Kompostlama işleminde biyokömür kullanımının amonyak giderimine etkisinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada Süleyman Demirel Üniversitesi (SDÜ) ve Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi (ISUBÜ) yerleşkelerinde oluşan organik atıkların kompostlaşabilirliği ve kompostlama süresince oluşan amonyak gazının azaltımı için adsorban özelliğe sahip biyokömür kullanımının etkisi araştırılmıştır. Kompostlama materyali olarak kampüs içerisinde fazla miktarda üretilen mutfak atıkları (MA), büyükbaş hayvan gübresi (BHG), çim biçme atıkları (ÇBA) ve budama atıkları (BA) birlikte kullanılmıştır. Başlangıçta bu atıklar kuru madde bazında eşit miktarlarda (%25) alınarak tek bir karışım elde edilmiştir. Daha sonra karışımların kuru ağırlıklarının %0 (BK0), %2 (BK2), %4 (BK4), %6 (BK6) ve %8'i (BK8) oranında kuru bazda pırnal meşesi (Quercus ilex) biyokömürü ilave edilerek ve her biri 3 tekerrürlü olacak şekilde kompostlamaya hazır hale getirilmiştir. Kompostlama işlemi her birinin etkin hacmi 100 L olan 15 adet reaktörde 16 gün boyunca yürütülmüştür. Kompostlama işlemi süresince reaktör sıcaklıkları ve ortam sıcaklığı otomasyon sistemi ile düzenli olarak ölçülerek kaydedilmiştir. Kompostlamadan kaynaklanan amonyak emisyonları ise manuel olarak ve belli periyotlarla ölçülmüştür. Kompostlama işlemi süresince 2 defa karıştırma işlemi yapılmıştır. Kompostlama işleminin başlangıcında, karıştırmalar sırasında ve proses sonunda numuneler alınarak su muhtevası (SM), pH, elektriksel iletkenlik (EC), organik madde (OM), karbon/azot oranı (C/N), amonyum ve nitrat analizleri yapılmıştır. Reaktörlerdeki nihai SM oranları biyokömürün su tutma özelliği nedeniyle BK0'dan BK8 karışımına doğru gidildikçe azalmıştır. Tüm uygulamalarda kompostlama işlemi sonlandırıldığında pH değeri 9'un üzerinde gerçekleşmiştir. En yüksek nihai pH değerleri ise BK8 karışımında ölçülmüştür. Ölçülen EC değerleri de SM parametresi gibi BK0'dan BK8 karışımına doğru azalış göstermektedir. OM içerikleri tüm uygulamalarda kompostlama işlemi süresince azalış göstermiş ancak en yüksek OM kaybı BK0 grubu reaktörlerinde görülmüştür. C/N değerleri genel olarak azalmış ve en düşük seviyeler BK6 karışımında ölçülmüştür. Amonyum değerleri tüm reaktörlerde başlangıca göre azalış göstermiş, nitrat değerleri ise başlangıca göre tüm reaktörlerde artmıştır. Çalışmadan elde edilen genel sonuçlar, SDÜ ve ISUBÜ yerleşkelerinde oluşan organik atıklar kuru ağırlıkça eşit oranlarda karıştırıldığında iyi bir kompost elde edilebileceğini göstermiştir. Amonyak emisyonları kümülatif olarak incelendiğinde BK0 karışımına göre, BK6 karışımı %20 amonyak azaltımı ile en iyi sonucu vermiş, BK8 karışımı %18'lik emisyon artışına yol açmış, BK2 karışımı %1'lik bir azalmaya, BK6 karışımı ise %17'lik bir azalmaya sebep olmuştur.

In this study, the effect of using biochar which has adsorbent properties on ammonia emissions during composting and the compostability of organic wastes existed in the campuses of both Suleyman Demirel University (SDU) and Isparta University of Applied Sciences (ISUBU) were invastigated. Kitchen wastes (KW), dairy cattle manure (DCM), lawn mowing wastes (LM) and pruning wastes (PW) produced in the campus area as composting materials were used. The initial composting mixture was prepared by taking equal amounts (%25) of all wastes on a dry weight basis. After the initial mixture was prepared, the biochar treated mixtures were prepared by adding holm oak (Quercus ilex) biochar by dry weight basis %0 (BK0), 2% (BK2), 4% (BK4), 6% (BK6) and 8% (BK8) of mixture dry weights and all different treatment trials conducted in three run. The composting process was conducted 15 reactors which have 100 L of active volume for 16 days. During the composting process, reactor temperatures and ambient temperature were measured and recorded regularly by the automation system. Ammonia emissions from the composting process were measured manually on a regular basis. The mixing was carried out twice during the composting process. Moisture content (MC), pH, electrical conductivity (EC), organic matter (OM), carbon/nitrogen ratio (C/N), ammonium and nitrate analyzes were performed on samples which are taken at the beginning and ending of composting, and during the mixing processes. The final MC ratios in the reactors decreased due to the water retention capacity of the biochar from the BK0 to the BK8 treated mixture. The pH value in all treatments was over 9 when the composting process was terminated. The highest final pH values were measured in an BK8 treated mixture. The measured final EC values, like the MC parameter, show a decrease from the BK0 mixture to the BK8 treated mixture. OM contents decreased in all treatments during composting process, but the highest OM loss was observed in BK0 group reactors. C/N values were generally decreased and the lowest levels were measured in BK6 treated mixture. Ammonium values decreased and nitrate values increased in all reactors compared to initial. According to the general results obtained from the study, a good compost could be obtained when the organic wastes formed in the SDU and ISUBU campuses were mixed in equal proportions by dry weight basis. When the cumulative ammonia emissions were examined, BK6 mixture yielded the best results with 20% ammonia reduction, 18% emission increase of BK8, BK2 mixture of 1% reduction and BK4 of the mixture caused a decrease of 17% in reference to BK0 in cumulative ammonia emissions.