Katı atık düzenli depo sahalarında depo gazı oluşumunu etkileyen faktörlerin belirlenmesi

Abstract

ÖZET Katı atık düzenli depo sahalarında atıkların anaerobik ayrışması sonucu oluşan depo gazlan metan, karbondioksit ve eser miktarlarda uçucu organik bileşiklerden oluşmaktadır. Depo gazı içerisinde bulunan organik bileşiklerin insan ve çevre sağlığına olumsuz etkisi ve önemli miktarlarda yüksek enerji kapasitesine sahip metan bulunması bu gazların kontrolü gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. Katı atık düzenli depo sahalarının büyük birer biyoreaktör olarak düşünülmeye başlaması ile depo gaza içerisindeki metanın enerjiye dönüştürülerek değerlendirilmesi görüşü daha da yaygınlaşmıştır. Bu sebeple, depo sahalarında meydana gelen ayrışma proseslerinin hızlandırılması ve atıkların ayrışması için gerekli optimum şartların sağlanması için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Nem muhtevasının biyolojik ayrışma proseslerini etkileyen en önemli faktörlerden biri olması, ve atıkların nem muhtevalarının arttırılmasının uygulama açısından en basit yöntem olması sebebiyle bu yöntem yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, İstanbul'un Avrupa yakasında oluşan katı atıkların bertaraf edildiği Odayeri Katı Atık Düzenli Depolama Tesisi'nde teşkil edilen kontrollü test hücreleriyle, katı atık düzenli depo sahalarında meydana gelen ayrışma prosesleri ve nem muhtevasının arttırılmasıyla bu proseslerde meydana gelen değişiklikler tesbit edilmiştir. Ayrıca yapılan laboratuar çalışmalarıyla İstanbul'un Avrupa yakasında oluşan katı atıkların metan potansiyeli belirlenmiştir. Bu tez kapsamında yapılan çalışmaları katı atık analizleri, sızıntı suyu analizleri ve gaz analizleri olmak üzere üç başlık altında toplamak mümkündür. Odayeri depolama sahasına Baruthane, Halkalı ve Yenibosna aktarma istasyonlarından gelen atıkların organik madde muhtevaları, daha sonra, biyolojik metan potansiyeli (BMP) belirlenmiş, ayrıca giderilen 1 gr. KOİ'ye karşılık oluşacak metan miktarı tesbit edilmiştir. H1 ve H2 test hücrelerine atıklar depolandıktan yaklaşık 8 ay sonra depo gövdesinden alınan atık numunelerinde de aynı analizler gerçekleştirilmiş ve nem muhtevası bakımından zenginleştirilmiş H2 hücresinde metan potansiyelinin daha düşük olduğu, buna göre bu hücrede ayrışmanın daha hızlı gerçekleştiği belirlenmiştir. H1 ve H2 test hücrelerinde oluşan sızıntı sularında anaerobik ayrışma safhalarının belirlenmesinde önemli olan pH, KOİ ve sülfat analizleri gerçekleştirilmiştir. H2 test hücresinde anaerobik mikroorganizmaların faaliyetleri için gerekli olan optimum pH değerlerine daha kısa sürede ulaşılmıştır. Sızıntı suyunun KOİ değerleri başlangıçta her iki hücrede de yüksek konsantrasyonlarda iken, metan safhasına geçişle birlikte organik asit konsantrasyonlarından azalma dolayısıyla KOİ konsantrasyonları da azalmış, ve bu durum H2 hücresinde daha kısa sürede gerçekleşmiştir. Ortamda sülfat mevcut iken metan bakterileri faaliyetlerini gerçekleştiremediğinden sülfat konsantrasyonlarının yüksek olduğu ilk safhalarda metan üretimine rastlanmamış, H2 test hücresinde kararlı metan safhasına kısa sürede ulaşılmasına bağlı olarak sızıntı suyundaki sülfat konsantrasyonlarının kısa sürede daha hızlı bir düşüş gösterdiği tesbit edilmiştir. Oluşan depo gazı bileşenlerinin belirlenmesi maksadıyla yapılan ölçümlerle, nem muhtevasının arttırıldığı H2 hücresinde metan miktarının daha yüksek seviyelerde olduğu, metan oluşum safhasının bu hücrede daha erken başladığı, dolayısıyla nem muhtevasının arttırılmasıyla katı atıkların ayrışma hızlarının da arttığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler Katı atıklar, düzenli depolama, anaerobik ayrışma, nem muhtevası, depo gazı, vuı

ABSTRACT Landfill gas is a mixture of gases produced during the anaerobic decomposition of wastes. It is composed of almost equal amounts of methane and carbon dioxide, and trace amounts of volatile organic compounds. Landfill gas must be controlled because of the environmental effects of these organic compounds, and the high energy content of methane. Converting methane to energy become more widespread after considering the landfills as bioreactors. Thus, several methods are improved for acceleration of the decomposition processes that occur in landfills and to obtain the optimum conditions for waste stabilization. It is well known that moisture content is one the most important factors effecting biological decomposition processes and enhancing the moisture content of the solid wastes is the most common way. So, it is being used widely for acceleration of decomposition processes. Odayeri Sanitary Landfill is being used to remove the solid wastes of the European side of Istanbul. In this study, solid waste decomposition in landfills and the effect of moisture enhancement on these processes are determined in two test cells (HI and H2) constituted at Odayeri Sanitary Landfill, one of which (H2) was enhanced by leachate addition. Furthermore, methane potential of the European side solid wastes of Istanbul is determined by laboratory studies. It is possible to classify the studies into 3 categories in the thesis; solid waste analysis, leachate analysis, and landfill gas analysis. The biological methane potential (BMP) of the organic fraction of the wastes is determined after analyzing of the organic matter content of solid wastes that come from Baruthane, Halkalı, and Yenibosna transfer stations to Odayeri Sanitary Landfill. Methane production for 1 gr. of COD removal is also determined by these experimental studies. The same analysis are realized on solid waste samples that were taken from the landfill body after 8 months of operation, and it is determined that methane potential of the samples from enhanced cell (H2) is lower than the HI test cell. In addition, the temperature variations in the landfill body are determined by temperature probes placed at 0,5; 1,0; 1,5; and 2,0 m. depths, and the decomposition phases are determined by combining these data with other analysis results. pH, COD, and sulphate analysis are realized on the leachate generated from HI and H2 test cells. Leachate generated from H2 test cell reached to optimum pH values necessary for the activities of anaerobic microorganisms in a shorter time than leachate generated from HI. At the beginning, COD concentrations were at high levels for both cells. After transition to methanogenic phase, COD concentrations decreased as a result of the decrease in the organic acid concentrations. COD values are decreased to fewer levels in a shorter time in H2 test celL When sulphate is present in the leachate, mfithanogenic bacteria cannot realize their activities. In the first stages of the decomposition processes, sulphate concentrations are at high levels, and methane generation is not determined. The decrease of the sulphate concentration in the H2 test cell realized rapidly, because of the acceleration of the decomposition processes by moisture addition. As a result of the landfill gas composition analysis, it is seen that, the methane quantity of the enhanced cell is higher and the methanogenic steady state phase is reached before the HI test cell. Because, the moisture content is sufficient in both cells for the microbiological activities in the first stages of the decomposition, especially in hydrolysis and acidogenesis, there are no differences between the time spanned for exceeding these phases. Because of more convenient environmental conditions such as moisture, temperature, and pH the anaerobic decomposition in the H2 test cell realized rapidly. Keywords: Solid wastes, landfilling, anaerobic degradation, moisture content, landfill gafj^P^W ix