XJY Kanalizasyon Çamurunu Biyokatılara Dönüştürüyor: Atıksu Arıtımından Öteye Bir Yolculuk

XJY çamur arıtımının tanıtımı

1950'den önce, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki çoğu topluluk atık sularını veya lağımlarını çok az veya hiç arıtılmadan akarsulara ve nehirlere boşaltıyordu. Kentsel nüfus arttıkça, akarsuların ve nehirlerin atık suyu işleme konusundaki doğal kabiliyetleri yetersiz kaldı ve birçok bölgede su kalitesinin bozulmasına neden oldu. Su kalitesinin bozulmasıyla ilgili endişelere yanıt olarak, Amerika Birleşik Devletleri genelindeki binlerce topluluk 1950'lerde ve 1960'larda atık su arıtma sistemleri inşa etti. Bu, akarsu ve nehir suyu kalitesinin büyük ölçüde iyileştirilmesiyle sonuçlandı, ancak başa çıkılması gereken başka bir malzeme daha yarattı: kanalizasyon çamuru. Bir arıtma tesisine giren atık su akışının yaklaşık %99'u yenilenmiş su olarak boşaltılır. Geri kalanı, arıtma işlemi tarafından yakalanan seyreltik bir katı süspansiyonudur. Bu atık su arıtma katılarına genellikle kanalizasyon çamuru denir.

"Lağım çamuru" mu yoksa "biyolojik katılar" mı? İsimde ne var?

"Biyolojik katılar" terimi son zamanlarda atık su arıtma endüstrisi tarafından tanıtıldı. Endüstri, biyolojik katıları, stabilizasyon ve patojen azaltımı için yeterli arıtmadan geçmiş ve karada uygulanabilecek kadar yüksek kalitede olan kanalizasyon çamuru olarak tanımlıyor. Terim, yüksek kaliteli, arıtılmış kanalizasyon çamurunu ham kanalizasyon çamurundan ve büyük miktarda çevre kirleticisi içeren kanalizasyon çamurundan ayırt etmeyi amaçlıyor. "Biyolojik katılar" terimi ayrıca, birincisinin biyolojik bir işlemle üretildiğini vurgulayarak kanalizasyon çamurunu endüstriyel çamurdan ayırmaya yardımcı olur. Terim, bazıları tarafından kanalizasyon çamurunun gerçek doğasını gizleme girişimi olarak eleştirildi ve böylece bu malzemenin karada uygulanması genel halk için daha az sakıncalı hale geldi. "Biyolojik katılar" şüphesiz "kanalizasyon çamuru" veya basitçe "çamur" ile aynı olumsuz görüntüleri çağrıştırmasa da, yukarıda açıklanan ayrımı yapmak için doğru kullanıldığında meşru ve işlevsel bir terimdir. Bu belgede, "kanalizasyon çamuru" genel olarak atık su arıtma katılarını ifade etmek için, "biyolojik katılar" ise özellikle arazi uygulamalarına uygun olan maddeleri ifade etmek için kullanılacaktır.

resim 6Kanalizasyon çamuru

Belediye XJY Kanalizasyon Çamurunun Üretimi

Belediye atık suyu veya kanalizasyon, kentsel ve banliyö alanlarındaki evlerde veya işletmelerde yıkama, banyo yapma ve tuvaletleri sifonlama için kullanılan suyu ifade eder. Belediye atık suyu ayrıca endüstriyel kaynaklardan gelen suyu da içerebilir. Endüstriyel proseslerden kaynaklanan kimyasalları veya kirleticileri gidermek için, belediye atık su sistemlerine endüstriyel katkıda bulunanlar atık sularını kanalizasyon sistemine boşaltılmadan önce ön arıtmadan geçirmelidir. Atık su, sıhhi kanalizasyon sistemi aracılığıyla merkezi bir atık su arıtma tesisine (bazen Kamuya Ait Arıtma Tesisleri veya POTW olarak adlandırılır) iletilir. POTW'de kanalizasyon, besinleri ve katıları gidermek, organik maddeleri parçalamak ve sudaki patojenleri (hastalığa neden olan organizmalar) yok etmek için fiziksel, biyolojik ve kimyasal prosesler kullanan bir dizi arıtma adımından geçer. Yenilenen su, akarsulara ve nehirlere bırakılır veya geniş alanlara püskürtülebilir.

