Arıtma Çamuru Susuzlaştırma ve Kurutma Yöntemleri

Atıksu arıtma tesisi fizibilitelerinde çamur, tek bir satırla geçilmeye açık bir başlıktır. Oysa tesis işletmeye alındıktan sonra bölge müdürlüğünün karşısına çıkan en sürekli ve en görünür gider kalemlerinden biri çamurdur. Nakliye araçları her hafta gelir, bertaraf faturası her ay düzenlenir ve kek kalitesi düştüğünde her iki kalem de büyür.

Bu yazı organize sanayi bölgesi yönetimleri ve çevre mühendisleri için yazıldı. Çamur hattını üç kademede ele alıyoruz, her kademenin ulaşabildiği kuru madde aralığını doğrulanmış kaynaklara dayandırıyoruz ve kuru madde oranındaki değişimin bertaraf tonajını nasıl değiştirdiğini gösteriyoruz. Son bölümde çamur yönetiminin fizibilitede nasıl ayrı bir gider kalemine dönüştürüldüğünü ele alıyoruz.

Çamur hattı üç kademeden oluşur

Çamur hattı tek bir makine değildir. Birbirini izleyen üç kademe vardır ve her kademe suyu farklı bir maliyetle uzaklaştırır.

Yoğunlaştırma. Çamurun katı madde derişimini yükselten ilk kademedir. Yerçekimiyle veya mekanik olarak yapılır. Enerji tüketimi düşüktür ve sonraki kademenin yükünü azaltır.

Mekanik susuzlaştırma. Suyun büyük bölümünün basınç veya merkezkaç kuvvetiyle alındığı kademedir. Dekantör santrifüj, belt filtre pres ve oyuk plakalı filtre pres bu kademede kullanılır. Yatırım ve enerji tüketimi belirgin biçimde artar.

Kurutma. Kalan suyun ısı veya güneş enerjisiyle buharlaştırıldığı kademedir. Isı, elektrik, alan ve süre ihtiyacı yönteme göre değişir; satın alınan enerji bakımından bütün kurutma seçenekleri aynı yoğunlukta değildir.

Fizibilitede bu üç kademe ayrı ayrı değerlendirilir. Kurutma kademesi eklendiğinde soru şu hale gelir: Buharlaştırma için harcanan enerji, azalan nakliye ve bertaraf bedelinden düşük müdür?

Teknolojiler hangi kuru madde aralığını veriyor

EPA'nın 2000 tarihli mekanik susuzlaştırma ve 2006 tarihli kurutma bilgi formları farklı çamur ve şartlandırma koşullarındaki örnek aralıkları verir. Bunlar OSB çamuruna garanti edilen performans değildir; giriş niteliği ve kimyasal ilavesiyle birlikte okunur.

Teknoloji seçimi aynı giriş çamuru üzerinde elde edilebilen kuru madde oranı, kimyasal ilavesi, enerji ve bakım ihtiyacıyla karşılaştırılır. İlave edilen şartlandırıcı katılar kuru madde yüzdesini artırabilir; bu artışın tamamı daha fazla su uzaklaştırılması anlamına gelmez.

Kuru madde oranı bertaraf tonajını nasıl değiştirir

Yıllık kuru madde miktarı sabitken, kek kuru madde oranı sahadan çıkacak yaş tonajı belirler. İlişki doğrusal değildir. Aşağıdaki hesap örnek amaçlı varsayımsal bir kurgudur ve piyasa verisi değildir.

Örneğin yılda 300 ton kuru katı içeren çamurun, ilave katı madde eklenmeden yüzde 20 kuru maddeye susuzlaştırılması 1.500 ton yaş çamur verir. Aynı kuru katı miktarında yüzde 25 için 1.200 ton, yüzde 30 için 1.000 ton yaş çamur oluşur. Yüzde 20'den yüzde 30'a geçiş yaş kütleyi üçte bir azaltır; oranlar tesise önerilen performans değil, kütle dengesi örneğidir.

Yaş kütle azalması taşıma ve kabul maliyetini etkiler. Araç doluluğu, tam sayı sefer ihtiyacı, asgari ücret ve kabul sözleşmesi nedeniyle parasal düşüş tonajla aynı oranda olmayabilir. Ek susuzlaştırma yatırımı, enerji ve şartlandırıcı giderleriyle birlikte net yaşam döngüsü farkı hesaplanır.

Kurutma kademesi ne zaman anlamlı olur

Kurutma enerjisi uzaklaştırılacak su miktarına, kurutucu verimine, ısı kaynağına ve geri kazanıma bağlıdır. Enerji yoğunluğu kullanıldığında paydanın buharlaştırılan su kütlesi mi yoksa yaş çamur kütlesi mi olduğu açıkça yazılır. Isı ve elektrik ihtiyacı ayrı miktarlarla fiyatlandırılır.

