برآورد پتانسیل تولید گاز متان از محل‌های دفن زباله در کلان‌شهرهای ایران (تهران، شیراز، مشهد، اصفهان، کرج)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 - کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران *(مسئول مکاتبات).

2 - استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی، تهران، ایران.

3 - استادیار گروه عمران ، داﻧﺸﮑﺪه آزاد اسلامی، واحد قزوین، ایران.

چکیده

بازیابی انرژی از زباله روش مهم و مناسبی برای کاهش میزان انرژی الکتریکی تولیدی با استفاده از سوخت­های فسیلی و منابع غیر قابل تجدید انرژی است. ارزیابی و پیش‌بینی نرخ تولید و انتشار گاز از محل‌های دفن، جهت طراحی این محل‌ها و  بهره‌برداری موفق گازهای تولیدی به عنوان منابع انرژی دارای اهمیت زیادی می‌باشد. در این مطالعه با استفاده از بسته نرم‌افزاری v302  [1]LandGEM و با در نظر گرفتن درصد حجمی محتوی متان 61 درصد و محاسبه­ m3/Mg 164 به عنوان ضریب پتانسیل تولید گاز برای محل‌های دفن زباله به طور اختصاصی شهرهای تهران، شیراز، مشهد، اصفهان و کرج و ثابت نرخ تولید متان06/0، انتشار  گاز و آلاینده‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان آنالیز حساسیت با در نظر گرفتن k (نرخ تجزیه) مختلف این ارزیابی نشان داد که میزان گاز متان و کربن‌ دی‌اکساید تولیدی از کل این 5 محل دفن زباله به ترتیب 107× 15/11 و107× 25/8 متر مکعب در سال و درسایت کهریزک 934554 تن دی اکسید کربن، در شیراز و کرج، متان و کربن دی اکساید به ترتیب m3/year 106×5/1 و m3/year 105× 6/9 ، آنالیز گاز متان در سایت اصفهان  m3/year106×46/8 و در مشهد به ترتیب گاز متان و دی‌اکسید کربن هر کدام 107 ×37/3 و107×72/1 متر مکعب در سال برآورد گردید. هم­چنین آلاینده‌های وینیل کلراید، بوتان، کربن دی سولفاید، کلرو دی فلوئورومتان، بنزن، دی کلرو دی فلوئورومتان، دی کلرو فلوئورو متان، هگزان، پنتان، زایلن در میان سایر آلاینده ها بیش­تر از حد استاندارد بوده‌اند. با توجه به مقدار زیاد گاز متان تولیدی در محل دفن زباله شهرهای مذکور و با توجه به اقدامات لوله­کشی که جهت استحصال گاز در این محل‌ها صورت گرفته است، استفاده کاربردی از انرژی حاصل از این گاز با تاکید بر  تصفیه و پالایش گاز خروجی نظیر محل دفن زباله شیراز، گزینه مناسب جهت حذف این گاز گلخانه‌ای می‌باشد.



[1]- Landfill Gas Emission Model

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

پایداری، توسعه و محیط زیست، دوره دوم، شماره 3، تابستان 98

برآورد پتانسیل تولید گاز متان از محل­های دفن زباله در کلان­شهرهای ایران

(تهران، شیراز، مشهد، اصفهان، کرج)

نرگس محسنی [1]*

mohseninarges@gmail.com

قاسمعلی عمرانی [2]

سید امیرناصر هراتی[3]

چکیده

بازیابی انرژی از زباله روش مهم و مناسبی برای کاهش میزان انرژی الکتریکی تولیدی با استفاده از سوخت­های فسیلی و منابع غیر قابل تجدید انرژی است. ارزیابی و پیش‌بینی نرخ تولید و انتشار گاز از محل‌های دفن، جهت طراحی این محل‌ها و  بهره‌برداری موفق گازهای تولیدی به عنوان منابع انرژی دارای اهمیت زیادی می‌باشد. در این مطالعه با استفاده از بسته نرم‌افزاری v302  [4]LandGEM و با در نظر گرفتن درصد حجمی محتوی متان 61 درصد و محاسبه­ m3/Mg 164 به عنوان ضریب پتانسیل تولید گاز برای محل‌های دفن زباله به طور اختصاصی شهرهای تهران، شیراز، مشهد، اصفهان و کرج و ثابت نرخ تولید متان06/0، انتشار  گاز و آلاینده‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان آنالیز حساسیت با در نظر گرفتن k (نرخ تجزیه) مختلف این ارزیابی نشان داد که میزان گاز متان و کربن‌ دی‌اکساید تولیدی از کل این 5 محل دفن زباله به ترتیب 107× 15/11 و107× 25/8 متر مکعب در سال و درسایت کهریزک 934554 تن دی اکسید کربن، در شیراز و کرج، متان و کربن دی اکساید به ترتیب m3/year 106×5/1 و m3/year 105× 6/9 ، آنالیز گاز متان در سایت اصفهان  m3/year106×46/8 و در مشهد به ترتیب گاز متان و دی‌اکسید کربن هر کدام 107 ×37/3 و107×72/1 متر مکعب در سال برآورد گردید. هم­چنین آلاینده‌های وینیل کلراید، بوتان، کربن دی سولفاید، کلرو دی فلوئورومتان، بنزن، دی کلرو دی فلوئورومتان، دی کلرو فلوئورو متان، هگزان، پنتان، زایلن در میان سایر آلاینده ها بیش­تر از حد استاندارد بوده‌اند. با توجه به مقدار زیاد گاز متان تولیدی در محل دفن زباله شهرهای مذکور و با توجه به اقدامات لوله­کشی که جهت استحصال گاز در این محل‌ها صورت گرفته است، استفاده کاربردی از انرژی حاصل از این گاز با تاکید بر  تصفیه و پالایش گاز خروجی نظیر محل دفن زباله شیراز، گزینه مناسب جهت حذف این گاز گلخانه‌ای می‌باشد.

