پیشگیری ازآلودگی آبهای زیرزمینی براثردفع موادزائدمعدنی درسدهای باطله

درحال مشاهده: پیشگیری ازآلودگی آبهای زیرزمینی براثردفع موادزائدمعدنی درسدهای باطله

ادعونی اهدای خون

پیشگیری ازآلودگی آبهای زیرزمینی براثردفع موادزائدمعدنی درسدهای باطله

۱۳۸۹/۰۹/۱۶

12:0

امیرحسین ستوده بیدختی

پیشگیری ازآلودگی آبهای زیرزمینی براثردفع موادزائدمعدنی درسدهای باطله:

چکیده:

یکی ازمشکلات اساسی دراستخراج معادن ، مساله دفع زائدات معدنی حاصل ازاستخراج ویابه عبارت دیگر، دفع باطله هامی باشد.باطله هاموادزائدی هستندکه درعملیات حفاری، استخراج وکانه آرایی، درمعادن تولید می شوند.به دلیل طبیعت سمی وخطرناک بعضی ازاین باطله ها،دفع صحیح واصولی آنهاازلحاظ زیست محیطی بسیارحائزاهمیت است.دراین مقاله باتوجه به مکانیسم های اصلی انتقال آلاینده هادرمحیط های متخلخل ، به ارائه راه حل برای کاهش میزان انتقال موادآلاینده موجوددراین باطله ها به داخل آبهای زیرزمینی ، پرداخته شده سات.درطی این مقاله مشخص می گرددکه استفاده ازیک لایه زسی متراکم به ضخامت یک مترباهدایت هیدرولیکی حداکثر9 -10واستفاده ازیک سیستم زهکشی مناسب برروی آن ، باهدایت هیدرولیکی حداقلm/s 5- 10وهدایت آب های تجمع یافته به بیرون ازمحل برای تصفیه ، می تواندبه شدت درکاهش این اثرات ناهنجارزیست محیطی موثرباشد.

کلمات کلیدی: سد باطله، لایه نفوذناپذیر، دفع زباله معدنی.

مقدمه:

یکی ازمشکلات اساسی دراستخراج معدن ، مساله دفع زائدات معدنی حاصل ازاستخراج معادن ویابه عبارت دیگر، باطله های معدنی است.باطله هاموادزائدی هستندکه درطی عملیات حفاری، استخراج وکانه آرایی درمعادن ف تولید می شونداین باطله هاازنظرزیست محیطی به 2دسته کلی تقسیم می شوند:

دسته اول موادی بی خطروحجیم هستند.این موادکه معمولا شامل قطعات سنگ، وسنگدانه های بی اثر وغیرسمی می باشند،تاثیرات مخرب زیادی برمحیط زیست نداشته وصرفاحجم زیادی رااشغال می نمایندوازنظرزیبایی مشکل آفرین هستند(زیبایی منظر).

دسته دوم که معمولاشامل نرمه های حاصل ازعملیات جداسازی یاخردکردن سنگ های معدنی ویاموادشیمیایی مورداستفاده درفرآیندهای استخراج کانی هاوفلزات می باشند، می توانندمنشاء خطرات عمده ای ازنظرزیست محیطی شوندولذا این بخش اززائدات معدنی ، ازاهمیت والایی برخوردارند.

این اهمیت ازآنجاناشی میشودکه اجزای آلاینده این موادمی توانندتوسط آب موجوددرمحیط به حرکت درآمده ومحیط هیدروژئولوژیک زیرمحل دفع راآلوده نمایندودرنهایت موجب آلودگی آب شوند.

درحال حاضرروش های مختلفی برای دفع باطله ها مورداستفاده قرارمی گیردکه عبارتنداز:دفع برروی سطح زمین، تخلیه دررودخانه هاودریاچه ها،پرکردن محل های استخراج شده درزمین .

امارایج ترین روش برای انبارکردن باطله ، ساختن یک سدباطله درمحلی مناسب وانبارکردن مواددرپشت سداست.

