Arıtma çamuru kurutma yöntemlerinin yaşam döngüsü analizi ile karşılaştırılması
Comparison of sewage sludge drying methods by life cycle assessment
Yazar: ONUR ERKAYA
Danışman: PROF. DR. ASLI SEYHAN ÇIĞGIN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Arıtma çamurları, atıksuların arıtılması sırasında açığa çıkan kaçınılmaz bir yan üründür. Arıtma çamurlarının nihai bertaraf yöntemleri ile uzaklaştırılması için su içeriğinin azaltılması gerekmektedir. Çamurun su içeriğinin azaltılması amacıyla, ardışık yoğunlaştırma, susuzlaştırma ve kurutma işlemleri uygulanmaktadır. Ürün ve süreçlerin çevresel etkilerini belirlemek ve azaltmak için yaşam döngüsü analizleri (YDA) uygulamaları yaygınlaşmaktadır. Arıtma çamurlarının yönetimine yönelik YDA çalışmalarında çamur kurutma en yüksek çevresel etkiye sahip çamur yönetim aşaması olarak belirlenmiştir. Ancak, literatürde farklı çamur kurutma yöntemlerinin çevresel etkilerinin karşılaştırıldığı ve çevresel etkilerin azaltılmasına yönelik stratejilerin geliştirildiği çalışmalar kısıtlıdır. 
Bu tezin amacı; termal (bantlı kurutucu, akışkan yataklı kurutucu, döner kurutucu) ve solar çamur kurutma yöntemlerinin çevresel etkilerinin YDA ile belirlenmesi ve belirlenen çevresel etkilerin azaltılması için uygulanabilecek stratejilerin araştırılmasıdır. Bu kapsamda, sadece çamur kurutma aşamasına odaklanılarak kapıdan kapıya yaklaşımıyla kurutma yöntemlerinin çevresel etkileri ve sebep oldukları küresel ısınma potansiyelleri ReCiPe 2016 metodolojisi kullanılarak OpenLCA 1.10 yazılımı ile belirlenmiştir. YDA çalışmaları sonucunda, akışkan yataklı kurutucunun en yüksek çevresel etkiye sahip çamur kurutma teknolojisi olduğu belirlenmiştir. Solar kurutma insan sağlığı ve kaynak tüketimi hasar kategorilerinde en az çevresel etkiye neden olurken, bantlı kurutma ekosistem kalitesi hasar kategorisinde en az çevresel etkiye sebep olmuştur. Çamur kurutmadan kaynaklanan çevresel etkilerin azaltılması için elektrik enerjisi ihtiyacının yenilenebilir enerji kaynaklarından, ısı enerjisi ihtiyacının ise atıkların yakılmasından karşılanması en etkili stratejiler olarak belirlenmiştir. Çamur kurutmadan kaynaklanan gazların kontrolü ve çamurun kurutma ile ulaşılacak nihai katı madde içeriğinin azaltılması stratejileri ise çevresel etkiler azaltmada yetersiz kalan stratejiler olmuştur.

Abstract:
Sewage sludge is an inevitable by-product released during the wastewater treatment. In order to remove sewage sludge by final disposal methods, its water content must be reduced. To reduce the water content of the sludge, sequential thickening, dewatering and drying processes are applied. Life cycle analysis (LCA) applications are becoming widespread to determine and reduce the environmental impacts of products and processes. In YDA studies on the management of sewage sludge, sludge drying has been determined as the sludge management stage with the highest environmental impact. However, there are limited studies in the literature comparing the environmental impacts of different sludge drying methods and developing strategies to reduce environmental impacts.
The aim of this thesis is to determine the environmental effects of thermal (belt dryer, fluidized bed dryer, rotary dryer) and solar sludge drying methods using LCA and to investigate the strategies that can be applied to reduce the determined environmental effects. In this context, the environmental effects of drying methods and the global warming potentials they cause were determined with OpenLCA 1.10 software using the ReCiPe 2016 methodology, with a gate-to-gate approach, focusing only on the sludge drying stage. As a result of YDA studies, it was determined that the fluidized bed dryer is the sludge drying technology with the highest environmental impact. While solar drying caused the least environmental impact in the human health and resource consumption damage categories, belt drying caused the least environmental impact in the ecosystem quality damage category. In order to reduce the environmental impacts resulting from sludge drying, supplementation of the electrical energy need from renewable energy sources and the heat energy need from burning waste have been determined as the most effective strategies. Strategies to control gases resulting from sludge drying and to reduce the final solids content of sludge by drying have been insufficient in reducing environmental impacts.