 واژه­های کلیدی: پتانسیل، متان، زباله، محل دفن.


J. Sus. Dev. & Env., Vol 2, No.3, Summer 2019

 

Potential prediction of Methane production from landfill in Iranian metropolises (Tehran, Shiraz, Mashhad, Esfahan, Karaj)

 

Narges Mohseni[5]*

mohseninarges@gmail.com

Ghasem Ali Omrani[6]

Seyed Amir Naser Harati[7]

Abstract

Energy recovery from waste is an important and appropriate method for reduction of electrical energy generated from fossil fuel and nonrenewable source of energy.

Assessment and prediction of production and emission gas from landfill is important to design of this sites and successful use for Methane as a sources of energy. In this study is used from LandGEM v302 software and it is applied volume percentage 61% Methane and it is calculated 164 m3/Mg  constant of potential production of landfill Gas for Tehran, Shiraz, Mashhad, Esfahan, Karaj cities and rate constant of methane production 0,06 and considered gas emission and pollutants in those sites. At last, sensitive analyze with different k (distract rate) showed that rate of methane and carbon dioxide from these 5 landfills are 11.15× 107, 8.25×107 m3/year. Also in Tehran landfill 934554 tone Co2 will produce and in Shiraz and Karaj 1.5×106CH4, 9.6×10 5 Co2 m3/year and in Esfahan site 8.46×106 CH4 m3/year and in Mashhad site 3.37×107CH4, 1.72×107CO2 was estimated. Pollutants consist of Vinil colored, Botan, Carbon di sulfide, Choloro di feleoro methane, Banzen, Di choro di feleoro methane, Di choro feleoro methane, Pentane, Hexane,Xylen were over limited standard. Attention to high rate of methane in Iran’s Landfills and piping operations for gas extraction in these sites, will be best alternative for eliminating of this greenhouse gas with applied used from this gas with treatment of it.

Keywords: Potential, Methane, Waste Landfill.,

 

 

                                                                                                                                                                         

 

 

 

 

 

 

زمینه و هدف

 

یکی از معضلات بزرگ محل‌های دفن زباله ایران که متشکل از محل‌های دفن سنتی و بدون در نظر گرفتن سلول‌های دفن بهداشتی و مهندسی می‌باشد، مربوط به تولید گاز محل دفن که به LFG هم نامیده می‌شود، می‌باشد. این گاز از انجام مجموعه‌ای از واکنش‌های زیست شیمیابی[8] بر روی مواد آلی تجزیه‌پذیر موجود در زباله در شرایط بی‌هوازی به‌دست می‌آید  (15). آنالیز فیزیکی زباله اکثر شهرهای ایران با سرانه تولید هر نفر 82/0 کیلوگرم در روز نشان می‌دهد 70درصد از زباله‌های شهری را مواد فساد پذیر آلی تشکیل می‌دهند (3و5).

عمده گازهای محل دفن شامل متان، کربن دی‌اکساید و گازهای هیدروژن، هیدروژن سولفاید، ترکیبات آلی فرار و ... می‌باشد (16و 19). تحقیقات نشان می‌دهد در 35 درصد از محل­های دفن ایران خطر حریق و آتش سوزی وجود دارد که ناشی از گاز کنترل نشده متان در این محل‌ها می‌باشد (8). استحصال و بازیابی موثر این گاز به روش‌های علمی، یکی از راه‌های کنترل حریق و آلودگی و انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌باشد و حاصل چنین عملکردی دست‌یابی به اهداف پروتکل کیوتو می‌باشد  (4و14). در این مطالعه با استفاده از بسته‌ نرم‌افزای LandGEM، پتانسیل گاز استحصالی از محل‌های مذکور مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور با محاسبه دو عامل K (ثابت نرخ تجزیه) و  L0 (پتانسیل تولید متان) مختص هر محل دفن، مقدار تولید گاز پیش‌بینی شده است. در جدول 1، اختصاصات کلی محل‌های دفن مورد بررسی، آورده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

در ایران قدمت استفاده از بیوگاز به سه قرن قبل برمی‎گردد. کنترل گاز محل دفن در اواخر دهه 1960 و اوایل دهه 1970 در ایالات متحده، در جایی­که محل‌های دفن عظیمی به‌وجود آمده بودند، شروع شد. اولین دستگاه در اروپا در کشور آلمان در اواسط دهه 1970، با کمک تجربیات زیاد ایالات متحده، به­کار گرفته شد. سپس تکنولوژی محل دفن به تمام اروپا و سایر کشورها گسترش یافت. در کشورهای پیشرفته دنیا،  طراحی مراکز دفن با دید بهره‌برداری از حداکثر انرژی قابل استحصال از آن­ها انجام می‌شود. در زمینه بهره‌برداری از گاز، تولید الکتریسیته شامل انتقال متان جمع‌آوری شده به ‌دستگاه‌های مولد نیرو یا توربین‌ها و ژنراتورها از طریق خط لوله است. در حالی­که در این کشورها علاوه بر توجه به تولید متان به آلاینده­های سرطان­زا موجود در محل­های دفن پرداخته می‌شود (12). در کشور ما مطالعات و اقداماتی جهت بهره­برداری از این گاز صورت گرفته است. ترکیبات آلی فرار نیز به عنوان آلاینده‌های هوا، مقدار کمتر از 1 درصد حجمی را نشان می­دهد، اما از نظر کیفیتی مهم هستند، چون غالب آن­ها به طور ذاتی سمی و در بعضی موارد سرطان‌زا هستند (21).

مهم­ترین اهداف این تحقیق عبارتند از برآورد پتانسیل تولید گاز و آلاینده‌های غیرمجاز احتمالی و معرفی مزایای ایجاد تسهیلات استحصال گاز متان در محل‌های دفن با تاکید بر ضرورت احداث آن می‌باشد.

 

جدول 1- اختصاصات محل‌های دفن زباله مناطق مورد بررسی در ایران (13،9،6،7،2)

شهر

جمعیت ساکن

درصد مواد آلی موجود در زباله

درجه حرارت

محل دفن

رطوبت

pH

سرانه زباله (gr/per cap.day)

آنالیز گاز متان تولیدی

شیراز

1197082

71%

45-40

80

5/6-8/5

744

60%

تهران

7969319

4/56%

40-26

70-65

2/6-1/7

825

55%

مشهد

2427316

75%

35-15

70-60

-

7/628

50-60%

کرج

1386030

1/69%

28-10

70-65

9/6-3/6

624

60%

اصفهان

1986542

3/78%

27-10

70-60

-

645

45-60%

 

 

 

در سال 1988 شورائی به نام «مجمع بین الدول در خصوص تغییرات آب و هوا » (IPCC) جهت بررسی تغییرات آب و هوا ناشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای انسان‌ ساخت تشکیل دادند (11). این مجمع به این نتیجه رسید که میانگین درجه حرارت جهانی در صد سال گذشته 3/0 و 6/0 درجه سانتی‌گراد افزایش یافته است (20). متان با توانایی گرمایش جهانی 11 در دوره 100ساله گزارش شده است. اصولا پدیده تغییر آب و هوا به طور عمده مربوط به افزایش گازهای گلخانه‌ای در جو  است (18).

مشارکت متان به بازارها فرصت منحصر به فردی در اختیار دولت‌ها  وسازمان‌ها در سراسر دنیا برای همکاری با یکدیگر جهت پرداختن به موضوع انتشار متان و در عین حال دستیابی به مزایای اقتصادی، محیط­زیستی و انرژی قرار می‌دهد. ایالات متحده پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2015 برنامه متان به بازارها، ظرفیت کاهش انتشار متان در حد معادل 50 میلیون تن کربن در سال، یا بازیابی 15 میلیارد تن گاز طبیعی را خواهد داشت (19). به همین دلیل این مطالعه سعی دارد پتانسیل بالقوه کشور ما را در تولید و استحصال متان به اثبات برساند.

روش بررسی

روش تحقیق، توصیفی – تحلیلی از نوع کاربردی می‌باشد. بسته نرم‌افزاری LandGEM توسط مرکز کنترل تکنولوژی وابسته به آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا  تهیه شده و می‌تواند به عنوان یک ابزار تخمین جهت مدل‌سازی انتشار گاز از محل‌های دفن مواد زائد جامد شهری مورد استفاده قرار گیرد. این بسته نرم‌افزاری علاوه بر محاسبه میزان گاز تولیدی از دفنگاه‌ها قادر به تخمین میزان 46 مورد آلاینده هوا و فرار از دفنگاه‌ها نیز می‌باشد.

LandGem از معادله درجه اول تجزیه برای تخمین سالانه گاز استفاده می کند. پارامترهای اصلی مدل k و L0   هستند.

QCH4= 12i=1nj=0.11k"> L0 12[M110]e-ktij">

:QCH4 تولید سالانه متان در سال محاسبه (متر مکعب در سال)

i: افزایش در یک سال

n: (سال محاسبه) – ( اولین سال پذیرش زباله)

j: 1/0 زمان افزایش در سال

k: میزان تولید متان ) (year-1

L0: پتانسیل تولید متان (m3/Mg)

Mi: تودة زباله پذیرش شده در سال i ام (Mg)

tij: سن بخش j ام توده زباله Mi پذیرش شده در سال i ام (decimal years, eg., 3.2 years)

پتانسیل تخمینی تولید گاز متان در محل دفن زباله سنتی شهرهای ایران (L0):

L0، مقدار به­دست آمده از هر تن پسماند بر اساس ترکیب پسماند و وضعیت محل‌های دفن در ایران و شرایط محیطی مطابق با استاندارد IPCC[9] (کمیته بین‌الدول در خصوص تغییرات آب و هوا) در سال 1996 طبق رابطه زیر محاسبه شده است:

L0=MCF×DOC×DOCf×F×16/12× (1-OX)

مقادیر پارامترهای فوق در زیر آمده است:

DOC[10]: محتوای کربن آلی قابل تجزیه در زباله است که جزء ضروری محاسبات تولید گاز می‌باشد و تغییرات جزئی در مقدار DOC می‌تواند موجب تغییرات بسیار بزرگی در محاسبات گاز متان تولیدی گردد.

با توجه به این­که ترکیب پسماند در کشورهای مختلف متفاوت است، لذا مقادیر DOC نیز دامنه گسترده‌ای دارد و از این رو بهتر است جهت تعیین این پارامتر به داده‌های واقعی مراجعه گردد. بر­اساس دستورالعمل IPCC و مطابق آنالیز فیزیکی زباله شهرهای مورد مطالعه­، در نتیجه مقدار DOC پسماندهای غذائی و کاغذ و مقوا به ترتیب (28/0) و (02/0) خواهد بود و مقدار DOC نهائی برای محل‌های دفن

 

 

 

 

زباله شهرها 3/0 تعریف خواهد شد.

MCF: ضریب تصحیح تولید متان 8/0 (این ضریب مورد تأیید سازمان انر‍ژی نو می‌باشد).

DOCf: این ضریب درصدی از مواد آلی است که قابلیت تبدیل به گاز متان و کربن دی‌اکساید را دارند. مقدار این ضریب بر حسب دمای محل دفن و به صورت زیر تعریف می‌شود:

DOCf= 0.14T+0.28

با فرض میانگین دمای 35 درجه، ضریب DOCf در حدود 84/0 محاسبه می‌گردد.

F: در صد متان موجود در گاز لندفیل که با استفاده از آنالیز گازهای محل دفن زباله شهرهای ایران 61 درصد می‌باشد.

OX: میزان اکسیداسیون در لایه‌های محل دفن

با توجه به بالا بودن عمق ترانشه‌ها و لایه‌ها اکسیداسیون در محاسبات صفر در نظر گرفته شده است.

بنابراین با انجام محاسبات، مقدار L0 برای پسماندهای شهری m3/tone 164 به دست می‌آید. درصد خطای استفاده از معادله درجه اول برای تولید گاز تا 22 درصد می‌باشد.

ثابت نرخ تولید متان:

ثابت نرخ تولید متان (k) تعیین­کننده رژیم تولید گاز در لندفیل است که با افزایش k سرعت تولید گاز افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر افزایش مقدار k موجب تولید گاز بیش­تر در مدت زمان معین و مقدار مشخص پسماند در شرایط یکسان می‌باشد. رنج k بین 003/0 تا 21/0 در نظر گرفته می­شود (10).

از این رو مقدار نرخ تولید گاز متان به رطوبت موجود در زباله شهر و دما و pH  وابسته خواهد بود.  با در نظر گرفتن کلیه شرایط فوق مقدار y-1 06/0 برای k مناسب خواهد بود.

 

 

 

 

 

 

یافته­ها

 

 

شکل1- دیاگرام وضعیت لایه‌های زباله در محل دفن زباله شهر شیراز (13)  

                                 

                                 

 

 

 

 

 

 

شکل2- وضعیت قرارگیری مشعل‌های استحصال گاز در اصفهان (13)

 

 

 

 

                                                 

شکل 3- موقعیت چاه‌های استحصال گاز در محل دفن کهریزک تهران (1و 13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                             شکل4- موقعیت محل دفن زباله مشهد(9و13 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل5- موضعیت مشعل های استحصال گاز متاندر محل دفن  سنتی کرج (13)  

 

 

 

نمودار 1- آنالیز فیزیکی زباله‌های شهر های مورد بررسی (13)

 

 

شکل5 موقعیت و وضعیت محل­های دفن مورد مطالعه را نشان می‌دهد.

در کلیه موارد بررسی آنالیز دفن­گاه‌ها با 60 درصد متان، به نظر می‌‌رسد این گاز بتواند به عنوان منبع انرژی در محل دفن مورد استفاده قرار گیرد.

چنان­چه در نمودار1 مشاهده می‌شود آنالیز فیزیکی زباله‌ها، وجود ترکیبات آلی فسادپذیر و پتانسیل تولید گاز را اثبات می‌کند.

جدول 2 مقدار آلاینده‌های موجود در محل‌های دفن را عنوان می‌کند.

در میان آلاینده‌های مذکور، از نظر خطرپذیری بنزن جزء آلاینده‌های مظنون به سرطان‌زایی و وینیل کلراید سرطان­زا برای انسان است که مقدار آن­ها بالاتر از حد استاندارد تخمین زده شده با استفاده از این نرم افزار می‌باشد.  شکل 6 منحنی تولید گاز متان را در محل‌های دفن مورد مطالعه با L0-164m3/Mg و   k=0.06 year-1تخمینمی‌زند. 

شکل 6 منحنی تولید گاز با مقادیر متفاوت k و L0=164 m3/Mg را نشان می‌دهد.

 

 

شکل 6- منحنی تولید گاز از محل دفن زباله­های 5 کلان­شهر با نرخ تجزیه متفاوت

 

 

نیروگاه برق بیوگاز با ظرفیت یک هزار و 65 کیلووات ساعت به‌ وسیله سازمان تنظیف و بازیافت مواد شهرداری شیراز و با مشارکت بخش خصوصی در محل سایت پسمانده‌های شیراز واقع در برم شور احداث شده است. برق تولیدی به شبکه برق سراسری به طور متوسط هر کیلووات ساعت 55 هزار تومان فروخته می‌شود که قرارداد آن منعقد شده و سازمان انرژی نو متعهد شده به مدت  13سال برق تولیدی این نیروگاه را خریداری کند. نیروگاه بیوگاز سوز سایت دفن پسماند شیراز در مساحتی یک هکتاری که شامل دو واحد موتور ژنراتور

 

 

 

 

 

 

بیوگاز سوز به ظرفیت 500 کیلو وات بوده که از طریق پست اصلی به شبکه 20 کیلو ولت توزیع برق شیراز متصل خواهد شد .

گاز مصرفی دو نیرو گاه 740 متر مکعب در ساعت می باشد این نیروگاه در هر سال 8/7188 مگا وات ساعت در سال برق تولید خواهد نمود با توجه به ظرفیت و پیش بینی افزایش گازهای تولیدی هم­چنین حجم پسماندهای شهر شیراز امکان توسعه طرح برای تولید حداقل 6 مگاوات برق فراهم می نماید . هزینه فاز اول اجرای طرح 14 میلیارد ریال برآورد گردیده است.

 

 

 

 


جدول 3- روند افزایش تولید زباله در شهر مشهد از سال 1355 و پیش‌بینی آن تا سال 1400

سال

میزان کل زباله دفن شده در هر سال (تن)

میزان زباله قابل تجزیه در هرسال(تن)

1355

050/100

037/75

1360

858/171

893/128

1365

666/243

750/182

1370

821/305

366/229

1375

910/441

93/330

1380

280/441

960/330

1385

339/526

755/394

1386

000/146

500/109

1400

000/146

500/109


 

شکل 7- منحنی تولید گاز متان در محل دفن زباله شهر مشهد

 

 

اگر گاز متان تولیدی با این روش تنها برای تولید الکتریسیته بکار رود، 98223041 کیلوژول در ساعت ارزش گرمایی خواهد داشت.

هم اکنون نیروگاه استحصال گاز متان در سایت مشهد احداث گردیده است که یکی از مزایای این نیروگاه و سیستم بیوگاز

 

نصب شده، حذف بخارات اسیدی و فیلتراسیون کامل گازهای تولیدی برای مصرف در نیروگاه دانست و 2 دستگاه پس از پالایش گازها مشابه پایه گازسوز خودروها انرژی تولیدی را به ژنراتور منتقل می کند و برق تولید می­شود، ظرفیت اسمی هر موتور را 330 کیلووات می‌باشد.

جدول 2- جدول تولید آلاینده‌های گازی در محل‌های دفن زباله مذکور

Compound

(ppmv)

Molecular Weight

1,1,1-Trichloroethane (methyl chloroform) - HAP

48/0

41/133

1,1,2,2-Tetrachloroethane - HAP/VOC

1/1

85/167

1,1-Dichloroethane (ethylidene dichloride) - HAP/VOC

4/2

97/98

1,1-Dichloroethene (vinylidene chloride) - HAP/VOC

20/0

94/96

1,2-Dichloroethane (ethylene dichloride) - HAP/VOC

41/0

96/96

1,2-Dichloropropane (propylene dichloride) - HAP/VOC

18/0

99/112

2-Propanol (isopropyl alcohol) - VOC

50

11/60

Acetone

0/7

58.08

Acrylonitrile - HAP/VOC

3/6

06/53

Benzene - No or Unknown Co-disposal - HAP/VOC

9/1

11/78

Benzene - Co-disposal - HAP/VOC

11

11/78

Bromodichloromethane - VOC

1/3

83/163

Butane – VOC

0/5

12/58

Carbon disulfide - HAP/VOC

58/0

13/76

Carbon monoxide

140

01/28

Carbon tetrachloride - HAP/VOC

004/0

84/153

Carbonyl sulfide - HAP/VOC

49/0

07/60

Chlorobenzene - HAP/VOC

25/0

56/112

Chlorodifluoromethane

3/1

47/86

Chloroethane (ethyl chloride) - HAP/VOC

3/1

52/64

Chloroform - HAP/VOC

03/0

39/119

Chloromethane - VOC

2/1

49/50

Dichlorobenzene - (HAP for para isomer/VOC)

