TEHL KEL ATIK BERTARAFI Ç N Y B R ALTERNAT F OLARAK STABILIZASYON/SOL D F KASYON TEKNOLOJ S ÇEL K, S.Ö. *, S VR N. ** * Trakya Üniversitesi Çorlu Müh. Fakültesi Çevre Mühendisli i Bölümü Çorlu/TEK RDA, sunaozden@corlu.edu.tr ** stanbul Üniversitesi Mühendisli Fakültesi Çevre Mühendisli i Bölümü Avcılar/ STANBUL, nuket@istanbul.edu.tr ÖZET Günümüz sanayile mi toplumlarında çevreyi tehlikeli atık olu umu ve bertarafı sonucu ortaya çıkabilecek olumsuz etkilerden korumak ba lıca ilgi odaklarindan biridir. Son yıllarda atık bertarafı için yeni alternatifler bulmak kaçınılmaz olmu tur. Zira, düzenli depolama alan azlı ı ve sızma gibi problemler do urması, yakma teknolojisi ise pahalı önlemler ve emisyon problemi olu turması dolayısıyla dezavantajlara sahip yöntemlerdir. imdiye dek, tehlikeli atı ı tehlikeli olmayan türlere dönü türen ya da tehlikeli bile enlerin çevreye potansiyel sızıntısını önleyen çe itli teknolojiler geli tirilmi tir. Bu teknolojilerden biri de, kireç ve çimento gibi ba layıcı maddeler kullanılarak tehlikeli atıkların stabilizasyon/solidifikasyonu (S/S) teknolojisidir. Stabilizasyon/solidifikasyon teknolijisi, tehlikeli atıkların bertarafını sa larken geri dönü üme de olanak veren mantıklı bir seçenektir. S/S teknolojisi ile atık içerisindeki tehlikeli formdaki bile enler fiziksel ve kimyasal olarak sabitlenir ve çevreye olabilecek etkileri önemli ölçüde azaltılarak standartlara uyacak hale getirilebilir. Dahası, stabilize edilmi atık belirli bir fiziksel dayanımı ve kimyasal stabiliteyi sa layabilirse, yapı materyali olarak de erlendirilmesi mümkün olabilir. Bu çalı mada tehlikeli atık bertaraf için iyi bir alternatif olan Stabilizasyon/solidifikasyon teknolojisi gözden geçirilerek bazı uygulama örnekleri verilmi tir. Anahtar Kelimeler: Tehlikeli atık, Stabilizasyon/solidifikasyon(S/S), ba layıcı madde, fiziksel dayanım, kimyasal stabilite STABILIZATION/SOLIDIFICATION TECHNOLOGY AS A GOOD ALTERNATIVE FOR HAZARDOUS WASTE D SPOSAL ABSTRACT Protecting the environment from hazadous pollutants associated with waste generation and disposal is a major concern in today s heavily industrialized world. In the last decades, finding different alternatives for waste disposalling have been inevitable, because landfilling is not a reasonable alternative with the problems of land scarcity and leaching, and incineration is not not a reasonable alternative with the problems of emmissions and requirements of additional cost due to additional precautions. Thus far, various technologies have been developed which transform hazardous waste to nontoxic, or reduce the potential release of toxic species into the environment. One such promising technology is stabilization/solidification (S/S) of solid wastes by means of adding cementitous binders, like lime and cement. Stabilization/solidification technologies have been viable options for using disposal of hazardous wastes and also effective disposal methods providing possibilities in recovery. During S/S application, the toxic constituents present in the waste form are physically as well as chemially fixed, that is, their mobility is significantly reduced so as to minimize the threat to the environment and also ensure compliance with existing regulatory standards. Moreover, the stabilized wastes may attain adequate strength and chemical stability to enable