Investigation of Adsorption of Landfill-Leachate Transport in Clay Soils

Abstract

Leachates contained in most modern waste- containment facilities are aqueous solutions containing a complex mixture of inorganic and organic species. In the Turkey, solid wastes are primarily disposed in landfills. Landfills may potentially leak leading to contamination of underlying soils and groundwater. Compacted clays or mixtures of local soils with clay are frequently used to achieve very low hydraulic conductivity barriers and prevent subsurface contamination. In this study, experiments have been carried out to determine the adsorption capacity of the clay soils for some metal ions (Mn, Cu, Fe, Pb, Zn) in a batch reactor systems. For this purpose the leachate and clay soils was taken from Şile- Kömürcüoda Landfill Area on the Asian side of Istanbul. A series of experiments were carried out to determine the most efficient adsorbent amount with the leachate. In first step, the optimum amount of clay was determined by using clay in various amounts with constant amount of the leachate. In second step, the same amount of leachate was contacted with the optimum amount of clay in shaker to determine the effect of contact time. In last step, in order to determine the effect of temperature, all experiments were carried out at three different temperatures. In this study, after all experiments, the optimum amount of the clay was found 0.25 g. Depending on this result, optimum temperature was found 35 ⁰C and recovery efficiencies up to 99 percent were achieved for Mn, Cu, Fe, Pb, Zn ions.

Keywords

• Adsorption,clay soil,leachate,metal ions

Katı Atık Depolama Alanlarında Sızıntı Suyunun Killi Zeminden Geçerken Adsorpsiyonunun İncelenmesi

Abstract

Sızıntı suyu çoğu katı atık depolama alanlarından kaynaklanan inorganik ve organik kompleks karışımını içeren sulu çözeltilerdir. Türkiye’de katı atıklar öncelikli olarak düzenli depolama sahalarında toplanmaktadır. Düzenli depolama alanları sızıntı yaparak yeraltı suyu ve toprağa potansiyel kirlilik kaynağı oluşturmaktadır. Sıkıştırılmış killer veya yerel topraklar ile kil karışımı sıklıkla çok düşük hidrolik iletkenlik bariyerleri elde etmek ve yüzey altı kirlenmeyi önlemek için kullanılır. Bu çalışmada, kesikli sistem ile bazı metal iyonları (Mn, Cu, Fe, Pb, Zn) ile kilin adsorpsiyon kapasitesini belirlemek için deneyler gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, sızıntı suyu ve kil İstanbul'un Asya yakasındaki Şile-Kömürcüoda Depolama Sahası'ndan alınmıştır. Sızıntı suyu ile en etkili adsorban miktarını belirlemek için bir dizi deney gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, sabit miktarda sızıntı suyu ile çeşitli miktarlarda kil kullanılarak optimum kil miktarı belirlenmiştir. Aynı miktarda sızıntı suyu, temas süresinin etkisini belirlemek için çalkalayıcıda optimum kil miktarı ile temas ettirilmiştir. Son adımda, sıcaklığın etkisini belirlemek için tüm deneyler üç farklı sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonunda, tüm deneylerin ardından kilin optimum miktarı 0.25 gr bulunmuştur. Bu sonuca bağlı olarak Mn, Cu, Fe, Pb, Zn iyonları için optimum sıcaklık 35°C bulunmuş ve geri kazanım veriminde % 99'a kadar ulaşılmıştır.

Keywords

• Adsorpsiyon,kil,sızıntı suyu,metal iyonları

References

1. http://www.gunt.de/images/download/absorption_english.pdf, 01 January 2017, 14:53.
2. Alpay Ş., “Hümik Asit Esaslı Adsorban Maddelerle Ağır Metal Giderimi”, Gazi University, Institute of Science, Master Thesis, 66s, Ankara, 2013.
3. Bailey S. E., Olin T. J., Brick R. M., Adrian D. D., “A review of potentially low-cost sorbents for heavy metal”, Wat. Res. 33 (11), 2469-2479, 1999.
4. Bellir K., Bencheikh-Lehocine M., Meniai A.-H., Gherbi N., “Study of the retention of heavy metals by natural material used as liners in landfills”, Desalination, 185, pp. 111–119, 2005.
5. Kouame I.K., Gone D.L., Savane I., Kouassi E.A., Koffi K., Goula B. T.A., Diallo M., “Mobilité relative des métaux lourds issus de la décharge d’Akouédo et risque de contamination de la nappe du Continental Terminal (Abidjan .Côte d’Ivoire)”, Clays and Clay Minerals, 18, pp. 203–212, 2006.
6. Ghorbel-Abid I., Trabelsi-Ayadi M., “Competitive adsorption of heavy metals on local landfill clay”, Arabian Journal of Chemistry, 8 (1), 25–31, 2015.
7. Uddin M.K., “A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade”, Chemical Engineering Journal, 308, 438-462, 2017.
8. Yıldız, S., “Report on the renovation project for Komurcuoda Landfill”, İSTAÇ A.Ş., Istanbul (in Turkish), 2000.

9. Özaydın, K., Yıldırım, S., Yıldırım, M., “Environmental impact assessment report regarding geological-hydrogeological conditions of Kemerburgaz Landfill Site located in the European Side of Istanbul”, Union of Chambers of Turkish Engineers and Architects, Chambers of Geological Engineers Publication (in Turkish), 1996.
10. Baştürk, A., Öztürk, M., Demir, A. and Kanat, G., “Kömürcüoda (Asian side of Istanbul) Fill Area Solid Waste Environmental Impact Assessment (EIA) Preliminary Investigation Report”, YTU, İstanbul (in Turkish), 2003.
11. Annual Book of ASTM Standards, Soil and Rock; Building Stone, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Pa., Vol. 04.08, Part 19, pp. 202-284, 1982.
12. Freundlich HMF., “Over the adsorption in solution”, Z Phys Chem, 57A:385–470, 1906.
13. Langmuir I., “The constitution and fundamental properties of solids and liquids”, J Am Chem Soc, 38:2221–2295, 1916.