Arıtma çamuru yakma fırını küllerinden fosfor geri kazanımı
Recovery of phosphorus from sewage sludge incineration ashes
Yazar: EZGİ KARABACAK
Danışman: PROF. DR. GÜRAY SALİHOĞLU
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Arıtma çamuru = Treatment sludge ; Fosforlu gübreler = Phosphorus fertilizers ; Sürdürülebilir çevre = Sustainable environment

Özet:
Bursa ilinde faaliyet gösteren BUSKİ çamur yakma ve enerji geri kazanım tesisinde kentsel arıtma çamurları yakılmaktadır. Tesiste yanma sonucu oluşan gazların arıtımı torba filtre ve multisiklon ünitelerinde gerçekleştirilmektedir. Torba filtre külü % 17,36 P2O5,  multisiklon külü % 11,49 P2O5 oranıyla yüksek fosfor içerikleri ile dikkat çekmektedir. Bu çalışmanın amacı torba filtre ve multisiklon küllerinin fosfor geri kazanımında değerlendirilebilirliğinin araştırılmasıdır. Bu amaçla arıtma çamuru küllerinin kimyasal kompozisyonları, morfolojik yapıları, faz analizleri gerçekleştirilmiştir. Fosfor geri kazanım potansiyellerinin araştırılması için oksalik asit, sitrik asit, sülfürik asit ve nitrik asit ile kimyasal ekstraksiyon yöntemi kullanılmıştır. Fosfor ekstraksiyonu farklı konsantrasyonlarda incelenmiştir. Kül ve asit çözeltisi 1/20 katı/sıvı (mg/ml) oranında 2 saat süreyle karıştırılmıştır. Ekstrakte edilen fosforun ölçümü kolorimetrik olarak, ağır metallerin ölçümü ICP-OES ile gerçekleştirilmiştir. Ekstraksiyon sonrası oluşan kalıntılarda XRD, SEM-EDS, ICP-OES analizleri gerçekleştirilmiştir. Ekstrakte edilen fosfor, torba filtre külünde 0,01-91,42 mg/g, multisiklon külünde 0,01-59,82 mg/g' dır. Ekstrakte edilen en yüksek fosfor torba filtre külünde oksalik asit kullanıldığında 91,42 mg/g olmuştur. Torba filtre külünde fosfor geri kazanım potansiyeli multisiklon külünden daha yüksektir. Asit ekstraksiyonu hem küldeki fosforun hem de ağır metallerin çözülmesine sebep olmuştur. Bu nedenle yönetmelikteki sınır değerler aşılmıştır. Torba filtre külü ve multisiklon külü ağır metallerin uzaklaştırılması koşuluyla gübre üretiminde fosfat kayaçlara bir alternatif olabilir.

Abstract:
Urban sewage sludges are incinerated at an incineration and energy recovery plant of BUSKİ in Bursa. The gasses that are generated from combustion in the plant are removed by bag filter and multi-cyclone units. Sewage sludge ashes with high phosphorus contents of 17.36% (bag filter ashes) and 11.49% (multi-cyclone ashes) draw attention as a source of P2O5. The aim of this study is to investigate the evaluation of ashes from bag filter and multi-cyclone in phosphorus recovery. For this purpose, chemical composition, morphological structures, phase analysis of sewage sludge ashes were examined. This study investigated phosphorus recovery using chemical extraction by oxalic acid, citric acid, sulphuric acid and nitric acid. Phosphorus extraction was investigated at different concentrations. Ashes were mixed with acids at a solid to liquid ratio of 20 ml/mg-1 for 2 hours. The extracted phosphorus was measured colorimetrically and analyses for heavy metals were measured by ICP-OES. The residues analyzed with XRD, SEM-EDS, ICP-OES. The extracted phosphorus amount range of is 0.01-91.42 mg/g in bag filter ash and 0.01-59.82 mg/g in multi-cyclone ash. When oxalic acid is used in the highest phosphorus bag filter ash extracted, it was 91.42 mg/g. The phosphorus recovery potential of bag filter ash is higher than multi-cyclone ash. Acid extraction resulted in the dissolution of both phosphorus and heavy metals in ash. Therefore the limit values in the regulation were exceeded. Bag filter ash and multi-cyclone ash can be an alternative to phosphate rock in fertilizer production providing that removal of heavy metal.