روشهاي استحصال بيوگاز

دامنه کاربرد: مهندسی محیط زیست – مهندسی بهداشت محیط‏
موضوعات مرتبط: مواد زائد جامد ‏

مقدمه
مشکل انرژي امروزه يکي از مشکلات اساسي تمامي کشورهاي جهان بخصوص کشورهاي در حال توسعه مي ‏باشد. سوخت رساني به روستاهاي دور افتاده حتي در کشوري مانند ايران که منابع غني انرژي را در اخنيار دارد ‏بسيار مشکل و هزينه بر مي باشد. استفاده از انرژي هاي تجديد پذير و محلي يکي از راه حلهايي مي باشد که ‏امروزه پيشنهاد مي گردد.بيو گاز يکي از اين انرژي هاي تجديد پذير مي باشد که علاوه بر توليد انژي باعث ايجاد ‏کودهاي کشاورزي و افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه و کنترل بيماريها مي شود و يک راه حل مناسب براي ‏دفع مواد زائد جامد مي باشد. فاضلاب و مواد زائد جامدي که توسط صنايع و جوامع توليد مي گردد باعث آلودگي ‏شديد محيط مي شود که مي توان با استحصال بيوگاز خطرات ناشي از اين مواد را به شدت کاهش داد و از انژي و ‏کود توليدي نيز استفاده نمود. استحصال بيوگاز را مي توان از فرايند هاي بي هوازي تصفيه فاضلاب مانند ‏UASB‏ ‏و همچنين از محل هاي دفن زباله نيز انجام داد و بخشي از هزينه هاي مصرفي را جبران نمود. بطور مثال يكي از ‏مشكلاتي كه دامداريها با آن دست به گريبان هستند ، كنترل فضوات دامها براي كاهش ميزان بو و فرآورده هايي مي ‏باشد كه باعث ايجاد مشكلات زيست محيطي مي گردد . بيوگاز مي تواند ما را در مواجهه با اين مشكلات ياري ‏دهد . منافع زيست محيطي سيستمهاي بيوگاز فراتر از سيستمهاي تصفيه مرسومي است كه تاكنون مورد استفاده ‏قرار مي گرفتند (همانند مخازن ذخيره ، بركه ها ولاگون ها) . اين منافع زيست محيطي شامل كنترل بو ، بهبود ‏كيفيت آب و هوا ، بهبــود ارزش غذايي كــود توليدي ، كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخــانه اي و دست يابي به ‏بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي مي باشد. ‏

فهرست مطالب

  • هضم بي هوازي

  • بيوگاز و انرژي

  • توليد کود

  • بخش اول

  • فن آوري استحصال بيوگاز از حوزه هاي دفن زباله شهري

  • ساختار لندفيل هاي مدرن

  • تکنيکهاي مختلف جمع آوري گاز لندفيل

  • سيستم هاي جمع آوري گاز فعال

  • سيستمهاي جمع آوري گاز غيرفعال ‏

  • طرح مناسب لندفيل ها

  • طراحي گودالهاي دفن زباله ‏

  • پوشش ديواره ها و روي لندفيل ‏

  • پيشنهاد طرح مناسب حوزه هاي دفن زباله و سيستم جمع آوري بيوگاز ‏

  • هزينه احداث لندفيل پيشنهادي ‏

هضم بي هوازي ‏
سيستمهاي بيوگاز از فرآيندي كه هضم بي هوازي ناميده مي شود ، استفاده مي نمايند . اين سيستمها را با ‏عنوان هاضم هاي بي هوازي هم مي شناسند . (لاگون هاي مرسوم نيز همانند هاضم هاي بي هوازي از فرآيندهاي ‏بيولوژيكي استفاده مي كنند) در طي فرآيند هضم بي هوازي باكتريها كود را در يك محيط خالي از اكسيژن تجزيه ‏مي نمايند . يكي از فرآورده هاي طبيعي هضم بي هوازي توليد بيوگاز مي باشد كه اين گاز به طور معمول حاوي ‏‏60 تا 70 درصد گاز متان و 30 تا 40 درصد گاز دي اكسيدكربن مي باشد . مقداري از گازهاي ديگر نيز در ‏بيوگاز شناسايي شده اند مانند ‏SH2 ‎‏ ‏‎ ‎‏ و ‏N2‎‏ و ‏H2‎‏ و ‏O2‎

بيوگاز و انرژي ‏
بيوگاز حاصله مي تواند براي توليد حرارت ، آب گرم ، الكتريسيته (با قيمت ارزان تر) از ساير سوختهايي همانند ‏گاز طبيعي ، پروپان و نفت سياه به كار رود ، حتي در صورت عملي نبودن بازيابي انرژي بيوگاز اين سيستم در ‏كنترل بو به شدت مؤثر مي باشد . سوزاندن و يا استفاده از بيوگاز مي تواند باعث كاهش اثرات سوختهاي فسيلي ‏مرسوم مي گردد . توليـد متان از هاضم هاي بي هوازي باعث ايجاد شركتهاي تعاوني توليد برق روستايي مي شود ‏كه منبع انرژي آنها دوستار طبيعت مي باشد . اين شركت ها برق توليدي خود را به افرادي كه متقاضي برق توليد ‏شده با منابع تجديدپذير هستند مي فروشند . بيوگاز همچنين مي تواند به عنوان يك منبع انرژي روستايي براي ‏كمك در برق توليد و توزيع شده توسط ساير روشهاي توليد برق مفيد باشد . ‏

