View Single Post
Eski 04-11-2010, 16:35   #23
acemi_caylak
Ağaç Dostu
 
Giriş Tarihi: 29-11-2009
Şehir: İstanbul - Gaziantep
Mesajlar: 1,194
Kompostlaştırma

Kompostlaştırma prosesinsin asıl hedefi, stabilize olmuş organik madde üretimi, koku giderimi ve patojen ve parazitlerin giderilmesidir.

Kompostlaştırma esas olarak çeşitli su tutucu (bulking agent) maddelerin ilavesi ile beraber, karışımın hava varlığında stabilize edilmesi, kürleme işlemi, bulking agentların geri kazanımı için elekten geçirme ve oluşan kompostu depolama adımlarını içerir. Üç tür kompostlaştırma çeşidi vardır;

1- Aerobik durgun yığın prosesi (Aerobic static pile process): Bu proses gelelikle ABD de kullanılmaktadır. Suyu alınmış çamur (arıtılmamış, aerobik olarak arıtılmış veya anaerobik olarak arıtılmış) su tutucu malzemeler (bulking agent) ile karıştırılır. Su tutucu malzeme olarak; tahta artıkları (talaş gibi), yaprak, mısır koçanı, ağaç artığı, fındık ve pirinç kabuğu veya kurutulmuş çamur kullanılabilir. Su tutucu malzeme olarak en çok tahta veya ağaç artıkları kullanılır.


Name:  active_sludge_3.jpg
Views: 20595
Size:  31.2 KB

Bu malzemenin C/N oranı ve su tutma kapasitesi yüksektir. Su tutucu malzeme, çamuru yapısal olarak sağlamlaştırır ve yığın halinde kalmasını sağlar. Ayrıca, kompostlaştırma işlemi süresince havalanmasına yardımcı olur. Çamur yığını, inceltilmiş kompostla kaplanarak, hem kokunun oluşması engellenir hem de yığın içerisinde yüksek sıcaklıkların oluşmasına yardımcı olur. Yığının havalandırılması, 21 gün boyunca blover (hava akımı yaratma) ve difüzörler yardımıyla yapılır. Bu süre sonunda yığın en az 30 gün kur işlemi için bırakılır, kurutulur ve daha sonra eğer mümkünse su tutucu malzeme geri kazanılır.

2- Windrow Prosesi: Bu proseste suyu alınmış çamur su tutucu malzemeler ile karıştırılarak, windrow denilen 1-2 m yüksekliğindeki dar yığınlar oluşturulur. Kompostlaşma zamanı 30-60 gündür. Havalandırma windrowun haftada 2-3 defa karıştırılmasıyla yapılır. İlave olarak havalandırma işlemi de yapılabilir.

Name:  active_sludge_4.jpg
Views: 21407
Size:  57.3 KB

3- Kapalı sistemler: Bu sistemler, daha iyi sıcaklık kontrolu ve oksijen konsantrasyonunu yüksek tutmak için kapalıdırlar. Diğer önemli bir avantajları ise, koku probleminin oluşması engellenmiş olur. Fakat bu tür sistemlerin ilk yatırım maliyetleri daha yüksektir.

Proses Mikrobiyolojisi
Kompostlaştırma prosesi, organik maddelerin aerobik bakteriler tarafından nemli bir ortamda sıcak ortamda degradasyonundan (biyolojik parçalanma) ibarettir.

Kompostlaşma sonunda oluşan ürün, kararlı bir ürün (organik içeriği daha fazla parçalanmayan ve zararsız) olup toprak iyileştirici malzeme, gübre veya balık yemi olarak kullanılabilir.

Ayrıca bu proseste, patojen bakteriler önemli ölçüde zararsız hale getirilebilir ve organik azot ve fosfor bitkilerin daha kolay kullanabilecekleri inorganik azot ve fosfor formlarına donüştürülür.

Kompostlaşma prosesi, kendi kendini ısıtan bir proses olup, yığın içerisinde sıcaklık yükselmesi spesifik bakteri grupları tarafından gerçekleştirilen bir çok basamaktan meydana gelir.

