Bir Maden İşletmesi Sahasındaa Oluşan Atıkların Zararsız Bertarafının Araştırılması  

Prof. Dr. Ertuğrul ERDİN ; Doç. Dr. Davut Özdağlar; Prof. Dr. Halil KÖSE

ÖZET

Maden işletmesi kapatıldıktn sonra maden sahasında, atık barajlarında ya da işletme sahaası içindeki geçici monodeponilerde maden zenginleştirme atıkları oluşmaktadır. Burada oluşan atıklar da taş, kaya parçası, çakıl, kaba kum, ince kum, mil ve kil farksiyonlarında olbilmektedir. Sorun olabilecek olan ise su ile işleme tabi tutulduktan sonra ve alıcı ortam standartlarına uygun hale getirildikten sonra ortama verilmektedir. Burada bir maden işletmesi kapatıldıktan sonra geride kalan monodeponinin olası etkileri, tehlike potansiyeli ve iyileştirilmesi önerileri ele alınacaktır.

İşletme Kalıntılarındaki Ağır Metaller ve Çevrimi

Çevre koruma yasaları, genel sorunu bir ortamdan veya bir şekilden diğerine dönüştürmektedir. Örneğin kara kirliliği ve kontrolu sonucunda kirli su ve katı artıklar oluşmaktadır. Kirli suların arıtılması sonucunda koku kirlenmesi, çamur ve katı artık oluşmaktadır. Hava kirliliğini arıtırken de atıksu veya katı artık meydana gelmektedir. Katı artıklar ise hava ve su, toprak ortamlarında yeni yüklere neden olabilmektedir.

Eski akülerin geri kazanıldığı tesislerde, F.Almanya'da aşağıdaki ağır metaller elde edilmiştir:

357 bin ton kurşun, 298 bin ton bakır, 356 bin ton çinko, 1 200 ton kadmiyum, 400 ton kalay.

Bu tesislerdeki kurşun konsantrasyonu 0.5 mg/m3 havayı aşmamalıdır. Sülfürik asit buharı da 1 mg/m3'ü geçmemelidir.

Kadmiyum, krom ve nikel inhalasyon (solunum) yolu ile alınması halinde canlı bünyesinde birikerek kanserojen etki göstermektedir. Oral (ağız yolu) alınan kadmiyumun kanserojen etkisi gözlenmemiştir. Üç değerli krom günde 50-200 ug aasında alınması halinde sakıncasızdır, çünkü insanın buna izelement olarak ihtiyacı vardır. Altı değerli olan krom ise çok toksiktir. Bu nedenle de içme suyundaki miktar 50 ug/l'i aşmamalıdır.

Nikel için de oral yolla alınması halinde, herhangi bir kanserojen etkisi görülmemektedir. Nikel de krom gibi canlı için önemli iz besin maddesidir. İnsanın günlük ihtiyacı ise 500 ug'dır. İçme suyundaki miktarı ise 50 ug/l'i aşmamalıdır.

Aslında insan bünyesinin Fe, Zn, Cu, K, Ca, Na, Mg gibi metallere ihtiyacı vardır. Daha az miktarda ise Mn, Cr (111), Ni, Va, Mo, Co ve Sn'e ihtiyacı vardır ve canlı organizmanın ihtiyacı olduğu yerde merkezde bulunur. Doğal olarak toksik konsantrasyonlar oluşmamaktadır. Ancak antropojen nedenlerle böyle bir etki beklenebilir. Epigenetik, ve genotoksik etikler enzimlerni faaliyetlerini durdurur veya hızlandırır veya mebranın yapısını bozar.

Genelde ağırmetallerin insana geçişleri ve bulundukları yerle ise: Bu ağır metaller insanda dikkat ve işitme zayıflığına neden olmakta, idrardaki protein miktarı artmakta, metabolizması bozulmaktadır. Özellikle bu rahatsızlıklar hiçbir önlemsiz çalışan bu maddeleri işleyen, kullanan tesisler civarında görülmektedir. İnsanlar meslek hastalığına yakalanabilmektedir.

Görüldüğü gibi ağırmetallerin döngüsünü mutlak olarak durdurmak imkansız. Ancka azaltabilir veya kontrol altına alabiliriz. Böylece insan ve canlı sağlığına olan olumsuz etkilerini en aza indirebiliriz.

Kurtun

Kurşunun insan sağlığını tehdit eden bir madde olduğu uzun süredir bilinmektedir. Kurşunun toksit etkisi partikel büyüklüğüne, vücuda giriş şekline ve vücut sıvısında çözünebilirliğine bağlıdır. Kurşunu sis, duman, buhar ve toz şeklinde solunum yolu, su, içecek, yiecek şeklinde ağız yolu ve organo kurşun bileşikleri ise deri yolu ile alınmaktadır. Kurşun eşya veya anorgnaki bileşikleri ile temas etmek hiç de tehlikeli değlidir. Ancak ağıza almak veya tenefüs etmek sakıncalıdır. Toz ve buhar şeklinde alınanın resorbsiyonu ağız yolu ile alınandan daha kolay ve hızlıdır.

Kurtun alkiller beyin fonksyinonun etkiler. Etkisi kronik değildir. bilakis akut toksit psikoze şeklindedir ve ölüme kadar götürür. Organizmanın almış olduğu kurşun idrar yolu ile dışarı atılır, ancak atılan miktar az olduğundan böbrek ve karaciğerde birikimler olur. Kemik dokusuna karşı şiddetli afinitesi olduğu içni orda da birikir. Akut kurşun zehirlenmesi kusmaya, kendinden geçmeye, bilincini kayıp etmeye neden olur. Kronik zehirlenme uzun süre ağız veya solunum yolu ile alınması sonucunda oluşur. Belirtileri ise yorgunluk, zayıflık, iştahsızlık, başağrısı, sürekli kabızlık, yağ ve ağırlık kaybı şeklinde kendini gösterir. Çok ilerlemişzehirlenmenin belirtileri mide, bağırsak kolukleri, vücudun alt kısımlarında ağırlar ve duyarlılık, kan dolaşımı bozuklukları, anemi, titreme, eklem ve kas ağrıları, el ve kolda yavaş yavaş felçleşme, ve sinir sisteminin bozulması gibi arızalardır.

