به نظر بسیاریاز محققان در طراحیسیستم برایتهیه کمپوست بایا موارد کلیزیر را لحاظ کرد:
* نسبت کربن به نیتروژن مواد اولیه حدود 1 : 30 باشد؟
* میزان اکسیژن در هوایدرون توده 15-5% (تخلخل توده 30%) باشد؛
* د مایدرون توده کمپوست 60 درجه سانتیگراد باشد؛
* درصد رطوبت 50% رطوبت اشباع باشد؛
سيستم هایباز تولید کمپوست شامل سیستم تولید کمپوست در توده ها یا ویندروهایطویل که به صورت مکانیکیو مداوم و با برنامه زمان بندیمشخص برایانجام تهویه مناسب، هوادهیمیشوند. برایاطمینان از تهویه مداوم، برگرداندن متعدد دست ضروریاست. حتیپس از گذشت چند ساعت از زمان برگرداندن توده، میزان اکسیژن درون توده به مقدار زیادیکاهش مییابد. نیاز به هوادهیمكرر و مداوم از مشکلات تكنیکیو اقتصادیبه حساب میآید. نكته مهم دیگر، اندازه توده هایکمپوست است. در توده هایکمپوست با ارتفاع بیش از سه متر، مشکل تهویه به وجود میآید. روش هایهوادهیتحت فشار برایتوده هایكمپوست ثابت شامل ایجاد مكش از زیر توده و دميدن هوا از زیرتوده است. در رودش ایجاد مکش از زیر توده، با ایجاد فشار منفیهوا از بالایتوده به درون آن وارد میشود. در این روش اگر ارتفاع توده کمپوست بیش از 3-5/2 متر باشد، هوادهییکنواخت توده تقریبأ غیر ممكن امت. برایاطمینان از توزیع يكنواخت دما داخل توده کمپومست معمولأ سطح توده با لایه هایاز کمپوست رسیده پوشانده میشود. در روش دميدن هوا از زیر توده، فشار مثبت از زیر توده اعمال و هوا از زیر توده وارد میشود. اعمال این روش باعث مرد و خشک شدن لایه زیرين میشود در حالیکه لایه هایروییگرم و مرطوب باقیمیمانند. برایرفع اشکالات این دو روش هوادهی، از سیستم هوادهیمتناوب استفاده میکنند. در این سیستم ایجاد مکش و دمیدن هوا به تناوب اعمال میشود. با این کار، توزیع دما و رطوبت در درون توده به طور یکنواخت صورت میگیرد (رکیگل، 1995)
در روش هایتولید کمپوست درون محفظه ها، توده هایمواد در واحدهایساختمانی، ظروف خاص و محفظه هاییقرار میگیرند. روش رهایزیادي بسته به نوع محفظه ها، ادوات هوادهیو مکا نیزم هایبرگرداندن مواد وجود دارند. از میان این روش ها، روش هایواکتورهایبا جریان عمودیو پیوسته مواد و راکتورهایافقیبیشتر رايجند. در روش راكتور عمودیمواد خام از بالا بارگیریو از زیر تخلیه میشود. هوادهیبا دمیدن هوا با فشار زیاد از زیر به طرف بالا و از درون توده صورت میگیرد. در این روش حجم زیادیاز موا«دبه کمپوست تبدیل شوند (تا 2000 متر مكعب)، و تا تعداد نه راکتور رویهم قرار میگیرند ولیبرایاجتناب از ایجاد مشكلات جدي در هوادهیتوده ها، ارتفاع توده کمپوست در هر راکتور نبايد بیش از سه متر باشد. در راکتورهایافقی، مواد رویواحدهایطویل افقیریخته میشوند و ارتفاع مواد کمتر از دو یا سه متر است. مزیت اساسیاین سیستم ها، امکان کنترل فرآيندیاست که طول دوره تجزیه ترموفیلیرا کاهش میدهد و به دلیل هوادهیو برگرداندن مناسب مواد، کنترل رطوبت ودمایتوده ها به طور مطلوب تریصورت میگیرد (رکیگل، 1995).
با توجه به ماهیت بسیار متفاوت ضایعانت آلی، هر نوع از مواد نیاز به فناوریخاصیدارد. در بخش زیر کلیات مربوط به فناوریتهیه کمپوست برایاجزایاصلیضایعات آلیبه تفكیك أمده است.