توليد کود ‏
به علت كاهش اتلاف نيتروژن در تجزيه بي هوازي كود توليدي در فرآيند بيوگاز داراي ارزش بالايي از لحاظ ‏نيتروژن براي پرورش گياهان مي باشد. در کود حاصل از بيوگاز به علت عدم انجام فرايند نيتريفيکاسيون که تنها در ‏حضور اکسيژن به مقدار کافي انجام مي شود نيتروژن به صورت يون امونيوم در کود وجود دارد که که جذب آن ‏براي گياه ساده تر مي باشد. در حالي که در فراند تهيه کمپوست به علت استفاده از روش هوازي نيتروژن بصورت ‏نيترات در کود وجود دارد. البته کود توليدي در بيوگاز معايبي نيز دارد مانند داشتن پاتوژن هاي ببشتر نسبت به کود ‏کمپوستکه به علت نرسيدن به فاز ترموفيليک در روشهاي بي هوازي مي باشد.‏

در ادامه ما به بررسي روشهاي استحصال بيوگاز از محلهاي دفن زباله، دستگاهاي بيوگاز و استحصال بيوگاز از ‏فاضلاب مي پردازيم که در سه بخش جداگانه ارائه شده است.‏

بخش اول

فناوري هاي استخراج بيوگاز از حوزه هاي دفن زباله شهري

مقدمه
مهمترين هدف از تشكيل حوزه هاي دفن زباله شهري و جمع آوري بيوگاز توليدي آنها ، جلوگيري از تصاعد ‏گازهاي گلخانه اي مانند متان و نيز استفاده از انرژي تجديدپذير موجود در بيوگاز آن مي باشد . در اين مقاله ضمن ‏معرفي ساختار كلي حوزه هاي دفن زباله شهري مدرن ، تكنيك هاي مختلف جمع آوري بيوگاز لندفيل (حوزه هاي ‏دفن زباله شهري) مورد بررسي قرار گرفته و پارامترهاي مؤثر بر عملكرد تكنيكهاي مذكور تشريح مي گردد ‏
امروزه در اغلب كشورهاي جهان ، دفن زباله به علت ارزان بودن ، نسبت به ديگر روشهاي موجود مانند سوزاندن ‏زباله و يا تبديل آن به كود و غيره ، ترجيح داده مي شود . اما در گذشته مقررات خاصي در مورد مكان دفن زباله ها ‏وضع نشده بود و لندفيل ها مكانهايي بدبو و بدون پوشش بودند كه معضلات زيست محيطي فراواني ايجاد مي ‏كردند . با پيشرفت روزافزون شهرها و كشورها و به دنبال آن افزايش نرخ توليد زباله شهري ، مقررات خاصي ‏توسط آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا (‏EPA‏) در مورد تشكيل لندفيل ها وضع گرديد . با رشد آگاهي نسبت ‏به تأثير سوء لندفيل هاي غيرمهندسي بر روي محيط زيست و وضع قوانين و مقررات خاص در اين باره در گودال ‏هاي بدون پوشش را رها كرده و به تشكيل لندفيل هاي مهندسي با رعايت قوانين و مقررات محيط زيست پرداخته ‏اند . ‏

ساختار كلي لندفيل هاي مدرن ‏

نحوه دفن زباله در لندفيل ها به طور كلي به دو روش صورت مي گيرد : ‏

‏1.‏ روش حفر گودال ‏
‏2.‏ روش دفن سطحي ‏

در روش حفــر گـودال ، زباله ها به صورت روزانه در گودالهايي كه با توجه به حجم زباله روزانه طراحي ‏شده اند ، دفن مي شوند . اين گودالها به طور معمول داراي ابعاد حدود 100 تا 400 فوت طول، 3 تا 6 فوت ‏عمق و 15 تا 25 فوت عرض مي باشند . زباله ها به صورت لايه اي با ضخامت 1.5 تا 2 فوت لايه بندي شده و ‏قبل از پهن كردن لايه بعدي ، فشرده مي شود . ‏
اين روش بيشتر مواقع در مناطقي كه داراي تنگه ها و دره هاي فراوان است كاربرد دارد . همچنين اگر مكان ‏احداث لندفيل داراي آب زيرزميني فراوان و كم عمق باشد ، استفاده از روش حفر گودال عميق غيرممكن بوده و ‏بايد از اين روش استفاده نمود . در هر يك از دو روش ذكر شده در بالا براي دفن زباله ، لندفيل شامل بخش ‏كوچكتري به نام سلول است . هر سلول معمولاً براي دفن زباله هر روز طراحي شده و در انتهاي روز نيز پوشيده ‏مي گردد . زباله ها در درون سلولها در گسترده دانسيته فشردگي بين 300 تا 900 كيلوگرم بر مترمكعب فشرده مي ‏شوند . در بسياري از لندفيل ها ، حداقل 6 اينچ پوشش بر روي سلولهاي تشكيل دهنده آنها قرار مي گيرد و در ‏بعضي از لندفيل ها پس از پوشاندن سطح سلولها ، يك لايه 2 فوتي از ماده اي كه قابليت رشد و نمو گياه داشته ‏باشد روي سطح پوشش قرار مي دهند . اغلب لندفيل هاي مــوجود از تركيب دو روش فــوق استفاده مي كنند . ‏بدين ترتيب كه ابتدا زباله درون كانالهاي از پيش حفر شده دفن مي شود و پس از پر شدن آنها زباله بر روي سطح ‏كانال پهن مي شود . ‏

