Katı atıkların aerobik ve anaerobik ayrışma proseslerinin arazi ölçekli test hücrelerinde incelenmesi
Determination of the aerobic and anaerobic degradation processes of solid wastes in sanitary landfill test cells
Yazar: SELİN TOP
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET SİNAN BİLGİLİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Katı atıklar = Solid wastes

Özet:
Bu çalışmada, düzenli depo sahalarında atıkların aerobik ve anaerobik ayrışma proseslerinin belirlenmesi maksadıyla gerçekleştirilen arazi ölçekli çalışmada, İstanbul'un Anadolu Yakası'nda oluşan katı atıkların depolandığı Kömürcüoda Düzenli Depo alanında bulunan boyutları 20x40x5 m olan 4 adet test hücresi incelenmiştir. Hücreler, kontrol maksadıyla klasik depolama yöntemine göre (AN-1), anaerobik sızıntı suyu geri devirli (AN-2), doğal havalandırmalı (semi-aerobik, A-1) ve basınçlı havalandırmalı (A-2) olarak teşkil edilmiştir. Çalışma kapsamında aerobik ve anaerobik test hücreleri 250 gün boyunca yapılan ölçüm sonuçlarına yer verilmiştir.Çalışma kapsamında her bir test hücresine oluşan sızıntı suyundan alınan numunelerde pH, iletkenlik, toplam alkalinite, KOİ, BOİ5, Cl-, TKN, NH3-N parametreleri analiz edilmiştir. BOİ/KOİ, KOİ/Cl- oranları hesaplanmıştır. Bunun dışında aerobik ve anaerobik test hücrelerinde atık gövdesinde meydana gelen sıcaklık değişimleri izlenilmiştir ve atık gövdesindeki çökmeleri belirlemek amacıyla topografik ölçümler yapılmıştır.Aerobik test hücrelerinde 50 gün sonra pH değeri 8 civarındadır ve 120 gün sonra pH değeri 9 seviyesine ulaşmıştır. Çalışma süresince aerobik işletilen test hücrelerinde pH değeri 7,5-9 arasında kalmıştır. Anaerobik test hücrelerinde nötr pH değerlerine ulaşması AN-1 test hücresinde 110 gün, AN-2 test hücresinde 50 gün sonra gerçekleşmiştir. A-1 ve A-2 test hücrelerinde alkalinite konsantrasyonu depolamanın başlangıcında 8000-10000 mg/L CaCO3 değerlerinde iken 150 gün sonra 4000 mg/L CaCO3 değerine inmiştir. AN-1 ve AN-2 test hücrelerinde ise başlangıçta 10000 mg/L CaCO3 değerinde iken 150 gün sonrasında zamanla azalarak 4000 mg/L CaCO3 seviyelerine düşmüştür. Aerobik ve anaerobik test hücrelerinde başlangıçta 3500 mg/L civarlarında tespit edilen Cl- konsantrasyonlarında zamanla büyük bir değişim gözlenmemiş ve aerobik hücrelerde 100 gün sonra 2500 mg/L tespit edilirken anaerobik hücrelerde 160 gün sonra 2800-3000 mg/L arasında değişen konsantrasyonlarda tespit edilmiştir. Anaerobik ve aerobik test hücrelerinde tespit edilen maksimum amonyak konsantrasyonu 1800 mg/L civarında olup 250 günlük çalışma sonucunda A-1, A-2, AN-1, AN-2 test hücrelerinde ölçülen amonyak konsantrasyonları sırasıyla 280, 390, 880 ve 750 mg/L olarak belirlenmiştir. Aerobik test hücrelerinde depolamadan sonraki ilk 30 gün KOİ değeri 45000 mg/L seviyelerinde belirlenmiştir ve A-1 test hücresinde 160 gün sonunda 8700 mg/L değerine, A-2 test hücresinde ise 3400 mg/L seviyesine düşmüştür. Bundan sonra her iki hücrede de KOİ konsantrasyonlarında çok yavaş bir azalma gerçekleşmiş ve 250 gün sonunda A-1 test hücresinde 2500 mg/L,A-2 test hücresinde ise 1500 mg/L olarak tespit edilmiştir. Anaerobik test hücrelerinde depolamanın ilk aşamasında ölçülen KOİ konsantrasyonu 60000 mg/L civarındadır. Depolamadan 250 gün sonra AN-1 ve AN-2 test hücrelerinde sırasıyla 9000 ve 6000 mg/L seviyelerine düşmüştür. 100 günlük çalışma sonucunda A-1, A-2, AN-1 ve AN-2 test hücrelerinde ölçülen KOI konsantrasyonları sırasıyla 14000, 6000, 45000 ve 32000 mg/L olarak tespit edilmiştir. 250 gün sonunda A-2 test hücresinde KOİ giderimi % 97 olarak tesbit edilirken, aynı süre sonunda A-1, AN-1 ve AN-2 test hücrelerinde KOİ giderimleri sırasıyla % 95, 89 ve 85 olarak gerçekleşmiştir. Aerobik test hücrelerinde başlangıçta BOİ konsantrasyonları yaklaşık 30000 mg/L, AN-1 test hücresinde 44000 mg/L AN-2 test hücresinde ise 36000 mg/L olarak tespit edilmiştir. Depolamadan yaklaşık 100 gün sonra test hücrelerindeki BOİ konsantrasyonları A-1, A-2, AN-1 ve AN-2 için sırasıyla 3650, 1800, 21500 ve 13600 mg/L olarak ölçülmüştür. Ortalama sıcaklık semi-aerobik hücrede 40-45 oC, aerobik hücrede ise 45-55 oC arasında belirlenmiştir. Anaerobik test hücrelerinde ise gövde sıcaklığı zamanla azalarak 2 aydan sonra 25 ile 35 oC arasında değişen sıcaklık değerlerinde sabit kalmıştır.

Abstract:
In this paper, leachate recirculation and aerobic landfilling of solid wastes investigated as alternative methods for enhancing solid waste stabilization in landfills. Four field scale landfill test cells which were constructed. Landfill with the dimensions of 20x40x5 m were used to determine the aerobic and anaerobic waste degradation processes. The landfilling options which were used in this study are conventional landfill (AN-1), anaerobic with leachate recirculation (AN-2), semi-aerobic landfill (A-1), and aerobic landfill (A-2). The results obtained during 250 days test cells are given.After the filling of solid wastes to test cells, the effects of these various methods on leachate quality, and temperature distributions in landfill body were determined. pH, conductivity, chloride (Cl-), total alkalinity, chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammoniac nitrogen (NH3-N) parameters were conducted in leachate phase. In addition to these parameters, the temperature of the landfill body is also monitored.The pH of leachate reached to 8 value after 50 days of operation for A-1 and A-2 test cells and the pH value increased to 9 after 120 days of operation for aerobic test cells. On the other hand the ph of leachate reached to neutral values after 110 and 50 days for AN-1 and AN-2 test cells. Total alkalinity concentration were 8000-10000 mg/L CaCO3 for aerobic and anaerobic test cells at the beginning of the experiement. Then concentrations were decreased to about 4000 mg/l CaCO3 on day 150 for all of test cells. Cl- concentrations were about 3500 mg/L approximately in test cells during the beginning of the operation. There is no considerable change in Cl- concentrations in aerobic and anaerobic test cells during the operation period which decreased to 2500 and 2800-3000 mg/l for aerobic and anaerobic test cells on day 160. The maximum NH3-N concentration was obtained about 1800 mg/L. Afterwards, NH3-N concentrations were decreased and determined as 280, 390, 880 and 750 mg/L on day 250 for A-1, A-2, AN-1 and AN-2 test cells, respectively. The concentrations of COD were about 45000 mg/L during the first 30 days of the expriement period in Aerobic test cells. Then COD concentrations were decreased to 8700 and 3400 mg/L for A-1 and A-2 test cells after 160 days. Afterwards, both of them decreased slowly and determined 2500 and 1500 mg/L on day 250 for A-1 and A-2 test cells. During the beginning the operation, COD concentration were determined 60000 mg/L in anaerobic test cells after that decreased 9000 and 6000 mg/L on day 250 for AN-1 and AN-2 test cells. After day 100, COD concentration were determined as 14000, 6000, 45000 and 32000 mg/L for A-1, A-2, AN-1 and AN-2 test cells, respectively. The maximum COD removal efficiency were determined % 97 for A-2 test cell. During this period, COD removal efficiencies were determined % 95, 89 and 85 for A-1, AN-1 and AN-2 test cells, respectively. The BOD concentrations were about 30000 mg/L for A-1 and A-2 test cells in the beginning of the experiement while BOD concentrations were determined 44000 and 36000 mg/L AN-1 and AN-2 test cells. After day 100 BOD concentrations were 3650, 1800, 21500 and 13600 mg/L for A-1, A-2, AN-1 and AN-2 test cells, respectively. Approximately temperature values of the landfill body were obtained 40-45 oC and 45-55 oC for A-1 and A-2 test cells. On the other hand the temperature of the landfill body were decreased in time for anaerobic test cells and after two months, the temperature were 25-35 oC and state stable this range.