SEPİYOLİTİN KİRLENMİŞ AKİFERLERDE GEÇİRGEN REAKTİF BARİYER

MALZEMESİ OLARAK KULLANIMI

MATERYAL ve METOT

KAHVERENGİ SEPİYOLİT VE KUM Deneylerde, ortalama tane boyutu 2 um, yoğunluğu 2.15 g/cm3, ortalama gözenek çapı 37

 ve ortalama porozitesi % 70 olan Eskişehir-Sivrihisar-Tatarlar (Yenidoğan Köyü) yöresi-

nin kahverengi sepiyoliti kullanılmıştır. Ocaktan çıkartılan hammaddeye kırma, öğütme iş-

lemleri uygulanmıştır.

REFERANSLAR Açıkel, Ş., 2006, Pamukkale (Denizli) Travertenlerinin Kirletici Taşınım Parametrelerinin

Belirlenmesi Ve Beyazlatma Süreçleri Açısından Değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi,

Yayınlanmamış.

DPT, 2001, Genel Endüstri Mineralleri (Mika, Zeolit, Lületaşı) II. Çalışma Grubu Raporu,

Devlet Planlama Teşkilatı Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas

Komisyonu, Endüstriyel Hammaddeler Çalışma Grubu, Ankara, ISBN: 975-19-2854-O,1-

31.

EPA, 2008, Richard T. Wilkin, Steven D. Acree, Douglas G. Beak, Randall R. Ross, Tony R.

Lee, Cindy J.Paul,” Field Application Of Permeable Reactive Barrier For Treatment Arse-

nic Of Groundwater”, Groundwater And Ecosystems Restoration Division.

EPA, 1998, Permeable Reactive Barrier Technologies For Contaminant Remediation. U.S.

EPA Remedial Technology Fact Sheet, Epa 600/R-98/125.

Gavaskar, A. R., Gupta, N., Sass, B., Janosy, R., Hicks, J. (2000) Design Guidance for

Application of Permeable Reactive Barriers for Groundwater Remediation. Battelle

Memorial Institute. Battelle. Columbus. Ohio.

TARTIŞMA ve SONUÇ

SEPİYOLİT VE ÖZELLİKLERİ

Su kirliliği problemlerine yönelik yapılan çalışmalarda kullanılan ham maddeler

arasında kil mineralleri büyük bir yer tutmaktadır. Kil minerallerini, yüksek

yüzey alanları ve dış yüzeylerindeki negatif yükler ile orgenik ve inorganik

kirleticileri tutmaları bakımından, çevre proseslerinde kullanımı oldukça

yaygınlaşmaktadır.

Sepiyolitin hidrate bir kil minerali olması, bünyesinde barındırdığı mikropor-

mezopor yapıları ve kanalların varlığı sebebiyle dikkat çekmektedir. Öte yandan

lifsi morfolojisi, tanelerin uzun ve ince olması, yüksek yüzey alanı, çeşitli organik

ve inorganik kirleticileri tutması nedeniyle; ideal bir malzemedir.

Huni– Geçit GRB (Funnel-Gate PRB)

Geçirimsiz bir huni ve reaktif malzemenin

barındığı geçirgen bir duvarın birbirini

tamamlaması şeklinde tasarlanmış bir

sistemdir. Huniler, geçiti kesen geçirimsiz

bariyerler olup, akışın geçirimsiz bariyer ile

yüksek geçirgenlikteki reaktif malzemenin

yer aldığı geçite ulaşmasını sağlarlar.

Şekil 1. Geçirgen Reaktif Bariyer Sistemi (EPA, 2008’ den değiştirilerek).

KOLON DENEYİ Dispersif taşınımın tanımlanabilmesinde kullanılan dispersivitenin belirlenmesi amacıyla kolon deney-

leri gerçekleştirilmiştir. Kolon deneyleri doğal malzeme ile doldurulmuş belirli uzunluktaki bir kolon

içinden sabit debi ile izleyici geçirilmesi ve çıkış noktasında zamana bağlı olarak izleyicinin gözlenmesi

temeline dayanmaktadır.

Deneyde kullanılan çözeltilerin konsantrasyonları çözeltideki çözünmüş iyon içeriğinin göstergesi olan

elektriksel iletkenlik değerlerinin, Orion 120 Model iletkenlik ölçer kullanılarak ölçülmesi planlanmıştır.

Δh Δh

DÜŞEN SEVİYELİ PERMEAMETRE SABİT SEVİYELİ PERMEMETRE

Şekil 4. Sabit Seviyeli Permeametre Düzeneği.

PERMEAMETE DENEYİ

Çalışmada sepiyolit, kum ve ağırlıkça %3,%5, %7, %10, %15 sepiyolit içeren

karışımın hidrolik iletkenlik katsayısı (K) değerleri permeametre yöntemiyle

belirlenmiştir.

Şekil 5. Düşen Seviyeli Permeametre Düzeneği.

Şekil 6. Örneğin suya doyurulması işlemi Şekil 7. Örneğin tuzlu suya doyurulması işlemi.

Şekil 8. NaCl Çözeltisinin Hazırlanış Aşamaları.

NaCl ÇÖZELTİSİ HAZIRLIK AŞAMALARI ve SONUÇ DEĞERLENDİRME METODU

GEÇİRGEN REAKTİF BARİYERİN ÇALIŞMA PRENSİBİ:

GRB’ ler yeraltından çeşitli şekillerde akifere kirlilik oluşumu sağlayan kirleticile-

rin, akifer içerisinde çevresel kullanılabilir nitelikteki kaliteye getirilmesini ama-

cıyla; bu kirletici kütlesinin yeraltı suyu ile taşanımı sırasında karşılaştığı geçirgen

bir duvardan geçişi geçerken çeşitli süreçlerle arıtılması ilkesine göre çalışır.