تكنيكهاي مختلف جمع آوري گاز لندفيل ‏

به طور كلي سيستمهاي ، جمع آوري گاز لندفيل را مي توان به دو دسته تقسيم كرد : ‏

الف ـ سيستم هاي جمع آوري فعال (‏‎Active‎‏ ‏)
ب ـ سيستم هاي جمع آوري غيرفعال (‏‎Passive‎‏ ‏ )

سيستمهاي جمع آوري فعال از دمنده هاي مكانيكي و يا كمپرسورها به منظور ايجاد گراديان فشار براي استخراج ‏گاز لندفيل استفاده مي كنند . در حالي كه در سيستمهاي جمع آوري غيرفعال ، گراديان فشار طبيعي به وجود آمده ‏بين فشار گاز توليدي داخل لندفيل و فشار هواي محيط باعث انتقال و استخراج گاز مي گردد . بر اساس پيش بيني ‏هاي تئوريك ، سيستمهاي جمع آوري گاز لندفيل مي باشند . زيرا همانطور كه بيان شد ، سيستمهاي جمع آوري ‏غيرفعال از گراديان فشار طبيعي براي استخراج و جمع آوري گاز استفاده مي كنند در حالي كه در سيستمهاي جمع ‏آوري فعال يك گــراديان فشار اجباري به عنــوان نيروي منتقل كننده گاز مــورد استفاده قرار مي گيرد . البته ‏مطالعات نشان مي دهند اگر در يك لندفيل از پوششهاي مصنوعي مناسب در كف ، ديواره ها و روي سطح بالايي ‏براي محبوس كردن گاز لندفيل استفاده شود ، يك سيستم جمع آوري غيرفعال نيز مي تواند بازده عملكردي مشابه ‏يازده سيستمهاي فعال داشته باشد . ‏
سيستمهاي جمع آوري فعال از نظر ساختار لوله گذاري ، خود نيز به دو دسته چاهك هاي عمودي (Vertical Wells‎‏) و كانالهاي افقي( Trenches Horizontal‎‏) تقسيم مي شوند . انتخاب نوع سيستم جمع ‏آوري گاز براي يك لندفيل خاص بستگي به مشخصات و محدوديت هاي موجود دارد . معمولاً براي لندفيل هايي ‏كه به روش سلول پر مي شوند ، سيستمهاي جمع آوري گاز فعال با ساختار چاهك هاي عمودي پيشنهاد مي گردد. ‏
نتيجه طبيعي استفاده از اين سيستم هزينه كمتر آن نسبت به استفاده از ساختار كانال افقي مي باشد . ليكن نصب آن ‏مشكل بوده و همچنين كار بر روي سطح لندفيل خطرناك است ، زيرا خطر سقوط تجهيزات سنگين به درون ‏لندفيل وجود دارد . در لندفيل هايي كه زباله به صورت لايه لايه پر مي شود و يا به صورت طبيعي در گودال ها ‏دفن مي شود ، سيستم جمع آوري فعال با ساختار كانال افقي ترجيح داده مي شود . به دليل اينكه اين ساختار ‏احتياج به حفاري ندارد و داراي عمليات نصب ساده تري نسبت به ساختار چاهك هاي عمودي مي باشد . اما ‏همانگونه كه قبلاً نيز اشاره گرديد ، مشكل پرشدگي كانالها توسط آب زباله و نيز تمايل به شكست در لايه هاي ‏زيرين سيستم جمع آوري وجود دارد . به علاوه تنظيم يك مقدار خلاء متعادل و يكنواخت در طول كانالهاي جمع ‏آوري گاز لندفيل عمـلاً امكانپذير نمي باشد . ‏

