Sızıntı sularının havasız çamur yataklı reaktör ve mikrofiltrasyonlu biyoreaktör sistemi ile arıtılabilirliğinin araştırılması
Investigation of leachate treatability with anaerobic sludge blanket reactor and microfiltration bioreactor system
Yazar: EBRU AKKAYA
Danışman: PROF. DR. AHMET DEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Anaerobik = Anaerobic ; Anaerobik arıtma = Anaerobic treatment ; Membran sistemler = Membrane systems

Özet:
Türkiye'de yılda oluşan ortalama 25 milyon ton evsel atığın sadece %33'ü düzenli depolama alanlarında bertaraf edilmektedir. Ancak yapılan yasal düzenlemelerle bu oranın önümüzdeki yıllarda artması beklenmektedir. Bu sebeple, düzenli depolama alanlarının insan ve çevre sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerinin önceden belirlenmesi ve gerekli önlemlerin alınması büyük önem taşımaktadır. Özellikle büyük şehirlerde depolama alanlarının büyüklüğü ve oluşan çöp miktarının fazlalığı, organik ve inorganik kirleticileri ihtiva eden aşırı miktarda sızıntı suyu oluşumuna sebep olmakta ve bu suların arıtımı büyük önem arzetmektedir. Bu sebeple son yıllarda katı atık depo sahalarında oluşan sızıntı sularının arıtılması ile ilgili laboratuar, pilot ve tam ölçekli çalışmalara ağırlık verilmektedir. Bununla birlikte kentsel katı atıkların fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerinin kentten kente farklı olması uygulanacak olan sızıntı suyu arıtım yöntemini de büyük ölçüde etkilemektedir.Bu çalışmada, İstanbul'un Avrupa Yakası evsel katı atıklarının depolandığı Odayeri Katı Atık Düzenli Depo Sahası sızıntı sularının mezofilik şartlarda yukarı akışlı havasız çamur yataklı bir reaktörde ön arıtımının ardından membran biyoreaktör (MBR) ve ultrafiltrasyon (UF), nanofiltrasyon (NF) sistemleri ile arıtılabilirliği araştırılmıştır. Reaktörlerin giriş ve çıkışlarında pH, iletkenlik, alkalinite, çözünmüş katı madde, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ), klorür (Cl-), toplam kjeldahl azotu (TKN), amonyum azotu (NH4-N), toplam fosfor (TP), toplam uçucu yağ asidi (TUYA), metaller (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn,), alkali metaller (Ca, K, Mg, Na) ve inert KOİ analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kullanılan membranların AFM (atomik kuvvet mikroskobu), SEM (taramalı elektron mikroskobu) resimleri değerlendirilmiş, membranda akı değişimleri takip edilmiştir.YAÇY reaktörde ortalama KOİ giderme verimi %60, civarında bulunmuştur. Giderilemeyen KOİ'nin önemli bir kısmı ortalama 2800 mg/L olan inert KOİ'den kaynaklanmaktadır, MBR'da KOİ giderimi ortalama %30, TKN %40, TP %37 olarak bulunmuştur. NF'de yaklaşık % 60 KOİ giderimi,% 40 TKN giderimi ve % 99 TP giderimi elde edilmiştir.Yapılan analizler ve değerlendirmeler neticesinde, 1995'den beri işletilen Odayeri düzenli depo sahasının yaşlanmaya başladığı, deşarj limitleri göz önüne alındığında biyolojik arıtmanın tek başına yetersiz kalacağı belirlenmiştir. Bununla birlikte inert KOİ yüzdesinin artışından dolayı kullanılan UF ve NF sistemlerinin dahi deşarj kriterlerini sağlamada yetersiz olduğu ve aktif karbon, oksidasyon, ters osmoz gibi arıtma alternatiflerinin de kullanılması gerektiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Only 33% of average 25 million tons of municipal solid waste per year are landfilled in sanitary landfill sites in Turkey. However, it is expected that in near future this share will increase with legal arrangements. For that reason, it is crucial to not only determine the adverse impacts of landfill sites on human and environment in advance, but also take the required preventive steps. Especially, the largeness of landfill sites and massive waste amount occurred in the metropolis cities result in excessive quantity of leachate involving organic and inorganic pollutants. Therefore, it is important that these waters must be sufficiently treated. In the past decades, the laboratory, pilot and full scale treatment applications of landfill leachate have been carried out with different processes. In addition to this, the fact that physical, chemical and biological characteristics of municipal solid wastes are different from a city to a city affects considerably the leachate treatment methods to be applied.In this thesis, treatability of municipal landfill leachate of Istanbul Odayeri Landfill Site was investigated with upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor at mesophilic conditions, membrane bioreactor, ultrafiltration and nanofiltration methods. Parameters such as pH, conductivity, alkalinity, TDS, COD, BOD, Cl-, TKN, NH4-N, TP, TVFA, metals (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn), alkali metals (Ca, K, Mg, Na) and inert COD were monitored in influent and effluent of reactors. Moreover, AFM (Atomic Force Microscopy) and SEM (Scanning Electron Microscope) pictures of the used membranes have been assessed, and the flux variations of the considered membranes have been observed.In the scope of experimental studies, average 60 %COD removal efficiency for UASB reactor was observed. Most important part of remained COD, almost 2800 mg/L, was resulted from inert COD. MBR?s COD, TKN and TP removal efficiencies were monitored as 30%, 40% and %37, respectively. In addition, in the NF systems, removal efficiencies performance for COD, TKN and TP were found as 60%, 40% and 99 %, respectively.As a result of the performed analyses and evaluations, it is determined that Odayeri landfill site which has been operated since 1995 begins to old age period and therefore only biological treatment is not sufficient, considering discharge limits.. Besides, it is seen that even ultra-filtration and nano-filtration systems is not adequate to provide discharge criteria because of increment of inert COD percentage. It is deduced that there is requirement to use the alternative methods such as active carbon, oxidation and reverse osmosis.