In situ immobilization of the selected heavy metals by sulfide compounds in landfills under methanogenetic conditions

Abstract

METHANOGENİC ŞARTLAR ALTINDA DÜZENLİ DEPOLAMA SAHALARINDA AĞIR METALLERİN SÜLFÜR BİLEŞİKLERİ İLE GİDERİLMESİ ALİYE SUNA ERSES Çevre Teknolojisinde Lisansüstü, 2001 Tez danışmanı: Yardımcı Doç. Dr. Turgut T. Onay Anahtar kelimeler: depolama alanı, katı atık, birlikte bertaraf etme, sızıntı suyunun geriye devri, ağır metaller, sülfürler Birlikte bertaraf etme, evsel katı atıklarla tehlikeli atıkların kontrollü bir şekilde birlikte uzaklaştırılması yönetimidir. Ağır metal içeren sanayii atıkları ile evlerden kaynaklanan pil, boya, mürekkep gibi tehlikeli maddelerin düzenli depolama alanlarına atılması, bu alanlardaki ağır metal konsantrasyonun artışına neden olur.Çinko, demir, nikel, bakır ve kadmiyum ise depolama alanlarında en çok görülen metallerdir. Adsorpsiyon, asit-baz, yukseltgenme-indirgenme, çöktürme-kompleks oluşturma gibi reaksiyonlar ağır metallerin giderilmesini kontrol eden mekanizmalardan birkaçıdır. Depolama sahalarına gelen ağır metallerin sülfürlerle çöktürülmesi bu çalışmanın esas amacıdır. Sızıntı suyunun geri devrinin metal giderimine etkisi de ikinci bir amaç olarak incelendi. Bu nedenle laboratuar şartlarında düzenli depolama alanlarını simule eden iki reaktör işletildi. Bu reaktörler İstanbul'un çöp özelliklerine sahip, sıkıştırılmış ve ufaltılmış çöple dolduruldu. Biri geri devirli, diğeri geri devirsiz olan bu iki reaktör anaerobik microorganizmaların gelişimini arttırmak için 32 °C sabit sıcaklıktaki özel odada işletildi. Ayrıca İstanbul bölgesindeki yağışa eşit miktarda düzenli olarak yağmur suyu eklendi. Methanogenic ortam iki reaktörde de kurulduktan sonra, demir,bakır, nikel, çinko ve vıkadmiyum reaktörlere yüklendi. Bu metaller Türk Tehlikeli Atık Yönetmeliğinde verilen değerlere göre reaktörlere dozlandı. Araştırmanın sonucuna göre, ortamda yeterli miktarda sülfür olmaması halinde metaller sülfat sulfide indirgenene kadar, CC>3= ve PO4-3 gibi diğer anyonlarla çöker. Ayrıca sızıntı suyunun geri devri daha hızlı katı atık stabilizasyonu ve daha çabuk metal giderimi sağlar. vu

IN SITU IMMOBILIZATION OF THE SELECTED HEAVY METALS BY SULFIDE COMPOUNDS IN LANDFILLS UNDER METHANOGENETIC CONDITONS ALİYE SUNA ERSES Master of Science in Environmental Technology, 2001 Advisor: Assis. Prof. Dr. Turgut T. Onay Keywords: landfill, solid waste, co-disposal, leachate recirculation, heavy metals, sulfides Co-disposal is a technique for the controlled disposal of hazardous wastes together with municipal solid waste. Co-disposal of industrial wastes including heavy metals and disposal of household hazardous substances such as batteries, paints, dyes and inks in paper result in release of heavy metals into a landfill environment. Zinc, iron, nickel, copper and cadmium are the most common heavy metals disposed to landfills. These metals are controlled by several attenuation mechanisms including adsorption, acid-base, oxidation-reduction and precipitation-complexation reactions. This research aimed to better understand the extent of heavy metal attenuation in landfills by means of precipitation by sulfide compounds. The effect of selected heavy metals (Zn, Cu, Cd, Fe, Ni) on solid waste stabilization together with the effect of leachate recirculation on the attenuation mechanisms was also investigated. For this purpose, two landfill simulating reactors were used in the laboratory. These reactors were constructed and filled with shredded and compacted municipal solid waste having typical solid waste composition determined for Istanbul region. Two reactors, one with leachate recirculation, ivthe other without were operated in the constant temperature room of 32 °C to enhance the growth of anaerobic microorganisms. Moreover, moisture addition was done into the reactors in order to simulate the annual rainfall. After the onset of the methanogenetic conditions in both reactors, the selected heavy metals including iron, copper, nickel, cadmium and zinc were added into the simulated landfill reactors. The metals (Fe, Cu, Ni, Cd, Zn ) were prepared by dissolving the metal salts in one liter deionized water and introduced into the bioreactors according to the amounts suggested for co-disposal under the directives of the Turkish Hazardous Waste Control Regulations to prevent inhibition of the microbially mediated processes during waste stabilization This research indicated that when sulfide concentration was very low or insufficient, the removal of the metals was controlled by other anions such as CC>3= and PO4`3 until the reduction of sulfate coming from loaded metal salts into the reactors Moreover, leachate recirculation offers opportunities for more rapid waste stabilization including attenuation of co-disposed heavy metals.