پایان نامه طراحی سیستم جمع‌آوری شیرابه در مدفن پیمانه

پایان نامه طراحی سیستم جمع‌آوری شیرابه در مدفن پیمانه در 130 صفحه ورد قابل ویرایش 

فهرست مطالب

فصل اول كلیات

-1-1-اطلاعاتی راجع به شیرابه در مدفن پسماند

-2-1-شكل گیری شیرابه در مدفن پسماند

1-2-1- آماده سازی تعادل آبی مدفن پسماند

2-2-1- گنجایش زمینةپسماندهای جامد.

3-1 عوامل مؤثر بر كیفیت شیرابه.

1-3-1 تركیب پسماند

2-3-1- زمان سپری شده

3-3-1- دمای محیط

4-3-1-رطوبت موجود.

5-3-1-اكسیژن موجود.

4-1-ارزیابی كیفیت شیرابه

1-4-1 تست های آزمایشگاهی

1-1-4-1- تست نفوذ آب(ASTM)

2-1-4-1- تست استاندارد نفوذ یا تراوش.

3-1-4-1-تست TCLP

4-1-4-1-روش بارندگی مصنوعی شیرابه

5-1-4-1-روش استخراج چند گانه(MEP)

2-4-1- مطالعه و بررسی شیرابه با استفاده از Lysimeter

3-4-1- طراحی پیشگویانه

5-1- عوامل مؤثر بر كمیت شیرابه

1-5-1- مقدار بارندگی.

2-5-1- نفوذ آبهای زیرزمینی

3-5-1- میزان رطوبت پماند

4-5-1- طراحی پوشش نهایی

-6-1-ارزیابی كمیت شیرابه:

1-6-1-میزان تولید قبل از بسته شدن مدفن پسماند

1-1-6-1-حجم شیرابه بدلیل تراكم فشار.

2-1-6-1-افت شیرابه بدلیل تبخیر

3-1-6-1- افت شیرابه بدلیل جذب در پسماند.

4-1-6-1- مدل كامپیوتری

2-6-1- میزان تولید پس از بسته شدن مدفن پسماند.

1-2-6-1- روش متعادل نگه داشتن آب.

2-2-6-1-مدل های كامپیوتری در تلفیق و پیوند روش تعادل آب(در ارتباط با روش متعادل نگه داشتن آب.)

3-2-6-1- معادله تجربی

4-2-6-1- مدل ریاضی

5-2-6-1-سنجش مستقیم نفوذ

6-2-6-1-خلاصه اظهارنظرهاروی تولید دراز مدت شیرابه

-7-1- تركیب شیرابه

1-7-1- تغییرات و دگرگونیها در تركیب شیرابه

2-7-1- پیدا كردن منشأ تركیبات(ردیابی تركیبات)

-8-1-مدل های توزیع شیرابه

فصل دوم طراحی سیستم جمع آوری شیرابه مدفن پسماند

-1-2-سیستم جمع آوری شیرابه

1-1-2- پوشش مدفن پسماند

2-1-2-كنترل شیرابه در مدفن پسماند

1-2-1-2-سیستم لایه پوششی تحتانی (لاینز)برای MSW

2-2-1-2- سیستم لایه پوششی تحتانی(لاینز)برای Monofill ها.

