Biyogaz tesisi katı atıklarından elde edilen biyokömürün hayvansal kaynaklı atık suların arıtılması ve bazı toprak özellikleri üzerine etkileri
Effects of biochar obtained from biogas plant solid wastes on the treatment of ani̇mal sourced wastewater and some soil properties
Yazar: FATİH DEVECİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK GÖÇMEZ
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Amaç: Bu çalışmada; yüksek organik yüke sahip hayvansal kaynaklı atıksuların arıtılmasında biyokömürün kullanım olanaklarını ve adsorpsiyon kapasitesini belirlemek, azot ve fosforca doyurulmuş biyokömür uygulamalarının toprakların bazı fiziksel, kimyasal, mikrobiyolojik ve biyokimyasal özellikleri üzerine olan etkilerini incelemek amaçlanmıştır.

Materyal ve Yöntem: Biyogaz tesisi katı atıklarından 700°C'de biyokömür elde edilmiş, elde edilen biyokömürün N ve P adsorpsiyon kapasiteleri belirlenmiştir. Biyokömür, biyogaz tesisi atıksuyu ile günlük olarak doyurularak NH4-N, NO3-N, P ve KOİ parametrelerine ait giderim grafikleri elde edilmiştir. Adsorpsiyon kapasitesine göre seçilen N ve P'ca doyurulmuş ve doyurulmamış biyokömürler 2, 4 ve 6 t.da-1 olacak şekilde topraklara uygulanmış ve 90 günlük inkübasyon denemesi kurulmuştur. Çalışma, laboratuvar koşullarında 3 tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Denemenin 15, 30, 60 ve 90. günlerinde alınan toprak örneklerinde; CO2 oluşumu, mikrobiyal biyomas, N-mineralizasyonu, dehidrogenaz, üreaz, alkalin fosfataz enzim aktiviteleri ile deneme sonunda toprakların pH, EC, KDK, organik madde, N, P, K, Na, Ca, B miktarındaki değişimler belirlenmiştir.

Bulgular: Biyokömür materyalinin atıksu arıtımında en yüksek NH4-N'da %63,30, NO3-N'da %97,64, PO4-P'da %98,70, KOİ %95,33 düzeyinde giderim tespit edilmiştir. Toprakların pH, EC, Organik madde, makro element içerikleri artan biyokömür dozları ile artış göstermiştir. Biyokömürün uygulama dozlarındaki artışa bağlı olarak mikrobiyal biyomas-C, N-mineralizasyonu, üreaz enzim aktivitelerinde istatistiki olarak önemli bir artış tespit edilmiştir. CO2 oluşumu Doymuş 4 t.da-1 ve alkalin fosfotaz enzim aktivitesi için Doymamış 4 t.da-1 dozlarında artış göstermiştir.

Sonuç: Biyogaz tesisi katı atıklarından 700°C'de piroliz yöntemi ile üretilen biyokömürün adsorban özelliğinin yüksek olduğu belirlenmiştir. Biyogaz tesisi atıksularının arıtımı esnasında N ve P'ca doyurulmuş biyokömürlerin, doyurulmamış biyokömüre kıyasla toprakların fiziksel ve kimyasal parametreleri üzerinde daha fazla etkili olduğu ve en iyi sonucun 6 t.da-1 doymuş biyokömür uygulamasından elde edildiği tespit edilmiştir. Biyokömür doyurma işleminin toprakların mikrobiyolojik ve biyokimyasal özelliklerinden Toprak Solunumu (CO2 Oluşumu) ve Mikrobiyal Biyomas üzerine, doyurulmamış uygulamaların ve doz miktarının ise N- mineralisasyonu, Üreaz ve Alkalin fosfotaz enzim aktiviteleri üzerine etkili olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Objective: In this study, it is aimed to determine the possibilities of using biochar in the treatment of high-organic-load animal wastewater and its adsorption capacity. Additionally, to investigate the effects of biochar applications saturated with nitrogen and phosphorus on some physical, chemical, microbiological, and biochemical properties of soils.

Material and Methods: Biochar was obtained at 700°C from solid waste, of the biogas plant, and N and P adsorption capacities of the obtained biochar were determined. Removal graphs for NH4-N, NO3-N, P, and COD parameters were obtained by biochar saturation daily with biogas plant wastewater. Selected according to the adsorption capacity biochars saturated and unsaturated with N and P were applied to the soils at rates of 2, 4, and 6 t.da-1into the polyethylene pots. An incubation experiment was set up for 90 days. The study was conducted with three replications under laboratory conditions. In soil samples taken on the 15th, 30th, 60th, and 90th days of the experiment, CO2 production, microbial biomass, N mineralization, dehydrogenase, urease, alkaline phosphatase enzyme activities, and at the end of the experiment changes in soil pH, EC, CEC, organic matter, N, P, K, Na, Ca, and B content were determined.

Results: In wastewater treatment of the biochar material the highest removal with 63.30% in NH4-N, 97.64% in NO3-N, 98.70% in PO4-P, and 95.33% in COD was detected. The pH, EC, organic matter, macro element contents of the soils increased with the increasing biochar doses. There was a statistically significant increase in microbial biomass-C, N mineralization, and urease enzyme activities with the increasing application doses of biochar. An increase in CO2 production was observed at the saturated 4 t.da-1 dose, and in alkaline phosphatase enzyme activity at the unsaturated 4 t.da-1 dose.

Conclusion: The biochar produced by pyrolysis at 700°C from solid waste of a biogas plant was found to have high adsorption properties. During the treatment of biogas plant wastewaters, it was determined that biochar-saturated with N and P had a more significant impact on the physical and chemical parameters of the soil compared to non-saturated biochar, with N and P and the best result was obtained from the application of saturated biochar at 6 t.da-1. It was found that the saturation process of biochar, was effective on Soil Respiration (CO2 Production) and Microbial Biomass as the microbiological and biochemical characteristics of the soil, while the non-saturation applications and dosage levels were effective in N mineralization, Urease, and Alkaline Phosphatase enzyme activities.