سيستمهاي جمع آوري گاز فعال ‏

سيستمهاي جمع آوري گاز فعال به منظور توليد گراديان فشار و استخراج گاز لندفيل از دمنده هاي ‏مكانيكي و يا كمپرسورها استفاده مي كنند . چاهك هاي استخراج گاز لندفيل مي توانند در محيط لندفيل و يا درون ‏آن تعبيه شوند . در لندفيل هايي كه به مرور زمان پر مي شوند ، چاهك ها در سطح پرشده توسط زباله نصب مي ‏شوند و به مرور زمان بقيه چاهك ها نصب مي گردند . چاهك هاي استخراج در واقع حفره هايي هستند كه به ‏وسيله مته هاي حفاري به قطر 12 تا 36 اينچ حفر مي شوند و يك لوله به قطر 2 تا 6 اينچ و جنس ‏PVC‏ ، پلي ‏اتيلن فشرده ‏HDPE‏ يا آهن گالوانيزه در چاهك قرار مي گيرد . به طور معمول چاهك داراي عمقي معادل حداقل ‏‏75 درصد عمق لندفيل مي باشد . در شكل زير ، يك چاهك استخراج گاز به همراه ابعاد شماتيك آن آورده شده ‏است . ‏
هر چاهك استخراج داراي يك ناحيه تأثير ‏‎(Zone of Influence)‎‏ بوده كه گاز لندفيل در آن محدوده مي تواند به ‏خوبي جمع آوري شود . ناحيه تأثير يك چاهك استخراج عبارتست از فاصله مركز چاهك تا نقطه اي كه گراديان ‏فشار توليدي توسط دمنده هوا يا كمپرسور به صفر برسد . ناحيه تأثير در واقع ناحيه بين چاهك هاي استخراج را با ‏هدف پوشش كل سطح لندفيل تعيين مي كند . در شكل زير نواحي تأثير چاهك هاي استخراج و فاصله بهينه آنها ‏نمايش داده شده است . ‏
فاصله بين چاهك هاي استخراج بستگي به عمق لندفيل ، ميزان گراديان فشار توليدي توسط دمنده يا كمپرسور ، ‏نوع زباله دفن شده ، درجه فشردگي زباله و ميزان رطوبت گاز توليدي دارد . عوامل ديگري نظير پوشش لندفيل و ‏ميزان نفوذپذيري آن ، رطوبت موجود در خاك لندفيل و ساختار طبقات زمين در محل تشكيل لندفيل نيز بر فاصله ‏چاهك هاي استخراج گاز لندفيل تأثيرگذار مي باشند .يك روش مناسب جهت تعيين محل چاهك هاي استخراج ‏در يك لندفيل ، آن است كه ابتدا چاهك ها در محيط لندفيل به گونه اي قرار گيرند كه ناحيه تأثيرشان به طور كامل ‏داخل لندفيل باشد و همچنين فاصله هر چاهك از ديگري از دو برابر شعاع تأثيرشان بيشتر نباشد . پس از تعيين ‏محل چاهك ها بر روي محيط لندفيل ، چاهك هاي دروني نيز طبق همان منوال به صورتي تعبيه مي شوند كه كل ‏سطح لندفيل را پوشش دهند . شكل زير چگونگي جاي گذاري چاهك هاي استخراج را در يك نمونه لندفيل نشان ‏مي دهد . ‏
در سيستمهاي جمع آوري فعال ، اندازه سيستم دمنده هوا يا كمپرسور ، بستگي به كل نرخ جريان گاز ، افت فشار ‏موجود و ميزان خلاء مورد نياز دارد . در سيستمهايي كه احتياج به خلاء كمي دارند (كمتر از 40 اينچ آب ) ، دمنده ‏هاي سانتريفيوژ معمولاً كاربرد دارند كه نرخ جريان گاز انتقالي آنها در حدود 100 تا ‏cfm‏100000 مي باشد . ‏براي نرخ جريان گاز انتقالي كمتر و افت فشارهاي بالاتر از دمنده هاي تركيبي محوري سانتريفيوژ استفاده مي گردد ‏‏. در سيستمهايي كه خلاء مورد نياز بزرگتر از 2 تا ‏psi‏ 3 (55 تا 85 اينچ آب ) بوده و فشار تحويل گاز مورد نياز ‏بيشتر از ‏psig‏ 100 مي باشد ، از كمپرسورهاي نوع ‏Rotary Lobe‏ يا‏Screw Piston ‎‏ استفاده مي گردد . ‏
البته لازم به ذكر است كه در سيستمهاي جمع آوري كه كمپرسور استفاده مي شود ، نرخ جريان به صورت ‏محدودتري قابل تنظيم است . زيرا كه كمپرسورها اساساً تجهيزاتي هستند كه در اصطلاح فشار منفي ايجاد مي كنند ‏و تنظيم و تغيير بيش از حد نرخ جريان گاز باعث صدمه و آسيب آنها مي شود . ماكزيمم مقدار خلاء اعمالي در ‏لندفيل بدون درنظر گرفتن نفوذ بيش از حد هوا ، با توجه به سه مشخصه لندفيل تعيين مي گردد : عمق لندفيل ، ‏ميزان نفوذپذيري پوشش لندفيل و ضخامت پوشش . ‏
براي تعيين فاصله مناسب كانالهاي افقي در يك سيستم جمع آوري فعال كه از ساختار مذكور استفاده مي كند ، ‏بهترين روش استفاده از اطلاعات اندازه گيري در نقاط مختلف لندفيل و در صورت عدم امكان استفاده از روشهاي ‏تئوري براي تعييم فاصله كانالها مي باشد . به وسيله روشهاي تئوري اشاره شده مي توان شعاع تأثير كانال را در ‏جهت افقي يافت و سپس با درنظر گرفتن حداكثر فاصله معادل دو برابر شعاع تأثير افقي، كانالها را تعبيه نمود . ‏نكته اي كه در اينجا قابل ذكر است ، اينكه فاصله عمودي كانالها نسبت به فاصله افقي اشان كمتر مي باشد ، زيرا كه ‏فشردگي زباله باعث مي شود نفوذپذيري در جهت عمودي نسبت به جهت افقي كاهش يابد . لذا معمولاً فاصله ‏افقي كانالها معادل 4 برابر فاصله عمودي شان در نظر گرفته مي شود . ‏
كانالهاي افقي از جنس ‏pvc‏ ، ‏HDPE‏ ، فولاد موج دار و يا ديگر مواد غيرمتخلخل ساخته مي شوند . به منظور ‏كاهش خرابي كانالها در اثر انبار كردن زباله در لندفيل ، اتصالات مختلف لوله كه معمولاً با قطرهاي 8 ، 10 و 12 ‏و … اينچ موجودند ، به صورت انعطاف پذير انجام مي گيرد ، معمولاً به منظور سهولت نمايش و همچنين كنترل ‏گاز توليدي لندفيل در سيستمهاي فعال با كانال افقي هر لايه از كانالها به يك لوله متصل شده و تا سطح لندفيل ‏امتداد مي يابد كه اين لوله داراي يك خروجي جهت نمونه گيري گاز توليدي و نمايش فشار آن مي باشد . شكل ‏زير شماي كلي استفاده از يك سيستم جمع آوري فعال با ساختار كانالهاي افقي را نمايش مي دهد . ‏