their utilization in construction applications, such as engineering fill, road or pavement subgrade, backfil, and base material. In this paper, Stablization/solidification technology which is a good alternative for hazardous waste disposal have been revieved and some application examples are given. Keywords: Hazardous waste, disposal, recovery, stabilization/solidification G R Ülkemizde atıklarla ilgili Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeli i, Su Kirlili i Kontrolü Yönetmeli i, Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeli i gibi yönetmelikler olsa dahi, bu yönetmeliklerdeki atık tanımı ve sınıflandırılmasındaki bo luklardan ve yürütme ile ilgili yanlı lıklardan dolayı atık yönetimi do ru bir ekilde yapılamamaktadır. Atıkların, özellikle de tehlikeli atık kapsamına giren atıkların uygun yöntemler uygulanarak uzakla tırılması esastır. Oysa ki ülkemizde evsel atıklar dahi uygun bir ekilde uzakla tırılamamaktadır. Tehlikeli atıklarla ilgili durum ise daha karma ıktır. Ülkemizde oldukça fazla miktarda tehlikeli atık olu makta iken, bu atıkların sadece bir kısmı legal yollardan uzakla tırılmaktadır. Geri kalan kısmının ise ne oldu u, ne ekilde bertaraf edildi i bilinmemektedir. Evsel veya endüstriyel atıksuların arıtılması sonucu olu an arıtma çamurlarının nihai bertarafında gereken özen gösterilmemekte, arıtma çamurları genellikle, yo unla tırma ve kurutma i lemlerinden sonra veya hiçbir i lem uygulanmadan sulu halde, belediyelerin döküm sahalarında bertaraf edilmekte veya yerle im bölgeleri dı ında bo arazilere illegal yollardan geli igüzel dökülmektedir. Hiçbir önlemin alınmadı ı bu alanlardan topra a ve su kaynaklarına sızıntı olması kaçınılmazdır. nsan sa lı ını do rudan ya da dolaylı olarak tehdit eden bu tür atıkların özel i lemlerden geçirildikten ve tehlikeli kirleticiler minimum düzeye indirildikten sonra uzakla tırılması gerekmektedir. 278
Stabilizasyon/solidifikasyon teknolojisi yakma ve düzenli depolama yöntemleri dü ünülse bile, yakmadan çıkan küllerin uzakla tırılmasında ve düzenli depolama öncesinde zararlı madde sızıntısını önlemede kullanılmakta ve alternatif yöntemler arasında makul ve mantıklı bir çözüm olarak öne çıkmakta ve yaygın bir ekilde kullanım alanı bulmaktadır. S/S teknolojisinin tercih nedenlerinden biri de uygulandı ı atıkta dayanıklılı ı ve sızdırmazlı ı arttırması, permeabiliteyi ise dü ürmesidir. Bu anlamda S/S, ürünün fiziksel ve kimyasal özelliklerini geli tirerek, düzenli depolama için bir ön hazırlık sa lamı olur veya elde edilen stabil malzeme belli bir dayanıma sahip ise, yapı malzemesi olarak kullanılabilir. S/S ürünü, düzenli depolama sahalarında örtü materyali, yol in aatlarında dolgu materyali olarak, tu la yapımında veya arazi rekreasyonunda kullanılabilir. S/S teknolojisi, atık minimizasyonu ve geri kazanım alternatifi sa layan önemli bir metod olarak kar ımıza çıkmaktadır ve bu konuda detaylı ara tırmaların yapılması gereklili ini do urmaktadır. Bu teknolojilerin uygulama alanları; zararlı atık alanlarının iyile tirilmesi, di er atık proseslerinden çıkan atıkların arıtımı (Örne in termal arıtımdan kaynaklanan küller) ve kirletici içeren topraklar büyük miktarlarda oldu u zaman kirleticilerin arıtılması olarak sayılabilir (Filibeli, 1996). MATERYAL VE METOD STAB L ZASYON/SOL D F KASYON (S/S) prosesi, toksik maddelerin kararlı formlara