1-5-1- ضایعات جامد شهري (MSW) [3]
به خاطر تنوع الگوي مصرف در شهرها و كشورهاي مختلف، تركيب فيزيكي و شيميايي ضايعات
به خاطر تنوع الگویمصرف در شهرها و کشورهاي مختلف، ترکیب فیزیکیو شیمیاییضایعات جامد شهریبیار متفاوت است. اجزایتشكیل دهنده زباله هایجمع آوري شده از مناطق مختلف ازمیر ترکیه در جدول 1-6 آمده است. خصوصیات شیمیاییآنها نیز در جدول 1-7 و جدول 1-8 نشان داده شده است (هاكرلرلر و همکاران،[4] 1998 ).
در سال 1989در ایالت کالیفرنیا حدود شش میلیون تن زباله شهریتولید شده بود كه از این مقدار 40-25% قابل تبدیل شدن به کمپوست بود. ولی85% از این زباله را دفن کردند. شكل 1-1
شكل 1-1 تركيب وزني زباله دفن شده در بانكوم كاني
جدول 1-6- نتايج تجزيه فيزيكي زباله هاي جمع آوري شد ه از شهرهاي مختلف در ازمير تركيه
جدول 1-7- خصوصيات شيميايي زباله هاي جمع آوري شده از شهرهاي مختلف در ازمير تركيه (براساس وزن خشك)
جدول 1-8- غلظت عناصر كمياب زباله هاي جمع آوري شده از شهرهاي مختلف در ازمير تركيه (ميلي گرم بر كيلوگرم وزن خشك)
نتایج تجزیه فیزیکیزباله هایدفن شده در بانکوم کانتیایالات متحده را نشان میدهد (شلتون، 1997). چنان که ملاحظه میشود، قسمت اعظم زباله هایشهریرا مواد آلیقابل کمپوست تشكیل میدهد (85-84%) .
بعد از کمپوست شدن مواد آلیزباله و سرند کردن آنها، ترکیب شیمیاییآن اندازه گيري شده است که در جدول 1-9 آمده است (شلتون،[5] 1997). ملاحظه میشود که با سرند کردن کمپوست، مقدار مواد آلیآن افزایش مییابد. کمپوست حامل دارایمیزان قابل ملاحظه ایاز عناصر غذاییضروریگیاهان به ویژه نیتروژن و فسفر وغلظت عناصر سنگين در کمپوست بسیار کمتر از حدود مجازیاست که انجمن حفاظت محیط زیست آمريكا تعیین کرده است.
از تسهیلات متعددیبرایدستیابیبه روش مناسب تهیه کمپوست از ضایعات جامد شهریاستفاده شده است. از سال 1925، بعد از آن که سیستم هایایندور و بنگلر[6] را سر آلبرت هوارد[7] ابداع کرد، تغییرات زیادیبا درجات متفاوتیاز موفقیت در روش هایتولید. کمپوست اعمال شد که خلاصه آن در جدول 1-10 ذکر شده است. ضایعات جامد شهریمشکلات زیادیرا برایمسئولان ایجاد کرده است. همانگونه كه در این جدول مشاهده میشود، تغییرات بسیار زیاد در ترکیب ضایعات جامد و تجهیزات و تسهیلات در دسترس، تئییرات زیادیرا در طراحیواحدهایتولید کمپوست به وجود آورده است. سیستم هایکوچک توليد کمپوست که بسیار ساده به نظر میرسند، در صورتیکه بخواهند به واحدهایبا مقیاس بزرگ تبدیل كنند، به راستیپیچیده میشوند (هواگ، 1980). در شكل 1-2 مرا حل فرآوریضایعات جامد شهریدر روش هایمختلف تولید کمپوست نشان داده شده است.