Güneş enerjili kurutmada satın alınan enerji ile alan ve süre ihtiyacı birlikte değerlendirilir. Işınım, nem, mevsimsellik ve çamur yükü kuruma takvimine girer. Başka bir uygulamanın enerji tüketimi tesise doğrudan aktarılmadan yerel deneme veya tasarım modeliyle gerekçelendirilir.

Karar üç soruya verilecek yanıtlara göre şekillenir. Tesiste kurutmaya ayrılabilecek alan var mıdır? Bölgenin ışınım ve nem koşulları güneş enerjili kurutmayı destekliyor mudur? Bertaraf bedeli, kurutmanın enerji ve yatırım maliyetini karşılayacak düzeyde midir?

Bertaraf yolu mevzuatla belirlenir

Çamurun nereye gideceği teknik bir tercih olmanın ötesinde mevzuat konusudur. Üç yol vardır ve her biri farklı bir yükümlülük seti taşır.

Toprakta kullanım. Tarımsal kullanım seçeneği çamurun kaynağı, bileşimi ve kullanım yerinin koşullarıyla değerlendirilir. Evsel veya kentsel çamur için tanımlanan bir uygulama yolu karma endüstriyel OSB çamuruna doğrudan taşınmaz. Seçenek maliyet hesabına alınmadan önce ilgili kabul ve izin koşullarını karşılayabildiği belirlenir.

Düzenli depolama. Taşıma ve bertaraf seçeneğinde çamurun kaynağına ve analizine uygun atık sınıflandırması, tesis lisansı ve yazılı kabul koşulları esas alınır. Tek bir atık kodunun bütün arıtma çamurlarını kapsadığı varsayılmaz. Uygun olmayan bir kabul yolu yalnızca düşük fiyatı nedeniyle alternatifler arasında tutulmaz.

Enerji geri kazanımı. Enerji geri kazanımında kurutulmuş çamurun yakıt olarak kullanılması ile uygun organik çamurun anaerobik çürütülerek biyogaz üretmesi farklı proseslerdir. Ön işlem, net enerji çıktısı, kalan katıların yönetimi ve nihai kabul yolu her seçenek için ayrı hesaplanır.

Fizibilitede bu üç yol maliyet farklarıyla birlikte karşılaştırılır. Tek bir bertaraf yolu varsayılarak kurulan model, o yol kapandığında geçersiz hale gelir. Çamurdan enerji geri kazanımı düşünülen tesislerde biyogaz fizibilitesi nedir ve nasıl hazırlanır yazımız tamamlayıcı bir çerçeve sunar.

Çamur fizibilitede ayrı bir gider kalemidir

Çamur bertaraf gideri, işletme giderleri içinde kendi başına bir satır olarak kurulur. Doğru kurgu şu beş satırı içerir.

1. Yıllık kuru madde üretimi. Giriş yükü ve proses seçimine bağlı olarak hesaplanır.
2. Kek kuru madde oranı. Seçilen susuzlaştırma teknolojisine ve çamur türüne göre belirlenir, kaynağı yazılır.
3. Yaş tonaj. İlk iki satırdan türetilir.
4. Nakliye bedeli. Mesafe ve sefer başına kapasiteye bağlı olarak hesaplanır.
5. Bertaraf bedeli. Seçilen bertaraf yoluna göre ton başına yazılır.

Bu beş satır kurulduğunda susuzlaştırma teknolojisi kararı sayısal olarak karşılaştırılabilir hale gelir. Yüksek kuru madde veren teknolojinin ek yatırımı ve ek işletme gideri, azalan nakliye ve bertaraf bedeliyle aynı tabloda görünür. Genel fizibilite kurgusu için arıtma fizibilitesi nedir ve nasıl hazırlanır yazımıza bakabilirsiniz. Organize sanayi bölgesi yatırımlarının bütününe ait çerçeve için OSB fizibilitesi nedir ve nasıl hazırlanır yazımız yol gösterir.

Sonuç

Çamur hattı kararı, tesisin ömrü boyunca sürecek bir gider yapısını belirler. Yoğunlaştırma, mekanik susuzlaştırma ve kurutma kademeleri ayrı ayrı değerlendirildiğinde, kek kuru madde oranındaki artışın hangi noktadan sonra ek enerji ve yatırımı karşılamadığı görülebilir. Fizibilitenin işi bu eşiği bulmaktır. Çamurun bertaraf yolunun mevzuatla belirlendiği ve tek yola bağlı bir modelin kırılgan olduğu da bu değerlendirmenin parçasıdır. Yatırım kararının bütününe ait yaklaşım için fizibilite raporu nasıl hazırlanır yazımız çerçeveyi tamamlar.

