Buz çözücü sıvı içeren atıksuların havasız arıtımında biyogaz geri kazanımı ile optimum glikol oranının araştırılması.

Havayolu ulaşımı, gelişen teknoloji ile birlikte günümüzde en fazla tercih edilen ulaşım seçeneği haline gelmiştir. Gerek insan gerekse yük taşımacılığı alanında, ekonomik ve turistik anlamda son derece kolaylık sağlayan havacılık sektörüne olan talep gün geçtikçe artmaktadır. Türkiye İstatistik Kurumu'e ait havayolu ulaştırma istatistikleri incelendiğinde, 2002 yılında 376041 adet olan iç-dış hat toplam uçak trafiği, 2016 yılında 1452995 adet olarak rapor edilmiştir. Bu rapora göre, 14 yılda yaklaşık 4 kat artış görülmüş; gelecek yıllarda ise bu artış oranının daha da artacağı tahmin edilmektedir. Ancak, havayolu taşımacılığında gözlenen bu artışın, beraberinde havalimanlarından kaynaklanan kirletici miktarlarında da artışa neden olacağı öngörülmektedir. Özellikle, soğuk hava şartlarında uçuş güvenliğini sağlamak için kullanılan buz çözücü/buzlanma önleyici sıvılar çevre açısından önemli sorunlara sebep olmaktadır. Buz çözücü sıvı uygulama işleminde dört tip sıvı kullanılmakta olup; bu sıvıların en temel bileşeni 'glikol'dür. Farklı tipte bulunan bu sıvılar arasındaki en temel fark, viskozite değeridir. Havalimanlarında en yaygın kullanılan BÇS çeşitleri olarak Tip I ve Tip II gelmektedir. Tip I sıvılar diğer tipte bulunan sıvılar ile karşılaştırıldığında daha düşük vizkoziteye sahiptir. Tip I sıvılar yüzeyden daha hızlı akarlar ve nispeten daha kısa süreliğine koruma sağlarlar. Tip II sıvılar ise psedoplastik yapıda olup; polimerik koyulaştırıcı madde içermektedir. Bu sebeple, Tip II sıvılar uçakların yüzeyinden hızlıca akmazlar ve çok daha uzun süre koruma sağlarlar. Bu sıvılar, uygulanmadan önce genellikle su ile karıştırılarak; yüksek sıcaklık ve basınç ile püskürtülürler. Mevcut uygulamada, sıcak su (55-80 C) ile seyreltildikten sonra bu işlem için özel olarak ayrılmış yerlerde park halinde bekleyen uçaklara uygulanırlar. Bu işlemi takiben, havalimanlarında bulunan ızgaralar/kanallar vasıtasıyla taşınarak bir depolama tankı içerisinde biriktirilmektedir. Depolama tankının belirli bir süre sonra dolması ile birlikte belirli oranlarda evsel nitelikli atıksulara karışarak en yakın kentsel AAT'ye taşınabilmektedir. Ayrıca, yağan karların erimesiyle birlikte en yakında bulunan kanalizasyon hattına da karışabilen bu sıvılar nihayetinde kentsel AAT'lere ulaşmaktadır. Ancak, BÇS ile kontamine olmuş bu atıksular, alıcı su ortamlarında ve kentsel Atıksu Arıtma Tesislerinde sorunlara sebep olmaktadır. BÇS ile kontamine olmuş atıksuların uygun arıtma yöntemi uygulanmadan doğaya deşarj edilmeleri halinde, sucul ortamlardaki çözünmüş oksijen miktarının tükenmesine ve ötrofikasyon oluşumuna neden olduğu bilinmektedir. Ayrıca, BÇS'lerin ihtiva ettikleri çeşitli katkı maddelerinin, su ekosistemlerinde yaşayan bazı canlılar üzerinde toksik etki gösterdiği de görülmüştür. Bu sebeple, BÇS'ler ile kontamine olmuş atıksuların sürdürülebilir yöntemlerle arıtılması son derece önem arz etmektedir. Farklı tipte ve farklı içerikte olan BÇS'ler, karıştıkları atıksuların biyolojik arıtımları üzerinde de farklı etki göstermektedir. Ayrıca, bu sıvıların hangi oranda evsel atıksuya karışması gerektiği de bilinmelidir. Çünkü BÇS ile kontamine olmuş atıksuların KOİ konsantrasyonları önemli ölçüde artabileceğinden; biyolojik sistemlerin giriş akımlarında bu sıvıların karışım oranlarının bilinmesi AAT'lerin giderim verimlerinin önceden tahmin edilebilmesi açısından gereklidir. Örneğin, BÇS numunesinin temin edildiği bir havalimanında bulunan ve bu sıvıların kullanıldıktan sonra depolandığı bir tank içerisinden alınan numune örneklerinde toplam KOİ konsantrasyonunun 95000 mg/L değerine kadar çıktığı görülmüştür. Yapılan çalışmalar havalimanlarından kaynaklanan bu özel atıksuların sürdürülebilir bir şekilde yönetilmesi/arıtılması/bertarafı için havasız arıtma teknolojilerinin uygun olduğunu rapor etmektedir. Çünkü anaerobik arıtma prosesleri ile bu tarz atıksuların yüksek organik madde içerikleri önemli ölçüde azalmakta ve havasız arıtma süresince yenilenebilir bir enerji kaynağı olan biyogaz eldesi de mümkün olmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında; havaalanlarında