جدول 1-9- تركيب عنصري زباله دفن شده پس از كمپوست شدن در بانكوم كانتي[8] در [9]كاليفرنيا[10] (شلتون، 1997)
جدول 1-10- برخي از روش هاي مورد استفاده براي[11] تهيه كمپوست از ضايعات جامد شهري
ادامه جدول 1-10
ادامه جدول 1-10
در بسیاریاز جوامع در منازل پلاستک، شیشه و روزنامه را قبل از ریختن در سطل آشغال جدا میکنند و اين مواد بازیافت و از گردونه مواد قابل کمپوست جدا میشوند. در برخیاز کشورها قوطیهایآلومینيمینوشابه ها را در محل ايستگاه هایاولیه جمع آوریزباله، قبل از ورود به جریان ضایعات داوطلبانه جمع آوریمیکنند. در برخیاز جوامع روزنامه ها را در منازل جمع آوریکرده و میسوزانند یا در سیستم هایتولید انرژیبه کار میبردند. روزنامه هایخشك شده در آون میتواند تا ژول بر کیلوگرم انرژیتولید کند.
1- روش كامل تهيه كمپوست با مراحل متعدد، معمولاً محصول نهايي با كيفيت مطلوب
2- روش تهيه كمپوست با صرفه اقتصادي، ممكن است محصول نهايي كيفيت مطلوب داشته باشد.
3- روش ساده تهيه كمپوست از MSW ، بايد در مديريت آن دقت به خرج داد.
شکل 1-2- مراحل فرآوریضايعات جامد شهریدر روش هایمختلف تهیه کمپوست در صورتیکه کاغذ را در غیاب اکسیژن حرارت دهند، متان تولید میشود که میتواند جمح آوریشده، به مصرف سوخت برسد. کاغذ همچنین يك ماده بازیافتیمهم براي کارخانجات کاغذ سازیاست. با وجود تلاش هایزیادیکه برایبازیافت کاغذ، پلاستیک و آلومینیم صورت گرفته، این مو اد اغلب به صورت آلوده همراه با مواد قابل تبدیل به کمپوست وجود دارند. مواد دیگر مانند قوطیهایکنسرو و سایر مواد فلزی، وسایل کهنه، تایر اتومبیل و سایر لوازم خانگیباید قبلیاز فرآوریMSW از مواد قابل تبدیل به کمپوست جدا شوند.
بعد از جمح آوریزباله و حمل آنها به محل تهیه کمپوست، زباله هایدرشت از مواد قابل تبدیل به کمپوست جدا میشوند. جدا سازیاولیه یک فرآیند کاملا مفيد و ضروریاست. با جداسازیاولیه میتوان كمپوستیيكنواخت و عاریاز آلاینده ها تهیه کرد. هزینه بسیار بالایکارگریدر ایالات متحده و سایر کشورهایتوسعه یافته جداسازیبا دست و توسط کارگر را در این کشورها محدود کرده است بنابراین از روش جداسازیمکانیکیاستفاده میکنند (هواگ، 1980). در جداسازیمکانیکیاولیه از اندازه، وزن مخصوص و یا خصوصیات مغناطیسي برایجداسازیاستفاده میشود. اینكار با دمیدن هوا، خصوصیات بالیتیکی(گریز از مرکز) و تفکیک مغناطیسییا ترکیبیاز اینها انجام میشود.
در روش جداسازیبا دمیدن هوا، از جریان هوا به سمت بالا استفاده میشود. در این روش فلزات، شیشه، سنگریزه، مواد پلاستیکیو چوب ها جدا میشوند. این روش جداسازیبراي جذا کردن مواد قابل احتراق مناسب است. در روش جداسازیبالستیکیاز تسمه هاینقال كه با سرعت زیاد میچرخنده استفاده میشود. مواد جدا شده سپس براساس تفاوت وزنیدر جعبه هاییجمع میشوند. روش جداسازیمغناطیس به شکل هایالکترومغناطیس دائمی، محفظه هایگردان، آویزان، مغناطیس پولیشکل وجود دارد و يك آهنربایقویاز رویضایعات عبور کرده، آهن آلات را از سایر ضایعات جدا میکند.
جدا سازیآلو مینیم و سایر فلزات غير مغناطیس تا مدت ها مشکل عمده اي به شمار میرفت تا اینکه فناوریتغیير چند فازیميدان الکترومغناطیسیجاریتوسعه یافت. این فناوریبه خاصیت القايیفلزات مربوط است. در این روش با القایجریان و سپس عكس نمودن آن یک نیرویدافعه ایجاد میشود و نیرویدافعه فلزات مغناطیسي را از رویتسمه هایحاویضایعات خارج میکند (کمپل،[12] 1974).
