Doğal ve yapay malzemelerle oluşturulan reaktif bariyer sistemiyle sızıntı suyu kaynaklı kirlilik kontrolünün irdelenmesi

Abstract

Birçok kirletici kaynağın arasında yaşlı depolama sahaları, taban geçirimsizliğinin ve sızıntı suyu drenaj sisteminin bulunmayışı nedeniyle önemli kabul edilmektedir. Sızıntı suyu içerdiği çeşitli sayıda ve türdeki kirleticiler nedeniyle kompleks yapıya sahip bir atık su olarak kabul edilmektedir. Toplanan sızıntı suyunun arıtılması birçok yol ile mümkündür, ancak sızıntı suyunun toprağa sızması durumunda riski azaltmaya yönelik başka giderim ve kontrol yöntemleri uygulanmalıdır. Bunların arasında geçirimli reaktif bariyer sistemleri (PRB) farklı türden birçok sahada uygulanmış olması nedeniyle ümit vaadetmektedir. Geçirimli reaktif bariyer sistemler, kirletici bulutunun önünü keserek sahaya yayılmasına engel olan, yer altına yerleştirilerek kirleticiye aynı zamanda süzgeç görevi sağlayan, yerinde (in-situ) arıtım teknolojisidir. Bu kapsamda yapılan çalışmada birçok doğal materyal ve artıklar/atıklar, geçirimli reaktif bariyer sistemleri için incelenmiştir. Bunlar, pomza, volkanik cüruf, demir cürufu, organik kompost, sepiyolit ve aktif karbondur. Deneyler, laboratuvar ölçekli olarak kesikli ve sürekli (kolon) çalışmalardan oluşmuştur. Sızıntı suyu reaktif materyal etkileşimi çalışmalarında zamanın ve katı/sıvı oranının etkisi incelenmiştir. Buna göre reaktif materyallerin giderim potansiyeli, kirletici parametreleri ve reaktif materyal türüne bağlı değişmiştir. Aktif karbon (AK), sepiyolit (SE), volkanik cüruf (VC) ve pomza (PMZ)'nın birçok kirleticiyi sızıntı suyundan giderme potansiyeli olduğu görülmüştür. En yüksek giderim verimini aktif karbon sergilemiş olsa da sepiyolit, volkanik cüruf ve pomzanın da PO4-3, SO4-2, ağır metaller ve organik bileşikleri giderme potansiyeli olduğu düşünülmektedir. Kesikli çalışmalar AK'nın sırasıyla NH4+, KOI, PO4-3; %27, %75, %100, SE'in söz konusu parametreleri sırasıyla %100, %50, %100 ve PMZ'nın sırasıyla NO3-, KOI, PO4-3; %55, %65, %100, VC'nın ise sırasıyla NO3-, KOI, PO4-3; %100, %70, %100 giderdiği belirlenmiştir. Bununla birlikte kolon çalışmaları sonuçlarına göre, AK'nın yüksek KOI, NH4+ ve ağır metal (Cd+2, Cu+2, Ni+2, Zn+2) giderimi sağladığı görülmüştür. VC kolonu performansının zamanla SO4-2 (>%80) ve ağır metaller (>%70) için yüksek seviyede NH4+, Cl- ve F- için düşük seviyede olmak üzere arıttığı görülürken, KOI ve NO3- ve NH4+ giderimi ise zamanla azalmıştır. PMZ kolonunda ise yüksek (>%80) ağır metal giderimi gözlemlenirken, KOI, NO3- ve NH4+ gideriminin ise zamanla çok azaldığı tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Sızıntı Suyu; Geçirimli Reaktif Bariyer; Toprak ve Yeraltı Suyu Kirliliği; Doğal ve Yapay Materyaller.

Among the many contaminant sources older landfill sites are particularly important as a proper liner and a leachate and a dranage systems are often missing. Leachate, which is a kind of wastewater, has a very complex composition containing a high variety of contaminants. There are various ways of treating the leachate when it can be collected, however ones leached into the soil other treatment or control methods are needed to be carried out. Among these, the permeable reactive barrier technology seems to promising since it has been used at various at other contaminated sites. Permeable reactive bariers (PRBs) is an in-situ treatment technology, permeable treatment zone designed to intercept and remediate a contaminant plume. In this scope, the use of natural materials and residues/wastes were evaluated for their potential use as reactive materials in permeable reactive barrier systems. These used materials were, pumice, volcanic slag, organic compost, sepiolite and activated carbon. Experiments carried out were at lab-scale comprising of batch and column studies.Regarding the leachate reactive materials interaction studies, the influence of time and solid/liquid ratio has been investigated. It has been found out that the potential of reactive materials to remove contaminants from leachate was different for the analysed chemical parameter and the inspected material. Activated carbon (AC), sepiolite (SE), volcanic slag (VS), and pumice (PU) are capable to remove various compounds from landfill leachate. Activated carbon presented the highest removal efficiencies, but sepiolite and volcanic slag seems to have potentials to remove PO4-3, SO4-2, heavy metals and organic compounds. Batch experiments showed that AC removed NH4+, KOI, PO4-3; 27%, 75%, 100%, whereas SE removed same parameters 100%, 50%, 100%, respectively and PU removed NO3-, KOI, PO4-3; 55%, 65%, 100%, whereas VS removed NO3-, KOI, PO4-3; 100%, 70%, 100% respectively. Whereas, column tests results demonstrated that, AC presented high removal efficiencies of COD, NH4+ and heavy metals (Cd+2, Cu+2, Ni+2, Zn+2). VS column performance over time increased extensively for some parameters such as SO4-2 (>80%), heavy metals (>70%), little for NH4+, Cl- and F-, whereas COD and NO3- removal was decreasing. High removal efficiency (>80%) of heavy metals was observed in PU column whereas over time COD, NO3- and NH4+ removal was decreasing.Key Words: Leachate; Permeable Reactive Barriers; Soil and Groundwater Remediation; Natural and Synthetic Materials.