Entegre katı atık yönetiminde biyoreaktör depolama alanı yaklaşımı - İstanbul örneği
Bioreactor landfill approach in integrated solid waste management - case of Istanbul
Yazar: SİNAN ACUN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ERGÜN PEHLİVAN ; DOÇ. DR. BÜLENT ARMAĞAN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Entegre Katı Atık Yönetimi (EKAY), atık yönetim planlamasında farklı metotları kullanarak bütüncül bir yaklaşımla çevresel etkiyi en aza indirmeyi ve atık bertarafında maliyeti düşük tutmayı amaçlamaktadır. Bu sebeple, depolama alanı gereksinimini azaltan ve biyolojik bozunmayı hızlandıran Biyoreaktör Depolama Sistemi (BDS), depolamanın bir çeşidi olarak, EKAY kapsamında değerlendirilmektedir. BDS'nin katı atık üzerindeki etkileri, çeşitli laboratuvar koşulları altında simüle edilmiş sistemler, pilot ölçekli sistemler ve tam saha ölçekli olarak uzun bir süredir bilim çevrelerince incelenmektedir.
Yapılan bu çalışmada, BDS'nin EKAY içerisindeki yeri ve önemi irdelenerek BDS, İstanbul ili örneklendirilmek üzere laboratuvar şartlarına taşınmıştır. Depo sahasını simüle edebilmek amacıyla bir adet simüle biyoreaktör oluşturulmuştur. Odayeri II. Sınıf Düzenli Depolama Tesisinden alınan 15 kg'lık karışık kentsel katı atığın yüklendiği bu reaktöre günde 45 dk süreyle 22,2 mL/dk bir sızıntı suyu geri devri gerçekleştirilmiş ve 122 gün boyunca anaerobik şartlar altında bozunma süreci izlenmiştir. Süreci izleyebilmek amacıyla katı atığın başlangıç ve son Uçucu Katı Madde (UKM) yüzdesi değişimi, sızıntı suyundaki Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ),  Biyolojik Oksijen İhtiyacı (BOİ5), Amonyum (NH4+), Ultraviyole (UV)254 kirlilik parametreleri ve biyogazda Metan + Hidrojen Sülfür (CH4 + H2S), Karbondioksit (CO2) yüzde ve miktarları analiz edilmiştir.
	Çalışma sonunda, İstanbul'da Kentsel Katı Atık (KKA)'ın organik madde içeriği % 60, nem içeriği organik bazda % 70, karışık bazda % 44 olduğu görülmüş ve başlangıçta % 60 olan kuru madde bazında UKM yüzdesinin, deneysel süreç sonunda       % 47'ye gerilediği görülmüştür. Simüle biyoreaktörde KOİ, BİO5 UKM giderim yüzdeleri sırasıyla % 35,   % 75,5 ve % 13 olarak ölçülmüş ve bu kapsamda 26 000 mg/L KOİ, 21 665 mg/L BOİ5 ve 350 g katı atığın biyogaza dönüştürüldüğü belirlenmiştir. Ayrıca çalışma başlangıcında 2275 mg/L olan NH4+ konsantrasyonu, deneysel süreç sonunda 2400 mg/L'ye artış göstermiştir. Reaktörde 30 günlük süreçte toplamda 25 L biyogaz elde edilmiştir. Biyogaz üretiminin maksimum metan yüzdesi 20. günde, % 54 olarak tespit edilmiştir. Çalışma sonunda 15 kg KKA atığa karşılık yaklaşık 8L CH4 + H2S elde edildiği belirlenmiştir. Metan üretim verimi ise 22,8 L CH4/kg KKA olarak belirlenmiştir.
	Çalışma sonunda; Odayeri II. Sınıf Düzenli Depolama Tesisinin, Retrofit (Dönüşümlü) BD (Biyoreaktör Depolama)'ye dönüştürülmesinin, sahada sızıntı suyu geri devri ve hava enjeksiyonu için herhangi bir altyapı tesisi bulunmayışı dolayısıyla geri devirde, yüzey göletleri yönteminin kullanılmasının ve sahanın anaerobik olarak işletilmesinin uygun olduğu görülmüştür. Bu kapsamda Işıklar mevkiindeki Kompost ve Geri Kazanım Tesisinden temin edilen kompost sızıntı suyunun, yüzey göletleri yöntemiyle sahaya geri devrettirilip anaerobik koşulların oluşturulması yoluyla sahada tam saha ölçekli denemelerin yapıldığı görülmüştür. Ayrıca, depo sahasına katı atıkla birlikte ulaşan plastik torbaların, sahada geçirimsiz katmanlar oluşturduğu ve sızıntı suyu drenajına engel olduğu, bu sebeple geri kazanılabilir materyallerin önemli ölçüde azaltılması gerektiği yapılan sözlü görüşmelerden elde edilmiştir.

Abstract:
Integrated Solid Waste Management (ISWM) goals to keep costs in waste disposal and minimize environmental impact with integrated approach using different methods on waste management planning. Thus, Bioreactor Landfill Systems (BLS) which is reduced storage requirements and accelerated the biodegradation as a kind of storage, evaluated under ISWM. Effects of BLS on solid waste are examined with simulated systems under laboratory conditions, pilot scale systems and full field systems by the scientific community for a long time.
In this study, the place and importance of BLS in the ISWM is examined and BLS system simulated for Istanbul city. A reactor is made to simulate landfill conditions. To this reactor which is installed with 15 kg of mixed solid waste received from Odayeri II. Class Landfill, 22.2 mL/min leachate for 45 minutes per day is recirculated on waste and reactor is monitored decomposition process under anaerobic condition for 122 days. Dry Matter Volatile Solid (DMVS) in solid waste, Chemical Oxygen Demand (COD), Biological Oxygen Demand (BOD5), Ammonium (NH4+), Ultraviolet (UV)254 in leachate and percent of Methane + Hydrogen Sulfide (CH4 + H2S), Carbon dioxide (CO2) in biogas were analyzed to monitor anaerobic process.
Organic compounds and moisture contents on mixed and organic basis of mixed Municipal Solid Waste (MSW) is analyzed following as 60 %, 70 % on organic basis and 44 % on mixed basis. Percent of DMVS is decreased from 60 % to 44 %. Removal efficient of COD, BOD5 and DMVS is analyzed following  35 %, 75,5 % and  13 %, in this regard, 26 000 ppm COD, 21 665 ppm BOD5 and 350 g solid waste is determined that transformed. Additionally, NH4+ concentration is increased from 2275 ppm to 2400 ppm. 25 L biogas is produced following 30 days period in bioreactor. The maximum percentage of methane is realized in 20. day as 54 %. At the end of the study, 15 kg MSW is converted to 8 L CH4 + H2S. Additionally, efficiency of methane production was calculated as 22.8 L CH4/kg MSW.
Additionally, adverse effects of plastic bags are determined to permeability of waste and the importance of recycling is emphasized. Currently performed, recirculation compost leachate delivered with tanker from Istanbul composting and recycling facility is observed caused ponding on waste. Besides, to negatively affect anaerobic conditions on waste with high sulfate and ammonium concentration of compost leachate is observed.