دفن زباله یکی از رایج ترین روش های دفع زباله در جهان به شمار می رود. تجمع زباله منجر به تولید گازهای گلخانه ای مانند متان و دی اکسید کربن و همچنین شیرابه می شود. شیرابه حاصله از زباله ها بسیار آلوده و سمی است و ورود آن به طبیعت مشکلات زیست محیطی فراوانی ایجاد می کند. بنابراین تصفیه شیرابه ها امری ضرروی به نظر می رسد. شیرابه ها حاوی ترکیبات سمی، مقادیر بالای بار آلی، آمونیاک، نمکها، فلزات و برخی از فلزات سنگین میباشند. عموما شیرابه فاقد فسفر است و نسبت نیتروژن به COD در آنها اصلا متعادل نیست، به همین دلیل تجزیه بیولوژیکی به صورت خود بخود در آنها رخ نخواهد داد. از طرف دیگر شیرابهها ظرفیت بافری بسیار بالایی دارند و برای تنظیم pH آن برای تصفیه، مقدار زیادی مواد شیمیایی مورد نیاز است. ازسوی دیگر مقدار کلرید و سولفات شیرابه بالاست و سبب شده است تا احتمال رسوب در در مخازن جمع آوری و تصفیه آن بالا باشد.ویژگی های شیرابه با گذر زمان تغییر می کند، به عنوان مثال در فرایند تثبیت شیرابه عموما COD و BOD کاهش می یابد اما آمونیوم و pH با گذر زمان بالا میرود. به همین دلیل تصفیه شیرابه بسیار پیچیده بوده و نیاز به سیستم های تصفیه منعطف دارد.
تعریف شیرابه(leachate) :
عبارتند از مایعی بد بو به رنگ قهوه ای تیره که اززباله ها تراوش کرده وحاوی مواد محلول ومعلق میباشد و از تجزیه مواد آلی ومایعی که از آبهای سطحی وباران وارد زباله میشود حاصل میگردد.شیرابه شامل مواد آلی مانند اسیدهای چرب ،الکلهای آلی ،فلزات سنگین ،نیتروژن ،آمونیم وباکتریهای مختلف میباشد.مشخصات شیرابه تولید شده بسیار متغیربوده وعواملی مانند ترکیبات پسماند جامد شهری ،میزان نفوذ آب وهیدرولوژی منطقه ،میزان فشردگی ،نوع پوشش وعمر پسماند میباشد.
آلودگی شیرابه به موارد ذیل تقسیم می شود:
1. آلودگی میکروبی
2. آلودگی شیمیایی که شامل :
الف) فلزات سنگین(کادمیوم سرب جیوه و …)
ب) مواد آلی تجزیه نشده
مشکلات زیست محیطی ناشی از شیرابه و خطرات آن ودلایل اهمیت تصفیه شیرابه
شیرابه یکی از عوامل بسیار موثر در آلوده کننده آب وخاک میباشد.شیرابه های خطرناک ناشی از تجمع زباله ها از زیانبارترین آلاینده های خاک میباشد. مواد شیمیایی مانند آمونیاک ونیتریت ونیترات که با فاضلاب همراهند وبصورت محلول میباشند همراه آب ازلایه های زمین به آسانی می گذرند وبه سفره های آب زیر زمینی می رسند.بار آلی بسیار بالاونیز غلظت بیش از حد مواد سمی وآمونیاک یکی از مواردی است که تصفیه شیرابه را دچار مشکل میکند.
