T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
FARKLI ATIK TÜRLERİNİN “VERMICOMPOSTING”
YÖNTEMİYLE KOMPOSTLAŞTIRILMASINDA İŞLETME
ŞARTLARININ VERİME ETKİSİNİN İNCELENMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
RODA GÖKÇE YILMAZ
T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
FARKLI ATIK TÜRLERİNİN “VERMICOMPOSTING”
YÖNTEMİYLE KOMPOSTLAŞTIRILMASINDA İŞLETME
ŞARTLARININ VERİME ETKİSİNİN İNCELENMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
RODA GÖKÇE YILMAZ
Bu tez çalışması YÖK’ün Öğretim Elemanı Yetiştirme Programı tarafından desteklenmiştir.
i
ÖZET
FARKLI ATIK TÜRLERİNİN “VERMICOMPOSTING” YÖNTEMİYLE KOMPOSTLAŞTIRILMASINDA İŞLETME ŞARTLARININ VERİME
ETKİSİNİN İNCELENMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ RODA GÖKÇE YILMAZ
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
(TEZ DANIŞMANI: PROF. DR. OSMAN NURİ AĞDAĞ) DENİZLİ, TEMMUZ - 2017
Kentlerde oluşan pazaryeri atıkları ve kentsel atıksu arıtma tesisi (AAT) çamuru sürekli olarak artmaktadır. Bu tür atıklar, düzenli depolama sahalarına gönderildiğinde hem depolama sahasını doldurmakta, hem de depolama alanı stabilitesini etkilemektedir. Bu tür atıklar açısından kompostlaştırma iyi bir seçenektir. Vermikompostlaştırma, kompostlaştırma prosesinin hızlandırılması amaçlı, solucan kullanılarak yapılan kompostlaştırma türüdür.
Kentsel AAT çamuru ve parkbahçe atıklarının 1:1 oranında karıştırılması ve pazaryeri atıkları ile parkbahçe atıklarının 1:1 oranında karıştırılmasıyla oluşan iki farklı hammadde Eisenia Foetida türü solucanla kompostlaştırma işlemine tabi tutulmuştur. Kompostlaştırma verimine Bio-One ilavesinin, sızıntı suyu resirkülasyonun, olgun vermikompost ilavesinin ve havalandırma debisinin etkisini araştırma amacıyla 18 farklı deney düzeneği kurulmuştur. İşlem 60 gün sürmüştür ve başlangıçta her reaktör için 50 yetişkin solucan (Eisenia Foetida) kullanılmıştır. Proses başında, ortasında (30. gün) ve sonunda (60. gün) pH, EC, su muhtevası, TOC, TKN, C/N, OM ve sıcaklık değerleri ölçülmüştür.
Çalışma neticesinde, solucan kullanılarak yapılan kompostlaştımanın klasik kompostlaştırmaya oranla organik maddenin ayrışmasında daha hızlı sonuç verdiği ve sonuç C/N oranının toprak iyileştirici malzeme olarak kullanılabilmesi için daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Kullanılan iki farklı atığın solucanla kompostlaştırılmasının her iki durum için de olumlu sonuçlandığı görülmüştür. Bio-One ilavesinin prosesin hızlanmasına olumlu etkisi olduğu görülmüştür. Kompostlaştırma işleminde oluşan sızıntı suyunun bir kısmının prosese tekrar verilmesinin avantajlı bir durum olduğu görülmüştür. Olgun vermikompost ilavesinin etkili bir yöntem olduğu tespit edilmiştir. Solucanla kompostlaştırmaya dışardan hava ilavesinin küçük hacimli çalışmalardan ziyade büyük hacimli reaktörlerde kullanılmasının daha faydalı olacağı sonucuna ulaşılmıştır. Solucanların yaşama oranının (havalandırma şartları dışında) fazla olduğu görülmüştür. Sonuç ürünlerine yapılan bitki büyüme testlerinin bütün örneklerde olumlu sonuçlanması ürünlerin toprak şartlandırıcı malzeme olarak kullanılmasında herhangi bir toksik etkiye neden olmayacağı anlamına gelmektedir.
ANAHTAR KELİMELER: Eisenia Feotida, katkı maddesi, havalandırma,
ii
ABSTRACT
INVESTIGATİON OF AFFECTING FACTORS OF OPERATION CONDITIONS AT “VERMICOMPOSTING” PROCESS OF DIFFERENT
TYPES OF WASTE MSC THESIS RODA GÖKÇE YILMAZ
PAMUKKALE UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE ENVIRONMENTAL ENGINEERING
(SUPERVISOR: PROF. DR. OSMAN NURİ AĞDAĞ) DENİZLİ, TEMMUZ - 2017
Vegetable-market solid wastes from urban areas and municipal wastewater treatment plant (MWTP) sludge have increasing continuously. These types of wastes both cause to fill the landfill quickly and affect stability of the landfill negatively. Since storage volume acquisition from landfill, composting is a good practice of solid waste removal system. Composting process is a good option related to these type of wastes. Vermicomposting is a different type of composting process that using worms for increasing the process.
Fruit and vegetable wastes and sludge using vermicomposting process were taken from market areas and MWTP, respectively. Two different combination of fruit and vegetable wastes and sludge have been prepared with green yard waste. Fruit and vegetable wastes: green yard waste in 1:1 ratio (FVG), sludge: green yard waste in 1:1 ratio (SG) were used for vermicomposting experiments. The effects of additives (vermicompost) and ventilation on decomposition rate of composting were investigated of composting mixtures. Each pots includes 50 adult earthworms, Eisenia Foetida. Temperature, moisture, organic matter, pH, electrical conductivity, total carbon and total nitrogen were monitored during the composting process. In addition, worm number changes of the mixtures were determined.
As a result of the study, it was concluded that vermicomposting was faster than decomposition of organic matter compared to classical composting, and the result C / N ratio was more suitable to use as soil remedial material. Vermicomposting of the two different wastes found to be suitable for both cases. It has been shown that Bio-One additions have a positive effect on the acceleration of the process. It has been found that the process of recurcilation some of the leachate formed during the composting process is an advantageous situation. It has been determined that mature vermicompost extraction is an effective method. It has been concluded that the addition of air to vermicomposting would be more beneficial in large volume reactors than small volume operations. It has been found that the rate of survival of worms (except ventilation conditions) is high. The positive results of the plant growth tests on the final products in all cases may indicate that the products will not cause any toxic effect in the use as soil conditioning material.
iii
İÇİNDEKİLER
Sayfa ÖZET ... i ABSTRACT ... ii İÇİNDEKİLER ... iii ŞEKİL LİSTESİ ... iv TABLO LİSTESİ ... viSEMBOL LİSTESİ ... vii
ÖNSÖZ ... viii
1. GİRİŞ ... 1
1.1 Tezin Amacı ... 4
2. GENEL BİLGİLER ... 5
2.1 Katı Atıklar ... 5
2.2 Katı Atıkların Kompostlaştırma Yöntemiyle Arıtımı ... 8
2.3 Solucan ile Kompostlaştırma ... 12
2.4 Literatür Özeti ... 15
3. YÖNTEM ... 20
3.1 Solucan ile Kompostlaştırma için Kullanılan Atık Türleri ... 20
3.2 Solucan ile Kompostlaştırma için Kullanılan Solucan Türü ... 20
3.3 Katkı Maddesi Olarak Kullanılan Bio-One ... 22
3.4 Deney Düzeneklerinin Kurulması ... 22
3.5 Analitik Yöntemler ... 26
Su Muhtevası ... 27
Toplam Organik Karbon Analizi ... 27
Toplam Azot Analizi ... 28
C/N Oranı ... 28
Organik Madde Miktarı ... 28
pH analizi ... 29
EC Analizi ... 29
Sıcaklık Analizi ... 29
Bitkiye Uygunluk Testleri ... 29
4. BULGULAR ... 31
4.1 Arıtma Çamuru + Park Bahçe Atıkları ... 31
Bio-ONE İlavesinin Verime Etkisi ... 31
Sızıntı Suyu Resirkülasyonunun Verime Etkisi ... 35
Olgun Vermikompost İlavesinin Verime Etkisi ... 39
Havalandırma Debisinin Verime Etkisi ... 43
4.2 Pazaryeri + Park Bahçe Atıkları ... 46
Bio-ONE İlavesinin Verime Etkisi ... 46
Sızıntı Suyu Resirkülasyonunun Verime Etkisi ... 49
Olgun Vermikompost İlavesinin Verime Etkisi ... 53
Havalandırma Debisinin Verime Etkisi ... 56
4.3 Fitotoksisite Testi Sonuçları ... 60
4.4 Solucan Verileri ... 63
5. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 67
6. KAYNAKLAR ... 70
iv
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa
Şekil 1. 1: Yıllara göre atık miktarları (TÜİK 2017)………1
Şekil 1. 2: 2014 yılı bertaraf yöntemlerine göre atık oranları………..2
Şekil 2. 1: Kompostlaştırma mekanizması (Rynk 1992)………….………9
Şekil 3. 1: Eisenia Feotida türü solucan……….21
Şekil 3. 2: Kurulan deney düzenekleri ... 26
Şekil 4. 1: 1, 2 ve 3 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla değişimi ... 34
Şekil 4. 2: 1, 2 ve 3 numaralı reaktörlere ait OM miktarının zamanla değişimi ... 34
Şekil 4. 3: 1, 2, ve 3 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 35
Şekil 4. 4: 1, 2, 4 ve 5 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla değişimi….. 38
