بیوراکتور لندفیل

امروزه بارشد شهرنشینی در شهرهای بزرگ و همچنین افزایش سرانه تولید زباله شهری به علت صنعتی شدن جوامع,جمع آوری و دفع ضایعات شهری به یکی از مهمترین مقوله های مدیریت جامع مواد زائد شهری تبدیل شده است.دفع مواد زائد شهری از طریق دفن در محل های مناسب یکی از بهترین ومقرون به صرفه ترین روشها برای کشورهایی است که زمین کافی در اختیار دارند. در یک محل دفن بهدلشتی فرآیندهای فیزیکی,شیمیایی و بیولوژویکی موجب تجزیه مواد آلی پسماندهای موجود درآن می شود.

دفن دراز مدت مطمئن و قابل اعتماد پسماندهای جامد یک جزمهم از مدیریت جامع پسماند می باشد. مواد باقیمانده,اجزائی از پسماند می باشند که بازیافت نمی شوند,پس پردازش در تسهیلات بازیابی باقی می مانند ویا بعد از بازیابی محصولاتی تبدیلی ویا انرژی برجا می مانند.به لحاظ تاریخی پسماند زیر خاک ویا در اقیانوس ها دفع ودفن می شده اند.امروزه معمولترین روش مورد استفاده برای دفع پسماند,دفن بهداشتی می باشد. دفن بهداشتی روشی است که خطرات ناشی از زباله را به محیط اطراف به حداقل مقدار ممکن کاهش می دهد.

در طول بهره برداری ویا بعد از عملیات پر کردن محل دفن,به دلیل رطوبت موجود در زباله,فعالیت های فیزیکی وشیمیایی مواد زائد ,ورود آب به داخل محل دفن از طریق آب باران و بالا آمدن سطح آب زیرزمینی شیرابه وگاز زباله تولید می شود.هر چند ترکیبات شیرابه ومیزان تولیدی و غلظت آنها بستگی زیادی به ترکیبات مواد زائد و همچنین عمر محل دفن دارد.از مشخصه های شیرابه بالا بودن آلایندهای زیست محیطی از قبیل CODوBODوبوی بدآن و رنگ تیره آن می باشد.به منظور جلوگیری از آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی شیرابه محل دفن بهداشتی و با صرفه هزینه های زیاد تصفیه می گیرداز طرف دیگر از دست دادن رطوبت زباله عامل مهمی در تجزیه مواد آلی به شمار می رود,محل دفن را به یک محل دفن خشک تبدیل کرده است که موادی آلی آن حدود 30-200 سال دست نخورده باقی می ماند و فرسودگی لایه های عایق کف در این مدت طولانی منجر به نشت شیرابه از محل دفن شده و آلودگی آبهای زیرزمینی را در پی دارد

وجود مشکلات زیاد محل دفن موجود محققان را به فکر طراحی محل های دفن پیشرفته انداخت,محل های دفن بیوراکتور ,از نوع محل های دفن بهداشتی است که مشخصا از فرایندهای مربوط به میکروارگانسیم ها به منظور تبدیل و پایدار نمودن مواد زاید آلی تجزیه پذیر که در زمان کوتاهبه وسیله تسریع در تجزیه میکروبی بهره می گیرد. در یک بیوراکتور لندفیل,کمیت های از مایعات اضافه شده یا برگشت داده شده از لندفیل برای بدست آوردن یک ظرفیت مناسب رطوبت کنترل شده می باشد.در این فرایند به طور قابل توجهی میزان تجزیه بیولوژیکی مواد زائد (شبیه کمپوست بی هوازی)افزایش یافته و بدین نتیجه دوره تثبیت مواد زائد از 30 سال یا بیشتر از لندفیل های معمولی به 5تا 10 سال در بیوراکتور لندفیل می رسد. ایده اصلی اینگونه محل های دفن توسط پولند در اواخر دهه 1970 داده شد. به منظور تسریع در فرایندهای بیولوژیکی محل دفن بیوراکتور راههای زیادی از قبیل تنظیم PH,خرد کردن پسماند های شهری,اضافه کردن لجن فاضلاب,افزودن آنزیم و... ارائه شده ولی معمولترین و متداولترین آنها بازچرخانی شیرابه محل دفن می باشد. محل های دفن بیو راکتور را می توان بر اساس فعالیت یا فرایندهای میکوبی در کاهش و تثبیت مواد زائد به 3 نوع هوازی ,بیهوازی و هیبرید(بی هوازی –هوازی) تقسیم بندی نمود

در یک محل دفن هوازی اکسیژن یا هوای حاوی اکسیژن به وسیله چاههای افقی و عمودی ,ایحاد خلا در توده های زباله ویا از طریق لوله و همچنین از طریق لوله های بازگردش شیرابه (مایع)به توده پسماند تزریق شده تا شرایط اپتیمم لازم برای باکتری های هوازی برای تسریع تجزیه بیولوژیکی مو.اد زائد تامین کند.

اما دربیوراکتور بی هوازی ,تجزیه بیولوژیکی در غیاب اکسیژن منجرز به تولید گازهای همچون CO2 و CH4 در محل دفن می شود. در این بیوراکتورها میزان گاز تولیدی 2 برابر یا بیشتر از لندفیل های معمولی است.

اخیرا بیوراکتور های لندفیل هبیرید که تلفیقی از میگروارگانسیم های هوازی وبیهوازی است برای فراهم کردن اپتیمم تجزیه مواد زائد گسترش یافته است.هدف از این بیوراکتور تصفیه و تجزیه مداوم زباله و همچنین افزایش سرعت تجزیه مواد زائد در دو شرایط هوازی و بی هوازی می باشد. در هر سه محل دفن به صورت بیوراکتورهوازی و بی هوازی و هیبرید,بازچرخانی شیرابه باعث افزایش مقدار رطوبت مواد زائد و همچنین توزیع و تامین نوترینتها(مواد مغذی)و انزیم ها بین میگروارگانسیم میشوند. ینی گونyenigun))وهمکارانش در سال 2007 یک مقایسه بین بیوراکتور های بی هوازی و هوازی در تجزیه مواد زائد انجام دادند که طبق این مقایسه نشان دادند که راکتورهای هوازی نسبت به بی هوازی بازدهی بالاتری در حذف نیتروزن و فسفر ,مواد الی و فلز قلیایی دارد و همچنین نشان دادند زمان تثبیت مواد زائد زمانی که بیوراکتور هوازی با برگشت شیرابه باشد نسبت به بیوراکتوربی هوازی با برگشت شیرابه کمتر می شود.

گرین در سال 2000 نشست 30 درصدی را برای محل های دفن بیوراکتور در اثر کامل فرایند تجزیه پذیری را مشاهده نمود(13)رینهات و همکارانش در سال 2008 یک ارزیابی از هزینه ها و سود انواع بیوراکتور ها انجام دادند که طبق آن نشان دادندکه از نظر ساختمانی بیو راکتور لندفیلretofitبسیار پرهزینه تر از لندفیل های نعنولی است و همچنین پاترامترهای موثر همچون بازیافت گاز و استفاده از ان در تولید الکتریسته و ذخیره آن و اقتصاد بیوراکتور را تعیین کردند

پولند و کیم در سال 1999 به بررسی حذف فلزات سنگین در محل های دفن بیوراکتور بی هوازی در مقیاس آزمایشگاهی پرداختندانها در این آزمایش علاوه بر کاهش در مقدارCODوTVAدر مرحله متان سازی ,ترسیب و احیا سولفیت ها و سولفات هعا و تولید متان همراه با افزایش PHرا مشاهده نمودند. فرایند دفع مواد زائد توسط بیوراکتورهای هوازی,شرایط بهینه ای جهت پایداری سریعتر مواد زائد ,کاهش غلظت آلاینده های شیرابه و کاهش تولید متان ودر نتیجه کاهش گازهای گلخانه ای و نشست بیشتر محل دفن را فراهم می آورد باید به این نکته توجه نمود که امکان اطمینان کامل از برقراری شرایط هوازی در کل بیوراکتور نیست اما این شرایط در اکثریت نقاط آن برقرلر است این امکان وجود دارد که نیتریفیکاسیون ودی نیتریفیکاسیون به طور همزمان در راکتورهوازی ودر نتیجه کاهش آمونیاک و بوهای آزاردهنده تولیدی اتفاق بیفتد. بیوراکتور لندفیل با همه محاسن و مزایایی که دارد روش بازچرخانی شیرابه در همه جا مقبولیت پیدا نکرده است زیرا بالا رفتن هد بر روی عایق های محل دفن ,منجر به پرشدن لوله های سیستم زهکش و باعث نشست شیرابه به خاک و آبهای زیر زمینی ودر نتیجه آلودگی آنها می شود