21/0

147

Dichlorodifluoromethane

16

91/120

Dichlorofluoromethane - VOC

6/2

92/102

Dichloromethane (methylene chloride) - HAP

14

94/84

Dimethyl sulfide (methyl sulfide) - VOC

8/7

13/62

Ethane

890

07/30

Ethanol – VOC

27

08/56

بر­اساس برآورد حجم گازهای تولیدی در سال 1384 با مدل سازی مرکز دفن زباله شهر مشهد میزان تولید خوش­بینانه و محافظه‌کارانه به ترتیب گاز متان و دی‌اکسید کربن هر کدام 107 ×37/3 و107×72/1 متر مکعب در سال برآورد کرد..

 

 

 

 

 

جدول 3- نتایج آنالیز بیوگاز حوزه پایلوت دفن زباله شهری اصفهان

 

چاهک

درصدگاز

نتایج آنالیز مرحله سوم

نتایج آنالیز مرحله چهارم

CH4

(vol)

CO2

(vol)

O2

(vol)

CO

(ppm)

H2S

(ppm)

CH4

(vol)

CO2

(vol)

O2

(vol)

CO

(ppm)

H2S

(ppm)

چاهک اول

3/15

5/8

4/17

-

48

5/9

51/5

7/14

26

20

چاهک دوم

9/43

5/21

5/16

-

165

41

75/18

2/16

600

150

چاهک سوم

2/54

4/26

9/13

-

220

2/54

56/26

6/14

609

274

چاهک چهارم

1/53

24

7/14

-

167

4/52

23/23

6/15

512

147

چاهک پنجم

52

5/23

3/16

-

172

9/51

98/22

17

632

159

                                 

 

 

با توجه به نتایج برآورد حجم بیوگاز تولیدی حوزه دفن زباله مورد مطالعه در فروردین، مهر و آبان که به ترتیب برابر106× 3/1، 106× 01/1، 103× 2/810متر مکعب در سال حاصل شده است.می‌توان انتظار داشت که سرعت تخمیر و تولید

 

بیوگاز در شرایط آب و هوائی سردتر کم­تر می‌باشد. این در حالی است که آنالیز گاز متان در سایت اصفهان  106×46/8 متر مکعب در سال برآورد گردید.

 

 

جدول 4-آنالیز گاز در محل دفن زباله اصفهان

نام گاز

متان

دی‌اکسید کربن

نیتروژن

هیدروژن سولفاید

(درصد حجمی)

60-45

40-30

6-4

ppm 220-180

 

 

 

 

 

 

جدول 5- میزان تولید گاز در محل دفن کهریزک تهران

Ton CO2/year

year

1382535

2005

1315356

2006

1251117

2007

1190112

2008

1132047

2009

1076775

2010

1024296

2011

974316

2012

934554

جمع کل

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نمودار 1- میزان تولید گاز در سایت کهریزک تهران


 

بحث و نتیجه­گیری

 

نتایج بررسی حاصل نشان می‌دهد که با شیوه لوله‌گذاری صحیح و مهندسی و به موقع (همزمان با در نظر گرفتن منطقه به عنوان سایت دفن) از وقوع حوادثی چون انفجار و آتش‌سوزی جلوگیری کرده و تا حد بسیار زیادی از ایجاد بوهای نامطبوع در اماکن دفن زباله‌ها کاسته می‌شود. به طوری که هیچ گونه انفجار یا آتش‌سوزی در محل مذکور گزارش نشود.

ضمن آن­که سالانه از انتشار مقدار زیاد گاز متان در این سایت‌ها جلوگیری می‌شود، مشکلات زیست محیطی مرتبط با انتشار گاز لندفیل از جمله ایجاد بوی نامطبوع، آلودگی هوا

و هنچنین آلودگی آب­های زیرزمینی در حد قابل ملاحظه برطرف خواهد شد. با احداث نیروگاههای بیوگاز ضمن جمع آوری و کنترل آلاینده­های زیست محیطی و کمک به حفظ بهداشت و سلامت عمومی جامعه می‎توان بخشی از انرژی الکتریکی و حرارتی مورد نیاز را تأمین نمود. با توجه به آنالیز فیزیکی زباله ‌های محل‌های دفن مذکور میزان گاز متان و کربن‌ دی‌اکساید تولیدی از این 5 محل دفن زباله به ترتیب 107 × 15/11 و107× 25/8 متر مکعب در سال و درسایت کهریزک 934554 تن دی اکسید کربن، در شیراز و کرج، متان و کربن دی اکساید به ترتیب m3/year 106×5/1 و m3/year 105× 6/9 ، آنالیز گاز متان در سایت اصفهان 106×46/8 متر مکعب در سال و در مشهد به ترتیب گاز متان و دی‌اکسید کربن هر کدام 107 ×37/3 و107×72/1 متر مکعب در سال برآورد گردید که این نشان­دهنده پتانسیل بالقوه تولید و استحصال گاز در این محل‌ها می‌باشد و آلاینده‌های وینیل کلراید، بوتان، کربن دی سولفاید، کلرو دی فلوئورومتان، بنزن، دی کلرو دی فلوئورومتان، دی کلرو فلوئورو متان، هگزان، پنتان، زایلن در میان سایر آلاینده­ها بیشتر از حد استاندارد بوده‌اند.

نظر به این­که هر متر مکعب گاز که از زباله استحصال می شود 22/5 کیلووات ساعت برق تولید می‌کند، با ساخت و توسعه نیروگاه­های بیوگاز علاوه بر تامین بخشی از انرژی مورد نیاز کشور، می‌توان گامی موثر در زمینه بحران عظیم ناشی از زباله‌های شهری و کاهش انتشار آلاینده‌های زیست محیطی برداشت که دارای اثرات اقتصادی و اجتماعی چشم­گیری خواهد بود.  

پیشنهادات

با توجه به این­که سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداری شیراز استفاده کاربردی از گاز متان استحصالی از طریق کارگذاری ژنراتور و تولید برق در سایت دنبال می‌کند، پیشنهاد می‌شود شرایط استحصال بیشینه این گاز مثل تفکیک و جداسازی کیسه‌های پلاستیکی از زباله‌های حاوی آن­ها (که به حتم ترکیبات کلره حاصل از آن­ها تولید متان را کند یا متوقف می‌کند) در محل دفنگاه صورت گیرد . هم­چنین توصیه می‌شود در محل‌های دفن جهت افزایش بازده تولید گاز به منظور استفاده کاربردی از تلفیق لوله‌گذاری عمودی و افقی استفاده گردد. هم­چنین به بررسی و اندازه‌گیری آلاینده‌های به خصوص آلاینده‌های سرطان­زای احتمالی منتشره از این سایت‌ها پرداخته شود.      

منابع

1-      ابراهیمی، ابوالفضل. هراتی، امیر. کاوه، رشید. جمشیدی، رضا.  1385. « ارزیابی و مطالعه پتانسیل استحصال گاز متان از مراکز دفن سنتی زباله». سومین همایش ملی روز هوای پاک، مدیریت پسماند و جایگاه آن در برنامه‌ریزی شهری.

2-      آخرین سرشماری جمعیت در سال 1385. مرکز آمار ایران.

3-      دومین گزارش وضعیت محیط زیست ایران. 1384.

4-      تقدسیان، حسین و میناپور، سعید. 1381. «تغییرات آب و هوا»، سازمان حفاظت محیط­زیست، دفتر طرح ملی تغییر آب و هوا.

5-      جوزی، سید علی. افسانه جباری، محمدرضا جباری. 1385. ((بررسی اقتصادی در استراتژی تفکیک از مبدأ زباله های خانگی). سومین همایش ملی روز زمین پاک، مدیریت پسماند و جایگاه آن در برنامه ریزی شهری.

6-      سازمان تنظیف و بازیافت مواد شهرداری شهر شیراز، مطالعات شرکت ورازیست. 1381.

7-      سایت سازمان تنظیف و بازیافت مواد شهرداری شیراز. 1386.

8-      عالی، رحیم. محمدی مقدم، فاضل. 1385. رویکردی آسیب شناختی بر دستیابی به محیط زیست مطلوب در چشم انداز 20 ساله کشور ، سومین همایش ملی روز زمین پاک.

9-      قره ، سهیل و شریعتمداری. 1385. ((مدل سازی مرکز دفن زباله شهر مشهد جهت برآورد میزان گازهای تولیدی)).

10-  گزارش پتانسیل سنجی انرژی زیست توده و سهم آن در انرژی کشور. 1378. پژوهشکده انرژی و محیط زیست- پژوهشگاه نیرو- توسعه کاربرد انرژی های نو- وزارت نیرو.

11-  محرم نژاد، ناصر. 1385. (( مدیریت و برنامه ریزی محیط زیست)). انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی.

12-  معتمدی مهر، شهریار. 1383. ((بررسی نظری تولید بیوگاز در زمین های دفن زباله شهری و تأثیر بازچرخش شیرابه بر تولید گاز)). پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران محیط زیست، دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران.

13-  محسنی غریبدوستی، نرگس. 1387. (( بررسی فنی – اقتصادی – بهداشتی استحصال گاز متان از محل های دفن زباله در ایران)). پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست. دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران.

14-  Iran’s Initional Communication to UNFCC”, Climate Change Office, Department of Environment,March 2003.

15-  Gendebin, A.,Pauwels,M.,et al., 1992, “ Landfill Gas from Environment to Energy, Office for Official Publications of the tropean Communities, Luxembourg.”

16-  H.Christensen,Thomas, et al.,1996, “Lanfilling of Waste:Biogas”,

17-  Mor, Suman., Ravindra Khaiwal.,Visscher Alex De.,Dahiya, R.P.,Chandra, A.,2006, “Municipal solid waste characterization and its assessment for potential methan generation: A case study”, Science of the Environment 371(2006),Page 1-10.

18-  United States Environmental Protection Agency, May 2005, “Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) Version 3.02 User’s Guide”.

19-  www.methanetomarkets.org, Auguest 2006.

20-  International Information Programs and USINFO.STATE.GOV url.

21-  Sormunen ,Kai, etal., 2007'Leachate and gaseous emissions from initial phases of landfilling mechanically and mechanically- biologically treated municipal solid waste rediduals" , www. Sciencedirect.com.

 

 



[1]- کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران *(مسئول مکاتبات).

[2]-  استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی، تهران، ایران.

[3]-  استادیار گروه عمران ، داﻧﺸﮑﺪه آزاد اسلامی، واحد قزوین، ایران.

[4]- Landfill Gas Emission Model

[5]- MSc Environmental Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran *(Corresponding Author).

[6]- Professor, Department of Environmental Health Engineering, Faculty of Health, University of Medical Science, Tehran, Iran.

[7]- Assistant professor, Civil Engineering, Islamic Azad University, Ghazvin, Iran.

[8]- Bio-Chemical Reactions

[9]- Intergovernmental Panel on Climate Change

[10]- Decomposition Organic Compound

 

1-      ابراهیمی، ابوالفضل. هراتی، امیر. کاوه، رشید. جمشیدی، رضا.  1385. « ارزیابی و مطالعه پتانسیل استحصال گاز متان از مراکز دفن سنتی زباله». سومین همایش ملی روز هوای پاک، مدیریت پسماند و جایگاه آن در برنامه‌ریزی شهری.

2-      آخرین سرشماری جمعیت در سال 1385. مرکز آمار ایران.

3-      دومین گزارش وضعیت محیط زیست ایران. 1384.

4-      تقدسیان، حسین و میناپور، سعید. 1381. «تغییرات آب و هوا»، سازمان حفاظت محیط­زیست، دفتر طرح ملی تغییر آب و هوا.

5-      جوزی، سید علی. افسانه جباری، محمدرضا جباری. 1385. ((بررسی اقتصادی در استراتژی تفکیک از مبدأ زباله های خانگی). سومین همایش ملی روز زمین پاک، مدیریت پسماند و جایگاه آن در برنامه ریزی شهری.

6-      سازمان تنظیف و بازیافت مواد شهرداری شهر شیراز، مطالعات شرکت ورازیست. 1381.

7-      سایت سازمان تنظیف و بازیافت مواد شهرداری شیراز. 1386.

8-      عالی، رحیم. محمدی مقدم، فاضل. 1385. رویکردی آسیب شناختی بر دستیابی به محیط زیست مطلوب در چشم انداز 20 ساله کشور ، سومین همایش ملی روز زمین پاک.

9-      قره ، سهیل و شریعتمداری. 1385. ((مدل سازی مرکز دفن زباله شهر مشهد جهت برآورد میزان گازهای تولیدی)).

10-  گزارش پتانسیل سنجی انرژی زیست توده و سهم آن در انرژی کشور. 1378. پژوهشکده انرژی و محیط زیست- پژوهشگاه نیرو- توسعه کاربرد انرژی های نو- وزارت نیرو.

11-  محرم نژاد، ناصر. 1385. (( مدیریت و برنامه ریزی محیط زیست)). انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی.

12-  معتمدی مهر، شهریار. 1383. ((بررسی نظری تولید بیوگاز در زمین های دفن زباله شهری و تأثیر بازچرخش شیرابه بر تولید گاز)). پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران محیط زیست، دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران.

13-  محسنی غریبدوستی، نرگس. 1387. (( بررسی فنی – اقتصادی – بهداشتی استحصال گاز متان از محل های دفن زباله در ایران)). پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست. دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران.

14-  Iran’s Initional Communication to UNFCC”, Climate Change Office, Department of Environment,March 2003.

15-  Gendebin, A.,Pauwels,M.,et al., 1992, “ Landfill Gas from Environment to Energy, Office for Official Publications of the tropean Communities, Luxembourg.”

16-  H.Christensen,Thomas, et al.,1996, “Lanfilling of Waste:Biogas”,

17-  Mor, Suman., Ravindra Khaiwal.,Visscher Alex De.,Dahiya, R.P.,Chandra, A.,2006, “Municipal solid waste characterization and its assessment for potential methan generation: A case study”, Science of the Environment 371(2006),Page 1-10.

18-  United States Environmental Protection Agency, May 2005, “Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) Version 3.02 User’s Guide”.

19-  www.methanetomarkets.org, Auguest 2006.

20-  International Information Programs and USINFO.STATE.GOV url.

21-  Sormunen ,Kai, etal., 2007'Leachate and gaseous emissions from initial phases of landfilling mechanically and mechanically- biologically treated municipal solid waste rediduals" , www. Sciencedirect.com.