شیرابه زباله به آب قهوه ای رنگ استخراج شده از فاضلاب های دپو شده در مراکز دفن فاضلاب شهری و صنعتی گفته می شود که حاوی مقدار زیاد مواد آلی، فلزت سنگین و مواد معدنی و ترکیبات مضر هستند. این آب ها غلظت بالایی داشته و در اثر واکنش های بیولوژیکی انجام شده در مواد موجود در فاضلاب و ترکیب آن با آب باران، آب های سطحی و آب فاضلاب تولید می شوند. با توجه به مقدار بسیار زیاد فلزات و مواد آلی خطرناک، شیرابه به یکی از تهدیدهای اصلی برای محیط زیست و سفره های آب زیرزمینی تبدیل شده است. در ادامه انواع شیرابه، ویژگی ها، ترکیبات آنها و همچنین نحوه تصفیه شیرابه زباله صنعتی و بهداشتی را بررسی خواهیم کرد.
شیرابه زباله چیست؟
قبل از ورود فاضلاب به پکیج تصفیه فاضلاب، در برخی از مراکز عملیات دپو و دفن انجام می شود. بعد از دپو و نگهداری فاضلاب های صنعتی و بهداشتی در مراکز دفن، ترکیبات موجود در آنها در اثر فرآیندهای بیولوژیکی توسط باکتری ها تجزیه می شود. علاوه براین، در فاضلاب مقدار زیادی ترکیبات شیمیایی، معدنی و فلزات وجود دارد که با هم واکنش برقرار کرده و برخی از آنها اکسید می شوند. در نهایت تمام این ترکیبات با آب فاضلاب و آب های بارندگی ترکیب شده و مایعی غلیظ قهوه ای رنگ با بوی بسیار بد را بوجود می آورند. شیرابه زباله به مجموعه مواد آلی و سایر ترکیبات موجود در فاضلاب گفته می شود که بعد از واکنش های بیولوژیکی و شیمیایی به مایع قهوه ای رنگ تبدیل شده و از زیر انبوه فاضلاب دفن شده به داخل زمین نفوذ کرده یا در سطح جاری می شوند.
با توجه به اینکه در فاضلاب های شهری و صنعتی مقدار زیادی مواد آلی کربن دار وجود دارد، لذا در فرآیندهای بیولوژیکی تجزیه می شوند. در اثر تجزیه این مواد از فاضلاب های دفن شده مقدار زیادی گاز متان، الکل، اسیدهای آلی و دی اکسید کربن نیز تولید شده و از طریق شیرابه به آب های سطحی و سفره های زیرزمینی راه پیدا می کنند.
انواع شیرابه زباله
خصوصیات و ترکیبات موجود در شیرابه ها با توجه به سن و نوع آنها متفاوت است. علاوه براین، نوع فاضلاب تدفین شده، مقدار بارندگی انجام شده روی توده فاضلاب، دما و میزان تابش نور خورشید و غیره نیز همگی بر ویژگی های شیرابه ها در سنین مختلف تاثیر زیادی دارند. در حالت کلی با توجه به مدت زمان نگهداری و ماند فاضلاب در مراکز دپو در نهایت شیرابه حاصل از آنها را می توان به سه دسته تقسیم بندی کرد که عبارتند از:
شیرابه جوان
این شیرابه ها از مراکزی جمع آوری می شوند که عمر فاضلاب آنها کمتر از یک سال باشد و از خطرناک ترین شیرابه ها به شمار می روند. به دلیل وجود مقدار زیاد مواد آلی و سایر ترکیبات معدنی و شیمیایی در فاضلاب های تازه، پارامتر cod در این گروه بیشتر از 15000 میلی گرم بر لیتر است. همچنین لازم به ذکر است، در این نوع فاضلاب فعالیت های بیولوژیکی بیشتری انجام می شود و به همین دلیل خروجی این واکنش ها حالت اسیدی دارد و ph کمی دارند. با افزایش سن شیرابه، مقدار ph نیز افزایش یافته و حالت قلیایی دارند.
سایر ویژگی های شیرابه زباله جوان در جدول زیر درج شده است:
| ph | > 6.5 |
| COD | > 15000 |
| BOD / COD | 1-0.5 |
| TOC / COD | <0.3 |
شیرابه متوسط
این نوع شیرابه از زباله های دپو شده بین یک تا 5 سال بدست می آید و نسبت به نوع جوان مضرات کمتری دارد. پارامتر cod فاضلاب در این شیرابه ها در محدوده 3000-15000 میلی گرم بر لیتر است و خاصیت اسیدی آن در سطح متوسط و رو به خنثی قرار دارد. سایر ویژگی های این شیرابه ها در جدول زیر درج شده اند:
| ph | 6.5-7.5 |
| COD | 3000-15000 |
| BOD / COD | 0.1-0.5 |
| TOC / COD | 0.5-0.3 |
شیرابه بالغ
کم خطرترین نوع شیرابه زباله، دارای سن بیشتر از 5 سال است و خاصیت قلیایی دارند. این نوع شیرابه مضرات کمتری داشته و با سرعت بیشتری می توان آنها را تصفیه کرد. ویژگی های این شیرابه ها را در جدول زیر می توانید مشاهده کنید:
| ph | < 7.5 |
| COD | < 3000 |
| BOD / COD | 0.1> |
| TOC / COD | 0.5< |
ویژگی های شیرابه
به دلیل وجود ترکیبات آلی و غیرآلی و غیره در شیرابه ها، تمام پارامترهای فاضلاب در آنها با تغییر زیادی نسبت به فاضلاب های شهری و صنعتی مواجه هستند. برخی از ویژگی های شیرابه ها عبارتند از:
- اسید هیومیک موجود در شیرابه باعث تغییر رنگ آن به قهوه ای می شود. با افزایش سن شیرابه و راکد ماندن برای مدت طولانی به سیاه تغییر رنگ می دهد.
- در سنین ابتدایی شیرابه ها خاصیت اسیدی دارند و با گذشت زمان قلیایی می شوند.
- پارامترهای، bod فاضلاب، tss و cod و غیره در شیرابه ها بیشتر از فاضلاب های دپو شده هستند.
ترکیبات موجود در شیرابه زباله
ترکیبات موجود در شیرابه زباله با توجه به نوع فاضلاب و عمر آن تغییر می کند اما اصلی ترین آنها عبارتند از:
- فلزات سنگین: سرب، جیوه، آهن، نیکل، کروم، مس و روی، کادمیوم، نیکل
- مواد معدنی: آهن، منیزیم، پتاسیم، سدیم، آمونیاک، فسفر
- هیومیک اسید، اسیدهای چرب
- فنل، حشره کش، هیدروکربن های آروماتیک، آلیفاتیک کلردار
مضرات شیرابه زباله چیست؟
به دلیل نوع و مقدار ترکیبات موجود در شیرابه ها، آلودگی آنها بیش از 100 برابر فاضلاب است. از مهم ترین مضرات آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
فرسایش خاک
بخش زیادی از شیرابه ها به لایه های زیرین خاک نفوذ کرده و مواد معدنی و فلزات سنگین را به خاک انتقال می دهند. با افزایش برخی از ترکیبات از قبیل نیترات در خاک حاصلخیزی آن کاهش یافته و خاک دچار فرسایش می شود.
شیوع بیماری
یکی از اصلی ترین نگرانی ها بابت ورود شیرابه زباله به آب های سطحی و سفره های آب زیرزمینی، شیوع بیماری برای انسان، آبزیان و سایر جانداران است. با ورود شیرابه ها به آب های سطحی مقدار آهن III تا حد زیادی افزایش یافته و در نهایت ماهیان و سایر آبزیان دچار مسمویت می شوند. فلزات سنگین، مواد آلی و معدنی و ترکیبات شیمیایی به شدت کیفیت آب را کاهش داده و در نهایت باعث بروز بیماری های عفونی و حتی جهش های ژنتیکی در انسان می شوند.
رشد زیاد فیتوپلانکتون
یکی دیگر از مضرات شیرابه زباله، کمک به افزایش سرعت رشد و تکثیر فیتوپلانکتون ها در منابع آبی است. با افزایش فیلتوپلانکتون در آب تابش نور به لایه های پایین آب با اختلال مواجه شده و تصفیه انجام نمی شود. در نتیجه به مرور آلودگی های آب افزایش یافته و رنگ آن نیز تغییر یافته و کدر می شود. منابع آبی که فیتوپلانکتون زیادی دارند، طعم آب نیز در آنها تغییر می کند و کاملا غیرقابل شرب می شوند.
نحوه تصفیه شیرابه زباله
همان طور که اشاره شد، مضرات شیرابه ها بسیار زیاد بوده و به شدت سلامت محیط زیست را تهدید می کنند. به همین دلیل تحقیقات متعددی برای ارائه بهترین روش تصفیه شیرابه زباله انجام شده است. برخی از روش های موثر در این زمینه عبارتند از:
تبخیر شیرابه
یکی از روش های ارائه شده برای کاهش اثرات منفی شیرابه ها، تبخیر به منظور جلوگیری از ورود آنها به آب های سطحی و سفرههای زیرزمینی است. در این روش شیرابه ها در زمین با وسعت زیاد پخش شده و به مرور در اثر تابش نور خورشید مایعات موجود در آنها تبخیر می شود.
تصفیه بی هوازی شیرابه
یکی از موثرترین روش ها برای کاهش ترکیبات مضر در شیرابه ها، استفاده از فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی است. روش های هوازی برای تصفیه شیرابه کاربرد نداشته و با روش بی هوازی می توان بسیاری از فلزات سنگین و فسفر و نیترات آنها را از بین برد. برخی از روش های موثر در این زمینه شامل فرآیند UASB و ABR است.
باز گردش شیرابه
در این روش شیرابه ها مجدد با فاضلاب شهری و فاضلاب های تازه تولید شده تلفیق می شوند و خروجی آن کیفیت بهتری پیدا می کند. البته این روش کمتر مورد استقبال قرار گرفته و بیشتر از فرآیندهای بی هوازی استفاده می شود.
کاهش آب ورودی به شیرابه
میزان شیرابه تولید شده از فاضلاب ها تا حد زیادی به مقدار آب وارد شده به فاضلاب دپو شده بستگی دارد. هر اندازه آب بیشتر در فاضلاب وارد شود، به همان نسبت مقدار شیرابه نیز افزایش پیدا می کند. با مدیریت و کنترل آب ورودی به مراکز دفن فاضلاب می توان شیرابه را کاهش داد.
گیاه پالایی
یکی از روش های بسیار موثر بدون آلودگی جانبی، گیاه پالایی است. در این روش با استفاده از برخی گیاهان و جلبک ها مواد آلی و ترکیبات موجود در شیرابه تجزیه می شود. جالب است بدانید که با استفاده از این روش تا 70 درصد فلزات موجود در شیرابه را می توان از بین برد.
انعقاد شیرابه
در این روش با تکنیک های مختلف از جمله تزریق مواد منعقدکننده و انعقاد الکتریکی ترکیبات معلق در شیرابه ها جمع آوری می شود. این روش ها بیشتر جنبه آزمایشگاهی دارند.
جمع بندی
بر اساس آنچه در متن اشاره شد، شیرابه به آب قهوه ای یا سیاه رنگ جریان یافته از زیر توده فاضلاب دپو شده گفته می شود که حاوی مقدار زیاد مواد آلی، فلزات سنگین، مواد معدنی و اسیدهای چرب فرار و سایر آلاینده ها است. این مواد به شدت به محیط زیست اسیب می زنند و به همین دلیل با روش های بی هوازی، گیاه پالایی، بازگردش و تبخیر شیرابه می توان اثرات منفی آنها را تا حد مطلوبی کاهش داد. ترکیبات موجود در شیرابه ها و پارامترهای کیفی آنها به سن، زمان ماند فاضلاب، شرایط آب و هوایی و دما، میزان آب ورودی به فاضلاب، جنس خاک و غیره بستگی دارد.
