SEPİYOLİTİN KİRLENMİŞ AKİFERLERDE GEÇİRGEN REAKTİF … 2.pdfÇalışma sonucu elde edilen...
Transcript of SEPİYOLİTİN KİRLENMİŞ AKİFERLERDE GEÇİRGEN REAKTİF … 2.pdfÇalışma sonucu elde edilen...
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