1- İlk (latent) Faz: Mikroorganizmaların kompost koşullarına uyum sağlama aşaması
2- Mezofilik Faz: Organik maddenin parçalanmasını takiben sıcaklığın mezofilik sıcaklık aralığına yükseldiği fazdır.
3- Termofilik Faz: Termofilik bakteri, mantar ve aktinomisetlerin büyümeye başladığı fazdır. Bu fazda organik maddeler yüksek hızlarda parçalanırlar.
4- Soğuma Fazı: Bu süreçte, sıcaklık düşer ve tekrar mezofilik bakteriler ortama hakim olurlar.
5- Olgunlaşma (maturation) fazı: bu fazda, sıcaklık normal hava sıcaklığına düşer. Bu fazda daha yüksek yapılı organizmalar(Protozoa, rotiferler, nematotlar) ortama hakim olurlar. Nitrifikasyon bakterileri sıcaklığa duyarlı olduklarından, nitrifikasyon daha çok bu safhada gerçekleşir.

Kompostlaşma işleminde mikrobiyal faliyetler oldukça hızlı olup, kompost içindeki sıcaklığın 55 °C’ye çıkması sadece birkaç gün alır. Termofilik safha, susbstrat bitene kadar devam eder ve termofilik safhada ısı dışarı verilir.

Kompostlaşmayı Etkileyen Faktörler

Çeşitli fiziksel ve kimyasal faktörler kompostlaşma performansını etkilemektedir. Bunlardan en önemlileri, sıcaklık, nem, pH, havalandırma, çamurun karbon ve azot içeriği, kompostlanan çamurun özelliği.

Sıcaklık: Bu atığın kompostlanmasını etkileyen en önemli faktördür. Sıcaklık, atığın nem içeriği ve havalandırılması ayarlanarak düzenlenebilir.

Yapılan çalışmalarda, kompostlaşma için en uygun sıcaklığın 55-60 °C olduğu ve 60 °C’yi geçmemesi gerektiği vurgulanmaktadır.

Yüksek sıcaklıklar patojen bakterilerin ölum hızlarını arttırmaktadır. Aerobik yığın (pile) sistemlerinde iyi bir bakteri giderimi için sıcaklığın 55 °C veya daha yüksek sıcaklıklarda en az üç gün boyunca sürdürülmesi gerekmektedir.

Havalandırma

Havalandırma aerobik mikroorganzimalara oksijen sağlar. Ayrıca, yığın sıcaklığını kontrol etmeye, yığından fazla nemin azaltılmasına ve istenmeyen gazların uzaklaştırılmasına da yardımcı olur.

Kompostun karıştırılma sıklığı, kompost içerisindeki besinlerin, gazların ve nemin homojen dağılmasına yardımcı olur. Karıştırma sıklığının arttırılması kompost içerisindeki sıcaklığın önemli derecede artmasına ve komposttaki termofilik fazın uzamasına sebep olur.

Nem

Kompostlaşma sırasında nem de önemli bir parametredir. Optimum nem içeriği %50-60 arasında olmalıdır. Özellikle kapalı kompost sistemlerinde nem içeriğinin %65 den yüksek olması istenmez.

Diğer Faktörler

Kompostlaşma sırasında organiklerin en iyi derecede parçalanabilmeleri için nutrient içeriğinin uygun olması gerekmektedir. Optimum C/N oranı 25/1 civarındadır. Kompost içerisindeki ağır metal konsantrasyonları, hem kompost mikroorganizmalarına zehirli etki yapmaması için hem de kompostun farklı amaçlar için kullanımına yönelik standart değerlere uygunluğunu test etmek amacıyla izlenmelidir.

Kompostlaştırmanın avantaj ve dezavantajlarıKompostlaşma sonucu oluşan ürün iyi bir nutrient kaynağı olup, toprak iyileştirici malzeme olarak kullanılabilir.

