KOMPOSTLAMAYA ETK EDEN PARAMETRELER Kompostlamaya Etki Eden Faktrler

KOMPOSTLAMAYA ETKİ EDEN PARAMETRELER

Kompostlamaya Etki Eden Faktörler Kompostlamaya etki eden faktörler en genel olarak aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: a. Atık Yapısı: Atığın çıkış yerine ve mevsimlere bağlıdır. Yaz aylarında çıkan atıklar, organik madde bakımından zengin, gevşek yapıda ve kompostlamaya daha uygundur. b. Kimyasal Bileşim: Atık içerisinde, mikrobiyal aktiviteyi etkileyecek zehirli maddeler olmamalıdır. Ham maddenin C/N oranı, 35/1 ve 20/1 arasında olmalıdır.

c. Ekolojik Faktörler: Atıkta, mikroorganizma besin maddeleri yeterince bulunmalı, sus oranı % 40 -60 arasında olmalı ve kompost yığını iyi havalandırılmalıdır. Atık p. H 'ı 6. 0 -8. 0 arasında bulunmalı ve çevre sıcaklığı mikroorganizma gelişmesine uygun olmalıdır. d. Ham Maddelerin Mikroflorası: Başlangıçtaki mikroorganizma sayı ve çeşidinin fazla oluşu, parçalanmayı hızlandırmaktadır. e. Ham Maddenin Hazırlanması ve Kompostlama Metotları: Ham maddenin mekanik olarak parçalanması, şlam v. b. organik madde ilavesi ve uygulanan metot, kompostlamaya etki etmektedir

Kompostlamaya etki eden faktörler kompostlama işlemi üzerinde etkilidirler. Kompostlama işlemi, prosesin verimini, hızını ve kalitesini değiştiren birçok parametreye bağlıdır. Bunlar; C / N oranı, sıcaklık, havalandırma, p. H, su muhtevası, zararlı maddeler, dane büyüklüğü ve aşı maddeleri ………….

Kompostlaştırma Prosesi Üzerine Etki Eden Parametreler Karbon/Azot (C/N) Oranı Dane Boyutu Su Muhtevası Sıcaklık p. H Mikroorganizma popülasyonu Oksijen Havalandırma Ağır metaller

Karbon /Azot ( C/N ) Oranı: Mikroorganizmalar, gereksinimleri için iki maddeye ihtiyaç duyarlar ; enerjilerini karşılamak üzere Karbon (C) ve çoğalmak için de Azot (N). Çoğunlukla azottan daha çok karbon gerekir. Kompostlaşan bir karışımda besin dengesi C / N oranına bakılarak sağlanır. Kompostlama için optimum değer 25 - 30 arasında değişir. Azot hariç diğer elementler evsel atıklarda yeteri kadar bulunur. Kağıt, saman ve yaprak çok yüksek bir C / N oranına sahiptir ve evsel katı atıklar azot ilavesini gerektirir. Doğada ideal C / N oranı olan atıklar çabuk ayrışırlar, olmayanlara ise bu oranı sağlayacak diğer maddelerden katkıda bulunmak gerekir. Böylece olay hızlandırılmış olur.

Endüstri katı atıklarında ise durum biraz daha farklıdır. Bir üretim söz konusu olduğuna göre belirli bir elementin azlığı veya çokluğu söz konusudur. Eğer C/N oranı 30'u geçerse biyolojik aktivite yavaşlar ve prosesin tamamlanabilmesi için daha çok süreye ihtiyaç duyulur. Diğer taraftan tam tersi bir durumda yani azot miktarı fazla ise, başka bir deyişle C/N oranı 25'in altında ise amonyak açığa çıkar ve bu da mikroorganizmalara zarar verir ve koku oluşmasına yol açar.

C / N oranı büyük olan bir organik maddenin toprağa verilmesi ile toprakta bulunan azot miktarı organik maddenin parçalanması için yeterli olmamaktadır. Fakat ayrışma işine katılan mikroorganizmalar, yeni hücre yapımı için ihtiyaçları olan azotu topraktaki kolay çözülen azot bileşiklerini alarak hücrelerini inşa ederler. Tersine olarak C / N oranının küçük olması halinde fazla azot amonyak şeklinde dışarı çıkabilir. Her iki durumda da azot kaybına dolaysı ile toprağın fakirleşmesine yol açacağından istenmeyen bir durum ortaya çıkar.

Russel tarafından yapılan araştırmalarda C / N oranının 35'den büyük olması halinde azot tutulur. C / N oranının 20'den küçük olması halinde de açığa çıkar. Bu değerler arasında teorik olarak azot değerlerinde bir kayıp olmamaktadır. Optimal C / N oranı çeşitli araştırıcılar tarafından farklı olarak verilmiştir. Thomson'a göre bu değerler 33 -17 arasında değişir. C / N oranının 11. 6 olması halinde ayrışma işleminin duracağı iddia edilmiştir. Bu değer ise yaklaşık olarak toprağın tabii C / N oranına eşittir. C/N oranının 6’nın altına düşmesi yani ortamdaki C miktarının az olması durumunda amonyak açığa çıkarak N kaybı gözlenir. Kompostlama işlemi veya mikrobiyolojik faaliyet daha yüksek C/N oranında da vuku bulmaktadır. Ortamda azotun az olması nedeni ile hızı çok düşüktür. Zamanla ölen mikroorganizmaların azotundan faydalanan canlılar organik maddeleri indirgemektedirler. Böylece zamanla CO 2 çıkışı dolayısı ile C/N oranı düşmekte ve reaksiyonun hızı da artmaktadır. Fakat bu durum da karbon kaybına yol açmakta ve kompostun gübre değerini düşürmektedir.

Kompostlama için C/N oranının 35’den küçük olması hali genellikle birleşilen bir husustur. Bu da şöyle bir düşünce tarzından doğmaktadır: Mikroorganizmaların çeşidine göre hücre özünün C/N değeri 4 ila 10 arasındadır. Ortalama olarak 7 alınabilir. Küçük canlılar işledikleri karbonun % 20’sini yeni hücre yapımında, yani asimilasyonda, % 80’inin de disimilasyonda kullanırlar. Böylece beslenmeleri için ihtiyaç duydukları C/N değeri: 7(% 20) + 28 (% 80) = 35 / 1 olarak bulunur.

Dönerli tambur yapılan deneylerde C/N oranının azalması ile intibak süresinin azaldığını dolayısı ile de kompostlama süresinin kısaldığını tespit etmiştir. Bu oran 10 – 15 arasında olması halinde reaksiyon hemen başlamakta ve kompostlama müddetinin kısalması sebebi ile bir ekonomi de sağlanabilmektedir. Bazı durumlarda, içinde endüstriyel atıklardan ileri gelen zararlı konsantrasyonlarda kirletici içermemesi koşuluyla arıtma çamuru, kompostlanacak katı atıkla karıştırılabilir. Bu çamurun kullanılması tercih edildiği koşullar; - Havalandırmadan dolayı kaybolan nemin tekrar kazanılması gereken durumlar. - C/N oranının azot katkısı yoluyla ayarlanması gerektiği durumlardır. Kullanılacak çamur miktarının sınırları, karışımın ilk C/N oranına ve çamurun ilk nem miktarına bağlıdır.

Yetersiz C/N oranının ayarlanması için gerekli azot bileşiklerinin dışında karışık katı atıklardan iyi bir kompost elde etmek için kireç, fosfat veya potasyum tuzları gibi kimyasal maddelerin eklenmesi gerek yoktur. Bununla beraber bitkileri ihtiyaçlara uygun hale getirmek için son komposta kimyasal gübreler eklenebilir. Genellikle evsel katı atıklarda C/N oranı büyüktür ( 30 – 60 ). Bu oranı düşürmek için katı atıklara arıtma tesis çamuru katmak uygun olmaktadır.

Çizelge 3. 2. Bazı Kompost Materyallerindeki C / N Oranları

Karbon/Azot (C/N) Oranı özetle; C/N oranı, kompostlaştırma prosesi için en önemli çevresel faktördür. Genel olarak C/N oranı biyolojik bozunma prosesi için azotun yeterliliğini göstermektedir. Kompostlaştırmaya alınan organik atık bünyesindeki organik karbonun %20 -40’ı mikroorganizmaların metabolik aktiviteleri ile biyokütle sentezi için kullanılır, kalanı ise enerji reaksiyonları ile CO 2’e dönüştürülür. Katı atıkta C/N>35 ise azotun kompostta tamamen tutulacağı, C/N<20 olması halinde ise azotun komposttan sıyrılması ile serbest kalacağı belirlenmiştir. C/N oranı büyük olan bir kompost toprağa verilirse, ürün bünyesindeki mikroorganizmalar çoğalmaları için gerekli azotu topraktan almakta ve onu azot yönünden fakirleştirmektedir. C/N oranı küçük ise komposttaki fazla azot, amonyak gazı olarak kaybolduğundan toprakta yine azot yönünden bir fakirleşme görülmektedir. C/N oranı çok yüksek olan atıklara, azotlu atıkların ilavesi ile bu oran azaltılabilmektedir. C/N oranı çok düşük olan atıklara ise karbonlu atıkların ilavesi ile C/N oranı arttırılabilmektedir.

C/N oranı ile aerobik kompostlaştırma süresi arasında aşağıdaki türden bir ilişki bulunmaktadır : C/N = 20 için tkompost ≈ 12 gün C/N = 20 -50 için tkompost ≈ 14 gün C/N = 78 için tkompost ≈ 21 gün

Dane Boyutu Katı atıkları parçalamadaki maksat mikroorganizmalar için mümkün olduğu kadar fazla faaliyet imkanı sağlamaktadır. Böylece reaksiyonun süresi kısaltılabilir. Bilhassa açık kompostlama metotlarında hava girişini önlemeyecek şekilde su miktarını çok iyi ayarlamak gerekir. Dane boyutu azaldıkça, mikroorganizmaların faaliyet göstereceği yüzey alanı, dolayısıyla reaksiyonların hızını arttırır. Küçük daneler, yığınların içindeki gözeneklerin ve kanalların boyutunu azaltarak birim hacim ağırlığını arttırırlar. Mekanik karıştırma ve basınçlı havalandırma yapılan tesislerde dane boyutu, atık parçalanarak 1, 5 -2 cm civarına getirilmelidir. Mikroorganizma faaliyetinin artması ve hava geçişinin engellenmemesi için kompostlaştırılacak maddenin tane boyutu 2 -7 cm arasında olmalıdır.

Su Muhtevası Su muhtevası, kompostlaştırma prosesinde mikrobiyal aktiviteyi etkiler. Mikrobiyal aktivite ise, sıcaklığı ve organik maddenin ayrışma hızını etkilemektedir. Mikroorganizma yapısının yaklaşık % 80 sudur ve bunlar besinlerini suda çözünmüş olarak alırlar. Bu nedenle nem kısıtlayıcı bir faktördür. Nemin fazlalığı da hava geçişini engelleyerek ortamı anaerobik şartlara sokar. Havalı kompostlaştırmada, optimum su muhtevası % 5060 aralığında olup, su muhtevasının minimum %30 civarında olması gerekmektedir.

Bütün biyolojik olaylarda olduğu gibi kompostlama işleminde de suyun önemi büyüktür. Nem, komposttaki mikroorganizmaların büyümesi ve çoğalması için gereklidir. Biyokimyasal işlemi sağlayan mikroorganizmaların bileşiminin % 80’i sudur. Besinlerini suda çözünmüş olarak alabilirler. Bundan dolayı da ortamın su filmiyle çevrilmiş olması gereklidir. Su muhtevasının % 30’un altına düşmesi halinde işlemin tamamen duracağı iddia edilmekle beraber yapılan deneylerde bu miktar % 25’e kadar düşmüş olmasına rağmen, ısı çıkışının devam ettiği tespit edilmiştir. Ölçü olarak sadece başlangıçtaki su muhtevası dikkate alınmamalıdır. Nem içeriği için alt aralık ağırlığı olarak yaklaşık % 30 – 40 kadardır. Üst aralık ise gözeneklerin, oksijenin mikroorganizmalara ulaşmasını sağlayacak şekilde açık tutulmasıyla belirlenir. Buna da sistemlerin çoğunda % 60 nem oranıyla ulaşılır. Hızlı bir şekilde karıştırılan tankta % 95 nem içeriğine sahip bir karışım yine de yaş bir kompost meydana getirir, ancak bu işlem daha çok termofilik aerobik stabilizasyon olarak adlandırılır

Sıcaklık �Sıcaklık, kompostlaştırma prosesinde önemli rol oynayan ve aynı zamanda proses hızının bir göstergesi niteliğinde çok önemli bir parametredir. �Mikrobiyal bozulma esnasında biyokütle yapısındaki kompleks organik formlar daha basit yapıdaki karbon formlarına oksitlenmektedir. Karbon içeren moleküller parçalanırken karbon atomları arasındaki bağların kopmasından oluşan kimyasal enerji ısıya dönüşmektedir. Bu durumda ne kadar çok bağ parçalanırsa o kadar çok ısı meydana geldiğinden ; ortamın sıcaklığındaki yükselme biyolojik aktivitenin hızını göstermektedir. �Bu yüzden, kompostlaştırma prosesinde oluşan reaksiyon ve ürünler sıcaklıkla değişmektedir. Sıcaklık, aynı zamanda mikrobiyal aktiviteyi etkileyen su muhtevası ile de doğrudan ilişkilidir.

Bir kompost yığınındaki tipik sıcaklık ve p. H değişimleri

�Kompostlaştırma sürecindeki sıcaklık-zaman profilleri atığın biyolojik olarak ayrışabilirliğinin açık göstergesidir. �Biyolojik ayrışabilirliği düşük (yavaş yada zor ayrışan) organik atıklarda sıcaklığın 40°C üzerine çıkması zordur. Bunu önlemek için başka atıklarla karıştırma gerekebilir. Biyolojik ayrışabilirliği yüksek ve düşük atıklar için sıcaklık profil değişimi

Kompostlaştırmada ısı, organik maddenin mikrobiyal ayrışmasının yan ürünü olarak ortaya çıkmaktadır. Isı üretimi, yığının büyüklüğüne, nem içeriğine, havalandırmaya ve C/N oranına bağlıdır. Dış ortam sıcaklığı da kompost sıcaklığını etkileyebilmektedir EPA (1994)’ya göre patojen sayısında önemli bir azalma sağlayabilmek için, kompostun sıcaklığının 5 gün 40 o. C’de kalması ve bu süre içerisinde en az 5 saat de 55 o. C’nin üzerine çıkması gerekmektedir.

Kompostlaştırma Prosesi Süresince Sıcaklık ve Karbondioksit Solunumunun İlişkisi

p. H Bakteriler için en uygun p. H 6 -7. 5 iken mantarlar için bu değer 5. 5 -8 dir. Uygun olmayan p. H’larda mikroorganizmalar enzim salgılayamamakta, beslenip çoğalamamaktadır. Ortam asitli olunca mikroorganizma reaksiyon hızı azalmakta ve ısı yükselmemektedir. Ortam bazik olunca reaksiyon hızı artmakta, yüksek p. H değerleri kompostlaştırma reaksiyon süresini azaltmaktadır. p. H’ı arttırmak için kireç, azaltmak için kükürt kullanılmaktadır. p. H≥ 8. 5 olunca azot NH 3 gazı olarak kaybolduğundan azot azalmasına sebep olmaktadır. Mikrobiyolojik olaylar, oksijen, su ve besin gibi etkenlerin yanında ortamın p. H’sından da etkilenmektedir. Bu etkilenmenin derecesi, mikroorganizmaların cinslerine göre farklı olabilmektedir. Kompostlaştırmada, kompostun p. H’sı, sıcaklık gibi, proses süresince değişmektedir. Maksimum termofilik kompostlaştırma p. H, 7. 5 -8. 5 aralığında oluşmaktadır. Stabilizasyon verimi daha düşük veya daha yüksek p. H değerlerinde azalmaktadır

Mikroorganizma popülasyonu Mikroorganizma sayısı arttıkça kompostlaştırma işlemi hızlanır. Kompostlaştırma başlangıcında bakteriler faaliyette iken, 7 -10 gün sonra mantarlar faaliyete geçer. Son safhalarda ise aktinomisetler rol oynar. Bakteriler kompost yığınının her tarafında görülürken, mantar ve aktinomisetler ise dış tabakanın 5 -12 cm. lik kısmında bulunurlar.

Hava (Oksijen) ihtiyacı Kompostun hızlı oluşabilmesi için oksijenin yeterli miktarda olması gerekir. Aksi halde ortam anaerobik olur, sıcaklık düşer, patojenler ölmez, kötü kokular çıkar ve kompostlaşma süresi uzar. Kompostlaştırma yığınlarının veya reaktörlerin tüm noktalarında başlangıçta verilen oksijenin en az %50 si bulunmalıdır. Hareketli yığınlarda oksijen sağlamak üzere yığın belirli aralıklarla alt-üst edilirken, sabit yığınlarda ve rektörlerde hava basılır.

�Kompostlaştırma prosesinde, mikrobiyal aktivite için oksijen zorunludur. Mikrobiyal aktivitenin başlangıcında, yığın içindeki boşluklarda oksijen konsantrasyonu %15 -20, karbondioksit konsantrasyonu ise %0. 5 -5 arasında değişmektedir. �Biyolojik aktivitenin ilerlemesiyle oksijen konsantrasyonu azalmakta ve buna bağlı olarak karbondioksit konsantrasyonu artmaktadır. �Aerobik organizmalar ortamdaki oksijen konsantrasyonunun %5 düzeylerine düşmesine rağmen yaşayabilmektedir. Ancak, aerobik kompostlaştırmanın optimal yürüyebilmesi için, oksijen konsantrasyonunun %10’dan büyük olması uygun görülmektedir

Biyobozunurluk Kompost karışımı formüle edilirken C/N oranı kullanışlı bir değer olsa da daha çok bir gösterge olarak dikkate alınmalıdır. Gerekli asıl C/N oranı, besin kaynağının biyobozunurluğuna bağlı olup biyobozunurluk aynı C/N oranına sahip malzemelerde farklılık gösterebilir. Örneğin saman ve odunsu malzemeler aynı C/N aranı seviyelerinde olmasına rağmen saman odunsu malzemeden daha hızlı bozunur ve daha fazla ısı üretir. Karbon Azot C/N Nem Porozite Yoğunluk Ayrıma hızı Kahverengi Hammaddeler Yüksek Düşük-orta Yüksek-orta Düşük-orta Yavaş Kompost süreci tamamlandığından topraktaki azotu bağlar Yeşil Hammaddeler Düşük Yüksek-orta Düşük-orta Yüksek-orta Hızlı İyi havalandırılmazsa kötü kokar C/N oranına bağlı olarak hammaddelerin sınıflandırılması (Paul ve Geesing, 2009)

Hammadde biyobozunurluluğunun zorluk derecesi (Paul ve Geesing, 2009) Biyobozunurluk ve lignin içeriği arasında güçlü bir negatif (ters) korelasyon bulunmuştur (Haug, 1993).

Ağır metaller Evsel katı atıklarda özelliklede endüstriden gelen katı atıklarda çeşitli ağır metaller bulunabilmektedir. Evsel katı atıklar, bileşimlerinde içerdikleri maddelerin heterojenliğinden dolayı Hg, Cd, Cu, Zn, Pb, Cr gibi ağır metalleri bünyelerinde taşımaktadırlar. Bunlar kompostlaştırma sürecinde mikroorganizmaları olumsuz etkilediği gibi kompostun tarım topraklara verilmesi halinde bu miktarlara dikkat edilmesi gerekir.

Ham Çöpün İçerdiği Bazı Ağır. Metal Oranları

Evsel katı atıklardan oluşan kompostlardaki ağır metal kaynakları incelenecek olursa pil ve bataryalarda Pb, Ni, Cd, Hg, Zn ve Cu’nun; farklı baskı mürekkeplerinde, boya ve verniklerde Cr, Cd, Pb, Ni ve Zn’nin; kağıt, tekstil ve kauçuk ürünlerinde Ba, Cr ve Sb’nin; tuvalet artıkları ile bazı tıbbi atıklar da Hg, Zn, Cr ve Ag’ in; özellikle korozyona uğramış galvanizli metallerde de Zn, Cd, Cu, Pb, Sn gibi ağır metallerin varlığı saptanacaktır. Ağır metallerin, mikroorganizmalara olan toksisiteleri mikrobiyolojik ve ortamsal faktörlerin etkisi altındadır. Ağır metallerin organik maddelere bağlanması, çökelmesi, kompleksleşmesi ve iyonik etkiler metallerin toksisitesini etkileyen faktörlerdir. Mikroorganizmaların ağır metallere karşı bir dizi tolerans mekanizmaları olduğu ve detoksifikasyonun bazı özelliklerine sahip oldukları yapılan laboratuar ve analiz çalışmaları ile saptanmıştır.

Ağır metallerin çoğu iz element olarak büyüme için belli konsantrasyonlara kadar mikroorganizmalar için gerekli ise de, aşırı miktarlarının hücredeki protein moleküllerini denatüre etmeleri sonucu hücreler üzerinde geniş toksik etkileri bulunmaktadır. Kompostta ağır metal miktarı arttıkça sıcaklık düşer. Sıcaklık düşüşleri; mikroorganizmaların metabolik faaliyetlerinin yavaşladığını, hatta bazılarının öldüklerini göstermektedir. Çünkü komposttaki sıcaklık mikroorganizmaların aktiviteleri sonucu yükselmekte, belli konsantrasyonlardaki ağır metalleri mikroorganizmalara olan toksisiteleri sıcaklık düşüşlerine neden olmaktadır. Bu durum organik ayrışmanın dolayısı ile kompostlaştımanın kısıtlanmasına diğer bir deyişle organik maddenin ayrışma hızının düşmesine ve ayrışmanın süresinin uzamasına neden olmaktadır. Ayrıca bu durum kompostta hijyenik koşulların sağlanmasını önlemektedir.

• Aşı Maddesi: Gerekli mikroorganizma türlerinin atığın içinde daha önceden bulunmasından ve yerel koşullara kolay adapte olabilmelerinden dolayı, kompostlamanın başlatılması için mikroorganizma kültürleri eklemenin gereği ve herhangi bir avantajı yoktur.

Kompostlamaya rtki eden faktörler Parametre Aralık Tavsiye edilen Karbon azot oranı (C/N) 20: 1 - 40: 1 25: 1 - 30: 1 Nem muhtevası % 40 - 65 % 50 - 60 Oksijen konsantrasyonu >%5 >> % 5 Partikül boyutu (cm çap) 0, 32 - 1, 27 Değişir p. H 5, 5 - 9, 0 6, 5 - 8, 0 Sıcaklık (ºC) 43 - 65 54 - 60