کاهش اندازه ذرات ضایعات جامد شهری(MSW) (ریز كردن، آسیاب کردن، خرد کردن، تراشیدن، ساییدن و غیره) تهویة اولیه، سطح ویژه مواد و قابلیت تجزیه مواد توسط ریزجانداران را افزایش میدهد. دیاز و گولوئک[13] (1978) اظهار داشتند که خرد کردن مواد باعث میشود كه نسبت سطح ویژه به وزن ذرات افزایشییابد. خرد وریز کردن مواد میزان خروج دیاکسید کربن را در طول دوره گرماییفرآ پند کمپوست شدن که شاخصیاز تجزیه فعال است، افزایش میدهد.
به گزارش نیل و شوبل[14] (1978) برایموفقیت در فرآيند تهیه کمپوست از MSW قطر ذرات نبايد کمتر از 5/7 سانتیمتر باشد. برایتعیین اندازه مناسب ذرات باید عوامل زير را درنظر گرفت:
فضاي خلل و فرج حاصل در توده کمپوست.
2- استحکام ساختاریمواد بستری.
3- مناسب بودن برایاتوماسیون.
4- عوامل اقتصادی(گولوئک و دیاز، 1978).
اندازه خلل و فرج و میزان استحکام ساختمانیضایعات با درنظر گرفتن میزان فعالیت هایمیکروبیمورد نظر تعیین میشود. بنابراین برایمواد مختلف محدوده اندازه متفاوتیپیشنهاد شده است. اندازه هایدرشت (5-5/1 سانتیمتر) برایکاغذ و ضایعات حاصل از سبزیجات و کمتر از 3/1 سانتیمتر برایضایعات چوبی. دستگاه هایبسیار قویبرایکاهش اندازه ضایعات جامد شهریتفکیک نشده شامل لوازم خانگیو چوبیو حتیتایر ماشین ها در دسترس است. پوينکلوت (1977) پیشنهاد میکند که کاهش اندازه ذرات ضایعات باعث سهولت حمل، کار کردن و مرطوب نمودن آنها میشود. کاهش اندازه ذرات به مخلوط شدن بهتر مواد نیز كمك میكند. این عمل با مخلوط كردن مواد اسیدیو قلیاییpH وا تعدیل و همچنین به پخش ریزجانداران در توده کمپوست كمك میكند. با انجام دادن اینکار از مخلوط کردن مجدد که هزینه بسیار دربردارد، ممانعت به عمل میآيد.
در حین اختلاط، هم زدن یا خرد کردن مواد اصلاح کننده خصوصیات مواد اولیه مانند کودهایشیمیایی، لجن فاضلاب، تکه هایپوست درخت، خاکستر ذغال سنگ و ریزجانداران، ممکن است به MSW اضافه شوند. لجن فاضلاب به عنوان یک ماده اصلاح کننده جهت تأمین نيتروژن برایضایعات شهریبا کربن زیاد مثل کاغذ یا آشغال هایخانگیسلولزیاستفاده میشود. برایتنظیم نسبت C:N همچنین کودهاینیتروژنیکندرها به توده هایکمپوست اضافه میشود. برایتسریع در امر تجزیه مواد در توده هایکمپوست افاضه کردن کود فسفات نیز توصیه میشود ولیاضافه کردن سوپر فسفات به میزان بیش از 2% فرآيند تجزیه را كند میکند (پوینکلوت، 1977). طبق گزارش هاء فسفات معمولا باعث اثزایشیجمعیت ریزجانداران تجزیه كننده سلولز میشود (آلکساندر، 1977). پینکلوت (1977) عقيده دارد که اضافه کردن فسفات برایتوده هایکمپوست معمولا ضرورینیست و هرگونه فوايد احتمالیبا هزینه هایمربوط به کود و كارگر مورد نیاز برایاختلاط، تحت الشعاع قرار میگیرد. اضافه کردن کربنات کلسیم یا هيدرواكسيد کلسیم به مواد قابل کمپوست اسيدیبرایافزایش pH، معمولا سرعت تجزیه را افزایش میدهد. در pH هایبالاتر (نزديك به خنثی) به دلیل هزینه آهك دهیو از دست رفتن نیتروژن به صورت آمونیاک (تصعید) این عمل بیفایده به نظر میرسد.
مواد پرکننده[15] را برایبهبود شرایط تهویه ایبه توده کمپوست اضافه میکنند. تکه هایپوست درخت، کاه، کلشیو پوسته شلتوک برنج و خاک اره به عنوان مواد حجم دهنده به منظور جذب رطوبت اضافی، منبع کربن و کاهش چگالیظاهریبه کار میروند (گلوئك، 1977 ). برایتامین تخلخل و شرایط تهویه ایمناسب باید اندازه و کیفیت مواد پر كننده به طور مداوم کنترل شود (هواگ، 1980). عموماً، ترکیب مواد افزودنیباید برایشرایط خاص تعیین شود و سازگار با (پوینکلوت، 1977). اگر از خاک اره برایکمپوست استفاده شود، ممكن است برایتسريع در امر پوسیدن، قارچ Coprinus ephemerus اضافه شود. در اين حالت بهتر است که کودهاي نیتروژن، فسفر و پتاسیم دار نیز همراه با آن اضافه شود. این عمل علاوه بر اینکه زمان پوسیدن را از 2-1 سال به سه ماه تقلیل میدهد، سبب توليد کمپوستیمیشود که هنگام پراكندن آن به خاك، افزودن كودهاي نيتروژني ضرورت ندارد.
بعد ازمرحله گرماییکه ریزجانداران مفيد از بین میروند، بهتر است برایاطمینان از خاصیت كنترل کنندگیعوامل بیماریزا توسط کمپوست، تلقیح مواد با ریزجانداران مفید توصیه میشود.
دیگر مورد تلقیح، اضافه کردن باكتریهاي تثبیت کننده نیتروژن است که اینكار توده کمپوست را از نظر نیتروژن غنیکرده و سرعت تجزیه را افزایش میدهد. تلقیح با ریزجانداران توليد متان در سیستم هایبیهوازیو تلقیح با ریزجانداران به خصوصیبرایتجزیه حلال ها یا ترکیبات شیمیاییخاص در ضایعات صنعتیاز دیگر موارد تلقیح به شمار میروند (گلوئك،1977). حداکثر رطوبت مناسب برایتولید مطلوب کمپوست از ضایعات جامد شهریبین 65-55% وزن کل مواد است. در رطوبت کمتر از 45%، فعالیت ریزجانداران محدود میشود و رطوبت کمتر از 12% فعالیت آنها را متوقف میكند (گلوئک، 1977). در سیستم هایمكانیکیتوليد کمپوست، رطوبت مواد بايد حداکثر 70-65% باشد. رطوبت هایبیش از این مقدار سبب چسبیدن مو اد به همديگر و به دستگاه ها و مسدود شدن دستگاه ها میشود. هاوگ (1980) يك برنامه زمانیبرایبرگرداندن توده هایکمپوست براساس میزان رطوبت پیشنهاد کرده است. مطابق اين برنامه اگر رطوبت مواد کمتر از 40% باشد، بايد آب اضافه شود. در رطوبت بین 60-40% باید آبدهیهر سه روز يك بار و جمعا به تعداد چهار بار انجام شود. در رطوبت هاي بین 70-60% کمپوست باید هر دو روز يك بار و جمعا به تعداد پنج بار به هم زده شود. در رطوبت هایبیش از 70% کمپوست بایه روزانه به هم زده شود تا رطوبت به 70% برسد.
مواد حاصل از مراحل فوق آماده اضافه شدن به تورده هایکمپوست (ویندرو ها) هستند هاوگ (1980). عقیده دارد که افزودن مواد به توده هاي کمپوست به عنوان فرایند نهاییبرایعمل آمدن کمپوست ضرورت دارد زیرا مواد آلیمقاوم در برابر تجزیه در ضایعات شهریموجودند. ارتفاع مناسب توده هایکمپوست بین 8/1-2/1 متر است. ارتفاع زیاد توده هایکمپوست باعث فشرده شدن بیش از حد (ايجاد شرایط بیهوازی) یا بالارفتن بیش از حد دمایتوده ها میشود. در توده هایبا ارتفاع کمتر از 2/1 متر نیز ممکن امت دما بیش از حد پایین بیاید (پوینكلوت، 1977). در توده هاییکه به صورت تحت فشار هوادهینشوند، از روش هم زدن یا برگرداندن برایهوادهي استفاده میکنند و برنامه زمانیبرایبرگرداندن توده ها بستگیبه میزان رطوبت و دمایتوده ها دارد که قبلا به آن اشاره شد. پوینکلوت (1977) بیشنهاد میکند که غلظت اکسیژن در درون توده بهترین معیار برایتعیین زمان به هم زدن توده هاست ولیبدیهیاست که استفاده از این روش گرانتر و مستلزم زمان بیشتریبرایآزمایش در مقایسه با روش تعیین حرارت و رطوبت است. 3-2 بار به هم زدن در هفته معمولا از ایجاد شرایط بیهوازیجلوگیریمیكند و برگرداندن روزانه نین باعث از بین رفتن شرایط بیهوازیمیشود. آخرین مرحله از فرآوریکمپوست ضایعات شهریقبل از فروش و استفاده از آن برایمصارف باغبانیو یا اضافه کردن به اراضیکشاورزی، اغلب سرند کردن آن است.
بازیافت زباله در ایران تهیه کمپوست و بهره گیریاز آن در کشاورزیبه صورت سنتیاز زمان هایبسیار قديم ایران رواج داشته است. کشاورزان با جمع آوریبرگ درختان و اضافات کشاورزیو دفن آنها در زیرزمین، کود تو لید میکردند و آن را به مصرف میرساندند. در سال 1348 اولین کارخانه کمپوست در اصفهان افتتاح شد و در حال حاضر اين کارخانه با ظرفیت 800 تن زباله در روز زباله هایاین شهر را به کمپوست تبدیل میکند. هم اکنون در پنج شهر دیگر ايران یعنی: تهران، کرج، تبريز، مشهد و شیراز کارخائه هایتوليد کود آلیتأسیس شده است و همگیفعالند. در سایر شهرهایایران نیز از جمله شیراز، کرمانشاه و رشت این کارخانه ما در حال احداث هستند.
در واقع بخشیاز زباله هاي مواد زائد جامد شهری، قابلیت تبدیل شدن به کمپوست را دارند. اين زباله ها موادیهستند که از اندام گیاهان، جانواران و ریز جانداران مثتق شده اند (حسن زاده و همكاران، 1385). مهم سرانه تولید پسماند هر نفر در کشور 700 گرم در روز است. این رقم در کشورهایپیشرفته بین 900-850 گرم است. بخشیاز این مواد قابل تجزیه و مفیدند و به آنها مواد آلیمیگويند که 60% پسماندهایشهریرا تشكيل مي دهد (روزنامه جهان اقتصاد، شماره 3432). از يك تن زباله توليد شده، تنها 500-350 کیلوگرم کمپوست قابل بازیابیاست (حسن زاده و همکاران، 1385). ریاحیو فخاری(1371) اظهار داشت اند که بیش از 50% زباله هاییرا که در واحد توليد کمپوست 2000 تنیکهریزک فرآوریمیشود، مواد آلیتشكیل میدهد.
در حال حاضر کارخانه بازیافت شهرداریمشهد با ظرفیت 1000 تن راه اندازیشده است و انواع کودهایكمپوست توسط این کارخانه تولید میشود. خصوصیات شیمیاییکودهاي آلیتولید شده در این کارخانه در جداول 1-11 و 1-12 آمده (سازمان بازیافت و تبدیل مواد مشهد، 1385). در تهران روزانه بیش از 7 هزار تن زباله تولید میشود که از این میزان يك هزار تن آن شامل شیشه، پلاستيك، چوپ، فلز و... قابل بازیافت و تبديلند و مابقیرا دفن میکنند. اخیرا در تهران واحد 2000 تنیتولید زباله از کمپوست کهریزک راه اندازیشده است و قرار ست در آيندة نزديك ظرفیت کارخانه کمپوست تهران به روزانه 6000 تن برسد (خبر سازمان مدیریت ارتباطات شهرداریتهران، خبر مورخه 07/20/1383) .
[1]- Diener et al
[2]- Richard and Chadsey
[3]- Municipal solid wastes
[4]- Hakerlerler et al
[5]- Shelton
[6]- Indore & Bangalore
[7]- Sir Albert Howard
[8]- Buncombe County
[9]- Open windrow
[10]- Open
[11]- Naturizor
[12]- Campbell
[13]- Diaz & Golueke
[14]- Neal & Schubel
[15]- Bulking Materials
نظرات