سيستمهاي جمع آوري گاز غيرفعال ‏

در طراحي سيستمهاي جمع آوري گاز غيرفعال ، دو پارامتر بايد مورد بررسي قرار گيرند؛اول آنكه فاصله ‏چاهك هاي استخراج تعيين شود و در نهايت ساختار مناسب چاهك ها در سيستم مذكور معين گردد . بهترين ‏روش جهت تعيين فاصله چاهك هاي استخراج در سيستم جمع آوري غيرفعال ، استفاده از فشار استاتيك ميانگين ‏لندفيل است كه توسط آزمايش به دست مي آيد . پس از آنكه فشار استاتيك در كليه حسگرهاي موجود در عمق ‏لندفيل به دست مي آيد و ميانگين گيري مي شود ، افت فشار تجهيزات كنترلي با توجه به منحني هاي مشخصه آنها ‏به دست مي آيد . سپس افت فشــار به دست آمده از فشار ميانگين لندفيل كاسته شده تا مقدار تفاوت فشار داخل ‏لندفيل و خروجي چاهك هاي استخراج به دست مي آيد . بدينوسيله مي توان شعاع تأثير هر يك از چاهك هاي ‏استخراج و با توجه به شعاع تأثيرشان به گونه اي در سطح لندفيل جاي گذاري مي شوند تا كل سطح لندفيل را ‏بپوشانند . ‏
درون چاهك هاي استخراج در سيستم جمع آوري غيرفعال ، مولاً از لوله ‏pvc‏ يا ‏HDPE‏ با قطر حداقل 4 اينچ ‏استفاده مي شود . عمق چاهك استخراج بايد تا حدود 75 درصد عمق لندفيل باشد . معمولاً انتهاي لوله جاي ‏گذاري شده در چاهك توسط سوراخهايي با قطر 0.5 اينچ با فاصله 6 اينچ از يكديگر و زاويه 90 درجه نسبت به ‏يكديگر سوراخ كاري مي شود . لوله مذكور بايد در مركز يك سوراخ با قطر 2 فوت قرار گرفته و تا ارتفاع يك ‏فوت بالاتر از بخش سوراخ دار آن توسط شن پر شود . بقيه سوراخ را مي توان به وسيله مواد مناسب ديگر پر كرد ‏‏. نكته اي كه لازم است به آن توجه شود آن است كه ساختار چاهك هاي استخراج در سيستم جمع آوري غيرفعال ‏نسبت به سيستمهاي جمع آوري فعال از درجه اهميت كمتري برخوردار مي باشد ، زيرا در سيستمهاي جمع آوري ‏غيرفعال ، چاهك جمع آوري گاز تحت فشار مثبت گاز بوده و لذا مشكل نفوذ هوا به درون لندفيل وجود ندارد . ‏همچنين اتصال خاص براي كلاهك چاهك نيز مورد نياز نمي باشد . تنها موردي كه در اين سيستمهاي جمع آوري ‏مذكور اهميت فراواني دارد ، آب بندي مناسب اطراف چاهك استخراج به منظور جلوگيري از آسيب پوشش لندفيل ‏و كمك به بيشتر شدن قابليت انبارسازي گاز توسط آن مي باشد. ‏