dönü türüldü ü bir sabitleme prosesidir. Bu uygulama ile atıktan bile enlerin sızması minimuma indirilerek atı ın toksisitesi azaltılmı ve tehlikeli olma özelli i giderilmi olur. RCRA a göre, e er zararlı atıklar geri kazanma yoluyla elimine edilemez ise yakma ve kayna ında azaltma ile solidifikasyon ve stabilizasyon zorunlu kılınmı tır. USEPA, sızıntı suyu toplama ve bertaraf sistemine sahip olan bir atık için bir sistemde yarı katı ve sıvı atık eklinde olan çamurların bertarafına izin verir. Serbest sıvı akı ının önlenmesini sa lamak için toprak, uçucu kül, çimento, kil gibi stabilize edici katıla tırıcılar ile atıklar karı tırılır. Ayrıca solidifikasyon ile zararlı atık sıkı tırıldı ında dayanıklılık ve sızdırmazlık artar, permeabilite ise dü er. Bu ekilde solidifikasyon,ürünün fiziksel ve kimyasal özeliklerini iyile tirerek deponi metodu için bir ön hazırlık sa lamı olur veya olu an katıla tırılmı malzeme belli bir dayanıma sahip olur. Sızıntı testleri ile final ürününün tehlikeli olmadı ı ortaya konursa bahsedildi i gibi bu ürünün yapı malzemesi olarak tekrar kullanılabilirli i mümkündür. Elde edilen malzeme düzenli depolama sahalarında örtü metaryeli, yol in aatlarında dolgu materyali olarak, tu la yapımında ve arazi rekreasyonunda kullanılabilir. Böylece atı ın çevreye zararlı olmaktan öte yararlı olabilecek yönde kullanımı da gerçekle tirilmi olacaktır.solidifikasyon i lemi için öncelikle analitik yöntemlerle atı ın karakterize edilmesi gereklidir. Atı ın özelliklerine uygun katıla tırma yöntemi ve özel katkı maddelerinin seçilmesi; atı ın bünyesindeki tehlikeli maddelerin ön i lemlerle yeterince stabilize edilmesi ve seçilen yönteme göre katıla tırma i leminin yapılması izlenmesi gereken yol olmalıdır. Pb, Cd, Cu, Cr ve Zn gibi kirletici a ır metalleri içeren inorganik katı atık ve çamurlar, solidifikasyon i lemlerinde en çok kullanılan atıklardır (Uçaro lu, 2002). Solidifikasyon leminin Amaçları Solidifikasyonun temel amacı sıvı, katı veya çamur formundaki zararlı atıktan katı bir ürün elde etmek ve zararlı atı ın çevreye olan zararını önlemektir. Zararlı atık bu yöntemle kirleticiler açısından standart de erleri sa layan konvansiyonel atık karakterine dönü türülür. S/S teknolojisinin ana amaçları; *Zararlı atık bile enlerinin izin verilebilir limitlerde tutulması *Sıvı atık veya çamurdan katı madde üretimi *Atık özellikleri ele alınarak fiziksel geli im sa laması *Birbirleri sayesinde atık bile enlerinin transferini engelleyerek yüzey alanını azaltmak *Sızıntı sıvısı olu tu u zaman bile enlerin hareketlili inin azaltılması *Toksik atıkları toksik olmayan formlara dönü türmek *Biyolojik ve kimyasal bozunmaya kar ılık,katıla tırılmı maddeleri dayanıklı hale getirmek *Emniyetli bir giderim metoduyla katıla tırılmı maddelerin yapı malzemesi olarak tekrar kullanımını sa lamak *Akı kanlar ile temas etti i zaman kirletici çözünürlü ünü azaltmak (Uçaro lu, 2002). Solidifikasyon/stabilizasyon teknolojilerinin genel kategorileri Solidifikasyon sistemleri organik ve inorganik sistemler olmak üzere iki genel kategoride incelenir. Bu kategoriler atık kompozisyonuna göre de il,kullanılan solidifikasyon katkıları baz alınarak belirlenir. Bu prosesler ekil 1 de özetlenmi tir. SOL D F KASYONSTAB L ZASYON norganik Sistemler Organik sistemler Kireç Kil Çimento Puzolan Silikat Termoplastik 279 Termosetting (org.polimerizasyon) Makro kapsül.
ekil 1. Solidifikasyon/stabilizasyon teknolojilerinin genel kategorileri (1) Tablo 1 deki metodların uygulanması, kirleticilerin konsantrasyonu, katkı maddelerinin miktarı ve çe itli kirleticilerin ve kimyasal maddelerin sinerjistik etkileri gibi çe itli faktörlere ba lıdır (Filibeli, 1996). Tablo1. Atık solidifikasyon/stabilizasyonunda katkı maddelerinin uygulanabilirli i(3) Solidifîkasyon Prosesleri Çimento Esaslı Sistemler Termoplastik Prosesler Organik polimer prosesleri Kapsülleme Prosesleri Avantajları *Proses Ekipmanları ve malzemeler kolay elde edilebilir, *Bu teknik çok iyi geli tirilmi tir, *Çamurlardaki kimyasal de i iklikler tolare edilebilir, *Kullanılan katkı malz. Ve karı tırma ekipmanları uygun fiyatlıdır, * yi bir katıla ma ve kuvvetli reaksiyonlar gerçekle ir, *Metallerin tutulması sa lanır, *Dü ük sızdırma ve geçirimsizlik sa lanır. *Katıla tırılan ürünün dayanımı ve permeabilitesi ilave edilen çimento miktarı ile ayarlanabilir. *Çimento ile karı tırma ve muamele kolaydır. *Kirleticilerin sızıntı miktarı daha dü üktür. *Son ürün, sıvı çözeltilere kar ı dirençlidir. *Termoplastik maddeler katkı malzemelerine yapı ırlar. *Küçük miktarlarda katkı ilaveleri yeterlidir. *Bu teknik hem ıslak hem de kuru çamurlarda uygulanabilir. *Son ürün dü ük yo unlu a sahiptir * yi çözünebilen kirleticiler için etkin verime sahiptirler. *Örtü materyalleri güçlü ve inert oldu undan ikinci bir konteynıra ihtiyaç göstermez. Dezavantajları *Dü ük mukavemetli çimentoatık karı ımları asidik çözeltilerden etkilenebilir ve stabilize materyalin ayrı ması söz konusu olabilir. *Çimentonun sertle mesinde olumsuz etki yapan maddeler içeren bazı atıkların katıla tırılmasında pahalı ön i lemler ve çimento türleri veya katkı malzemeleri gerekebilir. *Çimento ve di er katkı maddeleri atı ın a ırlık ve hacminin artmasına sebep olur. * nhibitör bile enler ve kirleticiler olabilir. *Proses basit görünmekle beraber uzmanlık gerektirir. *Pahalı bir metoddur, özel ekipman ve e itimli personele ihtiyaç vardır. *Termoplastik maddeler yanıcı özelli e sahiptir. *Kirletici içeren çamurlar dü ük sıcaklıklarda uçucudurlar ve dikkatle kontrol edilmelidirler. *Islak çamurlar, termoplastik maddelerle karı tırılmadan önce kurutulmalıdırlar *Bazı organik polimerler biyolojik olarak parçalanabilir. *Son ürün olarak kirleticiler hafif ba lı reçine matriksi üzerinde tutulurlar. *Son ürün uzakla tırılmadan önce konteynıra yerle tirilir. *Dü ük ph ta yüksek çözünebilirlik gösteren metaller varoldukça üreformaldehit gibi asidik katalizörler, metallerin su içine kaçmasına sebep olurlar. *Kul. malzemeler oldukça pahalıdır. *Isıtma ve özel ekipman gerektirir. * lem öncesi çamur kurutulmalıdır. *Kaplama materyali yanıcı özelliktedir. Solidifikasyon/Stabilizasyon Teknolojilerinin Avantaj ve Dezavantajları S/S i lemlerinin avantaj ve dezavantajları prosese, ba layıcılara, atı a, arazi artlarına ve di er bazı faktörlere göre de i iklik gösterir. Örne in puzolançimento tipi reaksiyonların kullanıldı ı prosesler nispeten dü ük maliyetli ve kullanımı kolaydır. Ancak bu proses ile atık hacmi ve a ırlı ı artınca büyük miktarda malzemeye ihtiyaç duyulur. Polimerik materyallerde kapsülleme durumunda ise hacim artı ı çok küçük olur ve bazı durumlarda ürün performansı önemli derecede artar. Ancak bazen maliyette artı lar ve proseste güçlükler olu abilece i gösterilmi tir. 280
Tablo 2.Stabilizasyon/solidifikasyon etkinli ini belirlemek için uygulanabilecek testler Fiziksel testler ndeks Özellikleri Testleri: Partikül Da ılımı Analizleri(ASTM D42263) Atterberg Limitleri(ASTMD431884) Nem oranı(astmd221680) Askıdaki Katılar Boya Filtresi Testi Yo unluk Testleri Sürme silindir metodu Kum konisi metodu Nükleer metod Kompaksiyon Testleri Permeabilite (geçirgenlik) testleri Dü en kafalı permeabilite deneyi Sabit kafalı permeabilite deneyi Dayanım Testleri Kimyasal testler TCLP EP Tox Cal. WET MEP MWEP Denge sızdırma testi Asit Nötralizasyn Kapasitesi Sıralı Ekstraksiyon Testi Sıralı Kimyasal Ekstraksiyn S/S Yönteminin Etkinli ini Belirlemek çin Uygulanabilecek Testler S/S Prosesi uygulanmı materyallere, i lemin etkinli ini ölçmek için çe itli testler uygulanır. Fiziksel yöntemler, atıkları stabilizasyondan önce ve sonra tanımlamak için uygulanırken, kimyasal yöntemler performans de erlendirmesi için yardımcı olabilecek sızıntı testleri gibi testleri içerir. Stabilize atı a, çevrede maruz kalabilece i etkileri laboratuarda simule eden testler uygulanarak, materyale do al ortama bırakıldı ında kar ıla abilece i durumlara benzer sızma yaratacak etkiler yaparak sonuçlar de erlendirilir. Bu ekilde stabilize edilmi atıkta çevrede uzun dönemde meydana gelebilecek etkiler laboratuar artlarında yaratılarak, bu etkilerin stabilize edilerek tehlikeli özelli i giderilmi olan atıkta ne gibi de i ikliklere yol açaca ı daha ba ında belirlenebilir (3,4). SONUÇ S/S Teknolojisi ile ilgili yapılmı çalı malar oldukça fazladır. Bunlardan sonuçlanan ve sıklıkla referans olarak kullanılanlara örnekler verilmi tir. Idachaba ve di. (2002), konuyla ilgili bir çalı malarında atık/çimento oranının mikrobiyal stabiliteye etkileri ara tırılmı, örnek olarak krom nitratlı atık kullanılmı tır. Ba layıcı madde olarak portland çimentosu uygulanarak 4 farklı krom nitrat/çimento kombinasyonu çalı ılmı tır. A ırlıkça %4.8, %8.7, %10.7, %15.9 krom nitrat uygulanmı tır. Çalı mada stabilize atıktaki Cr miktarının %4.8 den %8.7 ye çıkarılmasının toplam Cr sızıntısını etkilemedi i, mikrobiyal stabiliteye de önemli bir etkisinin olmadı ı belirlenmi tir. Katıla tırılmı Materyalin Kalitesinin De erlendirilmesi Tablo 3. Katıla tırılmı Materyalin Kalitesini Belirleyen Parametreler Özellik Sa lanması Gereken De er Kar ıla tırma De eri Permeabilite (28 gün) <1x107 m/s Kum: 1x1045x105 m/s Silt: 1x1061x107 m/s Beton: 1x108 m/s Dayanım (28 gün) <0.34 MN/m2 Beton: 30 MN/m2 Yıkama suyu kalitesi* (Sızıntı suyu kalitesi) (3.4 kgf/cm2) ph: 811 KOI < 280 g/m3 Toplam CN < 1 g/m3 Toplam sülfür < 5 g/m3 Toplam fenol < 5 g/m3 NH3 < 40 g/m3 Toksik a ır metaller: Zn < 10 g/m3, Hg < 0.5 g/m3,, Di erleri (Cd, Cr, Cu, Ni, Pa, V, Ba, Co, Mo, Sn, As, Se, Sb) < 5 g/m3, Pestisidler < 0.1 g/m3 281 Mortar: 20 MN/m2 * 28 gün bekletilmi 50 g katıla tırılmı materyal ince toz haline getirilir; 500 ml. distile su ile karı tırılır; Whatman No:2 filtre ka ıdından süzülür(1) Krom miktarı %10.7 ve %15.9 a çıkarıldı ında ise mikrobiyal stabilite önemli oranda azalmı, Cr sızıntısı 3 kat ve 1.3 kat artmı tır. Sonuç olarak krom miktarındaki artı ın stabilize atı ın mikrobiyal parçalanmaya dayanımını azalttı ı belirlenmi tir. Chang ve di. (1999), çalı malarında elektrokaplama ve tabakhane atık çamurlarına ba layıcı olarak, çimento, uçucu kül, cüruf ve sönmemi kireç ekleyerek S/S uygulaması yapmı lardır. Çalı mada % 14 cüruf, % 55 uçucu kül, % 14 kireç ve % 17 çimentodan olu an karı ımın optimum karı ım oldu u, fakat bu oranların sızma konusunda tatmin edici
bir sonuç vermesine ra men, kabul edilebilir bir basınç dayanımı sa lamadı ı belirlenmi tir. Uygun bir sızıntı özelli i ile birlikte uygun basınç dayanımının elde edilebilmesi için çimento oranının artırılması ve su/ çimento oranının azaltılması gerekti i sonucuna varılmı tır. Chan ve di. (2000), otomobil fren fabrikası atık tozlarına portland çimentosu ve Portland çimentosu ile birlikte aktif karbonu birlikte kullanarak S/S uygulamı lardır. Sızıntı ile ilgili özellikleri belirlemek için TCLP yöntemi uygulanmı tır. Çalı ma sonucunda görülmü tür ki, çimentoyla birlikte aktif karbonun kullanılması, sadece çimento uygulamasına göre sızıntıda % 424 oranında daha fazla bir azalma sa lamı tır. Sadece çimentonun kullanıldı ı durumda, sızıntılar en yüksek Ba olmak üzere sırasıyla, Zn, Pb, Cr, Cu ve Fe de olmu tur. Katıla tırılmı numunelerin basınç dayanımlarının spesifik de er olan 414 kpa (4.14 kgf/cm2) de erinden fazla oldu u, 112 Mpa (10120 kgf/ cm2) arasında de erler aldı ı belirlenmi tir. Maliyet konusunda yapılan analize göre, düzenli depolama maliyeti ile kar ıla tırıldı ında, çimento ile S/S yapılması durumunda maliyette % 40.3, aktif karbonçimentonun birlikte kullanılması durumunda ise % 43.8 lik bir artı oldu u belirlenmi tir. Maliyetler dü ünüldü ünde ise, yeni yönetmelikler yürürlü e girmedi i sürece i letmeler tarafından yöntemin uygulanabilirli inin mümkün olup olmadı ı belirsiz olarak nitelendirilmi tir. Rha ve di. (2000), çalı malarında, cüruf ile S/S prosesi uygulanan tehlikeli atıkta, cüruf karı ımında Cr ve Pb un kimyasal kararlılı a etkisi incelenmi tir. Ba layıcı olarak uçucu kül ve alçı ta ı denenmi tir. Cürufa alçı ta ı eklendi i durumda, basınç dayanımının arttı ı belirlenmi tir. Bu durumda olu an fazlar mikroyapının yo unla masına neden olmu, aynı zamanda a ır metal iyonlarının sızmasında azalma gözlenmi tir. Cüruf ve uçucu kül birlikte kullanıldı ında da basınç dayanımı artmı, aluminyum hidrat olu umu ve iyon de i imi ile sızmada azalma sa lanmı tır. Sonuç olarak, ortamda krom iyonları varlı ında, aluminyum hidratların yapısındaki aluminyum atomları ile katı solüsyon içindeki bir ba ka iyonla olu turdu u bile ik sayesinde, temelde solidifikasyonun olu tu u sonucuna varılmı tır. Jang ve Kim (2000), yaptıkları bir çalı mada, maden atıklarının ve uçucu külün elemental kompozisyonunun belirlenmesi için üç tip asidik çözelti ( 0.1 N HCl, HNO3HClO4 ve HNO3HCl) uygulamı lardır. Ayrıca, kimyasal fraksiyonların belirlenmesi için bir ardı ık ekstraksiyon prosedürü uygulamı lardır. Solidifiye ve stabilize olmu materyal için uygun çimento, atık ve uçucu kül oranının tespit edilmesi amacıyla üçüncü, yedinci ve yirmi sekizinci günlerde basınç dayanımı ölçümleri yapılmı tır. En yüksek dayanımın elde edildi i karı ım oranı % 85 çimento, %5 maden atıkları ve %10 uçucu kül eklindedir. Ayrıca, S/S prosesinde hazırlanan numunelerin daha uzun süreler nem odasında bekletilmeleri durumunda, a ır metal sızma miktarının azaldı ı görülmü tür. Park (2000), a ır metal içeren çelik endüstrisi zararlı atıklarının S/S unda üç ayrı ba layıcı kullanmı lardır: Portland çimentosu(opc), klinker fırın tozu (CKD), modifiye portland çimentosu ve klinker fırın tozu ile katıla mayı hızlandırıcı bir madde (QSA) içeren Portland çimentosu. Çalı mada, klinker fırın tozunun içeri indeki alkaliler, katıla ma ve hidratasyonu hızlandırıcı etki göstermi ; hızlandırıcı madde ise, katıla mayı hızlandırıcı ve basınç dayanımını artırıcı e ilim göstermi tir. Yüksek alkali içeri e sahip klinker fırın tozu ile çimento birlikte kullanıldı ında, a ır metal sızıntısı azalmı, basınç dayanımı ise artmı tır. Klinker fırın tozu ve hızlandırıcı içeren çimento birlikte uygulandı ında ise, hidrat olu umunun çok fazla olması dolayısıyla yüksek basınç dayanımlarının elde edildi i ve sızıntıdaki a ır metal miktarının oldukça az oldu u gözlemlenmi ve bu yöntemin a ır metal içeri i yüksek olan atıkların stabilizasyonunda etkili bir ekilde uygulanabilece ine karar verilmi tir. Valls ve Vazquez (1996), çalı malarında, kentsel atıksu arıtma tesislerinden kaynaklanan arıtma çamurlarında S/S uygulaması yapmı ve bunun için ba layıcı olarak çimento ve çimentouçucu kül kombinasyonunu ba layıcı olarak kullanmı lardır. Son ürünün çevresel kalitesinin de erlendirilmesi amacıyla ürüne, çevredeki durumu simule eden Hollanda Sızma Testi (Netherland Leaching Test) gibi birkaç sızma testi uygulanmı tır. Bu testler ile olası sızıntılar; a ır metaller, sülfatlar, kloridler, fosfatlar ve organik bile enler açısından de erlendirilmi tir. Çalı mada arıtma çamuru olarak, anaerobik biyolojik proses çıkı ı çamuru kullanılmı tır. Arıtma çamurunda ve sızıntıda TOC, A ır metal konsantrasyonları, Kloridler, Fosfatlar, Sülfatlar ve AOX analizleri yapılmı tır. Mortar örnekleri; nemli çamur, kalkerli kum, Portland I 45A Çimentosu (orta yüksek dayanımda çimento), musluk suyu kullanılarak hazırlanmı tır. Bazı karı ımlarda hidratasyon geli tirici ve hızlandırıcı olarak çamurun içerdi i organik maddelerin etkilerine kar ı kalsiyum klorid eklenmi tir ve cementin bir kısmı yerine uçucu kül kullanılmı tır. Basınç dayanımları incelendi inde, uçucu kül katkısının olmadı ı, fakat hızlandırıcı olarak CaCl2 in uygulandı ı karı ımlarda dayanım, karı ımların ço unda 10MPa ın üzerinde bulunmu tur. Uçucu kül katkılı, hızlandırıcısız karı ımlarda ise basınç dayanımları< 10 MPa olarak belirlenmi tir. Sızıntıda ve çamurda TOC ölçümleri sonucuna göre stabilizayon sonucunda TOC konsantrasyonunda %25 ile %60 arasında azalma oldu u belirlenmi tir. AOX Konsantrasyonunun da oldukça dü ük oldu u belirlenmi tir. Çalı mada kirletici maddelerin portland çimentosu tarafından yüksek oranda fikse edildi i belirlenmi tir. Vals ve Vazquez (2000), bir ba ka çalı malarında çamurçimento ve çamurçimentouçucu kül uygulamı ve de erlendirmeler; priz hızı (uygun karı ım), olu turulmu hidratasyon ürünü ve ula ılan ph de erleri vasıtasıyla kimyasal stabilite ve olu turulmu sistemde organik bile enler ve mikroorganizmaların konsantrasyonları ve tipleri üzerine yapılmı tır. Kullanılan arıtma çamuru anaerobik biyolojik çamurdur. Çalı mada, çamurun karakterizasyonunda, mikrobiyal içerik ve organik bile en içeri inin hesaba katılması gereklili i vurgulanmı tır. Çamurun karakterizasyonu 282
yapılırken, çamur içeri indeki katı ve sıvı ya lar ve karbonhidratlar da belirlenmi tir. Bu bile enlerin, priz ve sıkıla ma(hardening) prosesini direkt olarak etkiledi i vurgulanmı tır. Çalı mada mikrobiyal içerik ve organik bile enler analiz edilmi tir. Çimento hamurları, çe itli atık katkılarıyla çalı ılmı tır: toplam karı ımda %50, 35 ve 25 ıslak çamur uygulanmı tır. S/S sisteminin fiziksel de erlendirilmesinin yapılabilmesi için çamurçimento karı ımına eklenen uygun su içeri i ve farklı karı ımlarda bu hamurlarda olu mu priz ba langıcı ve priz sonu belirlenmi tir. Çalı mada uçucu kül,% 5, 10, 15 ve 25 portland çimentosu yerine uygulanmı tır. Priz zamanı sonuçlarına göre, çamur miktarı arttıkça priz ba langıcı ve sonu daha çok gecikti i belirlenmi tir. Çalı mada, ortamın alkalinitesinin, çamurdaki organik bile enlerin ve mikroorganizmaların nötralizasyonuna ve parçalanmasına yardım etti i ve sistemin stabilitesini sa ladı ından bahsedilmi tir. Çalı mada proteinlerin, ya ların ve organik azotun parçalandı ı; tam tersine karbohidratların çok az miktarda azaldı ı gözlenmi tir. Bu sonuca göre mikroorganizmal içeri in özellikle aeroblar, enterobakteriler ve koliformların azaldı ının belirlenmesi sürpriz olmamı tır. Çalı ma sonuçları de erlendirildi inde, karı ımda çimentonun hidratasyon ürünlerinin formasyonuna ba lı olarak katı ve dayanıklı bir sistem olu tu u görülmü tür. Kalsiyum klorid gibi hızlandırıcıların eklenmesi ile prosesin gecikmesi dengelenmi tir. Bu katkıların hidratasyon reaksiyonuna yardım etti i, yüzey alanını arttırdı ı ve hidrate formun morfolojik karakteristiklerini de i tirdi inden bahsedilmi tir. KAYNAKLAR Chan Y. M., Agamuthu P. and Mahalingam R. 2000, Solidification and Stabilization of Asbestos Waste From an Automobile Brake Manufacturing Facılıty Using Cement, Journal of Hazardous Material B 77, 209226 Chang J. E., Lin T.T., Ko M., Liaw D. 1999, Stabilization/Solidification of Sludges Containing Heavy Metals By Using Cements and Waste Puzzolans, Journal of Environmental Science and Health, V.34, 11431160 EPA Handbook 1991, Stabilization Technologies For RCRA Corrective Actions Filibeli A. 1996 Arıtma Çamurlarının lenmesi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Basım Ünitesi, Yayın No: 255, zmir Idachaba M., Nyevor K., Egiebor O. 2002, Microbial Stability Evaluation of Cement Based Waste Forms at Different Waste to Cement Ratio, Journal of Hazardous Material 3929, 110 Jang A., Kim S. 2000, Technical Note Solidification and Stabilization of Pb, Zn, Cd and Cu in Tailinng Wastes Using Cement and Fly Ash, Minerals Engineering, Vol. 13, No:1415, 16591662 Lagrega M. D., Buchingam P.L., Evans J. C. And The Environmental Resources Group 1994, Hazardous Waste Management, Mc Graw Hill Inc., 1103 p. Park C. K. 2000, Hydration and Solidification of Hazardous Wastes Containing Heavy Metals Using Modified Cementitous Materials, Cement and Concrete Research 30, 429435 Rha C.Y., Kang S. K., Kim C. E. 2000, Investigation of the Stability of Hardened Slag Paste For the Stabilization/ Solidification of Wastes Containing Heavy Metal Ions, Journal of Hazardous Materials B73, 255267 Uçaro lu S. 2002, Zararlı Atıkların Solidifikasyonu ve Geri Kazanımı: Otomotiv Endüstrisi, Doktora tezi, TÜ, stanbul Valls S., Vazquez E. 1996, Stabilization And Solidification Of Sewage Sludges With Portland Cement, Cement And Concrete Research 30, 16711678 Valls S., Vazquez E. 2002, Leaching Properties of Stabilized/ Solidified Cement Admixtures Sewage Sludge Systems, Waste Manegment 22, 3745 283