Kurşun enzim zehiridir, hücre solunumunu bloke eder, kan hücreleri dışında omiriliği, sinir hücrelerini etkiler, Ayrıca kurşunun kanserojen olduğu da söylenmektedir.

Kurşun kil mineralleri, humus maddeleri ve demir oksitleri tarafından şiddetli ir şekilde tutulur. Bu nedenle havaya, suya verilen kurşun toprakta bağlanır. Suda kurşun su ürünleri canlılarının metalik zehirlenmelerine neden olur. Kurşunun topraktan bitkiye geçmesi humus cinsine ve miktarına, mübadele kapasitesine, kireç miktarına ve pH değerine bağlıdır. Asitik ortamda kurşun alınması daha hızlı olur. Bitki aldığı kurşunu daha ziyade kök bölgesinde toplar. Kurşunun bir yandan ekonomik önemi varken bir yandan da ekolojik tehlikesi vardır. Bu nedenle kurşunu olabildiğince geri kazanmaya çalışmak lazım.

Boya kalıntıları, organo kurşun çamurları gibi üretime özgü artıkların özel artık depolama yerlerinde depolanması gerekir.

Kadmiyum

Kadmiyum doğada Greenockit (CdS), Otavit (CdCO3) ve kadminyum oksit (CdO) olarak ve genelde çinko, bakır ve kurşun madenleri ile birlikte bulunur.

İnsan ekolojisi açısından Cd-yükü ve insana geçişi çok yolludur:

- Havadan solunumla;

- Bitkiden, hayvandan yiyecekle

- Sudan içecekle geçer.

İçme suyudaki sınır'değer 0.006 mg/lt'dir.

Solunum havasında 0.1-0.5 ug Cd/m3 düzeyinde bulunması halinde akcigerler için önemli tehlike arzetmektedir. Sıgara içen insanlar solunum havası ile çok miktarda kadmiyum alıyorlardır. Örneğin günde 20 sıgara içen bir insan 2-4 ug Cd alıyor demektir. Sıgara içenle içmeyenin kanları karşılaştırıldığında içenin kanında iki misli fazla Cd bulunduğu görülür.

Uzun ömürlü tedavi, Cd'un kullanımdan kaldırılması, bu toksik ağır metal yerine başka madde bulunması ile gerçekleşir. Cd'un olumsuz çevresel etkileri de ortadan kalkar.

Krom

Ekonomik olarak kullanılan tek krom minerali KROMİT'tir. (Mg, Fe) O.Cr₂O₃ veya Cr₂(Mg, Fe)O₄ olarak bulunur.

Sallantılı masalarda ya da Tavuklama yöntemi ile kromit zenginleştirilmesi gerçekleştrilir. İşlem akışı da İekil de görüldüğü gibi olur. Her iki yöntemin kombinasyonu da kullanılabilir. Bu yöntemler bizdeki kromit işletmelerinde kullanılan yöntemlerdir. İşlem tamamen fiziksel ve mekaniktir. Her hangi bir kimyasal maddee kullanılmamktadır. Bu nedenle de kromit minerali inert bir maddedir. Her hangi bir şekilde kimyasal veya biyolojik reaksiyona girmez. Bu nedenle de ekolojik bağlamda çevresel bir tehlike arzetmez (Uzkut,İ, 1997).

Cr ⁺⁶ biletikleri yüksek konsantrasyonlar halinde bulunması durumunada canlılara toksik etki ederler.

Cr ⁺³ değerli kromlu bileşikler olfukçaa inertti ve tehlikeli değildir. Toprağa verildiğinde alt katmanlara ve yeraltı sularına sızmaz, bitkilerin kök sistemlerinden ileriye taşınamazlar, çünkü membranlardan koly geçemezler. Ancak nitrifikasyonu engeller. Bitki dokusuna kadar ulaşabilir. Bitkilerde normal topraklara göre 3 - 10 kat daha fazladır.

---------------------------------------------------------------------------------

Toprak Ç a m ur k ö k e n l e r i

-------- ----------------------------------------------------------------

Evsel Kimya Deri Metal Göcek

Paramet- atıksu sanayii sanayii sanayi Krom itletmesi

reler(mg/lt)

---------------------------------------------------------------------------------

% SM 77,0 57,1 77,5 73,2 ----

---------------------------------------------------------------------------------

% YK 88,0 90,6 87,8 76,5 ----

---------------------------------------------------------------------------------

Cr 203,0 63,7 18 855,0 140,9 21 500

---------------------------------------------------------------------------------

Pb 37,0 117,0 13,9 2737,0 2 890

---------------------------------------------------------------------------------

Cu 674,0 16,5 12,4 68,9 630

---------------------------------------------------------------------------------

Cd 2,0 23,7 1,9 1,4 ----

---------------------------------------------------------------------------------

Co -- -- -- -- 160

---------------------------------------------------------------------------------

Mn -- -- -- -- 490

---------------------------------------------------------------------------------

Fe -- -- -- -- 41 700

---------------------------------------------------------------------------------

ppt ppm ppb

---------------------------------------------------------------------------------

1,2 kg/lt , 12 000 ton

Kompost veya abenzeri atıkların araziye verilebilmesi için Cr açısından sınır değer 100 ppm'dir.

Kompost veya abenzeri atıkların araziye verilebilmesi için Pb açısından sınır değer 150 ppm'dir.

Kompost veya abenzeri atıkların araziye verilebilmesi için Cu açısından sınır değer 100 ppm'dir.

Cu, Pb, Cr için toprakta musaaade edilen değr 100 ppm'dir.

Bornova toprağında bu değerler bir tez çaalışmaamızda Cu 65 ppm, Cr 125 ppm, Pb 195 ppm

Menemen toprağında bu değerler bir tez çalışmamızda Cu 55 ppm, Cr 145 ppm, Pb 155 ppm bulunmuştur. Almanya, İsviçre, Hollanda ve Avusturya gibi ülkeler toprakta bulunması gereken veya maksimum bulunabilecek olan sınır değerleri tespit etmişlerdir (Çizelge 1 ).

