تصفیه شیرابه به کمک فرآیند ازن زنی
شيرابه مايعي است كه در بستر محل دفن زباله در اثر خروج رطوبت موجود در زباله و نفوذ بارش‌هاي جوي تشكيل مي‌شود. يكي از مسائل عمده ناشي از زباله‌هاي شهري، مديريت شيرابه‌هايي است كه در مراحل مختلف جمع‌آوري، فرآوري و دفع پاياني به‌وجود مي‌آيند. اگرچه حجم و ويژگي شيرابه‌هاي به‌وجودآمده از زباله وابسته به فاكتورهاي مختلفي است ولي، اينگونه شيرابه‌ها حاوي مقادير بسيار زيادي مواد آلي، معدني و ميكروارگانيسم‌هايي هستند كه پتانسيل بالايي براي ايجاد آلودگي‌هاي گوناگون در محيط زيست دارند.
شيرابه ممكن است حاوي غلظت بالاي چندين آلاينده خطرناك به صورت همزمان باشد. مواد آلي مقاوم به تجزيه زيستي و فلزات سنگين از اجزاي اصلي شيرابه زباله هستند كه اغلب به واسطه اثرات ناخوشايند بر انسان و محيط زيست نگران كننده مي باشند. در كنترل، جمع آوري، دفع و تصفيه اين آلاينده بايستي دقت ويژه اي شود؛ چرا كه عدم تصفيه، جمع آوري و دفع صحيح آن موجب آلودگي شديد آب‌هاي زيرزميني و سطحي وهمچنین خاك به تركيبات آلي سمي و مقاوم در برابر تجزيه بيولوژيكي مي‌گردد.
به دليل تركيب متفاوت شيرابه در مناطق مختلف، تاكنون روش يكنواختي براي تصفيه آن ارايه نشده است. فرايندهاي زيستي به تنهايي نمي توانند مواد آلي مقاوم را حذف نمايند، از اين رو براي تصفیه شیرابه استفاده از مراحل پيش تصفيه و یا تصفیه تکمیلی ضروری مي‌باشد.
روش هاي مختلفي جهت تصفيه شيرابه مورد استفاده قرارگرفته است که از جمله آنها می‌توان به روشهای تصفيه بي‌هوازي ، تصفيه هوازي (شامل فرايندهاي رشد چسبيده و غيرچسبيده)، روشهاي غشايي مانند اسمز معكوس، روشهاي فيزيكي و فيلتراسيون غشايي مانند نانو‌فيلتر و روش جذب ، استفاده از منعقد‌كننده‌ها، روشهاي شيمياي و روش هاي مختلف اكسيداسيون پيشرفته مانند ازن‌زنی اشاره‌کرد.
آمار منتشرشده از سوي سازمان بازيافت و تبديل مواد شهرداري تهران نشان مي دهد كه ايران از نظر توليد زباله در رتبه دهم جهان قرار دارد.
در مطالعه اخیر، تاثیر ازن‌زنی بر بروی خروجی تصفیه خانه شیرابه تهران مورد بررسی قرار گرفته است.
شيرابه تصفیه‌شده
شيرابه تصفیه‌شده ممكن است از اين نظر آلودگی با فاضلاب خانگي برابري كند ، ولي حاوي تركيبات آلي مقاوم به تجزيه بيولوژيكي مي باشد. شيرابه توليد شده در مرحله اسيدي تجزيه زباله، حاوي مقدار زيادي از اسيدهاي چرب فرار است. اين مواد كه از وزن ملكولي كوچكي برخوردارند، بخش اعظم مواد آلي موجود در شيرابه را تشكيل داده و از لحاظ بيولوژيكي نيز به آساني تجزيه پذير هستند. نسبت اكسيژن خواهي بيوشيميايي به اكسيژن خواهي شيميايي است در شيرابه تازه در مرحله اسيدي حدود 5/0 است و از آنجا که BOD بسيار سريعتر از COD كاهش مي يابد، اين نسبت در شيرابه تصفیه شده كم تر از 1/0 می‌باشد. شيرابه مي‌تواند مشكلات زيادي مانند تجمع فلزات سنگين در خاك ، اثر بر آب هاي زيرزميني و اثرات پاتوژني به وجود آورد. همچنين، تحقيقات نشان داده است كه اگرچه گاهي اورانيوم نيز در شيرابه زباله وجود دارد ، ولي مقدار آن
نگران‌كننده نيست.
فرآيند اكسيداسيون پيشرفته عبارت است از اكسيداسيوني كه براي تصفيه موثر فاضلاب به اندازه كافي راديكال هيدروكسيل توليد كند. اين فرايند براي تصفيه فاضلابهاي داراي تركيبات آلي مقاوم و به‌صورت موفق براي پيش
تصفيه به منظور كاهش غلظت تركيبات آلي سمي كه مزاحم فرايندهاي تصفيه بيولوژيكي فاضلاب مي شوند، استفاده مي شود.
ازن و راديكالهاي هيدروكسيل در رديف قوي ترين عوامل اكسيد كننده قرار دارند . ازن مي تواند به طور مستقيم با يك تركيب شيميايي واكنش دهد يا راديكال هيدروكسيلي توليد نمايد كه بعدا با آن ماده واكنش دهد. راديكال هيدروكسيل داراي پتانسيل اكسيداسيوني 2 ولت است و از اكسيد كننده هاي متداول بسيار سريع تر عمل مي كند.
اطلاعات كمي در مورد تاثير روش اكسيداسيون پيشرفته در تصفيه شيرابه زباله وجود دارد. به‌نظر مي رسد كه حتي اگر اين روش نتواند شيرابه را تا حد قابل قبولي تصفيه كند، مي‌تواند تركيبات پيچيده‌اي را كه در شيرابه
وجود دارد به تركيبات قابل تصفيه بيولوژيكي تبديل نمايد. در اين صورت مي توان از اين روش به عنوان پيش تصفيه‌اي براي تصفيه‌هاي بيولوژيكي شيرابه استفاده نمود.
به منظور بررسی کارایی ازن روی شیرابه تصفیه خانه تهران، یک مطالعه تجربی روی این پساب انجام گرفته‌است که شرح آن در ادامه ارائه می‌گردد.
اين مطالعه تجربي بر روي شيرابه زباله محل دفن كهريزك تهران در مقياس آزمايشگاهي و در سيستم بسته انجام شده‌است.
نمونه‌هاي گرفته شده از محل دفن در دماي 4 درجه سانتي – گراد به آزمايشگاه منتقل شده و مورد آزمايش قرار گرفت. برای انجام آزمایشات رآكتوری با حجم 1 لیتر و ارتفاع 20 سانتي متر درنظرگرفته شد.
نازلهايي براي ورود گاز ازن در كف رآكتور تعبيه شده بود و براي انجام اختلاط كامل از يك همزن در كف رآكتور استفاده مي شد. براي توليد ازن از دستگاه ازن ساز ساخت شركت ARDA فرانسه با ظرفيت 5 گرم ازن در ساعت استفاده شد.
روش كار به اين صورت بود كه ابتدا pH بهينه براي تصفيه به دست آمد. سپس با تغییر دادن مكرر پارامترهاي زمان و و دوز ازن بهترين مقدار این پارامترها برای بدست آوردن بهترین TS ،COD ،BOD5 خروجی تعيين شد. بعد از تکمیل ازن زنی، پساب از یک لایه فیلتر 45/0 میکرونی عبور داده‌می‌شود.
تصفيه شيرابه در شرايط بهينه با 4 بار تكرار در چهار زمان صفر، 10، 30 و 60 دقيقه ، انجام شد.
با توجه به اطلاعات بدست‌آمده، استفاده از ازن در pH بهينه در زمان‌های 10 ، 30 و 60 دقیقه، به‌ترتیب 81 ، 85 و 87 درصدCOD را حذف كرده است.
تصویر زیر، پساب تصفیه شده پس از 60 دقیقه ازن‌زنی را نمایش می‌دهد.
نتیجه:
با توجه به يافته‌هاي اين تحقيق مي‌توان نتيجه‌گيري نمود كه روش ازن زنی مي‌تواند تجزيه‌پذيري بيولوژيكي شيرابه افزايش دهد. علاوه بر این، شفافسازی این پساب نیز به وضوح قابل ملاحظه‌است.
بهترين شرايط براي اين کار، 5/3 گرم ازن به ازاي هر ليتر شيرابه در ساعت مي‌باشد.
بهترين زمان واكنش براي اين روش از لحاظ راندمان و هزينه 10 دقيقه مي‌باشد.