بوراس؛ شهری فارغ از سوخت‌های فسیلی
مترجم:مائده دوامی mmaede. ddavami@gmail. com بوراس شهری سوئد با اندازه‌ای متوسط است که در جنوب غربی این کشور واقع شده است. این شهر حدود ۵۰۰۰۰ خانوار و ۱۰۵۰۰۰ ساکن دارد. تا قبل از دهه ۱۹۸۰ بیش از ۹۰ درصد زباله‌ها در بوراس برای دفن در زیر زمین منتقل می‌شد . در سال ۱۹۸۶، نخستین پژوهش جهت گسترش مدیریت یکپارچه پسماند در شهر آغاز شد. سپس در سال ۱۹۸۹ نخستین برنامه مدیریت پسماند برای دوره ۱۹۹۰ الی ۲۰۰۰ در شهر به اجرا در آمد. کاهش دفن زباله در زمین هدف اصلی این پروژه بود. جهت دستیابی به این هدف چند نکته مهم از جمله تفکیک زباله‌های رسانا در مبدأ، تصفیه بیولوژیکی و استخراج انرژی از پسماند وجود دارد.
مترجم:مائده دوامی mmaede.ddavami@gmail.com بوراس شهری سوئد با اندازه‌ای متوسط است که در جنوب غربی این کشور واقع شده است. این شهر حدود 50000 خانوار و 105000 ساکن دارد. تا قبل از دهه 1980 بیش از 90 درصد زباله‌ها در بوراس برای دفن در زیر زمین منتقل می‌شد . در سال 1986، نخستین پژوهش جهت گسترش مدیریت یکپارچه پسماند در شهر آغاز شد. سپس در سال 1989 نخستین برنامه مدیریت پسماند برای دوره 1990 الی 2000 در شهر به اجرا در آمد. کاهش دفن زباله در زمین هدف اصلی این پروژه بود. جهت دستیابی به این هدف چند نکته مهم از جمله تفکیک زباله‌های رسانا در مبدأ، تصفیه بیولوژیکی و استخراج انرژی از پسماند وجود دارد. مساله امر اساسی این طرح شامل عملیات تفکیک در مبدأ بود که در سال 1988 به‌صورت یک برنامه آزمایشی با شرکت 3000 خانواده شروع شد. برای رسیدن به این هدف و جهت توصیف الگوی جدیدی از طبقه‌بندی زباله‌ها ارتباط با شهروندان صورت گرفت. اولین برنامه تسهیلات انتقال و بازیافت مواد (MR/TF) که «Sobacken» نامیده شد در سال 1991 آغاز شد. این برنامه بعدها و به‌طور همزمان به یک طبقه‌بندی کامل با سیستم بصری ارتقا یافت. دفن بهداشتی و نوین در سال
1992 صورت گرفت. در سال 1995، کارخانه تصفیه بیولوژیکی در زمینه فعالیت‌های بی‌هوازی و کودسازی در برنامه انتقال و بازیافت مواد شروع به‌کار کرد. نگهداری زباله‌های پرخطر در برنامه انتقال و بازیافت مواد در سال 1998 آغاز شد. دومین برنامه مدیریت پسماند در سال 2001 مثمرثمر واقع شد و تا 10 سال آینده را تحت‌پوشش قرار می‌داد. نتیجه دستیابی به این اهداف، کاهش دفن زیرزمینی زباله به موازات کاهش میزان کلی تولید زباله بود که در این طرح مورد تاکید واقع شده بود. در سال 2002، کارخانه هاضم بی‌هوازی برای تولید بیوگاز از زباله‌های ارگانیک شروع به فعالیت کرد که فرآوری بیوگاز حاصل شده جهت مصرف سوخت در وسایل نقلیه نیز در آنجا انجام می‌شد. نخستین جایگاه عمومی بیوگاز در سال 2003 در نتیجه ارتقای کارخانه تصفیه بیولوژیکی افتتاح شد و کارخانه احتراق جدید برای سوزاندن زباله‌ها در سال 2004 آغاز به کار کرد. این کارخانه انرژی گرمایی محلی و همچنین برق موردنیاز برای کل شهر را در یک واحد ترکیبی نیرو و حرارت1 (CHP) تامین می‌کند. چکیده رویدادهای مهمی که در این تسلسل رخ داده در جدول شماره 1 نشان داده شده است و سومین برنامه مدیریت پسماند برای دوره
بین 2012 الی 2020 در نظر گرفته شده است. این روزها، کلیه اتوبوس‌های حمل‌و‌نقل محلی در داخل این شهر تنها با بیوگازی کار می‌کنند که از زباله‌ها تولید شده است.pic5 شهر شعاری دارد با مضمون «یک شهر فارغ از سوخت‌های فسیلی» که سیستم مدیریت پسماند یکی از مهم‌ترین عملکردها جهت دستیابی به این هدف است. قدم بعدی تاسیس یک سیستم ترکیبی برای بازیافت مواد، تولید انرژی، تصفیه فاضلاب و به‌منظور هر چه سودمندتر کردن فرآیند در مکانی با نام «مرکز انرژی و محیط زیست» است. نتیجه این فرآیند کاهش دفن MSW از 100000 تن در سال 1990 تا کمتر از 200 تن در 2010 است . این دستاورد به‌رغم افزایش تولید زباله در این سال‌ها حاصل شده است. متوسط نسبت روش‌های تصفیه زباله در شهر بوراس در سال 2009 در شکل 1 نشان داده شده است.
مدل بوراس چگونه عمل می‌کند
در این بخش مدل بوراس از نقطه نظر فنی به‌صورت جزء به جزء توضیح داده می‌شود. این مدل شامل کنترل پسماند در شهر و همچنین چگونگی طراحی برنامه انتقال و بازیافت مواد (Sobacken) برای مدیریت زباله جامد شهر از طریق روش‌های مختلف تصفیه پسماند است. سپس اثر متقابل جامعه و جنبه‌های فنی که برای ارتقای سیستم حیاتی هستند مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.
گردش مواد در سیستم جمع‌آوری
سه جریان اصلی زباله جامد شهری در شهر بوراس وجود دارد که به‌صورت جداگانه جمع‌آوری می‌شود (شکل 2). اولین جریان پسماند مواد خوراکی و مواد باقیمانده و رسوبات است. این بخش از مواد شامل پسماندهای دستمال کاغذی، پارچه و ... است. ساکنان این دو نوع زباله را در دو کیسه پلاستیکی سیاه و سفید که توسط شهرداری فراهم شده است طبقه‌بندی می‌کنند. کلیه پسماندهای مواد خوراکی در کیسه سیاه رنگ ریخته؛ درحالی‌که زباله‌های باقیمانده در کیسه‌های سفید رنگ ریخته می‌شود. ریختن مواد مخصوص بسته‌بندی، زباله‌های خطرناک، لامپ‌ها، باتری‌ها، ابزار الکترونیکی و ... در این دو کیسه ممنوع است. سپس کیسه‌ها در یک مخزن جمع‌آوری شده و به برنامه انتقال و بازیافت مواد وارد می‌شود.
جریان دوم شامل بسته‌بندی‌ها است. محفظه‌های مختلفی که برای جمع‌آوری خرده زباله‌های مختلف تهیه شده‌اند در این جریان قرار می‌گیرد. pic۳زباله‌هایی که در این جریان جمع‌آوری می‌شوند عبارتند از بسته‌بندی‌های کاغذی و مقواها، بسته‌بندی‌های پلاستیکی، فلزی، بسته‌بندی‌های شیشه‌ای در دو محفظه جداگانه برای شیشه‌های رنگی و شفاف و روزنامه‌ها. بیش از ۸۰ مکان طبقه‌بندی در بوراس وجود دارد، که ایستگاه بازیافت نامیده می‌شود. مکان این ایستگاه‌ها و نوع محفظه‌ها بر اساس آلودگی و نیاز خیابان‌های مختلف طراحی شده است. بعضی از ایستگاه‌ها تمامی انواع محفظه‌ها را دارا هستند؛ درحالی‌که مابقی فقط شامل محفظه پسماندهای اصلی مانند روزنامه، شیشه‌های رنگی و بدون رنگ هستند. مواد طبقه‌بندی شده به‌صورت مستقیم یا از طریق MR/TF به صنایع بازیافت منتقل می‌شوند. طبق قانون مسوولیت تولید‌کننده، مدیریت ایستگاه‌های بازیافت به معنای فرآهم آوردن محفظه‌ها، جمع‌آوری و بازیافت مواد جمع‌آوری شده از ایستگاه بازیافت است که تماما با مسوولیت تولید‌کننده انجام می‌شود. به همین دلیل ساماندهی یک سرویس با فعالان متفاوت از صنایع بازیافت مختلف برای این هدف شکل گرفته است. در اکثر شهرداری‌های سوئد، جمع‌آوری مواد بسته‌بندی با پیروی از همین روش انجام می‌گیرد، اگرچه پیشنهادهایی نیز برای ارتقای این روش وجود دارد.