Çizelge 1 : Topraktaki doğal ve yasal sınır değerler.

-------------------------------------------------------------

Element Toprak sınır Maks değer Maks değer 4500 toprak

değeri örneğindeki

ortalama değeri

(Almanya) (Isviçre) (Hollanda) (Almanya)

-------------------------------------------------------------

mg/kg KM mg/kg KM mg/kg KM mg/kg KM

-------------------------------------------------------------

Zn 300 200 200 90

Cu 100 50 50 22

Ni 50 50 50 34

Cd 3 0.8 1 0.34

Pb 100 38 50 38

Cr 100 36 100 36

Hg 2 0.12 iz 0.12

------------------------------------------------------------

Biyoçöpün içine kullanılmış eski kağıtlar koyduğumuzda; Zn:198 mg/kg KM, Cu: 47; Ni:14; Cd:0.5;Pb:62; Cr:55 ve Hg:0.5 mg/kg KM gibi ağırmetal değerlerine sahip olmaktadır.

Özel Ve Tehlikeli Atıklar

Solidikikasyonu (Katılaştırılması)

Özellikle kimya ve metal endüstrilerinden oluşan toksik, asidik, kostik, yanabilir nitelikli tehlikeli ve zararlı atıkların büyük bir kısmı çamur veya sıvı formunda, alıcı ortama doğrudan deşarj için uygun olmayan atıklardır. Bu tür atıklar için nihai bertaraf alternatifleri şöyle sıralanabilir:

- düzenli özel atık deponisi

- fiziksel kimyasal veya biyolojik arıtma (nihai artığın düzenli depolanması ile)

- yakma

- derin deniz deşarjı

Tehlikeli ve zararlı atıkların nihai bertarafı için verilen bu alternatiflerin uygulanma yüzdeleri aşağıdaki gibidir.

% 78.7 düzenli deponiler

% 7.5 kimyasal arıtma

% 7.0 derin deniz deşarjı

% 3.6 katılaştırma (solidifikasyon)

% 1.6 yakma

% 1.6 eski maden yataklarında depolama (derin deponi)

Bu dağılımdan da görüldüğü gibi en büyük oran düzenli depolamaya aittir. Bu yöntemin diğer yöntemler ile karşılaştırıldığında daha ekonomik olması tercih nedeni olmaktadır.

Tehlikeli ve zararlı atıkların düzenli depolama ile bertarafında iki farklı prensip uygulanmaktadır; i) kentsel atıklarla birlikte depolanması, böylece doğal mekanizma içinde atıkların parçalanma ve dispersiyonunun sağlanması; ii) uygun bir kontrollü kazı veya lagünde tek bir atık türünün biriktirilmesi (mono deponi).

Son yirmi yıl içinde dünyada çevre problemlerine daha duyarlı yaklaşım politikalarının uygulamaya girmesiyle birlikte, düzenli depolamaya gönderilmeden önce atığın tipine göre bir ön arıtma işleminden geçirilmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu bildiride düzenli depolama öncesi tehlikeli ve zararlı maddelerin ön arıtımı için uygulanan ve en çok tavsiye edilen yöntemlerden biri olan stabilizasyon/solidifikasyon yöntemi ana hatlarıyla açıklanmaya çalışılmıştır. Bu teknoloji yaklaşık yirmi yıldır uygulanmaya başlanmıştır ve deponi öncesi arıtma yöntemi olarak önemli bir potansiyel oluşturmaktadır.

Stabilizasyon - Solidifikasyon İşlemleri

Stabilizasyon-solidifikasyon işlemleri için literatürde birçok tanımlama mevcuttur. Stabilizasyon işlemi, herhangi bir atığı kimyasal olarak kararlı bir forma dönüştürmek için uygulanır. Kararlı bir kristal yapı veya bağlayıcı bir polimer içinde toksik element veya bileşenlerin tutularak çözünemeyen bileşikler haline dönüştürülmesi işlemidir. Arıtma çamurlarının kimyasal stabilizasyonu işleminden farklı olduğu düşünülmelidir.

Solidifikasyon işlemi ise sıvı atıktan homojen (monolitik) bir katı kütlesi oluşturmak üzere; atığın yapısını ve fiziksel özelliklerini geliştiren çeşitli materyallerin ilavesini kapsar. Böylece sonuçta elde edilen materyal kolayca işlenebilir ve taşınabilir niteliktedir. Solidifikasyon işlemi kimyasal değişimlerin yer aldığı stabilizasyon işlemini de kapsar, fakat aynı zamanda katı madde kütlesi içinde atık partiküllerinin veya moleküllerinin fiziksel olarak bağlanması olayı da mevcuttur (Sollars,J.C., 1989; Huismans,J.W.vd., 1981).

Solidifikasyon işleminin temel gayesi sıvı veya sulu atıktan katı bir ürün elde etmek, fakat zararlı atığın çevreye olan zararını önlemektir. Bunu sağlamak için aşağıdaki dört ana ilke yerine getirilmelidir:

- Katı bir ürün elde etmek

- Atığın işlenme özelliklerini geliştirmek

- Kirletici taşınımının oluşacağı yüzey alanını azaltmak

- Akışkanlar ile temas ettiği zaman kirletici çözünürlüğünü azaltmak Stabilizasyon-solidifikasyon işlemi inorganik sabitleme (inorganic fixation) ve organik kapsülleme (organic encapsulation) olarak iki kategoride incelenir. Bu iki kategori içinde farklı tipte prosesler kullanılır. Organik kapsülleme yöntemi maliyet faktörünün düşünülmediği durumlarda (radyoaktif atık bertarafı) uygulanır. Büyük miktarlarda endüstriyel atıklar için uygulanması düşünüldüğünde oldukça pahalı bir işlemdir.

İnorganik stabilizasyon-solidifikasyon teknikleri genel olarak inorganik artıklara, özellikle metal katyonları içeren atıklara uygulanır (Hurley, 1989).

