شیرابه محل دفن زباله نوعی از فاضلاب{0}}با قدرت بالا است که در طی تجزیه، تراکم و نفوذ زباله های جامد شهری تولید می شود. از طریق نفوذ آب باران، رطوبت ذاتی زباله و فعالیت میکروبی تشکیل می شود. ویژگیهای معمولی آن شامل ترکیب پیچیده و بار آلودگی بالا است که اغلب حاوی مقادیر زیادی ماده آلی، نیتروژن آمونیاکی، فلزات سنگین، آلایندههای آلی پایدار (POPs)، نمکها و میکروارگانیسمهای بیماریزا است. این ویژگی ها شیرابه دفن زباله را به یکی از چالش برانگیزترین انواع فاضلاب تبدیل می کند که خطرات بالقوه ای را برای ایمنی محیط زیست و سلامت عمومی به همراه دارد.
از منظر صنعت، تخلیه شیرابه محل دفن زباله مدتهاست که توجه قانونگذاران و مردم را به خود جلب کرده است. در چین،استانداردهای کنترل آلودگی در محل های دفن زباله جامد شهری(GB16889-2008) در اوایل سال 2008 صادر شد. چهاردهمین برنامه پنج ساله بر تقویت تصفیه شیرابه و بازیابی منابع تأکید بیشتری دارد. این سیاستها باعث توسعه فناوریهای درمانی پیشرفته و در عین حال تحمیل الزامات تخلیه شدیدتر شده است. با شهرنشینی سریع و افزایش مستمر حجم دفن زباله، تولید شیرابه همچنان در حال افزایش است و نیازهای بالاتری را در فرآیندهای تصفیه برای پایداری، مقرون به صرفه بودن و پایداری ایجاد می کند.
از نقطه نظر فنی، شیرابه محل دفن زباله سه چالش اصلی درمان را ارائه می دهد:
1. غلظت آلاینده های بالا و نوسان.
سطوح COD و BOD₅ شیرابه اغلب چندین برابر-یا حتی دهها برابر{1}}بیشتر از مقادیر موجود در فاضلاب شهری معمولی است و غلظت نیتروژن آمونیاکی آن به چندین هزار میلیگرم در لیتر میرسد. علاوه بر این، به دلیل تفاوت در سن دفن زباله، ترکیب زباله و شرایط آب و هوایی، کیفیت شیرابه به طور قابل توجهی در نوسان است که کنترل پایدار فرآیند را پیچیده می کند.
2. شوری بالا و بار یون معدنی.
شیرابه معمولاً حاوی سطوح بالایی از یونهای کلسیم، منیزیم، آهن، سدیم و کلرید است. این نمک ها می توانند به راحتی در طی تصفیه پیشرفته رسوب کنند و باعث رسوب غشاء، کاهش شار و افزایش فشار عملیاتی شوند که به نوبه خود مصرف انرژی و هزینه های نگهداری را افزایش می دهد. این یک گلوگاه برای سیستمهای تصفیه مبتنی بر غشاء-میباشد.
3. مواد آلی پایدار و آلاینده های در حال ظهور.
با افزایش دفع پلاستیک، زباله های الکترونیکی و سایر مواد در محل های دفن زباله، شیرابه حاوی آلاینده های آلی پایدارتر (مانند فتالات ها، سورفکتانت ها) و آلاینده های نوظهور است. این ترکیبات از نظر ساختاری پایدار و در برابر تصفیه بیولوژیکی مرسوم مقاوم هستند که منجر به تجمع طولانی مدت زیست محیطی و خطرات زیست محیطی بالقوه در آب تخلیه می شود.
برای مقابله با این چالش ها، فن آوری های درمانی به طور مداوم تکامل یافته اند. رویکرد اصلی معمولاً شامل ترکیبی ازدرمان بیولوژیکی + جداسازی غشایی + درمان پیشرفته. فرآیندهای بیولوژیکی مقرون به صرفه و سازگار هستند، اما اغلب برای تصفیه شیرابه بالغ کافی نیستند. روش های فیزیکوشیمیایی، مانند انعقاد و اکسیداسیون، می توانند فرآیندهای بیولوژیکی را تکمیل کنند، اما ممکن است منجر به مصرف زیاد مواد شیمیایی و آلودگی ثانویه شوند. فنآوریهای غشایی، بهویژه نانو فیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO)، به دلیل راندمان حذف بالای آنها برای مواد آلی و نمکهای مولکولی کوچک، برای تصفیه پیشرفته شیرابه تبدیل شدهاند. با این حال، رسوب غشاء، پوسته پوسته شدن، و دفع کنسانتره مسائل مهم باقی می ماند.
قابل ذکر است، با ظهور شیمی کوانتومی و مدلسازی محاسباتی، محققان شروع به تجزیه و تحلیل برهمکنشهای بین مواد آلی و یونهای معدنی در سطح مولکولی کردهاند. مدلهای پیشبینیکننده برای رسوبزدایی و پوستهگیری غشاء در حال توسعه هستند که نه تنها به توضیح مکانیسمهای رسوبگیری کمک میکنند، بلکه راه را برای ایجاد رسوب هموار میکنند.سیستم های غشایی هوشمند. چنین سیستمهایی میتوانند انتخاب غشا را هدایت کنند، پارامترهای عملیاتی را بهینه کنند و استراتژیهای تمیز کردن را بر اساس روندهای پوستهگذاری پیشبینیشده تحت کیفیتهای مختلف آب برنامهریزی کنند.
با نگاهی به آینده، صنعت تصفیه شیرابه محل دفن زباله به سمتی گرایش داردسه جهت کلیدی:
- سبز:به حداقل رساندن استفاده از مواد شیمیایی و ترویج فرآیندهای کم{0}}کربن و انرژی-.
- هوشمند:استفاده از داده های بزرگ و هوش مصنوعی برای نظارت پویا و نگهداری پیش بینی.
- منبع گرا-:فراتر از انطباق تخلیه برای به حداکثر رساندن بازیافت آب، املاح و مواد آلی ارزشمند، دستیابی به مدل دایرهای «تلفات-به-منابع».
به طور خلاصه، تصفیه شیرابه محل دفن زباله یک زمینه فنی چالش برانگیز با پیامدهای زیست محیطی قابل توجهی است. روندهای صنعت افزایش فشار تنظیمی و حجم تصفیه را نشان می دهد، در حالی که مشکلات فنی اصلی شامل بارهای آلاینده بالا، رسوب گذاری نمک و حذف مواد آلی نسوز است. آینده-تحقیق و نوآوری-به ویژه در فناوری غشاء و مدیریت هوشمند{4}}برای تضمین توسعه پایدار این بخش بسیار مهم خواهد بود.