uçuş güvenliğini sağlamak amacıyla kış aylarında uçakların yüzeylerine püskürtülen buz çözücü sıvıların neden olduğu yüksek kirlilik yüküne sahip atıksuların, farklı BÇS tiplerinde ve farklı oranlarda mezofilik sıcaklıkta (35 oC) kesikli olarak işletilen anaerobik reaktörlerde arıtılabilirliği ile en uygun BÇS oranları araştırılmıştır. Böylece, bu tür atıksuların gerçek ölçekte arıtılmaları sırasında havasız sistemlerde karşılaşılabilecek problemler ile bu tarz atıksuların biyogaz potansiyelleri de ortaya konmuştur. Uygun BÇS oranlarının belirlenmesinde, Tip I ve Tip II türündeki sıvıların evsel karakterde atıksuya ilave edilerek arıtılması sırasında gözlenen biyogaz verimleri (m3/kg çKOİbeslenen) kullanılmıştır. Tip I BÇS evsel atıksu ve Tip II BÇS evsel atıksu çalışması adıyla iki farklı düzenekte gerçekleştirilen kesikli çalışma kapsamında ayrıca, arıtma süresince propilen glikol oranlarında meydana gelen değişim de araştırılmıştır. Çalışmada ek olarak, evsel nitelikli atıksuyla yürütülen deneylerdeki verilere dayanarak; en uygun Tip I ve Tip II BÇS oranlarında distile su kullanılarak ayrı bir deney düzeneği kurulmuştur. Böylece, kontrol reaktörü olarak sadece BÇS'lerden kaynaklı arıtma performansları da ortaya konabilmiştir. Bu tez çalışmasının ilk bölümünde, çalışmanın amaç, kapsam ve önemi, ikinci bölümünde ise anaerobik biyoteknoloji, BÇS ile kontamine olmuş evsel karakterde atıksuların havasız arıtımı, ülkemizde ve dünyada BÇS kullanımı hakkında mevcut durum ile konuyla ilgili çalışmalardan örneklerin verildiği bir literatür araştırması bulunmaktadır. Üçüncü bölümde 'Materyal ve Yöntem' kısmı yer almakta olup, bu bölümde öncelikle iki tip BÇS ile gerçekleştirilen çalışmalarda kullanılan evsel nitelikli ham atıksuyun, kullanılan aşı çamurlarının ve BÇS'lerin karakterizasyonları sunulmuştur. Ayrıca, kesikli reaktörlerin işletme koşulları da yine bu bölümde detaylı olarak yer almaktadır. Analitik yöntemler ve kullanılan ekipmanlar da bu başlık altında bulunmaktadır. Dördüncü bölüm olan 'Bulgular ve Değerlendirme' kısmında, üç set olarak işletilmiş kesikli reaktör düzeneklerinden elde edilen konvansiyonel parametreler, biyogaz üretimleri, PG ve UYA değişimleri sunulmaktadır. Yine bu bölümde, tüm kesikli çalışma sonuçlarının birlikte değerlendirildiği ve kıyaslandığı bir kısım da yer almaktadır. Çalışmanın 'Sonuç ve Yorumlar' kısmında ise tüm bulgulardan elde edilen sonuçlar özetlenmiş ve genel değerlendirmeler yapılmıştır. Bu çalışma sonuçları belirli bir orana kadar BÇS ile kontamine olmuş evsel atıksuların kesikli olarak işletilen havasız reaktörlerde arıtılması durumunda yüksek biyogaz üretimlerinin gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Tip I BÇS evsel atıksu çalışmasının sonuçlarına göre en yüksek biyogaz verimi, BÇS oranı %0,9 olan reaktörde yaklaşık 0,229 m3/kg çKOİbeslenen olarak bulunmuştur. Tip II BÇS evsel atıksu çalışmasında ise gözlenen en yüksek biyogaz verimi ve çKOİ giderimi, BÇS oranı %1,8 olan reaktörde, sırasıyla yaklaşık 0,265 m3/kg çKOİbeslenen ve %63 olarak elde edilmiştir. Tip I ve Tip II BÇS ile gerçekleştirilen çalışma sonuçları PG içeriklerinde ise anlamlı değişimler göstermemiştir. Bunun yanında, BÇS oranının %3 olduğu reaktörlerde biyogaz verimlerinde önemli bir düşüş gerçekleşmiş; bunun sebebi olarak da reaktörler içerisindeki yüksek organik yüklemelerden dolayı UYA artışı ile birlikte gözlenen pH düşüşünün metanojenler üzerinde yarattığı inhibisyon etkisi olduğu söylenilebilmektedir. Distile su kullanılarak sadece Tip I %1,371 ve Tip II %1,764 BÇS ilavesiyle hazırlanan reaktörlerin işletimi 67 gün sürmüş olup, biyogaz verimleri; Tip I için 0,238 m3/kg çKOİbeslenen ve Tip II için 0,169 m3/kg çKOİbeslenen olarak elde edilmiştir. Böylece, çalışma sonuçları, bu özel atıksuların havasız arıtılmaları sırasında yenilenebilir bir enerji kaynağı olan biyogaz potansiyelini ortaya koymuştur. Ancak, havalimanlarında bulunan ızgaralar/kanallar vasıtasıyla belirli oranlarda evsel nitelikli atıksulara karışarak en yakın kentsel AAT'ye taşınabilen bu sıvıların %1-2 oranına kadar anaerobik sistemlerin işletilmelerinde sorun yaratmayacağı; %3 BÇS oranı üzerinde ise biyogaz verimi açısından önemli işletme sorununa sebep olacağı belirlenmiştir.