Zararlı atıkların solidifikasyon/stabilizasyon teknolojisi ile yönetimi

Abstract

Zararlı atıkları immobilize etmek ve kalıcı ıslah çözümleri sırasında zararlılığı azaltmak için çimentonun ve diğer solidifîkasyon araçlarının kullanılması uygulanabilirliği olan bir yöntemdir ve çok çeşitli organik ve inorganik atıklar için etkinliği kanıtlanmıştır. Bu tez çalışmasında, bazı zehirli ağır metalleri ve organik kimyasalları içeren çamur formundaki zararlı atıkların, solidifikasyon/stabilizasyon teknolojisi kullanılarak arıtılması ve geri kazanılması incelenmiştir. Zararlı atıklar için uygun solidifikasyon/stabilizasyon arıtma projelerinin geliştirilmesinde yararlanılabilecek bir iş akışı da önerilmiştir. Deney çalışmalarında, ülkemizde yaygın şekilde bulunan kimya-metal son işlemler endüstrisinden kaynaklanan endüstriyel arıtma çamuruna S/S teknolojisi uygulanmıştır. Arıtma çamurunun sızma özelliklerini belirlemek üzere iki yöntem kullanılmıştır. Bunlardan biri Alman Standart Metotlarından DİN 38 414 S4 Testi diğeri ise Amerikan Çevre Koruma Teşkilatının Ekstraksiyon Prosedür (EP) Toksisite Test Metodudur. Her iki prosedüre göre DİN eluatları ve EP ekstraktları hazırlanmıştır. Hazırlanan EP ekstraktları, eluatlar ve asit ortamda parçalanmış çözeltilerde toplam organik karbon ve metal ölçümleri yapılmışta. Arıtılmamış atığm zararlılık özellikleri belirlenerek hem Türk hem de Amerikan Çevre Koruma Teşkilatının yönetmelikleriyle karşılaştınlmıştır. Zararlı atığm solidifikasyon/stabilizasyonu için bağlayıcı olarak sadece Portland Çimentosu PÇ-42,5 kullanılmıştır. Yüksek TOC, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb ve Zn içeren atığı solidifiye etmek ve kirleticileri immobilize etmek için Portland çimentosu ile karıştırılır. TS EN 206/1 Türk standardına göre C35 sınıfı beton numuneleri kuru çamur, çimento, ince agrega, kaba agrega, su ve bir beton katkı maddesi ile hazırlanmıştır. 36 adet beton numunesinin atık bağlayıcı oranlan (Atık/Çimento) 0/100 ile 40/100 arasında tutulmuştur. Karışımların su/çimento (w/c) oranlan 0,49-0,68 olmuş ve çökme (slump) değeri 170-200 mm arasında değişmiştir. 15 cm kenar uzunluğundaki kübik standart beton numuneleri hazırlanmış ve 20 ± 2 °C sıcaklığındaki kür havuzlarında üç farklı kür zamanında (7, 28 ve 90 gün) kür edilmiştir. Katılaştırılmış beton numunelerine basınç dayanım ve sızma, parçalama deneyleri uygulanmıştır. Basınç dayanımları, beton numunelerinin yapı malzemesi olarak kullanılıp kullanılamayacağını belirlemek için ölçülmüştür. Basınç dayanımı değerleri, kimya- metal son işlemler endüstrisi arıtma çamurlarından elde edilen beton numunelerinin yapı malzemesi olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Numunelerin EP ekstraktları, eluatlar ve asit ortamda parçalanmış çözeltilerinde yapılan ağır metal ve toplam organik karbon ölçümleri, EPTox ve DİN 38 414 S4 sızma prosedürlerindeki standart konsantrasyonlardan daha düşük sonuçlar vermiştir. Bu çalışmanın ana amaçlan bir kimya endüstrisindeki spesifik bir zararlı atığı tespit etmek, atıksu arıtma sistemi çamuruna S/S teknolojisini uygulamak, uzaklaştırma ve tekrar kullanıma uygunluğunu incelemektir. Bu çalışma, endüstriyel arıtma çamurlarının zararlılık lengerinin S/S teknolojisiyle giderimini göstermektedir ve bu zararlı atıkların yönetim alternatifleri hakkında bilgi vermektedir. Bu tez çalışmasında, bütün zararlı bileşenlerin stabilize edildiği ve zararlı atığın zehirlilik zarar kriterinin, S/S ile giderildiği sonucuna varılmıştır. Başka bir deyişle zararlı bileşenlerin S/S'i ile detoksifikasyon prosesi başanyla tamamlanmıştır.

Utilization of cement and other solidification agents is a feasible method to immobilize hazardous wastes and is one of the remediation alternatives to decrease hazard characteristics of wastes. And the effectiveness of the method was demonstrated for organic and inorganic wastes. In this study, treatment and recovery of hazardous wastes in sludge form containing some potentially toxic heavy metals and organic chemicals by solidification/stabilization (S/S) technology was investigated. Meanwhile a workflow was also performed and recommended to develop suitable S/S treatment projects for hazardous wastes. During experimental studies, the S/S technology was applied to the industrial treatment sludge which was originated from a chemical-metal finishing industry. Treatment sludge was analyzed by using eluat and extract procedures as defined and the hazard characteristics of the waste were determined based on both Turkish and USEPA regulations by means of leaching test methods (DIN 38414-S4 Test and Extraction Procedure Toxicity Test). Portland cement PC-42,5 (CEM 1 42,5 R) was used as a binder for S/S of hazardous waste. Portland Cement was mixed to the sludge to solidify the waste containing high TOC, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn and immobilize the pollutants. Control and other specimens were prepared with dried sludge, cement, fine aggregate, course aggregate, water and a concrete additive as C 35 class of concrete according to Turkish standard `TS EN 206/1`. The waste to binder ratios (W/B) of 36 specimens were kept between 0/100 and 40/100. Water/cement (W/C) ratio of specimen for each mixture was 0.49-0.68 and it was balanced with 170-200 mm of slump test value. In dimension of 15x15x15 cm cubic specimens were molded and immersed in a cure bath at 20 ± 2 °C room temperature for three different curing time periods (7- day, 28-day and 90-day). Compressive strength tests and leach tests were conducted for solidified concrete specimens. Their compressive strengths were measured to determine feasible utilization as a construction material. The compressive strength values showed that specimens obtained from chemical-metal finishing sludge could be used as a construction material. Heavy metal and organic contents of the extracts of each specimen were generally determined less than stipulated concentrations in EPTox and DIN 38414-S4 leaching procedures. Main objectives of this study were to determine a specific hazardous waste from a chemical industry, to implement the S/S technology on the wastewater treatment system sludge and to investigate compatibility with disposal and reuse. This study indicates the hazard criteria removal of the industrial treatment sludges by S/S technology and leads to solve problems about the management alternatives of these hazardous wastes. As a result, all hazardous compounds were stabilized and toxic hazard criteria on the hazardous waste was removed by S/S. In other words, detoxification were achieved by S/S of hazardous compounds. xvi