanmasına yol açtı. Şu anda Pensilvanya'da üretilen kanalizasyon çamurunun neredeyse tamamı arıtılmıştır ve biyokatı olarak sınıflandırılabilecek kadar yüksek kalitededir. Bu malzemenin yarısından biraz azı çöp depolama veya yakma yoluyla bertaraf edilirken geri kalan biyokatılar tarım, maden ıslahı, peyzaj veya bahçecilikte kullanılmak üzere toprağa geri dönüştürülür. Bu seçeneklerin her birinin ekonomik ve çevresel yararları, sorunları ve kendisiyle ilişkili riskleri vardır.

Depolama sahası bertarafı

Yönetim ve malzeme taşıma açısından bakıldığında, depolama belki de en basit çözümdür. Ekonomik açıdan bakıldığında, depolama şu anda diğer seçeneklerle karşılaştırıldığında avantajlıdır. Ancak depolama alanı daha sınırlı hale geldikçe ve devrilme ücretleri (atık boşaltma maliyetleri) arttıkça bu durum şüphesiz değişecektir. Çevre açısından bakıldığında, atık depolama, çamuru tek bir yerde yoğunlaştırarak çamur kaynaklı kirleticilerin veya patojenlerin salınmasını önler. Düzenli depolama sahası uygun şekilde inşa edilir ve bakımı yapılırsa çevresel riskler minimum düzeydedir.

Ancak kanalizasyon çamurunun düzenli depolama sahasına atılmasıyla ilgili riskler vardır. Organik atıklar, çöp depolama alanlarında anaerobik ayrışmaya uğrayarak atmosfere salınabilecek metan gazı üretir. Metan, küresel ısınmaya neden olan bir sera gazıdır. Depolama alanlarından salınan diğer gazlar hoş olmayan kokulara neden olabilir. Arıtma çamurunun çöp sahasına kattığı büyük miktarlardaki besin maddeleri yerel çevre için risk oluşturmaktadır. Depolama sahası astarında veya sızıntı suyu toplama sisteminde bir arıza meydana gelmesi durumunda, bu besinler yerel yeraltı ve yüzey sularını kirletebilir. Kanalizasyon çamurunun çöp depolaması aynı zamanda depolama alanında değerli yer kaplar ve çamurdaki organik madde ve bitki besin maddelerinin potansiyel faydalarını kaybeder.

resim 8Depolama sahası bertarafı

Yakma bertarafı

Arıtma çamurunun yakılması, bertaraf edilecek malzemenin hacmini azaltır, patojenleri tamamen yok eder, çoğu organik kimyasalı ayrıştırır ve kanalizasyon çamurunun içerdiği az miktardaki ısı değerini geri kazanır. Artık kül, orijinal çamur hacminin yalnızca %10 ila 20'sine sahip olan stabil, nispeten inert, inorganik bir malzemedir. Arıtma çamurundaki eser metallerin çoğu kül içinde yoğunlaşır (konsantrasyonda beş ila on kat artış). Bu malzeme en yaygın olarak çöp depolama alanına atılıyor, ancak potansiyel olarak inşaat malzemelerinde de kullanılabilmektedir.

Yakma aynı zamanda atmosfere karbondioksit (başka bir sera gazı) ve muhtemelen diğer uçucu kirletici maddeleri (kadmiyum, cıva, kurşun, dioksinler) salar. Yakma fırınının çalışması, ince parçacıklı maddeleri (uçucu kül) ve uçucu kirleticileri baca gazlarından uzaklaştırmak için karmaşık sistemler gerektirir. Bu, yakma işlemini kanalizasyon çamurunun bertarafı için daha pahalı seçeneklerden biri haline getirir. Depolamada olduğu gibi, kanalizasyon çamurundaki organik madde ve bitki besin maddelerinden elde edilen potansiyel faydalar kaybolur.

resim 9 Yakma imhası