Sık Sorulan Sorular

Dekantör mü belt filtre pres mi daha uygun?

Cevap çamur türüne ve işletme tercihine bağlıdır. Dekantör daha küçük alan kullanır ve kapalı çalışır, buna karşılık enerji tüketimi ve gürültü düzeyi yüksektir. Belt filtre pres daha düşük enerji tüketir, buna karşılık yıkama suyu ihtiyacı ve açık yapısı nedeniyle koku yönetimi gerektirir. Karar, çamur türüne göre beklenen kuru madde aralığı ile enerji ve alan kısıtının birlikte değerlendirilmesiyle verilir.

Çamur kurutma yatırımı küçük tesislerde mantıklı mı?

Küçük tesislerde yıllık yaş tonaj düşük olduğu için nakliye ve bertarafta sağlanacak tasarruf sınırlı kalır. Kurutma yatırımının sabit maliyeti ise ölçekle orantılı küçülmez. Bu nedenle küçük kapasitede karar, proje koşullarına göre mekanik susuzlaştırmanın iyileştirilmesi yönünde şekillenebilir.

Polielektrolit dozajını artırmak kuru maddeyi yükseltir mi?

Belirli bir noktaya kadar yükseltir. Dozaj optimumun üzerine çıktığında kuru madde artışı durur ve kimyasal gideri boşa büyür. Doğru yaklaşım laboratuvar denemesiyle optimum dozajın bulunması ve işletmede periyodik olarak doğrulanmasıdır.

Çamur miktarını fizibilitede neye göre hesaplıyoruz?

Giriş kirlilik yükü, seçilen proses ve çamur yaşı belirleyicidir. Uzun havalandırmalı sistemler daha az fazla çamur üretir. Kimyasal arıtma kullanılan tesislerde ise kimyasal çamur ek bir kalem oluşturur. Hesap proses tasarımıyla birlikte yapılır ve tek başına bir katsayıya dayandırılmaz.

Bertaraf bedeli fizibilitede nasıl öngörülür?

Bertaraf fiyatı için dayanaklı baz değer ve değişim aralığı kullanılır. Fiyat değişimi tek başına bütün modeli geçersiz kılmaz; seçenek sıralamasının değiştiği koşullar ve bütçe etkisi duyarlılık analizinde gösterilir.

Çamur hattı kararınızı sayısal olarak karşılaştıralım. Susuzlaştırma ve kurutma seçeneklerini yatırım ve işletme tarafıyla birlikte gören bir fizibilite kurgusu için bizimle görüşün. İletişime geçin veya 0543 533 11 95 numaralı hattımızı arayın.

Kaynaklar

1. US EPA (2000). Biosolids Technology Fact Sheet: Centrifuge Thickening and Dewatering, EPA 832-F-00-053. https://www.epa.gov/sites/default/files/2018-11/documents/centrifuge-thickening-dewatering-factsheet.pdf
2. US EPA (2000). Biosolids Technology Fact Sheet: Belt Filter Press, EPA 832-F-00-057. https://www.epa.gov/biosolids/fact-sheet-belt-filter-press
3. US EPA (2000). Biosolids Technology Fact Sheet: Recessed-Plate Filter Press, EPA 832-F-00-058. https://www.epa.gov/sites/default/files/2018-11/documents/recessed-plate-filter-press-factsheet.pdf
4. US EPA (2006). Biosolids Technology Fact Sheet: Heat Drying, EPA 832-F-06-029. https://www.epa.gov/sites/default/files/2018-11/documents/heat-drying-factsheet.pdf
5. Sorrenti, A., Corsino, S.F., Traina, F., Viviani, G., Torregrossa, M. (2022). Enhanced Sewage Sludge Drying with a Modified Solar Greenhouse. Clean Technologies, 4(2), 407-419. https://www.mdpi.com/2571-8797/4/2/25
6. Evsel ve Kentsel Arıtma Çamurlarının Toprakta Kullanılmasına Dair Yönetmelik, Resmî Gazete 3 Ağustos 2010, Sayı 27661. https://www.mevzuat.gov.tr/mevzuat?MevzuatNo=14167&MevzuatTur=7&MevzuatTertip=5
7. Atık Yönetimi Yönetmeliği, Resmî Gazete 2 Nisan 2015, Sayı 29314. https://www.mevzuat.gov.tr/mevzuat?MevzuatNo=13887&MevzuatTur=7&MevzuatTertip=5
8. Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik, Resmî Gazete 26 Mart 2010, Sayı 27533. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2010/03/20100326-13.htm