Tuzlu-sodyumlu toprak ıslahında stabilize arıtma çamuru ve arıtılmış atık suların kullanım etkinliğinin belirlenmesi
Determination of efficiency usage of stabilized sewage sludge and treated wastewater in saline-sodic soils reclamation
Yazar: ALMUJTABA HASSBALRASSOL MUHAMMED ABDALLH
Danışman: PROF. DR. ÜSTÜN ŞAHİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmanın amacı tuzlu-sodyumlu toprak ıslahının etkinliğini, kentsel atık su arıtma tesisi arıtılmış atık sularını ve stabilize arıtma çamurlarını jipsle birlikte kullanarak artırmak ve böylece ıslahı daha kısa sürelerde ve sürdürülebilir bir şekilde gerçekleştirmektir. Bu amaçla, 4 farklı arıtma çamuru dozu ve 4 farklı yıkama suyu kombinasyonunu içerecek şekilde 3 tekerrürlü tam şansa bağlı bir deneme yürütülmüştür. Denemede laboratuvar koşullarında 48 adet drenaj tipli metal kolondan oluşturulmuş bir düzenek kullanılmıştır. Kolonlar farklı dozlarda (0, 40, 80 ve 120 t/ha) arıtma çamuru karıştırılmış (0-15 cm) ve karıştırılmamış tuzlu-sodyumlu toprakla iki tabaka olarak 30 cm derinliğinde doldurulmuş, 1 ay inkübasyonda bekletilip gereksinilen jips eklendikten sonra yıkama işlemine geçilmiştir. Yıkamalar temiz su ve atık suyun sıralı 4 farklı kombinasyonuyla gerçekleştirilmiştir. Toplam 45 cm yıkama suyu 3 dilim halinde aralıklı göllendirme tekniği ile uygulanmıştır. Yıkama suyu kombinasyonları; 1) tüm dilimlerde atık su, 2) ilk iki dilimde atık su + son dilimde temiz su, 3) ilk dilimde atık su + son iki dilimde temiz su ve 4) tüm dilimlerde temiz su şeklinde düzenlenmiştir. Yıkamaları müteakip hidrolik iletkenlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Sonrasında kolonlar iki tabaka (0-15 ve 15-30 cm) halinde örneklenerek pH, elektriksel iletkenlik (EC), organik madde ve CaCO3 içerikleri, değişebilir katyonlar (Na, Ca+Mg, K), katyon değişim kapasitesi (KDK), değişebilir sodyum yüzdesi (ESP), ıslak agregat stabilitesi, makro (N, P) element ile mikro element ve ağır metal (B, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Pb, Cd) içerikleri belirlenmiştir. 
Arıtma çamuru karıştırılması ve uygulama dozu önemli olmuş, arıtma çamuru karıştırılmış yüzey tabaka (0-15 cm) ile karıştırılmamış alt tabaka (15-30 cm) değerleri birbirinden önemli derecede farklılık göstermiştir. Toprak ilk tuzluluk değeri (29,60 dS/m) yüzey tabakada % 79' a alt tabakada % 86' ya varan oranda düşürülebilmiştir. Yüzey tabakada ıslak agregat stabilitesi, organik madde ve değişebilir Ca+Mg içeriği artarken, pH, değişebilir Na ve ESP azalmıştır. Başlangıç ESP değerine (% 68,51) göre % 64'e ulaşan sodyumluluk giderimi gerçekleşmiştir. Arıtma çamuru karıştırılmamış konuda ise bu oran % 41,7 olmuştur. Alt tabakada yüksek ESP, düşük elektrolit konsantrasyonu ve zayıf agregat stabilitesinden hidrolik iletkenlik negatif etkilenmiştir. Ancak, hidrolik iletkenlikte zamanla iyileşme görülmüştür. Toprak verimliliği açısından N ve P içerikleri yıkama sürecinden etkilenmiş, toprakta birikim sınırlanmıştır. Mikro element ve ağır metal içeriklerinde de doz artışıyla artışlar yıkama-birikme etkisiyle genel olarak alt tabakada daha fazla olmuş, ancak ağır metal içerikleri kirlilik limit değerlerinin oldukça altında kalmıştır.

Abstract:
The aim of this study was to improve the success of a saline-sodic soil reclamation by using treated wastewater and stabilized sewage sludge from municipal wastewater treatment facility together with gypsum to provide a sustainable amelioration in a shorter time. Therefore, an experiment was performed with three replications using completely randomized factorial design of 4 different sludge doses and 4 different leaching water combinations. For experiments, a stand with a 48-unit drainage type metal columns were established in laboratory conditions. Columns were filled with saline-sodic soil in two layers at a depth of 30 cm.  Only surface layer (0-15 cm) in all columns was containing different doses (0, 40, 80 and 120 t / ha) of sewage sludge. Soils retained in incubation for 1 month then the required gypsum were added before leaching water application. A total of 45 cm leaching water was applied in three portions with intermittent ponding technique. The leaching water combinations were prepared using fresh water and wastewater as well as their combinations are;  1) treated wastewater in three portions, 2) treated wastewater in the first two portions and fresh water in the last portion, 3) treated wastewater in the first portion and fresh water in the last two portions and 4) fresh water in three portions. Following the leaching, hydraulic conductivity measurements were carried out, and then columns were sampled into two layers (0-15 and 15-30 cm). In the samples, the pH, electrical conductivity (EC), organic matter and CaCO3 contents, exchangeable cations (Na, Ca+Mg, K), cation exchange capacity (CEC), exchangeable sodium percentage (ESP), wet aggregate stability, macro (N, P) elements and micro element and heavy metal (B, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Pb, Cd) contents were determined. 

The difference between the values of the upper layer (0-15 cm) and the lower layer (15-30 cm; no sewage sludge) values were significant. The initial electrical conductivity (29,60 dS/m) of the soil was reduced up to 79% and 86% in the upper and lower layer, respectively.  While the wet aggregate stability, organic matter and exchangeable Ca+Mg content increased in the upper layer, pH, exchangeable Na and ESP decreased. Sodium removal ratio reached to 64% as regards to the initial ESP (68,51%). whereas this ratio was 41,7% for the columns which were not mixed with sewage sludge. Due to high ESP, low electrolyte concentration and poor aggregate stability in the lower layer, hydraulic conductivity negatively affected, however it improved over time. In terms of soil fertility, the contents of N and P were affected by leaching process, thus their accumulation in the soil were limited.  Due to the increase of doses and the effect of leaching-accumulation, the increase of the micro element and heavy metal contents in the lower layer was higher, however, these contents were quite below than heavy metal limit values.