جریان سوم شامل زباله‌های بزرگ، پسماندهای خطرناک، کالاهای سفید، پسماندهای الکترونیکی و ... است. پنج مرکز بازیافت با ساعات کارکرد مناسب در طول هفته در بوراس فعالیت دارند که زباله‌های رسیده توسط شهروندان را دریافت می‌کند. هزینه‌ای برای انتقال مواد به این مراکز دریافت نمی‌شود. محفظه‌های مختلفی برای انواع متفاوت از پسماند در این مراکز بازیافت وجود دارد مانند WEEE (زباله‌های حاصل از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی)، زباله‌های فضای آزاد، پسماند قابل اشتعال، پلاستیک‌های سخت، مقواهای نازک، فلزات و سرامیک‌ها. علاوه‌بر این در این مراکز مکان‌هایی برای کالاهای سفید اختصاص یافته‌اند. زباله‌های پرخطر مانند لامپ‌ها، باتری‌ها، اسپری‌ها، رنگ‌ها و حلال‌ها نیز باید در ظروف استوانه‌ای شکل یا محفظه‌های کوچک جمع‌آوری شوند. مراکز، آموزش دستورکار را در محل برگزار می‌کنند تا به مردم در طبقه‌بندی صحیح مواد یاری رسانند. سپس مواد دسته‌بندی شده جهت توزیع گسترده‌تر به مراکز بازیافت تخصصی یا برای تصفیه مقتضی مانند پسماندهای خطرناک، به مرکز MR/TR منتقل می‌شوند.
درکنار این سه جریان، پسماندهای دارویی توسط مردم، به‌صورت جداگانه طبقه‌بندی شده و در داروخانه‌ها به‌منظور انتقال به شرکت‌های مخصوص برای تصفیه مناسب جمع‌آوری می‌شوند. به‌علاوه، در سیستمی که پیش‌تر به آن اشاره شد، جهت جمع‌آوری PET، آلومینیوم و برخی از بطری‌های شیشه‌ای نیز در شهر فعالیت‌هایی صورت می‌گیرد.
بازیافت مواد/ تسهیلات جابه جایی (MR/TF)
Sobacken نام مرکز MR/TF در بوراس است که در سال 1991 تاسیس شده است. این مرکز برای ساماندهی حدود 300 هزار تن زباله در سال طراحی شده است.
وظایف اصلی این مرکز عبارتند از:
1. جداسازی کیسه‌های پلاستیکی سفید و سیاه با استفاده از سیستم گروه‌بندی چشمی.
۲. تولید بیوگاز از پسماند مواد خوراکی و زباله‌های بیولوژیکی حاصل از صنایع مانند رستوران‌ها، شرکت‌های خوراک و تغذیه و کشتارگاه‌ها.
3. ذخیره‌سازی میانی برای زباله‌های خطرناک و سایر پسماندهای ذخیره شده از مراکز بازیافت و ایستگاه‌های بازیافت در راستای انتقال آنها به شرکتی مناسب.
۴. خردکردن زباله‌های قابل احتراق از کیسه‌های سفید مناسب برای مراکز بازیافت و پسماندهای صنعتی و آماده‌سازی سوخت برای کارخانه‌های سوخت.
5. نوعی دفن بهداشتی در زمین نیز وجود دارد که به‌منظور دفن زباله‌های تصفیه نشده حاصل از فعالیت تصفیه‌ای، asbestos، مقدار جزئی از پسماندهای ساخت وساز و تخریب‌ها است.
Sobacken قلب مدیریت پسماند در شهر بوراس است. شکل۳، نشان دهنده جریان و مسیر مواد به سمت این مرکز به روشی ساده است. مواد گروه‌بندی شده که به این مکان انتقال می‌یابند از میان مراحل تصفیه مختلفی عبور می‌کنند و به محصولات با ارزش افزوده تبدیل می‌شوند که به جامعه بازمی‌گردد. برای مثال، پسماند مواد خوراکی که به بیوگاز تبدیل می‌شود توسط سیستم حمل‌و‌نقل عمومی محلی در شهر به‌عنوان سوخت استفاده می‌شود. بخش احتراق‌پذیر زباله‌ها نیروی لازم برای کارخانه‌های تولید گرما و الکتریسیته شهری را فرآهم می‌آورد. مجموعه زباله‌های خطرناکی که از جریان پسماندها جدا می‌شود، باعث کاهش اثرات منفی محیط زیستی این مواد در اجتماع است. در نهایت، تنها بخش کوچکی از زباله ( کمتر از ۴ درصد) به سمت محل دفن بهداشتی برده خواهد شد.
تصفیه بیولوژیکی
یکی از وظایف اصلی در تصفیه زباله در Sobicken، تولید بیوگاز است که با تصفیه حدود ۱۸ درصد کل زباله‌های تولید شده در شهر به دست می‌آید. ورودی‌هاضم، مواد خام حاصل از دو مسیر است. یک مسیر از کیسه‌های پلاستیکی مشکی که حاوی پسماند خوراکی است حال آنکه مسیر دوم پسماندهای بیولوژیکی حاصل از صنایع را دریافت می‌کند مانند زباله‌های حاصل از خواربار فروشی‌ها، کشتارگاه‌ها و تولیدات خوراکی و تغذیه به همراه پسماندهای جانوری که هم مایع هستند و هم جامد. پسماند مواد خوراکی از بخش تصفیه ابتدایی عبور می‌کند، جایی که کیسه‌های پلاستیکی گشوده شده در آب شناور می‌شوند و از کیسه‌های پلاستیکی جدا می‌شوند و سرانجام سایر مواد گروه‌بندی نشده با روش اختلاف چگالی جدا می‌شوند. آنها سرانجام به مخزن بافر منتقل می‌شوند. برای مثال پسماند حاصل از کشتارگاه‌ها با زمان نگهداری یک ساعت و دمای °C ۷۰ یا با زمان طولانی‌تر و با دمای °C ۵۰ از مخزن بهداشتی عبور می‌کند و سپس با سایر زباله‌های صنعتی به سمت مخزن بافر پمپ می‌شوند. خوراک ورودی به مخزن‌هاضم ۳۲۰۰ متر مکعبی به اندازه m۱۵۰/۳day است. مدت زمان لازم برای تولید بیوگاز، ۲۱ روز است و سیستم به‌صورت پیوسته در شرایط گرماگیر (۵۵°C) کار می‌کند. سپس مواد هضم شده به سمت مخزن بافر‌هاضم پمپ می‌شوند و پس از آن برای جداسازی خرد‌ه‌ها از آب به سمت سانتریفیوژ روانه می‌شود. یک عامل لخته‌کننده مانند Polyacrylamide افزوده می‌شود تا خرده‌های کلوئیدی را قبل از ورود آنها به سانتریفیوژ لخته کند. سپس بخش‌های جامد برای فرآیند کمپوست منتقل می‌شوند، درحالی‌که بخشی از آب بازیافت می‌شود و بخشی دیگر برای فرآیند نیتروژن‌دهی به کارخانه تصفیه آب پسماند منتقل می‌شود.
کل بیوگاز تولید شده، حاصل از هاضم و مخازن بافر در حدود 9600m3/day است که حاوی 55 تا 75 درصد متان است. بیوگاز تولید شده جهت جداسازی CO2، H2O و رطوبت به سمت واحد ارتقادهنده هدایت می‌شود و پس از آن متان برای استفاده به‌عنوان سوخت اتومبیل‌ها تا حداقل 97 درصد پالایش می‌شود. تقریبا کلیه کامیون‌های حمل زباله در شهر، تمامی ماشین‌های مختص شهرداری‌ها، اتوبوس‌های حمل‌و‌نقل محلی و برخی از اتومبیل‌های شخصی و خصوصی با بیوگاز حاصل از زباله‌های جامد بیولوژیکی سوخت‌گیری می‌شوند.
آماده‌سازی سوخت حاصل از فضولات (RDF)
فعالیت دیگر Sobacken، تصفیه پسماند قابل احتراق در داخل دیگ‌های مولد بخار زباله است. در بوراس دو دیگ بخار با بستر سیال جهت سوزاندن پسماند برای خوراک ورودی وجود دارد که اندازه این خوراک ورودی باید در بزرگ‌ترین حالت کمتر از 10 سانتی‌متر باشد تا به‌صورتی موثر و کارآمد عمل کند در غیر این صورت، می‌تواند عملیات خوراک‌دهی و مخلوط‌سازی در بستر شنی را مختل کند. جریان پسماندها از کیسه‌های پلاستیکی سفید به ناحیه تصفیه ابتدایی در Sobacken منتقل می‌شود، درست همان‌گونه که زباله‌های احتراق‌پذیر از مراکز بازیافت و پسماندهای صنعتی به این ناحیه انتقال می‌یابند دو عدد آسیای چکشی جهت تحقق کاهش سایز خوراک وجود دارد. پس از تصفیه، این مواد که RDF نامیده می‌شوند آماده هستند تا به‌عنوان خوراک وارد دیگ‌های بخار در کارخانه تصفیه حرارتی بوراس شوند.
