Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

247-256

Authors: Mehrdad Tajabadi POUR1* , Behzad KALANTARI2

Abstract In recent years, Reinforced Earth retaining structures have become more desirable for construction and civil engineering projects because of their suitable performance, variation of design and construction methods. In this article, the performance of back-to-back reinforced earth walls has been evaluated and analyzed. Throughout the article, the effect of different parameters such as angle of internal friction, soil unit weight, cohesion, using different materials in layers with 1.5 m thickness and reinforcing elements' specifications has been analyzed. For detailed information from the site of the wall, a borehole was drilled to a depth of 30 m and geotechnical tests were done in Hormozgan province (Iran). The results show that the lower length and tensile strength can be used with higher angle of internal friction and adhesion. Also, utilizing material in different layers produces a more favorable performance, optimization and decreases the strength of reinforcer elements. öz: Son yıllarda, Takviye Edilmiş toprak yapılar, uygun performans, tasarım çeşitleri ve inşaat yöntemleri nedeniyle inşaat ve inşaat mühendisliği projelerinde daha cazip hale gelmiştir. Bu yazıda sırt sırta takviyeli toprak duvarların performansı değerlendirilmiş ve incelenmiştir. Bu bağlamda, iç sürtünme açısı, zeminin birim hacim, adezyon gibi farklı parametrelerin 1.5 m kalınlıktaki tabakalardaki farklı zemin malzemelerinin kullanımı ve takviye edici özellikleri gibi tanımlamalar değerlendirilmiştir. Duvarın temelinin geoteknik özelliklerinden ayrıntılı bilgi için, 30 m derinliğine varan bir sondaj yapılmış ve iranın Hormozgan ilinde geoteknik testler yapılmıştır. Sonuçlar daha az uzunluk ve Çekme mukavemeti daha yüksek iç sürtünme açısı ve Adezyon ile birlikte kullanılabileceğini göstermektedir. Ayrıca, farklı katmanlarda malzeme kullanma daha uygun bir performans üretir, takviye elemanlarının optimizasyon ve mukavemeti azalır. Anahtar kelimeler: Güçlendirilmiş jeosentetik toprak duvarlar, Sınırlı eleman, Şekil değiştirme, Duraylılık

268-279

Authors: Derya AKTAŞ1 , Görkem AKINCI2 , Duyuşen GÜVEN3*

Öz Çalışmada, terk edilmiş bir Pb-Zn madeni ve işletilmekte olan bor madeni atıklarındaki arsenik (As), bor (B), kadmiyum (Cd), bakır (Cu), mangan (Mn), kurşun (Pb), talyum (Tl) ve çinko (Zn) elementlerinin toplam konsantrasyonları, kimyasal bağlanma formlarındaki dağılımları ile bu elementlerin bağlayıcı materyal ve asidik bakteri olan Thiobacillus thiooxidans varlığında mobilizasyonları incelenmiştir. Ayrıca atık ve bağlayıcı materyallerdeki sülfür ve karbonat miktarları da belirlenerek, statik testlere göre atıkların asit nötralize etme potansiyeli hesaplanmıştır. Mobilizasyon çalışmaları için iki farklı bölgeden temin edilen atık ile bağlayıcı materyal olarak seçilen leonardit ve evsel katı atık kompostu farklı oranlarda karıştırılmak suretiyle (10/0, 9.5/0.5, 9/1, 8/2) deneyler yürütülmüştür. Ayrıca, sülfür oksitleyen bir bakteri olan Thiobacillus thiooxidans’ın ortama ilave edilmesiyle mobilizasyona olan etkisi çalışılmıştır. Standart bir liç testi olan EPA 1310B Ekstraksiyon Prosedürü kullanılarak mobilize olan ağır metaller tespit edilmiş, bulgular SPSS 24 programı ile istatistiksel olarak değerlendirilerek çalışılan parametreler arasındaki korelasyonlar ortaya çıkarılmıştır. Leonardit ve kompostun maden atıklarına karıştırılmasıyla, ağır metal mobilitesinde istatistiksel olarak anlamlı bir azalma görülmemiştir. Ancak farklı bağlayıcı materyaller, ağır metal türüne göre farklı etkiler göstermiştir. Sonuç olarak, ortamda Thiobacillus thiooxidans olması durumunda ağır metal mobilitesinin arttığı ve bunun öncelikli olarak değişken ve asitle çözülebilir fraksiyonda ve sonrasında indirgenebilir fraksiyon ile organik fraksiyonlarına bağlı metal miktarı ile doğru orantılı olduğu anlaşılmıştır. Anahtar kelimeler: Maden atığı, Ağır metal, Mobilizasyon, Thiobacillus thiooxidans Abstract The total concentrations of arsenic (As), boron (B), cadmium (Cd), copper (Cu), manganese (Mn), lead (Pb), thallium (Tl) and zinc (Zn) in the mine tailings of an abandoned Pb-Zn mining site and an open boron mining site are investigated in this study. In addition, heavy metals’ distributions in chemical binding forms and their mobilities with the presence of binding materials and acidic bacteria are examined. The amounts of sulfur and carbonate in the waste and binding materials are also determined according to the static method, in order to define the acid neutralization potential of the wastes. For mobilization studies, mine tailings are mixed with with leonardite and domestic solid waste compost in different ratios (10/0, 9.5 / 0.5, 9/1; 8/2). Independent from the binding materials, the mobilization effect of sulfur oxidizing Thiobacillus thiooxidans bacteria has been tested and evaluated. Experiments are conducted using a standard leach test EPA 1310B Extraction Procedure, and correlations between the parameters studied were statistically evaluated using the findings of SPSS 24. Although there is no statistically significant reduction in metals’ mobilization with the use of leonardite and waste compost, it has been concluded that different binding agents may have different impacts due to the metal type. As a result, it is understood that metals mobility increases in the presence of Thiobacillus thiooxidans in the environment, and that the heavy metal mobility is directly proportional to the exchangeable and acid soluble fraction, followed by the reducible fraction and the amount of metals bound to the organic fractions.

