بخشی از مقاله
خلاصه
رشد اقتصادی، افزایش گسترده جمعیت، توسعه شهرنشینی، صنعتی شدن و افزایش بیشازحد مصرفگرایی در زندگی روزمره، سبب تولید حجم بالایی از مواد زاید جامد گشته است. بنابراین ارائه و توسعه روشهای مدیریت، متناسب با شرایط اقلیمی و سازگار با الگوهای زندگی شهروندان با کمترین مخاطرات زیستمحیطی و حداقل هزینهها ضروری میباشد. در مقاله حاضر یک مدل ارزیابی اقتصادی، فنی و زیستمحیطی، جهت تسهیل تصمیمگیری درخصوص روشهای تولید کود کمپوست از بخش آلی پسماند جامد شهری در ایران، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی ارائه شده است. برای شهر تبریز سه سناریوی مختلف بررسی شده و ارزیابی با استفاده از مدل مذکور در نرمافزار Expert Choice انجام شد. نتایج نشان داد که بهترین روش تولید کود کمپوست شهر تبریز، استفاده از روش ویندرو میباشد.
کلمات کلیدی: سناریوهای تولید کود کمپوست، تحلیل سلسله مراتبی - AHP - ، مواد زاید جامد آلی، شهر تبریز
.1مقدمه
مدیریت پایدار مواد زاید جامد در هر یک از جوانب تاثیرگذار آن، از برنامه ریزی برای طراحی تا اجرا و بهرهبرداری از تجهیزات و تاسیسات[5]، از جمله چالشهای عمده در مناطق شهری در سراسر جهان به ویژه در شهرهای در حال رشد سریع و همچنین شهرهای واقع در کشورهای در حال توسعه[2] بشمار میرود. رشد اقتصادی، افزایش گسترده جمعیت، توسعه شهرنشینی، صنعتی شدن و افزایش بیشازحد مصرفگرایی در زندگی روزمره، سبب تولید حجم بالایی از مواد زاید جامد گشته است[3]، از این رو طیف وسیعی از تکنولوژیهای جدید و موجود و نیز استراتژیهای مدیریتی، به جهت حفظ کیفیت زیست محیطی فعلی برای وصول به اهداف پایداری میتوانند مورد ارزیابی قرار گیرند.
طبق خطوط راهنمای اتحادیه اروپا، کاهش تولید پسماند و افزایش بازیافت انرژی و مواد از مهمترین مواردی هستند که بایستی برای توجه هر چه بیشتر به محیط زیست در مدیریت پسماند مدنظر قرار گیرند.[1]با توجه به اینکه در کشورهای در حال توسعه، بخش آلی پسماند جامد معمولا قسمت اعظمی از جریان زایدات شهری را به خود اختصاص میدهد-[4] در تبریز حدود =7 درصد جریان- همچنین به دلیل ارزش اقتصادی محصول تولیدی و امکان استفاده در عملیات اصلاح و بهسازی خاک[5] و یا پوشش مراکز دفن، کمپوست کردن از گزینههای مناسب مدیریت پسماند در این کشورها از جمله ایران به شمار میرود.
تاکنون مطالعات بسیاری درخصوص فرآیند کمپوست کردن و بهینهسازی شرایط عملکرد آن انجام شده است. - 877> - Blengini با بررسی جریانهای ورودی و خروجی یک کارخانه تولید کود کمپوست در ایتالیا با ظرفیت 16,000 تن در سال، فهرست چرخه عمرگزینه کمپوست را تهیه کرده است .[57] در کارخانه مذکور پس از اختلاط زایدات غذایی و باغبانی، مخلوطی همگن با درصد رطوبت و میزان تخلخل مناسب تهیه شده و پس از آن به مدت 8; تا 8> روز پشتهها تحت هوادهی قرار میگیرند. مرحله بلوغ با دوره زمانی ;; روزه فرصت تکمیل فرآیندهای هوازی و انهدام عوامل بیماریزا را داده و در پایان نیز محصول تولیدی غربال میشود. در فهرست چرخه عمر فوق الذکر، میزان انرژی مصرفی، زمین مورد نیاز و انتشارات خروجی بازای هر تن از زایدات ورودی به کارخانه محاسبه گردیده است.
در مطالعه دیگری که توسط Chen و - 877> - Lin انجام گردید [55]، در مدلسازی گزینه کمپوست با بهرهگیری از مطالعات انجام شده توسط US EPA و IPCC1، سناریوهایی بمنظور مدیریت زایدات شهری تولیدی در Taipei تایلند تدوین و مورد مقایسه قرار گرفتند. Banar و همکاران - 877? - بکمک فرمول شیمیایی بخش قابل کمپوست پسماند شهر Eskisehir ترکیه، مقادیر مواد مغذی N - و - P موجود در ترکیب پسماند این شهر را برآورد نموده و چنین فرض کردند که میتوان محصول نهایی کمپوست را با کودهای شیمیایی حاوی همان میزان N و P جایگزین نمود Arena .[12] و همکاران - 8779 - دفع بیولوژیکی جریان زایدات با ابعاد کمتر از 60 mm را مورد بررسی قرار دادند.