Şekil 4. 5: 1, 2, 4 ve 5 numaralı reaktörlere ait OM oranın zamanla değişimi….. 38
Şekil 4. 6: 1, 2, 4 ve 5 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 39
Şekil 4. 7: 1, 2, 4 ve 5 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla değişimi ... 41
Şekil 4. 8: 1, 2, 6 ve 7 numaralı reaktörlere ait OM miktarının zamanla değişimi ... ….42
Şekil 4. 9: 1, 2, 6 ve 7 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 42
Şekil 4. 10: 1, 2, 8 ve 9 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla değişimi .... 44
Şekil 4. 11: 1, 2, 8 ve 9 numaralı reaktörlere ait OM miktarının zamanla değişimi.. ... 45
Şekil 4. 12: 1, 2, 6 ve 7 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 45
Şekil 4. 13: 10, 11 ve 12 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla değişimi .. 48
Şekil 4. 14: 10,11 ve 12 numaralı reaktörlere ait OM miktarının zamanla değişimi ... ..48
Şekil 4. 15: 10, 11 ve 12 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 49
Şekil 4. 16: 10, 11, 13 ve 14 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla değişimi. ... 51
Şekil 4. 17: 10, 11, 13 ve 14 numaralı reaktörlere ait OM oranın zamanla değişimi ... 52
Şekil 4. 18: 10, 11, 13 ve 14 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 52
Şekil 4. 19: 10, 11, 15 ve 16 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla değişimi ... 55
v
Şekil 4. 20: 10, 11, 15 ve 16 numaralı reaktörlere ait OM miktarının zamanla değişimi ... 55 Şekil 4. 21: 10, 11, 15 ve 16 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 56 Şekil 4. 22: 10, 11, 17 ve 18 numaralı reaktörlere ait C/N oranın zamanla
değişimi ... 58 Şekil 4. 23: 10, 11, 17, ve 18 numaralı reaktörlere ait OM miktarının zamanla
değişimi ... 59 Şekil 4. 24: 10, 11, 17 ve 18 numaralı reaktöre ait sıcaklık zaman grafiği ... 59 Şekil 4. 25: Kompost numunelerinin fitotoksisite deneyine ait görüntüler ... 61 Şekil 4. 26: a, Pazaryeri atıklarının kullanıldığı sonuç görüntüsü örneği,
vi
TABLO LİSTESİ
Sayfa
Tablo 2. 1: Gelir seviyelerine göre atık türlerinin kompozisyonu………...7
Tablo 3. 1: Solucan ile kompostlaştırma için kullanılan atık türlerinin analizi.…..20
Tablo 3. 2: Eisenia fetida türü solucana ait bilimsel sınıflandırma……….….21
Tablo 3. 3: Deney Düzeneklerinin İsim Bilgisi………....23
Tablo 3. 4: Atık karışımlarına uygulanan işletme şartları………...25
Tablo 3. 5: Araştırmada kullanılan cihazlar………...…..…27
Tablo 4. 1: 1, 2 ve 3 numaralı reaktörlerin 1.,30. ve 60. gün analiz değerleri………...32
Tablo 4. 2: 1, 2, 4 ve 5 numaralı reaktörlerin 1.,30. ve 60. gün analiz değerleri....37
Tablo 4. 3: 1, 2, 6 ve 7 numaralı reaktörlerin 1., 30. ve 60. gün analiz değerleri...40
Tablo 4. 4: 1, 2, 8 ve 9 numaralı reaktörlerin 1., 30. ve 60. gün analiz değerleri...44
Tablo 4. 5: 10, 11 ve 12 numaralı reaktörlerin 1., 30. ve 60. gün analiz değerleri……….….47
Tablo 4. 6: 10, 11, 13 ve 14 numaralı reaktörlerin 1., 30. ve 60. gün analiz değerler………...50
Tablo 4. 7: 10, 11, 15 ve 16 numaralı reaktörlerin 1., 30. ve 60. gün analiz değerleri………..54
Tablo 4. 8: 10, 11, 17 ve 18 numaralı reaktörlerin 1.,30. ve 60. gün analiz değerleri………..…57
Tablo 4. 9: Kompost numuneleri fitotoksisite değerleri………..….62
Tablo 4. 10: Kompost stabilitesi ile fitotoksitite arasında sınıflandırma (Environmental Engineering National Engineering Handbook, 2000)………...62
Tablo 4. 11: Başlangıç ve bitiş solucan sayıları………..…..63
vii
SEMBOL LİSTESİ
KKA : Kentsel Katı Atık AAT : Atıksu Arıtma Tesisi TÜİK : Türkiye İstatistik Kurumu CV : Kompost-Vermikompost İG : İnek Gübresi
ÖİGSA : Ön İşlem Görmüş Sebze Atıkları
SM : SM
EC : Elektriksel İletkenlik TOC : Toplam Organik Karbon TKN : Toplam Kjeldahl Azotu
C/N : Karbon Azot Oranı
OM : Organik Madde
ÇK : Çamur Keki
PBA : Park-Bahçe Atığı
PA : Pazaryeri Atığı
ÇSG : Çamurdan Üretilen Solucan Gübresi
PSG : Pazaryerin Atıklarından Üretilen Solucan Gübresi İSG : İnek Gübresinden Üretilen Solucan Gübresi
viii
ÖNSÖZ
Yüksek Lisans tez çalışmamı yaptığım süre boyunca, desteklerini esirgemeyen ve her zaman destek olan mesleki gelişimime bilgi ve tecrübesiyle katkı sağlayan ve daima olumlu yaklaşımlarıyla beni yönlendiren danışmanım sayın Prof. Dr. Osman Nuri Ağdağ’a teşekkürlerimi bir borç bilirim.
Laboratuvar çalışmalarımda bana yardımcı olan Erasmus staj öğrencileri Ausma Meinerte’e ve Simona Gersebeka’ya teşekkür ederim.
Deneyler ve cihazlar konusunda bilgilerini ve tecrübelerini benimle paylaşan dostum Yük. Müh. Gülizar Onaran’a ve teknolojik konularda desteğini esirgemeyen canım arkadaşım bilgisayar mühendisi Gülşah Onaran’a teşekkür ederim.
Tez yazım aşamasında olumlu tutumuyla beni destekleyip moral veren sevgili Öğr. Gör. Yasin Çinçin’e teşekkür ederim.
Tez çalışmalarım boyunca yanımda olan, bilgi moral ve motivasyon desteği sağlayan, karşılaştığım sorunlarda çözüme ulaşmama yardımcı olan değerli hocalarıma ve kıymetli arkadaşlarıma teşekkür ederim.
Hayatımın her anından yanımda olan, beni maddi ve manevi her şekilde destekleyen kıymetli annem Nursel Yılmaz’a, kıymetli babam Nafiz Yılmaz’a ve canım kardeşlerim Ş. Ayça Yılmaz’a ve Pelin Yılmaz’a teşekkürlerimi bir borç bilirim.
1
1. GİRİŞ
Günümüzde giderek artan şehirleşme ve endüstrileşme sürecinde ciddi çevre sorunları ile karşılaşılmakta ve çevreyle dost çözümler büyük önem taşımaktadır. Bu çevre sorunlarının başında, doğal su kaynaklarının tükenmesi, sera etkisine neden olan gazların doğaya salınımı ve aşırı tüketim sonucu fazla miktarda katı atık oluşumu gelmektedir.
World Bank verilerine göre, şu anki küresel kentsel katı atık üretim seviyesi yılda yaklaşık 1.3 milyar ton olup, 2025 yılına kadar yılda yaklaşık 2.2 milyar tona çıkması beklenmektedir. Bu, önümüzdeki on beş yıl içinde kişi başına düşen atık üretim oranının günde kişi başına 1.2 kg’dan 1.42 kg’a çıkacağını işaret etmektedir (Hoornweg ve Bhada-Tata 2012). 28 ülke verilerini kapsayan Avrupa birliği istatistiklerine göre 2014 yılında oluşan toplam atık 2.5 milyar ton iken Türkiye’de oluşan atık 73 milyon tondur. Bu atıkların toplam 18.5 milyon tonunu atık çamurlar oluştururken Türkiye için bu değer yaklaşık 37 bin ton civarındadır. Hayvansal ve meyve-sebze gibi yiyecek atıkları miktarı 90 milyon ton ölçüldüğü görünse de Türkiye gibi bazı ülkelerde kaynakta ayrı toplama olmadığından toplam rakamın tamamını temsil etmemektedir (Eurostat 2014). TÜİK (2017) verilerine göre ülkemizde belediyeler tarafından toplanan atık miktarlarının yıllara göre dağılımı Şekil 1.1’ de verilmektedir. Şekilde atık miktarının her geçen yıl arttığı görülmektedir.
Şekil 1. 1: Yıllara göre atık miktarları (TÜİK 2017) 24.361 25.277 25.845 28.010 2008 2010 2012 2014
2
Katı atıkların çevre ile uyumlu bir yapıya dönüştürülmesi; bir başka deyişle, atıkların dengeli bir ürüne dönüştürülerek doğada tekrar kullanılması entegre atık yönetiminin öncelikli hedefleri arasında yer almaktadır (Yıldız ve diğ. 2009). Dünyanın her yerinde her gün yüz binlerce ton organik kökenli atık oluşmakta ve bunlar farklı yöntemlerle değerlendirilmektedir.
TÜİK (2014) verilerine göre ülkemizde belediyeler tarafından toplanan atıkların bertaraf yöntemlerine göre giderim oranları Şekil 1.2’ de verilmiştir. Bu grafiğe göre en büyük paydaların düzenli depolama sahalarına gönderilen ve belediye çöplüğüne dökülen atıklardan oluştuğu görülmektedir.
Şekil 1. 2: 2014 yılı bertaraf yöntemlerine göre atık oranları
Diğer katı atıf bertaraf yöntemlerine oranla düşük maliyetli ve uygulanabilir bir yöntem olmasından dolayı düzenli depolama öncelikli olarak tercih edilen yöntemdir. Fakat yer seçimi aşamasında kullanılacak alan tercihinin kısıtlı olması, halihazırda bulunan sahaların ömürlerini hızlı bir şekilde doldurması, şehir merkezine olan mesafenin uzunluğundan dolayı oluşan taşıma problemleri, sızıntı suyu oluşumu ve depo gazı emisyonları gibi dezavantajları vardır (Varank 2006). Gelişen yaşam standartları ile orantılı olarak meydana gelen katı atıkların bertarafı için önemli olan optimum çözümün bulunması, gerek çevre, gerek maliyet ve gerekse katı atık özellikleri bakımından en uygun bertaraf şeklinin belirlenmesi gerekmektedir. Her alanda olduğu gibi katı atık bertaraf yöntemlerinde de zamana bağlı olarak sürekli gelişim ve değişim söz konusudur.
