Türkiye`deki santral uçucu küllerinin sızıntı özelliklerinin incelenmesi
Investigation of leaching properties of fly ashes originated from Turkish coal-fired thermal power plants
Yazar: OĞULCAN EVİRGEN
Danışman: DOÇ. DR. AYŞENUR UĞURLU ; DR. TÜRKAY ONACAK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kömürle çalışan termik santrallerin uçucu küllerinin depolandıkları alanlarda yüzey ya da yeraltı suları ile yapabilecekleri sızıntı özellikleri incelenmiştir. Bunun için Türkiye'de üç değişik bölgede yer alan termik santraller seçilmiştir. Bu santraller, gerek kullandıkları kömürlerin özellikleri gerekse de küllerinin içerdiği kalsiyum oksit miktarları açısından farklılıklar göstermektedir. Uçucu külleri ele alınan santraller, Afşin-Elbistan, Çayırhan ve Seyitömer Termik Santralleri'dir. Uçucu küllerde sızıntı özellikleri incelenmesi, dünyada yaygın olarak kullanılan iki standart yönteme göre gerçekleştirilmiştir. Bunlar US-EPA TCLP 1311 ve EU-CEN TC292A/VG2 Yöntemleri'dir. TCLP yöntemi ortamın düşük pH derecelerine ayarlanmasını gerektirirken, CEN yönteminde pH ayarlaması yapılmamaktadır. Bu iki yöntem ayrıca oda sıcaklığında ve 50°C sıcaklıkta da ayrı ayn incelenmiş olup, sıcaklığın küllerden çözünen madde miktarına etkisi gözlenmiştir. Bunun yanısıra, değişik sıvı/katı oranlarının da küllerin sızıntı özelliklerine etkisi araştırılmış ve çalışma boyunca tüm değişkenlerle birlikte değerlendirilmiştir. Çalışmada, esas elementlerden Fe, Ca, Mg, Na ve K, eser elementlerden ise Ni, Pb, Zn, Mn, Cr, Cu ve Ba elementlerinin değişik koşullar altında, üç farklı uçucu külden çözünürlüğü incelenmiştir. Bütün bu değişkenler gözönüne alınınca, sızıntı özellikleri incelenen uçucu küllerden en fazla kalsiyum elementinin çözündüğü görülmüştür. Kalsiyum en çok Afşin-Elbistan uçucu küllerinde çözünmüş olup, bunu Çayırhan ve Seyitömer külleri izlemiştir. Diğer tüm elementlerin konsantrasyonu çok daha düşük seviyelerde kalmıştır. Ayrıca, sıcaklıktaki artış tüm elementlerin çözeltideki konsantasyonunu arttırırken, kalsiyum konsantrasyonunda belirgin düşüşler gözlenmiştir. TCLP ve CEN yöntemleri ile uçucu külden çözünen elementlerin miktarları farklılık gösterdiğinden uçucu küllerin tehlikeli ya da tehlikesiz olarak sınıflandırılmalarının uygulanan yönteme bağlı olduğu görülmüştür. Bu nedenle sızıntı yöntemlerinin hangisinin kullanılacağının otoritelerce belirlenmesi gerektiği önerilmiştir. Bunun yanısıra, uçucu külden çözünen elementlerin konsantrasyonlarının, zehirlilik ve içme suyu standarlarındaki değerleri karşılayamadığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Uçucu kül, sızıntı, TCLP, CEN Danışman: Doç. Dr. Ayşenur Uğurlu, Hacettepe Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Çevre Teknolojileri Anabilim Dalı Eş Danışman: Dr. Türkay Onacak, Hacettepe Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Çevre Teknolojileri Anabilim Dalı

Abstract:
In this study, surface and groundwater leaching properties of fly ashes originated from coal-fired thermal power plants in the fly ash ponds were investigated. For this reason, three thermal power plants were selected from different regions of Turkey. These plants differ from each other on the basis of coal basins they bum coal from and the quantity of calcium oxide in the ashes they produce. The power plants whose fly ashes were analysed are Afsin-Elbistan, Cayirhan and Seyitomer Power Plants. The analysis of leachate properties of the fly ashes were depended upon two worldwide standard methods. These are US-EPA TCLP 1311 and EU-CEN TC292M/G2 Methods where TCLP method requires lower pH degrees in the environment; however CEN has no pH regulations. Both of these two standard methods are also managed at room and 50°C temperatures in order to analyse the effect of temperature on the solubility of materials from the fly ashes. Moreover, the effects of different L/S ratios are investigated on the leaching properties of fly ashes and assessed with the all other variables throughout the study. In the study, the solubility from fly ash of Fe, Ca, Mg, Na and K from major elements and Ni, Pb, Zn, Mn, Cr, Cu and Ba from minor elements were analysed. All through these variables are under determination, calcium element is the most soluable element from fly ashes that are investigated for the leachate behaviour. Calcium has the most solubility from fly ashes of Afsin-Elbistan which is followed by Cayirhan and Seyitomer. The concentration of all of the other elements were much lower than this. Moreover, any increase in temperature causes an increase in the concentration of all elements except calcium which has decreases in concentration due to the increase in temperature. As the concentrations of the elements dissolved from fly ashes differ from each other due to applied leaching method of TCLP and CEN, the classification of fly ashes as hazardous or non-hazardous depends on the leaching method. According to this, it was advised that the authorities should define the classification method. Also it was found that, the concentrations of the elements in the leachates do not pass the toxicity and drinking water qualifications. Key Words: Fly ash, leach, TCLP, CEN Advisor: Assoc. Prof. Dr. Aysenur Uğurlu, Hacettepe University, Department of Environmental Engineering, Environmental Technologies Head Discipline Co-Advisor: Dr. Turkay Onacak, Hacettepe University, Department of Environmental Engineering, Environmental Technologies Head Discipline