Pilot Ölçekli Katı Atık Reaktörleri 90

Düzenli depo sahalarında atıkların anaerobik ayrışma proseslerinin ve yeraltı suyu kirlenmesine neden olan sızıntı suyunun farklı taban sistemlerinden geçişinin incelenmesi maksadıyla gerçekleştirilen pilot ölçekli bu çalışmada, her biri 40 cm iç çap ve 250 cm yüksekliğe sahip olan 4 adet reaktör kullanılmıştır. Reaktörlerin yapımında 0.5 cm kalınlığında 6 atü basınca dayanıklı borular kullanılmıştır. Taban örtülerini yerleştirmek maksadıyla reaktörler, alt kısmı 50 cm ve üst kısmı 200 cm olmak üzere iki ayrı parçadan oluşturulmuştur. Reaktör tabanında oluşan sızıntı sularının drenajını sağlamak için 2.5 cm çaplı delikli borular kullanılmıştır. Bu drenaj borusunun üzeri atıklar reaktörlere doldurulmadan önce 10-15 cm çakıl tabakasıyla örtülmüştür. Oluşan depo gazlarının toplanması maksadıyla 4 cm çapında ve 170 cm yüksekliğinde delikli borular kullanılmıştır. Taban örtüsünün alt kısmına ise yeraltı suyunu temsilen saf su doldurulmuş ve numune alma musluğu yerleştirilmiştir. Sızıntı suyu geri devir uygulaması atık yüzeyinden yağmurlama metoduyla gerçekleştirilmiştir. Bu maksatla, reaktörlerin kapaklarına delikli borularla teşkil edilmiş birer T parçası yerleştirilmiştir. Reaktörlerin üst kapağında gaz çıkışı, sızıntı suyu geri devir borusu ve sıcaklık probu yerleştirilmesi için gerekli düzenekler hazırlanmıştır. Katı atıklar yerleştirildikten sonra reaktörlerin üst kısmına yağmurlama metodu ile sızıntı suyunun geri devrini gerçekleştirecek olan T parçasının altına basınç sağlamak amacıyla iri çakıllar yerleştirilmiştir. Reaktörlerde geri devir uygulaması reaktörlerdeki O2’nin tükenerek CH4

oluşumunun başlamasından sonra gerçekleştirilmiştir.Geri devir oranı, anaerobik ayrışmanın olumsuz yönde etkilenmesini önlemek maksadıyla başlangıçta düşük tutulmuş, metan oluşum safhasının başlamasıyla birlikte geri devrettirilen sızıntı suyu miktarı da arttırılmıştır..

Kurulan reaktörlere ait detaylar Şekil 4.1’de, reaktörlere ait görüntüler Şekil 4.2-Şekil 4.6’da verilmiştir.

Şekil 4.2 Katı atık reaktörleri genel görünüşü

Şekil 4.4 Sızıntı suyu ve yer altı suyunu temsil eden saf su numune alma muslukları

Şekil 4.6 Katı atık reaktörleri tabanına yerleştirilen sıkıştırılmış kil tabakası

Reaktörlerin her birinin taban örtü malzemesi farklı olarak dizayn edilmiştir. Çizelge 4.1’de çalışmada kullanılan reaktörler ve zemin özellikleri verilmiştir.

Çizelge 4.1 Çalışmada kullanılan reaktörler ve zemin özellikleri Reaktör Geçirimsizlik Tabakası Özellikleri

R1 Kil tabakası (10 cm + 10 cm, k=10-8 m/sn)

R2 Geomembran (2 mm HDPE) + sıkıştırılmış kil tabakası (10 cm, k=10

-8 _{m/sn) +}

sıkıştırılmış kil tabakası (10 cm, k=10-8 m/sn)

R3 Geomembran (2 mm HDPE) + sıkıştırılmış kil tabakası (10 cm, k=10

-8 _{m/sn) +}

bentonit tabakası (2 cm)+ sıkıştırılmış kil tabakası (10 cm, k=10-8 m/sn)