Belediye çöplüğüne dökülen 35,47% Düzenli depolama sahalarına gönderilen 63,57% Kompost tesisine gönderilen 0,45% Açıkta yakılan 0,01% Dereye ve göle dökülen 0,06% Gömülen 0,02% Diğer 0,41%
2014 Yılı Bertaraf Yöntemlerine Göre Atık
Oranları
3
Kentsel katı atıklardan kompost üretimi tüm dünyada giderek yaygınlaşan çevre dostu bir biyolojik arıtma yöntemidir. Türkiye' de kompost tesisi kurulması konusunda son yıllarda girişimler olmuştur. Ancak, kurulan tesislerin çoğu kapasitelerinin altında çalışmaktadır ve bir kısmı yurtdışından getirilen ekipmanların Türkiye katı atık profiline uygun olmaması, işletim giderlerinin beklenenden fazla olması gibi çeşitli nedenlerden ötürü kapanmakta, lisanslı ve aktif haldeki kompost tesislerinin sayısı ise her geçen gün azalmaktadır. Ülkemizde belediyelere ait 2012 yılında 6 kompost tesisi varken 2014 yılında 2 tesisin kapatılmasıyla 4 kompost tesisi bulunmaktadır. Bu tesislerde 2012 yılında 154.6 bin ton atık bertaraf edilirken 2014 yılında 126.5 bin ton atık bertaraf edilmiştir (TÜİK 2017). Üretilen kompost ürünü, toprağa uygulandığı zaman su tutma kapasitesini, erozyona karşı direncini, stabilitesini, bitkilerin ve ağaçların kök salma yeteneğini ve toprağın nütrient içeriğini arttıran, pH’ını dengeleyen ve daha birçok faydası olan çok amaçlı kullanılan bir üründür (Nag ve Vizayakumar 2005). Bu nedenle atıklardan kompost üretimine daha fazla önem verilmesi gerekmektedir.
Solucan kullanılarak yapılan vermikompostlaştırma ise her iklimde ve herhangi büyüklükteki alanda yapılabildiği için son yıllarda revaçta olan bir yöntemdir. Geleneksel kompostlaştırmaya kıyasla nütrient bakımından daha zengin bir ürün elde edilir (Vivas ve diğ. 2009). Kentsel katı atıklar ve arıtma çamurları oldukça fazla organik içeriğe sahiptir, bu nedenle solucanla kompostlaştırma; güvenli, hijyenik ve düşük maliyetli bertaraf için uygun bir alternatiftir (Kaviraj ve Sharma 2003). Ülkemizde toprakların büyük bir bölümünde organik madde eksikliği olması, erozyon sorunu ve ağaçlandırmayı bekleyen çok geniş alanların varlığı katı atıklardan elde edilecek kompostların önemini arttırmaktadır.
Ülkemizde yapılan solucanla kompostlaştırma çalışmalarında hammadde olarak hayvansal atıklar kullanılmaktadır. Bu nedenle tez kapsamında yapılan pazaryeri ve atıksu arıtma çamurlarının solucanla kompostlaştırılması çalışmalarının solucanla kompostlaştırmaya yeni bir soluk getireceği düşünülmektedir. Özellikle çalışmada işletme şartlarının verim üzerindeki etkilerine değinilmesi çalışmayı diğer çalışmalardan farklı kılmaktadır.
4
1.1 Tezin Amacı
Yukarıda da ifade edildiği üzere ülkemizde faal olarak işletilen kompost tesisi sayıları ve kompostlaştırılan katı atık miktarları azalmaktadır. Bu nedenle katı atıkların gideriminde en çevreci yaklaşım olan kompostlaştırma prosesinin etkin ve sürdürülebilir bir hale getirilmesi gerekmektedir. Son dönemde “solucan gübresi” olarak popülaritesi artan solucan kullanımının hayvansal gübrenin haricindeki katı atıklarda kullanılmasının araştırılması önem arz etmektedir.
Bu çalışmanın amacı organik içeriği yüksek olan pazaryeri atıklarının ve depolama sahalarına fazladan yük getiren kentsel atıksu arıtma tesisi çamurunun vermikompostlaştırma yöntemiyle kompostlaştırılmasının incelenmesidir. Buna ilaveten farklı işletme şartlarının verime olan etkisinin araştırılması da tezin bir diğer amacıdır. Bu kapsamda atıkların yararlı bir ürüne dönüştürülerek giderilmesi hedeflenmiştir. İki farklı karışım hazırlanarak bu karışımlara farklı aşı maddelerinin etkisi, farklı oranlarda sızıntı suyu geri devrinin etkisi, farklı debilerde havalandırmanın etkisi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Sonuçlar değerlendirilerek önerilerde bulunulmuştur.
5
2. GENEL BİLGİLER
2.1 Katı Atıklar
Katı atıklar, herhangi bir faaliyet sonucu insan ve hayvanlar tarafından üretilen, belirli bir amaç için kullanılamayacak olan ve artık istenmeyen akıcı sıvı içermeyen katı maddeler olarak tanımlanabilir (Tchobanoglous ve diğ. 1993). 14.03.1991 tarihli, 20814 sayılı Resmi Gazete’ de yayımlanan ve daha sonra yürürlükten kaldırılan Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’nde katı atık; ”Üreticisi tarafından atılmak istenen ve toplumun huzuru ile özellikle çevrenin korunması bakımından, düzenli bir şekilde bertaraf edilmesi gereken katı maddeleri ve arıtma çamurunu ifade eder” olarak tanımlanmıştır. Bu yönetmeliğe göre arıtma çamuru, evsel ve evsel nitelikli endüstriyel atık suların, arıtma işlemleri sonucunda oluşan, suyu alındıktan sonra kalan kurutulmuş çamurdur. Ayrıca bu yönetmelikte iri katı olarak nitelendirilen buzdolabı, çamaşır makinesi, koltuk gibi evsel nitelikli eşyalardan oluşan ve kullanılamayacak durumda olan çoğunlukla iri hacimli atıklar ve evsel katı atık olarak isimlendirilen; konutlardan atılan, tehlikeli ve zararlı atık kavramına girmeyen, bahçe park ve piknik alanları gibi yerlerden gelen atıklar katı atık olarak kabul edilmiştir.
EPA (Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı)’ nın bir birimi olan RCRA (Kaynakların Korunması ve İyileştirilmesi Hareketi)’ ya göre ise katı atık, her türlü çöp veya artakalan malzemeler, atık su arıtma tesisi, su arıtma tesisi veya hava kirliliği kontrolü tesisi çamurları ve endüstriyel, ticari, madencilik, tarımsal ve sosyal faaliyetlerden kaynaklanan atılmış materyallerdir.
Literatürde atıkların sınıflandırılmasını içeren çok farklı bilgiler mevcuttur. Genel olarak bakacak olursak atıkları, bileşimine göre ve kaynağına göre sınıflandırmak mümkündür. Bileşimine göre katı atıklar; organik atıklar ve inert atıklar şeklinde sınıflandırılabilir. Kaynağına göre; evsel katı atıklar, endüstriyel atıklar, tehlikeli atıklar, özel atıklar, tıbbi atıklar, tarımsal ve bahçe atıkları, inşaat artığı ve moloz atıkları olarak belirtilmektedir. Tchobanoglous ve diğ. (1993), atıkları; yerleşim, ticari, kurumsal, inşaat ve moloz, belediye hizmetleri, atıksu arıtma tesisleri, endüstriyel ve tarımsal faaliyetlerden kaynaklanan atıklar şeklinde sınıflamışlardır. Yerleşim yerlerinden kaynaklanan atıklara evsel atıklar da denebilir. Bu atıklar, evsel
6
kaynaklı organik ve inorganik atık ve artıklardır. Genelde yemek artıkları, kağıt, cam, metal, tekstil, ahşap, seramikler gibi evlerde kullanılan malzemelerin istenmeyen kısımlarından oluşmaktadır. Ticari ve kurumsal atıklar, lokantalar, marketler, ofisler oteller gibi ticari işletmelerden ve okullar, hastaneler, hapishaneler gibi kurumlardan kaynaklanan çoğunlukla geri dönüşebilir maddeleri içeren atıklardır. İnşaat ve moloz atıkları, yeni yapıların yapımında ve eski yapıların yıkılması sonucu oluşur ve ahşap, metal, demir, moloz gibi atıkları içerir. Belediyesel işlevler ile ilgili atıklar, sokak süprüntüleri, park bahçe ve plajlardan toplanan atıklar gibi belediye faaliyetleri sonucu ortaya çıkan atıklardan oluşmaktadır. Atıksu arıtma tesisi atıkları, atıksuların arıtılması sonucu oluşan çamur diye adlandırılan atıklardır. Endüstriyel katı atıklar, endüstriyel faaliyetler sonucu ortaya çıkan atıklardır. Tarımsal atıklar ise tarımsal faaliyetler sonucu oluşan atıklardır.
Organik atıklar; mutfak atıkları, yiyecek artıkları, çürümüş meyve-sebzeler ve kabukları, saman, kuru yapraklar, biçilmiş otlar, bitki artıkları, kağıt, hayvan dışkısı, kemik ve deri atıklarını içerir. Katı atıkların organik olmayan bileşenleri (inert atıklar); toprak da dahil olmak üzere uçucu kül, taş ve tuğla, taş kömürü ve cürufları, cam, plastik, lastik ve demir ve demir dışı metallerden oluşur (Lardinois 1993).
Kentsel katı atıklarla ilgili 105 ülkenin verilerini içeren bir çalışmada, katı atıkların gelir seviyelerine göre dağılımlarını gösteren çizelge Tablo 2.1’ de verilmiştir. Bu tabloya bakıldığında ülkelerin gelir seviyesi arttıkça çöplerindeki organik atık miktarı azalmaktadır (Hoornweg ve Bhada-Tata 2012).
Organik atık sınıfına giren pazaryeri atıkları ve arıtma çamurları bu çalışmanın temelini oluşturmaktadır. Pazaryeri atıkları, evlerden kaynaklanan mutfak atıklarıyla benzer özellikler göstermektedir. Pazaryerindeki tezgahların toplanmasından sonra kalan çürümüş meyve sebzeleri ve pazaryerinde satıcıların yaptığı işlemler sonucu kalan atıkları (lahana, marul gibi sebzelerin çürüyen yapraklarını ayıklamak gibi) içerir.
