ARITMA ÇAMURLARININ HİDROTERMAL KARBONİZASYONU İLE ELDE EDİLEN ÜRÜNLERİN YARARLI KULLANIM ALTERNATİFLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Biyokütlenin hidrotermal karbonizasyonu sonucu elde edilen ürünlerin tekrar kullanılabilmesi son zamanlarda dikkat çeken bir çalışma alanı haline gelmiştir. Hidrotermal karbonizasyon işleminin biyokütle için bir ön kurutma gerektirmemesi arıtma çamurları için uygun bir yöntem olabileceğine işaret etmektedir. Bu çalışmada, arıtma çamurlarının yönetimine bir nebze de olsa katkı sunmak açısından kentsel atıksu arıtma tesisi çamurlarının hidrotermal karbonizasyon işleminden geçirildikten sonra elde edilen ürünlerin yararlı kullanım alternatifleri değerlendirilmiştir. Çalışmada, öncelikle hidrotermal karbonizasyon işlemine etki eden parametrelerin (çamur/su oranı, sıcaklık, süre) optimizasyonu maksimum ısıl değer ve enerji verimine Box-Behnken İstatistiksel Deney Tasarım Yöntemi’ne göre gerçekleştirilmiştir. Elde edilen hidrokömürler için dört farklı yararlı kullanım alternatifi (anaerobik çürütücüde metan oluşum verimliliğinin artırması, hidrokömürden fosfor geri kazanımı, adsorpsiyon ile ağır metal gideriminde adsorban olarak kullanabililirliği ve toprak iyileştirici olarak kullanılabilirliği) değerlendirilerek her bir kullanım alanı için en uygun hidrokömür özellikleri ortaya konmaya çalışılmıştır. Üst ısıl değerlerinin (HHV) 15.97-18.22 MJ/kg arasında değiştiği görülmüştür. Hidrokömürlerin ısıl değer artış yüzdelerinin %95.29 (1 sa, 215°C, v/w: 0.1) ve %108.71 (3 sa, 250°C, v/w: 0.07) aralığında olduğu bulunmuştur. Adsorpsiyon çalışmalarında ise ağır metallerde giderim sağlanmıştır. Optimizasyon sonuçlarına göre: çinko verim ≥%99.51, kurşun için verim ≥%99.98, nikel için verim ≥%87.79, demir için verim ≥%99.75, bakır için verim ≥%99.45, kobalt için verim ≥%87.00, kadmiyum için verim ≥%99.34 olarak elde edilmiştir. Fosfor geri kazanım çalışmasında sıcaklık, süre ve Mg(OH)2 etkileri analiz edilmiştir.Hidrokömürlerde fosfor %23.96-97.58 arasında geri kazanılmıştır. Bu çalışmada süre ve Mg(OH)2 miktarı en önemli parametrelerdir. Hidrokömürün toprak üzerindeki etkilerinde çalışma sonuçlarına bakıldığında, toprağa uygulanan hidrokömür materyalleri incelenen (kireç, organik madde, yarayışlı fosfor, toplam azot, katyon değişim kapasitesi (KDK), değişebilir ve çözünebilir katyon (Ca+2, Na+2, Mg+2 ve K+2) parametreler açısından kontrollere göre iyileştirmeler sağlamıştır. Anaerobik çürütücüde metan oluşum verimliliğinin üzerinde de anlamlı sonuçlar elde edilmiştir. Çalışma 12 iş günü süresince takip edilmiştir Anaerobik çürütme deneyleri boyunca kümülatif metan verimleri 15.75-221.67 %LEL CH4 olarak elde edilmiştir. Çalışmada, yüksek metan eldesinin, yüksek sıcaklık ve yüksek sürelerde elde edilen hidrokömür sıvı fazının eklenmesi ile kurulan reaktörlerde gözlendiği belirlenmiştir.