286-291

Authors: Fatma Özge YILMAZ1 , Emine ERTEKİN2 , Ulaş TEZEL3*

Öz: Dezenfektan aktif maddeleri kentsel ve endüstriyel atıksularda oldukça sık rastlanan kirleticilerdir. Bu kirleticilerin biyolojik sistemlerde giderimi oldukça zordur. Yüzeysel sularda da sıkça karşılaşılan bu kirleticiler hem doğal hayatı hem de insan sağlığını tehdit etmektedir. Bu çalışmanın amacı, atıksuda en çok karşılaşılan kirleticilerden biri olan benzalkonyum klorürlerin (BAK’ler) biyolojik sistemlerde en verimli şekilde giderimini sağlayacak koşulların belirlenmesidir. Bu amaçla, atıksudan izole edilmiş BAK gideren bir bakteri olan Pseudomanas sp. BIOMIG1’in farklı koşullarda BAK biyotransformasyon kinetiği belirlenmiştir. Elde edilen veriler ve Michaelis-Menten modeli kullanılarak, bu mikroorganizmanın BAK biotransformasyon kinetiği parametreleri hesaplanmış ve uygulanan koşulların kinetiğe etkisi belirlenmiştir. BIOMIG1, BAK’leri 1.4 mg/L-saat hızında giderebilmekte ve bu kirleticileri amonyak ve karbon dioksite dönüştürmektedir. Mililitrede yüz bin adet bakteri yoğunluğu gibi düşük bakteri yoğunluklarında bile BAK gecikmeli de olsa yüksek hızda giderilebilmektedir. BAK homologlarının biyotransformasyon hızı karşılaştırıldığında, 14 karbon alkil zincir uzunluğuna sahip BAK en hızlı, 16 karbonlu BAK ise en yavaş biyotransformasyon hızına sahiptir. BAK giderim hızının en yüksek olduğu sıcaklık 35°, bu sıcaklık üstündeki sıcaklıklarda BIOMIG1 yaşayamamaktadır. Dolayısıyla yüksek sıcaklıklarda BAK parçalanması ya benzildimetilamin birikmesiyle sonlanmış ya da hiç gerçekleşmemiştir. Bu çalışmanın sonuçları, özellikle BAK gibi mikrokirleticilerin arıtımını hedefleyen ileri arıtma sistemlerinin tasarlanması ve işletilmesinde faydalı olacaktır. Anahtar kelimeler: Benzalkonyum klorür, Biyodönüşüm, Kinetik, Modelleme, Pseudomonas sp. BIOMIG1. Abstract: Active ingredients of disinfectants are very common pollutants in urban and industrial wastewater. Removal of these contaminants is very difficult in biological treatment systems. As a result; these pollutants, which are also frequently detected in surface waters, threaten both nature and human health. The objective of this study is to determine the optimum conditions that will provide the most efficient removal of benzalkonium chlorides (BACs), a common contaminant, in biological treatment systems. For this purpose, BAC biotransformation kinetics were determined under different conditions using Pseudomanas sp. BIOMIG1, a bacterium that is the key BAC degrader in the environment. Using the data collected and the Michaelis-Menten growth model, BAC biotransformation kinetic parameters were calculated and the effect of the applied conditions on kinetics was determined. BIOMIG1 can transform BACs at a rate of 1.4 mg/L-hour and converts these pollutants into ammonia and carbon dioxide. BAC mineralization can be achieved even at low bacterial densities such as 100000 cells/mL after a short delay. When biotransformation rate of BAC homologs was compared, BAC with 14 carbon alkyl chain length had the fastest and BAC with 16 carbons had the slowest rate of biotransformation. The temperature at which the BAC biotransformation rate was the highest was 35 degrees. BAC was converted to benzyldimethylamine at all temperatures above 35 degrees since BIOMIG1 does not survive above this temperature. The outcomes presented in this study would be used for the design and operation of advanced treatment systems targetting the removal of micropollutants like BACs.

