Giriş1950’lerden önce evsel ve endüstriyel atıksular hiç bir arıtım işlemine

tabi tutulmadan dere ve nehirlere bırakılmaktaydı. Şehir nüfusu arttıkça dere ve nehirlerin doğal arıtma kapasitesi aşıldı ve su kalitesinin bozulmasına neden oldu. Su kalitesinin bozulmasını önlemek için bu tarihten itibaren atıksu arıtma tesisleri kurulmaya başlandı. Bu şekilde dere ve nehirlerin su kalitesi artırıldı fakat, uğraşılması gereken diğer bir madde “arıtma çamuru” ortaya çıktı. Arıtma tesislerine gelen atıksuyun yaklaşık % 99’ı temizlenmiş olarak dışarıya bırakılmaktadır. Geri kalan ve arıtma tesislerinde kalan diğer madde seyreltik katı süspansiyondur. Bu atıksu arıtma katısı genel olarak arıtma çamuru olarak adlandırılmaktadır.

Biyosolid kavramı ise atıksu arıtma endüstrisine yeni girmiş bir kavramdır. Endüstri “Biyosolid” kavramını belediye arıtma çamurunun, stabilizasyon ve patojen azaltılması gibi işlemlere tabi tutulmasından sonra araziye uygulanabilecek hale gelmiş kaliteli madde olarak tanımlamaktadır. Bu kavram yüksek kaliteli arıtılmış, stabilize edilmiş atık çamuru, ham çamur ve fazla miktarda çevre kirletici içeren çamurdan ayırt etmek için kullanılmaya başlanmıştır. Biyosolid kavramı aynı zamanda biyolojik proseslerle üretilen arıtma çamurunun endüstriyel kaynaklı çamurdan ayırt etmek için de kullanılmaktadır. Bu şekilde arıtma çamurunun kötü imajı da silinmeye çalışılmaktadır. Atıksuların arıtılmasından arta kalan arıtma çamuru bütün dünyada giderek artmakta ve alternatif bertaraf yolları aranmaktadır. Arıtma çamurları halen büyük ölçüde derin arazi dolgusu depolama alanlarında, yakılarak ve giderek artan oranlarda tarımsal alanlarda bertaraf edilmektedir. Eskiden uygulanan okyanuslara deşarj ise 1992 yılında ABD’de, 1998 yılından itibaren ise Avrupa ülkelerinde yasaklanmıştır. Halk sağlığı ve çevre açısından risk taşıyan arıtma çamurunun tekrar kullanımı ancak bitki yetiştirilen alanlarda kullanımı ile olabilmektedir.

Arıtma çamuru bertarafında hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın arıtma çamurunun o yöntem için yönetmeliklerle standartları belirlenmiş özellikleri taşıyor olması gerekir. Özellikle araziye uygulanacağında, çevreye etkisi, bitki, hayvan ve insan sağlığına olabilecek potansiyel riskler nedeniyle sınırlar çok daha daraltılmış ve kontrol altına alınmıştır. Arıtma çamuruAtıksuların arıtılması sırasında, kendiliğinden çöken katı maddeler ile biyolojik veya kimyasal işlemler sonucunda çökebilir veya yüzebilir hale getirilen katı maddeler çökeltilerek veya yüzdürülerek atık sulardan ayrılır arıtma çamuru konsantre hale gelir. Arıtma çamuru evsel veya evsel nitelikli sanayi çamurları, endüstriyel kaynaklı arıtma çamurları veya karışım halinde olabilir.

Evsel atıksular, bazı parametreler ve bunlara ilişkin limit değerleri dikkate alınarak ön arıtmadan geçmesi gereken veya gerekmeyen bazı endüstriyel atık sularla birlikte arıtılabilir. Evsel nitelikli atıksı arıtılmasında a) primer ve b) sekonder olmak üzere iki temel yöntem kullanılır. Primer arıtımda yer çekimiyle belli bir zaman süresinde çökebilen katılar uzaklaştırılır ve bu arada kısmi organik madde giderimi sağlanır. Primer çamurda % 3-7 arasında kuru madde bulunur ve bunun % 60-80’i organik maddedir. Sekonder arıtma olarak biyolojik arıtmada ise (aktif çamur sistemi, damlatmalı filtre vb.) mikroorganizmalar aracılığı ile organik maddenin parçalanarak arıtılması ve mikrobiyal çamur oluşumu sağlanır. Bu işlemlerle organik madde % 90

1

oranında giderilir ve tipik olarak % 0.6-2.0 arası kuru madde içeren sulu çamur oluşur. Kuru madde % 50-60 arasında organik madde içerir. Bu çamurdaki suyun giderilmesi primer çamura göre çok daha zordur. İleri arıtma teknikleri; kimyasal çöktürme, filtrasyon vb. yöntemlerle çıkan çamur da karıştırıldığında, ham çamurun % 93-99,5 arasında su bulunur.

Ham çamurun hacminin azaltılması için çamur yoğunlaştırma, çamur susuzlaştırma ve alkali (kireç) ilavesi ile stabil hale getirilir.

Stabilize ÇamurStabilizasyon işlemine alınmamış ham çamurlarda insan ve hayvanlarda çeşitli hastalıklara yol açabilecek bakteri, Salmonella (tifo), Vibrio (kolera), Basili dizanteri (Shigella), mide barsak hastalıklarına neden olan (E.koli) vb., virüsler, sarılık (Hebatit A), çocuk felci (Poliovirus), Menenjit (Echovirus) vb., Protozoa, akut diyare (Entamoeba histolytica), barsak solucanları, kancalı kurt, tenya parazitleri ve bunların yumurtaları çok fazla bulunur. Çevre Kanununa göre çıkartılan Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliğinde, ham çamurun tarımda ve ormanda, sebze ve meyve tarımında kullanılması yasaklanmıştır. Arıtma çamurunun organik madde oranının düşürülmesi, sağlıkla ilgili tehlikeli patojenleri yok etmek için biyolojik, kimyasal, sıcaklık ve diğer uygun yöntemler kullanılarak stabilize edilir.

Yoğunlaştırılan çamurun kimyasal olarak stabilizasyonu kimyasal madde ilavesiyle (kireç, CaO), biyolojik olarak stabilizasyon aerobik veya anaerobik stabilizasyon ya da kompostlaştırma işlemi ile yapılır.

Çamur stabilize edildikten sonra, doğal ya da mekanik metodlar kullanılarak nem alma işlemi yapılır. Doğal nem alma; çakıl ve kum yatak üstüne ortalama 20 cm’lik tabaka halinde verilen sulu çamurun, suyunu kum tabakada drenajla ve kısmen de buharlaşma ile kaybetmesi işlemidir. Su alma işlemi 20-30 günde tamamlanır ve bu süre sonunda oluşan çamur keki kürek veya makineyle küreyerek uzaklaştırılır. Nem alma amacıyla çamur lagünleri de kullanılabilir. Çamur lagünlerinde küreme yapılmaz, lagün doluncaya kadar işletmeye devam edilir. Dolunca terk edilir veya çamur keki boşaltılarak başka yere taşınır.

Koku sorunu ve fazla alan gereksinmesi nedeniyle doğal su alma yerine mekanik nem alma metodları kullanılabilir. Mekanik nem atma metodlarında;

- Santrifüjler - Filtrepres- Belt filtre (Bant filtre) - Torba filtreüniteleri kullanılmaktadır.

Arıtma Çamurlarının Genel ÖzellikleriFiziksel ÖzellikleriBirçok çamur örneğinin özgül ağırlığı takriben suyun özgül ağırlığına yakın olup pratik hesaplamalarda 1.0 olarak alınabilir. Arıtma sistemi içerisinde ön çökeltim çamurları genellikle gri-kahverenkli ve kötü kokuludur. Havalandırma havuzlarında meydana gelen aktif çamur ise kahverenkli ve flok (belediye atıksu çamuru) görünümlüdür. Rengin koyuluğu septik koşulların başladığını, açık renk ise yeterince havalanmadığını gösterir. Çamurun katı ve sıvı kısımları arasındaki ilişki katı madde konsantrasyonu olarak tanımlanmakta ve mg/lt veya % katı madde olarak belirtilmektedir. Örneğin

2

özgül ağırlığı 1.0 olan bir çamur için 10.000 mg/lt katı madde konsantrasyonu % 1 kuru maddeyi (105 0C’de 24 saat kurutma) ifade eder.

Arıtma Çamurlarının Kimyasal ÖzellikleriArıtma sistemlerinde üretilen arıtma çamurlarında; günümüz modern toplumlarının kullandığı bir çok organik ve inorganik madde, mutfak, bulaşık, banyo ve tuvalet atıkları, endüstriyel atıksular, solventler, mikro organik kirletici kimyasallar, pestisitler, yol ve kaldırımlardan akan yüzey suları vb. içinde bulunan her türlü kirletici madde bulunabilir. Yeni sınırlamalarla endüstriyel atıksular ancak ön arıtmaya tabi tutulduktan sonra ve limit değerlere uyuyor ise şehir atıksu şebekesine deşarj edilebilmektedir. Bu maddelerden bir kısmı insan, hayvan ve bitki sağlığını tehdit edici maddelerdir ve sıkı kontrolleri gerekmektedir. Kimyasallar hariç arıtma çamurlarında biriken organik ve mineral maddeler çoğunlukla topraktan gelmektedir. Endüstriyel prosesler ve evlerde kullanılan sentetik maddelerle arıtma çamurlarına gelen metaller toksik düzeye ulaşabilmektedir. Özellikle arıtma sistemine gelen ağır metallerin % 60-90’ı arıtma çamurunda konsantre olmaktadır. Ham çamur ve anaerobik parçalanmaya uğramış atıksu arıtma çamurlarına ait bazı kimyasal özellikler Tablo 1’de verilmiştir.

Arıtma çamurları istenmeyen kimyasal ve ağır metaller dışında yararlı olarak değerlendirilen azot, fosfor, organik madde yönünden zengindir ve tarım alanlarında geri dönüşüm sağlaması amacıyla değerlendirilmesi gerekmektedir şeklinde değerlendirilirler.

Tablo 1. Ham ve anaerobik arıtılmış çamurların tipik kimyasal özellikleri

Madde Ham Çamur Arıtılmış Çamur

Değişim Ortalama Değişim Ortalama

Toplam Kuru Madde

2.0-8.0 5.0 6.0-12.0 10.0

Uçucu katılar % KM

60.0-80.0 65.0 30.0-60.0 40.0

Gres, Yağ vb.%KM 6.0-30.0 - 5.0-20.0 -

Protein % KM 20.0-30.0 25.0 15.0-20.0 18.0

Azot N %KM 1.5-6.0 4.0 1.6-6.0 4.0

Fosfor P2O5 %KM 08-3.0 2.0 1.5-4.0 2.5

Potasyum K2O %KM

0.0-1.0 0.4 0.0-3.0 1.0

Selüloz % KM 8.0-15.0 10.0 8.0-15.0 10.0

Demir (sülfit hariç) 2.0-4.0 2.5 3.0-8.0 4.0

PH değeri 5.0-8.0 6.0 6.5-7.5 7.0

3

Arıtma Çamurlarının Mikrobiyolojik ÖzellikleriStabilizasyon işlemine alınmamış ham çamurda insan ve hayvanlarda çeşitli hastalıklara yol açabilecek, bakteri, virüs, protozoa ve helmint gibi parazitler ve parazitlerin kist ve yumurtaları bulunabilir (Tablo 2).

Tablo 2. Arıtma çamurlarında tespit edilen bazı bakteri, virus ve parazit patojenleri

Bakteri Virüs Parazit

Protozoa HelmintSalmonella spp Poliovirus Entamoeba AscarisE.coli Echovirus Giardia TaeniaLeptospira spp AdnovirusShigella ReovirusPseudomonas RotavirusYersinia AstrovirusClostridium CalcivirusListeria ParvovirusMycobacteriumStreptococcusCamphylobacter

Bakterilerden en önemli ve izlenmesi gereken Salmonelladır, otlayan hayvanlar açısından risk oluşturur (WHO, 1981). Escherichia coli doğal olarak insan ve hayvanların sindirim sistemlerinde bulunur. Bunların arıtma çamurundaki sayısı çamur stabilizasyonu işlemi sırasında azaltılır veya yok edilir.

Virüsler çoğalmaları için canlı konukçu hücreye ihtiyaç duyarlar. Canlı hücre dışında varlıklarını uzun süre devam ettiremezler. Hücre dışında yaşama süreleri yaklaşık 3 aydır. Atık ve arıtma çamurlarında HIV virüsü görüldüğünü rapor eden çalışma bulunmamaktadır.Parazitlerde büyüme ve çoğalmaları için canlı konukçu hücreye ihtiyaç duyarlar. Bazıları değişen olumsuz çevre koşullarına dayanıklılık gösteren organlar olan kist ve yumurta oluşturabilirler.

Belediye Arıtma Çamurlarını Arıtma MetodlarıÇamurun bertaraf edilebilmesi için yapılması gereken işlemler şu şekilde şematize edilebilir.

4

Ham atık suyun ön arıtılmasında atıksu içindeki ağaç parçaları, şişeler, kağıtlar, kumaş parçaları ile suda kolayca çöken inorganik katılar kum, çakıl, cüruf gibi maddeler ayrılır. Ayrılan bu maddeler arıtma çamurunun içine karıştırılmaz, direk arazi dolgusu veya yeniden değerlendirmeye gider.

