24 Mart 2016 | TEKNİK MAKALE 91. Sayı (Şubat 2016)

Emine Erman Kara - Tuğçe Bay Niğde Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü

Atıksu arıtımında, fiziksel ve kimyasal arıtma süreçlerinde atıksu içinden yüzdürülerek veya çökeltilerek uzaklaştırılan maddeler ile biyolojik arıtma sonunda çözünmüş haldeki maddelerin mikroorganizma bünyesine geçirilmesiyle mikroorganizmaların sistemden yüzdürülerek veya çökeltilerek alınması sonucu ortaya çıkan yüzde 95-99,5 oranında su içeren akışkan atıklara “arıtma çamuru” denilmektedir (URL1).

Arıtma çamurunun uygun arıtma işlemlerinden geçirilip, gerekli çevre sağlığı kriterleri yerine getirilerek bertaraf edilmesi esastır. Arıtım, taşıma, depolama, arazide kullanım amaçlarına yönelik olarak yüksek katı madde içeriğine sahip arıtma çamurunun doğrudan tesisten uzaklaştırılamaması veya tesis içi döngüye alınamaması gibi nedenlerden dolayı çamur yönetimi, tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de gittikçe artan bir önem kazanmıştır (URL2).

TÜİK (Türkiye İstatistik Kurumu) 2012 yılı verilerine göre, Türkiye genelinde belediyeler tarafından kanalizasyon şebekesinden deşarj edilen 4,1 milyar m3 atıksuyun 3,3 milyar m3ü atıksu arıtma tesislerinde arıtılmış, arıtılan atıksuyun yüzde 38,3’üne gelişmiş, yüzde 32,9’una biyolojik, yüzde 28,5’ine fiziksel ve yüzde 0,3’üne doğal arıtma uygulanmış ve arıtılan atıksuyun yüzde 52,7’si denize, yüzde 39,2’si akarsuya, yüzde 1,9’u baraja, yüzde 1,1’i göl-gölete, yüzde 0,3’ü araziye ve yüzde 4,8’i diğer alıcı ortamlara deşarj edilmiştir (Anonim, 2012).

Türkiye’de 646 evsel arıtma tesisi mevcut olup, bu tesisler 542 belediye kuruluşuna hizmet vermektedir. Nüfusun yüzde 78’inin atıksuyu herhangi bir kademede arıtılmaktadır.

Türkiye’de atıksu arıtma tesislerinde uygulanan farklı arıtma seviyelerine göre oluşan çamur, kişi başına 45 g katı madde/gün miktarı kabul edilebilir. Günde yaklaşık 2583 ton ve yılda 943.000 ton arıtma çamuru üretildiği tahmin edilebilir. Bu değer yılda Türkiye’de 2008’de üretildiği belirtilen 1.075.000 ton değeri (Evsel ve Kentsel AAT’lerde: 500.000 ton/yıl Sanayi Tesislerinde: 575.000 ton/yıl) ile benzerlik göstermektedir (Samsunlu, 2015).
Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Toprak Kirliliği ve Kontrolü Yönetmeliği’nin 13. maddesinin “k” bendine göre, atıksu arıtma tesislerinden çıkan çamurun en az yüzde 90 kuru madde değerine kadar kurutulması zorunludur. Bu mevzuatın genel olarak amacı, çamurun analiz edildikten sonra tehlike sınıfına bağlı olarak, öncelikle mümkünse geri kazanımının sağlanması, olmazsa uygun lagünlerde muhafaza edilerek çevreyle temasının kesilmesidir. Ancak, bu seçenek sürdürülebilir değildir. Bu nedenle mevzuat, kapasitesi bir milyon eşdeğer nüfusun üzerinde olan tesislerde oluşan arıtma çamurlarının en az yüzde 90 kuru madde değerine kadar kurutulmasını esas almaktadır (URL3).