7
Tablo 2. 1: Gelir seviyelerine göre atık türlerinin kompozisyonu GÜNCEL DURUM
Gelir Seviyesi Organik
(%) Kağıt (%) Plastik (%) Cam (%) Metal (%) Diğer (%) Düşük Gelir 64 5 8 3 3 17 Düşük Orta Gelir 59 9 12 3 2 15 Yüksek Orta Gelir 54 14 11 5 3 13 Yüksek Gelir 28 31 11 7 6 17 2025 TAHMİN Gelir Seviyesi Organik
(%) Kağıt (%) Plastik (%) Cam (%) Metal (%) Diğer (%) Düşük Gelir 62 6 9 3 3 17 Düşük Orta Gelir 55 10 13 4 3 15 Yüksek Orta Gelir 50 15 12 4 4 15 Yüksek Gelir 28 30 11 7 6 18
Atıksu arıtımı sonucu oluşan uygulanan işleme bağlı olarak ağırlıkça % 0.25 ile % 12 katı madde içeren sıvı ya da yarı katı halde, kokulu atıklar arıtma çamuru olarak isimlendirilir. Çamur lagünlerinde depolama, düzenli depolama, arazi iyileştirme, arazide bertaraf, kimyasal sabitleme, kompostlaştırma ve termik yöntemler arıtma çamurlarının nihai bertarafı için kullanılan yöntemlerdir (Filibeli 2013).
Düzenli depolama sahalarında bertaraf edilecek çamurun öncelikle suyu alındıktan sonra depolanması gerekmektedir. Suyu alınmış ve serbest su içermeyen arıtma çamurları kendileri için ayrılmış özel alanlarda veya evsel katı atıklarla birlikte depolanabilirler. Katı madde içeriği % 20 – 35 olan çamurların depolama sahalarında depolanması için özel izin gerekmektedir. Ayrıca 26.03.2010 tarih ve 27533 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanarak yürürlüğe girmiş olan Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik’te, arıtma çamurunun ağırlıkça en az %50 kuru madde ihtiva etmesi, ön işleme tabi tutularak kötü kokunun giderilmesi ve atığın kararlı hale getirilmesi kaydıyla II. Sınıf düzenli depolama alanına kabul edilebileceği belirtilmiştir.
Kompostlaştırma, emniyet ve estetik açıdan kullanıma uygun, nihai ürün elde edilebilen bir aerobik biyolojik çamur stabilizasyon yöntemi olarak geçmektedir. Patojenik organizma veya toksinler içerebileceği için iyi derecede çürütülmüş olsalar
8
bile, atıksu arıtma çamurlarının doğrudan tarımsal amaçlı kullanımı veya arazide bertaraf edilmeleri uygun değildir. Evsel nitelikli arıtma çamurları, susuzlaştırma işlemlerinden geçirilip aerobik veya anaerobik stabilizasyondan sonra tarım arazilerinde şartlandırıcı olarak kullanılabilir. Arıtma çamurları, susuzlaştırma işlemi olmadan araziye uygulanırsa bünyesindeki suyun içerdiği çözünebilir azot bileşikleri yeraltı suyunun kirlenmesine yol açabilir (Bilgili 2013). 03.08.2010 tarihli ve 27661 sayılı Resmi Gazete’ de yayımlanan “Evsel ve Kentsel Arıtma Çamurlarının Toprakta Kullanılmasına Dair Yönetmelik” arıtma çamurlarının arazilerde kullanılabilmesi için sağlaması gereken şartları detaylı bir şekilde açıklamaktadır. Arıtma çamurlarının kompostlaştırılması toprakta kullanılmadan önce stabilizasyon aşaması olarak görülebilir.
Atıkların kaynağında azaltılması ve geri kazanımı bertaraf edilmeden önce uygulanması gereken atık miktarını ve hacmini azaltabilecek yöntemlerdir. Atıkların geri dönüşümü ve bazı kaynaklarda bertaraf yöntemi olarak geçse bile kompostlaştırma geri kazanım yöntemi olarak ele alınabilir. Bertaraf yöntemleri, yakma, piroliz ve gazlaştırma ve en sık kullanılan yöntem olan düzenli depolama olarak sınıflandırılabilinir (Tchobanoglous ve diğ. 1993). Atıkların fiziksel ve kimyasal özelliklerine bakılarak kullanılacak en uygun bertaraf yöntemi seçilmelidir.
2.2 Katı Atıkların Kompostlaştırma Yöntemiyle Arıtımı
Organik atıkların bertarafında kompostlaştırma uzun yıllardan beri uygulanan bir yöntemdir. Kompostlaştırma yönteminde organik atıkların biyokimyasal olarak parçalanması söz konusudur (Shah 2000). Başka bir deyişle kompostlaştırma, organik maddelerin bakteriler ve diğer mikroorganizmalar tarafından biyolojik olarak ayrıştırılarak stabil hale dönüştürülmesi ve toprağa uygulandığında yarar sağlayabilecek bir hale getirilmesi demektir (Haug 1993).
Kompostlaştırmada organik maddenin ayrışması sırasında mikroorganizmalar ortamdaki oksijeni kullanırlar. Kompostlaştırma sırasında büyük ölçüde ısı, CO2 ve su buharı üretilmektedir. CO2 ve su buharı üretiminin miktarı başlangıç materyal ağırlığının yarısı kadar olabilir. Üretilen ısı enerjisi ortamdaki suyu buharlaştırarak uzaklaştırır ve kompost materyalinin yavaş yavaş kurumasını sağlar. Bu işlem sonucu
9 Isı
CO2 Su
oluşan kompost; toprak iyileştirici, organik gübre veya toprak kökenli mikroorganizmaların kontrolü için kullanılabilmektedir (Ekinci ve diğ. 2004, Keener ve diğ. 2000). Şekil 2.1‘de kompostlaştırma mekanizması verilmiştir.
Kompostlaştırma işlemi genel olarak 3 temel adım içermektedir: (1) atıkların ön işlemden geçirilmesi, (2) atıkların organik kısımlarının biyolojik olarak parçalanması, (3) son ürünün hazırlanması ve pazarlanması (Tchobanoglous ve diğ. 1993).
Yukarıda bahsedilen adımlar doğrultusunda kompostlaştırma süreci şu şekilde detaylandırılabilir:
Kompostlaştırma karışımı hazırlanması
Organik maddenin kaynaktan toplanması Ayırma
Parçalama (öğütme)
Nutrient veya bağlayıcıların ilavesi Fermantasyon
Mezofilik evre Termofilik evre İyileştirme (soğuma) evresi Olgunlaştırma için depolama
Ürün Organik madde Mineraller Su Mikroorganizma Hammadde Organik madde Mineraller Su Mikroorganizma
10
Atık yapısı, kimyasal bileşim, ekolojik faktörler, ham maddenin hazırlanması ve kompostlaştırma metotları, karbon/azot oranı, sıcaklık, havalandırma, pH, su muhtevası, zararlı maddeler, dane büyüklüğü, aşı maddesi gibi birçok faktör de işletme şartlarını oluşturarak kompostlaştırma verimini etkilemektedir (Tchobanoglous ve diğ. 1993).
Sıcaklık şartları başlangıç için mezofilik (20 - 45 °C) aralıkta değişebilir ancak olgunlaşma evresinde patojenleri, zararlı ot ve bitki parazit yumurtalarını gidermek için 10 gün boyunca 55 °C ile 70 °C arasında bir sıcaklığı korumak yeterli olacaktır.
Kompostlaştırma prosesinde pH, sıcaklığa benzer şekilde zamanla değiş göstermektedir. Kompostlaştırmanın ilk birkaç gününde pH 5 veya daha aşağıya düşer. Bu ilk kademede, pH' ın düşmesine neden olacak basit yapıdaki organik asitler üretilir. Daha sonra, sıcaklık termofilik kademeye ulaşır ve pH prosesin geri kalan kısmı için yaklaşık 8 - 8,5 değerlerine ulaşır. pH değeri, soğuma kademesinde yavaş yavaş düşer ve olgunlaşmış kompostta 7 - 8 civarındadır. Havalandırma yeterli değilse, pH 4 - 5 seviyelerine düşer ve kompostlaştırma prosesi yavaşlar (Öztürk 2010). Kompostlaştırma için ideal pH 6 - 7,5 arasındadır.
Su muhtevası, kompostlaştırma prosesinde mikrobiyal aktiviteyi etkileyerek sıcaklığı ve organik maddenin ayrışma hızını belirlemektedir. Genel olarak kompostlaştırma için gerekli optimum nem içeriği % 45 - 60 arasında değişmektedir. Bu aralıkta tutulmadığı takdirde, fermantasyon hızı azalmakta ve % 8 - 12’nin altındaki su muhtevalarında ise tüm mikrobiyal aktivite durmaktadır (Yıldız 2010).
Mikroorganizmalar, yaşamaları için gerekli besinleri suda çözünmüş olarak alabilirler. Ayrıca, mikroorganizmaların yapılarının %80'i sudan oluşmaktadır. Bu nedenlerle, kompostlaştırma prosesi için belirli miktarda su bulunması gerekmektedir, fakat suyun fazlası daneler arasındaki boşlukları doldurarak, havalandırmayı engellemekte ve özellikle ortamı havasız (anaerobik) hale dönüştürerek, kokuya ve patojen mikroorganizmaların canlı kalmasına sebep olmaktadır (Öztürk 2010).
Nihai kompost %40-45 den daha yüksek bir su muhtevası konsantrasyonuna sahip olmamalıdır. Bu oran kompostun elenmesi için yeterlidir. Daha kuru bir kompost toz emisyonunun oluşmasına neden olabilir. Şayet nihai kompost plastik çantalarda
11
paketlenecekse, nem oranı %35’i aşmamalıdır. Aksi halde anaerobik ortam oluşması halinde koku oluşumu kaçınılmaz bir hal alır (Yıldız 2010).