Kullanılan birçok sistemde çeşitli çimentolar, kireç, puzolanlar (çimento bileşenleri oluşturmak üzere su ve kireçle bağlanabilen materyaller), gips ve silikatların çeşitli kombinasyonları uygulanır. Prensip olarak bu metodlar atık bileşenleri ile silikat ve aluminosilikatlar oluşturur. Bazı durumlarda toksik materyal sadece katı bünyesinde hapsedilmez (solidifikasyon), aynı zamanda silikat/alüminasilikat ile kimyasal olarak da bağlanır (stabilizasyon).

Solidifikasyon-Stabilizasyon Uygulamaları

Çimento ile solidifikasyon işleminin temel prensibi; uygun bir katı ürün elde etmek üzere çimento-atık karışımı içinde çimentonun hidratasyon etkisidir. Arıtma tesisindeki atığın başlangıç tanımlaması ve nihai bertarafı arasında genellikle beş temel işlem vardır (Clements; Griffits, 1985):

a) Analiz ve değerlendirme

b) Ön arıtma

c) Bağlayıcı ve katılaştırıcı madde ilavesi

d) Son ürünün kalite kontrolü

e) Son ürünün kullanımı ve nihai bertarafı

Herhangi bir atık katılaştırma işlemine tabi tutulmadan önce atığın özelliklerini belirlemek için bazı analizlerın yapılması gereklidir. Çimento ile yapılan katılaştırma işlemlerinden önce atıkta yapılması gerekli analizler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Görünüt

Özgül ağırlık

Yanma noktası

Toplam kuru madde (sıvılarda)

Toplam inorganik katı madde (katılarda)

Kül

pH

Asidite

Alkalinite

Siyanür

Sülfür

Kadmiyum

Krom

Bakır

Demir

Nikel

Kurtun

Çinko

Endüstriyel açıdan zaman ve maliyet önemli faktörler olduğundan her numune için, bu analizlerin hepsinin yapılması pratik olmayacaktır. Fakat operatörün bilgisi ve atık üzerindeki deneyimi bütün analizler yerine minimum gerekli rutin analizlerin belirlenmesine yardımcı olacaktır.

Genel olarak inorganik atık materyaller büyük bir aralıkta birlikte düşünülebilir, fakat bazı bileşenlerin fazla miktarlarda bulunması katılaştırma işlemleri sırasında büyük zorluklara neden olur. Katılaştırma işlemi için uygun olmayan bu tip atıklar ve katılaştırmaya uygun olmama nedeni Tablo 2'de açıklanmıştır. Büyük oranda organik madde içeren atıklar da katılaştırma için genellikle uygun olmayan atıklardır; fakat arıtma işleminden önce diğer atıklar ile uygun bir şekilde karıştırılırsa bunlar da bazen katılaştırılabilir. Katılaştırma işleminin uygulanamadığı belirli organik materyaller de Tablo 2'de özetlenmiştir.

Solidifikasyon işleminden önce atıkların arıtmaya uygun forma dönüştürülebilmesi için tesis içinde ekonomik ön arıtma işlemleri gerçekleştirilebilir. Burada ana prensip; toksik bileşenlerin toksik olmayan bileşenlere veya nihai üründen sızıntı ile geçebilecek bu tür materyal miktarının minimize edildiği çözünmeyen türlere dönüştürülmesidir. Örneğin asit atıklar kireç veya pH'ı 9 ve 10 arasındaki atık alkali ilavesi ile nötralize edilebilir. Bu pH değerinde herhangi bir toksik materyal hidroksitler formunda olacaktır ve çökelecektir (Stief,K.;1982).

Diğer yandan kuvvetli alkali atıklar ya asit ile veya asit içeren atıklar ile nötralize edilebilir. Siyanür atıkları normal olarak hipoklorit ile parçalanabilir. Bununla beraber metal kompleksleri Tablo 2: Katılaştırma (Solidifikasyon) işlemi için uygun olmayan bazı atıklar

===================================================================

Atık Özellikleri Katılaştırmaya engel durum

===================================================================

İnorganik Atıklar

1. Yüksek çözünebilir tuz içeriği Çimento katılaşmasına mani

2. Yüksek toksik anyon içeriği (örn.borlar) Katyonlardan daha kolay

sızar

3. Yüksek oranda çimentonun katılaşma

özelliğini yavaşlatan (örn.sülfatlar)

madde içeriği Son ürünün dayanımını

etkiler

4. İşlem sırasında önlenemeyen toksik

koku oluşumu Tesiste sağlık riski

5. Metal karpitler gibi alkaliler

veya su ile temas halinde toksik-

zehirli gaz oluşumu Tesiste sağlık ve emniyet

riski

Organik Atıklar:

1. Yanabilir, patlayabilir materyaller Tesiste emniyet tehlikesi

2. Biyolojik olarak aktif biletenler

içeren maddeler (örn.insektisit,

pestisit Nihai üründen hemen sızabilir

3. Çimentonun katılaşmasını önleyen

bileşenler (örn.şeker) Nihai ürünün dayanımını etkiler.

===================================================================

formundaki metaller (örneğin kobalt, nikel ve demir) oksidasyona çok dirençlidirler. Bu nedenle bunların ya atık içinde bulunmasına veya oksidasyona mani olacak seviyelerin altında olmasına özellikle dikkat etmek gerekir.

Bir Kural olarak organik bileşikler, eğer atık içinde % 1-2 den büyük konsantrasyonlarda ise çimento ile katılaştırma işlemine tabi tutulamazlar.

Karışımın Hazırlanması ve Solidifikasyon

Ön arıtma işlemlerini takiben atıklar sulu çamur formunda karıştırılır. Bu kademede, nihai ürünün kolayca katılaşabilmesi ve yeterli fiziksel dayanıma sahip olabilmesi için katı madde konsantrasyonu % 50 civarında ayarlanmalıdır. Pek çok durumda başlangıç karışımının su muhtevası oldukça yüksektir. Bu durumda ön arıtma gerektirmeyen inert bir katı atık ilavesi veya santrifüjleme ile yeterli katı madde muhtevasına ulaşılabilir.

Bu karışımın çimento ile veya nihai ürünün % 5-10'una eşdeğer oranlarda puzolan metaryal (uçucu kül gibi) ile karıştırılarak katılaşmaya bırakılır.