مدت زمان فرآیند مورد مطالعه آنها : هفته بوده و عملیات هوادهی بصورت مکانیکی انجام میشد. براساس مطالعات ایشان، میزان انرژی الکتریکی مصرفی در کارخانه کمپوست حدود 63 MJ/ton of organic waste بوده و از هر تن پسماند آلی 740 کیلوگرم کمپوست غیر بالغ حاصل میگردد. در مطالعه دیگری Bovea و - 877< - Powell مقادیر مصرف الکتریسیته و دیزل در سایت کمپوست را بترتیب معادل 54.4 و 555.5 MJ/ton input بیان کردند .[59] همچنین مواد مغذی موجود در کمپوست نیز معادل 8.3 kg نیتروژن و 2.0 kg فسفر بازای هر تن مواد ورودی، طبق یافتههای ایشان، بوده است. محققان اخیر چنین نتیجهگیری نمودند که میتوان کمپوست نهایی را جایگزین کودهای شیمیایی با همان میزان مواد مغذی نمود.
شایان توجه است که کارخانه کمپوست هزار تنی تبریز در سال 59>> در زمینی به وسعت 8< هکتار در فاصله ; کیلومتری از مرکز دفن فعلی، با مشارکت بخش خصوصی و با برآورد سرمایهگذاری ;: میلیارد ریال افتتاح گردید. اما به دلیل عدم مدیریت هزینهها و نیز وجود مشکلات مختلف از قبیل پایین بودن کیفیت کود تولیدی و مشکلات فروش و بازاریابی، این کارخانه در پی تعطیلیهای مکرر، به حالت تعلیق در آمده است .[6] از این رو با توجه به هزینههای گزاف صرفشده و عدم کارایی سیستم موجود، برای جلوگیری از تکرار این ناکامیها، مطالعه و ارزیابی دقیق پارامترهای موثر و تهیه مدل متناسب با شرایط اقلیمی و وضعیت موجود در منطقه که در هر یک از شهرهای مختلف ایران و به صورت موردی، شهر تبریز، قابل کاربرد، کارامد و پایدار باشد، ضروری به نظر میرسد.
در این مطالعه، سناریوهای تولید کود کمپوست از مواد زاید جامد شهری با استفاده از سیستمهای رایج تولید کمپوست -5 - روش ویندرو Self-Propelled Turner، -8توده هوادهی شده یا Extended Aerated Pile و -9 درام گردان - از لحاظ اقتصادی، زیست محیطی و فنی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتهاند و هدف اصلی، ارائه مدل این ارزیابی برای کشور ایران میباشد. به این منظور، از مدلهای تصمیمگیری چندمعیاره و فرایند تحلیل سلسله مراتبی با 9 معیار و 55 زیرمعیار استفاده شده است.مدلهای تصمیمگیری چند شاخصه یا چند معیاره - MADM - بهمنظور انتخاب گزینه بهینه از بین سناریوهای محدود یا غیرمحدود از پیش تعریف شده، مورد بهرهبرداری قرار میگیرند. روشهای مختلفی وجود دارد که بر اساس روششناسی MADM توسعه یافتهاند. این روشها شامل مجموع وزنی، AHP، ANP، SMART، TOPSIS، ELECTRE، PROMETHEE و برنامهریزی برای هدف، میشوند .[7]
روشAHP مشهورترین روش در تحلیل کاربرد روشهای مختلف تصمیمگیری بوده [8] و برای تصمیمگیریهای فردی و گروهی قابل اجرا میباشد. با تحلیل سلسله مراتبی، در یک گروه، از روشهای مختلفی برای سازگاری دیدگاه و قضاوت گروه شرکت کنندگان در فرایند تعیین اولویتها میتوان استفاده کرد.[9] در مطالعهای که توسط مددیان و همکاران - 8758 - برای یک مطالعه موردی در ایران، شهر تبریز انجام شد، کاربرد روش تحلیل سلسله مراتبی در ارزیابی سناریوهای مختلف مدیریت پسماند مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه آن پرداختن بیشتر به RDF و کمپوست کردن در مقایسه با دفن کردن بود.[1] همچنین سنگ و همکاران - 8759 - به آنالیز سناریوهای مدیریت پسماند و مقایسه آنها برای گزینه دفن و یا کمپوست کردن در کامبدیا پرداختند و نتیجه مطالعه بر توجه بیشتر به بازیافت و کمپوست کردن تاکید داشت .[2]
.2مواد و روشها
با توجه به تعدد معیارهای موثر در تصمیمگیری، می توان برای مدیریت پسماند از روشهای مختلف تهیه کود کمپوست استفاده نمود. در این مطالعه، سه سناریو مورد بررسی قرار گرفته است. رویکرد اصلی در طراحی سناریوها در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی، وضعیت اقتصادی، پتانسیل آلودگی و استفاده از انرژی و اراضی میباشد. درمطالعه حاضر با رویکرد اسنادی و نرم افزاری، از دادههای آنالیز فیزیکی پسماند جامد شهری تبریز - با نرخ تولید 5877 تن در روز - ، بسته نرمافزاری در محیط MS Excel - تهیه شده توسط مولفین - برای بررسی روشهای مختلف تولید کمپوست از بخش آلی پسماند جامد شهری و نرمافزار Expert Choice برای ارزیابی معیارها توسط روش AHP، برای حصول مدلی جامع و کارا که شامل ارزیابیهای اقتصادی، زیستمحیطی و فنی باشد، استفاده شد. ارزیابیها با نظرسنجی از کارشناسان سازمان مدیریت پسماند وکارشناسان مهندسی محیط زیست و جمعبندی دیدگاهها و همچنین تجربیات نویسندگان این مقاله انجام گردید. شکل 5 نشاندهنده نتایج آنالیز فیزیکی جریان زایدات شهر تبریز میباشد.