این سدهامعمولادرمناطقی که ازنظرتوپوگرافی برای تجمع این موادمناسب باشد، احداث می گردندوباطله هاتوسط کانال ویاکامیون به این محل ودرپشت سدتخلیه می گردند.طول این کانال ها ممکن است به چندین کیلومترنیزبرسد.

سدهای باطله انواع مختلف دارندکه معروفترین آنهاعبارتنداز:سدهای بالارو، سدهای پایین رو، سدهای برجا.

سدهای باطله بالارو، سدهایی هستندکه بدنه سددرطی پرشدن ، تمایل به سمت داخل باطله هادارد.دراین نوع سدها، ابتدادرگودترین نقطه یک خاکریزایجادمی شودوپشت آن توسط باطله هاپرمی گردد.سپس درمرحله بعد ، خاکریزدیگری برروی خاکریزقبلی ایجادمی شودکه باخاکریزقبلی یک تراس می سازد.

باطله ها توسط یک لوله ازبالابه پشت خاکریزها می ریزند.

سدهای باطله پایین رو، سدهایی هستندکه بدنه درطی پرشدن تمایل به سمت خارج باطله هادارد.دراین سدهاهمزمان بابالارفتن باطله هالایه های دیگری برروی خاکریزریخته می شودکه موجب تمایل دیواره سدباطله به سمت خارج باطله هامی گردد.

سدهای باطله برجا، سدهای باطله ای هستندکه درآنهابدنه سددرطی پرشدن هیچگونه تمایلی به سمت داخل یاخارج باطله هانداردوتنهابه صورت قائم بالامی رود.

درکلیه مواردفوق درنظرگرفتن لایه ماسه ای درپشت سدبه منظورزهکشی آب موجوددرباطله هاوشکستن فشارهیدرواستاتیک حاصل ازاین آب برروی بدنه سد، امری ضروری است که تامین ماسه موردنیاز، یکی ازمشکلات اساسی دراجرای این گونه سدهامی باشد.بدنه این سدهارامی توان بااستفاده ازموادبدست آمده درطی بازکردن معادن ویاسنگ های باطله ساخت.

مسائل مربوط به سدهای باطله را میتوان ازجنبه های مختلف موردبررسی قراردادکه ازبین آنهابه طرح سازه ای سدها، طرح ژئوتکنیکی ومسائل ومشکلات زیست محیطی آنهااشاره می گردد.این مقاله به بررسی تاثیرات این سدهابرمحیط زیست وروش های جلوگیری ازتخریب محیط زیست توسط سدهای باطله می پردازد.

دستاوردها:

معضل اساسی سدهای باطله ، نشت آب به خارج سدودرنتیجه انتقال آلاینده هاوآلودگی محیط زیست می باشد.آب ورودی به پشت سد، ازمنابع گوناگونی تامین می گرددکه این منابع عبارتنداز:

ü     آب موجوددرون باطله هایی که بصورت پالپ هستند.

ü     بارندگی

ü     رواناب های سطحی

میزان آب ورودی ، بسته به نوع مواد، شرایط اقلیمی محل و وضعیت تو پوگرافی متغیر است .هر چه مقدار اب بیشتری درون باطله ها جمع شود امکان انتقال الودگی به داخل ابهای زیرزمینی بیشتر میشود و لذا باید راه حل های مناسبی برای جلو گیری ازنشت این موادبه داخل آبهای زیرزمینی اندیشیده شود.

دراینجالازم است ابتدامکانیسم های انتقال آلاینده ها به داخل منابع آب زیرزمینی معرفی شده ، سپس روش های جلوگیری ازانتقال این آلاینده هابحث خواهدشد.

مکانیسم های انتقال آلاینده هابه داخل آبهای زیرزمینی بطورکلی به 3دسته تقسیم می شوند.

1-    ادوکشن یاهمرفت: دراین پدیده ، آلاینده همراه باجریان آب ازداخل محیط متخلخل ، درجهت کاهش هدهیدرولیکی حرکت می کند.

ساده ترین مدلی که برای توصیف این حرکت بکاربکارمیرودهمان قانون دارسی است که برمبنای آن میزان جریان آب گذرنده ، نسبت مستقیم یاافت هدهیدرولیکی داردوازطرف دیگرمتناسب بامیزان هدایت هیدرولیکی محیط متخلخل تغییرمی کند.

2-    دیسپرشن یاانتشار:درطی عبورسیال ازداخل محیط متخلخل به دلیل وجودپیچ وخم خلل وفرج موجوددرمحیط متخلخل ، بعضی ازخطوط جریان ممکن است باسرعت های مختلف ویادرجهت های مختلف حرکت کنندکه این امرموجب گسترش جریان دردوبعدطولی وعرضی می شودودرطی آن آلاینده نیزدرهردوبعدانتقال می یابد.

3-    دیفیوژن یانفوذ: نفوذپدیده ای است که براثرتفاوت غلظت بین دونقطه ایجادمی شود.

مولکول های موادتمایل دارندکه ازنقطه ای باغلظت زیاد، به نقطه ای باغلظت کم انتقال یابندولذاگاهی ممکن است هیچ گونه جریان سیالی وجودنداشته باشدولی نفوذانجام شودودرطی آن ملکول های موادآلاینده به داخل یک محیط باغلظت کمتر، نظیرآب زیرزمینی ، واردشوند.مدل توصیفیاین پدیده قانون فیک می باشدکه درطی آن شارماده آلاینده انتقال یافته ، متناسب باتغییرغلظت درطول مسیرانتقال می باشد.معمولادیفیوژن ودیسپرشن راباتعریف ضریبی به نام ضریب دیسپرشن- دیفیوژن به عنوان یک پدیده منظورمی نمایندوبرای هردوازقانون فیک استفاده می شود.این پدیده درمحیط هایی باهدایت هیدرولیکی بالا، چندان تاثیرگذارنیست.امادرمحیط هایی که هدایت هیدرولیکی ناچیزی دارند.می تواندموجب انتقال مولکول های موادآلاینده شود.

بحث:

درمکانیسم های مختلفی که درانتقال آب وموادآلاینده ، نقش مهمی دارند، پارامترهای مختلفی دخیل هستندکه به منظورجلوگیری ازنفوذونشت موادآلاینده درآبخوان های زیرزمینی بایدپارامترهای موثردراین مکانیسم هاموردبررسی قرارگیرند.ومقادیرآنهادرحدی باشدکه میزان انتقال آلودگیهابه حداقل برسد.مهمترین مکانیسمی که معمولاموجب انتقال آلاینده هادرمحیط متخلخل می شود، ادوکشن است.

براساس قانون دارسی ، میزان شارجرمی گذرنده ازیک مقطع باهدایت هیدرولیکی k، ازرابطه زیربه دست می آید:

Q = -k( dh/dx)

Q:شارجرمی گذرانده m/s)) (میزان جرم ماده عبوری تقسیم برسطح مقطع درواحدزمان).

K:هدایت هیدرولیکی محیط متخلخل m/s)).

H:هدهیدرولیکی(M)

X:فاصله بین دونقطه که جریان آنهابرقراراست.M))

به منظورکاهش شارگذرنده ازمحیط متخلخل درزیرباطله ها، می توان دوعامل راکاهش داد:

عامل اول:هدایت هیدرولیکی محیط متخلخل است.دراین حالت بااستفاده ازیک لایه رسی متراکم باهدایت هیدرولیکی حداکثرM/S)9- 10) مسیرعبورجریان آب بسته میشود.ضخامت این لایه رسی یک مترمی باشدوازنظرکانی شناسی سازگاری آن باموادموجوددرون باطله هابررسی شود.بدین منظورمعمولاازرس هاییبامحتوای ایلیت یاکائولینیت بالااستفاده می شودتامیزان ظرفیت تعویض کاتیونی آنهاناچیزبوده وتاثیرپذیری زیادی ازموادشیمیایی موجوددرون باطله هانداشته باشند.چراکه درغیراین صورت لایه های رسی موردنظرترک خورده وتخلخل بیشترشده ودرنتیجه هدایت هیدرولیکی آن افزایش می یابد.به منظورآب بندی بیشترمیتوان برروی لایه رسی ، یک لایه ژئوممبران ازنوع HDPEقرارداد.مشروط برآنکه این لایه هاازهرحیث کنترل شده وامکانات لازم برای اتصال بین ورقه هابه صورت استانداردموجودباشد.ازلایه های ترکیبی بنتونیت وماسه نیزکه دربازارموجوداست میتوان برای کاهش هدایت هیدرولیکی استفاده نمود.دراین لایه هابنتونیت براثرتماس باآب متورم شده وهدایت هیدرولیکی آن به شدت کاهش می یابد.نکته قابل توجه دراین لایه ها، سازگاری بنتونیت باموادموجودوکنترل کیفی دقیق درطی نصب وجایگذاری آنهامی باشد.عامل دیگری که درکاهش شارجرمی موادآلاینده موثراست ، کاهش گرادیان هیدرولیکی می باشد.به منظورکاهش گرادیان هیدرولیکی ، بایدهدآب تجمع یافته برروی لایه کف کاهش یابد.بدین منظورازلایه های زهکش استفاده می شود.این لایه هابه دلیل تخلخل زیادوهدایت هیدرولیکی بالا، آب موجوددرباطله ها درجهت شیب هدایت می کنندودرنتیجه هدآب برروی کف ، کاهش می یابدوموجب کاسته شدن از گرادیان هیدرولیکی میشود.این لایه معمولامتشکل ازیک محیط متخلخل به ضخامت حدود m/s5 -10 می باشد.شیب بندی کف این لایه به گونه ای باشدکه آب جریان یافته درآن،بتواندبه سادگی به سمت خارج ازمحل ، برای تصفیه ویابازیافت ، حرکت کند.بدین منظورشیبی معادل 2تا5درصددرکف محل دفع باطله هاایجادشده وازلوله هایی متخلخل برای جمع آوری آب وهدایت آن به سمت سیستم تصفیه استفاده می شود.نکته بسیارمهمی که درموردسدهای باطله می توان مطرح نمود، مکانیابی این سدها می باشد.این گونه سدهابایددرمحل هایی احداث شودکه ازنظرزمین شناسی ، هدایت هیدرولیکی خاک محل بسیارپایین باشد.لذاخاک هایی باهدایت هیدرولیکی بالانظیرشن وماسه ازاین نظربسیارنامناسب هستندوزمین های رسی ازاین نظرترجیح داده می شوند.

علاوه برآن بهتراست این سدهادرمناطقی که سطح آبهای زیرزمینی پایین می باشد، احداث شوندتااثرات آنهابرای آبهای زیرزمینی به حداقل برسد.

امروزه باپیشرفت دانش درزمینه GISونرم افزارهای وابسته به آن مکانیابی این سدهابه بهترین شکل ممکن می تواندصورت پذیرد.(SITE SELECTION).

منابع:

نویسنده:مجتبی حبیبی نژاد، 1378، مدیریت جمع آوری شیرابه هادرمحل های دفن زباله ،مطالعه موردی بابل، پایان نامه کارشناسی ارشدمهندسی عمران، محیط زیست دانشگاه تهران.

Rowe .R.K"Diffusive Transport of Ppllutant through clay liners;land filling of waste :Barrier E &FN SPON ;1994

فصلنامه علمی محیط زیست80ش36.

این مقاله ازجناب آقای مجتبی حبیبی نژاداست.

مطالب تصادفی: