Stabilizasyon/solidifikasyon (S/S) işlemi uygulanmış ağır metal içeren atıkların düzenli depolama koşullarındaki fiziksel ve kimyasal davranışlarının incelenmesi
Investigation of the physical and chemical behaviors of wastes containing heavy metals treated with stabilization/solidification (S/S) process at landfills
Yazar: BEKİR TOMBUL
Danışman: DOÇ. DR. GÜRDAL KANAT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık depolama alanları = Waste disposal areas ; Ağır metaller = Heavy metals ; Metal ekstraksiyonları = Metal extractions ; Tehlikeli atıklar = Hazardous wastes

Özet:
Stabilizasyon ve Solidifikasyon (S/S) prosesi, düzenli depolama öncesi tehlikeli atıklara uygulanan yaygın bir ön işlem metodudur. Depolama öncesi ön işleme ihtiyacı olan atıklar, belirlenen reçetelerdeki oranlarda çimento, kireç vb. bağlayıcı malzemeler ve suyla karıştırılarak belirlenen kür süresinde bekletilerek katılaştırılmaktadır. S/S işlemiyle atıktan bileşenlerin sızması minimuma indirilerek atığın toksisitesi azaltılmakta ve daha stabil hale getirilmektedir. Ancak, ön işlem görmüş ve düzenli depolama sahalarında bertaraf edilen atıkların uzun vadede çevresel etkileri bilinmemektedir. Bu sebeple S/S işleminin uzun süreli etkileri çevresel risk oluşturabilmektedir. Yapılan bu çalışmada, demir çelik üretiminden kaynaklanan ve çoklu ağır metal kirliliği (Cd, Pb, Zn, Ba) içeren baca gazı tozunun çimento esaslı S/S işlemiyle belirlenen optimum çimento oranı olan %12 reçete (Ç12) ile S/S etkinliği, düzenli depolama sahasının simüle edildiği çevresel ve laboratuvar şartlarında oluşan sızıntı suyuna ve toprağa etkisinin farklı analiz metotlarıyla izlenmiştir. Baca gazı tozu atığının katılaştırılarak depolanan numunelerin BCR-SEP ile metal fazları belirlenerek karakterizasyonları yapılmıştır. Katılaştırılan atık numuneleri çevresel şartlarda ve laboratuvar (zayıf asidik) şartlarında yaklaşık bir yıl boyunca depolanmıştır. Depolama sonrası düzenekten alınan katı numunelere sızıntı testleri yapılmış, basınç dayanım testi ve elektron mikroskobuyla görüntülerine alınarak değerlendirmeler yapılmıştır. BCR-SEP analizlerine göre kirlilik faktörü (Kf) en fazla Cd ağır metali olup, genel Kf sıralaması Cd>Zn>Pb>Ba şeklindedir. Risk değerlendirme kodu (RDK) sonuçlarında da benzer şekilde bütün numunelerde Cd ağır metali çok yüksek risk grubunda çıkmıştır. Ayrıca çalışma kullanılan düzeneklerden toprak numuneleri alınmış ve oluşan sızıntılar toplanmıştır. Toprak numunelerine yapılan kütlesel analizlerde Ba ve Zn metalinden bazı kontaminasyonların olduğu tespit edilmesine rağmen, sızıntıya geçme miktarlarının düşük olduğu yani stabilizasyon işleminin sürdüğü görülmüştür. Çalışma süresi boyunca düzenli depolanan numunelerin gerekli olan tüm yasal limit değerlerini sağladığı görülmüştür.

Abstract:
Stabilization/Solidification (S/S) process is a common pretreatment method applied to hazardous wastes before landfill. Wastes that need pre-treatment before storage are mixed with cement, lime, etc. in the proportions specified in the prescribed recipes. It is mixed with binding materials and water and solidified by waiting for the specified curing time. With the S/S process, the leaching of components from the waste is minimized, reducing the toxicity of the waste and making it more stable. However, the long-term environmental effects of pre-treated and disposed of in landfills are unknown. For this reason, the long-term effects of the S/S process may pose an environmental risk. In this study, the optimum cement rate determined by the cement-based S/S process of flue gas dust, which originates from iron and steel production and contains multiple heavy metal pollution (Cd, Pb, Zn, Ba) and S/S with 12% recipe (Ç12). Its effectiveness was monitored with different analysis methods on the leachate and soil generated under environmental and laboratory conditions simulating the sanitary landfill. Its effects on the resulting leachate and soil were monitored with different analysis methods. The metal phases of the samples stored by solidifying the flue gas dust waste were determined and characterized using BCR-SEP. The solidified BGTs were stored under environmental and laboratory (weakly acidic) conditions for approximately one year. Leak tests were performed on the samples taken after storage, and evaluations were made by taking pressure resistance tests and images with an electron microscope. According to BCR-SEP analyses, the contamination factor (Kf) is highest for Cd heavy metal, and the general Kf order is Cd>Zn>Pb>Ba. Similarly, in the risk assessment code (RDK) results, Cd heavy metal was found in the very high-risk group in all samples. In addition, soil samples were taken from the setup used in the study and the resulting leaks were collected. Although some contamination from Ba and Zn metal was detected in the mass analysis of soil samples, it was observed that the amount of leaching was low, meaning that the stabilization process was continuing. It was observed that samples stored regularly throughout the study provided all required legal limit values.