Endüstriyel atıkların kimyasal stabilizasyonu/solidifikasyon yöntemiyle tasfiyesi

Abstract

Bu çalışmada, Zn ve Ni içeren otomotiv endüstrisi fosfat banyosu çamurlarının, çimento, çimento firm tozu, uçucu kül ve silika ferro krom (SFC) kullanılarak stabilizasyon solidifikasyon teknolojisiyle bertarafı ve geri kazanılabilirliği araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar için farklı oranlarda fosfat çamuru içeren harç ve pasta numuneleri hazırlanmıştır. Harç numunelerinde ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranında fosfat çamuru kullanılmış olup pasta numunelerinde bu oran %80'e kadar çıkmıştır. İlk olarak fosfat çamuru ve bağlayıcı materyallerin kimyasal kompozisyonları belirlenmiştir. Tüm harç numuneleri 0,5 su/katı oranına göre hazırlanmıştır. Harç numuneleri, priz süreleri, mukavemet ve geçirimlilik deneylerine tabi tutulmuştur. Harç ve pasta numuneleri için, Toksisite Özellikleri Sızdırma Prosedürü (Toxicity Characteristic Leaching Prosedürü - TCLP) ve Sentetik Yağış Sızdırma Prosedürü (Synthetic Precipitation Leaching Procedure-SPLP) ekstraksiyonlan sonrasında, sızıntı sularındaki Zn ve Ni konsantrasyonları ölçülmüştür. Fosfat çamuru, uçucu kül, fırın tozu ve silika ferro kromun yapılarındaki bileşenlerden ötürü hidratasyon sürecinin geciktirdiği ve bu durumun kısa vadedeki mukavemet sonuçlarına da yansıdığı dikkati çekmiştir. %5 kuru/sulu fosfat çamuru kullanılan harç numunesinde çimento referans numunesiyle eşdeğer mukavemet değerlerinin elde edildiği tespit edilmiştir. Geçirgenlik çalışmaları sonrasında %5 fosfat çamuru kullanılan katılaşmış atık formlarının geçirimsiz olduğu, numune içerisindeki fosfat çamuru oranının artmasıyla yan geçirimsiz malzemelerin elde edildiği görülmüştür. %5 oranında çamur içeren numune haricindeki harç numuneleri depolama sahası ortam şartlarına karşı direnç gösterememiştir. Yapay asit yağmurlarının atık formlarında kayda değer bozunmalara sebep olmadığı ve sızıntı suyuna geçen ağır metal miktarlarının yasal standartları sağladığı tespit edilmiştir. Pasta numunelerinde ise TCLP ve SPLP ekstraksiyonlan sonrasında sızıntı sulanndaki ağır metal konsantrasyonlan sınır değerlerin altında kalmıştır. Fosfat çamurlannın bertarafında Portland çimentosu esaslı stabilizasyon solidifikasyon teknolojisinin başanyla uygulanabildiği ve %5 oranındaki fosfat çamurunun katkı malzemesi olarak kullanılmak suretiyle geri kazanılabildiği sonucuna vanlmıştır.

The purpose of this study was to investigate the recovery ability and disposal of automotive industry phosphate sludge by stabilization/solidification technology. Portland cement used as a binder and cement kiln dust, fly ash and silica ferro chromium were used as a additives. Mortar and paste samples were prepeared for laboratory tests. %5, %10 and %15 wt. phosphate sludge mixed with Portland cement and the additives for prepearing of the mortar samples. Furthermore phosphate sludge were used in the paste samples up to %80 wt. At the first step of study, chemical composition of phosphate sludge and binder agents were determined. Water to solid ratio was chosen as 0,5 for all mortar samples. Laboratory tests which were about assessment of recovery ability and binding performance of Portland cement, cement kiln dust, fly ash and silica ferro chromium were carried out. The leaching tests were conducted for hardened waste forms based on TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) and SPLP (Synthetic Precipitation Leaching Procedure ) methods after 28 curing days. Zn and Ni concetrations in filtered solution were measured. Phosphate sludge, cement kiln dust, fly ash and silica ferro chromium retarded the initial and final setting times of Portland cement. Unconfined compressive strength values were effected from retardation of setting times for short curing period. Unconfined compressive strength values of mortar sample containing %5 wt. phosphate sludge were smilar with referance sample results. Permeability tests indicated that unpermeable waste form were produced by using of %5 wt. phosphate sludge. Permeability characteristics of samples were changed by means of increasing using level of phosphate sludge. These waste forms were classified as semi-permeable. TCLP results showed that hardened mortar samples weren't enough stabil except sample containing %5 wt. dry sludge even though acid rain had not cause decomposition of waste samples. Heavy metal concentrations of leachate after SPLP extraction were compitible with regulatory limits. Both of TCLP and SPLP results for paste samples were lower than the regulatory limits. It is concluded that phosphate sludge can be disposed by bringing it into non-hazardous state and %5 wt. of sludge can be recovered with stabilization solidification technoloy.