Primer arıtmada gravite sedimentasyonu ve flotasyon prosesi ile sisteme gelen katıların yarısı ayrılır. Suyun altına çöken inorganik ve organik katı materyal sistemden ayrılır ve primer arıtma çamurunu oluşturur. Bir çok arıtma sisteminde yüzen maddeler (yağ, gres, yün ve bitkisel maddeler vb.) primer arıtma sisteminde yüzeyden toplanır ve primer arıtma çamuruna karıştırılmaz.

Sekonder arıtım kontrollü ve hızlandırılmış biyolojik prosestir ve atıksudaki askıda erimiş organik materyali parçalamak için doğal mikroorganizmalar kullanılır. Organik materyal atmosfere verilen karbondioksite ve mikrobiyal hücreye çevrilir. Sekonder sedimentasyon havuzlarında mikrobiyal hücreler dibe çöktürülür ve ayrılır. Çoğunlukla organik materyal olan bu maddeye sekonder çamur denir.

Bazı arıtım sistemlerinde bitki nutrientleri (azot, fosfor), suspanse katı ve biyolojik oksijen ihtiyacını düşürmek için ileri arıtım sistemi olarak tersiyer arıtım basamağı da bulunur. Fosforun kimyasal çökeltimi ve filtrasyon ile tersiyer arıtma çamuru meydana gelir.

5

Primer, sekonder ve tersiyer arıtma çamurları genellikle birleştirilir ve sonuçta % 1-4 katı madde oranına sahip ham arıtma çamuru oluşur. İçinde bulunan yüksek miktarda patojen ve stabil olmayan, ayrışabilir organik madde nedeniyle ham çamurun potansiyel sağlık ve çevre problemi vardır. Ham çamurun stabilize edilmesinde, patojen oranının azaltılmasında kullanılan yöntemler Tablo 3’de kısaca özetlenmiştir.

Çamurun YoğunlaştırılmasıÇamurun yoğunlaştırılması, su içeriğinin azaltılarak daha sonraki bertaraf ünitelerine daha düşük hacime sahip çamurun verilmesine yöneliktir. Çamurların katı içeriği; atıksuyun özelliklerine, uygulanan arıtma yöntemine bağlıdır.

Yoğunlaştırma işlemi çöktürme ve yüzdürme gibi metotlarla yapılabilmektedir. Yoğunlaşan çamurun hacmi bu sayede azalır ve susuzlaştırma maliyeti azaltılabilir. Yoğunlaştırma işlemi; gravite yoğunlaştırıcılarda, yüzdürme tanklarında veya santrifüj, dönen tambur veya gravite belt gibi mekanik ünitelerde gerçekleştirilir. Gravite yoğunlaştırıcılar, mekanik sıyırma kollarına sahip dairesel planlı derin havuzlardır ve genelde yüksek çökelme hızına sahip ön ve aktif çamur süreci çamurlarının yoğunlaştırılmasında kullanılırlar. Fiziksel ve işletimsel anlamda çökeltme havuzu gibi işlev görürler. Taban sıyırıcılar yoğun çamuru toplarken, yüzey sıyırıcılar köpüğü uzaklaştırır. Yüzdürme ünitesi, askıda katı maddeleri hava ile yüzebilir maddeler haline dönüştürür. Çok ince hava kabarcıkları çamur yumaklarına yapışır ve onların yukarıya doğru yükselmesini sağlar. ÇHY genelde atık aktif çamura ve yağ, gres içeren bazı endüstriyel atıksu arıtma çamurlarına uygulanır. Ön çökeltme ve damlatmalı filtre çamurlarına uygulanmazlar. Mekanik ünitelerde yerçekimi kuvvetleri oluşturulur. Santrifüjler santrifüj kuvvet ile su alma, dönen tamburlar katı süzme işlemi ile yoğunlaştırma, belt filtreler ise yatay filtre üzerinde filtreleme ile katıları konsantre etme özelliklerine sahiptir.

Çamur ŞartlandırmasıÇamur kurutma yataklarına alma işleminin haricinde kalan susuzlaştırma uygulamaları için çamurun şartlandırılması gerekir. Bunun için ya kimyasal ya da fiziksel (ısıl) işlemler uygulanır.

Kimyasal şartlandırma : En yaygın kullanılan yöntem demir (+3) klorür veya kireç ilavesidir. Bu inorganik maddelerin yanında diğer demir bileşikleri ile alüminyum tuzları da kullanılmaktadır. Anyonik veya katyonik organik polimerlerin kullanımı da günümüzde yaygın uygulama alanı bulmaktadır. Kullanılacak madde tipi ve dozu laboratuvar deneyleri ile saptanmalıdır.

Isıl şartlandırma : Isıl şartlandırma çamurun ısıtılması ve kısa bir süre için basınç altında tutulması işlemidir. Bu işlem ile katılar koagüle edilir, jel yapılar kırılır ve katıların suya karşı duydukları "ilgileri" azaltılır. Çamur sterilize edilir, kokusuzlaştırılır ve vakum filtre, belt filtre veya pres filtrede herhangi bir kimyasal madde ilavesi yapılmaksızın susuzlaştırılır. Isıl işlem ile şartlandırılmış çamurun süzüntü suyu yüksek konsantrasyonlarda kısa zincirli ve suda çözünebilir organik maddeler içerir. Bu nedenle bu akım biyolojik arıtma ünitesine geri çevrilmelidir. Ancak, arıtma tesisinin biyolojik arıtma sürecine gelecek organik yük artacağından tasarım ve işletimde bu uygulamaya dikkat edilmelidir.

6

Diğer işlemler : Çamurun şartlandırılması için dondurma veya radyasyona tabi tutma işlemleri halen araştırma fazındadır. Yapılan çalışmalar sonucunda, çamurun filtre edilebilirliği kimyasal madde ilavesi ile şartlandırma işlemine kıyasla dondurma işlemi ile düzeye çıktığı saptanmıştır. Bu yöntem özellikle soğuk iklimler için oldukça caziptir. Radyasyona tabi tutma genelde evsel atıksu arıtma çamurlarına uygulanmaktadır.

Çamurların Susuzlaştırılması Arıtma çamurları genellikle yoğunlaştırma işlemi sonrasında susuzlaştırma işlemine tabi tutulurlar. Susuzlaştırma işlemi ile çamurun bünyesindeki serbest su uzaklaştırılır. Bunun için fiziksel (mekanik) yöntemler kullanılır. Bu işlem sonrası çamur bir sıvı görünümünden bir "kek" görünümüne bürünür. Suyu alınmış çamurun katı içeriği minimum % 15 oranında iken, yoğunlaştırılmış çamurunki ise çok daha düşüktür. Doğal veya mekanik yöntemler ile gerçekleştirilen susuzlaştırma işlemi; yerçekimi kuvveti, buharlaştırma, vakum, santrifüj kuvvet, basınç, kapiler hareket veya bunların kombinasyonlarını gerektirir. Susuzlaştırma işleminin özellikleri uygulanan yöntem yerine kullanılan mekanik aksam ile ilgilidir. Kullanılan üniteler; santrifüj filtre, vakum filtre, belt filtre, pres filtre veya su alma yataklarıdır.

Santrifüj FiltreSantrifüjleme işlemi ile kekin nem içeriği düşürülürken katılar daha konsantre hale getirilir. Çamur ve kullanılan mekanik aksam ile ilgili bir çok değişken santrifüjleme işlemini etkiler. Kritik değişkenler ise, katı özellikleri, çamur besleme hızı ve sıcaklıktır. Katı kazanım verimini arttırmak amacı ile birçok kimyasal madde, özellikle polimerler yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Mekanik değişkenler; tank derinliği ve diferansiyel hızdır.

Vakum FiltreVakum filtre ile, çamurun bünyesindeki serbest su bir poroz ortam vasıtası ile çekilir ve kek oluşumu gerçekleştirilir. İşletim ve verimi etkileyen değişkenler ya çamur ya da kullanılan ekipman özellikleri ile ilgilidir. Değişkenler; çamurun yapısı, yaşı ve konsantrasyonudur. Mekanik aksam değişkenleri ise, tambur hızı, vakum, tambur batıklığı, kimyasal şartlandırma ve filtre ortamıdır.

Basınçlı FiltreBasınçlı filtrelerin işletme prensibi vakum filtre ile aynıdır, ancak vakum yerine basınç uygulanmaktadır. Vakum filtre ile olan diğer bir ayrıcalığı ise basınçlı filtrelerin kesikli işletilmesidir. Çamur pompaları 155x104 Pa ve daha yüksek basınç üretebilecek kapasitededirler. Bu basınç ile çamur yan yana dizilmiş olan plakalara gönderilir ve aralarındaki filtre bezleri sayesinde süzme işlemi gerçekleştirilir. Kullanılan pompa tipi pozitif yer değiştirmeli çamur pompalarıdır. Basınçlı filtrede kullanılan diğer mekanik aksam kimyasal madde besleme sistemi ve kek uzaklaştırımı için konveyördür. Çamurun şartlandırılması amacı ile ilave edilen kimyasal maddelere ek olarak, çamurun filtre bezine yapışmaması ve oluşan kekin filtre ortamından kolayca sıyrılabilmesi için ön kaplayıcı maddeler ilave edilmelidir. Bunlar, genelde yakma tesisi külleri veya diatomat toprağıdır. Şartlandırma işleminin işletme maliyetinin en önemli bileşenleri işçilik, kimyasal madde, bakım ve filtre bezlerinin değiştirilmesidir.

7

Belt Filtre PresBasınçlı filtrelerin tersine bu işlem süreklidir. Belt filtrede daha önce kimyasal olarak şartlandırılmış çamurların suyu alınır. İşlem verimi şartlandırma kalitesine bağlıdır. Kimyasal şartlandırmadan ve gravite drenajdan sonra çamur aralıkları gittikçe azalan hareketli iki filtre bezi arasına alınır ve uygulanan basınç ile su alma işlemi gerçekleştirilir.

Kurutma YatağıEn basit su alma yöntemidir. Yoğunlaştırma, çürütme veya şartlandırma işleminden sonra çamur kum yataklara serilir ve doğal süzülme ve buharlaşma ile suyunun uzaklaştırılması sağlanır. İstenen katı madde oranı sağlandıktan sonra çamur yataktan sıyırılır ve uygun bir şekilde bertaraf edilir. Bu işlemlerden görüleceği üzere, kurutma yatakları doldur-boşalt şeklinde işletilmektedir. Drenaj ve buharlaşmayı etkileyen faktörler, iklim koşulları, çamur özellikleri, sistem tasarımı, kimyasal şartlandırma ve çamurun bekletme süresidir. İşçilik maliyeti oldukça düşük olup özellikle arazi birim fiyatının az olduğu bölgelerde tercih edilmektedir. Olumlu yanları, kolay ve elastik işletme, deneyimli operatör gerektirmemesi ve düşük bakım masrafıdır. Olumsuz yanları ise, yüksek arazi gerektirmesi ve iyi çürütülmemiş çamurların koku ve sinek sorunu oluşturmasıdır. İklime ve koku kısıtlamalarına bağlı olarak üzerleri kapatılabilir.

Stabilizasyon Çamur stabilizasyon işlemi ile çürüyemez niteliğe kavuşturulur ve içerdiği patojen organizmalar bertaraf edilir. Eğer çamurun susuzlaştırılması ve sonra yakılması gerekiyorsa, stabilizasyon işlemine gerek yoktur. Stabilizasyon yönteminin seçilmesi kullanılacak nihai bertaraf işlemine bağlıdır. Birçok stabilizasyon süreci, özellikle aerobik veya anaerobik çürütme, çamurun katı madde içeriğini önemli ölçüde azaltır. Diğer süreçler kompostlaştırma ve kireç ilavesidir. Çamurun nihai kullanımı söz konusu ise stabilizasyon gereklidir.

Kireç İlavesiYeterli miktarda kireç ilavesi ile çamurun pH değeri 2 saat süre ile 12.0 ila 12.5 arasında tutulur ve çamurun stabil hale getirilmesi ve patojen organizmaların bertarafı sağlanır. Kireç uygulanmış çamur doğrudan kurutma yataklarına alınabilir ve bu durumda herhangi bir koku sorunu oluşmaz. Kireç ile stabilize edilmiş çamurun arazide bertarafı dikkat gerektirir. Çünkü çamurun pH'ı kuruma öncesi 7'ye düşecek olursa organizmaların yeniden aktive olmaları koku sorunu yaratabilir. Az miktarda organik madde ayrışımı da söz konusudur.KompostlaştırmaKompostlaştırma, çamurun organik madde içeriğinin azaltılması, nutrientlerin kazanımı ve patojenlerin bertarafına yöneliktir. Kompostlaştırma işlemi; (1) kaba madde ilavesi, (2) kompost yığınlarının oluşturulması, (3) uçucu katıların aerobik ayrışımı, (4) kür ve (5) kaba maddelerin geri kazanımı basamaklarını içerir. Kompostlaştırılmış çamurun bakteriyolojik kalitesini ve sonuçta pazarlanmasını etkileyen en önemli unsurlar, zaman, sıcaklık ve oksijen gereksinimidir. Uygun bir kompostlaştırma işlemi sonunda, nispeten kuru, biyolojik olarak kararlı ve kokusuz bir malzeme elde edilir. Bu nedenle, sinek ve koku sorunu oluşturmaksızın açıkta depolanabilir. Kompostun satışı ile elde edilen gelir işletme masraflarının azalmasına neden olacaktır.

8

Isı İle KurutmaIsı ile kurutma, termal anlamda çamurun suyunun buharlaştırılması işlemidir. Gerekli sıcaklık organik maddeyi tahrip etmeyecek mertebede olmalıdır. Bu durumda nihai ürün gübre veya toprak şartlandırıcısı olarak kullanılabilir. Bir taraftan organik katıların araziye verilmesi ile doğal kaynakların korunumu sağlanırken, diğer taraftan çamurun hacminin azaltılması, kokusuz ürün eldesi ve patojen organizmaların bertarafı da söz konusudur. Bununla birlikte, kurutma işlemi sırasında açığa çıkan gazlar, koku sorununun ortadan kaldırılması için işleme tabi tutulmalıdır. Bu yöntemin olumsuz yanları, yüksek enerji maliyeti, kontrol ve bakım problemleri ve potansiyel hava kirliliğidir. Diğer bir kurutma yöntemi olan mekanik hava kurutma işlemi günümüzde yaygın uygulama alanı bulmaktadır. Bu yöntemin başarısı, hava ile kurutma işleminden önce su alma için uygulanan mekanik aksamın tipine ve kurutma işlemi süresince çamurun su içeriği az bir malzemeye dönüştürülmesine bağlıdır.

Tablo 3. Belediye atık çamurlarını stabilize etme yöntemleriYöntem Tanım Arıtma Çamuruna etkisiKoyulaştırma Arıtma çamuru katıları ya gravite ile

çökeltilerek ya da hava flotasyonu ile yüzdürülür

Çamur sıvı özelliğini devam ettirir fakat katı oranı % 5-6’ya çıkarılır

Kurutma Birkaç yöntem kullanılabilirKum yatakları üzerinde kurutmaSantrifüjBelt Pres (Filtrasyon)

Katı oranı % 15-30’a çıkarılırAçıkta kurutma patojenleri azaltırSantrifüj ve filtrasyon yöntemleri bazı nutrientlerin kaybolmasına neden olur

Anaerobik çürütme

Çamur arıtmada en fazla kullanılan yöntemdir. Çamur havasız ortamda 15-60 gün 20-55 0C’de bekletilir. Anaerobik bakteriler çamurla beslenir, metan ve CO2 üretir. Bazı tesislerde metan toplanır ve sistemi ısıtmak için kullanılır.

Katı oranı artarKoku azalırUçucu katılar azalırPatojenler azalırBitki nutrientleri korunur

Aerobik çürütme Çamur hava veya oksijenle karıştırılarak 40-60 gün 15-20 0C’de bekletilir. Çamurla beslenen aerobik bakteriler CO2 üretir.

Katı oranı artarKoku azalırUçucu katılar azalırPatojenler azalırAzot oranında kaybolma olur

Alkali stabilizasyon

Yeterli miktarda alkali materyal, çoğunlukla kireç (CaO) çamura eklenir. pH’nın 2 saat boyunca 12 ve üstünde ve bundan sonra 22 saat 11.5’in üzerinde kalması gereklidir.

Uçucu katılar azalırPatojenler azalırAmonyak kaybolurFosfor bitkilerin alamayacağı forma çevrilebilir

Kompost Çamura su kaybettirilerek katı oranı % 20’ye çıkarılır, sonra karbon oranı yüksek organik materyal (ağaç talaşı, saman vb.) ile karıştırılır. Karışım aerobik şartlarda kompostlanır ve kompost süresince sıcaklığın birkaç gün en az 55 0C’de olması gerekir

Çamurun hacmi azalırKoku azalırUçucu katılar azalırOrganik madde stabilize olurBir çok patojenler yok edilirBitki nutrientleri azalır

ÇürütmeKarmaşık bir biyolojik süreç olan anaerobik çürütme işleminde, çok değişik anaerobik ve fakültatif bakteri organik maddenin ayrıştırılmasını sağlar. Anaerobik çürütme süreci üç kademede gerçekleşir; (1) karmaşık organik maddelerin basit bileşiklere hidrolizi, (2) bu bileşiklerin asit bakterileri

9

tarafından uçucu asitlere dönüştürülmesi ve (3) uçucu asitlerin metan bakterileri tarafından metan ve karbon dioksite dönüştürülmesi. Genelde yüksek ve düşük hızlı anaerobik çürütücüler uygulanmaktadır. Fiziksel (alıkonma süresi, sıcaklık, katı konsantrasyonu, karışım derecesi, katı yükleme hızı ve katı dağıtımı) ve kimyasal faktörler (pH, alkalinite, uçucu asit konsantrasyonu, nutrientler ve toksik maddeler) çürüme sürecinin verimini etkiler. Aerobik çürütme, ön çökeltme çamurunun, fazla biyolojik çamurun veya bunların karışımının açık bir tank içerisinde havalandırılması ile gerçekleştirilir. Biyolojik olarak ayrışabilir maddeler oksitlenir ve mikrobiyal kütle aerobik organizmalar tarafından parçalanır. Mikrobiyal kütlenin ayrıştırılması işlemi iç solunum olarak tanımlanır ve bu süreç baskın süreç özelliği taşır. Isıtma işlemi uygulanan anaerobik çürütücülerin tersine, aerobik çürütücülerde ısıtma uygulanmaksızın uzun havalandırma işlemi yürütülür. Diğer olumlu yanları, anaerobik çürütücülere kıyasla düşük ilk yatırım masrafı, kokusuz son ürün eldesi, üst yüzey suyunda düşük BOİ konsantrasyonu ve nispeten basit ve kolay işletmedir. Aerobik çürütücülerin işletme masrafları (oksijen temini için) daha yüksektir. Diğer olumsuz yanı ise soğuk mevsimlerde susuzlaştırma ve bertaraf işleminin veriminin azalması ve istenen kalitede çamur eldesinin mümkün olmamasıdır.

Arıtma Çamurları Nasıl DeğerlendirilirArıtma çamuru ya organik madde ve nutrient kaynağı olarak faydalı bir şekilde değerlendirilir veya atık materyal olarak görülüp atılır, boşaltılır. 1990’lardan önce arıtma çamurlarının çoğu okyanuslara, denizlere boşaltılmaktaydı. Fazla miktarda nutrient yüklemesi nedeniyle okyanuslara deşarj ABD’de 1991, Avrupa Birliğinde 1998 yılından itibaren yasaklanmıştır. Şu anda arıtma çamurları yeterli bir şekilde arıtılmakta ve kaliteli ürün biyosolid olarak sınıflandırılmaktadır. Günümüzde belediye arıtma çamurlarının çoğu, tarım alanları, eski maden ocakları, peyzaj alanları ve meyve bahçelerinde geri dönüşüm olarak değerlendirilmektedir. Geri kalan çamur ise derin arazi dolgusu veya yakma şeklinde yok edilmektedir. Her seçeneğin ekonomik ve çevresel faydaları, problemleri ve riskleri bulunmaktadır.

Derin Arazi DolgusuYönetim ve kontrol altında tutma bakımından derin arazi dolgusu belki en basit çözümdür. Ekonomik bakımdan diğer yöntemlerden daha avantajlı görülmekle birlikte, derin dolgu için uygun araziler gittikçe azalmakta ve arazi maliyeti artmaktadır. Çevre bakımından derin dolgu ile arıtma çamuru kirletici ve patojenleri tek bir lokasyonda konsantre hale getirilmektedir. Derin dolgu tekniğine uygun şekilde yapılandırıldığında ve yönetildiğinde çevre riski minimum düzeydedir.

Diğer taraftan arıtma çamurlarının derin çukurlara boşaltılmasının riskleri de vardır. Düzenli depolama alanları ile ilgili tercihler yapılırken en iyi yerleşim koşullarında ve en iyi işletme koşullarında bile toprak kirliliği olması muhtemeldir. Eğer çamur tehlikeli madde özelliği gösteriyorsa muhtemel yeraltı suyu ve toprak kirliliği nedeniyle bu yöntem seçilmemelidir. Evsel ve evsel nitelikli endüstriyel çamurlarda su muhtevası %65 ve altında tutulmalıdır.

Arazi dolgularında organik atıklar anaerobik dekomposyana uğrar ve metan üretir, metan atmosfere karışır. Metan global ısınmaya neden olan sera etkisi olan gazlardandır. Arazi dolgularından çıkan diğer gazlar kötü kokuya

10

neden olur. Fazla miktarda elementin arazi dolgusuyla dar alanda yoğunlaşması, bazı çevre riskleri oluşturur. Arazi dolgusunda izolasyon malzemesinin yırtılması veya sızıntı suyu toplayan sistemde arıza gerçekleştiğinde bu elementler yer altı ve yüzey sularını kirletebilir. Arazi dolgusu ile aynı zamanda değerli sahalar kullanılmakta ve potansiyel yararı bulunan organik madde ve bitki nutrientleri kaybedilmektedir.

Yakma Evsel ve endüstriyel atıksuların arıtılmasıyla oluşan çamurların hacimleri mümkün mertebe az olmalıdır. Çamur bertaraf etme yöntemlerinden biri yakmadır. Arıtma çamurlarının doğrudan zirai amaçlı olarak kullanılması ya da düzenli depolama sahasına gönderilerek bertaraf edilmesi giderek artan yasal kontrollere tabi olmaktadır. Bu nedenle yakma sistemlerindeki yatırım maliyetlerinin yüksek olmasına, yakma kriterlerinin sıkılığına, emisyon gazlarının işlenmesi ile ilgili maliyetlerin artmasına ve uçucu küllerle yanma ürünü olarak ortaya çıkan küllerin bertarafı işlemlerinin zorlaşmasına rağmen, arıtma çamurlarının yakılarak bertaraf yönteminin giderek daha fazla kullanılacağı beklenmektedir. Çamur ya ayrı olarak ya da çöple birlikte yakılarak depolama hacmi azaltılmaktadır. Arıtma çamurlarının yakılması ile boşaltılacak materyalin volümü azalmaktadır, patojenler tamamen yok edilmekte, organik kimyasalların çoğu bozulmakta ve yakılma ile az da olsa ısı enerjisi elde edilmektedir. Arta kalan kül stabildir, inert inorganik materyal orijinal çamur miktarının % 10-20’si kadardır. Arıtma çamurundaki iz elementlerin çoğu külde konsantre hale gelir (konsantrasyon 5-10 kat artar). Bu materyal genellikle araziye gömülür, yapı malzemesi olarak da kullanılabilme potansiyeli vardır. Çimento, tuğla, beton yapımında kullanılabilir.

Yakma da belli oranda CO2 üretir (diğer sera etkisi gazı) ve bazı uçucu kirleticiler (kadmiyum, civa, kurşun, dioksin) atmosfere karışır. Yakma işlemi baca gazlarından uçucu toz ve volatilize kirleticileri ayırabilecek kompleks sistemler gerektirir. Bu arıtma çamurunun kontolünü pahalı bir seçenek haline getirmektedir. Arazi dolgusunda olduğu gibi arıtma çamurundaki potansiyel faydası olabilecek organik madde ve bitki nutrientleri kaybolmaktadır.

Araziye VermeArazi dolgusu ve yakma, üretimden tüketime tek yönlü enerji ve madde akışının olduğu sistemlerdir, arıtma çamurlarının araziye verilmesi, biyosolid içerisindeki organik madde ve bitki nutrientlerinin yararlı bir şekilde tekrar kullanılmasını amaçlamaktadır. Arıtma çamurları (biyosolid) içindeki organik madde ve nutrientlerin çoğu tarım alanlarında yetiştirilen bitkilerden gelmektedir. Biyosolidlerin araziye verilmesi ile bu materyaller diğer ürünün kullanımına geri verilmektedir.

Dünyada biyosolidler daha çok tarım alanları, terk edilmiş maden ocakları ve ıslah edilmesi gereken marjinal alanlara verilmektedir. Organik maddelerin toprağa bir çık faydası vardır. Özellikle toprak işlemeli tarım alanlarında, sıraya ekilen bitkilerin yetiştirildiği topraklarda, çok az veya hiç toprak bulunmayan eski maden alanlarında. Kompost yapılarak, ısıyla kurutularak, pelet haline getirme veya pastorizasyon işlemi ile kalitesi artırılan biyosolidler sebze ve çiçek üretim alanları, golf, park, bahçe vb. çim alanları, alanlarda da değerlendirilebilir.

11

Arıtma çamurunun bertaraf yöntemlerinden bir diğeri araziye sermedir. Araziye uygulama İsrail, Mısır gibi Akdeniz iklimi etkisinde olan ülkelerde yaygın olarak uygulanmaktadır. Akdeniz ülkelerinin toprakları humus yönü ile fakir olduklarından üretim verimini artırmaktadır. 

Biyosolidler aynı zamanda çiftçilere direk ekonomik fayda sağlar, çünkü içerdikleri maddeler inorganik gübrelerin yerine geçer. Biyosolid içindeki bitki besin elementlerinin çoğu yavaş salınan organik madde içinde olduğundan, derinlere sızma ve yüzey akışlarıyla kayıp aynı miktardaki inorganik gübrelerden daha azdır.

Organik madde ve bitki besin elementleri yanında toprağa biyosolid içinde bulunan her türlü kirletici madde ve patojen de verilmektedir. Uygun şekilde izlenip yönetilmezse bu, insan ve hayvan hayatı, toprak kalitesi, bitki büyümesi ve su kalitesini olumsuz etkiler. Gübrelerde olduğu gibi yanlış veya fazla miktarda biyosolid uygulaması kimyasal element sızması ve yüzeyden akışı hızlandırır.

Açık olarak arıtma çamurlarının nasıl değerlendirileceği sorusu hakkında en iyi çözüm yolu bulunmamaktadır. Seçenekler arasında karar verirken, her opsiyonun yarar ve taşıdığı risk birlikte değerlendirilmelidir.

Çamurların arazide bertarafında en önemli unsur bu uygulamanın toplum tarafından kabul edilebilirliğidir. Toplum genelde stabilize edilmiş çamurun doğasını bilmediği için bu uygulamaya karşıdır. Bu nedenle, böyle bir uygulamanın bir entegre parçası olarak toplumun eğitilmesi önem taşır. Etkin bir tanıtım programı ile çamurun kararlı bir ürün olduğu, patojen organizma içermediği, koku yaratmayacağı ve yeraltı suyunu kirletmeyeceği anlatılmalıdır. Sadece çok iyi stabilize edilmiş çamurun koku ve sinek sorunu yaratmayacağı açıktır. Tüm bertaraf yöntemleri için ekonomik, çevresel ve toplum değerleri bazında değerlendirmeler yapılmalıdır. Fizibilite çalışması yanında çevresel etki değerlendirmesi raporları da hazırlanmalıdır. Toplam maliyet; (1) bertaraf için gerekli çamur yapısının oluşturulması maliyeti, (2) ön taşıma ve depolama maliyeti, (3) araziye taşıma maliyeti, (4) arazide depolama maliyeti, (5) araziye uygulama maliyeti ve (6) çevre koruma ve kirlenmeye karşı izleme maliyetlerinden oluşur.

Arıtma Çamurlarının Farklı Ülkelerde Değerlendirme ŞekilleriArıtma çamuru; insan kaynaklı atık, evsel atık, endüstriyel atık ve yollardan akan yüzey sularından kaynaklanan kompleks organik materyaldir. Günümüzün en önemli atık ürünüdür ve bütün dünyada üretilen miktar gittikçe artmaktadır. Kuru madde olarak, Birleşik Amerika’da yılda 5.4x106

ton, Almanya’da 2.2 x106 ton, İngiltere’de 1.1 x106 ton, Avrupa genelinde 6 x106

ton çamur ortaya çıkmakta ve bu her geçen yıl artmaktadır. Üretilen bu çamurun bertaraf yöntemleri Tablo 4’de verilmiştir.

Tablo 4. Farklı Ülkelerde Arıtma Çamurunun Değerlendirilme OranlarıBertaraf Yöntemi (%)

ABD Avrupa

Derin Arazi Dolgusu

34 40

Deniz Deşarjı 6.3 6Tarım 33 37Diğer Yararlı 10 2Yakma 16 11

12

Diğer Bertaraf 4

Arıtma çamurlarının denize atılarak bertarafı ABD’de 1992, Avrupa’da 1998 yılından itibaren yasaklanmıştır. Arıtma çamurlarının tarım alanlarında kullanımı gittikçe yaygınlaşmaktadır. USEPA arıtma çamurlarının 2000 yılında % 63’ünü (4.5 milyon ton kuru madde), 2010 yılında % 70’ini (5.7 milyon ton kuru madde) tarım alanlarında kullanımını hedeflemektedir. İngiltere’de halen % 42’si tarım alanlarında kullanılmakta ve oranı artırmayı hedeflemektedir. Almanya'da evsel suların arıtılmasından oluşan çamurların yaklaşık %15'i yakılmaktadır. 2005 yılında Almanya'da çamurun depo edilmesi yasaklanacağı için çamurun yakılmasına ağırlık verilmektedir. Almanya'da yılda 50 milyon ton arıtma çamuru oluşmakta, bunun % 60'ı araziye serilmekte, % 9'u yakılmakta ve % 3'ü de kompost yapılmaktadır.

Türkiye’de kanalizasyon sularının arıtılmaksızın çevreye gelişi güzel bırakılmaması yasa ve yönetmelikler gereği yasaktır. Büyük şehirlerde dahil henüz bir çok belediyenin atıksu arıtma tesisi bulunmamakta, atıksu arıtım tesis bulunan belediyelerin arıtma çamurları standartların üzerinde metal içerdiğinden halen sadece düzenli çöp depolama alanlarında gömülerek bertaraf edilmektedir. Büyük sanayi tesislerinin arıtma çamurları yakılarak veya derin çukurlara gömülerek bertaraf edilmektedir. Arıtma tesisi bulunmayan küçük ve orta ölçekli sanayilerin atıksuları ön arıtmaya tabi tutulmadan direk belediye atıksularına bırakılmaktadır. Bu ise belediye atık çamurlarının ağır metal ve kimyasal kirletici düzeyini yükseltmektedir.

Biyosolidlerin Bitki Yetiştiriciliğinde DeğerlendirilmesiBiyosolidler bitki beslenmesi için gerekli olan birçok elementi değişik oranlarda içerir. Özellikle azot, fosfor ve organik madde ile iz elementler yönünden zengindir. Biyosolidlerin bitki besin elementi içerikleri ve bunların bitkilere yarayışlılıkları birçok faktör tarafından etkilenir. Bunlar, atıksuyun kaynağı, atıksu arıtma yöntemi ve biyosolidlerin üretildiği atık çamur yöntemidir. Fiziksel özellik ve görünümleri % 4 katı içeren siyah sıvı suspansiyondan, % 20-50 katı içeren toprak görünümü ve % 90 katı içeren uru materyale kadar değişebilir. Farklı tip biyosolidlerin üretiminde kullanılan arıtma prosesleri, biyosolitin alkalinite, organik madde kapsamı, bitki besin elementi miktarı (özellikle azot ve fosfor) ve patojen kapsamlarını etkiler. Ağır metal düzeyleri orijinal atık su tarafından belirlenir, çamurun ağır metal kapsamına arıtma sisteminin etkisi yoktur.

Biyosolidlerin Tarım Topraklarına EtkisiOrganik toprak iyileştiricilerinin toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerine hem yararlı hem de istenmeyen etkileri vardır. Bu çoğunlukla organik madde ve onu verildiği toprak karakterine bağlıdır. Organik toprak iyileştiricileri kaynağına göre temelde iki gruba ayrılabilir.

Tarımsal üretimde oluşan organik atıklar (ahır gübresi vb.) Tarım dışı üretilen atıklar (arıtma çamuru, kompost, mezbaha atıkları

vb.)

Bu bölümde sadece tarım dışı organik maddeler (arıtma çamuru) üzerinde durulacaktır. Tarımsal kaynaklı atıklar yüksek oranda karbon ve bitki besin elementi içerirken, tarım dışı atıklar ağır metal, patojen ve organik mikro kirleticiler de içerir.

13

Toprak yenilenemez ve sınırlı doğal kaynaktır. Tarımsal üretim sistemlerinin en önemli bileşenidir, uzun dönem sürdürülebilirliği ve kalitesi açısından sadece anlık üretim miktarlarına (verim) bakılması doğru değildir. Tarımsal üretimin uzun dönem sürdürülebilirliğini sağlamak için organik toprak iyileştiricilerinin kullanımı ve kullanım tekniklerinin düzenli bir şekilde dengelenmesi ve kontrol edilmesi gereklidir.

Organik toprak iyileştiricilerinin kullanımı, tarımsal olmayan atıklarla birlikte geri dönüşümü sağlamak için artmaktadır. Bu organik iyileştiricilerin toprak kalitesi ve daha geniş perspektifte çevreye olan etkilerinin anlaşılması ve bu maddelerin kullanımının düzenlenmesi gereklidir.

Tarımsal olmayan organik maddelerin kirletici etkisi çok değişik şekillerde olabilir. Örneğin tarım kökenli atıklarla, tarım alanı ve çevresindeki su kaynakları yüzey akışı ve direk kontaminasyonla organik madde aldığında önemli bir kirlilik oluşturur. Atık içinde ağır metal, patojen ve sentetik kirletici kimyasallar (örneğin poliaromatik hidrokarbonlar) bulunuyor ise agroekosistemin tamamını etkileyebilir. Toprak florası ve faunası, bitki ve insanlar etkilenir.

Arıtma çamuru ortalama % 30 karbon içerir ve toprağa verildiğinde organik madde nedeniyle toprağı iyileştirici özelliği gösterir. Bu etki toprağın katyon tutma özelliğinde olan etkisinden kaynaklanır. Katyon değiştirme kapasitesi (KDK) toplam negatif elektrik yükü (100 g/miliekivalan) solusyondaki pozitif yüklü iyonları tutma özelliğidir. KDK toprağın indirek verimlilik ölçü parametresi olarak bilinir.

Bir çalışmada hektara 240 ton anaerobik çürütülmüş arıtma çamuru verildiğinde 1 ay sonra KDK’nın 5.5’ten 15.4 meq 100/g’a çıktığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte bu etki geçicidir ve zaman ilerledikçe organik maddelerin ayrışması ve mineralizasyonu sonucu KDK azalır.

Arıtma çamurlarının stabilize edilmesi ve patojen giderimi için kireç kullanılmış ise bu tip biyosolidler toprak asitliğini nötralize eder ve tarımsal kireç uygulamasına benzer fayda sağlar.

Arıtma çamurunun toprağa ilavesinin toprağın fiziksel özellikleri üzerine de yararlı etkisi vardır. Organik madde toprak partiküllerini bir araya bağlayarak agregat oluşumu ve stabilitesini artırır ve bu da granüler yapıyı oluşturarak toprak içinde su ve hava hareketini kolaylaştırır. Toprağın volüm ağırlığı (bulk density) arıtma çamuru uygulanmasıyla düşer ve toprağın su tutma kapasitesi ile su iletkenliği artar. Bu olumlu etki kil oranı ve organik madde oranı düşük topraklarda daha belirgindir.

Toprak yapısı ve verimliliğine olan yararlı etki sonuçta bitkisel üretim ve verimini iyileştirir. Arıtma çamuru uygulanmış alanlarda, uygulanmamış alanlara kıyasla bir çok bitkinin verimi artmaktadır. Örneğin lahana, fasulye, mısır, patates ve pancar verimi, yem bitkileri ve orman plantasyonlarının verimi çamur uygulaması ile iyileşmektedir. Çamur uygulanmış parsellerden, bitki ihtiyacını karşılayacak kadar yeterli miktarda inorganik gübre verilen parsellere kıyasla daha yüksek verim alınması toprak yapısına olan yararlı etkiden kaynaklanmaktadır. Arıtma çamurlarının toprak yapısına olan faydalı etkisine ilave olarak bu maddenin geri dönüşüm olarak toprağa verilmesi, çevre açısından en uygun uygulama olarak değerlendirilmektedir. Arıtma çamurlarının bertarafında diğer yöntemler, arazi dolgusu ve yakma uzun dönemde tarım alanlarında kullanımından daha az sürdürülebilir seçeneklerdir. Arıtma çamurunun kalitesini iyileştiren teknolojik gelişmeler ve Pazar çamurun toprak iyileştirici olarak kullanımını destekleyen süreçlerdir.

14

Arıtma çamuru aynı zamanda, iyileştirici olarak kirletilmiş veya bozulmuş alanların tekrar bitkilendirilmesi ve ağaçlandırılmasında kullanılan bir maddedir. Metalle kirletilmiş eski maden ocakları ve çevresinin ıslahında, eski çöp dolgu alanlarında, kil ocaklarının ıslahında ve tekrar bitkilendirilmesinde kullanılabilecek bir potansiyeldir.

Biyosolidler tipik olarak % 50-70 arasında organik madde içerir ve bir kaç yıl devamlı uygulama sonunda toprak organik maddesi artar. Artan organik maddenin tarım topraklarına faydası şu şekilde özetlenebilir.

Bitki besin elementi tutumu artar, elementler yavaş salınır. Toprak işleme direnci azalır, toprak rahat işlenebilir Su infiltrasyonu, tutumu ve yararlılığı artar Toprak yapısı iyileşir, agregat stabilitesi artar Katyon değişim kapasitesi artar Mikrobiyal aktivite ve çeşitliliği artar

Toprak Mikroorganizmalarına EtkisiToprak verimliliği esas olarak toprak mikroorganizma populasyonunun çeşitliliği ve sağlığına bağlıdır. Arıtma çamuru toprak mikroorganizmalarına karbon ve gıda maddesi sağlar, ağır metal ve mikro organik kirleticilerin mikroorganizma populasyonuna etkisi uzun dönem sonra ortaya çıkabilir. Toprağa arıtma çamuru verilmesi ile maya, mantar, aerobik bakteri ve aktinomisetler gibi heterotrof toprak mikroorganizmaları populasyonunun arttığı gözlenmektedir. Bazı çalışmalarda ise alg gibi ototrof toprak bakterilerinin sayısının azaldığı tespit edilmiştir.

Son çalışmalarda toprak mikroorganizmalarının, aynı toprakta yaşayan toprak hayvanları ve bitkilerine kıyasla ağır metallere daha duyarlı oldukları tespit edilmiştir. Örneğin, toprak Zn ve Cd konsantrasyonunun sırasıyla 300 ve 5 mg/kg’ın üzerinde olduğunda toprakta Rhizobium bakterileri olumsuz etkilenmekte, sayıları azalmaktadır.

Araziye Verilebilecek Arıtma Çamuru Miktarını Belirleyen FaktörlerBütün dünya ülkelerinde arıtma çamurunun verilebileceği alanlar, toprak özellikleri, toprakta ağır metal düzeyleri, jeolojik özellikler, yeraltı ve yüzey su kaynaklarına yakınlık, üzerinde yetiştirilecek ürün, yerleşim merkezlerine yakınlık, mevsimsel özellikler, arıtma çamurunun kalite parametreleri yönetmeliklerle belirlenmiş ve ancak belirli standartlara uyan alanlara, istenen kalite özelliklerini taşıyan çamurlar verilebilmektedir.

Hangi Topraklara Arıtma Çamuru VerilebilirToprağın orijinal yapısında var olan ve arıtma çamuru uygulandıktan sonra potansiyel toksik elementlerin topraktaki konsantrasyonunun, normal derinlikteki toprakta belirlenen limit değerleri geçmemesi önşarttır. Bir veya birkaç elementin limit değerleri geçtiği topraklara arıtma çamuru verilemez. Bazı ülkelerde toprakta müsaade edilen maksimum ağır metal yükleri Tablo 5’de verilmiştir.

Tablo 5. Toprakta Müsaade Edilen Maksimum Ağır Metal YükleriMadde Sınır Değerler

Türkiye ABD Kanada AT İsveç İngiltere (pH 6-7)Kurşun 100 300 100 50-300 100 300Kadmiyum 3 39 4 1-3 2 3Krom 100 3000 100 400

15

Bakır 100 1500 50-140 600 135Nikel 50 420 36 30-75 50 75Civa 2 17 1 1 2,5 1Çinko 300 2800 370 150-300 800 300Arsenik 41 15 50Molibden 18 4 4Selenyum 100 2,8 3Kobalt 30

Arıtma çamuru uygulamasının sınırlandırıldığı alanlar; Arıtma çamuru uygulanacak arazinin sahibinin yazılı izninin olması gerekir Korunması gereken alan ve türlerin yaşadığı habitatlara, olabilecek

olumsuz etki nedeniyle, arıtma çamuru verilemez Su göllenmiş, donmuş veya karla kaplı, tarım alanı, orman, park-bahçe ve

ıslah alanlarına arıtma çamuru verilemez Arıtma çamurları aşağıda belirtilen tarım alanı, orman ve ıslah alanlarına

verilemez Devamlı akan derelere 30 metre mesafe, yazın kuruyan derelere 10

metre mesafeye kadar. Doğal kaynak sularının aktığı yere 30 metre mesafe İkamet edilen alanlara 100 metre mesafe, yerleşimci yazılı izin verirse

mesafe azaltılabilir Erozyon kontrolü programı olmayan alanlar Su kaynaklarına en az 100 metre mesafe, su sahibi yazılı izin verirse

mesafe kısalabilir Sulak alanlara 30 metre mesafeye kadar Mevsimsel yüksek toprak altı su seviyesine 30 cm, toprak altı su

seviyesine 1 m mesafe % 25 eğim ve üstünde tarım alanları ile % 35 eğimli ıslah alanlarına arıtma

çamuru verilemez Toprak pH’sı 6.0 ve üzerinde değilse veya arıtma çamuru uygulandığında

6.0 ve üzerine çıkmıyor ise bu alana arıtma çamuru verilemez İlk uygulamadan önce arıtma çamuru uygulanacak toprağın, yönetmelikte

belirtilen kirleticiler yönünden analiz edilmesi gereklidir. Bitki besin maddesi isteğini karşılayacak Agronomik oran üstünde arıtma

çamuru verilemez. Toprak ıslah alanlarına daha fazlası verilebilir. Arıtma çamuru uygulanan alanda yönetmelikte belirtilen herhangi bir

kirletici yönünden sınır değerlere ulaşılmış ise bu tür tarım, orman, ıslah alanı, park ve bahçelere arıtma çamuru verilemez.

Hangi Bitkilere Arıtma Çamuru Verilebilirİnsan, hayvan ve bitki sağlığına potansiyel riski minimize etmek için çamur uygulama zamanının, bitki yetiştirme, otlatma ve hasat işlemleri ile koordine edilmesi gereklidir. Türkiye’de yasal olarak ham çamurun tarımda ve ormanda, sebze ve meyve tarımında kullanılması yasaktır. Epidemik olarak kusursuz olmayan çamurun mera ve otlaklarda, bitki yaşadığı sürece kullanılması yasaktır.

Avrupa birliği yönetmeliklerinde arıtma çamuru tarım alanlarında kullanılacak ise şu şekilde değerlendirilmektedir: Arıtma çamuru yumuşak meyve ve sebzelere verilemez, ve serada yetiştirilen bitkilere de asla arıtma çamuru verilemez. Avrupa birliği yönetmeliği stabilize arıtma çamuru uygulanmış meralarda otlatmayı 3 haftalık periyod içinde yasaklamakta, ham

16

çamurun mera alanlarına uygulanmasını ise, çamur toprak içine enjekte edilmedikçe yasaklamaktadır. Arıtılmış arıtma çamurunun tahıl bitkilerine verilmesinde bir sınırlama yoktur, fakat çim bitkilerine hasada 3 ay kala ve meyve ağaçlarına hasada 10 ay kala arıtma çamuru verilmesi yasaklanmaktadır. Stabilize edilmiş çamur ekimden önce tahıllar, yem bitkileri, şeker pancarı, meyve ağaçları vb. hiç bir sınırlama olmadan uygulanabilir. Yumuşak meyveler ve sebzeler gibi çiğ olarak yenilen ve toprağa temas eden ürünlere verileceğinde ise uygulamadan hasada kadar en az 10 ay geçmesi gerekmektedir.

Genel olarak arıtma çamurları bitki yetiştiriciliğinde değerlendirilecek ise direk insan gıdası olarak kullanılan ürünlere değil hayvan yemi olarak hasad edilen ürünlere verilmektedir. Yönetmelikler dahilinde üretilen ve hatta satılan arıtma çamuru kaynaklı biyosolidler ise uygun olarak kullanıldığında sebze yetiştiriciliğinde bile her hangi bir sağlık problemi oluşturmadan kullanılmaktadır.

Arıtma çamuru uygulanmış topraklarda artan ağır metal konsantrasyonu sonucu, bitkilerin yenilen bölümlerinde Cd, Ni, Cu ve Zn gibi ağır metal düzeylerinin arttığı bilinmektedir. Buğday, patates, marul, kırmızı pancar, lahana ve çim bitkilerinde ağır metal artışı tespit edilmiştir. Topraktaki kurşun düzeyi ile bitki dokularında tespit edilen kurşun düzeyi arasında arıtma çamuru ile doğrudan bir ilişki bulunmaması, topraktaki kurşunun bitkiler için alınabilir formda olmadığını göstermektedir. Bitkilerin alabileceği metal formları toprağa karıştırılan kuru çamur keklerinde daha az, sıvı olarak uygulanan çamurlarda ise daha yüksektir.

Arıtma Çamurlarının Kimyasal KomposyonuToksik ve bioakumule olan metaller ve bitki besin elementleri arıtma çamurlarında dikkat edilen en önemli bileşenlerdir. Arıtma çamurunun komposyonu endüstriyel aktivite ve uygulanan arıtma çamuru yöntemi ve zamana göre büyük farklılık gösterir. Tipik değerlerin bazıları Tablo 6’da verilmiştir. Eğer arıtma çamuru yüksek konsantrasyonda toksik metal ve organik kirletici içeriyor ise tehlikeli atık olarak değerlendirilir ve bertarafı daha sıkı kontrol altına alınır.

Atık suların arıtılmasında normal olarak, bozulabilir kirletici yükün çoğu ayrıştırılır ve normal olarak KOİ ve BOİ şeklinde ölçülür. Bununla birlikte biyolojik olarak ayrıştırılmayan atıklar atık sudan arıtma çamuruna transfer edilir. Arıtım sistemlerinde dışarı temiz su verilirken kirleticiler arıtma çamurunda konsantre olur. Atıksuların metal yükünün yaklaşık % 60-90’ının çamurda biriktiği tahmin edilmektedir. Arıtma çamurunun anaerobik çürütülmesiyle arıtma çamurunun metal yükü tekrar % 20-40 artmaktadır.

Tablo 6. Arıtma Çamurlarının Tipik KomposyonuHam Primer Çamur Arıtma Çamuru Genel Çürütülmüş Çamur

Madde Dağılım Tipik Dağılım Tipik Dağılım TipikKatı Madde % 2-7 4 2-6 3,5Uçucu katı % 60-80 65 35-65 51PH 5-8 6 7.2-7.8 7.5Alkalinite mg/l CaCO3 500-1500 600 200-7600 4800Toplam N (g/kg) 15-40 25 <1-176 33 1,6-4,0 2,7Al (g/kg) 1-135 4 4,1-61 9,6

17

As (mg/kg) 1,1-230 10Ca (g/kg) 1-250 39 44 26-67Cd (mg/kg) 3-3410 16 5-260 10Cl (g/kg) 1,7-190 7,1Co (mg/kg) 1-18 4,0 1-42 9,0Cr (mg/kg) 10-99000 500 200-1280 375Cu (mg/kg) 84-10400 850 260-2570 970Fe (g/kg) 20-40 25 <1-153 11 14-110 51Hg (g/kg) 0,2-10600 5 0,43-4,7 2,1K (g/kg) 0-8,3 4 0,2-26,4 3 0,04-0,16 0,09Mg (g/kg) 0,3-<19,7 4,5 3,1-11 6,8Mn (mg/kg) 18-7100 260 170-2090 320Mo (mg/kg) 5-39 30 7,0-97 12Na (g/kg) 0,1-30,7 2,4 0,07-0,42 0,16Ni (mg/kg) 2-3520 82 23-410 120P (g/kg) 3.5-12,2 7 <1-143 2323 14-57 24Pb (mg/kg) 13-19700 500 200-1280 375Zn (mg/kg) 101-27800 500 500-5130 1600

Tablo 10 – Tarımda kullanılacak Arıtma çamurlarında müsaade edilen maksimum değerlerKirletici Üst limit (mg/kg)*

ABD Kanada AT İsveç Danimarka Almanya TürkiyeArsenik 75 75Kadmium 85 20 20-40 2 0.5 1.5 20Krom 3000 1000-1750 100 1200Bakır 4,300 1000-1750 600 40 60 1200Kurşun 840 500 750-1200 100 40 100 1200Civa 57 5 16-25 2.5 25Molibden 75 20Nikel 420 180 300-400 50 15 50 1200Selenyum 100 14Çinko 7,500 1850 2500-4000 800 100 200 3000PCB 8.6*Kuru ağırlık

Türkiyede bir yılda araziye verilmesine müsaade edilen ağır metal yüküAğır metal sınır yük değeri (gram/hektar/yıl)Kurşun 2000Kadmiyum 33Krom 2000Bakır 2000Nikel 330Civa 42Çinko 5000Arıtma çamurlarında incelenen parametreler Avrupa Birliği Türkiye ABDKuru Madde (%) Azot AzotOrganik Madde (% kuru) Fosfor Toplam katı maddeAzot, toplam ve amonyak (% kuru madde) Potasyum Uçucu katıFosfor, toplam (% kuru madde) Kalsiyum Koliform, Salmonella, Helmint, Virüs PH Magnezyum Spesifik Oksijen İhtiyacıNikel (mg/kg kuru madde) Nikel NikelBakır (mg/kg kuru madde) Bakır BakırÇinko (mg/kg kuru madde) Çinko Çinko

18

Krom (mg/kg kuru madde) Kadmiyum KadmiyumKurşun (mg/kg kuru madde) Kurşun KurşunCiva (mg/kg kuru madde) Civa CivaKrom (mg/kg kuru madde) Krom Arsenik

MolibdenSelenyumPCB

Araziye Uygulanacak Arıtma Çamurlarında Kalite kriterleriAraziye uygulanacak arıtma çamurlarında aranan kalite kriterleri üç başlık altında toplanabilir. Arıtma çamurundaki kirletici konsantrasyonu (Ağır metal ve kimyasallar) Arıtma çamurunun patojen giderim prosesi ve patojen giderim oranı Hastalık taşıyıcı vektörleri çekici (fare, sinek, sivrisinek vb.) maddeleri

giderim oranı

Kirletici KonsantrasyonuArıtma çamurlarında izlenen kirletici konsantrasyonlarının yönetmeliklerde belirtilen limit değerleri (Tablo 10) geçmemesi gerekir. İzlenen herhangi bir kirleticinin limit değerleri geçmesi arıtma çamurlarının tarım alanlarına verilmesini engeller.

Kümülatif Kirletici Yükleme OranıArıtma çamuru verilen alanlarda kirletici konsantrasyonunun limit değerleri geçmemesi gerekir (Tablo 5). Belirli bir alana her çamur uygulanışında kirletici miktarı önceki uygulamalarda verilmiş toplam miktara eklenir. Kümülatif kirletici yükleme oranı her kirletici için Tablo 5’de verilmiştir.

Arıtma çamuru uygulanacak alanın toprak analizleri önceden yapılır ve tabloda verilen kirleticilerin topraktaki miktarı belirlenir. Bu değerler kümülatif yüklerin hesaplanmasında başlangıç değerlerini oluşturur. Toprak analizleri mg/kg (ppm) şeklinde verilmiş ise mg/kg/x 2,5= kg/ha şeklinde kg/hektar’a dönüştürülebilir. Bu maddelerden herhangi birinin kümülatif yükleme oranı sınır değerleri geçtiğinde bu alana bir daha arıtma çamuru verilemez. Tablo 12’de bakır için kümülatif yükleme oranının hesaplanması örnek olarak verilmiştir. Çamurda izlenen her element için her çamur uygulanışında bu hesaplamaların yapılması gerekir.

Kümülatif yükleme oranı şu formülle hesaplanır.

Kümülatif Yükleme = Çamurdaki kirletici x Uygulanan miktar x 0.0025 x Önceden Verilen KirleticiOranı (mg/kg) (KM ton/hektar) (kg/hektar)

Tablo. 13. Arıtma Çamuru Verilmiş Alanda Kümülatif Kirletici Yükleme Oranı

1. Böge Adı............................... 2 Uygulama Miktarı 3. Uygulanan Yıl19

Tarla..................................... Kuru ağırlık ton/hektar .......................... ............................................. .........................................  KKYO     Kümülatif Yükleme Oranının Hesaplanması    

Kirletici (ton/hektar) Arıtma   Uygulama     Önceden1   Bu güne  100% Çamurunda x Oranı x 0.0025 + Uygulanan = kadar     Kirletici   Kuru madde   (kg/ton)   Kirletici   Verilen    (mg)kg)   ton/ha)       (kg/ha)   (kg/ha)Kurşun 100

................ x ................. x 0.0025 + ............... = ..............Kadmiyum 3

................ x ................. x 0.0025 + ............... = ..............Krom 100

................. x ................. x 0.0025 + .............. = ..............Bakır 100

................. x ................. x 0.0025 + ............... = ..............Nikel 50

.................. x ................ x 0.0025 + ............... = ...............Cıva 2

................. x ................. x 0.0025 + ............... = ..............Çinko 300

................. x ................. x 0.0025 + ............... = ..............1 Topraktaki kirletici oranı ilave edilmelidir.

Tablo 14. Bakır için Kümülatif Yükleme oranının hesaplanışıA B C D E

  Toprak veya Çamurdaki Çamur Hektara Toprak ve Çamurdaki Topraktaki  Konsantrasyon Uygulama Oranı Çevirme Bakır Miktarı Kümülatif Yük  (mg/kg) (Ton/hektar) Katsayısı (kg/ha) (kg/ha)         

Topraktaki 50 - Ax2,51 125 125Miktar                 

İlk Çamur 850 5 AxBx0.00252 10,625 135,625Uygulaması                 İkinci Çamur 1250 8 AxBx0.0025 25 160,625Uygulaması                 Üçüncü Çamur 2500 5 AxBx0.0025 31,25 191,875Uygulaması          1 Hektarda 2500000 kg toprak olduğu varsayılmıştır.2 Dönüştürme katsayısı 0,0025 ppm'i kg/ha'a çevirmektedir.

Patojen GiderimiABD’de arıtma çamurları patojen giderim oranına göre A ve B grubuna ayrılır. Patojen giderimi için de değişik opsiyonlar vardır fakat, bütün opsiyonlarda aşağıda verilen değerlerin elde edilmesi gereklidir.

A grubu Arıtma Çamuru- Fekal koliform sayısı 1 gr kuru maddede 1000 adetten az olmalıdır.- Salmonella bakterisi 4 gram kuru maddede 3 adetten az olmalıdır.- Canlı Helmint yumurtaları (ova) 4 gr kuru ağırlıkta 1’den az olmalıdır.

20

- Enterik virüs 4 gr kuru ağırlıkta 1 plak (küme) oluşturan üniteden az olmalıdır.

B grubu Arıtma Çamuru- Araziye verilmeden hemen önce arıtma çamurundan 7 örnek alınır ve

analiz edilir. Alınan örneklerde fekal koliform sayısının geometrik ortalamasının 1 gr kuru ağırlıkta ya 2 milyonun altında ya da oluşan kolonilerin 2 milyonun altında olması gerekir.

Bu değerleri sağlamak için arıtma çamurunun patojen giderimi proseslerinin birinden geçmesi gerekir.

Patojen Giderim Yöntemleri1. Aerobik Çürütme: Arıtma çamuru, aerobik koşulları sağlamak için

hava veya oksijenle karıştırılır. Çürümenin gerçekleşebilmesi için sıcaklığın 40 gün 20 0C’de ve 60 gün 15 0C’de tutulur.

2. Açık Havada Kurutma: Arıtma çamuru beton veya kum yataklarda en az 3 ay süreyle kurumaya bırakılır. 3 ay boyunca en az 2 ayın ortalama sıcaklığının 0 0C’nin üstünde olması gerekir.

3. Anaerobik Çürütme: Arıtma çamuru havasız koşullarda 15 gün boyunca 35-55 0C sıcaklıkta ve sonra 60 gün boyunca 20 0C’de tutulur.

4. Kompost yapımı: Konteyner, statik havalandırılmalı yığın veya yığın kompostlama metodlarının her hangi birinde çamur sıcaklığı 40 0C veya üzerine çıkarılır ve en az 5 gün bu şekilde kalması gerekir. Bu 5 günlük süre içinde en az 4 saatin 55 0C ve üzerinde geçmesi gerekir.

5. Kireçle Stabilizasyon: Çamura yeteri miktarda kireç ilave edilerek pH’nın en az 2 saat boyunca 12’nin üzerine çıkması sağlanır.

İleri Patojen Giderim Yöntemleri1. Kompost: Konteyner veya statik havalandırmalı yığın kompostlama

yöntemlerinde çamurdaki sıcaklığın 3 gün boyunca 55 0C veya üstünde olması gerekir. Yığın kompostlama metodunda 15 gün veya daha uzun süre çamur sıcaklığının 55 0C veya üzerinde olması gerekir. Bu süre içinde yığın 5 kez aktarılmalıdır.

2. Isı ile Kurutma: Çamur direk veya indirek olarak sıcaklıkla muamele edilerek su oranının % 10’un altına düşmesi sağlanır. Bu sırada çamur sıcaklığının veya çamur içine verilen gazın sıcaklığının 80 0C olması gerekir.

3. Sıcaklık Uygulaması: Likit arıtma çamuru 30 dakika boyunca 180 0C’de ısıtılır.

4. Termofilik-Aerobik Çürütme: Likit arıtma çamuru hava veya oksijenle karıştırılarak çamur sıcaklığı 10 gün boyunca 55-60 0C’de tutulur.

5. Beta Işınlarıyla Işınlama: Arıtma çamuru oda sıcaklığında (20 0C) en az 1.0 megarad dozda beta ışınlarıyla ışınlanır.

6. Gama Işınlarıyla Işınlama: Çamur oda sıcaklığında Kobalt 60, Sezyum 137 gibi izotoplarla ışınlanır.

7. Pastorizasyon: Arıtma çamuru 30 dakika veya daha uzun süre 70 0C’de tutulur.

21

Vektör Çekiciliğinin Azaltılması

Vektör çekiciliğinin azaltılması, arıtma çamurlarının hastalık taşıyan sinek, sivrisinek, kemirgen, kuşlar vb. organizmalar tarafından besin kaynağı olarak kullanılmasının azaltılmasıdır. Arıtma çamurlarının araziye verilmeden önce veya verilme anında bu özelliğini kazanmış olması gerekir. Vektör çekiciliğinin azaltılması aerobik veya anaerobik çürütme ya da alkali stabilizasyonu ile sağlanabilir. Arıtma çamurundaki uçucu katıların % 38 oranında indirilmesi gerekir. Başka bir değerlendirme yöntemi aerobik çürütülmüş çamurun spesifik oksijen kullanım oranının 20 0C’de 1 gr arıtma çamuru (kuru madde) için 1 saatte 1.5 miligram oksijenden düşük olması gerekir.

Araziye uygulama şeklinde de vektör çekiciliği azaltılabilir. Patojen giderimi işlemi uygulanmış arıtma çamurları direk toprağın içine enjekte edilebilir veya önce toprağın yüzeyine serilip 6 saat içinde toprağa karıştırılır.

Arıtma Çamuru Uygulama MiktarlarıArıtma çamurlarının yıllık uygulama miktarı, bitkinin azot ihtiyacına göre belirlenirken, yıllar boyunca toplam uygulama miktarı arıtma çamurunda izlenen ağır metallerin kümülatif yükleme oranına göre belirlenir. Çamur uygulanacak alan gereksinimi uygulama miktarına göre değişir. Genel olarak uygulanan yöntemlerde araziye verilen miktarlar Tablo 15’de verilmiştir.

Tablo 15. Araziye verilebilecek arıtma çamuru miktarı (kuru ağırlık ton/hektar)

Arazi Uygulama Sayısı Arıtma çamuru miktarı Değişim Genel

UygulamaTarım alanı

Yıllık 2-70 11

Orman Yılda 1 veya 3-5 yıl ara ile

10-220 44

Islah alanı Bir defa 7-450 112

Alan belirlenmesi arıtma çamurunun araziye verilmesinde ilk aşamadır. Seçim yerinin belirlenmesinde halk katılımının sağlanmasıda önemlidir. Toprağın ağır metal içeriklerinin belirlenmesi, alana verilebilecek çamur miktarını belirler. Maksimum uygulama miktarı şu formülle belirlenir.

KcL AT: arıtma çamuru uygulama miktarı ton/haAT=--------------- L: Metal limiti kg/ha

C Kc: Dönüştürme katsayısı (1000)C: Arıtma çamurunun metal konsantrasyonu mg/kg

(ppm)

Bu formül izlenen her ağır metale uygulanır. İzin verilebilen uygulama miktarı en düşük metal üzerinden alınır.

Çamurun uygulama alanına faydalarından birisi de gübre değeridir. Çamur verilecek alanda yetiştirilecek bitkinin veya alanın bitki örtüsünün besin elementi gereksinimi dikkate alınır. Optimum uygulama zamanı, ve besin elementi ihtiyacı; bitki çeşidi, yetiştirme koşulları ve hasad sıklığına göre değişir. Tablo 16’da bazı bitkilerin besin maddesi ihtiyacı örnek olarak verilmiştir.

22

Tablo 16. Bitkilerin topraktan kaldırdığı bitki besin elementi miktarı (kg/ha)Bitki Verim (ton/ha) N (kg/ha) P (kg/ha) K

(kg/ha)S (kg/ha)

Buğday 2.7 95 12 47 8Arpa 3.2 101 12 52 9Yulaf 3.0 112 15 72 15Mısır 13.4 156 30 118 19Yonca 9 278 19 160 22Pancar 34 179 17 120 21Patates 34 252 29 303 24Keten 1.1 61 8 41 3.4Kolza 1.7 133 18 67 7.8Çim 6.7 96 17 139 9

Azot, arıtma çamurunda en fazla bulunan besin elementidir ve yüksek uygulama oranları toprak altı ve yüzey sularında nitrat kirlenmesine neden olabilir. Bu nedenle arıtma çamurunun, içerdiği azot miktarı ve bitkinin azot ihtiyacına göre belirlenmesi gerekir. Bu miktar agronomik yükleme oranı olarak bilinir ve bu oran şu faktörlere bakılarak belirlenir:

- Alanda yetiştirilen, yemeklik bitki, yem bitkisi, lif bitkisi, ağaç, örtü bitkisi, meyve veya alanda var olan bitki örtüsünün azot ihtiyacı

- Verim hedefi- Ekim nöbetinde, önceki baklagil bitkisinin bıraktığı azot miktarı- Önceki çamur veya ahır gübresi uygulamasından kalan azot- Mamur verme yöntemi ve toprağa karıştırılmaya kadar geçen süre- Verilen azotlu gübre miktarı- Çamurun inorganik ve organik azot kapsamı- Çamurdaki azot mineralizasyon oranı

Agronomik yükleme oranı kuru ağırlık/hektar olarak ifade edilir. Bitkiler mineralize olmuş inorganik azot kaynakları NH4 ve NO3 kullanabilir. Çamurdaki organik azot mikrobiyal aktivite ile zamanla mineralize olur, bitkilerin alabileceği NO3 formuna dönüşür. Mineralizasyon oranı, çamur araziye uygulandıktan sonra bir kaç yıl devam eder. Agronomik yükün hesaplanmasında, bir sonraki uygulamalar için önceki verilen çamurun son iki yıldaki mineralizasyon oranı dikkate alınır. Mineralizasyon oranı çamurun işlenmesine bağlı olarak da değişir. Bu nedenle agronomik yükün hesaplanmasında çamur işleme yöntemi, organik azot oranı ve amonyum oranının bilinmesi gerekir. Arıtma çamurunda nitrat çok az olduğu için hesaplamalarda dikkate alınmaz. Mineralizasyon oranı üç yıl boyunca Tablo 17’de verilmiştir.

Tablo 17. Arıtma çamurundaki organik azotun Mineralizasyon oranıÇamur uygulamasındanSonra geçen zaman (yıl)

Ham Çamur

Aerobik-AlkaliStabilize çamur

AnaerobikÇamur

Kompost

0-1 40 30 20 101-2 20 15 10 52-3 10 8 5 3

23

Kireçle stabilize edilmiş alkali çamuru tarım alanlarında kullanırken, topraklarda oluşturulacak alkalilik problemine de dikkat edilmesi gerekir. Sürekli azot yüküne göre yapılan hesaplamalar sonucu fazla kireç uygulaması ile toprak pH’sı yükselebilir. PH’nın 8’in üzerinde olduğu topraklarda bir çok bitki özellikle mikro besin elementlerini alamaz bunun sonucunda verimlilik geriler ve ayrıca toprağa uygulanan herbisidlerin etkinliği azalır. Toprak pH’sı 7.5’in üzerinde ise bu topraklarda alkali stabilize edilmiş arıtma çamurunun kullanılması doğru olmaz. Azot İçin Agronomik Yükün HesaplanmasıArıtma çamuru uygulandıktan sonra birinci yıl bitkiler tarafından alınabilir azot miktarı şu eşitlikle bulunabilir.

Na1=kc[(NO3)+kv(NH3)+fmNo]

Na1 ; ilk uygulamadan sonra birinci yıl alınabilir N (kg/ton)NO3; Çamurdaki nitrat miktarı (NO3 N/g kuru ağırlık)kc; Dönüştürme katsayısı (1000 kg/ton)kv; Volatilizasyon katsayısı (0.50 çamur yüzeye uygulanmış ise, 1.0 yüzeye verilmiş sıvı çamur)NH3 ; çamurdaki amonyum miktarı (NH3 N/g kuru ağırlık)fm; Organik azotun mineralizasyon katsayısı (Tablo 17)No; çamurdaki organik azot miktarı (Organik N/g kuru ağırlık)

Arıtma çamuru uygulanışından sonraki yıllarda alınabilir azot miktarı

Nan= kcfmn (Nn-1 – fmn-1Nn-1)

Nan; Çamur uygulandıktan sonra n. yılda alınabilir azot (kg/ton)fmn, fmn-1; n ve n-1. Yılda alınabilir azot katsayısı (Tablo 17)

Bu eşitlik her yıl için ayrı ayrı hesaplanır

Azot ihtiyacına göre çamur uygulama oranı şu formülle hesaplanabilir.

UN

AN=--------------------Na1 + Nai

AN; Azot ihtiyacına göre çamur uygulama oranı (ton/hektar/yıl)UN; Bitkinin ihtiyaç duyduğu azot (kg/ha/yıl)Nai; önceki uygulamalarda mineralize olan azotların toplamı kg/ton i= 2’den n’e kadar

Agronomik yükleme oranı çamurun kuru ağırlığı üzerinden hesaplanır ve sonra çamurun kuru madde oranına göre volumetrik birime çevrilir.

Örnek: Ham çamurun 3 yıllık uygulama oranını azot ihtiyacına göre hesaplayınız. Azot kapsamı NO3-N, 10 g/kg); NH3, 0; ve No, 20 g/kg). Bitkinin azot ihtiyacı 100 kg/ha. Çamur toprak içine uygulanacaktır. Çamurun kuru madde 0ranı % 10. Volumetrik uygulama oranını hesaplayınız.

NO3,N= 10g/1000g= 0.010 No= 20 g/1000 g= 0.020

Arıtma çamurundan birinci yıl alınabilir azot miktarı

24

Na1=kc[(NO3)+kv(NH3)+fmNo]= (1000)[0.010+0.40(0.020)]= 18 kg/tonUN= 100 kg/ha

Birinci yılUN 100 (kg/ha)

AN=-------------------- = --------------------- = 5.56 tonNa1 + Nai 18 kg/ton

Birinci yıldan sonra kalan organik azot

No1= No – f1No = (1000) [0.020-0.40(0.020)]= 12 kg/tonBirinci yıl verilen arıtma çamurunda ikinci yıl kullanılabilen azot miktarıNa2=f2No1= 0.20(12 kg/ton)= 2.4 kg/ton

İkinci yıl uygulanabilecek arıtma çamuru miktarı

UN 100AN2=-------------------- = ----------------------- = 4.90 ton/ha

Na1 + Nai 18+2.4

İlk çamur uygulamasından kalan azot miktarı şimdi

No2= N1 – f2N1 = (1000) [0.012-0.20(0.012)]= 9.6 kg/ton

Bu çamurun alınabilir azot miktarı

Na3=f3No2= 0.10(9.6 kg/ton)= 0.96 kg/ton

İkinci yılda arıtma çamuru az miktarda uygulanmıştır ve bu nedenle azot salım oranı uygulama oranına bağlı olarak gerilemiştir, efektif salım oranının bulunması gerekir ve bu şu şekilde bulunur.

Na2=(4.90/5.56)(2.4 kg/ton)= 2.12 kg/ton

100AN3= ----------------------- = 4.74 ton/ha

18+2.12+0.96

Arıtma Çamurunda Bitki Besin ElementleriAZOT: Çürütülmüş arıtma çamurları kuru ağırlık olarak % 1-6 azot içerir. Ticari gübrelerin azot oranı ise % 11-82 arasındadır. Çürütülmüş arıtma çamurundaki azot organik ve bitkilerin alabileceği inorganik formlarda bulunur. Bunların oranı arıtma çamurunun ne tip işlemden geçtiğine bağlı olarak değişir. Anaerobik çürütülmüş sıvı çamurda, organik maddenin mikrobiyal oksidasyonu tamamlanmaz ve azot çözünmüş amonyak veya çözünmez organik formda bulunur (çoğunluk mikrobiyal hücre yapısında). Aerobik çürütülmüş çamurda mikrobiyal oksidasyon daha fazladır ve organik azot oranı daha azdır. Aerobik çamurda toplam azot içinde amonyak azotunun oranı % 10, anaerobik çamurda ise amonyak toplam azotun % 30’u kadardır (Linden, 1983). Aerobik çürütülmüş çamurda, kurutma esnasında amonyak

25

azotu nitrata oksitlenir ve kaybolur. Aynı kayıp anaerobik çamur içinde geçerlidir.

Çamur azot kaynağı olarak kullanıldığında, azot uygulama oranının, diğer gübrelerle toprağa verilen azot miktarını (agronomik yük) geçmemesi gerekir. Fazla azot bitki kök bölgesinden yıkanarak yer altı sularını kirletebilir. Azot oranına göre uygulanacak çamur miktarında, organik ve inorganik azot miktarlarının bilinmesi gerekir. Organik azotu bitkilerin alabilmesi için onun önce inorganik forma mineralize olması gerekir. Mineralizasyon oranını pek çok faktör etkiler; çamur tipi, çamur ve toprağın karbon/azot oranı, iklim, toprak tipi ve su miktarı. Araziye verilen çamurun birinci yılda mineralizasyon aranı % 100 ile % 1-2 arasında değişir. Birinci yıl mineralize olmayan organik azot, takip eden yıllarda mineralize olur fakat, oran gittikçe azalır. Genel olarak kompost ve kurutulmuş çamurun mineralizasyon oranı, sıvı çamur ve çamur kekinden daha düşüktür. Organik azotun mineralizasyon oranı dikkate alınmadan, çamur uygulaması, fazla gübreleme ve azot yıkanması ile sonuçlanabilir.

FOSFOR: Arıtma çamuru tipik olarak % 0.8-6.1 arasında fosfor içerir. Arıtma çamurundaki fosfor da azot gibi organik ve inorganik formlarda bulunur. Yalnız fosforun inorganik formu yıkanmaz ve toprakta birikir. Genellikle azot oranına göre yapılan hesaplamalarla verile çamur ile bitki tüketiminden daha fazla fosfor toprağa verilmiş olur. Örneğin %1.5 fosfor içeren çamur 10 ton olarak hektara verildiğinde 150 kg/ha fosfor verilmiş olur. Bu miktar pek çok bitki ve toprakta ihtiyacın üstündedir. Yüksek fosfor oranı yüzey sularının kirlenme riskini artırır. Bu nedenle sürekli çamur uygulamalarında toprağın fosfor kapsamının takip edilmesi gereklidir. Birikimini söz konusu olduğu durumda çamur hesaplamaları azot ihtiyacına göre değil, bitkinin fosfor ihtiyacına göre yapılmalıdır.

Diğer Elementler: Azot ve fosfora ilave olarak çamur, bitki büyümesi için gerekli diğer elementler olan kalsiyum, magnezyum, potasyum, demir, mangan ve çinko da içerir. Arıtma çamuru azotun agronomik oranına göre verildiğinde, bu elementlerin çoğu, potasyum hariç, bitki ihtiyacını karşılayacak düzeydedir.

Arıtma Çamurlarının Sulama Suyu Olarak KullanılmasıSu oranı yüksek arıtma çamurları genellikle sulama suyu olarak kullanılırken aynı zamanda besin elementleri de toprağa verilmektedir. Arıtma çamurlarının besin elementi konsantrasyonu, su kaynağı ve arıtma tekniğine bağlı olarak değişir. Şehir arıtma çamurları tipik olarak litrede 10-40 mg azot, 1-30 mg fosfor içerir (Asano ve ark., 1985). Bitkilerin su ihtiyacına göre yapılan hesaplamalarda, bitki ihtiyacından daha fazla azot ve fosforun toprağa verilme ihtimali yüksektir (özellikle kurak bölgelerde). Bitkinin gübre ihtiyacının olmadığı zamanlarda sıvı çamurun verilmesi, ya sızma kayıplarına neden olur veya fazla azot hızlı bitki büyümesine neden olarak verimi düşürür, ürünün kalitesini bozar, yabancı otlanmaya neden olur. Örneğin domates, patates, turunçgil ve üzümün kalitesi yüksek azottan olumsuz etkilenmektedir (Bouer ve Idelovitch, 1987). Arıtma çamurunun içinde bulunan tuzlar ve iz elementlerinde potansiyel zararının dikkate alınması gerekir.

Çamurun Toprağın Fiziksel Yapısına Etkisi

26

Organik Madde: Toprak organik maddesi, toprak partiküllerini bir araya bağlayarak büyük agregat oluşumunu sağlar ve toprakta boşluk oranı artar. Bu sayede toprak içinde hava ve su hareketi kolaylaşır. Toprak işlendikçe organik maddesi zamanla azalır ve toprağın fiziksel yapısı bozulur. Sürekli toprak işlemeli tarım altındaki toprakların organik maddesi çok düşüktür. Bitki artıklarıyla toprağa gelen organik madde, mikrobiyal parçalanma ile uzaklaşan organik maddeden daha azdır. Organik maddenin yetersiz olduğu durumda, toprak agregatlarının stabilitesi bozulur, yağış veya sulamayla agregatlar parçalanır, büyük porlar kaybolur, toprak havası azalır, su hareketi azalır, toprak sıkılaşır ve volüm ağırlığı artar. Arıtma çamurunda ortalama olarak % 50 oranında bulunan organik madde agregat oluşumu ve stabilitesini sağlayarak toprağın yapısını iyileştirir.

Su Tutma Kapasitesi: Genellikle arıtma çamuru uygulaması toprağın su tutma kapasitesini artırır. Organik madde ya direk olarak suyu bünyesinde tutar veya toprakta poroziteyi artırarak indirek olarak suyun tutulmasını sağlar.

Strüktür ve Agregat OluşumuArıtma çamuru toprağın mineral bölümünden daha az yoğundur ve toprağın volüm ağırlığını azaltarak, poroziteyi artırarak toprak yapısını iyileştirir. Yalnız toprağın fiziksel özelliğini önemli ölçüde değiştirmek için bitki ihtiyacını karşılayacak agronomik miktarın üzerinde çamur verilmesi gereklidir (Chaney ve ark., 1983). Bununla birlikte düşük miktarlar bile (27 ton/ha) toprağın yapısını agregat oluşumu ve poroziteyi attırarak düzeltmektedir. Agregat oluşumu kimyasal ve mikrobiyal aktivitelerin sonucunda gerçekleşir. Agregat stabilizasyonun araştırıldığı bir çalışmada Agregat stabilizasyonu çamur uygulamasında %24, ahır gübresi uygulamasında %22, yoncada %40 ve saman uygulamasında %59 artmıştır. (Martes ve Franken-Berger,1992) Anaerobik çürütülmüş çamur diğer çamurlara göre en iyi stabilizasyonu sağlamaktadır (Paglia ve ark;1981).

Su Hareketi:Organik madde çamurdaki toprak yüzeyini tıkayarak geçici süre infiltrasyonu ve havalanmayı bozabilmektedir. Yukarıda belirtilen organik maddelerin agregasyona etkisiyle toprak yapısını düzeltmesi sonucu topraktaki su hareketi, infiltrasyonu attırmakta ve bazı durumlarda erozyonu azaltmaktadır.

Arıtma çamurundaki,sodyum,kalsiyum ve magnezyumun yüksek olduğu durumda toprak yapısı bozulmakta, infiltrasyon ve agregat oluşumunu olumsuz etkilemektedir. Sodyumun toprak yapısına etkisi, çamurdaki sodyum konsantrasyonuna Mg ve Ca konsantrasyonu oranına ve tuzluluğa bağlıdır. Sodyumun toprak yapısı ve infiltrasyona etkisi Sodyum adsobsiyon oranı (SAR) ile belirlenebilir. Yüksek SAR, düşük tuzluluk toprağı disperse eder. Tuzluluk ayrıca bitki gelişimini de olumsuz etkiler.

Arıtma Çamurunun Toprağın Kimyasal Yapısına Etkisi:Biyolojik stabilize çamurunun ortalama kuru ağırlığının %50’si organik maddedir. Çamur toprağa verildiğinde ayrışır; karbondioksit, su ve düşük maddeler, yapılı organik asit, organik madde ve inorganik maddeye dönüşür. Organik maddelerin çoğu CO2 ve suya dönüşür ve birlikte bir kısmı humus olarak toprağın yapısına katılırlar. Humus toprağın negatif enerji yükünü ve böylece KDK’yı arttırır. KDK (Katyon Değişim Kapasitesi) toprağın katyonları

27

tutma kapasitesinin ölçüsüdür. Yüksek KDK istenir; çünkü elementlerin topraktan sızmasını engeller. Arıtma çamurundaki bileşikler dört grup altında toplanabilir: 1. Çözünür katyon,anyon ve moleküller, 2. İz elementler, 3.Zehirli inorganik kimyasallar, 4. Zehirli organikler.

Çözünür Katyon, Anyon ve Moleküller

Arıtma çamurlarındaki, tarımsal yönden önemli katyon, anyon ve moleküller, potasyum, sodyum, kalsiyum, magnezyum, klor, sülfat, nitrat, bikarbonat, selenat ve bor (borik asit, borat)’dır. Bu maddelerin hepsini bitkiler absorbe eder ve bunlar arıtma çamurunun bir bakıma gübre değerini gösterir. Bunlar iyon değiştirme dengesine girer ve tutunamayanlar drenaj suyuyla yıkanır. Borik asitin enerji yükü yoktur, zayıf olarak tutulur, fazla sulama yapıldığında topraktan yıkanıp uzaklaşır. Borun sulama suyundaki 0.7 mg/litre’nin üzerindeki konsantrasyonu duyarlı bitkilere toksik etkide bulunur. Dayanıklı bitki pamuk ise sulama suyundaki 10 mg/litre konsantrasyona kadar dayanır (Maas, 1990). Atık sular sulama suyu olarak kullanılacağında duyarlı bitkilerde bor konsantrasyonuna dikkat edilmesi gerekir.

Arıtma çamurları ve atık sular aynı zamanda tuz da içerir. Tuz bitki kök bölgesinden uzaklaştırılamazsa toksik etki yapacak düzeyde birikebilir. Bu özellikle kurak bölgelerde sürekli sulama sonucunda ortaya çıkar. Yağışlı bölgelerde tuz topraktan yıkanır.

İz Elementler

Organik maddelerin ayrışması sonucu, arıtma çamurlarındaki iz elementler; arsenik, kadmiyum, bakır, kobalt, nikel, kurşun, selenyum, molibden ve diğerleri toprak solusyonuna geçer. Bu elementler bitkiler tarafından fazla kullanılmadığı için üst toprak katlarında birikir. Sürekli çamur uygulamalarında bu elementler toksik olacak seviyede birikebilir (Chang ve ark., 1992; McGrath ve ark., 1994). Bitkilerde biriken bu elementler, onları yiyen insan, çiftlik hayvanı ve yaban hayvanlarında zehirli olacak düzeyde birikebilir (Logan ve Chaney, 1983).

Genel olarak asit karakterli topraklarda büyüyen bitki dokularında yüksek konsantrasyonlarda iz element birikir ve bitkiler bundan zarar görürler. Nötral ve alkali topraklardaki zarar fazla olmaz. Asit topraklarda yetişen bitkilere arıtma çamuru verildiği durumda bitki dokularında fazla miktarda, çinko, bakır, kadmiyum ve nikel biriktiği ve toksik belirtilerin görüldüğü değişik çalışmalarda ortaya koyulmuştur.

Zehirli İnorganik Kimyasalların Toprak ve Bitkide Birikimi

Endüstriyel atıksular etkin olarak ön arıtmadan geçtikten sonra şehir kanalizasyonlarına verildiğinde, belediye arıtma çamuru ve arıtılmış kentsel atık su çok az miktarda inorganik kimyasal içerir. Sonuçta belediye arıtma çamuru ve atık sularının tarım alanlarında kullanılması problem oluşturmaz.

Yönetmeliklerde belirtildiği şekliyle tarım alanlarına arıtma çamuru verildiğinde toprakta biriken ağır metaller kolaylıkla hesaplanabilir.

Genellikle arıtma çamuru uygulanmış alanlarda bitkilerin metal alımı çok yüksek değildir. Üç yıl boyunca hektara 15-90 ton arıtma çamurunun verildiği topraklarda yetiştirilen silaj ürününde kadmiyum, çinko oranının arttığı fakat, artışın sınır değerleri geçmediği, diğer elementler arsenik, krom,

28

kurşun, cıva ve selenyumun ise alımının artmadığı tespit edilmiştir (Bray ve ark., 1985). Arıtma çamuru ile uzun yıllar bitki yetiştiriciliğinin yapıldığı çalışmalarda, arsenik, bakır, kurşun, cıva ve nikelin bitkiler tarafından az miktarda alındığı, kadmiyum, çinko ve selenyum alım oranının bir çok bitkide fazla olduğu, molibdeni özellikle baklagil bitkilerini fazla aldığı tespit edilmiştir. Bakır, molibden ve çinko bitki beslenmesi için gereklidir ve arıtma çamuru bu elementlerin eksikliğini giderebilir. Kadmiyum uzun yıllar boyunca insan diyetine fazla miktarda var olduğunda kronik toksik etkide bulunur (Kostial, 1986), Mo ve Se kritik düzeyin üstünde tüketildiğinde hayvanlara toksiktir (Mill ve Davis, 1986; Levander, 1986).

Arıtma çamuru uygulanmış topraklarda yetişen bitkilerde ağır metal konsantrasyonu genellikle uygulanmamış topraklardan daha yüksektir (Tablo 7). Bitkiler tarafından alınan bazı metaller bitkiler için gerekli olmakla birlikte, büyümeye olumlu etkisi olmayan metaller de (Cd, Pb vb.) bitkilerde birikebilir. Arıtma çamuru uygulanmış alanlarda bitkilerin element alımı Zn>Cd>Ni>Cu>Pb>Hg>Cr. Fazla miktarda metal alımı fitotoksik simptomlar oluşturabilir ve sonuçta verim ve ürün kalitesi düşer.

Tablo 7. Arıtma çamuru uygulanmış ve uygulanmamış alanda yetiştirilen farklı bitkilerin yenilen bölünlerinde Cd consantrasyonu (mg/kg)Ürün Çamur

uygulanmışÇamur uygulanmamış

Marul 8.1 0.7Lahana 0.97 0.27Arpa 0.31 0.08Yulaf 0.18 0.21Domates 0.40 0.32Turp 0.74 0.21Mısır 0.13 0.08

Fitotoksik simptomlar 2440 mm/kg Zn konsantrasyonunda, sıvı arıtma çamuru uygulanmış (228 ton/ha) toprakta yetişen soya bitkisinde gözlenmiştir. Normal Zn konsantrasyonu 17-150 mg/kg iken bitki dokularındaki Zn konsantrasyonu 963 mg/kg olarak tespit edilmiştir. Diğer bir arıtma çamuru çalışmasında bitki dokusunda 474 mg/kg Zn konsantrasyonu tespit edilmesine rağmen fitotoksik etki ve verim düşüklüğü tespit edilmemiştir.

Bununla birlikte fitotoksik simptom ve verim düşüklüğünün olmaması metallerin bitki dokularında birikmediği anlamına gelmez. Cd, Fe ve Mo fitotoksik düzeyin altında bitkide birikebilir, fakat bu bitkiyi yiyen hayvan ve insanlarda birikim yapacak kadar yüksektir. Ağır metal birikimi çoğunlukla kök, gövde ve yapraklarda, son olarak ta tohum ve yumrularda yüksektir. Birikim bitki tür ve çeşitlerine de bağlıdır. Solusyon kültüründe Cd alımının incelendiği bir çalışmada, domates yapraklarındaki Cd oranının havuç yapraklarındakinden 70 kat daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Zehirli Organiklerin Toprak ve Bitkilerde Birikimi

Organik kimyasallar toprağa verildiğinde volatilize olur, ayrışır veya toprağa adsorbe olur. Sonuçta volatilize olmayan, ayrışmaya dayanıklı olanlar toprakta birikir. Bir çok organik bileşik arıtma çamurunda az miktarda bulunur ve toprakta birikimi analitik metotlarla tespit edilemeyecek kadar azdır

29

( O’Conner ve ark., 1991; Webber ve ark., 1994). Toprakta biriken kimyasallar da bitkiler tarafından çok az alınır veya hiç alınmaz.

Arıtma çamurlarının Toprak Mikroorganizmalarına EtkisiToprak mikroorganizmaları, bakteri, aktinomiset, mantar ve algler toprağın organik maddesini ayrıştırması, azot, fosfor, kükürt gibi bitki besin elementlerinin doğal döngüsünde onemli rol oynar. Uzun dönem çamur uygulaması ile toprakta metal birikiminin mikrobial aktivite ve mikroorganizma miktarı, biyolojik azot fiksasyonu, mikorhiza etkinliğini etkilemektedir (Giller ve ark., 1989; Smith, 1991). Mikorhiza bitki ile mantar arasındaki simbiyotik yaşamdır. Mantar bitkiden karbonhidrat sağlarken, bitkiye fosfor ve çinko elementlerini verir. Mikroorganizma Miktarı ve AktivitesiOtlayan Hayvanlar Ağır metal ve organik mikro kirleticilerin otlayan hayvanlara etkisi; Çamur uygulanmış topraklardan kaynaklanan kirleticileri biriktirmiş otları

yemeleri Üzerine çamur bulaşmış otları yemeleri Çamur uygulanmış toprakları yemeleri (Toprak koyunların %1-2 diyetini

oluşturur)Ağır metallerin hayvanlarda birikimi hayvan türü, yaşı ve diyetine bağlıdır. Pb ve Cd konsantrasyonu böbrek ve karaciğerde, organların fizyolojik fonksiyonuna bağlı olarak, daha yüksektir. Bununla birlikte, bazı çalışmalarda çamur uygulanmış topraklarda yetişen bitkilerle otlayan sakatatlarında Cd konsantrasyonunun artışı tespit edilmekle birlikte, bu kabul edilebilir sınırlar içindedir (<0.5-1.0 mg/kg taze ağırlık/sakatat EEC). Cd hayvanlardan insanlara besin zinciri ile geçişte çok küçük risk oluşturmakta, hayvanlara etkisi de genellikle olmamaktadır. Kurşun Cd kadar bitkiye alınan ve biriktirilen element değildir, sakatat ve kemiklerdeki birikim, çamur uygulanmış toprağın direk yenmesi veya çamur bulaşmış bitkilerin yenmesinden kaynaklanır.

Ağır metallerin birikim yoluyla hayvanlara toksik etkisinin bulunmayışıyla birlikte, elementler arasında kompleks antogonistik etki de vardır (Tablo 8). Özel bir ağır metalin alımı, mineral dengesizlik oluşturarak diğer metalin alımı veya birikimini azaltır. Bu bazı üretim kriterlerinin, kilo kaybı, kemik bozukluğu, üremede aksaklıklar şeklinde ortaya çıkabilir.

Tablo 8. Arıtma çamuru uygulanmış merada otlayan hayvanlarda Cd ,Pb ve Cu için gıda zincirinde antogonistik etki

Element

Temel Antagonist Açıklama

Cu S, Fe, Mo, Zn, Cd Çamurda > %4 Fe, Cu eksikliğine neden olurDiyetteki fazla Zn Zn (>1000mg/kg)Cu yetersizliği oluştururDiyetteki 50 mg/kg Cu toksisite problemi oluşturmaz

Cd Fe, Zn, Ca Çamur Cd içeriği < Zn içeriğinden küçüktürÇamurdaki düşük Cd:Zn oranı akumulasyon riskini azaltır

Pb Fe, P, Ca, organik madde

Antagonism akumulasyonu azaltır

30

Bitkilerin organik mikro kirletici (OMP) alımı genellikle düşüktür, ve bu şekilde hayvanlara transferi sınırlıdır. Çamur veya çamur uygulanmış toprağın direk yenmesi, lipofilik OMP’lerin yağ dokusu ve süte transferinin en önemli potansiyel yoludur.

İnsan SağlığıArıtma çamurlarının tarım topraklarına verilmesi sonucu ağır metal ve

OMP’lerin, bitki ve hayvansal besinleri tüketerek insanlara geçişi potansiyel risktir. Fakat bunun insan sağlığı için ciddi risk oluşturmadığına inanılmaktadır, nadir olarak çamur bulaşık bitkilerin veya çamur uygulanmış toprağın direk yenilerek (çocuklar) yüksek düzeyde madde alımına rağmen.

31