بررسی ارزش کودی کمپوست حاصل از لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری

بررسی ارزش کودی کمپوست حاصل از لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری

چکیده:
در سالهای اخیراستفاده از لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری بعنوان کود و اصلاح کننده خاکهای کشاورزی در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است.لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری قبل از استفاده بر روی زمینهای کشاورزی بایدتوسط فرآیندی مناسب و ساده تثبیت شود تا خطرات زیست محیطی ناشی از آن به حداقل برسد.هدف از مرحله تثبیت، تبدیل مواد آلی فساد پذیر به مواد غیر قابل تجزیه،کاهش عوامل بیماری زا یا نابودی آنها ،کاهش یا حذف رطوبت و مواد جامد فرار آن و تبدیل لجن به یک محصول قابل استفاده و مفیدمی باشد.در این تحقیق قابلیت کود سازی ، لجن آبگیری شده تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان با افزودن خاک اره بعنوان ماده حجیم کننده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج فوق نشان می دهند که با استفاده از روش کمپوست هوازی بصورت ویندرو می توان لجن حاصل از تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان را که عملیات تثبیت بصورت کامل روی آن انجام نشده ، به کود تبدیل کرد. با توجه به اینکه اکثر خاکهای کشاورزی کشور ما دارای مقادیرکمی مواد آلی اند،کودحاصل دارای 64 درصد مواد آلی است که اصلاح کننده مناسبی برای بهبود حاصلخیزی خاکهای کشاورزی میباشد. همچنین مقدار ازت موجود در کود فوق برابر با 20/2 درصد بودکه از نظر ارزش کودی و مواد مغذی قابل رقابت بـــا کودهای حیوانی خواهد بود وتعدادکلیفرمهای مدفوعی موجود درکودحاصله کمتر ازحد استاندارد کلاس A سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا می باشد .




















کلمات کلیدی : فاضلاب شهری - لجن تصفیه خانه– فرآیند کمپوست –ویندرو- ارزش کودی

مقدمه :
بیش از 80 درصد زمینهای کشاورزی ایران از نظر مواد آلی فقیر می باشندکه این خاکها عمدتا" در مناطق خشک و نیمه خشک ایران قرار دارند. بنابراین برای بهبود باروری و حاصلخیزی خاکهای کشاورزی نیاز به افزودن مواد آلی به آنها است اما منابع محدود سنتی مواد آلی ( کودهای حیوانی) جوابگوی نیاز روز افزون بخش کشاورزی به کود آلی نمی باشد (1). از این رو استفاده از سایر مواد زائد (زائدات کشاورزی، لجن فاضلاب و مواد زائد صنعتی) به عنوان منبع مواد آلی رو به گسترش است. این مواد قبل از کاربرد بر روی زمینهای کشاورزی به منظورکاهش خطرات زیست محیطی باید پردازش شوند.سالیان زیادی است که برای بهبود حاصلخیزی زمینهای کشاورزی ازلجن تصفیه خانه فاضلاب شهری استفاده میشود. لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری قبل از استفاده بر روی زمینهای کشاورزی باید مراحل مختلف پردازش را طی کند تا عاری از مواد خطرناک برای محیط زیست شود.مهمترین مرحله پردازش لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری مرحله تثبیت آن است (2). هدف از مرحله تثبیت ، تبدیل مواد آلی فساد پذیر با استفاده از فرآیند بیولوژیک به یک ماده تثبیت شده ،کاهش عوامل بیماری زا یا نابودی این عوامل، کاهش یا حذف رطوبت و مواد جامد فرار آن و تبدیل لجن به یک محصول قابل استفاده و مفید می باشد.لجن حاصل از تصفیه خانه فاضلاب شهری بدلیل دارا بودن مقادیر بالای رطوبت برای کمپوست شدن نیاز به افزودن مواد حجیم کننده دارد تا وزن حجمی آنکاهش یافته و فضاهای مورد نیاز برای عبور هوا افزایش پیدا کند و مقدار درصد جامدات و کربن آن نیز افزایش یابد. مواد حجیم کننده بکار رفته در کمپوست لجن شامل خاک اره ، خرده چوب ، زغال سنگ ، پوشال برنج ، کود حیوانی و... می باشند(3) .
در کشور ما ، محصول نهایی حاصل از تصفیه فاضلاب شهری پساب و لجن می باشد که برای تثبیت لجن از هاضم های بیهوازی استفاده می شود. اما هاضم های بیهوازی مورد استفاده در تصفیه خانه های فاضلاب شهری ایران دارای مشکلات بهره برداری و عملیاتی فراوانی اند و عمل تثبیت لجن را بصورت ناقص انجام می دهند. بنابراین ، بایستی لجن خروجی از این هاضم ها را قبل از استفاده بر روی زمینهای کشاورزی ، تثبیت تکمیلی نمود و یا از روش دیگری که دارای تکنولوژی آسان ، راهبری ساده و کارآیی بیشتری است استفاده نمود. امروزه فرآیند کمپوست هوازی لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری بدلیل برخورداری از فن آوری آسان و عدم نیاز به وسایل گران قیمت در تثبیت آنها مورد توجه قرار گرفته است (2).کمپوست یک روش تجزیه بیولوژیک موادآلی است که توسط باکتریها، قارچها واکتینومیستها که کارگران بیولوژیک آن میباشند صورت میگیرد . در این فرآیند ، موادآلی در حضور شرایط مناسب رطوبت،اکسیژن،نسبتC/N ، درجه حرارت و pH تجزیه شده و به دی اکسیدکربن،آب وگرما تبدیل میشوند. هدف از این فرآیند تبدیل بیولوژیک مواد آلی فوق به شکل تثبیت شده آن و از بین بردن پاتوژنهاست تا بتوان از آن بعنوان یک ماده اصلاح کننده خاکهای کشاورزی استفاده کرد. در این تحقیق قابلیت کمپوست شدن لجن آبگیری شده تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان با استفاده از افزودن خاک اره بعنوان ماده حجیم کننده مورد بررسی قرار گرفته است .

مواد و روشها :
1) ساخت پایلوت: این مطالعه به مدت چهار ماه از تاریخ فروردین تا تیر ماه 1383 انجام شد. لجن مورد نیاز این تحقیق از بسترهای لجن خشک کن تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان تهیه شد. لجن فوق توسط لودر حمل و به سوله ای در شرق تصفیه خانه منتقل شد. روش مورد استفاده دراین تحقیق نیز کمپوست هوازی لجن بصورت ویندرو بود. در شروع کار لجن با رطوبت80 درصدبا خاک اره با 5 درصد رطوبت به نسبت 3 به 1 مخلوط شد تا نسبت C/N حاصل برای شروع کار کمپوست لجن برابر1/25بدست آید(4). اندازه توده ویندرو فوق نیز2/1 مترارتفاع،5/1مترعرض و5/2متر طول بود و برای هوادهی نیز هر 7 تا10 روز یکبار توده ویندرو توسط کارگر زیرورو میشد تا هوادهی آن به خوبی صورت گیرد. هوادهی توده کمپوست تا مرحله رسیدن آن ادامه یافت . در ابتدای کار و پس از هر مرحله زیرو رو کردن توده کمپوست از آن نمونه برداری می شد و نمونه ها برای بررسی پارامترهای شیمیایی و بیولوژیک به آزمایشگاه فرستاده میشدند. از پارامترهای نسبت آمونیوم به نیترات در نمونه ها،مقدار درصدجامدات فرار و مقدار آنزیم دهیدروژناز به منظور تعیین زمان رسیدن توده کمپوست استفاده شد.
2) پارامترهای اندازه گیری شده:برای تعیین pH توده کمپوست در مراحل مختلف آن ابتدا سوسپانسیون 10/1 وزن به حجم کمپوست به آب مقطر تهیه شد. سپس این سوسپانسیون به مدت30 دقیقه با شدت 350 دور در دقیقه شیکر و در نهایت توسط دستگاهpH متر اندازه گیری صورت گرفت(4).برای تعیین مقدار رطوبت نیز از روش بکار رفته در قسمت 2540 G استاندارد متد استفاده شد(5). مقدار مواد آلی فرار موجوددر نمونه های کمپوست نیز پس از خشک شدن نمونه ها در دمای 103 تا 105 درجه به مدت یک ساعت در دمای550 درجه درکوره الکتریکی قرارداده شدند و اختلاف وزن آنها بیانگر درصد مواد آلی فرار بود(5). درصد کربن موجود در نمونه ها نیز از طریق سوزاندن نمونه خشک شده در دمای 750 درجه توسط کوره الکتریکی به مدت 2 ساعت صورت گرفت وپس از بدست آوردن درصد خاکستر موجود در نمونه با استفاده از رابطه (1.8/خاکستر- 100= درصد کربن) بدست آمد(4).درصد نیتروژن کل نیز با استفاده از روش کجلدال و هضم نمونه توسط اسید سالیسیلیک و تیوسولفات صورت گرفت(4 ).مقدارآمونیوم و نیترات موجود در نمونه ها نیز با استفاده از روش هضم توسط کلرید پتاسیم صورت گرفت(6).تعداد کلیفرمهای مدفوعی نیز با استفاده از روش MPN طبق روش 9221E استاندارد متد تعیین مقدار شد(5).برای تعیین مقدار آنزیم دهیدروژناز نیزابتدا مقدار 5/0 گرم نمونه کمپوست با1/0گرم کربنات کلسیم و یک میلی لیتر محلول 2و3و5 تری فنیل تترازولیوم کلراید و5/2 میلی لیتر آب مقطر مخلوط و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه در انکوبانور قرار داده شد . سپس به لوله آزمایش مقدار 10 میلی لیتر متانول افزوده شد تا نمونه توسط آن استخراج شود . سپس آنرا سانتریفوژ کرده و مایع رویی جمع آوری و جذب نور آن با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 485 نانومتر قرائت شد(7).