Investigations on prohibition of chromium axidation in leather industry waste sludges by using olive pomace and monitoring the chromium mobility in soil

Deri sektöründe atıksu arıtımı sonucunda Türkiye çapında her yıl yüz binlerce ton atık çamur oluşmaktadır. Bu atıklar yüksek hacimleri ile depolama sahalarında büyük alanlar işgal etmekte ve içerdikleri kirleticiler ile ciddi çevre sorunlarına neden olmaktadır. Ayrıca bol miktarda Cr(III) içermekte ve bu kromun varlığı çamurların gübre, toprak katkı maddesi, dolgu maddesi vb. gibi alternatif kullanımlarını önemli ölçüde kısıtlamaktadır. Ayrıca Cr (III)’ün UV ışınları, pH ve ortamdaki oksijen varlığına bağlı olarak toksik Cr (VI)’ya yükseltgenebildiği bilinmektedir. Bu nedenlerle deri sektörünün en önemli sorunlarından biri olan bu çamurların çeşitli alanlarda değerlendirilmesi için çalışmalar yapılmış ancak etkin sonuçlar alınamamıştır. Halen düzenli depolama ile bertaraf edilen çamur, yüksek krom içeriği ve bunun topraktaki hareketliliği yüksek olan altı değerlikli kroma dönüşebilme özelliği ile çözülmesi gereken önemli bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır (Dandar ve Çolak, 2019). Diğer araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalarda, zeytinyağı üretim sürecinde katı atık olarak açığa çıkan pirinanın, atık sulardaki Pb (II), Cd (II), Cr (VI) gibi ağır metal iyonlarının giderilmesinde olumlu sonuçlar verdiği belirtilmiştir. Pirina içeriğinde bulunan lignin ve selülozik türevli maddeler ağır metaller için yüksek bir absorblama yeteneği göstermektedir. Buradan hareketle pirinanın, deri atık çamurlarındaki kromun absorbe edilmesinde ve böylelikle mobilitesinin azaltılmasında etkili olabileceği, ayrıca antioksidan özelliğiyle Cr (VI) oluşumunun engellenmesinde kullanılabileceği düşünülmüştür. Bu nedenle bu çalışmada, farklı oranlarda pirina ile karıştırılan atık çamurlar, toprak üzerine serilmek suretiyle bir toprak katkı maddesi olarak değerlendirilmiş ve topraktaki değişimler izlenmiştir. Çalışmada gerçekçi verilerin elde edilebilmesi için 50 adet deneme kabının içine 220 kg elenmiş toprak ilave edilmiştir. Pirina ve arıtma çamuru kuru ağırlıkları üzerinden sırasıyla %0:100; %10:90; %20:80, %30:70 ve %50:50 oranlarında karıştırılmış ve bu karışım tekrar toprak ile sırasıyla %80:20 oranında harmanlanarak kapların içindeki önceden konulmuş toprağın üzerine serilmiştir. Denemeler, çalışmanın yapıldığı bölge olan Ege Üniversitesi Deri Mühendisliği Bölümü Araştırma ve Uygulama İşletmesin’de gerçekleştirilmiştir ve örnekler 1 yıl boyunca açık havada doğal koşullar altında bekletilmiştir. Bir yıllık bu deneme süresi boyunca belirli zaman periyodlarında (1., 3., 6., 9., 12. aylar) toprağın 3 ayrı derinliğinden ( 0-20, 20-40 ve 40-60 cm) örnekler alınmıştır. Bu toprak örneklerinde Cr(III) ve Cr(VI) miktarlarındaki değişimler belirlenerek krom hareketliliği belirlenmiştir. Ayrıca numunelerde tuz, pH, bünye analizleri ve N, Cr, Fe, Zn analizleri de yapılmıştır.Every year hundred thousands tones of waste sludge are generated during waste water treatment processes of leather industry in Turkiye. These wastes occupy large amount of areas at disposal sites with their huge volumes and they lead to serious environmental problems due to their pollutant contents. Besides, they include high amount of Cr (III) which prohibits their potential utilizations as fertilizer, soil amendment material, filling materials, etc. Also it’s known that there is a possibility of oxidation of Cr (III) to more toxic Cr (VI) due to pH, UV light and the oxygen in the medium. Since this sludge is one of the major problems for leather industry, many studies have been carried out to find alternative uses for them, however, because of their high chromium content, it couldn’t be found an efficient usage. The sludge which is currently being disposed by dumping at landfills, still remains as a problem to be solved as they contain high amounts of Cr (III) that has a potential to be converted to Cr (VI) which has high mobility in soil (Dandar and Colak, 2019). It was reported by many researchers that olive pomace which is the solid waste of olive oil production was used successfully for removing heavy metals (like Pb (II), Cd (II), Cr (VI)) from waste waters. Lignin and cellulosic based structure of olive pomace has a high absorption capacity for heavy metals. From this point of view it was thought that olive pomace can be effectively used for absorption of chromium in tannery sludge, thus reducing mobility of it. Besides, due to its antioxidant effect, it is expected to reduce Cr VI formation in sludge. For this purpose, the sludge mixed with olive pomace by different ratios was evaluated as an amending material by laying out on soil and the changes in soil were monitored. In order to obtain realistic data in the study, 220 kg of cultivated soil was added into 50 test containers. Olive pomace and sludge mixture was mixed with ratios of 0:100%, 10:90%; 20:80%, 30:70% and 50:50% respectively based on dry weights and these mixtures was mixed with soils in a ratio of 80:20 % respectively and these mixtures laid out over previously added soil. The experiments were carried out for one year in Izmir-Bornova region under natural conditions. At certain times (1st, 3th, 6th, 9th, 12th months) soil samples were taken from 3 different depths (0-20, 20-40 and 40-60cm) of the containers during the experiments. Cr (III) and Cr (VI) contents of the samples were determined and thus mobility of the chromium was observed. Additionally; salt, pH, K, Fe and Zn analysis were performed. The leachate from the rain water will be collected under the containers and their Cr(III) and Cr(VI) contents were determined. Changes in Cr (III) and Cr (VI) amounts were determined in these soil samples and thus chromium mobility was determined. In addition to these, salt, pH and structure analyzes and N, K, Cr, Fe, Zn analyzes were also carried out in the samples