دانلود پایان نامه درباره هیدرولیک، نفوذپذیری، آبهای زیرزمینی، آذربایجان غربی

دانلود پایان نامه ارشد

ماندگاری فلزها، تابع pH، پتانسیل اکسایش-کاهش و حضور جذبکنندههایی چون کانیهای رسی و اکسیهیدروکسیدها است ]8[. کانیهای رسی به دلیل داشتن سطوح جذب اختصاصی بالا و جایگاههای پیوندی با تعداد بارهای منفی بسیار، ظرفیت بالایی در جذب فلزات سنگین دارند. هزینهی بالای مصالح عایق مصنوعی و غیراقتصادی بودن استفاده از آنها در پروژههای بزرگ باعث شده تا مصالح طبیعی با نفوذپذیری کم و حداکثر راندمان جذب و تثبیت، بیشتر مورد توجه قرار گیرد. سیستم چند لایه رسی لندفیل زبالههای خانگی و صنعتی به عنوان سد ژئوشیمیایی هیدرولیکی، جهت جلوگیری از انتقال فلزات سنگین به آبخوانهای زیرین عمل میکند. تحرک فلزات سنگین در لاینرهای رسی میتواند با مدت زمان تحرک، که شامل فرآیندهای انتشار مولکولی و فرارفت میباشد و بوسیله کندشدگی در طول زمان که برگشتپذیربودن یا برگشتناپذیربودن تثبیتشدگی یونهای فلزات سنگین بر روی ذرات خاک را توصیف میکند، شرح داده شود ]4[. فرایند جذب توسط کانیها شامل جذب سطحی، تبادل یونی، واکنشهای کمپلکسی و رسوب عناصر بوده و ارتباط تنگاتنگ با مقدار و نوع کانیهای رسی دارد. قدرت تثبیت، اهمیت زیادی در امکان تحرک مجدد عناصر داشته و به شدت تحت تأثیر پارامترهای غلظت، قابلیت حل، pH، Eh، کانه آرایی، سطوح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی میباشد ]7[. براساس مطالعات، در غلظتهای پایین( کمتر از 5-10مولار) تشکیل کمپلکسهای سطحی با کلسیت و اکسیدهای آلومینیم، آهن و منگنز، ممکن است از مهمترین مکانیسمهای جذب برای کادمیم باشند. همچنین مکانیسم کنترلکننده جذب Cd در غلظتهای بالا (بیشتر از 5-10مولار)، محتملاً یک فرآیند جذب غیراختصاصی از قبیل تبادل کاتیونی میباشد ]9[. لذا از روش جذبسطحي با توجه به کارايي و کاربرد آسان آن به عنوان یکی از پرکاربردترين روشهای حذف فلزات سنگین ]10[، در این مطالعه استفاده شده است.
هدف و راهکارها
هدف از انجام این مطالعه، بررسی رفتار انتشار مولکولی و جذب عنصر کادمیم در خاک رسی موجود در منطقهی دفن زبالهی ارومیه، تأثیر کانی لئوناردیت در تغییر این رفتار و تعيين ضرايب مربوطه، جهت پایش و ارزیابی لاینرهای رسی موجود در لندفیل نسبت به این فلز سنگین و سمی و متحرک است. برای ارزیابی تأثیر شیرابه بر سفره آب زیرزمینی منطقهای که در آن دفن زباله انجام میگیرد، لازم است:
ابتدا مکانیسمهای حرکتی انتقال آلودگی مشخص شوند.
مدل نظری مناسب برای مکانیسمهای حرکتی تعریف شود.
پارامترهای مختلف موجود در مدل، تخمین زده شود.
معادلات حاکم بر مدل نظری تعریف و حل شده و میزان آلودگی سفره آب زیرزمینی پیشبینی شود.
مطالعه عنصر سنگين کادمیم از نظر انتشار مولکولی و جذب سطحی در خاک منطقه نازلوی اروميه و ارائه روشهای آزمايشگاهی تعيين ضرایب برای اولين بار در منطقه انجام شده است.
موقعیت منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه (محل دفن زباله شهر ارومیه)، در محدوده ورقه 1:100000 سرو، به مختصات جغرافیایی “25/50 ,َ39 , ْ37 عرض شمالی و “93/07,َ59 , ْ44 طول شرقی با میانگین ارتفاعی1450 متر در استان آذربایجان غربی، در شمال غربی ایران و در شهرستان ارومیه، 12 کیلومتری جاده سرو واقع شده است. نقشه زمینشناسی منطقه به همراه نقاط نمونهبرداری در شکل 1-1 آمده است.