Kompostlaştırma prosesine etki eden en önemli parametrelerden biri C/N oranıdır. Kompost hammaddesi için C/N oranı 20 ile 35 arasında olmalıdır (Öztürk ve diğ. 2015). Mikroorganizmaların yaşamsal faaliyetlerini sürdürmesi ve çoğalabilmeleri için karbon ve azot gerekli olup proseste önemli rol oynamaktadır. Karbon ana enerji kaynağı olarak kullanılırken azot da hücre sentezi için gereklidir. İyi işletilen bir kompost prosesinde karbon bileşiklerinin biyolojik mineralizasyonu sebebiyle ortamda CO2 açığa çıkar ve C/N oranı sürekli olarak azalır.
Kompostlaştırmada kullanılacak atığın C/N oranının çok fazla olduğu durumlarda, azot içeriği fazla olan atıkların ilavesi ile bu oran azaltılabilmektedir. Benzer şekilde C/N oranı çok düşük olan atıklara ise karbon içeriği fazla olan atıkların ilavesi ile C/N oranı arttırılabilmektedir.
Kompostun hem tarım hem de çevre için faydalı bir ürün olduğu düşünüldüğünde, kompost kalitesi üzerinde durulması gereken önemli bir konu halini alır. Kompost kalitesi ile kastedilen, bitki dostu, toprak dostu, çevre dostu ve toplum yararına bir ürün olmasıdır. “Dostlukla” ilgili bu üç kelime sırasıyla, yabani ot tohumlarının ve fitotoksisitenin yokluğu, istenmeyen elementlerin içeriği (Na gibi) ve organik ve inorganik kirleticilerin varlığıyla ilişkilidir. Kompost, hem arazi hem de saksı uygulamalarında güvenli bir şekilde kullanılabildiğinde toplum yararına bir ürün olmaktadır (Baffi ve diğ. 2007). Kompost kalitesi genellikle partikül boyutu, pH, çözünür tuzlar, stabilite ve yabani ot tohumları, ağır metaller, fitotoksik bileşikler ve yabancı cisimler gibi istenmeyen bileşenlerin varlığına bağlıdır (Rynk 1992).
Kompost, gübreden farklı olarak, toprağı ıslah edici, organik değeri yüksek malzemedir. Gerekli görüldüğü taktirde içerisine azot ve fosfor verilerek istenilen şekilde gübre elde edilir. Kompost zemin ve toprağın boşluk hacmini arttırır, havalandırılmasını sağlar, kolay işlenmesini sağlar, su tutma kabiliyetini artırır, organik madde değerini artırır, besin maddelerinin daha iyi kullanılmasını sağlar.
Kompostlaştırma yapılması için uygulanacak birçok yöntem vardır. Bunlardan ülkemizde yaygın olarak kullanılanlar; pasif yığın kompostlaştırma, aktarmalı yığında
12
kompostlaştırma, solucanla kompostlaştırma, havalandırmalı statik yığında kompostlaştırma, kapalı reaktörde kompostlaştırma, piston akımlı dikey reaktör, piston akımlı yatay reaktör, silo tipi kompostlaştırma reaktörü, yatay döner tambur sistemleridir.
2.3 Solucan ile Kompostlaştırma
Solucan ile kompostlaştırma (vermikompostlaştırma), son yıllarda rağbet gören atıkların organik kısımlarının solucanların sindirim sisteminden geçerken hızlandırılmış bir humifikasyon ve detoksifikasyon işlemine tabi tutularak kısa zamanda azotça zengin yüksek kalitede değerli bir ürün elde edilmesine dayalı bir kompostlaştırma yöntemidir (Şimşek 2007). Başka bir deyişle vermikompostlaştırma, kompostlaştırma işleminin basit bir biyoteknolojik süreci olup, atık dönüşüm sürecini iyileştirmek ve daha iyi bir son ürün üretmek için bazı solucan türlerinin kullanmasıyla yapılan kompostlaştırmadır (Nagavallemma ve diğ. 2006).
Vermikompostlaştırmada biyolojik parçalama görevini solucanlar üstlenmektedir. Organik atıkların solucan kullanılarak kompostlaştırılması biyobozunur katı atıkların yönetimi için sürdürülebilir, uygun maliyetli ve ekolojik bir yaklaşımdır. Bir solucan bir günde kendi ağırlığında madde tüketebilir. Kullandıkları organik madde solucanların sindirim sisteminden birkaç defa geçer. Dolayısıyla bu şekilde üretilen kompostun azot değeri daha yüksektir ve gübre olarak kullanılabilir (Öztürk ve diğ. 2015).
Vermikomostlaştırmanın gerçekleşebilmesi için gereken şartlar klasik kompostlaştırma için gereken şartlara benzerlik göstermektedir. Solucanla kompostlaştırma için kullanılabilecek sistemler değişiklik gösterse de her sistemde yatak malzemesi, solucan ve atığa ihtiyaç vardır. Vermikompostlaştırma ticari ölçekte olabileceği gibi evsel ölçekli de olabilir. Vermikompostlaştırma sistemlerini sınıflamak gerekirse tek parçalı kompost kabı, dikey olarak yükselen sistemler, yatay olarak kurulan sistemler, yatak sistemleri, küçük yataklar, büyük yataklar, çukur yataklar şeklinde sınıflama yapılabilir (Nagavallemma ve diğ. 2006). Solucanla kompostlaştırmada kullanılan solucanlar ve yatak örnekleri Şekil 2.2’ de verilmiştir.
13
Kompostlaştırma için solucanlar beş temele ihtiyaç duyarlar:
1. Genellikle “yatak” olarak adlandırılan uygun bir yaşam alanı, 2. Besin kaynağı,
3. Yeterli nem (ağırlıkça %50’den fazla su içeriği), 4. Yeterli havalandırma,
5. Düşük ve yüksek sıcaklıklara karşı koruma (Munroe 2007).
Yatak malzemesi, solucanlara düzenli bir yaşam alanı sağlayan herhangi bir malzeme olabilir. Gübre, talaş, saman, gazete kağıdı, karton ve yaprak gibi malzemeler yatak malzemesi olarak kullanılabilir (Dominguez ve diğ. 2000). Bu yaşam alanı aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:
Yüksek emicilik: Solucanlar derileri ile nefes alırlar ve bu nedenle yaşayacakları nemli bir ortama sahip olmalıdırlar. Bir solucanın cildi kuruysa, ölür. Yataklar, suyu absorblayabilecek malzemelerden olmalıdır ve solucanların yaşamlarını devam ettirebilmeleri için suyu oldukça iyi muhafaza edebilmelidirler.
İyi hacimlendirme (bulking) potansiyeli: Eğer kullanılan malzeme başlangıç koşullarını oluşturmak için çok yoğunsa veya çok sıkıştırılmışsa hava akışı en aza indirilebilir veya yok edilir. Solucanlar da insanlar gibi yaşamlarını sürdürmek için oksijene ihtiyaç duyarlar. Parçacık büyüklüğü ve şekli, dokusu ve yapısının mukavemeti ve katılığı dahil olmak üzere çeşitli faktörlerle farklı malzemeler yataklıkların gözenekliliğini etkiler.
Düşük protein ve / veya nitrojen içeriği (Yüksek Karbon: Azot oranı): Solucanlar besini tükettikleri gibi yatak malzemelerini de tüketirler, fakat bunun yavaş bir süreç olması çok önemlidir. Yüksek protein / azot seviyeleri, hızla bozulmaya ve buna bağlı ısı açığa çıkmasına neden olur, bu da ölümcül koşullar oluşturur. Isınma, solucanla kompostlaştırmada besin katmanlarında güvenli bir şekilde oluşması durumunda istenen bir parametredir, ancak yatak malzemesinde ısınmanın olması istenmez (Munroe 2007).
Geleneksel kompostlaştırma (klasik kompostlaştırma) için ideal nem içeriği aralığı % 45 - 60' tır (Rynk 1992). Buna karşılık, solucan ile kompostlaştırma için ideal nem içeriği aralığı % 70 - 90' dır. Farklı çalışmalarda değişik aralıklar bulunmuştur:
14
Dominguez ve Edwards (1997), % 85 - 90 aralığını en iyi aralık olduğu sonucuna varmışlardır, Nova Scotia araştırmacıları ise % 75 - 80 nem içeriğinin en iyi büyüme ve üremeyi sağladığı sonucuna varmışlardır (GEORG 2004). Bu çalışmaların her ikisi de, ortalama solucan ağırlığının (diğer değişkenlerin yanı sıra) nem içeriğiyle arttığını ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmalar neticesinde vermikültür (solucan üretimine dayalı sistemler) için nem içeriğini% 80'in üzerinde tutulmasının daha olumlu olacağı (tek tek solucan boyutu önemlidir), vermikompostlaştırma için ise daha az nemli % 70-80 aralığında çalışılabileceği sonucuna varılmıştır.
Solucanlar, sistemdeki havalandırma iyi olduğunda ve yaşadıkları malzeme gözenekli ve hava geçişine müsaade edecek yapıda olduğunda iyi çalışırlar. Aslında, solucanlar sistemdeki hareketleriyle kompost kaplarını havalandırarak kendileri için gerekli O2’i sağlarlar. Bu durum, vermikompostlaştırmanın en önemli faydalarından biri olabilir: solucanlar sizin için bu işi yaptıklarından, materyali açıp havalandırma ihtiyacına gerek duyulmaz (Munroe 2007). Yaşayabilecekleri sıcaklık aralığı 15 – 35 ° C aralığındadır. Ancak optimum sıcaklık için 25 - 30 ° C aralığı tavsiye edilir (Garg ve Gupta 2011). Solucanlar 5 - 9 pH aralığında hayatta kalabilirler (Edwards 1998). Çoğu çalışma, solucanların yaşaması için gerekli pH’ın 7 seviyelerinde veya biraz üzerinde olması gerektiğini vurgulamaktadır. Başka bir çalışmada 7.5 - 8.0 arasındaki aralığın optimum olduğunu sonucuna varılmıştır (GEORG 2004).
Solucanlar omurgasızlardır. Dünyada yaklaşık 3600 solucan türü olduğu bilinmektedir ve temel olarak iki tipe ayrılmıştır: (1) kazıcılar; ve (2) kazıcı olmayanlar. Kazıcı olan solucan türlerinden olan Pertima Elongata ve Pertima Asiatica toprağın derinliklerinde yaşarlar. Diğer yandan, Eisenia Fetida ve Eudrilus Eugenae kazıcı olmayan türlerdendir ve toprak yüzeyinin üst katmanında yaşarlar. Kazıcı tipler soluk renklidir, 20 - 30 cm uzunluğunda olurlar ve 15 yıl yaşarlar. Kazıcı olmayan tipler kırmızı veya mor renkte olup 10 ile 15 cm uzunluğundadır ancak ömürleri sadece 28 aydır. Kazıcı olmayan solucanlar % 10 oranında toprak ve % 90 oranında organik atık maddeyi tüketebilirler ve organik atığı vermikomposta kazıcı solucanlarından daha hızlı dönüştürürler. 0 ila 40 ° C arasında değişen sıcaklıkları tolere edebilirler, ancak üreme kapasiteleri 25 ile 30 ° C sıcaklıkta ve % 40 - 45 nem seviyesinde daha fazladır. Kazıcı olmayan türler yüzeye daha yakın seviyelerde
15
yaşadıklarından solucanla kompostlaştırmada daha çok tercih edilen türlerdir (Nagavallemma ve diğ. 2006).
Vermikompostun komposta göre bazı avantajları vardır. Bunlar;
Bitki için gerekli nutrientlerin daha fazla miktarda olması Daha yüksek su tutma kapasitesi
Daha iyi bitki gelişimi
İşlemin daha kısa sürede tamamlanması
Daha fazla son ürün eldesi (kompostta kuru ağırlıkta %50 - 60 iken vermikompostta %80-90).
2.4 Literatür Özeti
Kompostlaştırma, organik maddenin bakteriler ve diğer mikroorganizmalar tarafından biyolojik olarak parçalanarak toprak zenginleştirici bir maddeye dönüştürülmesidir. Vermikompostlaştırma işleminde ise biyolojik parçalama görevini solucanlar üstlenmektedir. Organik atıkların solucan kullanılarak kompostlaştırılması biyobozunur katı atıkların yönetimi için sürdürülebilir, uygun maliyetli ve ekolojik bir yaklaşımdır.
Vermikompost prosesi solucanların aktivitelerine bağlı olarak iki aşamada incelenebilir: (1) direkt işleme aşaması, solucanların organik maddeyi yutma, sindirme ve asimile etme aşamasıdır. Böylece maddelerin fizikokimyasal özellikleri ve mikrobiyal profilleri kısmen değişir. (2) Direkt olmayan işleme aşaması, mikroorganizmalar solucanlarla bir arada bulunabilir ve solucanların varlığı sayesinde uygun olarak üreyebilen mikroorganizmalar solucanların işlediği maddeleri sonuna kadar ayrıştırabilirler ( Domínguez ve diğ. 2010) .
Solucanlarla ilgili ilk çalışmalar, halkalı solucanların toprak üzerindeki rolünü tanımlayan Charles Darwin'e (1881) kadar uzanmaktadır. Darwin, pulluğun insan tarafından yapılan en eski ve en faydalı buluşlardan birisi olduğunu söylemiştir; ama insanlık var olmadan çok önce toprak solucanları tarafından sürüldüğünü ve hala sürülmekte olduğunu sözlerine eklemiştir. Başka bir hayvanın dünyanın tarihinde bu
16
küçük organizmalar kadar önemli bir rol oynamadığını da dile getirmiştir (Tittarelli ve diğ. 2007). Literatür gözden geçirildiğinde, çoğu çalışma kimyasal, fiziksel ve biyolojik verimliliği uzun zamandan beri bilinmekte olan solucanların topraktaki hareketine odaklandığı görülmektedir (Berley 1961, Ehlers 1975, Hartestein ve Mitchell 1978, Ash ve Lee 1980, Syers ve Springett 1984). Bununla birlikte, solucanların organik atıkları tüketmesi sonucu oluşan solucan kompostu veya solucan gübresi hakkında çok az araştırma bulunmaktadır (Nardi ve diğ. 1983, Riffaldi ve Levi-Minzi 1983, Bouchè 1987) . Genellikle kullanılan atık türü inek, kanatlı hayvan ve domuz gübresiyken 2000’ lerden sonra mutfak atıkları ve arıtma çamurları gibi daha farklı alanlara yönelinmiştir (Gajalakshmi ve diğ. 2002, Grigatti 2004, Kaviraj ve Sharma 2003, Körner ve diğ. 2008, Tripathi ve Bhardwaj 2004). Daha sonraki yıllarda ise solucanların enzimatik aktiviteleri, mikrobiyolojik özellikleri, metalleri indirgeme davranışları gibi daha çeşitli konularda çalışmalar yayınlanmıştır (Asensio ve diğ. 2013; Khan ve diğ. 2009, Lakhdar ve diğ. 2009, Lyubun ve diğ. 2013, Peña ve diğ. 2014)
Klasik kompostlaştırma (solucansız) ve solucan ile kompostlaştırmanın karşılaştırıldığı bazı çalışmalar vardır. Bunlardan biri, 5 haftalık sürede solucanlı ve solucansız iki farklı dekompozisyon sisteminin incelenmesidir. Taze meyve sebze atıklarının kompostlaştırılması boyunca fizikokimyasal ve mikrobiyal özelliklerinde solucanların etkisini araştırılmıştır. Bu çalışmada her iki durumda da, 2. haftadan itibaren elektriksel iletkenlik ve toplam karbon azotta azalmalar gözlemlenmiştir. Solucanların varlığının ise bakteri, mantar sayısını ve aktivitesini arttırdığı gözlemlenmiştir (Huang ve diğ. 2014).
Farklı bir çalışmada, üç farklı parçacık boyutunun klasik kompostlaştırma ve solucanla kompostlaştırma üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Üç farklı biyolojik atık karışımı, önce iki termofilik ön kompostlaştırmaya tabi tutulmuştur ve daha sonra karışımlara laboratuvar koşulları altında 5 ay klasik kompostlaştırma ve solucanla kompostlaştırma uygulanmıştır. Solucan ile kompostlaştırmada klasik kompostlaştırmaya kıyasla homojen yapıda ve daha ince taneli bir ürün elde edilmiştir. Kompost için en iyi fraksiyonun sırasıyla, kullanılmış kağıt içeren mutfak atıkları, samanla karıştırılmış biyogaz üretim atığı ve bahçe atıklarıyla karıştırılmış arıtma çamurunda olduğu görülmüştür. Çoğu durumda, 5 mm'den daha düşük olan kompost
17
parçacıkları, kaba komposta göre daha iyi tarım potansiyeli sergilemiştir. Bununla birlikte, solucan kompostunun kimyasal özellikleri klasik kompostu aşmıştır (Hanc ve Dreslova 2016).
Diğer bir çalışmada kentsel katı atıkların (KKA) kompostlaştırılması ve solucanla kompostlaştırılması sırasında ağır metal içeriği karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Gıda atıkları için S1, kağıt atıklar için S2 ve bahçe atıklar için S3 olmak üzere kompostlaştırma (kontrol) için üç deneyin yapıldığı ve solucan ile kompostlaştırma için ilgili kopyalar S4, S5 ve S6 olacak şekilde altı farklı düzenek hazırlanmıştır. Solucan ile kompostlaştırma klasik kompostlaştırmaya kıyasla, Cd (% 43.3 - 73.5), Cr (% 11.3 - 52.8), Cu (% 18.9 - 62.5), Co (% 21.4 - 47.6), Zn (% 34.6) ve Ni (% 19.9 - 49.6) elementlerinin daha fazla indirgenmesini sağlamıştır. Solucanlar eklenmesinin Fe ve Mn üzerinde herhangi bir etkisi olmamıştır, bunun organik bağlı komplekslerin oluşumundan kaynaklandığı düşünülmektedir. Klasik kompostlaştırma işlemlerine kıyasla, toksik ağır metallerin içeriğini azaltmak için E. Eugenia'nın KKA'larda kullanılması önerilmektedir (Soobhany ve diğ. 2015).
Tejada ve Masciandaro (2011), Benzo(a)pyrene bulaşmış toprakların organik evsel katı atık ve kümes hayvanları gübresi kullanılarak solucanlı veya solucansız kompostlaştırma durumunda arıtılabilirliğini incelemişlerdir. Hidrokarbon bulaşmış toprakların biyolojik iyileştirilmesi için organik madde ve solucanların birlikte uygulanmasının yararlı olduğu gözlemlenmiştir. Organik maddenin asitle kirletilmiş gibi humik topraklara uygulanmasının hidrokarbon adsorpsiyonunu arttırdığı ve böylece topraktaki hidrokarbon miktarını azalttığı görülmüştür.
Ndegwa ve Thompson (2001) tarafından yapılan entegre yaklaşım içeren çalışmada, uygulanan iki işlemin (klasik kompostlaştırma, solucan ile kompostlaştırma) birbirinden farklı uygun nitelikleri övülmektedir ve genel süreci ve ürün kalitesini iyileştirmek için bunları birleştirmenin uygun olacağı öngörülmüştür. Araştırılan iki yaklaşım şunlardır: (1) ön-kompostlaştırma ve bunu takiben solucan ile kompostlaştırma ve (2) solucan ile ön kompostlaştırma ve ardından kompostlaştırma. Ham madde olarak karbon oranını yakalamak için kağıtla karıştırılmış arıtma çamuru kullanılmıştır. Solucan türü Eisenia fetida’dır. Sonuçlar, iki işlemi birleştiren bir sistemin sadece stabilizasyon süresini kısaltmakla kalmayıp aynı zamanda ürün kalitesini de geliştirdiğini göstermektedir. İki sistemi bir araya getirmek, daha kararlı
18
ve tutarlı (homojen) bir ürünle sonuçlanmıştır ve kompost-vermikompost (CV) sisteminin çevreye daha az potansiyel etkisi olan ürünü, patojen azaltma gereksinimlerini karşılamıştır.
Çalışmalarda genellikle inek gübresi kullanılsa da farklı atıkların kullanıldığı çalışmalar da mevcuttur. Garg ve Gupta (2011) yaptıkları bir çalışmada, farklı oranlarda inek gübresi (İG) ve ön işlem görmüş sebze atıkları (ÖİGSA) karışımlarının vermikompostlanmasında kompost kalitesine ve E. Fetida türü solucanların çoğalma ve büyümesine etkisini araştırmışlardır. % 40 oranında inek gübresi kullanılması kompost kalitesini arttırmıştır. % 20 ÖİGSA +% 80 İG karışımı kullanılması durumunda ise en fazla solucan büyümesi ve çoğalması gözlemlenmiştir. Buna göre solucan üretilmek isteniyorsa % 20 oranında ÖİGSA, iyi kalitede kompost isteniyorsa % 40 oranında ÖİGSA kullanması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır.
Farklı bir hammaddenin kullanıldığı bir çalışmada, şarap üretiminde üzüm ezme aşamasından sonra elde edilen lignoselülozca zengin üzüm posasının stabilizasyonu için vermikompostlamanın aktif fazının etkinliğini değerlendirmek için deneysel bir ekosistem oluşturulmuştur. Solucan aktivitesi bakteri ve mantar çokluğunu azaltmıştır. Solucanların varlığı mikrobiyal aktivitenin, proteaz ve selüloz aktivitesinin azalmasına da katkı sağlamıştır. Sonuçlar üzüm posasının 15 gün gibi kısa sürede stebilizasyonunda, mikrobiyal kütle ve aktivitesinde ve organik madde dekompozisayonunda solucanların büyük rol oynadığını göstermiştir (Gómez-Brandón ve diğ. 2011).
Arıtma çamurlarının hammadde olarak kullanıldığı çalışmalar da vardır. Bir çalışmada şeker endüstrisinden alınan endüstriyel çamur ve inek dışkısı, biogaz tesisi çamuru ve buğday samanı gibi farklı oranlarda dolgu malzemesiyle karıştırılan atığın vermikompost yöntemiyle Eisenia Feotida cinsi solucan kullanılarak stabilize edilmesinin fizibilitesi test edilmiştir. %40 oranında endüstriyel çamur kullanılarak hazırlanan karışımlarda (biogaz çamuru veya inek dışkısı) koku problemi olmayan, iz elementler ve uygun miktarlarda N, P, K, Ca içeren iyi kalitede kompost elde edilmiştir. Yapılan çalışma sürdürülebilir tarımsal faaliyetler için tehlikeli bir atık olan endüstriyel çamurun solucanla kompostlaştırma yöntemiyle değerli bir madde olarak kullanılabileceğini göstermiştir (Suthar 2010a).
19
Kaur ve arkadaşları ise E.fetida türü solucan kullanarak kağıt endüstrisi çamuru ve inek gübresini farklı oranlarda karıştırarak vermikompostlaştırılmasında inek gübresinin kompost kalitesine etkisine bakmışlardır. 100 gün gibi kısa bir sürede fitotoksik çamur bitkiler için nutrient içeriği yüksek şartlandırıcıya dönüşmüştür. Şartlandırıcının metal içeriğinin uluslararası standartlara uygun olup hiçbir hastalık yapıcı etkisi olmadan arazilerde kullanılabileceğini öne sürmüşlerdir (Kaur ve diğ. 2010).
Solucanla kompostlaştırma çalışmalarında Eisenia Fetida cinsi solucan yaygın olarak kullanılsa da başka tür solucanların kullanıldığı çalışmalara da rastlanmaktadır. L.Mauritii cinsi solucanın kullanarak Pb2+ ve Zn2+ ağır metallerini immobil hale getirmek ve Pb2+ ve Zn2+ den arıtılmış toprağın verimliliğinin arttırılması üzerine yapılan bir çalışma bulunmaktadır. Yapılan çalışma solucanların toprağın pH’ını azalttığını ve organik karbon miktarını arttırdığını, ayrıca fosforun ve potasyumun kullanılabilirliğini arttırdığını ve L. Mauritii türü solucanların topraktaki Pb ve Zn elementlerini immobilize etme yeteneğine sahip olup ve ağır metallerce kirlenmiş toprakların arıtılmasında kullanılabileceğini göstermiştir (Maity ve diğ. 2008).
Guar zamkı endüstriyel atıklarının solucanla kompostlanmasında Perionyx Excavatus(Perrier) türü solucan kullanılmıştır. Guar zamkı endüstriyel atık: inek gübresi: talaş karışımları sırasıyla T1’de 40:30:30 oranında, T2’de 60:20:20 oranında T3’te ise 75:15:10 oranında kullanılmıştır. Solucanla kompostlaştırma sırasında kimyasal değişiklikler ölçülmüştür ve T2, toplam N (% 25.4), fosfor (% 72.8) ve potasyum (% 20.9) miktarları bakımında diğer oranlara kıyasla büyük artış göstermiştir. T2 aynı zamanda daha yüksek vermikompostlaştırma katsayısı (VC), P. excavatus için daha fazla ortalama biyokütle (146.68 mg) ve fazla kokon üretimi (sırasıyla T1 ve T3'den yaklaşık % 21.9 ve % 645.5 daha fazla) göstermiştir. 150 günlük kompostlama süresi sonunda en fazla ölüm oranı T3‘ te görülürken T2’de hiç ölüm görünmemiştir. Genel olarak T2 ideal bir kombinasyon olarak görünmüştür (Suthar 2006).
Literatür incelendiğinde, solucanla kompostlaştırmada sızıntı suyu geri döngüsü, aşı maddesi ilavesi, havalandırma gibi işletme şartlarının kompost prosesine, kalitesine ve verimine olan etkisiyle ilgili çalışmalara rastlanmamaktadır.
20
3. YÖNTEM
3.1 Solucan ile Kompostlaştırma için Kullanılan Atık Türleri
Deneylerde ham madde olarak iki farklı atık türü (evsel atıksu arıtma tesisi çamuru ve pazar yeri atığı) kullanılmıştır. Kullanılan çamur keki, Denizli Belediyesi’ne ait Denizli Merkez Atıksu Arıtma Tesisi’nden temin edilmiştir. Bu tesiste Denizli’nin evsel atıksuları ile ön arıtmadan geçmiş sanayi atıksuları arıtılmaktadır. Çamur keki çalışmadan önce 103 °C’de 2 saat kurutulmuştur. İkinci hammadde olan pazaryeri atıkları (meyve-sebze atığı) Denizli’ nin farklı pazarlarından alınmıştır. Pazaryeri atıkları 15 gün ön çürümeye tabii tutulduktan sonra kullanılmıştır. Kullanılan atık türlerine ait analiz değerleri Tablo 3.1.’de verilmiştir.
Tablo 3. 1:Solucan ile kompostlaştırma için kullanılan atık türlerinin analizi
Arıtma Çamuru Pazaryeri Atığı Park-Bahçe Atığı
SM (%) 87,27 89,94 57,37 pH 7,60 4,30 6,60 EC (µs/cm) 1601 461000 1543 TOC (%) 24,13 39,71 34,52 TKN (%) 2,32 1,92 1,10 C:N 10,40 20,68 31,38 OM (%) 45,87 65,79 87,95
Hammaddenin yanı sıra katkı maddesi olarak park-bahçe atıkları kullanılmıştır. Bu atıklar Pamukkale Üniversitesi bahçelerinden biçilen çim atıkları, yapraklar ve ağaç dallarından oluşmaktadır.
3.2 Solucan ile Kompostlaştırma için Kullanılan Solucan Türü
Tez kapsamında yürütülen deneylerde, Denizli’ nin Kale ilçesinde bulunan bir solucan gübresi üretimi yapan tesisten getirilen solucanlar kullanılmıştır. Kırmızı solucan, olta solucanı, alabalık solucanı, kırmızı toprak solucanı, kaplan solucanı, kırmızı Kaliforniya solucanı gibi yaygın kullanılan isimlerle bilinen Eisenia feotida
21
organik maddeleri çürütmeye adapte olmuş bir solucan türüdür (Şekil 3.1). Bu solucanlar çürümekte olan bitki örtüsü, kompost ve gübrede başarılı olurlar. Bu türler epijendir (yüzeyde bulunan) ve nadiren toprakta bulunurlar. Solucanların kendilerini ileriye veya geriye doğru itmek için kaslarını gerer ve kasılırlar, yakındaki yüzeyleri tutmak için her segmentte içeri ve dışarı hareket eden kıl grupları bulunur. Eisenia feotida solucanları, solucanla kompostlamada kullanılan en yaygın türdür (Wikipedia, 2017).
Tablo 3. 2: Eisenia feotida türü solucana ait bilimsel sınıflandırma(Wikipedia,2017)
Alem Animalia Bölüm Annelida Sınıf Clitellata Takım Haplotaxida Familya Lumbricidae Cins Eisenia Tür E. foetida
22
3.3 Katkı Maddesi Olarak Kullanılan Bio-One
Deneylerde katkı maddesi olarak kullanılan BIO-ONE, aslında bir toprak düzenleyicidir. Tamamen topraktan izole edilmiş doğal mikroorganizma biyo-kütlesidir. Doğada serbest ve doğal olarak bulunan toprak mikroorganizmaları ve bunların besin ortamını içermektedir. Bileşiminde bulunan bakterilerden birisi Azotobacter vinelandi -ATCC® 478 TM dır. Bu bakteri, diğer pek çok aktivitesinin yanında en önemli aktivite olarak toprak atmosferindeki serbest N’u organik N şeklinde toprağa bağlar. Diğer bakteri ise Clostridium pasteurianum -ATCC® 6013 TM dir. Bu bakterinin de en önemli işlevi topraktaki C bağlarını kırarak toprakta bulunan organik maddelerden hızla humus oluşturmasıdır. Her iki bakteri bir stabilizatör sıvı içerisinde uyuşuk halde muhafaza edilmekte ve toprağa uygulanacağı zaman uyandırılarak faaliyete geçmektedirler. A.vinelandi havalı (aerob), C.pasteurianum ise havasız (anaerob) şartlarda faaliyet göstermektedirler. Her iki bakteride hem birbiri ile hem de diğer toprak biotası ile uyumlu ve birbirini tamamlar şekilde çalışmaktadırlar. Uyuşuk halde iken içinde bulundukları stabilazitör içerisinde canlılıklarını 1 yıl boyunca muhafaza edebilmektedirler (Ağdağ 2007).