297-303

Authors: Hasan MERDUN1* , İsmail Veli SEZGİN2 , Begüm GÜZELÇİFTÇİ3

Abstract The presence and amounts of chemicals in bio-oil produced by catalytic fast pyrolysis are affected by the process parameters, hence, the relationships between the chemicals and process parameters need to be investigated in detail by multivariate analysis techniques. The present work classifies the most available 11 chemicals in bio-oil based on the 24 samples (treatments) of catalytic fast pyrolysis experiments of municipal solid wastes by using principle components analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA). There were 3 principle components (PCs), but the first 2 PCs explained 74% of the total variance. The samples and variables (chemicals) were clustered into 4 and 2 different groups, respectively, in PCA. The samples and variables were clustered in 2 main groups and a few subgroups in HCA. Both PCA and HCA results showed that there was a clear grouping in the samples and variables. Öz Katalitik hızlı piroliz yöntemi ile üretilen biyoyağdaki kimyasalların varlığı ve verimleri proses parametreleri tarafından etkilenmekte, dolayısıyla, kimyasallar ve proses parametreleri arasındaki ilişkiler çokdeğişkenli analiz teknikleri ile detaylı bir şekilde araştırılmalıdır. Bu çalışma temel bileşenler analizi (PCA) ve hiyeraraşik sınıflama analizini (HCA) kullanarak belediye katı atıklarının katalitik hızlı piroliz deneylerinin 24 örneğine (konusuna) bağlı olarak biyoyağ içerisinde en fazla bulunan 11 kimyasal maddeyi sınıflandırmaktadır. Üç temel bileşen oluşmuş, fakat bunların ilk ikisi toplam değişkenliğin %74’ünü açıklamıştır. PCA’inde örnekler ve değişkenler (kimyasallar) sırasıyla 4 ve 2 farklı grupta toplanmıştır. HCA’inde ise örnekler ve değişkenler 2 ana grup ve birkaç alt grupta toplanmıştır. PCA ve HCA’nin her ikisinin sonuçları da örneklerde ve değişkenlerde açık bir gruplanmanın olduğunu göstermiştir. Anahtar kelimeler: Biyokütle, Hızlı piroliz, katalizör, Temel bileşenler analizi, Hiyerarşik sınıflama analizi

320-324

Authors: Buğra OCAK1

Abstract Pollution is a global problem and the increased use non-biodegradable plastic packaging films have caused environmental concerns. Thus, there is a tendency to use natural polymer materials, such as biodegradable films. This paper aims to prepare and characterize novel collagen hydrolysate/carboxymethyl cellulose/nano-SiO2 films for packaging/coating applications. The results indicate that the incorporation of nano-SiO2 in films from 1% to 4% caused significant increase (p<0.05) in thickness and tensile strength but significantly decreased the elongation at break. Nano-SiO2 drastically reduced the water vapor permeability and water solubility values of films. Furthermore, the increments in nano-SiO2 proportion in films increased the values of transparency and provided a reduction in the light transmission in the ultraviolet and visible range. This study demonstrates that nano-SiO2 addition to collagen hydrolysate/carboxymethyl cellulose films gives significantly effects on properties of film produced. The enhancement of film properties shows the potential for using collagen hydrolysate/carboxymethyl cellulose films for coating/packaging purposes. Öz Küresel bir sorun olan kirlilik ve biyolojik olarak parçalanmayan plastik ambalaj filmlerinin artan kullanımı çevresel kaygılara neden olmuştur. Dolayısıyla, biyolojik olarak bozunabilir filmler gibi doğal polimer materyalleri kullanma eğilimi artmıştır. Bu makale, paketleme/kaplama uygulamaları için yeni kolajen hidrolizat/karboksimetil selüloz/nano-SiO2 filmlerini hazırlamayı ve karakterize etmeyi amaçlamaktadır. Sonuçlar, filmlere nano-SiO2 katılımının %1'den %4'e arttırılmasıyla, kalınlık ve çekme mukavemetinde belirgin bir artışa (p<0.05) neden olduğunu, ancak kopma uzamasını önemli ölçüde azalttığını göstermektedir. Nano-SiO2, filmlerin su buharı geçirgenliği ve suda çözünürlük değerlerini büyük ölçüde düşürmüştür. Ayrıca, filmlerdeki nano-SiO2 oranındaki artışlar şeffaflık değerlerini arttırmış, ultraviyole ve görünür aralıktaki ışık geçirgenliğinde azalma sağlamıştır. Bu çalışma, nano-SiO2'nin kolajen hidrolizat/karboksimetil selüloz filmlerine ilavesinin, üretilen filmin özellikleri üzerinde önemli etkiler verdiğini göstermektedir. Kolajen hidrolizatı/karboksimetil selüloz filmlerinin özelliklerinin geliştirilmesi, filmlerin kaplama/ambalaj amaçlı kullanım potansiyelini arttıracaktır. Anahtar kelimeler: Kolajen hidrolizat, Karboksimetil selüloz, SiO2, Su buharı geçirgenliği, Su çözünürlüğü

336-341

Authors: Ali Rıza KARADAL1 , Nazmi ŞENGÜN2*

Öz Bu çalışmada, altı farklı açık maden ocağında (4 adet kalker, 1 adet kil ve 1 adet feldspat ocağı) yapılan delme çalışmaları sırasında delici uç ve makine çalışma parametreleri (darbe miktarı, baskı kuvveti, hava basıncı ve dönme hızı) sabit tutularak delme hızları yerinde ölçülmüştür. Bu ocaklardan, laboratuvar deneyleri için şekilsiz bloklar ve delme işleminden çıkan kırıntılardan numuneler alınmıştır. Alınan kırıntı numunelerden pasa irilik katsayısı, blok numunelerden ise kayaçların fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca bu kaya birimlerinin delme oranı indeks (DRI) değerlerini belirlemek için Sievers minyatür delme deneyi ve kırılganlık deneyleri yapılmıştır. Çalışmalar sonunda, araziden alınan delme hızı verileri ile laboratuvarda yapılan deney sonuçları birlikte değerlendirilerek istatistiksel olarak irdelenmiştir. Arazi üzerinde ölçülen ilerleme hızları ile kayacın fiziksel ve mekanik özellikleri arasında anlamlı ilişkiler elde edilmiştir. Laboratuvar ortamında belirlenen delinebilirlik değerlerinin delme-patlatma çalışmalarında ilerleme hızının tahmin edilmesinde güvenilir bir şekilde kullanılabileceği belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: Delinebilirlik, Delme oranı indeksi, Delme hızı, Kırılganlık Abstract In this study, drilling speeds were measured in situ by keeping the drill bit and machine working parameters (impact, pressure, air pressure and rotation) constant during drilling-blasting operations on six different open mines (4 limestones, 1 clay and 1 feldspar quarries). From these quarries, shapeless blocks samples and rock chipping specimens from blasting holes were taken for laboratory experiments. The physical and mechanical properties of the rocks from the block samples and coarseness index from chip samples were determined. Sievers miniature drilling tests and brittleness tests were also performed to determine the drilling rate index (DRI) values of the rocks. As a result, the results of the laboratory tests and insitu drilling data were evaluated statistically. Significant relationships were found between the physical and mechanical properties of the rock and the measured drilling speed. It has been determined that the drillability values determined in the laboratory can be reliably used in predicting the rate of penetration in drilling-blasting operations.

352-363

Authors: Çağlar BOZAN1 , Pınar AVCI2* , Naciye Nur ÖZYURT3 , Celal Serdar BAYARI4

Öz Doğu Akdeniz havzasında, Antalya ili sınırları içinde bulunan Gazipaşa kıyı ovasında temel geçim tarıma dayalı olup, tarımsal sulama suyu ihtiyacı yüzey ve yeraltı suyundan sağlanmaktadır. Yüzey sularının ardışık yıllarda gerçekleşen kuraklıktan olumsuz etkilenmesi nedeniyle kıyı akiferinin sürdürülebilir kullanımı tarımsal üretim açısından önemli bir risk unsuru oluşturmaktadır. Bu durumda kıyı akiferi rezervine ilişkin oldukça eski olan bilgilerin güncel araştırma yaklaşımları ile yenilenmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada jeolojik, hidrolojik, hidrojeokimyasal ve çevresel izotopik veriler ile Gazipaşa kıyı akiferinin kavramsal hidrojeolojik modelinin oluşturulması ve su bütçesi bileşenlerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Değerlendirmelere göre ovadaki yeraltı suyu yük dağılımı yağışlı ve kurak dönemler arasında salınım göstermekle birlikte uzun dönemde değişmemiştir. Yeraltı suyu ağırlıklı olarak Ca-HCO3-/CO3 fasiyesinde olup, deniz suyu katkısı kıyıya yakın iki noktada gözlenmiştir. Duraylı izotop verilerine göre örneklerin tamamı Küresel Meteorik Su Doğrusu’nun (Döteryum fazlası değeri (Dex) 10) solunda, Dex değeri +16 olan Antalya Meteorik Su Doğrusu ile Yerel Meteorik Su Doğrusu (Dex=+18) arasında bulunmaktadır. Bu değerler yeraltı suyunun Akdeniz kökenli nemin oluşturduğu yağışlardan beslendiğini göstermektedir. Duraylı izotop içeriklerinden kıyı bölgesinde yüzeye yakın bazı yeraltı suyu örneklerinin buharlaşmaya uğradığı anlaşılmaktadır. Yüzey ve yeraltı suyu örneklerinin trityum içerikleri 3.08 TU ile 0.33 TU arasında değişmekte olup, ortalama değer 1.95 TU’dur. Dolaşım süresi uzun yeraltı sularında, sığ dolaşımlı sulara göre trityum içeriği düşük, özgül iletkenlik değeri ise yüksektir. Kıyı akiferine ait yeraltı suyu bütçesine göre yıllık beslenim 71.1 Mm3 olup bunun 32.0 Mm3’ü yağıştan, 39.1 Mm3’ü ise alüvyon akiferi çevreleyen kireçtaşı ve mermer birimlerinden sağlanmaktadır. Yeraltı suyu boşalım bileşenleri, buharlaşma-terleme kaybı (25.3 Mm3), yüzeysel akış (10.6 Mm3), sulama suyu ihtiyacı (10.9 Mm3), evsel su ihtiyacı (2.4 Mm3), yeraltı suyundan (0-2 m) buharlaşma (1 Mm3) ve denize boşalım (20.9 Mm3) olarak belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: Yeraltısuyu yönetimi, Su kimyası, Çevresel izotoplar Abstract Gazipaşa coastal plain is located in the Eastern Mediterranean basin, within the borders of Antalya province. The mainstay in the coastal plain based on agriculture and the irrigation water need is provided from surface water and groundwater. The sustainable use of coastal aquifer constitutes an important element of risk in view of agricultural production as surface waters are affected adversely by the droughts that occur for consecutive years. In this case information on coastal aquifer reserve is rather old and needs to be updated with contemporary research approaches. In this study, it was aimed to establish a conceptual hydrogeological model of the Gazipaşa coastal aquifer based on geological, hydrological, hydrogeochemical and environmental isotopic data and quantified the water budget components. According to the evaluations, the groundwater head distribution in the plain fluctuates between wet and dry periods during a year, but has not changed at all in the long term. The groundwater chemistry belongs to Ca-HCO3-/CO3 facies and the sea water contribution was observed at only two sites near the coast. According to stable isotope data, all of the samples are located on the left side of the Global Meteoroic Water Line with deuterium excess value (Dex) of 10, between the Antalya Meteoric Water Line with(Dex=+16) and Local Meteoric Water Line with Dex=+18. These values suggest that the groundwater is recharged by precipitation originating from the moisture over Mediterranean Sea. 3H value of surface and groundwater samples vary between 3.08 TU-0.33 TU and the average value is 1.95 TU. Compared to shallow-circulating groundwater, tritium content of the deep-circulating groundwater is lower and the specific conductivity value is higher. According to alluvial groundwater budget calculations, total annual groundwater recharge of 71.1 Mcm is supplied by precipitation (32.0 Mcm) and by recharge from limestone and marble units (39.1 Mcm) surrounding the alluvium. Groundwater’s discharge components include evapo-transpiration loss (25.3 Mcm), surface flow (10.6 Mcm), irrigation water use (10.9 Mcm), domestic use (2.4 Mcm), evaporation from water table up to 2 m from ground surface (1 Mcm) and groundwater discharge into the sea (20.9 Mcm).