Günümüzde pek çok ülkede arıtma çamurlarının bir daha kullanılmamak üzere bertarafı yerine yeniden kullanımı üzerinde durulmaktadır. Çamur bertaraf yöntemleri; stabilizasyon, şartlandırma, yoğunlaştırma, susuzlaştırma, kurutma ve nihai bertaraf şeklinde sıralanabilir (URL1).

Stabilizasyon: Çamurun stabilizasyonu özellikle çamurun hacminin azaltılmasında etkilidir. Stabilizasyon işleminde esas amaç, çamurun içerisindeki organik maddelerin fiziksel, biyolojik veya kimyasal metotlarla giderilmesini sağlamaktır. Bu yöntemde uygulanan aerobik veya anaerobik çürütme gibi stabilizasyon yöntemleri, çamur hacmini önemli ölçüde azaltmaktadır.

Şartlandırma: Şartlandırma işlemi ile çamurun suyunun alınmasını kolaylaştırmak amaçlanmıştır. Isıl işlem ve kimyasal şartlandırma en yaygın şartlandırma yöntemleridir. Kimyasal şartlandırmada kullanılacak kimyasal maddeler ve bunların dozajları, laboratuvar çalışmaları ile deneysel olarak hesaplanmalıdır.

Yoğunlaştırma: Arıtma tesisinde oluşan çamurun hacmini azaltmak, çamurun konsantre hale gelmesini ve bu şekilde daha az çamurun bertarafı için daha küçük ve ekonomik çürütücü tankı elde etmek için kullanılır. En yaygın kullanım şekli ağırlıklı çökeltmedir. Kimyasal koagülant maddelerin ilavesi ile ağırlıklı çökeltme işlemi hızlandırılabilir.

Susuzlaştırma: Arıtma tesislerinden çıkan çamurun daha kolay bir şekilde tesisten uzaklaştırılabilmesi için su içeriğinin azaltılarak katı hale gelmesi gereklidir. Bu amaçla en yaygın kullanılan ekipmanlar filtre preslerdir. Kesikli çalışmalarına rağmen filtre preslerde arıtma çamurlarının daha fazla katı madde içeriğine sahip olması sağlanabilmektedir.

Kurutma: Kurutma yatakları, işçilik maliyetinin yüksek olması, geniş arazi kullanımına ihtiyaç duyulması ve hava durumu etkisine açık olması nedeniyle çok fazla kullanılmamaktadır.

Nihai Bertaraf: Eğer arıtma çamurunun analizi sonucunda tehlikeli atık özelliği göstermediğinin tespiti halinde düzenli depolama yapılması en uygun nihai bertaraf yöntemidir. Ancak, depolanacak arıtma çamurunun düzenli depolanması öncesi, muhtemel yeraltı suyu ve toprak kirliliğinin önlenmesi amacıyla suyunun alınması ve ilgili mevzuat gereğince yüzde 65 katı madde içeriği sağlaması gereklidir (URL4).

Kurutma sonrasında çamurun değerlendirme yolları ise, tarımsal gübre ve toprak iyileştiricisi olarak, ısı ve çimento üretiminde ek yakıt olarak, kömürlü santralde ek yakıt olarak, elektrik elde etmek ve yakma yoluyla değerlendirilmek şeklindedir (URL1).

Bu yazıda atık çamurunun diğer bertaraf yöntemlerine göre yakma yoluyla değerlendirilmesinin üstün yön ve avantajları anlatılarak, ülkemizde arıtma çamurunun yakıldığı tek yer olan “Gaziantep Su ve Kanalizasyon İdaresi (GASKİ) Atıksu Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Yakma Tesisi”nin çalışma prensibi, çevre ve ülke ekonomisine katkısı, yerli üretimi teşvik etme açısından öneminden bahsedilecektir.

Yakma, arıtma çamurunun çevreye ve toprağa zarar vermeden yok edilmesinde kullanılan yöntemlerden biridir. AB’nin 2000/76/EC numaralı “Atıkların Yakılması” konulu direktifinde, arıtma çamurunun da aralarında bulunduğu birçok atık için yakma uygulamasının nasıl olacağı detaylı şekilde açıklanmıştır. Buna göre arıtma çamurunun;
-     Atık yakma işletmelerinde tek başına yakılması
-     Diğer atıklarla özellikle evsel atıklarla yakılması
-     Enerji üretimi amacı ile çimento fabrikalarında ya da kömür enerjisi ile çalışan fabrikalarda yakılması gerekmektedir.

Yakma, kısıtlı düzenli depolama sahaları ve tarımsal uygulamaya getirilen ve sağlanması gittikçe zorlaşan kriterler nedeniyle, son yıllarda Avrupa Birliği’ne üye ülkelerde çamurun bertarafı için en önemli yöntem olarak görülmeye başlanmıştır. Yakma sırasında çamur içindeki organik maddeler yanarak karbondioksit ve su buharına dönüşür, bunun yanında ısı da elde edilir. Bu ısı sistemde doğrudan kullanılabildiği gibi elektrik enerjisi elde edilebilmesi için buhar üretilmesini de sağlamaktadır. Yakma, çamurun kütlesini ve hacmini büyük ölçüde azaltan bir bertaraf yöntemidir. Yakma sonucunda elde edilen çamur hacmi, susuzlaştırılmış çamur hacminin yüzde 10’una kadar düşmektedir. Çamurların hacmini ve içerisindeki kirleticileri azaltmak için pek çok ülke, örneğin Hollanda, Almanya ve Fransa yakma alternatiflerini tercih etmekte, bu işlemin de fazla enerji harcadığı bilinmektedir (URL2).

Arıtma çamuru tek başına ya da diğer atıklarla birlikte yakılmalıdır. Arıtma çamurlarının doğrudan zirai amaçlı olarak kullanılması ya da düzenli depolama sahasına gönderilerek bertaraf edilmesi giderek artan yasal kontrollere tabi olmaktadır. Bu nedenle, yakma sistemlerindeki yatırım maliyetlerinin yüksek olmasına, yakma ölçütlerinin sıkılığına, emisyon gazlarının işlenmesi ile ilgili maliyetlerin artmasına ve uçucu küllerle yanma ürünü olarak ortaya çıkan küllerin bertarafı işlemlerinin zorlaşmasına rağmen, arıtma çamurlarının yakılarak bertaraf yönteminin giderek daha fazla kullanılacağı beklenmektedir. Yakma sonucunda hacimsel azalma meydana gelmekte, küllerin tekrar kullanım imkânları ile düzenli depolamaya gönderilecek yanmış madde miktarının da az olması önemli konular arasındadır (URL1).
Termal kurutma sistemlerinin diğer kurutma sistemlerine göre avantajları, çamurun su içeriğinin büyük ölçüde azaltılması, çamurdaki katı madde konsantrasyonunun yüzde 90’ın üzerine çıkarılabilmesi, çamur hacminin 4-5 kat azaltılması, çamurun kalorifik değerinin önemli ölçüde artması, yakılmasının kolaylaşması, çamurda hijyen ve stabilite sağlanması olarak belirtilmektedir (URL2).


GASKİ Atıksu Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Yakma Tesisi

GASKİ Atıksu Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Yakma Tesisi
Yasal zorunluluklar ve cezai müeyyideler arıtma çamuru üreticilerini, atıkları çevreye zarar vermeden tekniğine uygun bir şekilde bertaraf etmeye yönlendirmektedir. Büyük şehirlerimizde ciddi miktarlarda ortaya çıkan arıtma çamurlarının bertarafı için en ideal yöntem olan kurutma ve yakma tesisinin tasarlanıp imal edilerek kurulması ve sonrasında iyileştirilmesi için çalışmalar 2012 yılında Gaziantep GASKİ tesislerinde Polyspin A.Ş. tarafından gerçekleştirilmiş, atıksu çamuru kurutma ve yakma sistemi tasarım ve imalatı ülkemizde ilk defa yerli imkânlarla ve benzerlerine göre düşük maliyetle uygulanmıştır.

GASKİ Atıksu Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Yakma Tesisinin benzerlerine göre maliyet durumuna bakıldığında,
1.    İzmir-Çamur Çürütme ve Susuzlaştırma Tesisi İnşaatı ve İşletilmesi Projesi’nin proje değeri tahmini 60 milyon TL (26 Ağustos 2010’da yapılan ihale KİK tarafından iptal edilmiştir)
2.    Bursa Çamur Projesi-1. Kademe Doğu ve Batı Termal Çamur Kurutma Tesisleri Yapımı ve İşletilmesinin proje değeri (iptal edilen ihalede)  20.989.050 Euro
3.    İnegöl Belediyesi ve İnegöl OSB Çamur Kurutma ve Kojenerasyon Ünitesi Projesi’nin proje değeri 7 milyon USD
4.    Antalya-Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Kojenerasyon Tesisi’nin proje değeri 6,5 milyon Euro
5.    GOSB (Gaziantep Organize Sanayi Bölgesi)-Atıksu Arıtma Çamuru Kurutma ve Yakma Tesisi Projesi’nin proje değeri tahmini 8 milyon TL
6.    Gaziantep-Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Yakma Tesisi yapımının proje değeri 8,88 milyon TL’dir (URL5).

Bölgesel ihtiyaçlar da gözönünde bulundurarak, 300 ton/gün arıtma çamurunun bertarafına yönelik olarak tasarlanan tesiste, GASKİ Genel Müdürlüğü’ne bağlı 260.000 m3/gün debi, 160 ton/gün biyokatı kapasiteli Merkez Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi; 30.000 m3/gün debi, 15 ton/gün biyokatı kapasiteli Kızılhisar İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi ve 7.000 m3/gün debi, 5 ton/gün biokatı kapasiteli Oğuzeli İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi’nden gelen arıtma çamurları Türkiye’de ilk defa yapılan prosesle arıtma çamurları kurutma fırınında ön kurutmadan geçirildikten sonra akışkan yataklı kazanda yüzde 99 KM oranına kadar yakılarak, kül elde edilmektedir (URL6).
Yakma tesisinin tamamlanmasıyla, tasarım kriterleriyle uygun olarak, yanma ısı ve durumunun, kritik noktalarda ısı ve basınç değerleri ile baca emisyon verilerinin anlık takibi mümkün olmuştur. Üniteler birbiriyle entegrasyon içerisinde müdahalesiz ve sorunsuz olarak çalışmaktadır. Proje sonuçlarına sayısal olarak bakıldığında, başarıyla uygulanan tasarım ve imalat sonrasında günlük 180-200 ton atık çamuru bertarafı ile izin verilen emisyon değerlerinin yüzde 10’u seviyesinde baca gazı çıkışı gerçekleşmektedir. Sistemden elde edilen ısı ile 2 MW gücünde elektrik üretimi de mümkündür (URL3).

Kurulan sistemle, mevcut yüzde 27 KM oranında 180-200 ton/gün arıtma çamuru, termal kurutma fırını vasıtasıyla, önce yüzde 40 KM oranına çıkarılıp, akışkan yataklı kazan ile 850 °C’de yakılarak yüzde 99 KM oranı sağlanıp, 10-12 ton/gün kül ortaya çıkarılmaktadır. Sistem, 850-900 °C’yi bulduktan sonra kurutma için kullanılan enerjiyi de kendisi üretmektedir. Tesiste kazan sıcaklığı 650 °C’yi buluncaya kadar dışarıdan motorin kullanılmakta, daha sonra fırın sıcaklığı 850-900 °C’ye ulaştığında da çamur kendiliğinden yanarak dışarıdan ilave bir yakıta ihtiyaç duyulmamaktadır. Oluşan atık gazların doğaya zarar vermemesi için baca gazı arıtma sistemi kullanılmaktadır. Nihai olarak yüzde 99 KM oranında, ısıl işlem görerek zararlı patojenleri imha edilmiş, hacmi yüzde 90 oranında azaltılmış, çevreye zarar vermeyecek kül muhteviyatında ürün elde edilmektedir. Bu ürün çöp deponi alanında gömülerek bertaraf edilmektedir.
Sistemde artık ısı enerjisinden elektrik üretimi yapılabilecek ve tesisin ihtiyacı olan elektriğin yaklaşık yüzde 90’ının tesiste üretilmesi mümkün olacaktır. Bu oranın Türkiye’deki en yüksek geri kazanım oranı olacağı belirtilmektedir (URL6).


GASKİ Atıksu Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Yakma Tesisi, Yanma Görüntüsü

Ancak, sistemin şu anda resmi kayıtlarda bulunan “Tesiste kazan sıcaklığı 650 °C’yi buluncaya kadar dışarıdan motorin kullanılmakta, daha sonra fırın sıcaklığı 850-900 °C’ye ulaştığında da çamur kendiliğinden yanarak dışarıdan ilave bir yakıta ihtiyaç duyulmamaktadır” maddesinin gerçekleşememesinden dolayı bir süredir yakma işlemi durdurulmuş bulunmaktadır. Tesiste arıtma çamurları kendiliğinden yanmamakta ve yanmanın sürekli sağlanabilmesi için günde 1-3 ton Şırnak Linyiti kömür tozu (kalorifik değeri 4500 KCal/kg, partikül büyüklüğü 0-10 mm) kullanılmaktadır. Fırına giren karışımın ortalama olarak ağırlık itibariyle % 1’i kömür tozudur. Kömür çamura karıştırılmadan, ayrı bir sistemle ayrı lülelerden verilmektedir. Kömür besleme sistemi otomatik olarak kontrol edilmekte ve fırın sıcaklığı 850 °C’nin altına düştüğünde kömür besleme hızı da artırılmaktadır. Tüm dünyada kullanılan çamur yakma tesislerinde bu bilinmez durumlarla baş etmek ve fırının sıcaklığının tasarım sıcaklığında tutulabilmesi için mutlaka bu tesiste olduğu gibi var olan besleme donanımı ile fırına otomatik olarak gerektiği miktarda yakıt gönderilmektedir (Söylemez ve ark., 2014).

Sonuç olarak, Polyspin Makine A.Ş.’nin yaptığı termal kurutma ve yakma tesisinin çevreye zarar vermediği teknik raporlarla desteklenir şekilde ortaya konmuştur ve çalışma izni alabilir durumda olduğu açık olarak görülmektedir.

GASKİ Atıksu Arıtma Çamuru Termal Kurutma ve Yakma Tesisi oldukça düşük maliyetli ve yerli üretim olduğu için benzer tesislerin ülkemizde yaygın olarak kullanılması durumunda ülkemiz ekonomisine ve doğasına önemli katkıları olacaktır.

Kaynaklar
-     Anonim 2012, http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=16169, 04.12.2015
-     Samsunlu, A., 2015. Türkiye’de Kentsel Atıksu Arıtma Tesisi Çamurlarının Bertarafı. Su ve Çevre Dergisi. Sayı: 88.
-     Söylemez, M.S., Bayseç, S., Yumrutaş, R., 2014. Teknik Rapor (03.12.2014). Gaziantep Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Gaziantep
-    URL1-http://www.megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/Ar%C4%B1tma%20%C3%87amurlar%C4%B1.pdf, 04.12.15
-    URL2- https://www.csb.gov.tr/db/cygm/editordosya/IP_5.pdf, 04.12.15
-    URL3-http://www.mennanmakina.com/camur-yakma/, 05.12.15
-    URL4-http://www.cevreizin.com/ar%C4%B1tma%C3%A7amurlar%C4%B1n%C4%B1n-bertaraf-y%C3%B6ntemleri.html, 04.12.15
-    URL5-https://www.csb.gov.tr/dosyalar/images/file/Deniz%20KURT_Aritma%20Camurlari%20Sunum_110117%20(1).pdf, 04.12.15
-    URL6-http://www.suvecevre.com/?pid=27715#.VmBIoXbhDIU, 05.12.2015