Tipik bir solidifikasyon itleminde olutan esas proses çimentonun hidratasyonudur. Yani çimentonun su ile priz yapıp sertleşmesi olayıdır. Kireç, çimento, alçı gibi malzemeler, su eklenmesi ile plastik bir hamur haline gelen ve zamanla plastikliğini kaybedip sertleşen; bağlayıcı özelliği olan malzemelerdir. Başlangıçta bu hamura istenen şekil verilebilir. Belirli bir süre sonra hamur katılaşmaya başlar, plastik şekil değişimi yapma yeteneğini kaybeder. Bu olaya priz denir. Çimento ile katılaştırma işleminde meydana gelen olaylar; katı formu oluşturan kalsiyum silikat hidratlarının ve kalsiyum alüminat hidratlarının hidratasyon prosesleri ile kütle içinde bağ yapı oluşturmasıdır. Atık bileşenleri adsorbsiyon ve hapsetme mekanizmaları ile hamur bünyesinde katılaşır, katılaşma

sona erince malzeme zamanla belirli bir dayanım kazanır (Clements,J.A.; Griffths,C.M.;1985).

Puzolanlar ise içinde fazla miktarda kolloidal özellikte silis içeren maddelerdir. Puzolanların tek başına bağlayıcı özelliği yoktur. Ancak başka bir bağlayıcı ile kireç veya çimento ile karıştırılınca bağlayıcılık özelliğini kazanır. Bu nedenle bu reaksiyonun oluşabilmesi için puzolanın serbest olmayan kireç içermesi gerekir. Günümüzde puzolanlar daha çok çimento ile karıştırılarak kullanılır. Puzolanlar doğal ve yapay olmak üzere iki büyük gruba ayrılırlar. Yapay puzolanların önemlileri; pişmiş kil, uçucu kül ve yüksek fırın artıklarıdır (curuf). Termik santrallerde toz halinde kömürün yanmasından sonra baca filtrelerinde kalan malzemeye uçucu kül adı verilir. Çimento inceliğindeki bu malzemenin puzolanlık özelliği vardır ve çimentoya karıştırılarak kullanılır. Kullanımı büyük ekonomi sağlamaktadır (Baradan, 1984).

Çimento ile katılaştırmanın faydaları şöyle sıralanabilir:

1. Katılaştırılan ürünün dayanımı ve permeabilitesi ilave edilen çimento miktarı ile ayarlanabilir

2. Çimento ile karıştırma ve muamele kolaydır.

3. Çimento tesisleri atığın kimyasal farklılıklarına belirli oranda dayanıklıdır.

Bu yararların yanı sıra bazı sakıncaları da vardır:

1. Düşük mukavemetli çimento-atık karışımları asidik çözeltilerce etkilenebilir. Bazı durumlarda katılaştırılan ürün ayrışabilir ve sabitleştirilmiş zararlı atık yıkanabilir duruma gelir.

2.Çimentonun sertleşmesine olumsuz etki yapan maddeler içeren bazı atıkların katılaştırılmasında pahalı ön işlemler ve pahalı çimento türleri veya katkı malzemeleri gerekebilir.

3. Çimento ve diğer katkı maddeleri çamurun hacmini ve kütlesini önemli miktarda arttır.

* 28 gün bekletilmiş 50 gr katılaştırılmış materyal ince toz haline getirilir; 500 ml destile su ile 1 h karıştırılır; Whatman No.2 filtre kağıdından süzülür.

Katılaştırılmış Materyalin Kalitesinin Değerlendirilmesi

Katılaştırılmış materyalin kalitesinin değerlendirilmesinde katı materyalin dayanımı, permeabilitesi ve sızma özelliği gibi parametreler dikkate alınır. Nihai ürünün kalitesini karakterize eden parametreler Tablo 3'de özetlenmektedir (Sollars,C.J.; Perry,R.;1989).

SONUÇ

İşletme atığının içinde özellikle krom ve kurşun miktarı çok yüksektir. Her iki ağır metal de her hangi bir şekilde mobil haale getirilmemiştir. Cevher hazırlama sırasında sadece mekanik işlemler (Kırma + Öğütme + Eleme) yapılmıştır. Doğal olarak da inert bir maddedir. Dolayısıyla da kromun her haangi bir kimyasal ya da biyolojik bir reaksiyona girmesi söz konusu değildir ve bu bağlamda bir tehlike arzetmemektedir. Ancak kurtun

Tehlikeli Atıkların Zararsızlaştırılması

Özellikle kimya ve metal sanayiinde oluşan toksik, asidik, kostik, yanabilir nitelikli tehlikeli ve zararlı atıkların büyük bir kısmı çamur veya pastöz (sıvı formunda), atıkların bertarafı:

- düzenli deponilerde

- fiziko-kimyasal veya biyolojik arıtma işlemlerinden sonra deponide

(Özel atık deponileri)

- yakma veya piroliz (Özel atık termik işlemleri)

- katılaştırma (solidifikasyon)

Tespit Etme ve Katılaştırma İşlemleri

Tespit etme ve katılaştırma işlemleri için çok değişik yöntemler vardır. Tespit etme mobil olabilecek atığı immobil hale getirmek mutlak olarak tehlike poatansiyeli özelliğine son vermektir. Diğer bir deyişle kararlı bir kristal yapı veya bağlayıcı bir polimer içinde toksik element veya biletenlerin tutularak çözünemeyen biletikler haline dönüttürülmesi itlemidir.

Katılaştırma işlemi ise sıvı veya çamurumsu özelliği olan atığın homojen bir katı

kütlesi oluşturması için yapılmaktadır. Böylece sonuçta elde edilen materyal kolayca işlenebilir ve taşınabilir niteliktedir. Katılaştırma işlemi kimyasal değişimlerin yer aldığı tespit etme işlemini de kapsar, fakat aynı zamanda katı madde kütlesi içinde atık danelerinin ve moleküllerinin fiziksel olarak bağlanması da gerçekleşir.

Tespit etme ve katılaştırma sonucunda aşağıdaki sonuçlar elde edilir:

- Katı bir ürün

- Atığın işlenme özelliklerini geliştirilir

- Kirletici taşınımının oluşacağı yüzey alanını azaltma

- Akışkanlar ile temas ettiği zaman kirletici çözünürlüğünü azaltma

Katılaştırma ve tespit etme teknikleri (Stabilizasyon-solidifikasyon teknikleri ) ile arıtılan kaynak ve tipi tanımlanan sanayii atıkların ayrımı Çizelge 2' de verilmiştir.

Çizelge 2: Katılaştırma işleminin uygulandığı çeşitli çamurlar ve atıklar

-------------------------------------------------------------------

Sanayii Dalı Atık Türü Kirleticiler

-------------------------------------------------------------------

Elektrokaplama Filtre keki ve çamur Cd, Cr, Pb, Cu, Ni,

Zn, Siyanür

Galvanizleme Filtre keki ve çamur Zn

-------------------------------------------------------------------

Elektrik aletleri

üretimi Filtre keki ve çamur Karbon, Siyanür,

Sn, Pb

-------------------------------------------------------------------

Organik kimyasallar Sıvı Atık Pb, Ti

Gaz temizleme Sıvı Atık Alkali sülfürler

-------------------------------------------------------------------

Çizelge 2 (Devam): Katılaştırma işleminin uygulandığı çeşitli çamurlar ve atıklar

-------------------------------------------------------------------

Sanayii Dalı Atık Türü Kirleticiler

-------------------------------------------------------------------

Petro kimyasal

katalizler Katı Atık Co, Mo, Ni

Metal arıtımı Sıvı Atık Siyanür, Asit,

Alkali,

Zn, Mg, Ba

-------------------------------------------------------------------

İlaç üretimi Filtre keki ve çamur Zn, Hg, Ba, Be

Metal geri kazanma Katı Atık Cu, Ni, Zn,

Yakma tesisi atıkları Katı Atık Mn, Fe, Pb, Zn, V

------------------------------------------------------------------

Asit Pikling Filtre keki ve çamur Asit, Cr, Zn, Fe,

Alüminyum Filtre keki ve çamur Alkaliler, Asitler

Cu, Cr.

------------------------------------------------------------------

Kullanılan çeşitli materyaller ise; çimentolar, kireç, puzolan (çimento bileşenleri oluşturmak üzere su ve kireçle bağlanabilen materyal), gips ve silikatların çeşitli kombinasyonları.

Bu mataryeller uygulandığında atık bileşenleri ile silikat ve aluminosilikatlar oluşturulur.

Çimento ile katılaştırma sırasında; uygun bir katı ürün elde etmek üzere çimento-atık karışımı içinde çimentonun hidratasyonu gerçekleşir. Bu eylem beş adımı ardaşık olarak izleyerek yapmak gerekir:

a) Analiz ve değerlendirme (örn. KM, SM, OM, IOM, Kül, pH, Ağırmetal, Toksik madde v.d. )

b) Ön arıtma

c) Bağlayıcı ve katılaştırıcı madde ilavesi

d) Son ürünün kalitesinin kontrolü

e) Son ürünün kullanımının araştırılması ve yoksa nihai bertarafı

Büyük oranda organik madde içeren atıklar, katılaştırma için genellikle uygun olmayan atıklardır (Çizelge ); fakat arıtma işleminden önce diğer atıklar ile uygun bir şekilde karıştırılırsa bunlar da bazen katılaştırılabilir. Katılaştırma işleminin uygulanamadığı belirli organik materyaller de Tablo 2'de özetlenmiştir.

Diğer yandan kuvvetli alkali atıklar ya asit ile veya asit içeren atıklar ile nötralize edilmelidir. Siyanürlü çamurlar ise hipoklorit ile parçalanır.

Organik bileşikler, eğer atık içinde % 1-2 den fazla ise çimento ile katılaştırma işlemine tabi tutulamazlar. Çizelge 3'de katılaştırılmış materyalin kalitesini belirleyen parametreler verilmiştir.

Çizelge 3: Katılaştırma (Solidifikasyon) işlemi için uygun olmayan bazı atıklar

-------------------------------------------------------------------------------

Atık Özellikleri Katılaştırmaya engel durum

-------------------------------------------------------------------------------

İnorganik Atıklar

-------------------------------------------------------------------------------

1. Yüksek çözünebilir tuz içeriği Çimento katılaşmasına mani

2. Yüksek toksik anyon içeriği (örn.borlar) Katyonlardan daha kolay sızar

3. Yüksek oranda çimentonun katılaşma

özelliğini yavaşlatan (örn.sülfatlar)

madde içeriği Son ürünün dayanımını etkiler

4. İşlem sırasında önlenemeyen toksik

koku oluşumu Tesiste sağlık riski

5. Metal karpitler gibi alkaliler

veya su ile temas halinde toksik-

zehirli gaz oluşumu Tesiste sağlık ve emniyet riski

-------------------------------------------------------------------------------

Organik Atıklar:

-------------------------------------------------------------------------------

1. Yanabilir, patlayabilir materyaller Tesiste emniyet tehlikesi

2. Biyolojik olarak aktif biletenler

içeren maddeler (örn.insektisit,

pestisit Nihai üründen hemen sızabilir

3. Çimentonun katılaşmasını önleyen

bileşenler (örn.şeker) Nihai ürünün dayanımını etkiler.

----------------------------------------------------------------------------

Çizelge 4: Katılaştırılmış materyalin kalitesini belirleyen parametreler

-------------------------------------------------------------------------------

Özellik Ulaşılması gereken değer Karşılaştırma değeri

-------------------------------------------------------------------------------

Permeabilite (28 gün) < 1x10^-7 m/s Kum : 1x10^-4 - 5x10^-5 m/s

Silt: 1x10^-6 - 1x10^-7 m/s

Beton: 1x10^-8 m/s

-------------------------------------------------------------------------------

Dayanım (28 gün) < 0.34 MN/m² Beton: 30 MN/m²

Mortar: 20 MN/m²

-------------------------------------------------------------------------------

Yıkanma suyu kalitesi pH 8-11 -

(sızıntı suyu alitesi) KOİ < 280 g/m³ -

Toplam CN < 1 g/m³ -

Toplam sülfür < 5 g/m³ -

Toplam fenol < 5 g/m³ -

NH³ < 40 g/m³ -

Toksik ağır metaller -

Zn < 10 g/m³, Hg < 0.5 g/m³ -

Diğerleri (Cd,Cr,Cu,Ni,Pa,V,

Ba,Co,Mo,Sn,As,Se,Sb) < 5 g/m³ -

Pestisidler < 0.1 g/m³ -

------------------------------------------------------------------------------

Deponiden Kaynaklanabilecek Kirlilik Yüklerinin Kontrol Altına Alınması

Çizelge 5 : k_f (m/s) 'nin çeşitli sıvı ve kil mineralleri için testi

-------------------------------------------------------------------------------

Kil Mineralleri Montmorillonit İllit Kaolinit

Test Sıvısı

-------------------------------------------------------------------------------

0,01

CaSO₄ 1,6 * 10^-8 9,8 * 10^-8 5,2 * 10^-8

-------------------------------------------------------------------------------

500 mg/l

FeCl₃ 6,3 * 10^-8 9,8 * 10^-9 8,0 * 10^-8

-------------------------------------------------------------------------------

50 mg/l

Ni (NO₃)₂ 3,1 * 10^-8 8,1 * 10^-9 1,1 * 10^-7

------------------------------------------------------------------------------

300 000 mg/l

Ni (NO₃)₂ 2,2 * 10^-8 8,5 * 10^-9 5,1 * 10^-8

------------------------------------------------------------------------------

Sorunlu Deponilerin İslahına ve Bunların Maaliyetine Örnekler

Örnek 1:

Bir Deponinin Temizlenmesi ve Düzenli Bertarafının Maaliyeti

Deponi verileri:

Alan : 200 * 500 m = 10 ha

Çevresi : 1400 m

Katı atık doldurma yüksekliği : 20 m

Deponi hacmi : 2 Milyon m³

Maaliyet Tahmini:

1. Güvenlik önlemlerini alarak çöplüğn boşaltılması (40,0 DM/m³) 80,0 Milyon

2. Kimyasal analiz, ayırma ve yükleme (50,0 DM/m³) 100,0 Milyon

3. Transport 20,0 DM/m³) 40,0 Milyon

4. Özel itlemler (%10'nu), (350,0 DM/m³) 70,0 Milyon

5. Özel atık deponisi (%40'ı), (200,0 DM/m³) 160,0 Milyon

6. Evsel çöp ve topak deponisi (%50'si) ( 20,0 DM/m³) 20,0 Milyon

----------------------------------------------------------------------------

Toplam Masraf 470,0 Milyon

----------------------------------------------------------------------------

Her m³ atık için maaliyet 235,0 DM/m³

============================================================================

Örnek 2:

Bir Deponinin Kapsüllenmesinin Maaliyeti

Deponi verileri:

Alan : 200 * 500 m = 10 ha

Çevresi : 1400 m

Katı atık doldurma yüksekliği : 20 m

Deponi hacmi : 2 Milyon m³

Maaliyet Tahmini:

1. 15 m derinliğinde geçirimsizlik perdeleri (400,0 DM/m²) 9,00 Milyon

2. 1,5 m zemin sızdırmazlığı (Züblin Yöntemi (500,0 DM/m²) 50,0 Milyon

3. Örttüleme 150,0 DM/m²) 15,0 Milyon

4. Gazın alınması ve değerlendirilmesi, 1,0 Milyon

----------------------------------------------------------------------------

Toplam Masraf 75,0 Milyon

----------------------------------------------------------------------------

Her m³ atık için maaliyet 37,5 DM/m³

============================================================================

Geçirimsizlik Perdeleri İçin Bulamaç Karışımı

Örnek 1:

Her m³ suspansiyon için

115 kg Kalsiyum bentonit

138 kg Çimento

576 kg Tat unu

645 kg Su

% 1,2 Dynagrout DWR-C

k- değeri 10^{- 10}m/s' ye kadar dütürülebilmektedir.

Örnek 2:

Her m³ suspansiyon için

35 kg Sodyum bentonit

225 kg Çimento

900 kg Su

----------------------

1 m³ 1.160 kg

k- değeri 10^{- 9}m/s' ye kadar dütürülebilmektedir.

Örnek 3:

Her m³ suspansiyon için

175 kg Kalsıyum bentonit

175 kg Çimento

850 kg Su

----------------------

1 m³ 1.200 kg

k- değeri 10^{- 11}m/s' ye kadar dütürülebilmektedir.

Örnek 4:

Her m³ suspansiyon için

40 kg Sodyum bentonit

200 kg Çimento (HOZ 35 HS = yüksek derecede sulfata dayanıklı ve yavaş piriz alan özel çimento)

910 kg Su

----------------------

1 m³ 1.160 kg

Örnek 5:

Her m³ suspansiyon için

170 kg Kireçtaşı unu

160 kg Çimento (Solidur HOZ)

40 kg Na-Bentonit

860 kg Su

----------------------

1 m³ 1.230 kg

k- değeri 10^{- 10}m/s' ye kadar dütürülebilmektedir.

Örnek 6:

Her m³ suspansiyon için

600 kg Kum (0/2 mm)

600 kg Çakıl (2/8 mm)

250 kg Kireçtaşı unu

280 kg Çimento (Solidur HOZ)

40 kg Na-Bentonit

350 kg Su

----------------------

1 m³ 2.120 kg

k- değeri 10^{- 10}m/s' ye kadar dütürülebilmektedir.

Ham Cevher

¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¬ *

- * Doğal

Kırma (birincil) * Ham

- * Malzeme

- * (Cevher)

Sınıflandırma (Elek) ¦¦¦¦¦¦¬ *

¦ - *

¦ - *

Kırma (İkincil) - *

¦ - *

L===========¬ *

¦ *

STOKLAMA *------------------

Su - SU İLAVESİ

------------------- -

-

ÖªÜTME

-

-

-

Hidrolik (akım ile) Sınıflandırma

¦

¦

-========================ݦ¦¦T¦¦¦¦¦¦¦¦T¦¦¦¦¦¦¦T¦¦¦¦¦¦¦¦T¦¦¦¦¦¦¦¬

¦ Titretimli Masada Eleme - - - -

-1 +0,5 -0,5 +0,3 - -0,3+0,2 0-2- 0,1 - -

-============¬ -¦¦¦¦¦¦¦¦¬ -=======¬ -¦¦¦¦¦¦¦¬ - -0,1

++++++ - ¦ - - ¦ ¦ - - -======¬ -¦¦¦¦¦¬

+ L=====-======- L¦+¦¦-¦¦¦- L=+==-==- L¦+¦¦¦¦¦- ¦ ¦ Çamur -

+ - + - + - + L=+====- - -

Kromit - + - + - + + L¦¦¦¦¦-

+ madeni - + - + - + +

+ - + - + - + +

+ - + - + - + +

+++++++++++-+++++++++++++++++++++++-+++++++++++-++++++++++++++++++++++Maden+

-- - -

------------------------------------------------------------Atık--

İekil : Krom Cevheri Hazırlama İşlem Akışı (Stossherd Schüttler)

Kaynaklar :

Köhlhoff, D. (1991) : " Langzeitverhalten von Klaerschlamm im Deponien." Korrespondenz Abwasser, 38. Jahrg. , H. 6, S. 763-768

ATV/VKS (1989) : "Klaerschlammeinbau in Deponien - Gemeinsame Ablagerung von Klaerschlamm und Siedlungsabfaellen." Arbeitsblatt A 301.

ATV/VKS (1991) : " Monodeponie von Klaerscklamm" Arbeitsbericht, Kooespondenz Abwasser, 38. Jahrg. H.2, S. 285-290

LAGA (1979) :" Die geordnete Ablagerung von Abfaellen (Deponie-Merkblatt) Stand 1. Sept.

Köhlhoff, D. (1991) :" Klaerschlammeinbau in Deponien " Entsor-gungspraxis, H.11 , S. 714-718

Hagemajer, H. (1985): Dioxinanalysen an Abfallverbrennungsanlagen. Müllverbrennung und Umwelt. EF-Verlag, Berlin. 422-437.

Klein , H. (1991) : '' Thermische Aufbereitung von Flug- und Filterstauben aus Müllverbrennungsanalgen durch Plasmaofen-Technik '' BMFT 1440551, Schlussbericht.

Klein, H. ; u.a. (1991) :'' Hochtemperaturverfahren zur Inertisierung von toxischen Flug- und Filterstauben'' EP-Spezial Nr. 6 S. 38-43 .

Rossner , H.-O. ; u.a. (1987) : '' Die Drehstrom-Plasmatechnik von Krupp, Technische Mitteilung Krupp H.2 .

Rossner , H.-O. ; u.a. (1988) : '' Drehstromplasmaöfen zum Schmelzen und Beheizen von Metallen, Elektroofentechnik in der Metallurgie'' VCH Zerlagsgesellschaft mbH .

Hagemajer, H. (1985): Dioxinanalysen an Abfallverbrennungsanlagen. Müllverbrennung und Umwelt. EF-Verlag, Berlin. 422-437.

Stief,K. (1982): "Verfestigungvon Sonderabfaellen"; Fortschritte der Deponietechnik, UBA Berlin Bismarkplatz 1

Sollars,C.J.; Perry,R. (1989): "Cement Based Stabilization of Wastes: Practical and Theoretical Consideration"; J.IWEM, 3,April.

Thome-Kozmiensky,K.J.u.a (1987): Recycling von Klärschlamm 1.2.EF.Verlag. Berlin

Thome-Kozmiensky K.J.(1987): "Behandlung von Sonderabfällen 1" EF-Verlag.Berlin

Dizer,H.et al (1986) :"Untersuchung zur Entseuchung von Klärschlamm durch aerob-thermophile Behandlung" Korrespondenz Abwasser. H.8, S.703-709.

KAYNAKLAR

Sollars,C.J.; Perry,R. (1989): "Cement Based Stabilization of Wastes: Practical and Theoretical Consideration"; J.IWEM, 3,April.

Clements,J.A.; Griffiths,C.M. (1985): "Solidification Processes"; Hazardous Waste Management Handbook; Butterworths, London.

Hurley,B.S. (1989): "Hazardous Waste: Future Consideration"; J.IWEM; 3, April.

Huismans,J.W.; Suess, M.J. (1981): "Hazardous Waste Management"

Baradan,B. (1984): "Yapı Malzemesi"; DEÜ Yayınları, İzmir.

Stief,K. (1982): "Verfestigungvon Sonderabfaellen"; Fortschritteder Deponietechnik, Tagung Nr. T.7.507.092.2.

Çilingir, Y. (1990): Metalik Cevherler ve Zenginleştirme Yöntemleri Cilt I DEÜ. EY 193 Bornova/İZMİR

Durmaz, Ayşe "Ertuğrul ERDİN" (1996) : Katı Atıkların Yönetimi Kompostlaştırma Teknolojileri ve Ürünlerinin İrdelenmesi. DEÜ Mühendsilik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü Bornova/İZmir.

Atılgan, ve F.Koç (1993): Deri Endüstrisi Atıksu Arıtm Çamurlarından Krom Geri Kazaanma ve Ekonomisi.DEÜ. Müh. Fak. Çev. Müh. Bölümü Bornova/İZMİR

Uzkut, İsmet (1997): Kişisel görüşme ve tartışma.

Akyarlı, Adnan (1997): Kişisel görüşme ve tartışma.

Kayalar, Arif (1997): Kişisel görüşme ve tartışma.

Altınbaaş, Ünaal (1997): Kişisel görüşme ve tartışma.

Erdin, E. (1996): Katı Atıklar. DEÜ Mühendislk Fakültesi. Bornova izmir

Erdin, E. (1997): Çevre Mühendisliği Biyolojisi ve Ekolojisi. DEÜ Mühendislk Fakültesi. Bornova izmir

Löffler,D. Kruse H,(1985)" Zur Toxikologie des Cadmiums" Umwelttoxikologie des Landes Schleswig Holstein Kiel Heft 12.

Kruse , H, Löffler D.(1986)" Cadmium" Entsorgungspraxis. H.1, S.10-14

Her Majesty's Sttatonery Office (1974): Lead in the Environment and its Significance to Man. Department of the Environment Central Unit on Environmentaal Pollution. Paper Nr 2. LONDON.