تصفیه حرارتی
تصفیه حرارتی به معنای احتراق پسماندها است که در بوراس در کارخانه ترکیبی گرما و تصفیه انرژی صورت می‌پذیرد. این کارخانه Rya نام دارد و دو عدد دیگ بخار با بستر سیال با ظرفیت 20MW در آن موجود است. این ظرفیت معادل 7 تن زباله در هر ساعت است. زباله ترکیبی از زباله‌های خانگی، تقریبا 30 درصد و زباله صنعتی در حدود 70 درصد است. علاوه‌بر این موضوع، درصدی از خرده پسماندهای جانوری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای تولید الکتریسیته، بخار تولید شده که از توربین عبور می‌کند به ژنراتور می‌رسد. به علت اختلاط شدیدی که در مواد پسماند وجود دارد، دما و فشار در واحد تولید الکتریسیته بسیار پایین است. دما در حدود °C 400 و فشار در حدود 49bar است. در غیر این صورت خطر زنگ‌زدگی و خوردگی در دستگاه‌های تولید گرما بالا می‌رود. فشار نهایی توربین توسط تغلیظ‌کننده‌ای که در دمای عملیاتی °C 100 (این دما بسته به فصول مختلف متفاوت است) کار می‌کند و آب‌گرم‌کن ناحیه را گرم می‌کند کنترل می‌شود. در چنین شرایطی تولید برق و حرارت به میزان 40MW خواهیم داشت [32]. با شرایط یکسان دو عدد دیگ بخار تراشه چوبی 60MW وجود دارد که به همان سیستم متصلند. از این گذشته، تولید سالانه این سایت برابر با 170-160 GWh برق و 600 GWh گرما است. کل کارخانه روی تپه‌ای قرار گرفته است که با فاصله‌ای کمتر از 2 کیلومتر از مرکز شهر و نزدیک به مناطق مسکونی است درست همان‌گونه که واحدهای صنعتی و تجاری و شرکت‌ها قرار گرفته‌اند. این موضوع به علت طراحی دقیق و هوشمندانه دیگ بخار که با ترکیب مناسبی از سیستم گاز طبیعی صورت گرفته امکان‌پذیر شده است. این محصول ترکیبی گرما و حرارت باعث افزایش بازده کلی مولد می‌شود، به‌خصوص اینکه امکان رسیدن بازده به بالای 85 درصد در مبنای واحد انرژی نیز وجود خواهد داشت.
دیگ‌های بخار پسماند
دیگ‌های مولد بخار پسماند در بوراس، دیگ بخار با بستر سیال هستند. این به آن معنا است که در آن بستری از ذرات شن وجود دارد که از میان آن هوا و گازهای سیال قابل انتشار از لوله‌های آب گرم و بخار عبور می‌کند. علاوه‌بر این ذرات متحرک که با سرعت مخلوط می‌شوند، حرارت و نرخ انتقال بالایی را تولید و شرایط تقریبا همگنی را حتی با وجود ورودی‌های متفاوت مهیا می‌کنند. یک دیگ بخار با بستر سیال در دامنه وسیعی از باردهی دارای بازدهی بالا خواهد بود (در حالت پرباری و کم‌باری بازده کمی دارد) و می‌تواند محتوای متفاوتی از مواد خشک را در خروجی تحت پوشش قرار دهد. پسماند به‌صورت مداوم و با واکنش موثری بر روی بستر وارد دیگ بخار می‌شود. در هر حال، پسماند پیش از ورود به بستر سیال دیگ بخار نیاز به تصفیه ابتدایی دارد. به این دلیل که باید برای تسهیل روند خوراک‌دهی از طریق مجرای ورودی کاملا با پسماندهای خرد مخلوط شود.
آیین‌نامه‌ای در سوئد (و در اتحادیه اروپا) وجود دارد حاکی از اینکه در هنگامی که زباله سوزانده می‌شود، باید حداقل به مدت ۲ ثانیه حرارتی برابر °C ۸۵۰ ببیند. این کار برای اطمینان از انهدام کامل هیدروکربن‌ها و به‌خصوص هیدروکربن‌های آغشته به کلر از جمله دی اکسیدها و furanها صورت می‌گیرد. نوع ویژه‌ای از بستر سیال، بستر حباب‌دار است، بدان معنا که بیشتر اجزا در بستر باقی می‌مانند. در حالی که به سبب فرسایش و شکست ذرات شن، ذرات کوچک‌تر شکلی را گرفته‌اند که بستر را ترک می‌کنند و با جریان گاز حرکت می‌کنند. در این بستر دما افزایش پیدا می‌کند، برخی از مواد غیر آلی/ معدنی درخاکستر حاصل می‌توانند کلوخه‌سازی کنند و ذرات بزرگ‌تری را بسازند که از روندگی سیال جلوگیری می‌کند. بدین سان، با یک کنترل دائمی دما یا با اندازه‌گیری مستقیم اختلاف فشار بستر باید از وقوع چنین شرایطی جلوگیری شود. برای اینکه هنگام ورود خوراک با انرژی بالا به دیگ بخار دمای بستر به اندازه کافی پایین نگه داشته شود، آب اضافه می‌شود. این کار باعث کاهش بازده انرژی کلی می‌شود، ولیکن باعث کاهش نیاز به شن تازه می‌شود و میزان کلوخه‌سازی را نیز کاهش می‌دهد.
خالص‌سازی گاز (گاز شویی)
با وجود اینکه طراحی دیگ‌های مدرن بخار به گونه‌ای است که قادر به احتراق کامل نزدیک به تمام مواد ورودی است، هنوز نیاز به خالص‌سازی گاز احساس می‌شود. گام اول در کارخانه بوراس شامل SNCR (کاهش انتخابی غیر کاتالیزی) است که جهت کاهش حجم اکسیدهای نیتروژن به واسطه ورود آمونیاک یا اوره است و اکسید را به گاز نیتروژن تبدیل می‌کند. در نهایت آهک و کربن فعال شده پس از گذشتن از ناحیه تبادل حرارتی به جریان گاز تزریق می‌شوند. سپس همراه با ذرات کوچک‌تری که از دستگاه غبارگیر (cyclone) و موانع وابسته در دیگ بخار عبور کرده است از فیلترها گرفته می‌شوند. آهک به جریان اضافه می‌شود بنابراین می‌تواند با ترکیبات شیمیایی سولفوریک (به‌عنوان نمونه با دی اکسید سولفور) وارد واکنش شود و سنگ گچ را تشکیل بدهد. کربن فعال شده گونه‌های مختلف شکل گرفته به‌خصوص دی‌اکسیدها و furanها را محبوس می‌کند. اگرچه دی‌اکسیدها و furanها طی فرآیند احتراق نابود می‌شوند، اما در حضور فلزات دیگری همچون مس اصلاحاتی در دماهای پایین‌تر صورت می‌پذیرد و از این رو این پاکسازی نهایی ضروری است. گازهای دودکش (عمدتا ۲ CO و H۲O) در نهایت از طریق یک دودکش در فضای جو آزاد می‌شوند.
ساماندهی خاکستر
محصولات باقیمانده پس از سوزاندن، تشعشعات گازی هستند و بخش جامد آن خاکستر است. در این دیگ بخار ویژه چهار نوع خاکستر متفاوت وجود دارد. خاکستر کف، خاکستر دیگ بخار، خاکستر سیکلون و خاکستر معلق. خاکستر کف از تفکیک ثابت مواد بستر خارج می‌شود. سپس این خاکستر تصفیه (غربال) شده و ذرات ریز آن به بستر بازگردانده شده؛ بنابراین سبب کاهش میزان شن تازه مورد نیاز خواهد شد. خاکستر کف باقیمانده جهت تفکیک فلزی به مرکز بازیافت مجاور ارسال می‌شود (این تفکیک از طریق آهن‌ربا و جریان مخالف صورت می‌گیرد). مواد به‌جامانده غلظت نسبتا کمتری از فلزات سنگین و گونه‌های دیگر دارد. بنابراین می‌توانند به‌عنوان مواد مورد استفاده در ساخت و ساز در سایت دفن زباله Sobacken به کار گرفته شوند. کل خاکستر باقیمانده جمع آوری‌شده و به Langoya در نروژ فرستاده می‌شود که در آنجا پیش از اینکه به‌عنوان مواد ساخت مجدد در گودال آهک قدیمی مورد استفاده قرار گیرد به‌صورت شیمیایی خنثی می‌شود. در کل سالانه ۵۰۰۰ تن از خاکستر کف و ۱۱۰۰ تن از انواع دیگر خاکستر تولید می‌شود.
گرم کردن ناحیه‌ای و خنک‌سازی منطقه‌ای
گرمای حاصل از احتراق به‌عنوان حامل حرارت برای گرم کردن آب به کار گرفته می‌شود. سپس این گرما به منازل و سایر ساختمان‌ها از جمله دفاتر کار، بیمارستان‌ها و مغازه‌ها منتقل می‌شود که به آن گرمایش منطقه‌ای گفته می‌شود. شبکه گرمایش منطقه‌ای تا حدود ۴۰ کیلومتری خارج از کارخانه انرژی توسعه می‌یابد و شامل لوله‌های عایق‌‌بندی شده در زیرزمین است. کلیه مصرف‌کنندگان یک مبدل حرارتی دارند که توسط آن بسته به نیاز میزان انرژی مورد نیاز خود را از سیستم دریافت می‌کنند. سیستم تا درجه حرارت °c ۹۰ آب را گرم می‌کند اما این حرارت طبق شرایط خارجی قابل تنظیم است. استفاده از گرمایش ناحیه‌ای کارآیی الکتریکی کارخانه را کاهش می‌دهد اما به علت دمای نسبتا بالا (و بنابراین فشار موازنه ای بالای مشابه) در نهایت، توربین، امکان کاربری بسیار بالاتری از انرژی آزاد شده را فراهم می‌کند.
علاوه‌بر شبکه گرمایش ناحیه‌ای یک شبکه خنک‌کننده بسیار کوچک نیز وجود دارد. این شبکه آب خنک °c را فراهم آورده و ساختمان‌هایی همچون سوپرمارکت‌ها و بیمارستان‌ها را طی ماه‌های گرم تابستان خنک می‌سازد. دو امکان برای استفاده از سرمای تولید شده وجود دارد. اول، کمپرسور است که در آن جریان الکتریسیته به‌عنوان تغذیه تجهیز استفاده شده و مانند یخچال عمل می‌کند. دوم چیلر جذبی است که در آن گرمایش منطقه‌ای برای تامین گرمای مورد نیاز جهت اجرای فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرد. اشکالی که بر کولر جذبی وارد است بازده حرارتی پایین آن است. به هر حال این فرصت را فراهم می‌سازد تا از آن در دوره‌های گرمایی و هنگامی که مصارف کمتری برای آن وجود دارد استفاده کنیم.
روابط متقابل دیسیپلین‌های مختلف
در مدیریت یکپارچه پسماند جامد در بوراس
بخش‌های پیشین نگاهی بود بر مدل مدیریت پسماند اجرایی در بوراس. در کنار آیین‌نامه‌هایی که سیستم را در مسیر مناسب هدایت می‌کنند، جنبه‌های دیگری از مدیریت پسماند که عبارتند از جنبه‌های اجتماعی، اقتصادی و فنی به‌منظور به هدف رساندن مقاصد محیط زیستی به اندازه کافی پیشرفت کرده‌اند.
'BoråsEnergiochMiljö AB' (BEM) نام شرکت شهرداری است که مسوول مدیریت پسماند در شهر بوراس است. از فعالیت‌های این شرکت عبارت است از جمع آوری زباله‌ها، تولید برق و حرارت از زباله، مدیریت کردن تصفیه آب زباله‌ها و تامین آب آشامیدنی برای شهروندان. فروش سالانه این شرکت در حدود 1 بیلیون SEK است و 220 نفر نیز نیروی مشغول به کار دارد. این ثابت می‌کند که زباله با این تعریف نه تنها یک ماده بلااستفاده نیست؛ بلکه منبعی برای مصارفی از این قبیل نیز است. همچنین نشان می‌دهد که با یک مدیریت یکپارچه، امکان داشتن یک سیستم مقرون به صرفه برای این مشکل وجود دارد همان گونه که در بوراس اجرا شده است.
نگاهی بر مدل بوراس نشان می‌دهد که پیشرفت تکنولوژی برای تولید بیوگاز، گرما و الکتریسیته از پسماند، امری تعیین‌کننده و حیاتی است. نکته مهم در این فرآیند آن است که چگونه به روابط متقابل با سایر جنبه‌های مدیریت پسماند رسیدگی شود. سیستمی که در بوراس در حال فعالیت است در نهایت سادگی به اجرا درآمده است. مدیریت پسماند پیچیده نیازمند عملیات و هزینه‌های نگهداری بالایی است که نتیجه آن جذابیت پایین برای سرمایه‌گذاران دولتی یا خصوصی است. از طرفی رهنمودهای سیاسی، شناسایی نیازهای جامعه و برنامه توسعه که کدام بخش از جامعه مشمول این سیستم می‌شود نکات اصلی هستند که در مدل بوراس به‌منظور پیشرفت فنی سیستم اشاره شده است. برق و گرما ترکیب اصلی انرژی هستند که برای مصرف خانگی در سوئد فراهم می‌شوند. سوزاندن سوخت‌های فسیلی به علت اثرات گازهای گلخانه‌ای (GHG) محکوم شده است؛ بنابراین لازم است که سوخت‌های فسیلی با منابع انرژی زیست‌توده‌ای دیگری مانند مواد MSW جایگزین گردد. از یکسو جامعه به انرژی نیاز دارد و با در نظر گرفتن بعد محیط زیستی نیاز به یافتن منابع جدید وجود دارد. از سوی دیگر آن بخش از پسماندها که قابل بازیافت نیستند و مناسب سوزاندن هستند، به‌عنوان مثال زباله‌های مربوط به کیسه‌های پلاستیکی سفید در مدل بوراس، به‌منظور جلوگیری از دفن در زمین باید با روش مناسبی مدیریت شود. این روابط متقابل نیازمند فعالیت‌های مهندسی برای یافتن راه‌حلی از قبیل نصب کوره‌های مخصوص سوزاندن زباله بستری روان‌ساز برای این بخش زباله در کارخانه تولید انرژی است.
مثال دیگر، بیوگاز حاصل از پسماندها در شهر بوراس است. حمل‌و‌نقل شهری برای یک جامعه متمدن بسیار تعیین‌کننده است. به‌خصوص در بوراس، اتوبوس‌ها سهم عمده‌ای در صنعت حمل‌و‌نقل دارند. از لحاظ محیط زیستی سوخت‌های فسیلی مانند گازوئیل و دیزل گزینه‌های مناسبی نیستند در صورتی‌که سوخت‌های زیست توده‌ای مانند اتانول، بیوگاز و بیودیزل می‌توانند این نیاز را برآورده سازند. از طرف دیگر بخش عمده‌ای از MSW برای استفاده در تولید بیوگاز مناسب به نظر می‌رسد. به‌علاوه این رابطه متقابل نیازمند عملکرد مهندسی در راستای طراحی و ارتقای تاسیسات به‌منظور برآورده ساختن نیازهای جامعه و همچنین مدیریت پسماند خوراکی در فرآیندی است که از نظر فنی و اقتصادی به صرفه باشد.
در این دو مثال از شهر بوراس پر واضح است که سیستم بر اساس نیازهای جامعه برای کاهش مضرات ناشی از زباله‌ها بر محیط زیست و استفاده از آن به‌عنوان منبع ارتقا یافته است. به هر حال، فاکتور مهم مرحله نخست فرآیند است که جداسازی پسماند در مبدا است. در غیر این صورت این فرآیند از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی مقرون به صرفه نیست.
همچنین در این نوشتار این موضوع مورد بحث قرار گرفت که پسماند در صورتی به‌عنوان یک منبع شناسایی می‌شود که بتوانیم آن را در گروه‌بندی‌های مناسب جهت استفاده در تکنولوژی تفکیک کنیم. فرآیندهایی که در شهر بوراس به انجام رسیده است هنگامی موفقیت‌آمیز است که مواد خام در هر مرحله به درستی تفکیک شده باشد. این یک وظیفه حیاتی است که توسط ساکنان و در خانه‌ها انجام می‌پذیرد. همین افراد هستند که نرخ پسماند را به سیستم مدیریت پسماند می‌پردازند و محصولات این پسماندها از جمله گرما، الکتریسیته و سوخت را خریداری می‌کنند؛ بنابراین آنها وابسته به کارکرد درست سیستم هستند. این سیستم زباله را به‌عنوان ماده خام نیاز دارد، این پسماند توسط شهروندان و در فعالیت‌های گوناگونی تولید می‌شود و در این مورد مردم تولید‌کننده زباله هستند. به این منظور، پسماند باید در جایی که مردم باید در خانه و بر اساس دستورالعمل به قسمت‌های کوچک تقسیم کنند، مدیریت شود. به‌علاوه، آنها باید همان‌گونه که برای برق و گرما و بیوگازی که مصرف می‌کنند هزینه پرداخت می‌کنند برای این خدمات نیز هزینه‌ای را بپردازند. این سه قانون حیاتی نیاز به توجه زیادی از جنبه اجتماعی دارد؛ چراکه تاثیر سیستم کاملا وابسته است به اینکه مردم چقدر عملیات تفکیک زباله را در خانه‌های خود درست انجام می‌دهند.
