Sustainable Utilization Alternatives for Sewage Sludge: Priority Approaches

Atıksu Arıtma Çamurlarının Sürdürülebilir Kullanım Alternatifleri:Öncelikli Yaklaşımlar

Abstract

Wastewater sludges, which are the natural end products of the microbial food chain in wastewater treatment processes, are among thewaste materials that pose a great risk for the environment. The accumulation of sludge as a secondary pollutant obliges those to bedisposed by appropriate methods after being treated. Although there are many methods for sludge disposal, it is seen that the approachestargeting the sustainable use of wastewater sludges have been the focus of interest both economically and ecologically. Within theframework of today's priority approaches, sludge is not considered as a waste material, it is considered as a resource that can be recycled or reused. The most common practice among reuse methods is application of stabilized sludge as fertilizer to agricultural lands. Withthe entry of sludge into the soil environment, the plant nutrients and organic substances in sludge participate in their natural cycles inthe soil and economical gain is achieved in agricultural production. However, recent studies draw attention to the fact thatmicropollutants in wastewater sludge, as well as traditional pollutants, pose a threat to the environment and human health. Concernsraised by these studies limit the scale of sludge applications to agricultural lands and its public acceptance is reduced. Therefore, manystudies have been conducted to use sludges for different purposes. In this context, dewatered sludges and sludge ashes can be used asadditives in the production of cement as well as many construction materials. Moreover, many technologies with different approachesto energy recovery from wastewater sludge have been developed and many researches have been carried out. Electricity generationthrough incineration and thermal energy recovery is considered as a popular sustainable usage alternative for wastewater sludge.However, the high moisture content and low calorific value of the sludge cause high energy consumption and additional fuel demandmay occur. In order to increase the total amount of energy obtained from the sludge, further work is needed to reduce the energy spentin the drying phase and to achieve net energy balances with different scenarios. Obtaining value-added products such as proteins,enzymes, polyhydroxyalkanoates, and biosurfactants from wastewater sludge is an innovative approach that offers many advantagesand can take an important place in the area of sludge management in the future. Bio products and valuable resources that can be obtainedfrom wastewater sludge have the potential to be used in many different areas as sustainable green product alternatives. Comprehensivestudies are required to reveal the technological-economic performances of the sludge-based biorefinery processes.

Özet

Atıksu arıtma proseslerindeki mikrobiyal besin zincirinin doğal son ürünleri olan arıtma çamurları, çevre için büyük risk oluşturan atıkmaddeler arasında sayılmaktadırlar. Arıtma çamurlarının ikincil bir kirletici olarak birikmesi, söz konusu atıkların, işlem gördüktensonra uygun yöntemlerle bertaraf edilmesini zorunlu kılmaktadır. Çamur bertarafı için birçok yöntem bulunmakla birlikte, son yıllardaatıksu arıtma çamurlarının sürdürülebilir kullanımını hedef alan yaklaşımların hem ekonomik, hem de ekolojik açıdan ilgi odağı olduğugörülmektedir. Günümüzün öncelikli yaklaşımları çerçevesinde arıtma çamurları atık bir malzeme olarak düşünülmemekte, geridönüşümü ya da yeniden kullanımı mümkün olan bir kaynak olarak değerlendirilmektedir. Arıtma çamurlarının yeniden kullanımıkapsamında en yaygın uygulama, stabilize edilen çamurun tarımsal arazilere gübre olarak verilmesidir. Çamurun toprak ortamınagirmesiyle, bünyesinde bulunan bitki besin maddeleri ve organik maddeler topraktaki doğal döngülerine katılmakta ve tarımsal üretimdeekonomik kazanç sağlanmaktadır. Ancak son yıllarda yapılan çalışmalar, geleneksel kirleticilerin yanısıra çamurdaki mikrokirleticilerinde çevre ve insan sağlığı için bir tehdit oluşturduğuna dikkati çekmektedir. Bu çalışmaların ortaya koyduğu endişeler, tarım arazilerineyapılan çamur uygulamalarının ölçeğini ve halkın kabulünü kısıtlamaktadır. Bu nedenle, atıksu çamurlarının farklı amaçlarlakullanılmasına yönelik çalışmalara ağırlık verilmiştir. Bu kapsamda, susuzlaştırılmış arıtma çamurları ile çamurların yakılması sonucuelde edilen küller, çimento ve birçok yapı malzemesinin üretiminde katkı maddesi olarak kullanılabilmektedir. Diğer taraftan atıksuçamurundan enerji geri kazanımına yönelik farklı yaklaşımlara sahip pek çok teknoloji geliştirilmiş ve çok sayıda araştırma yapılmıştır. Yakma ve termal enerji geri kazanımı yoluyla elektrik üretimi, atıksu çamuru için popüler bir sürdürülebilir kullanım alternatifi olarakkabul edilmektedir. Ancak çamurun yüksek nem içeriği ve düşük ısıl değeri yüksek enerji tüketimine sebep olmakta ve ek yakıt ihtiyacısöz konusu olabilmektedir. Arıtma çamurlarından elde edilen toplam enerji miktarlarını arttırmak için, kurutma aşamasında harcananenerjinin azaltılması ve farklı senaryolar ile net enerji dengelerinin sağlanması konularında daha fazla çalışmanın yapılmasına ihtiyaçvardır. Atıksu çamurundan proteinler, enzimler, polihidroksialkanoatlar, biyosürfaktanlar gibi katma değerli ürünlerin elde edilmesi ise,pek çok avantaj sunan ve gelecekteki çamur yönetimi alanında önemli bir yer tutabilecek yenilikçi bir yaklaşımdır. Atıksu çamurundanelde edilebilecek biyo ürünler ve değerli kaynaklar, sürdürülebilir yeşil ürün alternatifleri olarak çok farklı alanlarda kullanılabilmepotansiyeline sahiptir. Arıtma çamuru tabanlı biyorafineri süreçlerinin teknolojik-ekonomik performansının daha detaylı olarak ortayakonması için kapsamlı çalışmaların yapılması gerekmektedir.