Deneysel çalışmaların yürütülmesi sırasında 5 ml BioOne, 200 ml suda seyreltilerek kullanılmıştır.
3.4 Deney Düzeneklerinin Kurulması
Yaptığımız ön çalışmada 20 l hacminde plastik delikli ve ayaklı kasalar tercih edilmiştir. Kasaların içine, üzerine küçük delikler açılmış nemli karton koyulmuştur. Besin olarak Bio-One, büyükbaş hayvan gübresi, arıtma çamuru, pazar yeri atıkları, çim kırpıntıları seçilmiştir. Belli oranlarda homojen olarak karıştırılmış atıklar hazırlanan reaktörlere yerleştirilmiştir. Üç tekrarlı olmak üzere 24 adet reaktör oluşturulmuştur. Düzenekler kurulurken katkı malzemesi ilavesi olduğundan dolayı yatak malzemesi kullanılmamıştır. Sıcaklık pH ve nem içeriği ayarlanarak solucanlar ilave edilmiştir. Kurulan bu deney düzeneğinde E.fetida türü solucanlar için uygun ortam şartları sağlanamadığından düzeneklerin bir kısmında solucanların 3 gün içinde öldüğü bir kısmında ise solucanların kaçtığı gözlemlenmiştir. Solucanların ölme nedenlerini araştırdığımızda; reaktörlerde yatak malzemesinin kullanılması, su
23
muhtevasının fazla olması, pH’ın düşük gelmesi ve solucanlar için uygun karışımların olmaması durumlarından kaynaklanabileceği sonuçlarına ulaşılmıştır. Solucan ölümlerine etki eden en önemli faktörün atıkların anaerobikleşmesi için yeterince ön çürümeye bırakılmadığı olduğu düşünülmektedir. Bu durumda kurulan reaktörlerin solucanlar için uygun ortam oluşturmadığı sonucuna varılmıştır. Elde edilen olumsuz sonuçlara rağmen yapılan hata ve eksiklikler göz önünde bulundurularak yapılacak olan diğer çalışmalarda bize referans oluşturmuştur.
Bu çalışma için 9 adedi arıtma çamuru + park bahçe atığı, 9 adedi pazar yeri atığı+park bahçe olmak üzere toplam 18 setten oluşan deney düzenekleri kurulmuştur. Deney düzeneklerine ait set adı bilgisi Tablo 3.3’te verilmiştir. Setlerde kullanılan arıtma çamurunun tamamı, içerisindeki fazla miktardaki suyun buharlaşması için etüvde 105˚C’de 2 saat kurutulmuştur. Pazar yeri atığı ve park bahçe atıkları küçük parçalar halinde kesilerek her biri kendi içinde homojen bir şekilde karıştırılmıştır. Deneysel çalışma kapsamında kurulan setler için, 15 cm yüksekliğinde ve 10 cm genişliğinde plastik saksılar kullanılmıştır.
Tablo 3. 3: Deney Düzeneklerinin İsim Bilgisi Reaktör No Reaktör Adı
1 Solucansız ÇK+PBA Kontrol
2 ÇK+PBA Kontrol
3 ÇK+PBA+ BioONE
4 ÇK+PBA %100 resirkülasyon 5 ÇK+PBA %50 resirkülasyon 6 ÇK+PBA+ Çamur vermikompost
7 ÇK+PBA + vermikompost
8 ÇK+PBA yüksek debi havalandırma 9 ÇK+PBA düşük debi havalandırma 10 Solucansız PA+PBA Kontrol
11 PA+PBA Kontrol
12 PA+PBA+ BioONE
13 PA+PBA %100 resirkülasyon 14 PA+PBA %50 resirkülasyon 15 PA+PBA+ pazaryeri vermikompost 16 PA+PBA + vermikompost
17 PA+PBA yüksek debi havalandırma 18 PA+PBA düşük debi havalandırma
24
Setlerde kullanılan saksıların tabanları, sızıntı suyunun toplanması amacıyla 3 mm çapında delinmiştir. Sızıntı suyunun kolay süzülmesi amacıyla saksı ve altlık arasına yükseltme aparatı yerleştirilmiştir.
Nair ve diğ. (2006) yaptıkları çalışmada mutfak atıklarını solucanla kompostlaştırmadan önce termokompostlaştırması, atık stabilizasyonu, pH ve nem stabilizasyonu ve dahası kütle azalması için oldukça yararlı olduğunu ortaya koymuştur. Bu çalışma, mutfak atığınının arıtılmasında, 9 gün termokompostlama ve bunu takiben 2.5 ay vermikompostlama ile patojenlerin giderilip uygun bir kompost üretildiğini ortaya koymuştur.
Kurulan deney düzeneklerine solucanlar konulmadan önce kurutma işlemine tabii tutulan çamur ve kesilerek küçük parçalara ayrılan pazaryeri atıkları Tablo 3.4’te belirtilen miktarlarda park bahçe atığıyla karıştırılarak 15 gün ön çürümeye bırakılmıştır. Böceklenme probleminin önüne geçilmesi amacıyla saksıların üzeri tül parçaları ile kapatılmıştır. Çürüme sürecinde atıklar günlük olarak kloru uçurulmuş su ile sulanmış ve karıştırılmıştır. Daha önceki çalışmalarımızın neticesinden faydalanarak, 15 gün sonunda kaplar boşaltılmış alt kısıma yatak malzemesi olarak 1.5 cm kalınlıkta kağıt parçaları ve bir miktar toprak karıştırılarak konulmuştur. Her sete yatak malzemesinin üzerine adaptasyonu sağlanmış 50 adet olgun solucan ilave edilmiştir. Kaplara tekrar atıklar konulmuş ve solucanla kompostlaştırma süreci başlatılmıştır. Süreç dâhilinde yaklaşık 2 günde bir sıcaklık değerlerine bakılmış ve sulama işlemi yapılmıştır.
25
Tablo 3. 4: Atık karışımlarına uygulanan işletme şartları
ÇSG: çamurdan üretilen solucan gübresi
PSG: pazaryeri atıklarından üretilen solucan gübresi İSG: inek gübresinden üretilen solucan gübresi
Kurulan deney düzeneklerinde kullanılan solucanlar daha önceki çalışmalarımızda kullandığımız solucanlardır. İki ayrı atık türü için o atığa adapte olmuş solucan kullanılmıştır. Deneysel çalışmaların yürütülmesi sırasında 5 ml BioOne, 200 ml suda seyreltilerek kullanılmıştır. Kullanılan solucan gübreleri önceki çalışmalarımızda laboratuvarda ürettiğimiz solucan gübrelerinden oluşmaktadır. Havalandırma için akvaryum pompası kullanılmıştır. Kurulan deney düzenekleri Şekil 3.2’de görülmektedir. Set Ç am u r ve P ar k B ah çe A tı ğı (1 00 g+ 10 0g ) P az ar ye ri v e P ar k B ah çe at ığ ı (1 00 g+ 10 0g ) So lu ca n (5 0 ad et ) B io -O n e (5 m l/ 20 0m l) % 10 0 re si rk ü la sy on % 50 re si rk ü la sy on Ç SG ( 40 g ) P SG ( 40 g ) İS G ( 40 g ) Y ük se k d eb i ha va la nd ır m D üş ü k d eb i ha va la nd ır m a 1 X 2 X X 3 X X X 4 X X X 5 X X X 6 X X X 7 X X X 8 X X X 9 X X X 10 X 11 X X 12 X X X 13 X X X 14 X X X 15 X X X 16 X X X 17 X X X 18 X X X
26
Şekil 3. 2: Kurulan deney düzenekleri
3.5 Analitik Yöntemler
Solucanla kompostlaştırma çalışmaları sırasında analizler kompostlaştırma işlemi başlangıcında, deneyler başladıktan sonra (30. Gün) ve deney sonunda (60. Gün) olmak üzere toplam 3 kez ve iki tekrarlı olarak yapılmıştır. Analizlerde kullanılan cihazlar Tablo 3.5. ‘te verilmiştir. Reaktörlerden alınan numuneler 103 °C’de 2 saat kurutulduktan sonra havanda öğütülerek analiz edilmiştir.
27 Tablo 3. 5: Araştırmada kullanılan cihazlar
Cihaz Türü Markası / Modeli
Etüv Memmert UN 110
Kül fırını Nüve MF 110
pH metre Inolab WTW pH 720
İletkenlik ölçer WTW multi 340i
Manyetik karıştırıcı J.P.Selecta Agimatic-E
Dijital Termometre VWR
Hassas Terazi AND GF-600
Azot-Protein Cihazı Velp Scientifica Toplam Organik
Karbon(TOC)
TRL instrument TOC
Su Muhtevası
Su muhtevası analizinde AND marka GF-600 model max. 610 gr min. 0,02 gr ve 0,001 gr hassasiyetli terazi kullanılmıştır. Örnekler analiz için etüvde 103 °C’de 2 saat su muhtevası tayini için bekletilmiştir. Atıkların su muhtevası içeriğini belirlemede Memmert marka UN 110 model etüv kullanılmıştır. Numuneler kurutulduktan sonra 1 saat desikatörde bekletilmiştir. Tartım yapıldıktan sonra hesaplamalar yapılmıştır. Kurutulan numuneler diğer deneylerde kullanılmak üzere havanda öğütülmüştür.
SM (%) = ( M1-M2)/M1)* 100 (3.1)
M1 : Kurutma işleminden önce numunenin ağırlığı (g) M2 :Kurutma işleminden sonra numunenin kuru ağırlığı (g)
Toplam Organik Karbon Analizi
Örneklerin TOC içeriği TRL instrument TOC marka TOC cihazı kullanılarak belirlenmiştir. TOC içeriği yüzde cinsinden hesaplanmıştır. Yüksek ısıda termal oksidasyon yöntemi ile tesbit edilmiştir.