R4 Geomembran (2 mm HDPE) + sıkıştırılmış kil tabakası (10 cm, k=10

-8 _{m/sn) +}

Reaktörlerin tabanında kullanılan kil, İstanbul Anadolu yakası katı atıklarının bertaraf edildiği Kömürcüoda Depo Sahasından temin edilmiştir. İri parçalar halinde alınan kil numuneleri küçük parçalara ayrılarak 103–105 ºC de etüvde kurutulmuştur. Kurutulan malzeme öğütülerek 4 numaralı elekten elenmiş ve sıkıştırılarak reaktörlere 10 cm lik tabakalar halinde yerleştirilmiştir. Reaktörlerin tabanına yerleştirilen sıkıştırılmış kil tabakası Şekil 4.6’da verilmiştir. Geomembran (2 mm HDPE) da Kömürcüoda Düzenli Depolama Sahasından temin edilmiştir. Sızdırmazlığı sağlamak üzere iki reaktöre 10’ar cm lik kil tabakaları arasına 2 cm kalınlığında zeolit ve bentonit yerleştirilmiştir. Reaktörlerde kullanılan zeolitin kimyasal ve fiziksel özellikleri Çizelge 4.2’de, bentonitin kimyasal ve fiziksel özellikleri ise Çizelge 4.3’de verilmiştir.

Çizelge 4.2 Zeolitin kimyasal ve fiziksel özellikleri

Özellik Miktar Özellik Miktar

SiO2 71,0 % Sr 696 ppm CaO 3,4 % Ba 450 ppm Fe2O3 1,7 % Renk Krem-Fildişi Al2O3 11,8 % Sertlik 2-3 Mohs K2O 2,4 % Porozite % 49,3 MgO 1,4 % Aşındırma 87 mg/100g Na2O 0,4 % Yağ Emme 57 mg/100g TiO2 0,10 %

Çizelge 4.3 Bentonitin kimyasal ve fiziksel özellikleri

Özellik Miktar Özellik Miktar

SiO2 69,51 % TiO2 0,03 %

CaO 2,4 % Renk Sarı

Fe2O3 2,66 % Nem içeriği 9-11%

Al2O3 18,10 % Nem adsorpsiyon kapasitesi 0,9 +- 0,05 ton/m3

K2O 0,6 % pH 8,5+-0,5

MgO 4,5 % Spesifik yoğunluk 2,5 ton/m3

Katı atıklar, bileşenleri bakımından çok büyük farklılıklar gösteren heterojen karışımlardır. Atık bileşiminde gözlenen büyük farklılıklara rağmen, atıkları oluşturan en büyük bileşenin organik maddeler olduğu söylenebilir. Atık bileşenleri katı atık depo sahalarında ayrışmayı etkileyen en önemli faktörlerden biri olup atık stabilizasyon hızı üzerinde de önemli etkileri vardır. Bu çalışmada İstanbul’un Avrupa yakasını temsil eden katı atıklar kullanılmıştır. Reaktörlere depolanan atık bileşenleri yapılan madde grubu analizi sonuçlarına göre, kuru bazda %32 organik madde, %15 naylon, %10 metal, %10 cam, %8 plastik, %7 çocuk bezi, %7 kül ve %5 teksitildir.

Reaktörlerin özellikleri ve teorik olarak depolanacak atık miktarları ile ilgili bilgiler Çizelge 4.4’de verilmiştir. Reaktörlere yerleştirilen atık miktarları teorik hesaplamalarla tutarlılık içinde olup R1, R2, R3 ve R4 reaktörlerine depolanan atık miktarları yaklaşık olarak birbirine eşit ve yaklaşık 150 kg’dır.

Çizelge 4.4 Reaktörlerin özellikleri ve teorik olarak depolanacak atık miktarları Reaktörlerin ve atık özellikleri

Yükseklik (m) 2

Çap (m) 0.4

Çakıl tabakası yüksekliği (m) 0.1

Atık yüksekliği (m) 1.70

Toplam reaktör hacmi (m3) 0.251

Etkin hacim (m3)* 0.201

Sıkıştırılmamış atık yoğunluğu (kg/m3) 500

*Gaz toplama borularından kaynaklanan kayıplar ihmal edilmiştir.