Resim 7 Belediye kanalizasyon çamuru

Ham kanalizasyonun ön arıtımı, çubuklar, şişeler, kağıt ve paçavralar gibi büyük nesneleri çıkarmak için eleme ve inorganik katıların (kum, çakıl, cüruf) sudan hızla çöktüğü bir kum giderme aşamasını içerir. Bu arıtma aşamasında çıkarılan elemeler ve kum genellikle çöplüğe atılır ve kanalizasyon çamurunun bir parçası olmaz.

Birincil arıtma, bu aşamaya giren katı malzemenin yaklaşık yarısını uzaklaştıran yerçekimi sedimantasyon ve flotasyon işlemlerini içerir. Bu arıtma aşaması sırasında çöken katı malzeme (hem organik hem de inorganik) dipten çekilir ve birincil çamuru oluşturur. Çoğu POTW'de, birincil arıtma sırasında su yüzeyinden alınan yüzen malzeme (yağ, gres, odun ve bitkisel madde) ayrı olarak atılır ve birincil çamurun bir parçası olmaz.

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

İkincil çökelme havuzlarında, mikrobiyal hücre kütlesi dibe çöker ve uzaklaştırılır. Bu çoğunlukla organik maddeye ikincil çamur denir.

Bazı arıtma tesisleri ayrıca atık sudaki bitki besinlerini (azot ve fosfor), askıda katıları veya biyolojik oksijen ihtiyacını 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 bırakılır veya geniş arazi alanlarına püskürtülebilir.

XJY Belediye kanalizasyon çamuru için arıtma yöntemleri

Birincil, ikincil ve üçüncül çamurlar normalde birleştirilir ve %1 ila %4 katı içeren ortaya çıkan karışıma "ham" kanalizasyon çamuru denir. Patojen içeriği ve dengesiz, ayrışabilir yapısı nedeniyle ham kanalizasyon çamuru potansiyel bir sağlık ve çevre tehlikesidir; ancak, kanalizasyon çamurunu stabilize etmek, patojen içeriğini azaltmak ve katı içeriğini artırmak için artık birkaç arıtma işlemi kullanılmaktadır. Kanalizasyon çamurundaki patojen seviyelerini stabilize etmek ve azaltmak için daha yaygın olarak kullanılan işlemlerden bazıları Tablo 1'de listelenmiş ve kısaca açıklanmıştır.

Kanalizasyon çamurunda neler var??

Kanalizasyon çamuru hem inorganik hem de organik maddelerden, bazı bitki besinlerinin yüksek konsantrasyonlarından, çok sayıda eser elementin¹ ve organik kimyasalların çok daha düşük konsantrasyonlarından ve bazı patojenlerden oluşur. Kanalizasyon çamurlarının bileşimleri, atık su bileşimine ve kullanılan arıtma işlemlerine bağlı olarak önemli ölçüde değişir. Tablo 2, kanalizasyon çamurunda bulunan bitki besinlerinin ve bazı eser elementlerin medyan ve 95. yüzdelik konsantrasyonlarını verir. Bu veriler, 1996 ve 1997 yıllarında Pensilvanya'da üretilen kanalizasyon çamurlarının kapsamlı bir araştırmasından alınmıştır.

Kanalizasyon Çamuruyla Başa Çıkma Seçenekleri

Kanalizasyon çamuru, yararlı bir şekilde kullanılacak organik ve besin kaynağı veya bertaraf edilecek bir atık malzeme olarak görülebilir. 1991'den önce, Pensilvanya'dan gelenler de dahil olmak üzere büyük miktarda kanalizasyon çamuru okyanusa dökülerek bertaraf ediliyordu. Okyanus sularının aşırı besin yüklemesiyle ilgili endişeler bu uygulamanın yasaklanmasına yol açtı. Şu anda, Pensilvanya'da üretilen kanalizasyon çamurunun neredeyse tamamı arıtılmıştır ve biyolojik katı madde olarak sınıflandırılabilecek kadar yüksek kalitededir. Bu malzemenin yarısından biraz daha azı çöplük veya yakma yoluyla bertaraf edilirken, kalan biyolojik katı maddeler tarım, maden ıslahı, peyzaj veya bahçecilikte kullanılarak toprağa geri dönüştürülür. Bu seçeneklerin her birinin ekonomik ve çevresel faydaları, sorunları ve riskleri vardır.

Çöp sahası bertarafı

Yönetim ve malzeme elleçleme açısından, depolama belki de en basit çözümdür. Ekonomik açıdan, depolama şu anda diğer seçeneklerle olumlu bir şekilde karşılaştırılmaktadır. Ancak, depolama alanı daha sınırlı hale geldikçe ve devrilme ücretleri (atık boşaltma maliyetleri) arttıkça bu şüphesiz değişecektir. Çevresel açıdan, depolama çamuru tek bir yerde yoğunlaştırarak çamur kaynaklı kirleticilerin veya patojenlerin salınmasını önler. Depolama alanı düzgün bir şekilde inşa edilir ve bakımı yapılırsa, çevresel riskler minimumdur.

Ancak kanalizasyon çamurunun çöp sahalarına atılmasıyla ilişkili riskler vardır. Organik atıklar çöp sahalarında anaerobik ayrışmaya uğrar ve atmosfere salınabilecek metan gazı üretir. Metan, küresel ısınmaya neden olduğu düşünülen bir sera gazıdır. Çöp sahalarından salınan diğer gazlar hoş olmayan kokulara neden olabilir. Kanalizasyon çamurunun çöp sahasına kattığı büyük miktardaki besin maddeleri yerel çevre için risk oluşturur. Çöp sahası astarında veya sızıntı suyu toplama sisteminde bir arıza meydana gelirse, bu besin maddeleri yerel yeraltı ve yüzey sularını kirletebilir. Çöp sahalarına atılan kanalizasyon çamuru ayrıca değerli çöp sahası alanını kaplar ve çamurdaki organik madde ve bitki besin maddelerinin potansiyel faydalarından mahrum kalır.

resim 8Çöp sahası bertarafı

Yakma bertarafı

Kanalizasyon çamuru yakma, atılacak malzemenin hacmini azaltır, patojenleri tamamen yok eder, çoğu organik kimyasalı ayrıştırır ve kanalizasyon çamurunda bulunan az miktardaki ısı değerini geri kazandırır. Kalan kül, orijinal çamurun hacminin sadece %10 ila %20'sine sahip olan kararlı, nispeten inert, inorganik bir malzemedir. Kanalizasyon çamurundaki eser metallerin çoğu külde yoğunlaşır (konsantrasyonda beş ila on kat artış). Bu malzeme çoğunlukla çöplüklere atılır, ancak potansiyel olarak inşaat malzemelerinde kullanılabilir.

Yakma işlemi ayrıca karbondioksit (başka bir sera gazı) ve muhtemelen diğer uçucu kirleticileri (kadmiyum, cıva, kurşun, dioksinler) atmosfere salar. Yakma işlemi baca gazlarından ince partikül maddeyi (uçan kül) ve uçucu kirleticileri gidermek için karmaşık sistemler gerektirir. Bu, yakmayı kanalizasyon çamuru bertarafı için daha pahalı seçeneklerden biri yapar. Çöplükte olduğu gibi, kanalizasyon çamurundaki organik madde ve bitki besinlerinden elde edilen potansiyel faydalar kaybolur.

Resim 9 Yakma bertarafı