بررسی ترکیبات شیرابه پسماند جامد شهری (مطالعه موردی: کارخانه کمپوست شهر اصفهان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران.

2 دانشیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران*(نویسنده مسئول).

3 استادیار گروه شیمی، دانشگاه پیام نور ساری.

چکیده

شیرابه تولید شده از مواد زاید جامد در محل های دفن کنترل نشده اثرات زیادی روی محیط زیست و سلامت انسان­ها می­تواند داشته باشد. در مطالعه حاضر نمونه­های از شیرابه محل کارخانه کمپوست در شهر اصفهان در زمستان 1389 نمونه برداری شد. پارامتر­های فیزیکی و شیمیایی مختلف شامل فسفات، سولفات، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (BOD) ، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD) ، کل جامدات (TS) و کل جامدات محلول (TDS) کل جامدات معلق (TSS)، pH و EC با استفاده روش­های استاندارد و با دستگاه HACK DR 2800 اندازه گیری شد. غلظت بالایی از فسفات (88/624)، سولفات (55/1955)، BOD (32300)،  COD(68000)،   TS (86500)،  TDS (55900)،  TSS (31600)، pH (3/5) و EC (9/12) بر حسب میلی گرم بر لیتر برای تمام پارامترها بجز PH و EC اندازه گیری شد. پتانسیل آلودگی شیرابه کارخانه کمپوست اصفهان با استفاده از شاخص پتانسیل آلودگی (LPI) بررسی شد.  مقدار شاخص پتانسیل آلودگی شیرابه شهر اصفهان برابر 65/54 شد. این نتیجه نشان می­دهد که شیرابه تولید شده از محل کارخانه کمپوست در اصفهان پتانسیل بالایی برای آلوده کردن زمین­های اطراف و آب­ها به وسیله شیرابه را دارد.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 23، زمستان  91

 

بررسی ترکیبات شیرابه پسماند جامد شهری

 (مطالعه موردی: کارخانه کمپوست شهر اصفهان)

 

علی کاظمی[1]

حبیب اله یونسی[2]*

hunesi@modares.ac.ir   

نادر بهرامی فر[3]

 

چکیده

شیرابه تولید شده از مواد زاید جامد در محل های دفن کنترل نشده اثرات زیادی روی محیط زیست و سلامت انسان­ها می­تواند داشته باشد. در مطالعه حاضر نمونه­های از شیرابه محل کارخانه کمپوست در شهر اصفهان در زمستان 1389 نمونه برداری شد. پارامتر­های فیزیکی و شیمیایی مختلف شامل فسفات، سولفات، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (BOD) ، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD) ، کل جامدات (TS) و کل جامدات محلول (TDS) کل جامدات معلق (TSS)، pH و EC با استفاده روش­های استاندارد و با دستگاه HACK DR 2800 اندازه گیری شد. غلظت بالایی از فسفات (88/624)، سولفات (55/1955)، BOD (32300)،  COD(68000)،   TS (86500)،  TDS (55900)،  TSS (31600)، pH (3/5) و EC (9/12) بر حسب میلی گرم بر لیتر برای تمام پارامترها بجز PH و EC اندازه گیری شد. پتانسیل آلودگی شیرابه کارخانه کمپوست اصفهان با استفاده از شاخص پتانسیل آلودگی (LPI) بررسی شد.  مقدار شاخص پتانسیل آلودگی شیرابه شهر اصفهان برابر 65/54 شد. این نتیجه نشان می­دهد که شیرابه تولید شده از محل کارخانه کمپوست در اصفهان پتانسیل بالایی برای آلوده کردن زمین­های اطراف و آب­ها به وسیله شیرابه را دارد.

 

کلمات کلیدی: شیرابه، اصفهان، شاخص آلودگی شیرابه.

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

 

                پیشرفت تکنولوژی، باعث توسعه جوامع بشری و نیز بهبود زندگی و در نتیجه افزایش جمعیت شده است، که این امر مصرف مواد مختلف را بطور فزاینده­ای افزایش داده است (1، 2). بنابراین همزمان با توسعه اقتصادی و در نتیجه افزایش سریع مواد مصرفی در نهایت باعث ازدیاد پسماند شده، که تولید این مواد در سال­های اخیر بحران­های زیست محیطی عظیمی را در جوامع بشری به وجود آورده و به عنوان یکی از چالش­های عمده پیش روی بشر خود نمایی می­کند. که شدت آلــودگــی زیست محیطی حاصـــل از این مواد و شیرابه آن به گونه­ای است که توجه منابع علمی و اجرایی جهان را جلب کرده است. مدیریت نا مناسب پسماندها باعث آلودگی­های زیست محیطی مانند بوی ناخوشایند، منظر نامناسب، رشد و تکثیر حشرات، جوندگان و کرم ها و انتقال بیماری­های  تیفوئید، وبا، هپاتیت، ایدز، از طریق جراحــات حاصـل از سرنگ ها و سرسوزن ها آلوده به خون انسان­ها می­گردد (3، 4). عمده ترین مشکل مکان دفن پسماند شهری، شیرابه تولید شده در اثر تجزیه ترکیبات آلی می­باشد(5،6).

      شیرابه مایعی است که از تجزیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مواد آلی و یا از منابع خارجی مثل زهکش آب­­های سطحی، آب باران، آب­های زیر زمینی که وارد پسماند می­شوند، بوجود می­آید که حاوی مواد محلول و معلق از جنس آلی،  معدنی و میکروبی می­باشد (7،8). ترکیبات شیرابه، نوع پسماند دفن شده و مرحله­های فیزیکی و شیمیایی رخ داده در مکان دفن پسماند را نشان می­دهد (8). Kirkeby  و همکاران (9) و Ziyang و همکاران (10) بیان داشتند فاکتور­های اصلی برای تعیین میزان آلایندگی شیــرابــه مکان دفــن شهــری شامل 1) اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)[4]، 2) آمونیوم، 3) جامدات محلول (DS)[5]، 4) جامدات معلق (SS)[6]، 5) ترکیبات آلی خطرناک، 6) فلزات سنگین و 7) نمک­ها می­باشند.

هدف از این تحقیق پایش شیرابه کارخانه کمپوست در شهر اصفهان شامل pH، EC، COD، BOD، TS[7]، TSS، TDS[8]، PO43- و SO42-  و همچنین بررسی پتانسیل آلودگی شیرابه این مکان براساس شاخص آلودگی شیرابه ([9]LPI) می باشد.

 

مواد و روش ها

            در این مطالعه 10 نمونه­های شیرابه از حوضچه­ شیرابه تشکیل شده از پسماند نگه داری شده در محل کارخانه کمپوست اصفهان نمونه­برداری و در ظروف شیشه­ای مات ریخته شد و بر اساس روش­های استاندارد آب و پساب ذخیره و نگه داری و برای آنالیزهای شیمیایی به آزمایشگاه انتقال یافت (11). خصوصیات فیزیکی و شیمیایی شیرابه شامل pH، EC، درجه حرارت، COD، BOD، TS، TSS، TDS، PO43- و SO42-با استفاده از روش­های استاندارد آب و پسآب اندازه­گیری شد (APHA, 1998). میزان pH با pH متر، EC با EC متر و درجه حرارت در محل اندازه گیری شد. غلظت COD،  PO43- و SO42-با استفاده از دستگاه اسپکترفتومتری (2800Spectrophotometer DR) قرائت گردید. میزان اکسیژن­خواهی شیمیایی نمونه­ها به روش رفلاکس[10] اندازه­گیری شد.  نمونه­ها برای انجام تست BOD به میزان کافی با آب که به  مدت 24 ساعت هوادهی شده تا اکسیژن محلول آن به حدود mg/l9 رسید رقیق گردید. سپس در شیشه­های مخصوص BOD ریخته و سنسورهای BODمتر روی شیشه­ها قرار گرفت. شیشه­ها در انکوباتور مدل Lovibond در دمایC20 به مدت 5 روز قرار داده شد. و در نهایت مقدار BOD بعد از 5 روز اندازه­گیری شد.

 

 

 

شاخص آلودگی شیرابه (LPI)

    شاخص آلودگی شیرابه (LPI) یک روش مناسب برای تعیین پتانسیل آلودگی شیرابه می­باشد. این شاخص می­تواند یک شاخص مناسب برای سازمان­ها و عموم برای تعیین میزان آلودگی مکان­های دفن باشد. این شاخص یک مقدار نسبی و کمی از میزان آلودگی مکان­های دفن را بر اساس اندازه گیری 18 پارامتر مختلف نشان می­دهد (جدول 2) . شاخص آلودگی شیرابه با استفاده از معادله زیر اندازه گیری می­شود (18).    

 

LPI برابر است با شاخص آلودگی شیرابه

wiبرابر است با وزن برای هر پارامترi آلوده کننده

pi برابر است با مقدار زیر شاخص برای هر پارامترi آلوده کننده

 n تعداد پارامترهای آلوده کننده شیرابه استفاده شده در LPI

 

نتایج و بحث

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی شیرابه

      میانگین غلظت فاکتورهای مختلف شامل pH، EC، COD، BOD، TS، TSS، TDS، PO43- و SO42- در نمونه های شیرابه  کارخانه کمپوست اصفهـان بر اســاس میلی­گرم بر لیتر (فاکتورهای فیزیکی، شیمیایی بجز pHو EC) در جدول 1 آورده شده است. همان طور که نتایج ارایه شده در این جدول­  نشان می­دهد، غلظت بالایی از فاکتورهای مختلف در نمونه­های شیرابه شهر­ مورد مطالعه اندازه­گیری شد. تغییرات pH  بیشتر به نوع تجزیه بیولوژیکی پسماند و اثرات رقیق­سازی وابسته است (12، 13). هدایت الکتریکی شاخص اصلی از میزان کل مواد معدنی محلول یا یون­ها می­باشد(14).  BOD بالا در نمونه­های محل دفن مورد مطالعه به دلیل حضور مواد آلی تجزیه­پذیر مانند­ اسیدهای چرب فرار با وزن ملکولی کم (VFA) که به آسانی قابل تجزیه می­باشنـد و CODبالا به دلیل حضور مواد آلی تجزیه­پذیر و غیر تجزیه­پذیر را در شیرابه نشان می­دهد (15، 16). همچنین غلظت بالای سولفات به علت میزان بالای مواد آلی پسماند می­باشد(3). سطح بالا فسفات در نمونه­های مورد مطالعه ممکن است به دلیل حضور مواد آلی حاوی فسفات در پسماند باشد، این مواد  آلی که بیشتر شامل فسفولیپید­ها و فسفوپروتئین­ها است در جریان فرآیند تجزیه فسفر را آزاد و در نتیجه غلظت فسفات را افزایش می­دهند (17).

 

جدول 1- میانگین، بیشترین و کمترین مقادیر مواد موجود در شیرابه محل کارخانه کمپوست اصفهان به میلی گرم بر لیتر بجز pH و EC

بیشترین مقدار

کمترین مقدار

میانگین

پارامتر

       

1/6

6/4

3/5

pH

4/14

1/11

9/12

EC

       

41700

22700

32300

BOD

77800

56000

68000

COD

       
 

76900

   

93500

86500

TS

38900

25700

31600

TSS

63500

51000

55900

TDS

920

417

88/624

PO4-3

2900

1400

55/1955

SO4-2

 

نتایج مقادیر کل جامدات (TS)، کل جامدات معلق (TSS)، و کل جامدات محلول (TDS) در جدول (1) بیانگر میزان بالای ذرات معلق، مواد معدنی و آلی محلول در شیرابه از محل مورد مطالعه می­باشد (13، 17).

همان طور که نتایج شاخص آلودگی شیرابه در جدول 2 نشان داد غلظت بالایی از مواد مختلف در شیرابه محل کارخانه کمپوست اصفهان را می­توان دلیل بالا بودن مقدار LPI  (65/54) نام برد. همچنین نتایج نشان می دهد که مقدار LPI، اندازه گیری شده برای شیرابه پسماند کارخانه کمپوست اصفهان بسیار بالاتر از مقدار LPI، 4/7 برای شیرابه تصفیه شده که می­تواند در محیط رهاسازی شود بود (19). که اگر این شیرابه بدون تصفیه وارد محیط شود باعث آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی و خاک اطراف محــل کارخانه کمپوست می شود که این شیرابه باعث ایجاد خطرات جدی برای سلامتی ­انسان­ها و اکوسیستم اطراف کارخانه کمپوست می­شود(18).

 

 

 

 

 جدول 2- شاخص آلودگی شیرابه (LPI) برای شیرابه محل کارخانه کمپوست اصفهان

Aggregation

(Wi.Pi)

Pollutant sub-index score(Pi)

Pollutant concentration(Ci)

Variable weighting

(Wi)

Leachate pollutant variable

1/6

100

31333

061/0

BOD

2/6

100

126577

062/0

COD

275/0

5

3/5

055/0

pH

692/4

92

22/906

051/0

N- NH4

961/1

37

12/1352

053/0

TKN

088/2

36

74/2

058/0

CN-

5

100

167128

050/0

TDS

-

-

-

064/0

Chromium

-

-

-

063/0

Lead

-

-

-

061/0

Arsenic

-

-

-

062/0

Mercury

-

-

-

057/0

Phenolic compounds

-

-

-

056/0

Zinc

-

-

-

052/0

Nickel

-

-

-

052/0

Total coliform bacteria

-

-

-

050/0

Copper

-

-

-

048/0

Chlorides

-

-

-

044/0

Total iron

316/21

-

-

00/1

 

 

Leachate pollution index (LPI) (on scale of 0 to 100): 65/54

 


تشکر و قدردانی

 

            بدین وسیله از کمک­های ارزنده آقای جواد عمارلو، مهدی ابراهیمی، جابر اعظمی تشکر می­شود. همچنین نویسندگان از همکاری­ صمیمانه شهرداری و سازمان بازیافت شهرستان اصفهان تشکر می­کنند.

 

منابع

  1. Sharholy, M., Ahmad, K., Mahmood, G., Trivedi, R. C., Municipal solid waste management in Indian cities – A review. Waste Manage. 2008, 28, 459-467.
  2. Thitame, S. N., Pondhe, G., Meshram, D., Characterisation and composition of Municipal Solid Waste (MSW) generated in Sangamner City, District Ahmednagar, Maharashtra, India. Environ. Monit. Assess. 2010, 170, 1-5.
  3. Kjeldsen, P., Barlaz, M. A., Rooker, A. P., Baun, A., Present and long-term composition of MSW landfill leachate: a review. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2002, 32, 297-336.
  4. Kulikowska, D., Klimiuk, E., The effect of landfill age on municipal leachate composition. Bioresour. Technol. 2008, 99, 5981-5985.
  5. Singh, R. K., Datta, M., Nema, A. K., A Time-Dependent system for evaluating groundwater contamination hazard rating of municipal solid waste dumps. Environ. Model. Assess. 2010, 15, 549-567.
  6. El-Fadel, M., Findikakis, A. N., Leckie, J. O., Environmental impacts of solid waste landfilling. J. Environ. Manage. 1997, 50, 1-25.
  7. Vasanthi, P., Kaliappan, S., Srinivasaraghavan, R., Impact of poor solid waste management on ground water. Environ. Monit. Assess. 2008, 143, 227-238.
  8. Blight, G., Fourie, A., Shamrock, J., Mbande, C., Morris, J., The effect of waste composition on leachate and gas quality: a study in South Africa. Waste Manage. Res. 1999, 17, 124-140.
  9. Kirkeby, J. T., Birgisdottir, H., Bhander, G. S., Hauschild, M., Christensen, T. H., Modelling of environmental impacts of solid waste landfilling within the life-cycle analysis program Easewaste. Waste Manage. 2007, 27, 961-970.
  10. Ziyang, L., Youcai, Z., Tao, Y., Yu, S., Natural attenuation and characterization of contaminants composition in landfill leachate under different disposing ages. Sci. Total Environ. 2009, 407, 3385-3391.
  11. APHA, Standard method for examination of water and wastewater. American Public Health Association 1998.
  12. Słomczyńska, B., Słomczyński, T., Physico-chemical and toxicological characteristics of leachates from MSW landfills. Pol. J. Environ. Stud 2004, 13, 627-637.
  13. Johansen, O. J., Carlson, D. A., Characterization of sanitary landfill leachates. Water Res. 1976, 10, 1129-1134.
  14. Øygard, J. K., Måge, A., Gjengedal, E., Estimation of the mass-balance of selected metals in four sanitary landfills in Western Norway, with emphasis on the heavy metal content of the deposited waste and the leachate. Water Res. 2004, 38, 2851-2858.
  15. Kurniawan, T. A., Lo, W., Chan, G., Physico-chemical 0treatments for removal of recalcitrant contaminants from landfill leachate. J. Hazard. Mater. 2006, 129, 80-100.
  16. Harmsen, J., Identification of organic compounds in leachate from a waste tip. Water Res. 1983, 17, 699-705.
  17. Fatta, D., Papadopoulos, A., Loizidou, M., A study on the landfill leachate and its impact on the groundwater quality of the greater area. Environ. Geochem. Health 1999, 21, 175-190.
  18. Kumar, D., and Alappat, B.J. 2003: “A Technique to Quantify Landfill Leachate Pollution” Ninth International Landfill Symposium, Cagliari, Italy.
  19. MoEF, ‘Municipal solid waste management and handling rules’, Ministry of Environment and Forests, Govt. of India (2000).

 

 



1- دانش آموخته کارشناسی ارشد محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران.

2- دانشیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران*(نویسنده مسئول).

3- استادیار گروه شیمی، دانشگاه پیام نور ساری.

1- Chemical Oxygen Demand

2- Dissolved Solids

3- Suspended Solids

4- Total Solid

5- Total Dissolved Solid

6- Leachte Pollution Index

7- Closed Reflux, Colorometric Method

 

  1. Sharholy, M., Ahmad, K., Mahmood, G., Trivedi, R. C., Municipal solid waste management in Indian cities – A review. Waste Manage. 2008, 28, 459-467.
  2. Thitame, S. N., Pondhe, G., Meshram, D., Characterisation and composition of Municipal Solid Waste (MSW) generated in Sangamner City, District Ahmednagar, Maharashtra, India. Environ. Monit. Assess. 2010, 170, 1-5.
  3. Kjeldsen, P., Barlaz, M. A., Rooker, A. P., Baun, A., Present and long-term composition of MSW landfill leachate: a review. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2002, 32, 297-336.
  4. Kulikowska, D., Klimiuk, E., The effect of landfill age on municipal leachate composition. Bioresour. Technol. 2008, 99, 5981-5985.
  5. Singh, R. K., Datta, M., Nema, A. K., A Time-Dependent system for evaluating groundwater contamination hazard rating of municipal solid waste dumps. Environ. Model. Assess. 2010, 15, 549-567.
  6. El-Fadel, M., Findikakis, A. N., Leckie, J. O., Environmental impacts of solid waste landfilling. J. Environ. Manage. 1997, 50, 1-25.
  7. Vasanthi, P., Kaliappan, S., Srinivasaraghavan, R., Impact of poor solid waste management on ground water. Environ. Monit. Assess. 2008, 143, 227-238.
  8. Blight, G., Fourie, A., Shamrock, J., Mbande, C., Morris, J., The effect of waste composition on leachate and gas quality: a study in South Africa. Waste Manage. Res. 1999, 17, 124-140.
  9. Kirkeby, J. T., Birgisdottir, H., Bhander, G. S., Hauschild, M., Christensen, T. H., Modelling of environmental impacts of solid waste landfilling within the life-cycle analysis program Easewaste. Waste Manage. 2007, 27, 961-970.
  10. Ziyang, L., Youcai, Z., Tao, Y., Yu, S., Natural attenuation and characterization of contaminants composition in landfill leachate under different disposing ages. Sci. Total Environ. 2009, 407, 3385-3391.
  11. APHA, Standard method for examination of water and wastewater. American Public Health Association 1998.
  12. Słomczyńska, B., Słomczyński, T., Physico-chemical and toxicological characteristics of leachates from MSW landfills. Pol. J. Environ. Stud 2004, 13, 627-637.
  13. Johansen, O. J., Carlson, D. A., Characterization of sanitary landfill leachates. Water Res. 1976, 10, 1129-1134.
  14. Øygard, J. K., Måge, A., Gjengedal, E., Estimation of the mass-balance of selected metals in four sanitary landfills in Western Norway, with emphasis on the heavy metal content of the deposited waste and the leachate. Water Res. 2004, 38, 2851-2858.
  15. Kurniawan, T. A., Lo, W., Chan, G., Physico-chemical 0treatments for removal of recalcitrant contaminants from landfill leachate. J. Hazard. Mater. 2006, 129, 80-100.
  16. Harmsen, J., Identification of organic compounds in leachate from a waste tip. Water Res. 1983, 17, 699-705.
  17. Fatta, D., Papadopoulos, A., Loizidou, M., A study on the landfill leachate and its impact on the groundwater quality of the greater area. Environ. Geochem. Health 1999, 21, 175-190.
  18. Kumar, D., and Alappat, B.J. 2003: “A Technique to Quantify Landfill Leachate Pollution” Ninth International Landfill Symposium, Cagliari, Italy.
  19. MoEF, ‘Municipal solid waste management and handling rules’, Ministry of Environment and Forests, Govt. of India (2000).