.1.2 سناریوهای مورد بررسی در این مطالعه
1.1.2 بخش فرایندی سناریوها
سناریوهای مورد بررسی در این مطالعه به صورت زیر میباشد:
-5 سناریوی اول: شامل استفاده از سیستم ویندرو به صورت self-propelled turnerدر این روش هوادهی به روش غیرفعال یا passive در پشتههای پسماند با ابعاد مشخص، انجام میشود. برای انجام کامل فرایند نفوذ هوای سرد از محیط به داخل پشتهها وخروج هوای گرم داخل تودهها، وجود تخلخل کافی در پشتهها ضروری است، به این منظور از برگرداندن پشتهها توسط self-propelled turner استفاده میشود. فرکانس برگرداندن پشتهها به عواملی همچون درصد رطوبت - رطوبت بیش از =; درصد مانع از وجود تخلخل مناسب میشود - ، نسبت C/N، چگالی حجمی، میزان هوای موردنیاز، اندازه ذرات و درجه حرارت داخل پشتهها وابسته میباشد و برگرداندن تودهها ممکن است روزانه یا هفتگی باشد.
لازم است عوامل محیطی مانند دما و بارش به منظور تعیین زمان هوادهی در فصول مختلف در نظر گرفته شوند، همچنین شایان توجه است که دماهای زیر 7 تا -57 درجه سانتیگراد مانع پیشرفت فرایند شده ولی آن را متوقف نمیسازند .[14] مدت زمان فرایند در این روش عموما نود روز در نظر گرفته میشود و از درجه حرارت داخل پشتهها میتوان به منظور تخمین زمان تکمیل فرایند بهره گرفت .[15] عدم افزایش دما به میزان ;.; الی 55.5 درجه سانتیگراد پس از هر بار برگرداندن پشته، نشانه خوبی از کند بودن فرایند تجزیه بیولوژیکی و زمان مناسب برای انتقال به بخش بلوغ میباشد. عرض پایه ویندرو میتواند بین 8 تا < متر و 5 تا 9 متر ارتفاع، با هر طولی باشد.
اندازه عملیترین ویندرو،9 تا ; متر در پایه و 8 تا 9 متر ارتفاع بوده و تا حدودی به شکل مثلثی شبیه است. اندازه بهینه بسته به آب و هوا، تجهیزات مورد استفاده برای برگرداندن و ویژگیهای اولیه زباله متفاوت خواهد بود. ویندروهایی که خیلی کوچک هستند نسبت به شرایط آب و هوایی، به خصوص بارش باران، آسیبپذیرند و برای مقدار مساوی از زباله، نسبت به ویندروهای بزرگتر، بطور قابل توجهی نیاز به مساحت بیشتری دارند. زمین بیشازحد بزرگ، اگر در زمان مناسب هوادهی نگردد، به آسانی تشکیل هستههای بیهوازی میدهد که منتج به انتشار بو در هوادهی میشود.[14] شکل 8 مشخصات این روش را نشان میدهد.
-8 سناریوی دوم: شامل استفاده از سیستم توده هوادهی شدهبرای استفاده موثرتر از فضای دردسترس، یکی از انواع static pile به نام توده هوادهی شده توسعه یافته است. توده اولیه با مقطع مثلثی ساخته شده و تنها یک طرف و انتهای توده با کمپوست بالغ غربال شده، پوشانده میشود. روی بخشهای باقی مانده تنها چند سانتی متر کمپوست برای کنترل بو در طول شب پاشیده میشود. لولههای هوادهی اضافی موازی با مقطعی که بر آن کمپوست پاشیده شده است نیز در بستر جاگذاری شده اند. مدت زمان این فرایند،8> روز میباشد. پس از راهاندازی، متوسط درجه حرارت توده 70 ◦C بوده و بعد از رسیدن به شرایط پایدار، حداقل