به‌منظور عملکرد موفق این گونه سیستم‌ها آموزش مردم درباره این شاخه لازم و ضروری است. ساکنان باید از اثرات زباله در محیط زیست آگاه باشند. آنها همچنین باید بدانند که چگونه زباله‌ها را به‌منظور کارکرد مناسب سیستم و تا جایی که امکان دارد، درست تفکیک کنند. بزرگ‌ترین چالش در اینجا کاهش حجم تولید زباله است چراکه سیستم به زباله به‌عنوان مواد اولیه برای فعالیت نیاز دارد. هدف‌گذاری به‌طور همزمان و در جهت ارتقای سلسله مراتب مدیریت پسماند انجام خواهند گرفت. این عمل به آن علت است که فعالیت‌های متفاوت اجتماعی در این شهر در همین راستا صورت گرفته است. کاهش دفن زباله تا ۴/۰ درصد از کل زباله جامد شهری در بوراس طی ۲۰ سال اخیر مستلزم داشتن یک مدل مهندسی و یک رابطه متقابل بین جامعه و محیط زیست است و همزمان از نظر اقتصادی موثر و مقرون به صرفه باشد.
مدل بوراس اثبات می‌کند که از زباله خانگی می‌توان به‌عنوان منبعی جهت بازیابی انرژی استفاده کرد. در هر حال، این عملکرد مشروط بر این است که سیستم مهندسی چگونه بر دیسیپلین‌های متفاوت نظارت می‌کند. جداسازی پسماندهای خطرناک و مواد قابل بازیافت از جریان زباله به همراه طبقه‌بندی پسماند مواد خوراکی و بخش‌های قابل اشتعال این فرصت را فراهم می‌آورد که بیوگاز از زباله مواد خوراکی و گرما و برق از رسوب آنها در یک مسیر کارآمد تولید شود. این نوشتار نشان می‌دهد که درجه موفقیت در سیستم بستگی دارد به مجموعی از جنبه‌های اجتماعی، اقتصادی، سیاسی، زیست محیطی، مهندسی و روابط متقابل میان آنها.
مدل بوراس چگونه عمل می‌کند
در این بخش مدل بوراس از نقطه نظر فنی به‌صورت جزء به جزء توضیح داده می‌شود. این مدل شامل کنترل پسماند در شهر و همچنین چگونگی طراحی برنامه انتقال و بازیافت مواد (Sobacken) برای مدیریت زباله جامد شهر از طریق روش‌های مختلف تصفیه پسماند است. سپس اثر متقابل جامعه و جنبه‌های فنی که برای ارتقای سیستم حیاتی هستند مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.
گردش مواد در سیستم جمع‌آوری
سه جریان اصلی زباله جامد شهری در شهر بوراس وجود دارد که به‌صورت جداگانه جمع‌آوری می‌شود (شکل 2). اولین جریان پسماند مواد خوراکی و مواد باقیمانده و رسوبات است. این بخش از مواد شامل پسماندهای دستمال کاغذی، پارچه و ... است. ساکنان این دو نوع زباله را در دو کیسه پلاستیکی سیاه و سفید که توسط شهرداری فراهم شده است طبقه‌بندی می‌کنند. کلیه پسماندهای مواد خوراکی در کیسه سیاه رنگ ریخته؛ درحالی‌که زباله‌های باقیمانده در کیسه‌های سفید رنگ ریخته می‌شود. ریختن مواد مخصوص بسته‌بندی، زباله‌های خطرناک، لامپ‌ها، باتری‌ها، ابزار الکترونیکی و ... در این دو کیسه ممنوع است. سپس کیسه‌ها در یک مخزن جمع‌آوری شده و به برنامه انتقال و بازیافت مواد وارد می‌شود.
جریان دوم شامل بسته‌بندی‌ها است. محفظه‌های مختلفی که برای جمع‌آوری خرده زباله‌های مختلف تهیه شده‌اند در این جریان قرار می‌گیرد. pic۳زباله‌هایی که در این جریان جمع‌آوری می‌شوند عبارتند از بسته‌بندی‌های کاغذی و مقواها، بسته‌بندی‌های پلاستیکی، فلزی، بسته‌بندی‌های شیشه‌ای در دو محفظه جداگانه برای شیشه‌های رنگی و شفاف و روزنامه‌ها. بیش از ۸۰ مکان طبقه‌بندی در بوراس وجود دارد، که ایستگاه بازیافت نامیده می‌شود. مکان این ایستگاه‌ها و نوع محفظه‌ها بر اساس آلودگی و نیاز خیابان‌های مختلف طراحی شده است. بعضی از ایستگاه‌ها تمامی انواع محفظه‌ها را دارا هستند؛ درحالی‌که مابقی فقط شامل محفظه پسماندهای اصلی مانند روزنامه، شیشه‌های رنگی و بدون رنگ هستند. مواد طبقه‌بندی شده به‌صورت مستقیم یا از طریق MR/TF به صنایع بازیافت منتقل می‌شوند. طبق قانون مسوولیت تولید‌کننده، مدیریت ایستگاه‌های بازیافت به معنای فرآهم آوردن محفظه‌ها، جمع‌آوری و بازیافت مواد جمع‌آوری شده از ایستگاه بازیافت است که تماما با مسوولیت تولید‌کننده انجام می‌شود. به همین دلیل ساماندهی یک سرویس با فعالان متفاوت از صنایع بازیافت مختلف برای این هدف شکل گرفته است. در اکثر شهرداری‌های سوئد، جمع‌آوری مواد بسته‌بندی با پیروی از همین روش انجام می‌گیرد، اگرچه پیشنهادهایی نیز برای ارتقای این روش وجود دارد.
جریان سوم شامل زباله‌های بزرگ، پسماندهای خطرناک، کالاهای سفید، پسماندهای الکترونیکی و ... است. پنج مرکز بازیافت با ساعات کارکرد مناسب در طول هفته در بوراس فعالیت دارند که زباله‌های رسیده توسط شهروندان را دریافت می‌کند. هزینه‌ای برای انتقال مواد به این مراکز دریافت نمی‌شود. محفظه‌های مختلفی برای انواع متفاوت از پسماند در این مراکز بازیافت وجود دارد مانند WEEE (زباله‌های حاصل از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی)، زباله‌های فضای آزاد، پسماند قابل اشتعال، پلاستیک‌های سخت، مقواهای نازک، فلزات و سرامیک‌ها. علاوه‌بر این در این مراکز مکان‌هایی برای کالاهای سفید اختصاص یافته‌اند. زباله‌های پرخطر مانند لامپ‌ها، باتری‌ها، اسپری‌ها، رنگ‌ها و حلال‌ها نیز باید در ظروف استوانه‌ای شکل یا محفظه‌های کوچک جمع‌آوری شوند. مراکز، آموزش دستورکار را در محل برگزار می‌کنند تا به مردم در طبقه‌بندی صحیح مواد یاری رسانند. سپس مواد دسته‌بندی شده جهت توزیع گسترده‌تر به مراکز بازیافت تخصصی یا برای تصفیه مقتضی مانند پسماندهای خطرناک، به مرکز MR/TR منتقل می‌شوند.
درکنار این سه جریان، پسماندهای دارویی توسط مردم، به‌صورت جداگانه طبقه‌بندی شده و در داروخانه‌ها به‌منظور انتقال به شرکت‌های مخصوص برای تصفیه مناسب جمع‌آوری می‌شوند. به‌علاوه، در سیستمی که پیش‌تر به آن اشاره شد، جهت جمع‌آوری PET، آلومینیوم و برخی از بطری‌های شیشه‌ای نیز در شهر فعالیت‌هایی صورت می‌گیرد.
بازیافت مواد/ تسهیلات جابه جایی (MR/TF)
Sobacken نام مرکز MR/TF در بوراس است که در سال 1991 تاسیس شده است. این مرکز برای ساماندهی حدود 300 هزار تن زباله در سال طراحی شده است.
وظایف اصلی این مرکز عبارتند از:
1. جداسازی کیسه‌های پلاستیکی سفید و سیاه با استفاده از سیستم گروه‌بندی چشمی.