3-2-1-2-ساختار لایه پوششی خاك رس

4-2-1-2-ساختار لایه پوششی ژئوممبرن

3-1-2- لایه زهكشی

4-1-2-طرح گودال(چالة)و لوله جمع آوری شیرابه

1-4-1-2-گودال (چاله)شیرابه

2-4-1-2- لوله جمع آوری شیرابه

5-1-2-تسهیلات جمع آوری شیرابه

6-1-2-احداث گودال جمع آوری شیرابه

7-1-2-تسهیلات نگهداری و نقل مكان شیرابه

8-1-2-دریچه پاكسازی خط شیرابه

9-1-2- ایستگاه بالابری و پمپ جمع آوری شیرابه

10-1-2-مخزن نگهداری شیرابه

11-1-2-سیستم های زدایش شیرابه

1-11-1-2- جریان گرانشی

2-11-1-2-رایزر شیب جانبی

-2-2-حركت شیرابه در مدفن های فاقد زهكشی

-3-2-نقص سیستم های جمع آوری شیرابه

1-3-2-گرفتگی لوله

2-3-2-خردشدگی لوله

3-3-2- طراحی غلط

-4-2-حفظ و نگهداری سیستم جمع آوری شیرابه

فصل سوم -طراحی دیگر اجزای مدفن پسماند

-1-3- انتقال آب بارندگی

1-1-3- طراحی كانال آب بارندگی

2-1-3- طراحی آبگذر

3-1-3- طراحی حوضچه های آب بارندگی

-2-3-غشای ژئوسنتری

1-2-3-طراحی كانال مهار و برون ریز

2-2-3-وزن مجاز وسیله نقلیه

3-2-3-بررسی لغزش خاك پوشش

4-2-3-بررسی از نظر نشت غیر یكنواخت

-3-3-طرح هرّه خاكریز

-4-3-ثبات مدفن

-5-3-مطالبی در مورد طراحی لرزه ای مدفن ها

-6-3-طراحی جاده دسترسی

فصل چهارم – تولید شیرابه و مدیریت آن

-1-4-مدیریت شیرابه

1-1-4-بازیافت شیرابه

2-1-4-تبخیر شیرابه

3-1-4- تصفیه شیرابه

4-1-4- تصفیه مرداب(زمینهای خیس)

منابع و مآخذ

-اطلاعاتی در مورد شیرابه در مدفن پسماند

كیفیت و كمیت تولید شیرابه طی دورة فعال زندگی و پس از دفن پسمانددر كنترل دفن پسمانداهمیت دارد.بعلاوه كیفیت شیرابه تصفیه آن بسیار مهم است شیرابه بدلیل تراوش یا نفوذ آب و دیگر مواد پسماند و فشرده شدن این پسماندها در اثر وزن خودشان بوجود می آید.بنابراین شیرابه را میتوان بعنوان مایعی تعریف كرد كه وقتی آب یا دیگر مایعات با مواد زائد تماس پیدا می كنند،بوجود می آید.شیرابه یك مایع آلوده است كه حاوی مواد معلق و محلول است.بخشی از نزولات آسمانی(برف و باران) كه بر روی پسماندها می ریزند از نظر شیمیایی و فیزیكی با این پسماندها واكنش می دهند و به پایین نفوذ می كنند.در زمان نفوذ،این آب بعضی مواد شیمیایی در پسماندرااز طریق واكنش شیمیایی حل می كند.آب نفوذ كرده ممكن است همچنین آبی را كه از فشرده شدن پسماندبدلیل وزنشان ایجاد شده را هم حل كند.مطالعات و بررسیهای زیادی انجام شد تا نقش فعالیتهای میكروبی در تجزیة پسماندهای شهری و ایجاد شیرابه مشخص شود.

(Rovers and Farquhar,1973;caffrey and Ham,1974;CWPCB,1961)

درپسماندهای شهری متان،دی اكسید كربن،آمونیاك،سولفید هیدروژن به دلیل تجزیة بی هوازی این پسماندها تشكیل می شود.این گازها ممكن است در آب حل شوند و با پسماندها یا اجزاء تشكیل دهندة محلول در آب نفوذ كرده،واكنش دهند.بعنوان مثال،دی اكسید كربن با آب تركیب می شود تا اسید كربنیك ایجاد شود و سپس مواد معدنی پسماندها را حل كند.

[American public works Associotion (APWA).1966]

چندین واكنش شیمیایی دیگر بیشتر انجام می شود كه بسته به نوع پسماند رنج وسیعی از مواد شیمیایی را پخش می كند.این آب نفوذی نقش مهمی در ایجاد شیرابه دارد باید توجه داشت كه حتی وقتی هیچ آبی نتواند به پسماند رسوخ كند پیش بینی می شود مقدار كمی از مواد مایع آلوده كننده بدلیل واكنش های شیمیایی و بیولوژیكی تشكیل شود.