Şekil 2. Geçirgen Reaktif bariyerin Çalışma Prensibi

Şekil 10. Kahverengi Sepiyolit Dolgulu GRB Sisteminin Prensibe Uyarlanmış Görünümü..

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

C/C

0

zaman (sn)

Grafik 1. Sepiyolitin içeriğine göre karışımın hidrolik iletkenlik katsayısı değer değişim grafiği.

Arazi ve yeraltı suyu kirlilik iyileştirilmelerinde kullanılacak reaktif malzeme

seçimi kimyasal kompozisyon, tane boylanması, yüzey alanı, hidrolik iletkenlik

katsayısı özelliklerinin belirlenmesi ile belirlenir.

Malzemenin kimyasal kompozisyonu, sadece zararlı olabilecek potansiyel

kirleticilerin riski ve reaktivite için değil GRB tasarlanmasında da önemlidir.

Şekil 9. GRB Sistemleri için En Uygun Reaktif Malzeme Seçimi.

Pekişmemiş sediman malzemeler için kullanılır.

Bu permeametrelerde sabit su düzeyi oluşması

için su tankında sabit su düzeyi dreni vardır.

Deneyde kum ve %3 , % 5 sepiyolit karışımı

sabit seviyeli permeametre ile yapılmıştır.

Düşen seviyeli permeametre çalışma prensibi bir

zemin numunesi içinden basıncı zamanla değişen

su geçirerek hidrolik iletkenlik hızını ölçmeye

dayanır. Deneyde, sepiyolitin kilinin ve %7, %

10, %15 sepiyolit karışımlarında bu deney uygu-

lanmıştır.

Çalışmada kullanılan malzeme özellikleri için yapılan deneyler sonucu, iri kum

malzemesinin özgül ağırlığı 2,65; kuru birim ağırlık değer 1,33 gr/cm3;

gözeneklilik değeri %47 olarak bulunuştur.

Permeametre deneyleri sonucu, kahverengi sepiyolitin ve %15’lik karışımın K

değerlerine mevcut laboratuar yöntemi ile ulaşılamamış; ancak %3, %5,%7 ve %

10 kahverengi sepiyolit malzemesi ile hazırlanan karışımların K değerleri

hesaplamıştır. Bu değerlere göre bir % Sepiyolit Katkısı-K Değeri Değişim

Grafiği çizilmiştir.

ÇALIŞMA BULGULARI

Kullanılan kum malzemesine elek analizine uygulanmış ve iri kum boyu ve ince kum boyu

malzeme ayrılmış, çalışma iri kum boyu malzeme kullanılmıştır.

PİKNOMETRE DENEYİ Deneyde kullanılan iri kum malzemenin özgül ağırlık değeri

piknometre ile belirlenmiştir.

Devamlı Duvarlar (Contınuous Walls)

GRB ‘nin en basit ve en ucuz olan tasarı-

mın şeklidir (Şekil 2. 7). Bu sistemde, akış

yolu boyunca hareket eden kirletici bulutu

yüksek geçirgenlikli reaktif malzeme

duvarı boyunca dağıtılır.

Bu çalışma, akifer sistemlerinin kirliliğinin engellenmesine yönelik bir çalışmayı

kapsamaktadır. Çalışmanın düşünce temelini, akifer sistemlerinin kirlenmesi ve su

kalitesinde meydana gelen değişimlerin doğurabileceği muhtemel sorunların

azaltılmasına yönelik bir düşünce oluşturmuştur.

GİRİŞ

Geçirgen Reaktif Bariyer (GRB) sistemleri, 90’lı yıllar başında kullanılmaya

başlanan, yeraltısuyu kirliliğinin yerinde arıtılması amacına yönelik bir

sisteminidir. Çalışmada, bu sistem iyi bir yeraltı suyu kirliliği önleme sistemi olarak

değerlendirilmiş; güvenli, uygulanabilir ve ucuz maliyetlerle yüksek verimlilikte

çalışabilecek bir teknik olarak ele alınmıştır.

Çalışmada GRB ‘de reaktif materyal olarak kullanılan malzeme hidrolik, mekanik

ve sorptif özellikleri bakımından incelenmiş ve Kahverengi Sepiyolit tercih

edilmiştir.

GEÇİRGEN REAKTİF BARİYERLER (GRB)

GRB’ler yeraltından çeşitli şekillerde akifere kirlilik oluşumu sağlayan

kirleticilerin, akifer içerisinde çevresel kullanılabilir nitelikteki kaliteye

getirilmesini amacıyla; bu kirletici kütlesinin yeraltı suyu ile taşanımı sırasında

karşılaştığı geçirgen bir duvardan geçişi geçerken çeşitli süreçlerle arıtılması

işlemidir (Şekil 1).

AMAÇ ve KAPSAM

Çalışma sonucu elde edilen deney verilerine göre, % 5 kahverengi sepiyolitin

içeren karışımın hidrolik özelliklerinin muhtemel yer altı suyu kirliliği önleme

sisteminde GRB reaktif malzemesi için uygun bir malzeme seçimi olabileceği

öngörülebilir.

Malzemenin mevcut sorptif özelliklerinin bilinmesi yanında yapılacak olan

kolon deneyleri bu öngörüyü desteklemektedir. Şekil 10‘da mevcut sistemin

prensibe uygun bir görünümü verilmiştir.

Kübra ÖZDEMİR, Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Hidrojeoloji Mühendisliği, Beytepe, Ankara

PROJE DANIŞMANI: Prof. Dr. Mehmet EKMEKÇİ

Şekil 3. Piknometrenin vakumlanması