شکل ‏11: نقشه زمینشناسی منطقه مورد مطالعه و محلهای نمونهبرداری

ساختار پایاننامه
پایاننامه حاضر مشتمل بر 5 فصل، به شرح زیر میباشد.
فصل اول: شامل مقدمه، طرح مسئله اصلی پایاننامه، هدف و راهکار برای رسیدن به مطلوبترین نتیجه و معرفی منطقه مورد مطالعه است.
فصل دوم: مفاهیم و اصطلاحات مربوطه شامل ساختار لندفیل، کانیهای رسی، انتشار ملکولی، جذب سطحی، رفتار فلزات در خاک، معادلات حاکم بر انتشار و جذب و مروری بر مطالعات گذشته در این فصل آمده است.
فصل سوم: شرحی بر مواد، روشهای آزمایش و دستگاههای مورد استفاده در پایاننامه حاضر، به همراه معرفی مدلهای رایانهای بکار برده شده در تعیین ضرایب انتشار مولکولی و جذب در این فصل موجود است.
فصل چهارم: نتایج و بحث در زمینهی دادههای آزمایشهای XRD، جذب (Batch Test) و انتشار مولکولی، آنالیز و تجزیه و تحلیل خروجی مدلهای POLLUTE.V7 و Sigma Plot.V12 در این فصل آمده است.
فصل پنجم: در این فصل جمعبندی نهایی، نتیجهگیری و پیشنهادهایی برای مطالعات آتی آمده است.

فصل دوم : مفاهیم و بررسی منابع
مقدمه
امروزه مدفنهای مهندسی-بهداشتی زباله4 در اغلب کشورهای توسعه یافته دنیا اجرا میشوند. در آمریکای شمالی (آمریکا و کانادا) قوانین زیستمحیطی، جزئیات طرحهای مهندسی دفن زبالههای شهری و زبالههای خطرناک را به طور کامل تشریح نموده است و متولیان امر دفن زباله ملزم به رعایت این قوانین هستند. یک مدفن مهندسی-بهداشتی باید قادر باشد خطرات ناشی از زباله را به محیط اطراف به حداقل مقدار ممکن کاهش دهد. از جمله این خطرات به موارد زیر میتوان اشاره کرد:
نفوذ شیرابه زباله به لایههای تحتانی محل دفن و آلوده کردن سفره آب زیرزمینی منطقه
پخش زبالهها به محیط اطراف لندفیل توسط باد یا پرندگان، و انتشار بوی نامطبوع زباله در محیط اطراف لندفیل
تولید و انتشار گازهای تولید شده از تجزیه زبالهها خصوصاً گازهای متان و دیاکسیدکربن به محیط اطراف و اتمسفر
ساختار لندفیل
زباله‌ها در یک مدفن مهندسی- بهداشتی به نحوی انبار می‌شوند که تماس آن‌ها با محیط اطراف حداقل بوده و هیچ‌گونه مشکل یا خطری برای بهداشت عمومی یا محیط زیست ایجاد نکنند. در یک مدفن مهندسی-بهداشتی با اعمال روش‌های مهندسی بایستی حجم زباله‌ها به حداقل ممکن رسانده شود و در پایان هر روز کاری، روی آن‌ها با مواد خاکی پوشانده شود. سیستمهای جمع آوری و تخلیه شیرابه و گاز در آن تعبیه شده و تأسیسات کنترل و پایش در پیرامون آن نصب گردد. در شکل 2-1، جزئیات یک لندفیل مهندسی- بهداشتی بطور شماتیک نشان داده شده است. همان طور که در این شکل دیده میشود طرح کلی لندفیل از بالا به پایین دارای لایههای زیر است:
لایه پوشش نهایی5: این لایه پس از پر شدن لندفیل، برای بستن مدفن و جداکردن زبالهها از محیط طبیعی، اجرا میشود.
زبالههای متراکم شده و مدفون6: این بخش در طول بهرهبرداری از لندفیل طی یک برنامه مشخص متراکم و جایگذاری شده است.

شکل ‏21: طرح شماتیک یک لندفیل مهندسی- بهداشتی ]11[
لایه شنی زهکش اولیه شیرابه7: این لایه‌ عمدتاً متشکل از خاک درشت دانه نظیر شن و ماسه است که دارای نفوذپذیری بالایی بوده و رطوبت و شیرابه به آسانی از آن‌ها عبور میکند. وظیفه این لایه جمعآوری و زهکش شیرابه تولید شده از زبالهها در زیر لندفیل میباشد. در داخل و کف این لایهها، شبکه لولهگذاری شامل لولههای سوراخدار از جنس پلیاتیلن کار گذاشته میشوند که کار جمعآوری و انتقال شیرابه را به خارج از مدفن انجام میدهند (شکل 2-2).

شکل ‏22: لولههای جمعآوری و انتقال شیرابه در لایه زهکش ]11[
لایه ژئوتکستایل8: این لایه به عنوان جداکننده مابین لایه زهکش شنی و لایه رسی زیر آن عمل کرده و از نفوذ خاک رسی به داخل منافذ لایه شنی زهکش، جلوگیری میکند. پس از متراکم کردن لایه رسی اولیه و قبل از پخش و اجرای لایه زهکش، لایههای ژئوتکستایل بر روی زمین پهن شده و به یکدیگر دوخته میشوند (شکل 2-3).

شکل ‏23: نحوه دوختن لایههای ژئوتکستایل در حد فاصل لایه رسی و لایه زهکش ]11[
لایه سیلت رسی متراکم شده اولیه9: این لایه به عنوان اولین لایه مانع انتقال آلودگی به پایین عمل میکند.
لایه شنی زهکش ثانویه شیرابه10: وظیفه این لایه جمعآوری و زهکش شیرابه عبور کرده از لایه سیلت-رسی متراکم اولیه است.
لایه سیلت رسی متراکم شده ثانویه11: این لایه دومین لایه مانع انتقال آلودگی به پایین است.
لایههای رسوبی طبیعی12: این لایهها همان رسوبات و مواد زمینشناسی هستند که بصورت طبیعی در زیر محل دفن وجود داشته و حد فاصل لندفیل و سفره آبهای زیرزمینی موجود در زیر محل دفن هستند.
در شکل 2-4 نحوه اجرای هر یک از لایهها در یک لندفیل در حال ساخت مشاهده میشود.

شکل ‏24: لایههای مختلف یک لندفیل در حال ساخت ]11[
شیرابههای زهکشی شده از کف مدفن، بصورت ثقلی، از طریق شبکه لولهگذاری به داخل یک مخزن شیرابه واقع در کنار مدفن منتقل شده و نگهداری میشوند (شکل 2-5). سپس شیرابه توسط پمپ به ایستگاه تصفیه شیرابه منتقل و تصفیه میشود ]11[.

شکل ‏25: مخزن جمعآوری شیرابه لندفیل کینگاستون کانادا ]11[
در صورتی که مدفن در یک اقلیم خشک ساخته شده و شیرابه حاصل از رطوبت زباله‌ها و فعل و انفعالات شیمیایی و بیولوژیک کم باشد، ممکن است ارتفاع یا حد شیرابه جمع شده در حوضچه در طول عمر مدفن زیاد نباشد. در این صورت شیرابه در کف مدفن باقیمانده و به مرور زمان از میزان آلایندگی آن کم می‌شود.
لایههای مانع انتقال آلودگی13
به مجموع لایههای زهکش شیرابه و لایههای سیلت- رسی متراکم شده، لایههای مانع انتقال آلودگی گفته میشود. این مجموعه در زیر لندفیل با عنوان سیستم مانع انتقال آلودگی تحتانی14 (BBS) شناخته شده و جهت حفاظت آبهای زیرزمینی در برابر آلودگی در نتیجه نشت شیرابه تعبیه میشود. وظیفه این سیستم جلوگیری، کاهش و یا کنترل حرکت آلاینده، که غالباً ناشی از نفوذ شیرابه از میان لاینر تحتانی لندفیل در نتیجه انواع حرکت یونهای با پتانسیل آلایندگی است، میباشد. در مبحث طراحی لندفیل، BBSها، بر اساس تعداد لاینر و لایه زهکش، به سه نوع اصلی سیستمهای تک لاینری15، سیستم لاینرهای کامپوزیت (چندلایه)16 و سیستمهای لاینری دوتایی17 تقسیم میشوند که در زیر به شرح آنها میپردازیم.
سیستمهای تک لاینری (SLS)
یک SLS، شامل یک جزء دارای مواد درزگیر (آببند)18 (لاینر معدنی یا مصنوعی) و یک لایه زهکش در بالای آن است که شیرابه را جمعآوری و انتقال میدهد (شکل 2-6، الف). این سیستم در اروپای غربی معمولاً برای لاینر تحتانی لندفیل زبالههای خنثی19 استفاده میشود.
سیستم لاینرهای کامپوزیت (CLS)
این نوع BBSها مشتمل بر یک لاینر معدنی و یک لاینر دارای مواد مصنوعی یا مواد درزگیر آسفالتی20 هستند (شکل 2-6، ب). این سیستم میتواند ترکیبی از مزایای هر دو نوع ماده درزگیر باشد و در نتیجه، باعث کاهش هر گونه حرکت یونها در عرض لاینر شود. CLSها عموماً در پی لندفیل زبالههای بیخطر21 (زبالههای خانگی22) بکار میروند.
سیستمهای لاینری دوتایی(DLS)
این سیستم دارای دو مجموعه لاینر-زهکش بوده و سیستم جمعآوری شیرابه در جایی بالای لاینر اولیه قرار دارد. بین لاینر اولیه و لاینر ثانویه یک لایه زهکش جهت کنترل نشت شیرابه و انتقال آن در صورت عبور شیرابه از لاینر فوقانی، کار گذاشته میشود (شکل 2-6، ج). برای لاینرها و زهکشها هر دو نوع مواد مصنوعی و معدنی میتواند مورد استفاده قرار گیرد. در برخی کشورها (مانند ایالات متحده آمریکا) از DLSها در لندفیل زبالههای خطرناک23 استفاده میشود. این سیستم اجازه مشاهده سرعت نشت را به اپراتور داده و در صورتی که نرخ نشت متجاوز از مقدار خاصی شود، تمهیدات لازم توسط مسئولین انجام میشود ]12[.

الف- سیستمهای تک لاینری
ب- سیستم لاینرهای کامپوزیت
ج- سیستمهای لاینری دوتایی
شکل ‏26: انواع سیستمهای لاینری ]12[
مواد درزگیر
کنترل نشت و ایجاد مانع هیدرولیکی یکی از مسائل مهم در ساخت لندفیلهای مهندسی-بهداشتی می‌باشد. دانشمندان کوشیده‌اند تا راه حل مناسبی در این مورد پیدا کنند. بیش از سه دهه از مطرح شدن BBSها گذشته و تأکید این سیستمها بر توسعه شناخت مواد درزگیر غیرقابل نفوذ در برابر نشت شیرابه و مقاومت طولانی مدت آن در برابر عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در پی لندفیل بوده است. در زیر انواع لاینرها بر اساس نوع مواد درزگیر مورد بررسی قرار میگیرد.
لاینرهای رسی متراکم24 (CCL)
بیشتر موادی که عموماً در ساختار CCLها استفاده میشود، خاکهای طبیعی چسبنده است. ویژگی این خاکها از نظر عملکرد درزگیری و مقاومت برشی، وابسته به ترکیب (توزیع دانهبندی ذرات و کانیهای سازنده)

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه درباره آبهای زیرزمینی، آلودگی آبهای زیرزمینی، شهرداری تهران، کاهش انتشار Next Entries دانلود پایان نامه درباره مواد معدنی، رنگین کمان