Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 143. Sayı (Haziran 2020)

Su ve Çevre Teknolojileri / Haziran 2020 47 suvecevre.com lanması ile anaerobik biyobozunma veriminin ve biyogaz üretiminin arttırılması mümkündür. Aynı zamanda daha küçük reaktör hacimleri ve nihai uzaklaştırmaya gönderilecek olan çamur miktarında önemli azalmalar ön arıtma işlemlerinin diğer avantajları olarak sayılabilir (Rulkens W., 2008). Cambi (termal), BioThelys (termal), MicroSludge™ (fiziksel-kimya- sal), CROWN (ultrasonik) ve Lysatec GmbH (mekanik) gibi ön arıtma işlemleri birçok ülkede gerçek ölçekli tesislerde başarıyla uygulanmaktadır. Ön arıtma uygulamaları ile biyo- gaz üretiminde %25-50 ve üzerinde artış sağlandığı rapor edilmektedir (Tyagi, V.K. ve Lo, S.L., 2013; Oladejo,J.,vd., 2019). Ön arıtma işlemlerinin sağladığı bu avantajların yanısıra ek enerji, ilave kimyasal reaktifler ve işletme maliyetleri gibi dezavantajları da dikkate alınmalıdır. Anaerobik çürüme sırasında oluşan biyogaz %60-70 metan, %30-40 karbondioksit ve eser miktarlarda hidrojen, hidrojen sülfür ve azot gibi diğer gazları içermektedir. Isıl değeri 13–21 MJ/ kg KM aralığında değişmektedir. Bu değer kömürün ısıl değerine (15–27 MJ/kg KM) göre daha düşük olmakla birlikte, linyit kömürünün (12–16 MJ/ kg KM) ısıl değe- rine yakındır. Biyokatılardan elde edilen enerjinin kullanılması, enerji güvenliği, fosil yakıtlara olan bağımlılığın azaltılması ve sera gazı emisyonlarının azaltılmasını sağlar. Metan önemli sera gazlarından biridir. Arıtma çamurunun deponi alanlarında depolanması metanın doğal yollardan atmosfere salınmasına neden olur. Anaerobik çürüme prosesinde oluşan metanın elektrik enerjisine dönüştürülmesi ve kullanımı ile fosil yakıt kullanımından dolayı oluşabilecek CO2 salınımı azalacaktır. Dolayısıyla, arıtma çamurunun anaerobik çürütülmesi ideal bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Biyogazdan enerji geri kazanımı, atıktan enerjiye dönüşüm teknolojileri içinde en verimli ve etkin olanlardan biri olarak kabul edilmektedir. Anaerobik çürüme sonucunda elde edilen stabilize ürün özellikleri uygunsa zirai amaçlarla toprakta değerlendirilebilir. Termofilik çürümenin en önemli avantajı %99 oranında pato- jen giderimi ve çürük çamurdan hastalık oluşturan unsurların bulaşma riskinin ortadan kalkmasıdır. Bu ise US EPA kriterle- rine göre toprakta kullanım için Sınıf A kalitesine sahip yüksek kalitede stabilize ürün elde edilmesi anlamına gelmektedir (M. A. De la Rubia vd, 2013, US EPA, 1993 ve 2003). MIKROBIYAL YAKIT HÜCRELERI ILE ELEKTRIK ÜRETIMI Mikrobiyal yakıt hücreleri (MFC) kullanılarak çamurdan elektrik üretimi, çamurun tekrar kullanımı için yararlı bir yol olarak kabul edilmiştir. MFC'de kullanılan karışık bakteri kül- türü (Escherichia, Shewanella, Clostridum ve Desulfovibrio gibi), anodik ve katodik reaksiyonlara bağlı olarak organik atıkların biyobozunmasını gerçekleştirirken elektrik üretir. geliştirilmekte olan yöntemler üç ana kısımda incelenebilir (Tyagi V. K.,vd., 2013): 1. Biyokimyasal Yöntemler: Anaerobik çürüme, Mikrobiyal yakıt hücresi, Anaerobik/aerobik yöntemler 2. Termo-Kimyasal Yöntemler: Yakma ve birlikte yakma, Gazlaştırma, Piroliz, Yaş oksidasyon, Superkritik yaş oksi- dasyon, Hidrotermal arıtma 3. Mekanik-Kimyasal Yöntemler: Ultrasonikasyon Bu yöntem ve tekniklerin uygulanması ile arıtma çamu- rundan biyogaz geri kazanımı, yakıt gazı ve elektrik üretimi, inşaat malzemesi üretimi, besi maddesi geri kazanımı, biyo- yakıt geri kazanımı (syngas, biyo-dizel, biyo-yağ), hidroli- tik enzimlerin geri kazanımı, polihidroksialkanotlar (PHA) (biyo-plastik üretimi için), biyo-gübreler, biyo-sorbentler dahil olmak üzere birçok çamur kaynaklı kaynak geri kazanım seçeneği bulunmaktadır. ARITMA ÇAMURUNDAN ENERJI KAZANIMI Arıtma çamurundan enerji kazanımı amacıyla en yaygın kullanılan çevre dostu prosesler anaerobik çürüme, yakma, piroliz, gazlaştırma ve mikrobiyal yakıt hücreleri entegre edilmiş proseslerdir. Yaş oksidasyon ve hidrotermal arıtma seçeneklerinin uygulamaları ise oldukça sınırlıdır. ANAEROBIK ÇÜRÜTME En eski çamur stabilizasyon yöntemlerinden olan anae- robik çürüme işleminde, anaerobik koşullarda çamur içeri- ğindeki organik maddeler biyokimyasal reaksiyonlar sonucu ana bileşenleri metan (CH4) ve karbondioksit (CO2) olan biyogaza dönüşür. Elde edilen biyogaz, doğal gazın doğrudan bir alternatifi olabilen biyo-metan üretmek için temizlenerek zenginleştirilebilir veya termal reaktörler kullanılarak koje- nerasyon yoluyla ısıya ve elektriğe dönüştürülerek enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Günümüzde, arıtma çamurlarının anaerobik çürütülmesi büyük ve orta ölçekli atıksu arıtma tesislerinde uygulanmaktadır. Genellikle mezofilik sıcaklık aralığında (35±2°C) işletilen anaerobik çürütücülerde alı- konma süresi 15-20 gün’dür. Oluşan biyogazın miktarı ve kalitesi çamurun tipine ve çürütücüdeki işletme koşullarına göre değişir. Çürüme işlemi yaklaşık 55°C’de termofilik sıcak- lıklarda da gerçekleştirilebilir. Termofilik çürüme işlemi daha yüksek biyogaz üretimi, daha yüksek patojen giderimi ve daha yüksek organik madde indirgenmesi gibi avantajlara sahiptir. Reaktördeki alıkonma süresi daha kısadır. Standart çürüme teknolojileri ile organik maddenin yaklaşık olarak %30-40’lık kısmı parçalanabilir. Çeşitli fiziksel, kimyasal, ter- mal, mekanik veya biyolojik ön işlemlerin (ultrasonikasyon, ozonlama, mikrodalga, enzimlerin kullanılması vb.) uygu-