Kompostlaşma, patojenik bakterilerin giderilmesi için iyi bir yöntemdir. Dezavantajı ise; çok zaman alan, uğraştırıcı bir prosestir.

Çamur Arıtımında Patojen ve Parazit Giderimi

Daha öncede açıklandığı gibi, atıksu arıtımda patojenik bakteriler tamamen elimine edilemez ve bazıları arıtım sırasında oluşan çamura tutunarak son çökeltme havuzlarında çöker ve uzaklaştırılan çamur içinde yuksek miktarda patojen bakteriler bulunabilir. Dolayısıyla, çamurda bulunan patojen bakterilerin inaktive edilmesi halk sağlığı için gereklidir.

Çamurda Bulunan Patojen ve Parazitler

Çamurda bulunabilecek en önemli patojenler; Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia, Leptospira ve patojenik E.coli’dir. Ayrıca Ascaris gibi helminth parazitleri de çamurda bulunur. ABD’de atıksu arıtma tesisleri çamurları 40 CRF par 503 (1993) yönetmeliğine göre kullanılmakta veya bertaraf edilmektedir. Bu yönetmelikte çamur kalitesine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılmıştır:

A Sınıfı (Class A) : Bu sınıfa giren çamurlar oldukça emniyetli olup, her hangi bir sınırlama olmadan kullanılabilir. Çamurun bu sınıfa girebilmesi için aşağıdaki şartları sağlaması gerekmektedir:

1- 1 g çamurda fekal koliform sayısı 103 MPN (EMS)’dan küçük olmalıdır.
2- 4 g kuru çamurda Salmonella sayısı 3 X MPN (EMS) den küçük omalı
3- 4 g kuru çamurda virüs sayısı 1 PFU’dan ve helminth yumurtası 1 den az olmalı.

İkinci sınıf (Class B) çamurların serildiği alanlara ise; bir yıl süresince halkın girmesine müsaade edilmez.

Arıtılan Çamurların Tarım Amacıyla Kullanılması

Aerobik çürütme (15 °C’de 60 gün, 20 °C’de 40 gün), anaerobik çürütme (20 °C’de 60 gün, 35-55 °C’de 15 gün), kireç ile stabilizasyon (pH 12’de iki saat), kompostlaşma gibi çamur arıtma tekniklerinin kullanılması sonucunda çamurda patojen bakteri sayısı önemli miktarda azalır.

Yukarda sayılan işlemelerden her hangi biri ile arıtılmış çamurların toprağa uygulanmasına izin verilir. Fakat bu uygulamanın yapıldığı alanlarda 18 ay boyunca bitki ekimine, insanların tüketeceği yiyecek sağlayan hayvanların en az bir ay boyunca otlanmasına ve insanların en az bir yıl boyunca bu bölgelere girmesine müsaade edilmez.

Isı ile arıtılan (180 °C’de 30 dakika), yüksek sıcaklıkta kompostlaşma, termofilik aerobik çürütme (55-60 °C’de 10 gün) ve ısı ile kurutmanın uygulandığı çamur arıtma sistemlerinde patojen giderimi oldukça yüksek olup, bakteriyolojik açıdan güvenilir çamur üretilir. Bu proseslerden üretilen çamurlar, yenilebilir ürünlerin yetiştirildiği tarım arazilerinde dahi toprağa karıştırılabilir. Bu proseslerden çıkmış çamurların toprağa uygulanmasında herhangi bir sınırlama yoktur.

Farklı Çamur Arıtma Proseslerinde Patojen ve Parazit Giderme Verimleri

Anaerobik Çürütmede Patojen ve İndikatör Organizma Giderimi: Anaerobik çürütmede, bekletme zamanı, sıcaklık ve çamur yükleme hızı gibi işletme parametreleri patojen giderimi üzerine önemli etkisi vardır.

Anaerobik çürütmede 1-3-log patojen ve indikator bakteri giderimi gözlenir.

Yapılan bir çalışmada, 22 gün bekletme zamanına sahip bir anaerobik çürütme tankında 2,3-log fekal koliform giderimi, 32 günlük bir bekletme zamanına sahip anaerobik çürütücü de ise; 2,9-log fekal koliform giderimi sağlanmıştır.

Klasik anaerobik çürütme tek aşamalı olmaktadır. İki kademeli modern anaerobik çürütücülerde ise, daha yüksek patojen ve fekal koliform giderimleri söz konusu olabilmektedir. Mesela, çamur bekletme zamanı 10 gün olan iki kademeli bir çürütücüde fekal koliform giderimi oldukça yüksektir. Fakat, 5-6 anaerobik çürütücü de yapılan çalışmalara göre, Salmonella giderimi A Sınıfı çamur özelliklerini sağlayamamakta ve Salmonella konsantrasyonu 4 çamurda 3 MPN’dan büyük olduğu gözlenmiştir.

Aerobik Çürütmede Patojen ve İndikatör Organizma Giderimi Dünyanın bir çok yerinde anaerobik çamur çürütme yaygın olarak kullanılsa da, özellikle küçük arıtma tesislerinde arıtılan çamuru toprak iyileştirici olarak kullanmak amacıyla patojen gidermede oldukça etkin ve daha az kompleks olan aerobik çürütücüler de kullanılmaktadır.

Florida’ da bulanan üç arıtma tesisinde yapılan çalışmalarda, aerobik çürütücüden sonra arıtılmış çamurda Salmonella miktarının 0.8-33 MPN/g çamur civarında olduğu bulunmuştur.

Aerobik çürütücülerde patojen ve indikatör organizma giderimi bekleme zamanına ve sıcaklığa bağlıdır.

İndikatör organizmaların (fekal koliform ve fecal streptococci) giderimi sıcaklığın 20 °C’den 40 °C’ye artmasıyla hızlanmaktadır.

Enterik virüs (polivirus, coxsackie B3) giderimi ise daha çok sıcaklığa bağlıdır.

Mezofilik aerobik çürütmenin parazit yumurtası olan (Ascaris) gideriminde etkili olmadığı bulunmuştur. Sıcaklığın 45 °C’nin üzerinde olduğu aerobik çürütücülerde patojen giderimi anaerobik mezofilik çürütücülerden çok daha iyidir.

Parazitler içinde benzer trendler gözlenmiş olup, 48-55 °C arası canlı parazit yumurtasının kalmadığı gözlenmiştir.

Sonuç olarak, kendi kendini ısıtan aerobik çamur çürütücülerin patojen ve virüs içermeyen çamur ürettikleri söylenebilir.

İki Aşamalı Çürütme Sisteminde Patojen ve İndikatör Organizma Giderimi

İki aşamalı sistem (dual digestion system)’de birinci aşamada aerobik ikinci aşamada ise anaerobik çürütme işlemi kullanılır.

Birinci aşamada üzeri kapalı ve saf oksijenin kullanıldığı bir gün bekleme zamanı olan aerobik çürütücü kullanılır. Aerobik çürütücüde ısı üretilir ve üretilen ısı sayesinde ortam sıcaklığı 55 °C civarına ulaşır.

İkinci aşamada ise; 8 günlük bekleme zamanı olan bir anaerobik çamur çürütücü kullanılır.

Bu sistemde patojen bakteri ve indikatör organizma giderimi birinci aşamada daha iyidir. Bu sistemde gerçekleştirilen indikatör organizma giderimi diğer anaerobik çürütücü, kireç ile nötralizasyon ve mezofilik kompostlaşmadan daha yüksektir.

Isı Enerjisi Kullanarak Patojen ve İndikatör Organizma Giderimi

Isı ile patojen ve indikator organizma gidermek için, çamur 70 °C sıcaklılığa en az yarım saat maruz bırakılır.

Pahalı bir sistemdir, fakat helminth yumurtası, bakteri ve virüs patojenlerinin gideriminde oldukça etkilidir.

Bazı durumlarda sistemi ekonomik yapmak için, daha düşük sıcaklıklar daha uzun süre uygulanabilir.

Örneğin, Ascaris 55 °C’de iki saat içerinde tamamen giderilebilir.
Yapılan çalışmalarda, ısı ile arıtımın yüksek pH’larda daha etkili olduğu gözlenmiştir. Bunun nedeni ise, yüksek pH’larda amonyak konsantrasyonunun artmasıdır.

Kompostlaştırma ile Patojen ve İndikatör Organizma Giderimi
Kompostun toprak iyileştirici olarak kullanılmasında insan sağlığı açısından iki önemli nokta vardır;

1- Oluşan kompost içindeki patojenlerin insan sağlığına etkisi
2- Oluşan ikincil patojenlerin (mantar, aktinomiset) kompost tesisinde çalışanlara etkisi.


Kompostlaşan çamurda patojen mikroorganizma sayısını etkileyen en önemli parametre sıcaklıktır. Fakat kompost materyali oldukça heterojen olup, kompost biyokütlesi içerisinde sıcaklığı homojen tutmak oldukça zordur.
Bu heterojen yapı ve ısının heterojen dağılımı, kompostlaşma ile patojenlerin tamamen yok edilmesini oldukça zor hale getirmektedir.

Yapılan çalışmalara göre, havalandırılan sabit yığın sistemlerinde en az üç gün boyunca sıcaklık 55 °C’de; windrow prosesinde en az 15 gün boyunca sıcaklığın 55 °C’de tutulması gerekmektedir.

Bu proses fekal streptokok haricindeki indikatör organizmaları ve Salmonella, Shigella gibi patojenleri gidermede etkilidir.

Fakat Salmonella gibi patojenlerin kompostlaşma sırasında tekrar büyüdüğü gözlenmiştir.

Salmonella’nın yeniden büyümesi nem içeriğine bağlı olup nem içeriği %20’yi geçtiğinde büyüme başlaya bilir. Ayrıca, sıcaklık ve C/N oranı da onemli olup 20 – 40 °C arası ve C/N oranı 15/1’den büyükse yeniden büyüme gözlenir.

Bazı araştırmacılar, kompostlaşma sırasında mikrobiyal aktivitenin düşmemesi için sıcaklığın 60 °C’nin altında tutulması gerektiğini vurgulamaktadır. Fakat artan sıcaklıkla daha iyi patojen giderildiği bilinmektedir.

Aspergillus fumigatus gibi bazı patojenik mantarlar, 30-45 °C arasında kompostun üst kısmında büyüyebilirler. Sıcaklık 60 °C’yi aşarsa, bunların sayısı önemli derecede azalır. Bu patojen mantarlar kompost tesislerinde çalışan işçilerde sağlık problemleri oluşturabilir ve özellikle ciğerlere zarar verebilir.

Dolayısıyla, mantarlar tarafından üretilen zararlı sporları solumamak için kompost tesisinde çalışan işçiler koruyucu maske giymelidirler.

Kireç ile stabilizasyon
Kireç CaO veya Ca(OH)2 olarak kullanılabilir. Ucuz bir kimyasal olup artıma tesislerinde flokulant olarak veya koku kontrolünde kullanılır.

Kireç ile stabilzasyon işleminde, çamur ile kireç çözeltisi karıştırılır ve pH değeri 12 civarına getirilir. Kireç eklendikten sonra etkili bir patojen giderimi için temas süresi en az 2 saat alınır.

Bu arıtma prosesinde 3- 6-log indikatör bakteri giderimi sağlanabilir. İyi bir giderim elde etmek için pH değerinin en az 10,5’e çıkarılması gerekmektedir.

Almanya’da yapılan bir çalışmada pH 12,8’de 3 saat temas süresi sonunda
Salmonella’nın tamamen giderildiği belirlenmiştir.

Virüslerin tamamen giderilmesi için ise yaklaşık 12 saatlik bir temas süresine ihtiyaç vardır.


Düzenleyen acemi_caylak : 05-11-2010 saat 16:29
acemi_caylak Çevrimdışı   Alıntı Yaparak Cevapla Başa Dön