به نظر می رسد تركیبات شیمیایی در چنین مایعی بسیار بالا باشد.نفوذ و نشست آب پسماندها،مواد آلوده كننده را رقیق می كند و به تشكیل آنها نیز كمك می كند.مقدار شیرابه بدلیل نفوذ آب افزایش می یابد،ولی در همان زمان آب رسوخ كرده غلظت مواد آلوده كننده را كمتر و آنها را رقیق تر می كند.كمیت و كیفیت شیرابه موضوع مهم در برنامة دفن پسمانداست.بطور كلی برای كاهش تشكیل شیرابه و به منظور جلوگیری از نفوذ آب به داخل مدفن پسماندباید یك پوشش نهایی بر روی مدفن ایجاد كرد ولی پیشنهاد شده كه ساخت پوشش آخری به تعویق افتد.مزیت ساخت فوری پوشش نهایی كاهش چشمگیر میزان شیرابه در كوتاه مدت است.ضرر و زیان ساخت فوری پوشش آخری این است كه شیرابه چند سال پس از بستن،تولید می شود.گرچه تصورات كنونی بر این است كه شیرابه 40 سال پس از بستن مدفن پسماندتشكیل نخواهد شد ولی هیچ دادة مشخصی برای تأیید این موضوع وجود ندارد.در مطالعة اخیر در مورد مدفن پسماندمیزان كافی از مواد زیستی تجزیه پذیر،حدود40 سال پس از انهدام شناخته شده است.        (suflita et al.,1992) .این عدم قطعیت بدلیل طول زمان است زیرا ایجاد شیرابه عواقب و پیامدهای اقتصادی  و قانونی دارد.مزیت عدم ساخت فوری پوشش نهایی پس از رسیدن به سطح نهایی یا آخری این است كه به نظر می رسد كه مواد آلوده كنندة پسماندها خیلی زود با جریان آب شسته شوند.گرچه داده هایی در مورد مدفن پسمانددر دست نیست،ولی نتایج سه تست سلولی بزرگ كه توسط Lechner و همكارانش گزارش شده است نشان می دهد مواد زیستی تجزیه پذیر بطور چشمگیری طی 21 ماه پس از انهدام پسماندكاهش می یابند.زیان عدم ساخت فوری پوشش نهایی این است كه گاز تولید شده از مدفن پسماندرا نمی توان بطور مناسب جمع آوری كرد،همچنین پیش بینی می شود بوی این مدفن های پسماند،باز مشكلاتی ایجاد كند.در بسیاری از کشورهای اروپایی فقط پسماندهای تصفیه شده اجازه دفن در زمین را دارند.

شكل 1-1 چگونگی تولید شیرابه

2-1- شكل گیری شیرابه در مدفن های پسماند:آماده سازی یك تعادل آب در مدفن های پسماندمی تواند پتانسیل شكل گیری شیرابه را ارزیابی كند(Fenn et al.1975) تعادل آب مستلزم جمع شدن مقادیر آبی است كه وارد مدفن پسماندمی شود و مقدار آب مصرف شده در واكنش شیمیایی را كاهش و کمیتی را كه بعنوان بخار آب باقی مانده است تقلیل می دهد.

1-2-1-آماده سازی تعادل آبی مدفن پسماند: اجزاء و تركیباتی كه تعادل آب را برای یك سلول مدفن پسماند جبران می كنددر شكل 3-1 تشریح می شود.همانطور كه در تصویر نشان داده می شود،اجزاء اصولی محتوی در تعادل آب،(1)ورود آب در سلول دفن پسمانداز بالاست.رطوبت در پسماند جامد،رطوبت در مواد پوششی،رطوبت در لجن،اگر بكارگیری از لجن مجاز باشد،(2) آبی كه در محل مدفن پسماندبعنوان قسمتی از گاز مدفن باقی می ماند.بخار آب در گاز مدفن پسماند،اشباع شده و بعنوان شیرابه بجا   می ماند.

شكل 2-1 نمودارهای جریان قیاسی برای بازیافت انرژی از سوخت های گازی:

(a) با استفاده از موتور سوخت داخلی ،(b) با استفاده از توربین گاز.

تنوع ایده‌آل كیفیت شیرابه با زمان

3-3-1 دمای محیط: دمای محیط در مدفن پسماندبر كیفیت شیرابه تأثیر دارد،زیرا بر رشد باكتریابی و واكنش های شیمیایی تأثیر می گذارد.هیچ گزارشی در باره یخ زدگی تمام مدفنهای پسماندسردسیری در زمستان وجود ندارد،گرچه تكه هایی از توده های یخ زده ممكن است در این زمینها پیدا شود.بررسیهای زیادی در مورد دمای شیرابه مدفن های پسماندانجام شده

(Chian and Dewalle;1977:Fungaroliand steiner,1979:wign,1979: Leckietal,1979)

ولی هیچ گزارشی در مورد ارتباط  دمای محیط با كیفیت شیرابه وجود ندارد.

4-3-1 رطوبت موجود:

آب نقش مهمی در تجزیه زیست محیطی و خارج شدن مواد شیمیایی از پسماند دارد.كیفیت شیرابه ایجاد شده از پسماند در معرض رطوبت محیط با كیفیت شیرابه در مناطق دارای آب و هوای خشك متفاوت است.

5-3-1 اكسیژن موجود:تأثیر اكسیژن موجود در محیط برای پسماند قابل گندیدن بسیار زیاد است.مواد شیمیایی خارج شده بدلیل تجزیه هوازی بطور چشگیری با مواد خارج شده بدلیل تجزیة بی هوازی متفاوت است.شرایط بی هوازی در مدفن پسماندبدلیل پوشیده شدن دائمی پسماند تازه بوجود می آید.ذخیره اكسیژن پس از پوشیده شدن پسماند شروع به تمام شدن می كند.شرایط بی هوازی عمدتاً در بسترهای ضخیم تر پسماندبوجود می آید.

4-1 ارزیابی كیفیت شیرابه:ارزیابی و بر آورد كیفیت شیرابه مشكل است و بیشتر در مورد پسماند قابل گندیدن است.مطالعات آزمایشگاهی و منطقه ای در مورد پسماند شهری انجام شده است.باید ذكر كرد كه كیفیت شیرابه پیش بینی شده توسط تست های آزمایشگاهی ممكن است بطور گسترده ای با شیرابه واقعی بدست آمده از مدفنهای پسماندشهری متفاوت باشد.ابتدا باید بفهمیم چرا ارزیابی كیفیت شیرابه برای برنامه ریزی و طراحی مدفن پسماندمهم است.چهار دلیل اساسی و مهم برای ارزیابی كیفیت شیرابه در مراحل اولیه وجود دارد:

1)تعیین اینكه آیا پسماندها پر خطر هستند.

2)انتخاب یك طرح ریزی مدفن پسماند،

3)طراحی یا دسترسی به كارخانة مناسب تصفیه شیرابه،

4)ایجاد لیستی از مواد شیمیایی برای كنترل آبهای زیرزمینی.

برای برآورد كیفیت شیرابه پسماند،باید تستهای آزمایشگاهی انجام داد و داده ها را با(كیفیت شیرابه بدست آمده از مدفن پسماند مقایسه كرد.اگر داده های منطقه ای برای نوع خاصی از پسماند در دسترس نباشد،مشكلاتی پیش می آید.در چنین مواردی بهتر است یك روش قدیمی هنگام طراحی یا اجرای تست های آزمایشگاهی شیرابه پسماند بكار گیریم.سه روش برای ارزیابی كیفیت شیرابه در دسترس است:

1)تست آزمایشگاهی،

2)مطالعه و بررسی منطقه با استفاده از Lysimeter 3)طراحی پیش گویانه.

تست آزمایشگاهی در مورد پسماندهای زیستی تجزیه پذیر قابل اجرا نمی باشد زیرا باكتریها نقش مهمی دارند.

1-4-1 تست های آزمایشگاهی: چندین روش آزمایشگاهی وجود دارد :تست آب جدا شده و نفوذ كرده،تستهای استاندارد شیرابه،روش TCLP ، روش SPLP و روش استخراج چندگانه یا MEP .

تست شستن و جدا كردن مواد معدنی بسته به ویژگیهای فیزیكی،شیمیایی و بیولوژیكی پسماند و محیطی كه در آنها قرار دارند،انجام می شود.شرایط فیزیكی پسماند را باید هنگام انتخاب یك روش آماری مورد بررسی قرار داد.ویژگیهای شیرابه پسماندهای صنعتی منهدم شده با دیگر پسماندهای صنعتی و شهری ممكن است توسط پسماندهای دیگر تحت تأثیر قرار گیرد.یك تست مناسب در مورد شیرابه را باید پس از مشاوره با آژانس نظارت كننده انتخاب كرد.

1-1-4-1 تست نفوذ آب(ASTM) : برای پیش بینی كیفیت شیرابه آزمایشگاهی استفاده می شود.داده های این تست ممكن است در بر دارندة كیفیت شاخص منطقه ای نباشد.در این روش معمولاً 70 گرم از پسماند با 1400mL آب در یك كانتینر 2 لیتری مخلوط می شود و به مدت 18 ساعت در دمای  هم زده می شود.كار هم زدن با استفاده از یك موتور و چرخش محوری 29rpm انجام می شود.این عصاره با استفاده از یك روش استاندارد برای بدست آوردن جزء خاصی تجزیه می شود.میزان و نسبت جامد مایع و rpm موتور ممكن است به طرز چشمگیری بر كیفیت شیرابه تأثیر گذارد.این روش در استفاده از پسماند سفت شده،همگن و انعطاف ناپذیر و ارگانیك مناسب نمی باشد.