طرح مناسب لندفيل ها

طراحي مناسب و بهينه لندفيل ها ، نقش حياتي در عملكرد مطلوب آنها دارد . به طور كلي در يك طرح مناسب ، ‏بايد كليه شرايط موجود براي احداث لندفيل ، نوع فناوري خاصي كه در آينده به منظور بهره برداري از بيوگاز ‏توليدي آن لندفيل مورد استفاده قرار مي گيرد و نيز مقدار و نوع زباله در نظر گرفته شود . براساس استانداردهاي ‏تنظيم شده ، در طراحي لندفيل بايستي موارد زير در نظر گرفته شوند : ‏
‏1.‏ استفاده اوليه از زمين لندفيل‏
‏2.‏ نقشه اوليه و نهايي منطقه دفن زباله ‏
‏3.‏ سطح آب زيرزميني ‏
‏4.‏ نقشه هاي محل شامل ساختمان ها ، جاده ها ، محل جمع آوري خاكها و … ‏
‏5.‏ تمهيدات لازم به منظور جلوگيري از صدمه هاي ناشي از بارندگي ‏
‏6.‏ نحوه دفن و مقدار زباله مورد نظر ‏
‏7.‏ ميزان و نحوه فشرده سازي زباله ‏
‏8.‏ ساختار كلي گودالها از لحاظ پوشش كف ، ديواره ها و روي لندفيل
‏9.‏ سيستم جمع آوري آب زباله و تصفيه آن ‏
‏10.‏ سيستم جمع آوري گاز توليدي ‏
به منظور ارائه طرح مناسب جهت تشكيل لندفيل هاي مهندسي لازم است موارد فوق به طور دقيق مشخص گردد . ‏در ادامه به توضيح پاره اي از اين مواردخواهيم پرداخت . ‏

طراحي گودالهاي دفن زباله ‏

تجربه نشان مي دهد معمولاً 1000 تا 1200 پوند زباله شهري نياز به فضاي در حدود 1 يارد مكعب ‏‏(معادل 765/0متر مكعب) در لندفيل دارد . شرايط ايده آل فشرده كردن زباله تا دانسيته 1800 پوند بر يارد مكعب ‏و بيشتر انجام مي گيرد . در مواردي كه هيچگونه اندازه گيري جهت تعيين دانسيته زباله فشرده شده صورت نمي ‏گيرد ، حجم مورد نياز براي احداث يك لندفيل جديد با توجه به اطلاعات مربوط به لندفيل هاي قبلي كه با همان ‏نوع زباله پر شده اند ، تخمين زده مي شود . در صورتي كه هيچگونه اطلاعات آماري در دست نباشد ، ظرفيت ‏لندفيل بر اساس دانسيته زباله در حدود 1000 پوند بر يارد مكعب برآورد مي شود . ‏

‏ يكي از موارد مهم در طراجي لندفيل ، ساختار دقيق گودال محل دفن زباله است كه بايستي توسط طراح مشخص ‏شود . در نقشه اجرايي ، محل و جهت كار ماشينهاي خاك برداري و ديگر وسايل در گودال حفر شده معين مي ‏گردد .

 در اين راستا نكته هايي بايد مدنظر قرار گيرد از جمله : ‏

‏1.‏ گودبرداري و پركردن گودال از پايين ترين نقطه سيستم جمع آوري آب زباله شروع شود تا علاوه بر ‏سهولت جــريان آب زباله ـ كه بر اساس جــاذبه زمين جمع مي شود ـ آب زباله نيز از همان ابتداي ‏تشكيل لندفيل جمع آوري شود . ‏
‏2.‏ به منظور جمع آوري آب زباله ، كف لندفيل بايد داراي شيب 2 تا 5 درصد باشد . در طراحي لندفيل ‏شيب بندي با توجه به شيب طبيعي زمين صورت مي گيرد تا هزينه خاك برداري به حداقل مقدار خود ‏برسد . ‏
‏3.‏ شيب ديواره هاي جانبي لندفيل به صورت 3 به 1 (افقي به عمودي) و در برخي مــوارد با شيب كمتر ‏اجــرا مي شود . ‏
‏4.‏ براي مينيمم شدن مقدار تماس آب زباله يا زباله هاي دفن شده ، كل لندفيل به صورت سلولهايي كه با ‏برآمدگي و يا تغيير جهت شيب كف از يكديگر جدا شده اند ، طراحي مي گردد . ‏