۲. تولید بیوگاز از پسماند مواد خوراکی و زباله‌های بیولوژیکی حاصل از صنایع مانند رستوران‌ها، شرکت‌های خوراک و تغذیه و کشتارگاه‌ها.
3. ذخیره‌سازی میانی برای زباله‌های خطرناک و سایر پسماندهای ذخیره شده از مراکز بازیافت و ایستگاه‌های بازیافت در راستای انتقال آنها به شرکتی مناسب.
۴. خردکردن زباله‌های قابل احتراق از کیسه‌های سفید مناسب برای مراکز بازیافت و پسماندهای صنعتی و آماده‌سازی سوخت برای کارخانه‌های سوخت.
5. نوعی دفن بهداشتی در زمین نیز وجود دارد که به‌منظور دفن زباله‌های تصفیه نشده حاصل از فعالیت تصفیه‌ای، asbestos، مقدار جزئی از پسماندهای ساخت وساز و تخریب‌ها است.
Sobacken قلب مدیریت پسماند در شهر بوراس است. شکل۳، نشان دهنده جریان و مسیر مواد به سمت این مرکز به روشی ساده است. مواد گروه‌بندی شده که به این مکان انتقال می‌یابند از میان مراحل تصفیه مختلفی عبور می‌کنند و به محصولات با ارزش افزوده تبدیل می‌شوند که به جامعه بازمی‌گردد. برای مثال، پسماند مواد خوراکی که به بیوگاز تبدیل می‌شود توسط سیستم حمل‌و‌نقل عمومی محلی در شهر به‌عنوان سوخت استفاده می‌شود. بخش احتراق‌پذیر زباله‌ها نیروی لازم برای کارخانه‌های تولید گرما و الکتریسیته شهری را فرآهم می‌آورد. مجموعه زباله‌های خطرناکی که از جریان پسماندها جدا می‌شود، باعث کاهش اثرات منفی محیط زیستی این مواد در اجتماع است. در نهایت، تنها بخش کوچکی از زباله ( کمتر از ۴ درصد) به سمت محل دفن بهداشتی برده خواهد شد.
تصفیه بیولوژیکی
یکی از وظایف اصلی در تصفیه زباله در Sobicken، تولید بیوگاز است که با تصفیه حدود ۱۸ درصد کل زباله‌های تولید شده در شهر به دست می‌آید. ورودی‌هاضم، مواد خام حاصل از دو مسیر است. یک مسیر از کیسه‌های پلاستیکی مشکی که حاوی پسماند خوراکی است حال آنکه مسیر دوم پسماندهای بیولوژیکی حاصل از صنایع را دریافت می‌کند مانند زباله‌های حاصل از خواربار فروشی‌ها، کشتارگاه‌ها و تولیدات خوراکی و تغذیه به همراه پسماندهای جانوری که هم مایع هستند و هم جامد. پسماند مواد خوراکی از بخش تصفیه ابتدایی عبور می‌کند، جایی که کیسه‌های پلاستیکی گشوده شده در آب شناور می‌شوند و از کیسه‌های پلاستیکی جدا می‌شوند و سرانجام سایر مواد گروه‌بندی نشده با روش اختلاف چگالی جدا می‌شوند. آنها سرانجام به مخزن بافر منتقل می‌شوند. برای مثال پسماند حاصل از کشتارگاه‌ها با زمان نگهداری یک ساعت و دمای °C ۷۰ یا با زمان طولانی‌تر و با دمای °C ۵۰ از مخزن بهداشتی عبور می‌کند و سپس با سایر زباله‌های صنعتی به سمت مخزن بافر پمپ می‌شوند. خوراک ورودی به مخزن‌هاضم ۳۲۰۰ متر مکعبی به اندازه m۱۵۰/۳day است. مدت زمان لازم برای تولید بیوگاز، ۲۱ روز است و سیستم به‌صورت پیوسته در شرایط گرماگیر (۵۵°C) کار می‌کند. سپس مواد هضم شده به سمت مخزن بافر‌هاضم پمپ می‌شوند و پس از آن برای جداسازی خرد‌ه‌ها از آب به سمت سانتریفیوژ روانه می‌شود. یک عامل لخته‌کننده مانند Polyacrylamide افزوده می‌شود تا خرده‌های کلوئیدی را قبل از ورود آنها به سانتریفیوژ لخته کند. سپس بخش‌های جامد برای فرآیند کمپوست منتقل می‌شوند، درحالی‌که بخشی از آب بازیافت می‌شود و بخشی دیگر برای فرآیند نیتروژن‌دهی به کارخانه تصفیه آب پسماند منتقل می‌شود.
کل بیوگاز تولید شده، حاصل از هاضم و مخازن بافر در حدود 9600m3/day است که حاوی 55 تا 75 درصد متان است. بیوگاز تولید شده جهت جداسازی CO2، H2O و رطوبت به سمت واحد ارتقادهنده هدایت می‌شود و پس از آن متان برای استفاده به‌عنوان سوخت اتومبیل‌ها تا حداقل 97 درصد پالایش می‌شود. تقریبا کلیه کامیون‌های حمل زباله در شهر، تمامی ماشین‌های مختص شهرداری‌ها، اتوبوس‌های حمل‌و‌نقل محلی و برخی از اتومبیل‌های شخصی و خصوصی با بیوگاز حاصل از زباله‌های جامد بیولوژیکی سوخت‌گیری می‌شوند.
آماده‌سازی سوخت حاصل از فضولات (RDF)
فعالیت دیگر Sobacken، تصفیه پسماند قابل احتراق در داخل دیگ‌های مولد بخار زباله است. در بوراس دو دیگ بخار با بستر سیال جهت سوزاندن پسماند برای خوراک ورودی وجود دارد که اندازه این خوراک ورودی باید در بزرگ‌ترین حالت کمتر از 10 سانتی‌متر باشد تا به‌صورتی موثر و کارآمد عمل کند در غیر این صورت، می‌تواند عملیات خوراک‌دهی و مخلوط‌سازی در بستر شنی را مختل کند. جریان پسماندها از کیسه‌های پلاستیکی سفید به ناحیه تصفیه ابتدایی در Sobacken منتقل می‌شود، درست همان‌گونه که زباله‌های احتراق‌پذیر از مراکز بازیافت و پسماندهای صنعتی به این ناحیه انتقال می‌یابند دو عدد آسیای چکشی جهت تحقق کاهش سایز خوراک وجود دارد. پس از تصفیه، این مواد که RDF نامیده می‌شوند آماده هستند تا به‌عنوان خوراک وارد دیگ‌های بخار در کارخانه تصفیه حرارتی بوراس شوند.
تصفیه حرارتی
تصفیه حرارتی به معنای احتراق پسماندها است که در بوراس در کارخانه ترکیبی گرما و تصفیه انرژی صورت می‌پذیرد. این کارخانه Rya نام دارد و دو عدد دیگ بخار با بستر سیال با ظرفیت 20MW در آن موجود است. این ظرفیت معادل 7 تن زباله در هر ساعت است. زباله ترکیبی از زباله‌های خانگی، تقریبا 30 درصد و زباله صنعتی در حدود 70 درصد است. علاوه‌بر این موضوع، درصدی از خرده پسماندهای جانوری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای تولید الکتریسیته، بخار تولید شده که از توربین عبور می‌کند به ژنراتور می‌رسد. به علت اختلاط شدیدی که در مواد پسماند وجود دارد، دما و فشار در واحد تولید الکتریسیته بسیار پایین است. دما در حدود °C 400 و فشار در حدود 49bar است. در غیر این صورت خطر زنگ‌زدگی و خوردگی در دستگاه‌های تولید گرما بالا می‌رود. فشار نهایی توربین توسط تغلیظ‌کننده‌ای که در دمای عملیاتی °C 100 (این دما بسته به فصول مختلف متفاوت است) کار می‌کند و آب‌گرم‌کن ناحیه را گرم می‌کند کنترل می‌شود. در چنین شرایطی تولید برق و حرارت به میزان 40MW خواهیم داشت [32]. با شرایط یکسان دو عدد دیگ بخار تراشه چوبی 60MW وجود دارد که به همان سیستم متصلند. از این گذشته، تولید سالانه این سایت برابر با 170-160 GWh برق و 600 GWh گرما است. کل کارخانه روی تپه‌ای قرار گرفته است که با فاصله‌ای کمتر از 2 کیلومتر از مرکز شهر و نزدیک به مناطق مسکونی است درست همان‌گونه که واحدهای صنعتی و تجاری و شرکت‌ها قرار گرفته‌اند. این موضوع به علت طراحی دقیق و هوشمندانه دیگ بخار که با ترکیب مناسبی از سیستم گاز طبیعی صورت گرفته امکان‌پذیر شده است. این محصول ترکیبی گرما و حرارت باعث افزایش بازده کلی مولد می‌شود، به‌خصوص اینکه امکان رسیدن بازده به بالای 85 درصد در مبنای واحد انرژی نیز وجود خواهد داشت.
دیگ‌های بخار پسماند
دیگ‌های مولد بخار پسماند در بوراس، دیگ بخار با بستر سیال هستند. این به آن معنا است که در آن بستری از ذرات شن وجود دارد که از میان آن هوا و گازهای سیال قابل انتشار از لوله‌های آب گرم و بخار عبور می‌کند. علاوه‌بر این ذرات متحرک که با سرعت مخلوط می‌شوند، حرارت و نرخ انتقال بالایی را تولید و شرایط تقریبا همگنی را حتی با وجود ورودی‌های متفاوت مهیا می‌کنند. یک دیگ بخار با بستر سیال در دامنه وسیعی از باردهی دارای بازدهی بالا خواهد بود (در حالت پرباری و کم‌باری بازده کمی دارد) و می‌تواند محتوای متفاوتی از مواد خشک را در خروجی تحت پوشش قرار دهد. پسماند به‌صورت مداوم و با واکنش موثری بر روی بستر وارد دیگ بخار می‌شود. در هر حال، پسماند پیش از ورود به بستر سیال دیگ بخار نیاز به تصفیه ابتدایی دارد. به این دلیل که باید برای تسهیل روند خوراک‌دهی از طریق مجرای ورودی کاملا با پسماندهای خرد مخلوط شود.
آیین‌نامه‌ای در سوئد (و در اتحادیه اروپا) وجود دارد حاکی از اینکه در هنگامی که زباله سوزانده می‌شود، باید حداقل به مدت ۲ ثانیه حرارتی برابر °C ۸۵۰ ببیند. این کار برای اطمینان از انهدام کامل هیدروکربن‌ها و به‌خصوص هیدروکربن‌های آغشته به کلر از جمله دی اکسیدها و furanها صورت می‌گیرد. نوع ویژه‌ای از بستر سیال، بستر حباب‌دار است، بدان معنا که بیشتر اجزا در بستر باقی می‌مانند. در حالی که به سبب فرسایش و شکست ذرات شن، ذرات کوچک‌تر شکلی را گرفته‌اند که بستر را ترک می‌کنند و با جریان گاز حرکت می‌کنند. در این بستر دما افزایش پیدا می‌کند، برخی از مواد غیر آلی/ معدنی درخاکستر حاصل می‌توانند کلوخه‌سازی کنند و ذرات بزرگ‌تری را بسازند که از روندگی سیال جلوگیری می‌کند. بدین سان، با یک کنترل دائمی دما یا با اندازه‌گیری مستقیم اختلاف فشار بستر باید از وقوع چنین شرایطی جلوگیری شود. برای اینکه هنگام ورود خوراک با انرژی بالا به دیگ بخار دمای بستر به اندازه کافی پایین نگه داشته شود، آب اضافه می‌شود. این کار باعث کاهش بازده انرژی کلی می‌شود، ولیکن باعث کاهش نیاز به شن تازه می‌شود و میزان کلوخه‌سازی را نیز کاهش می‌دهد.
خالص‌سازی گاز (گاز شویی)
با وجود اینکه طراحی دیگ‌های مدرن بخار به گونه‌ای است که قادر به احتراق کامل نزدیک به تمام مواد ورودی است، هنوز نیاز به خالص‌سازی گاز احساس می‌شود. گام اول در کارخانه بوراس شامل SNCR (کاهش انتخابی غیر کاتالیزی) است که جهت کاهش حجم اکسیدهای نیتروژن به واسطه ورود آمونیاک یا اوره است و اکسید را به گاز نیتروژن تبدیل می‌کند. در نهایت آهک و کربن فعال شده پس از گذشتن از ناحیه تبادل حرارتی به جریان گاز تزریق می‌شوند. سپس همراه با ذرات کوچک‌تری که از دستگاه غبارگیر (cyclone) و موانع وابسته در دیگ بخار عبور کرده است از فیلترها گرفته می‌شوند. آهک به جریان اضافه می‌شود بنابراین می‌تواند با ترکیبات شیمیایی سولفوریک (به‌عنوان نمونه با دی اکسید سولفور) وارد واکنش شود و سنگ گچ را تشکیل بدهد. کربن فعال شده گونه‌های مختلف شکل گرفته به‌خصوص دی‌اکسیدها و furanها را محبوس می‌کند. اگرچه دی‌اکسیدها و furanها طی فرآیند احتراق نابود می‌شوند، اما در حضور فلزات دیگری همچون مس اصلاحاتی در دماهای پایین‌تر صورت می‌پذیرد و از این رو این پاکسازی نهایی ضروری است. گازهای دودکش (عمدتا ۲ CO و H۲O) در نهایت از طریق یک دودکش در فضای جو آزاد می‌شوند.
ساماندهی خاکستر
محصولات باقیمانده پس از سوزاندن، تشعشعات گازی هستند و بخش جامد آن خاکستر است. در این دیگ بخار ویژه چهار نوع خاکستر متفاوت وجود دارد. خاکستر کف، خاکستر دیگ بخار، خاکستر سیکلون و خاکستر معلق. خاکستر کف از تفکیک ثابت مواد بستر خارج می‌شود. سپس این خاکستر تصفیه (غربال) شده و ذرات ریز آن به بستر بازگردانده شده؛ بنابراین سبب کاهش میزان شن تازه مورد نیاز خواهد شد. خاکستر کف باقیمانده جهت تفکیک فلزی به مرکز بازیافت مجاور ارسال می‌شود (این تفکیک از طریق آهن‌ربا و جریان مخالف صورت می‌گیرد). مواد به‌جامانده غلظت نسبتا کمتری از فلزات سنگین و گونه‌های دیگر دارد. بنابراین می‌توانند به‌عنوان مواد مورد استفاده در ساخت و ساز در سایت دفن زباله Sobacken به کار گرفته شوند. کل خاکستر باقیمانده جمع آوری‌شده و به Langoya در نروژ فرستاده می‌شود که در آنجا پیش از اینکه به‌عنوان مواد ساخت مجدد در گودال آهک قدیمی مورد استفاده قرار گیرد به‌صورت شیمیایی خنثی می‌شود. در کل سالانه ۵۰۰۰ تن از خاکستر کف و ۱۱۰۰ تن از انواع دیگر خاکستر تولید می‌شود.
گرم کردن ناحیه‌ای و خنک‌سازی منطقه‌ای
گرمای حاصل از احتراق به‌عنوان حامل حرارت برای گرم کردن آب به کار گرفته می‌شود. سپس این گرما به منازل و سایر ساختمان‌ها از جمله دفاتر کار، بیمارستان‌ها و مغازه‌ها منتقل می‌شود که به آن گرمایش منطقه‌ای گفته می‌شود. شبکه گرمایش منطقه‌ای تا حدود ۴۰ کیلومتری خارج از کارخانه انرژی توسعه می‌یابد و شامل لوله‌های عایق‌‌بندی شده در زیرزمین است. کلیه مصرف‌کنندگان یک مبدل حرارتی دارند که توسط آن بسته به نیاز میزان انرژی مورد نیاز خود را از سیستم دریافت می‌کنند. سیستم تا درجه حرارت °c ۹۰ آب را گرم می‌کند اما این حرارت طبق شرایط خارجی قابل تنظیم است. استفاده از گرمایش ناحیه‌ای کارآیی الکتریکی کارخانه را کاهش می‌دهد اما به علت دمای نسبتا بالا (و بنابراین فشار موازنه ای بالای مشابه) در نهایت، توربین، امکان کاربری بسیار بالاتری از انرژی آزاد شده را فراهم می‌کند.
علاوه‌بر شبکه گرمایش ناحیه‌ای یک شبکه خنک‌کننده بسیار کوچک نیز وجود دارد. این شبکه آب خنک °c را فراهم آورده و ساختمان‌هایی همچون سوپرمارکت‌ها و بیمارستان‌ها را طی ماه‌های گرم تابستان خنک می‌سازد. دو امکان برای استفاده از سرمای تولید شده وجود دارد. اول، کمپرسور است که در آن جریان الکتریسیته به‌عنوان تغذیه تجهیز استفاده شده و مانند یخچال عمل می‌کند. دوم چیلر جذبی است که در آن گرمایش منطقه‌ای برای تامین گرمای مورد نیاز جهت اجرای فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرد. اشکالی که بر کولر جذبی وارد است بازده حرارتی پایین آن است. به هر حال این فرصت را فراهم می‌سازد تا از آن در دوره‌های گرمایی و هنگامی که مصارف کمتری برای آن وجود دارد استفاده کنیم.
روابط متقابل دیسیپلین‌های مختلف
در مدیریت یکپارچه پسماند جامد در بوراس
بخش‌های پیشین نگاهی بود بر مدل مدیریت پسماند اجرایی در بوراس. در کنار آیین‌نامه‌هایی که سیستم را در مسیر مناسب هدایت می‌کنند، جنبه‌های دیگری از مدیریت پسماند که عبارتند از جنبه‌های اجتماعی، اقتصادی و فنی به‌منظور به هدف رساندن مقاصد محیط زیستی به اندازه کافی پیشرفت کرده‌اند.
'BoråsEnergiochMiljö AB' (BEM) نام شرکت شهرداری است که مسوول مدیریت پسماند در شهر بوراس است. از فعالیت‌های این شرکت عبارت است از جمع آوری زباله‌ها، تولید برق و حرارت از زباله، مدیریت کردن تصفیه آب زباله‌ها و تامین آب آشامیدنی برای شهروندان. فروش سالانه این شرکت در حدود 1 بیلیون SEK است و 220 نفر نیز نیروی مشغول به کار دارد. این ثابت می‌کند که زباله با این تعریف نه تنها یک ماده بلااستفاده نیست؛ بلکه منبعی برای مصارفی از این قبیل نیز است. همچنین نشان می‌دهد که با یک مدیریت یکپارچه، امکان داشتن یک سیستم مقرون به صرفه برای این مشکل وجود دارد همان گونه که در بوراس اجرا شده است.
نگاهی بر مدل بوراس نشان می‌دهد که پیشرفت تکنولوژی برای تولید بیوگاز، گرما و الکتریسیته از پسماند، امری تعیین‌کننده و حیاتی است. نکته مهم در این فرآیند آن است که چگونه به روابط متقابل با سایر جنبه‌های مدیریت پسماند رسیدگی شود. سیستمی که در بوراس در حال فعالیت است در نهایت سادگی به اجرا درآمده است. مدیریت پسماند پیچیده نیازمند عملیات و هزینه‌های نگهداری بالایی است که نتیجه آن جذابیت پایین برای سرمایه‌گذاران دولتی یا خصوصی است. از طرفی رهنمودهای سیاسی، شناسایی نیازهای جامعه و برنامه توسعه که کدام بخش از جامعه مشمول این سیستم می‌شود نکات اصلی هستند که در مدل بوراس به‌منظور پیشرفت فنی سیستم اشاره شده است. برق و گرما ترکیب اصلی انرژی هستند که برای مصرف خانگی در سوئد فراهم می‌شوند. سوزاندن سوخت‌های فسیلی به علت اثرات گازهای گلخانه‌ای (GHG) محکوم شده است؛ بنابراین لازم است که سوخت‌های فسیلی با منابع انرژی زیست‌توده‌ای دیگری مانند مواد MSW جایگزین گردد. از یکسو جامعه به انرژی نیاز دارد و با در نظر گرفتن بعد محیط زیستی نیاز به یافتن منابع جدید وجود دارد. از سوی دیگر آن بخش از پسماندها که قابل بازیافت نیستند و مناسب سوزاندن هستند، به‌عنوان مثال زباله‌های مربوط به کیسه‌های پلاستیکی سفید در مدل بوراس، به‌منظور جلوگیری از دفن در زمین باید با روش مناسبی مدیریت شود. این روابط متقابل نیازمند فعالیت‌های مهندسی برای یافتن راه‌حلی از قبیل نصب کوره‌های مخصوص سوزاندن زباله بستری روان‌ساز برای این بخش زباله در کارخانه تولید انرژی است.
مثال دیگر، بیوگاز حاصل از پسماندها در شهر بوراس است. حمل‌و‌نقل شهری برای یک جامعه متمدن بسیار تعیین‌کننده است. به‌خصوص در بوراس، اتوبوس‌ها سهم عمده‌ای در صنعت حمل‌و‌نقل دارند. از لحاظ محیط زیستی سوخت‌های فسیلی مانند گازوئیل و دیزل گزینه‌های مناسبی نیستند در صورتی‌که سوخت‌های زیست توده‌ای مانند اتانول، بیوگاز و بیودیزل می‌توانند این نیاز را برآورده سازند. از طرف دیگر بخش عمده‌ای از MSW برای استفاده در تولید بیوگاز مناسب به نظر می‌رسد. به‌علاوه این رابطه متقابل نیازمند عملکرد مهندسی در راستای طراحی و ارتقای تاسیسات به‌منظور برآورده ساختن نیازهای جامعه و همچنین مدیریت پسماند خوراکی در فرآیندی است که از نظر فنی و اقتصادی به صرفه باشد.
در این دو مثال از شهر بوراس پر واضح است که سیستم بر اساس نیازهای جامعه برای کاهش مضرات ناشی از زباله‌ها بر محیط زیست و استفاده از آن به‌عنوان منبع ارتقا یافته است. به هر حال، فاکتور مهم مرحله نخست فرآیند است که جداسازی پسماند در مبدا است. در غیر این صورت این فرآیند از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی مقرون به صرفه نیست.
همچنین در این نوشتار این موضوع مورد بحث قرار گرفت که پسماند در صورتی به‌عنوان یک منبع شناسایی می‌شود که بتوانیم آن را در گروه‌بندی‌های مناسب جهت استفاده در تکنولوژی تفکیک کنیم. فرآیندهایی که در شهر بوراس به انجام رسیده است هنگامی موفقیت‌آمیز است که مواد خام در هر مرحله به درستی تفکیک شده باشد. این یک وظیفه حیاتی است که توسط ساکنان و در خانه‌ها انجام می‌پذیرد. همین افراد هستند که نرخ پسماند را به سیستم مدیریت پسماند می‌پردازند و محصولات این پسماندها از جمله گرما، الکتریسیته و سوخت را خریداری می‌کنند؛ بنابراین آنها وابسته به کارکرد درست سیستم هستند. این سیستم زباله را به‌عنوان ماده خام نیاز دارد، این پسماند توسط شهروندان و در فعالیت‌های گوناگونی تولید می‌شود و در این مورد مردم تولید‌کننده زباله هستند. به این منظور، پسماند باید در جایی که مردم باید در خانه و بر اساس دستورالعمل به قسمت‌های کوچک تقسیم کنند، مدیریت شود. به‌علاوه، آنها باید همان‌گونه که برای برق و گرما و بیوگازی که مصرف می‌کنند هزینه پرداخت می‌کنند برای این خدمات نیز هزینه‌ای را بپردازند. این سه قانون حیاتی نیاز به توجه زیادی از جنبه اجتماعی دارد؛ چراکه تاثیر سیستم کاملا وابسته است به اینکه مردم چقدر عملیات تفکیک زباله را در خانه‌های خود درست انجام می‌دهند.
به‌منظور عملکرد موفق این گونه سیستم‌ها آموزش مردم درباره این شاخه لازم و ضروری است. ساکنان باید از اثرات زباله در محیط زیست آگاه باشند. آنها همچنین باید بدانند که چگونه زباله‌ها را به‌منظور کارکرد مناسب سیستم و تا جایی که امکان دارد، درست تفکیک کنند. بزرگ‌ترین چالش در اینجا کاهش حجم تولید زباله است چراکه سیستم به زباله به‌عنوان مواد اولیه برای فعالیت نیاز دارد. هدف‌گذاری به‌طور همزمان و در جهت ارتقای سلسله مراتب مدیریت پسماند انجام خواهند گرفت. این عمل به آن علت است که فعالیت‌های متفاوت اجتماعی در این شهر در همین راستا صورت گرفته است. کاهش دفن زباله تا ۴/۰ درصد از کل زباله جامد شهری در بوراس طی ۲۰ سال اخیر مستلزم داشتن یک مدل مهندسی و یک رابطه متقابل بین جامعه و محیط زیست است و همزمان از نظر اقتصادی موثر و مقرون به صرفه باشد.
مدل بوراس اثبات می‌کند که از زباله خانگی می‌توان به‌عنوان منبعی جهت بازیابی انرژی استفاده کرد. در هر حال، این عملکرد مشروط بر این است که سیستم مهندسی چگونه بر دیسیپلین‌های متفاوت نظارت می‌کند. جداسازی پسماندهای خطرناک و مواد قابل بازیافت از جریان زباله به همراه طبقه‌بندی پسماند مواد خوراکی و بخش‌های قابل اشتعال این فرصت را فراهم می‌آورد که بیوگاز از زباله مواد خوراکی و گرما و برق از رسوب آنها در یک مسیر کارآمد تولید شود. این نوشتار نشان می‌دهد که درجه موفقیت در سیستم بستگی دارد به مجموعی از جنبه‌های اجتماعی، اقتصادی، سیاسی، زیست محیطی، مهندسی و روابط متقابل میان آنها.
ارسال نظر