راههای جمع آوری وتصفیه شیرابه وشیوه های تثبیت آن
جمع آوری شیرابه
برای جمع آوری شیرابه در روش دفن زباله میبایست ابتدا لایه ها و دانه بندی خاک و مواد تشکیل دهنده زمین به نحوی که حداقل نفوذ پذیری وجود داشته باشد مد نظر باشد.وجود شیرابه به دوصورت کوتاه مدت وبلند مدت بر میزان نفوذپذیری لایه موثر است.در کوتاه مدت اختلاف نفوذپذیری بدلیل لزجت بیشتر شیرابه نسبت به آب ونیز تولید گاز شیرابه در حین نفوذ است.لیکن اثر بلند مدت شیرابه مربوط به زمانی است که خاک پوششی مدت زیادی ( 2 تا 3 هفته) در مجاورت شیرابه قرار گرفته است وتغییر خواص میدهد. طراحی محل دفن بنحوی باید باشد که علاوه بر جلوگیری از خروج شیرابه ونفوذ آن به لایه های زیرین امکان جمع آوری آن نیز وجود داشته باشد. عایق معمولا از چند لایه مواد طبیعی (خاک با نفوذ پذیری کم) ویا ژئو ممبران ها تشکیل میشود عایقهای طبیعی معمولا از خاک رس تشکیل میشود.ژئوممبران ها از ورقهای ضخیم نفوذ ناپذیرکه از رزین های مصنوعی مانند پلی اتیلن یا پلی وینول کلرایدیا و پلیمرهای دیگر ساخته میشود.شیرابه استفاده شده ازیک لایه زهکش موثر از ماسه وشن تشکیل شده است که به کف محل دفن هدایت میشود که در قسمتهای زیرین محل دفن در بالای محل عایق،لوله های سوراخ دارتعبیه شده است که شیرابه را جمع آوری کرده وباشیب ملایم به خارج از محل دفن هدایت میشود.
هدف اصلی از ایجاد عایق در محل دفن حفاظت از آبهای زیر زمینی در مقابل آلودگی است.شیرابه جمع آوری شده باید به سرعت از روی عایق جمع آوری شود و حداکثر ارتفاع جمع آوری شده بیشتر از 30 سانتی متر نباید باشد(طبق استاندارد) ضمن اینکه شیرابه معمولا به دو روش ثقلی وبه شکل پمپاژ جمع آوری میشود.
چرا تصفیه شیرابه مهم است
الف)رها سازی مستقیم شیرابه در محیط باعث آلودگی:
1-آب های سطحی
2-آب های زیرزمینی
3-زمین
ب)برای سلامتی افراد و اکوسیستم مضر می باشد.
راههای تصفیه شیرابه
برای تصفیه شیرابه روشهای گوناگونی بکار رفته است مانند روشهای تصفیه بیولوژیکی هوازی وبیهوازی ،اکسیداسیون شیمیایی ،ترسیب شیمیایی،جذب توسط کربن فعال واستفاده از رزین میباشد.در مورد شیرابه هایی که زمان کمی از تولید آنها گذشته است استفاده از روشهای بیولوژیکی برای تصفیه شیرابه موثرتر بنظر میرسد. در مورد تصفیه به روش هوازی بدلیل وجود ترکیبات سمی ومقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی استفاده مستقیم از تجزیه هوازی امکانپذیر نمیباشد واستفاده از تجزیه هوازی بدلیل حساسیت کمترتوصیه میشود.
مقایسه برخی از پارامترها
ردیف |
شرح آزمون |
واحد |
نمونه خام |
بعد از تثبیت |
اختلاف |
1 |
PH |
mg/l |
6/5 |
11/5 |
5 |
2 |
Pb |
mg/l |
9/5 |
0/4 |
9/1 |
3 |
Cd |
mg/l |
2/82 |
2/15 |
0/67 |
4 |
Cr |
mg/l |
7/4 |
4/5 |
2/9 |
5 |
Cn |
mg/l |
8/1 |
0 |
8/1 |
6 |
Fe |
mg/l |
50 |
45 |
5 |
7 |
COD |
mg/l |
56000 |
_ |
_ |
8 |
BOD |
mg/l |
42000 |
_ |
_ |
9 |
Ni |
mg/l |
2/3 |
2 |
0/3 |
مکانیزم از بین رفتن آلودگی میکروبی
الف) اضاف نمودن آهک
ب) جامد بودن محصول نهایی و عدم وجود آب(آب یکی از عوامل مهم زنده ماندن میکروارگانیسم هاست)
جدول حذف میکروارگانیسم ها
ردیف |
ویژگی |
واحد |
نتیجه آزمون |
1 |
کیفیت ظاهری |
_ |
_ |
2 |
شمارش کلیه کلیفرمها |
MPN/100 |
0 |
3 |
شمارش کلیه کلیفرمهای گوارشی |
MPN/100 |
0 |
4 |
سالمونلا |
CFU/ml |
منفی |
5 |
E.coli |
CFU/ml |
0 |
6 |
Vibiro |
منفی |
|
8 |
دمای آزمایش |
25 |
|
9 |
کلستریدیوم |
MPN/100 |
_ |
مزایا تثبیت شیرابه توسط آهک
1. روش سریع
2. حمل و نقل ساده پس از بی خطر سازی
3. عدم نیاز به تجهیزات خاص
4. حذف کامل عوامل بیماری زا
5. حذف عمده فلزات سنگین
6. بهره برداری ساده و کم هزینه
معایب تثبیت شیرابه توسط آهک
1. نیاز به فضای زیاد جهت خشک شدن
2. امکان طولانی شدن زمان خشک شدن در روزهای سرد
انتخاب روش مناسب تصفیه
روش های متعددی برای تصفیه شیرابه مورداستفاده قرار گرفته اند که هر کدام از این روش ها مزایا و معیاب خاص خود را دارند. یکی از کارآمد ترین روش های تصفیه شیرابه Membrane BioReactor (MBR) است. MBR یکی از روش های پذیرفته شده در تصفیه شیرابه است. MBR این شرکت ظرفیت MLSS بالایی دارد و رشد گونههایی از میکروارگانیسم که کند است در این سیستم ها بهتر انجام میشود. سیستم مجهز به فیلتراسیون پیشرفته (UF) بوده است تا میکروارگانیسمها را از پساب خروجی با کیفیت باالا جداکند. تجزیه بیولوژیکی در سیستم های MBR نسبت به حوضچههای لجن فعال کاملتر انجام می پذیرد ازین رو خروجی این نوع سیستم های بیولوژیک COD بسیار پایین تری دارند و امکان تجزیه ترکیبات سخت تجزیه پذیر نیز فراهم می شود.
به کارگیری سیستم فیلتراسیون پس از تجزیه بیولوژیک سبب جداشدن تمامی میکروارگانیسم ها، ویروس ها و ذرات معلق دیگر می شود، ازین رو خروجی این سیستم فاقد ذرات معلق بوده و امکان به کارگیری سیستم های تصفیه ثانویه مانند RO و زغال فعال فراهم می باشد.
سیستم های MBR به دو دسته استغراقی (submerged-MBR) و جانبی (Side stream-MBR) تقسیم می شوند که هرکدارم از این سیستم ها ویژگی های خاص خود را به همراه دارند.
سیستم Submerged-MBR برای تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی با آلودگی پایین بسیار کارآمد و موثر هستند اما برای تصفیه فاضلاب های پیچیده از جمله شیرابه، این سیستم ها طول عمر و کارایی بسیار پایین خواهند داشت. درحالی که، سیستم های Side stream-MBR به دلیل انعطاف پذیری بالا، طول عمر زیاد و بازده بسیاربالا در تصفیه، روش هایی کاملا مناسب برای تصفیه فاضلاب های صنعتی پیچیده و شیرابه زباله خواهند بود.
آلودگی زیر زمینی به وسیله شیرابه مراکز دفن زباله مشکل بزرگی برای محیط زیست است. اگر شیرابه بدون هیچگونه تصفیه ویژه ای در محیط زیست رها شود، باعث کاهش نرخ اکسایش نیتراتها و در نتیجه بوجود آمدن آمونیاک خطرناک می شود. امروزه برای تصفیه شیرابه مراکز دفن زباله از تکنیک های منفرد یا ترکیبی و به صورت سیستم های یک و چند مرحله ای یا زنجیره ای استفاده می شود. با توجه به وجود مواد سمی و غیر قابل تجزیه درون شیرابه، تصفیه بیولوژیکی به تنهایی قادر به از بین بردن مواد آلی غیر قابل تجزیه نیست واین تصفیه آلودگی شیرابه را به مقداری می رساند که دارای مقادیر زیادی COD می باشد که قابل تخلیه در محیط زیست نیست. در نتیجه استفاده از فرایندهای (فیزیکی – شیمیایی) به عنوان پیش تصفیه، پس تصفیه و گاهی تصفیه کامل جهت دستیابی به استانداردهای مورد نظر ضروری می باشند. برای حذف آثار منفی شیرابه مراکز دفن زباله بر محیط زیست می توان از فرایندهای غشایی استفاده کرد. جریان خروجی از غشا را بدون نیاز به تصفیه بیشتر می توان به رودخانه یا آب سطحی هدایت کرد. عمل فیلتراسیون غشایی می تواند برای جداسازی مواد آلی فاضلاب و شیرابه اقتصادی باشد. ترکیب فرایند بیولوژیکی با فرایند های غشایی باعث افزایش در صد خلوص می گردد.