پوشش ديواره ها و روي لندفيل ‏

‏ ‏ در مورد پوشش نهايي (پوشش روي لندفيل) بايستي موارد كلي زير رعايت شود : ‏

‏1.‏ يك لايه خاك با ضخامت حداقل 18 اينچ كه نفوذپذيري آن كمتر از ‏ ‏ سانتيمتر بر ثانيه باشد ، ‏بايد بر روي زباله تشكيل شود . ‏
‏2.‏ يك لايه خاك با ضخامت حداقل 6 اينچ جهت جلوگيري از سايش خاك و احياناً براي رويش گياه بر ‏روي لايه قبلي قرار گيرد كه پوشش نهايي را تشكيل مي دهد . ‏
‏3.‏ طراحي پوشش نهايي بر اساس شرايط خاص هر لندفيل صورت مي گيرد . ‏
‏4.‏ به منظور حداقل شدن فرسايش خاك روي پوشش نهايي لندفيل ، بايد شيب بندي را بر اساس شيب ‏طبيعي منطقه انجام داد كه معمولاً شيب 2 درصد بر روي سطح لندفيل مطلوب است . ‏

در مورد نحوه دفن زباله ها ، موردي كه بر روي آن در بين اغلب لندفيل هاي دنيا توافق نظر وجود دارد ، آن ‏است كه زباله به صورت روزانه كف لندفيل پخش شده و سپس به وسيله دستگاههاي سنگين مانند بولدوزر كاملاً ‏فشرده شود تا فضلي خالي بين آنها كاملاً از بين برود . در انتهاي هر روز كاري ، يك لايه خاك بر روي آنها ريخته ‏شود كه معمولاً ضخامت اين لايه به گونه اي است كه از پخش شدن احتمالي زباله به وسيه باد و يا حيوانات ‏جلوگيري شود ( که البته اين روش دفن کلي زباله مي باشد و روشها به قسمتهاي زيادي مانند روش سراشيبي، ‏روش ترانشه اي، روش دره اي، روش سطحي، روش ساحلي و روش مردابي تقسيم مي گردد که توضيح آنها از ‏حوصله اين بحث خارج مي باشد) البته تحقيقات نشان مي دهند افزودن لجن فاضلاب شهري يا پسمانده فرآورده ‏هاي كشاورزي به درون لندفيل باعث افزايش ميزان گاز توليدي مي گردد . به علاوه جداسازي فلزات محتــوي ‏زباله شهري و نيز كاهش ضخامت لايه خاك ميان زباله هاي درون لندفيل به افزايش توليد گاز كمك مي كند . ‏

پيشنهاد طرح مناسب حوزه هاي دفن زباله و سيستم جمع آوري بيوگاز ‏

در لندفيل هاي مهندسي ، كف لندفيل به گونه اي خاص و با تركيبي از لايه هاي مختلف نظير ورقهاي ‏پلي اتيلني ، لايه هاي غشايي و … پوشش داده مي شود ‏
در بعضي مواقع مي توان به جاي پوشش فوق از پوششي شامل 75 سانتيمتر خاك كوبيده شده بر روي ‏زباله ها و سپس 15 سانتيمتر خاك بدون فشردگي بر روي آن استفاده کرد. انتخاب اين پوشش براي لندفيل ها در ‏صورت در دسترس بودن خاك مطلوب ، داراي كارآيي مناسبي در مقايسه با ديگر پوشش ها از لحاظ جلوگيري از ‏نفوذ آب به داخل لنــدفيل و به دنبال آن آب بندي قابل قبــول در مقــابل خروج بيوگاز و نيز به صرفه بودن آن از ‏لحاظ اقتصادي مي باشد ‏
‏. استفاده از سيستم جمع آوري غيرفعال با لوله هاي افقي داراي مشكلات خاص طي بهره برداري شامل نشت زباله ‏ها ، و باز شدن احتمالي اتصالات بوده و به علاوه به علت افزايش بار عمومي بر روي آنها به واسطه افزودن زباله ‏به درون لندفيل ، امكان ترك خوردگي و شكست در آنها بسيار زيادتر از لوله هاي عمودي مي باشد ‏
نكته مهم در مورد چاهك هاي عمودي استخراج بيوگاز ، فاصله و نيز ساختار تشكيل دهنده آنها در ‏لندفيل مي باشد . معمولا چاهك هاي استخراج به قطر 12 تا 36 اينچ حفر مي شوند. در ميان انواع لوله هاي مورد ‏استفاده براي جمع آوري گاز لندفيل از ميان جنس هاي مختلف مانند پلي اتيلن ، پي . وي . سي و فايبرگلاس در ‏بيشتر موقع از لوله هاي پلي اتيلن استفاده مي شود . البته در برخي از لندفيل ها كه دما گاهي تا 160 درجـه ‏فارنهـايت بالا مي رود ، از لوله هاي با جنس فايبرگلاس استفاده مي گردد. همچنين لازم است دوسوم طول انتهاي ‏لوله هاي استخراج با سوراخهاي با قطر يك دوم اينچ به فاصله 6 اينچ و با زاويه 90 درجه نسبت به يكديگر ‏سوراخ كاري شود . ‏
نكته اي كه در سيستم جمع آوري گاز بايد در نظر گرفته شود، فاصله مطلوب ميان چاهك هاي استخراج است. ‏
معمولاً فاصله چاهك ها در سيستم جمع آوري غيرفعال حدود 30 تا 100 متر است . از طرفي شعاع تأثير هر ‏چاهك معمولاً 2/5 برابر عمق چاهك است.‏

هزينه احداث لندفيل پيشنهادي ‏

در اين بخش براساس تعرفه هاي فهرست بهاي رشته هاي راه و باند و نيز چاهها و قناتهاي سال 1383 ، ‏سازمان مديريت و برنامه ريزي كشور و نيز مكاتبات انجام گرفته با فروشندگان مصلح ساختماني و لوله هاي پلي ‏اتيلن مورد نياز به تفصيل جزئيات احداث لندفيل مورد بررسي قرار گرفته است كه هزينه كل براي احداث لندفيل ‏نمونه با حجم 250000 متر مكعب شامل هزينه هاي خاكبرداري ، آماده سازي گودال ، پهن كردن و فشرده سازي ‏زباله ها ، پوشش روي لندفيل ، حفاري و لوله گذاري و استقرار چاهك هاي استخراج در حدود 750000000 ‏ريال برآورد مي گردد .

پايان بخش اول


امیر رضا طلایی (کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست)‏
 

2,651 total views, 5 views today

Share

9 فکر می‌کنند “روشهاي استحصال بيوگاز”

  1. با تشکر از مقاله خوب شما

    آیا مطلبی در مورد ساخت دستی و خانگی استحصال این نوع گاز دارید؟ چون به صورت ابتدایی در بعضی از مناطق هند و تایلند دیدم اگر عکس ماکتی از ان دارید به صورت جز جز لطفا بگذارید و راهنمایی فرمایید . با تشکر – هومن

    [پاسخ]

  2. اگر ممکنه راجه به متانوژن ها و اسیدوژن ها و استوژن های دخیلی در فرایند تولید گاز متان توضیح دهید!

    [پاسخ]

  3. با تشکر از مقاله جالب شما اگر طرح عملی دارید ممنون میشوم اطلاعات اجرایی بدهید.

    [پاسخ]

  4. عالی بود واقعا عالیه رشته تخصصیی من بازیافت است و پروژه ای با نام طراحی سیستم جمع آوری گاز متان ارائه داده ام که ترجمه شده از کشور آمریکا بوده. خیلی مطالب جدیدی بود امید است موفق باشید. خواهان متن مقاله u می باشم.

    [پاسخ]

  5. سلام دوست عزيز اگر ممكن است درمورداستفاده از فضولات گاوبراي بدست آوردن انرژي مقاله ياكتاب معرفي كنيد متشكرم اميدوارم استفاده ازانرژي هاي نو درمملكت ماجابيفتد تاكمتربه محيط زيسط آسيب برسد

    [پاسخ]

  6. با سلام وخسته نباشید خدمت شما از اینکه اطلاعات خودتان را در اختیارمان قرار می دهید سپاسگزارم . قرار است در نیمه دوو مرداد ماه امسال همایشی سراسری با همکاری آموزش وپرورش درباره انرژیهای پاک در شهر ما فردوس در خراسان جنوبی برگزار گردد اگر دوست داشتید تشریف بیاورید و ما را خوشحال نمایید . امیدوارم همیشه موفق و پیروز باشید . خدانگهدارتان.مادر محمد مهدی (فرهنگی هستم)

    [پاسخ]

  7. فوق العاده است بنابه دلایل یافتن اطلاعات طراحی فلرهای آن روی این مبحث مطالعاتی نمودم اما هنوز هم اسمی برای لندفیل پیدانکرم ! اما انچه مسلم است این مطلب معنی خیلی ازکلماتی که دنبالش بودم رو برام مشخص کرد بسیار ممنونم شما یک رفرنس انگلیسی یافارسی طراحی این سیستم روندارید ؟ اگه دارید یه کمکی هم به من کنید اسمش روبرام بگذارید.

    [پاسخ]

  8. با سلام وتشکر از مقاله جالب شما من در مورد هزینه های محل دفن اطلاعاتی نیاز داشتم که اگر با جزییات کامل باشد بسیار خوب است. شما می توانید کمکی به من بنمایید؟

    [پاسخ]

  9. ممنون از مقالات علمي ارزش مند تان ضمن استفاده به دوستان هم تو صيه مينمايم محمد خدمتي از تبريز

    [پاسخ]

  10. سلام ممنون از مقالات ارزش مند شمالطفا هر مورد را موفصل تر و عملي تر با نقشه كامل مطرح فر ماييد تا بيشتر مورد استفاده قرار گيرد خيلي ها از مقالات علمي شما به صورت عملي در دهات وحتي در كار گاه هاي خود بصورت عملي استفاده مي كننددر هر صورت اگر هرچه عملي تر مقالات را چاپ كنيد تا قابل قبول تر باشد كار بر حس مي كند كه وقتش را حرام نكردهاست و از فرصت از دست رفته به نفع احسن استفاده كرده است ان وقت هم خدارا به اين دليل كه انسان هاي كارامدي در دنيا است شكر ميكند هم با عملي كردن تجربه هاي شما ضمن دعا گويي كار مملكت به نفع احسن به جلو ميرود اجركم انداللاه

    [پاسخ]

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *