آنالیز فیزیکی و شیمیایی پسماندهای شهری

شناسایی خصوصیات مـواد زائـد بـه دلایل مختلف صـورت می گیرد. یکی از دلایل عمده این است که اطلاعات این بررسی را می توان به عنوان پایه ای برای آنالیز اقتصادی در برنامه ریزی و نیز در مدیریت و بهره برداری سیستم ها یا تسهیلات بازیافت مواد و انرژی استفاده کرد. از طرف دیگر، ارائه الگوی جمع آوری و حمل و نقل زبـالـه مبتنی بر این گونه اطلاعات می باشد.

روش نمونه برداری

دو روش متفاوت برای نمونه برداری وجود دارد :

  1. نمونه برداری مداوم زباله در طول سال
  2. نمونه برداری در دوره های زمانی کوتاه مدت

سیستم نمونه برداری مداوم و در طول یک سـال کامل از لـحـاظ آمـاری قابلیت اعتماد بالایی دارد، بـا وجـود ایـن ملاحظات عملی همچون هزینه، معمولاً روش دوم را بیشتر مـرسـوم کـرده است. با این حال باید نمونه برداری یک دوره یک هفته ای را شامل باشد تا بتوان تأثیر روزهای مختلف هفته در ترکیب زباله را مورد بررسی قرار داد.

آنالیز و ترکیب فیزیکی زباله

برای ارزیابی و برگزیدن سیستم حمل و نقل و لـوازم مـورد نیاز مـواد زائـد جـامـد ازجمله مدیریت، برنامه ریـزی و طـرح های جمع آوری زباله، پـی بردن به ترکیبات این مواد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای مثال، مواد زائد تولید شده در یک منطقه تجـاری که غالباً کاغذ و کارتن است، می تواند مستقیماً به کارخانه بازیافت کاغذ و کارتن منتقل شود. همچنین موادی کـه بـه خـرد شـدن نیاز دارند و دوباره می توان از آنها استفاده کرد، باید در چارچوب برنامه منحصر به خود جمع آوری و بـه صنایع مربوطه حمل شود. بدین ترتیب برنامه های جمع آوری زباله تفکیک شده در محل تولید، همواره مورد توجه قرار می گیرد.

تعیین مواد تشکیل دهنده زباله شهری بـه عـلـت غیر متجانس بودن نوع زباله، کار سـاده ای نبوده، لذا انجام روش آماری دقیق مشکلات ویژه ای را دربر دارد. روش های رایجی که بـرای تعیین ترکیبات زباله مورد توجه قرار گرفته، روش انتخاب تصادفی نمونه ها بوده است. بدین صورت که حدود ۱۰۰ کیلوگرم زبـالـه شهری بـه صـورت رنـدوم از تازه ترین بـار زباله شهری جدا و در محل ویـژه ای بـه دور از جریان بـاد و تأثیرات عوامل محیطی مستقر می شود. سپس اجزای آن که شامل؛ کاغذ، شیشه، پلاستیک، لاستیک، فـلـز، چـوب، نخاله، منسوجات، سـایـر مـواد و مـواد فسادپذیر از کل نمونه جدا شده و تفکیک می شوند. هر کدام از اجزای جدا شـده از زبـالـه، جداگانه وزن می شوند. بدین ترتیب درصد هر یک از اجزا به طور جداگانه مشخص می گردد. مهمترین پـارامترهای فیزیکی مواد زائد جامد عبارتند از :

  • ترکیبات و اجزای تشکیل دهنده و تعیین درصد وزنی هر یک
  • درصد رطوبت زباله
  • دانه بندی زباله

اجزای تشکیل دهنده زباله و درصد وزنی

ترکیب اصلی تشکیل دهنده مـواد زائـد جامد شهری را می توان به اجزای مختلفی تقسیم نمود. در کشور ما معمولاً اکثر اندازه گیری ها بر اساس ده جزء زیر انجام می پذیرد :

  • مواد آلی
  • کاغذ، مقوا، کارتن
  • انواع پلاستیک و لاستیک
  • شیشه
  • فلزات
  • استخوان
  • منسوجات
  • چوب
  • نخاله های ساختمانی
  • سایر موارد

درصد اجزای تشکیل دهنده مـواد زائد نسبت به منطقه، شرایط اقتصادی و اجتماعی مردم، موقعیت جغرافیایی، آب و هوای منطقه، فصول مختلف سال، میزان بازیابی زبـالـه (اعم از قانونی و غیر قانونی) متفاوت می باشـد. نکته قابل توجه اینکه حتی مواد زائد جامد تولیدی در مناطق مختلف یک شهر هـم ممکن است تفاوت زیـادی از لحاظ مـواد تشکیل دهنده آن داشته باشـد کـه ایـن امـر معمولاً بـه دلیل تفاوت طبقاتی موجود (از بعد اقتصادی) در یک شهر می باشد.

درصد رطوبت

یکی دیگر از عوامل مهم در ترکیب زباله، میزان وجود رطوبت در آن است. درصـد رطوبت مواد زائد جامد معمولاً بر اساس تقسیم تفاوت وزن نمونه اولیه (مرطوب) و خشک بـر وزن نمونه اولیه (مرطوب) بیان می شود. میزان رطوبت زباله بستگی به نوع ترکیبات موجود زبـالـه، فـصـل، درصـد رطـوبـت هـوا و وضعیت اقلیمی دارد. میزان رطوبت در زباله های ایران با توجه به نوع ترکیبات آن به مراتب بالاتر از میزان رطوبت در زباله های کشورهای اروپایی و آمریکا می باشد.

برای ارزشیابی و ارائه شیوه های حمل و نقل و دفع زباله، شناسایی میزان رطوبت و یـا شیرابـه آن بسیار مهم است. درصد رطوبت زباله، همچون وزن و حجم آن در طول فصل های مختلف سـال متغیر است. بـرای ایـن کـار از مـواد تخلیه شده هر کامیون به اندازه نیاز، نمونه هایی تهیه شده و در ظروف سر بسته زبـالـه نگهداری می گردد. بـدیـن ترتیب یک ظـرف پـر شـده زباله، حاصل جمع نمونه هایی است کـه در طـول یک روز نمونه برداری شده اند. مـواد نگهداری شده در ظـرف زباله، باید روزانه بوسیله آسیای مجهز به سرند خردسازی شوند. در طول این آزمایش نباید کمترین رطوبتی از بین برود. مواد سخت و محکم، مانند آهن بـه خـردسـازی نیاز ندارند. پـس از طـی ایـن مرحله، ۲ یا ۳ نمونه از مواد خرد شده به وزن تقریبی یک کیلوگرم برداشته می شود و پـس از توزین در اتـو با ۱۰۵ درجه سانتیگراد به مدت ۲۴ ساعت خشک می شوند.

مقدار رطوبت زباله بـر حسب میزان رطوبت در واحـد وزن خشک نمونه اولیه انـدازه گیری می شود که طبق معادله زیر به صورت درصد بیان می گردد :

image002

A = وزن اولیه نمونه

B = وزن نمونه بعد از خشک کردن

چگالی زباله

یکی دیگر از پارامترهای فیزیکی، چگالی زباله می باشد که از تقسیم وزن زبـالـه بـر حـجـم آلی آن بدست می آید. چگالی زباله متناسب با محل جغرافیایی تولید، میزان رطوبت، میزان اجـزای تشکیل دهنده آن و مـدت ذخیره زباله متغیر می باشد. میزان چگالی زباله به علت تأثیرپذیری بسیار برای انواع زباله های شهری و صنعتی متفاوت است.

دانه بندی

آخرین پارامتر فیزیکی مهم، دانه بندی زباله می باشد که طی آن اندازه ذرات موجود در زباله تعیین می گردد.

نحوه تعیین حجم نمونه

برای تعیین حجم نمونه در روش های نمونه گیری تصادفی، به اطلاعات اولیه در ارتباط با واریانس جامعه نیاز است. با توجه بـه وجـود برآوردهای قبلی درمـورد انحراف معیار پسماندهای جـامـد در منطقه، انـدازه نمونه بـرای تعیین پسماند جامد تولیدی و اجـزای آن در هر کدام از شهرهای منطقه با استفاده از فرمول کوکران به شرح زیر محاسبه می شود :

n = Z2 S2 L-2

که در آن n حجم نمونه، Z عـدد جدول توزیع نرمال استاندارد، S2 برآورد واریانس جامعه و L حاشیه خطای مورد نظر می باشد. با منظور کردن حاشیه خطای ۷ درصد، سطح احتمال ۵ درصد (خطای نوع اول ۰٫۰۵) و لحاظ کردن میزان واریانس برآورد شده قبلی در مورد منطقه، حجم نمونه بـرای بـرآورد میزان پسماند جامد در هـر شهر در این منطقه ۲۰ تعیین شده است. به این منظور در هـر کـدام از شهرها در منطقه مـورد مطالعه، ۵ نقطه در هـر شهر در نظر گرفته می شود؛ بـه طـوری کـه متوسط پسماند جـامـد تولیدی، نمایانگر پسماند تولید شـده در شهر مـذکـور می باشد. برای این منظور، نمونه برداری از هر جهت شمالی، جنوبی، غربی، شرقی و نیز مرکز شهر صورت می گیرد و متوسط ۵ نقطه به عنوان میانگین شهر مذکور در هر فصل منظور می گردد.

نحوه تعیین میزان پسماندهای جامد در شهرهای منطقه

بـا تـوجـه بـه ایـن که میزان پسماند در هر بـار نمونه گیری در حدود ۱۰۰ کیلوگرم در نظر گرفته می شود، تعداد خانوارها به طور تصادفی و به نحوی تعیین می شود کـه امکان دریـافـت ۱۰۰ کیلوگرم پسماند در هـر روز برای هر کدام از ۵ نقطه شهری به منظور انجـام تجزیه های بعدی از جمله تعیین درصد اجـزای پـسـمـانـد فـراهـم گـردد. نمونه گیری در هر منطقه شهری به مدت ۷ روز در طول یک هفته انجام می شود.

متغیرهای مورد اندازه گیری

متغیرهای مورد اندازه گیری عبارتند از سرانه پسماند جامد روستایی بر حسب گرم در روز و اجزای آن از قبیل مواد فسادپذیر، کاغذ، پلاستیک، چوب، منسوجات، انـواع فلزات، نخاله های ساختمانی، شیشه، لاستیک، فضولات دامی و سایر موارد بر حسب درصد.

آنالیز و ترکیب شیمیایی زباله

اطـلاع از تـرکیبات شیمیایی زبـالـه بـا تـوجـه بـه انتخاب روش نمونه بـرداری، ترکیب مـواد و اجـرای روش هـای آزمایشگاهی بـرای انجـام برنامه های دفع، بازیافت و حتی عملیات جمع آوری زبـالـه بسیار ضـروری اسـت. انـجـام این گونه مطالعات، بـویـژه در عملیات جمع آوری و دفع زباله های صنعتی نیز از اهمیت خاصی بـرخوردار است که بدون آن تقریباً هیچ گونه برنامه ای دارای ارزش تحقیقاتی و اجرایی نیست.

تعیین ترکیبات شیمیایی مواد زائد جامد بستگی به معیار و اهداف مورد نظر دارد و در بسیاری از مـوارد، تعیین آن در ارزیابی فرآیندهای مختلف و خصوصاً روش های بازیابی مواد نقش حیاتی و تعیین کننده ای ایفا می نماید. طبق دستورالعمل وزارت کشور، آنالیز شیمیایی به صورت مراحل زیر انجام می پذیرد :

ارزش حرارتی

پـی بردن بـه ارزش سوختنی زباله بـرای دستگاه های زباله سـوز از اهمیت خاصی برخوردار است. ایـن سنجش بـه شرطی ارزشمند است که :

  • نمونه ها بـه صـورت کافی و زیاد از مواد اولیه زباله جمع آوری شده، به خوبی نمودار حد متوسط زباله یک منطقه باشد.
  • ارزش حرارتی ۱۲ بار در سال به مدت یک هفته محاسبه می شود.
  • ارزش حرارتی زباله، به مواد تشکیل دهنده آن بستگی دارد که با توجه به موارد زیر محاسبه می شود :
  • پارچه و کهنه، کاغذ و کارتن، چرم، فلزات، شیشه، پسمانده های غذایی و پسمانده های گیاهی و خاکستر
  • چربی های مواد آلی و معدنی به انضمام درصد رطوبت آنها
  • مواد قابل احتراق

مواد خشک شده زباله حدوداً دارای ارزش حرارتی ۴۵۰۰ تا ۷۶۰۰ کیلوکاری بر کیلوگرم می باشد. به طور کلی این مقدار بـا وجـود رطوبت طبیعی تـا حدود ۸۰۰ تا ۱۶۰۰ کیلوکالری بر کیلوگرم کاهش می یابد؛ زیرا تغییرات ارزش حرارتی، بیشتر با وجود رطوبت موجود در زباله و مـواد قابل احتراق در آن بستگی دارد. این تغییرات با مقایسه زباله در منطقه خشک و مرطوب به خوبی آشکار است.

درصد خاکستر زباله

برای سنجش مواد آلی، ابتدا نمونه های خشک شده در کوره آزمایشگاهی سوزانده و خاکستر می شوند. میزان دقت این روش به درجه حـرارت انتخاب شده بستگی دارد؛ نتیجه این عمل ایـن اسـت کـه در ۵۰۰ درجه سانتیگراد هیدروکربورها و دی اکسید کربن حاصل از آنها از بین می رود. ترکیبات کک و پسمانده مواد ذغالی، در این مرحله خاکستر نخواهند شد. این مواد در ابتدا در حرارتی معادل ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد خاکستر می شوند که طـی آن کربنات ها تقریباً به صورت کامل تجزیه می گردند. پیشنهاد می شود بـرای ایـن قبیل آزمایش ها (خاکستر شدن مواد) دمـای ۷۷۵ درجه سانتیگراد انتخاب شود. این درجه حرارت بر اساس روش های از پیش تعیین شده برای خاکستر شدن مواد در آزمایشگاه ها مورد تأیید قرار گرفته است. بررسی های انجام شده در مقایسه خاکستر شدن مـواد زبـالـه در حـرارت های ۵۵۰ و ۷۷۰ درجه سانتیگراد، تأیید کننده تغییرات جزئی است که اهمیت چندانی ندارد.

سه پارامتر مهم PH، نسبت کربن به نیتروژن و رطوبت نیز تحت آنالیز شیمیایی قرار خواهند گرفت.

شما همچنین ممکن است بپسندید مطالب بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.