فهرست مطالبعنوانصفحهفصل اول: مقدمهفصل اول: مقدمه11-1- کلیات21-2- ضرورت انجام تحقیق31-3- انجام تحقیق31-3- اهداف تحقيق3فصل دوم: سیستم ها و عوامل موثر بر تخمیر فصل دوم: ادبيات موضوع62-1- شناخت کمپوست تركيبي62-2- اجزا موجود در زباله72-3- لجنهای فاضلاب شهری92-3-1- لجن اولیه102-3-2- لجنهای بیولوژیکی102-3-3- لجنهای شیمیایی112-4- ضرورت کنترل و تصفیه لجن فاضلاب شهری112-5- اهداف و مقررات مربوط به استفاده مجدد و دفع لجن122-6- تعریف کمپوست132-7- مباحث اساسی تهیه کمپوست142-8- روشهای تئوریک تولید کمپوست152-8-1- تجزیه هوازی152-8-2- تجزیه غیر هوازی182-9- کمپوست تركيبي192-10- انواع کمپوست تركيبي192-11- خصوصیات کمپوست202-12- ویژگیها و موارد مصرف کمپوست212-12-1- کاهش آلودگی محیط زیست ( آب و هوا )222-12-2- جلوگیری از فرسایش خاک222-12-3- قابلیت نگاهداری آب در زمین232-12-4- متخلخل نمودن خاک232-12-5- سایر موارد کاربرد کمپوست232-13- پژوهش های انجام شده242-14- روشهای تولید کمپوست252-15- فرآیند ویندرو282-15-1- تاریخچه کاربرد فرآیند ویندرو292-15-2- راهبری سیستم302-15-3- اثرات زیست محیطی و بهداشتی332-16- فرآیند توده های ثابت342-16-1- تاریخچه کاربرد توده های ثابت هوادهی شده352-16-2- تشریح فرآیند362-16-3- وضعیت موجود432-16-4- چشم اندازهای اخیر432-17- سیستمهای کمپوست راکتوری452-17-1- راکتورهای جریان عمودی جامدات452-17-2- راکتور بیوسل482-17-3- راکتور BAV482-18- راکتورهای جریان افقی و شیب دار جامدات492-18-1- استوانه های چرخان492-18-2- راکتور دانو522-18-3- محفظه های با بستر همزده شده522-18-4- راکتور فیرفیلد542-19- محفظه های با بستر ثابت552-19-1- راکتور پایگرو552-19-2- راکتور تونلیBVA562-20- میکروبیولوژی فرایند562-20-1- الگوی دما – زمان582-21- عوامل موثر بر تخمیر592-21-1- هوادهی602-21-2- میزان هوادهی مورد نیاز و مکانیزم های آن612-21-3- میزان رطوبت622-21-4- کنترل رطوبت642-21-5- نسبت C/N65فصل سوم: روشها و لوازم مورد استفاده فصل سوم: روشها و لوازم مورد استفاده 683-1- وسایل مورد نیاز683-1-1- طراحی و ساخت واحد نمونه آزمایشگاهی683-1-2- عملیات انتقال، شناسایی مواد693-1-3- تهیه مخلوط اولیه کمپوست693-2- مطالعات آزمایشگاهی713-3- انتقال لجن تصفیه خانه به آزمایشگاه713-4- بررسی کیفی لجن های تولیدی و زباله713-5- اندازه گیری دما723-6- تعیین ماده آلی و کربن723-6- تعیین نيتروژن733-6- تعیین رطوبت733-9- تعیین pH743-10- تغلیظ لجن743-12- اقدامات پایش و کنترل فرآیند743-12-1- پایش فرآیند753-12-2- کنترل فرآیند76فصل چهارم: نتایج و تحليل داده هافصل چهارم: نتایج و تحليل داده ها784-1- آزمايش مرحله اول كمپوست تركيبي784-1-1- پایش و کنترل فرآیند در آزمايش مرحله اول كمپوست تركيبي814-1-2- نتایج آزمایش مرحله اول كمپوست تركيبي824-2- آزمایشمرحله دوم كمپوست تركيبي854-2-1- شرح آزمایش مرحله دوم كمپوست تركيبي854-2-2- تحلیل آزمایش مرحله دوم كمپوست تركيبي894-2-3- نتایج آزمایش مرحله دوم كمپوست تركيبي904-3- معیارهای ارزیابی عملکرد سیستم در تثبیت لجن904-3-1- کنترل فلزات سنگین904-3-2- کنترل پاتوژنها914-3-3- کنترل بو924-3-5- اندازه گیری مواد آلی باقیمانده93 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادهافصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها955-1- نتیجه گیری955-2- پیشنهادات97منابع و ماخذ99 فهرست شکل هاعنوانصفحهشکل (2-1)- سیکل کربن و نیتروژن در فرايندهای هوازی17شکل ( 2-2)- شمایی از فرایند ویندرو27شکل (2-3)- ابعاد و اندازه های متداول توده های کمپوست ویندرو31شکل (2-4)- نمودار ارتباط کاهش پاتوژنها با زمان و درجه حرارت در روش ویندرو33شکل (2-5) -مراحل اصلی فرآیند کمپوست به توده های ثابت هوادهی شده37شکل (2-6)- سطح مقطع یک نمونه ثابت هوادهی شده39شکل (2-7) -نماهایی از توده های ثابت هوادهی شده40شکل (2-8)-درجه حرارت در توده های ثابت هوادهی شده با مواد مختلف42شکل (2-9)- راکتورهای جریان عمودی با بستر جامدات بهم زده46شکل (2-10)- راکتورهای جریان عمودی با بستر پرشده47شکل (2-11)- انواع راکتورهای کمپوست با استوانه های چرخان51شکل (2-12)- راکتورهای افقی کمپوست با بستر همزده شده53شکل (3-1)- نمایی از پایلوت ساخته شده67شکل (4-1)- نمودار تغییرات ph نسبت به زمان79شکل (4-2)- نمودار تغییرات دما نسبت به زمان79شکل (4-3)- نمودار تغییرات رطوبت نسبت به زمان80شکل (4-4)- نمودار تغییرات نرخ هوادهی نسبت به زمان80شکل (4-5)- نمودار تغییراتph نسبت به زمان84شکل (4-6)- نمودار تغییرات دما نسبت به زمان85شکل (4-7)- نمودار تغییرات رطوبت نسبت به زمان85شکل (4-8)- نمودار تغییرات نرخ هوادهی نسبت به زمان86 فهرست جدول هاعنوانصفحهجدول (1-1)- مقایسه آنالیز زباله در چندین منطقه جهان8جدول (1-2)- تعداد و انواع میکروارگانیسم های معمولی گرم کمپوست مرطوب56جدول (2-3)- حداکثر رطوبت مورد نیاز جهت کمپوست شدن مواد مختلف64جدول (2-4)- نسبت C/N در مواد مختلف66جدول (3-1)- آزمایشات تعیین فاکتورهای شاخص فرآیند کمپوست70جدول (3-2)- نتایج آزمایشات تعیین فاکتورهای شاخص فرآیند کمپوست73جدول(4-1)- آنالیز لجن (مرحله اول)75جدول(4-2)- آنالیز زباله (مرحله اول)75جدول(4-3)- آنالیز مخلوط اولیه کمپوست (مرحله اول)76جدول(4-4)- نتایج آزمایشات تعیین فاکتورهای شاخص فرآیند کمپوست (مرحله اول)76جدول(4-5)- نتایج آزمایشات تعیین فاکتورهای شاخص فرآیند کمپوست (مرحله دوم)82جدول (4-6)- .مقایسه فلزات سنگین کمپوست مرحله اول و دوم و لجن فاضلاب با استانداردهای کشورهای آلمان، ایتالیا و یونان87 فصل اولمـقـدمـــه1-1- کلیـاتامروزه در اقصی نقاط دنیا شاهد پیشرفت روز افزون ملل مختلف در کلیه زمینه ها، بالاخص اقتصادی می‌باشیم. در هیچ دوره ای جهان چنین دگرگونی سریعی را بر خود ندیده است. از مشخصه های این نظام نوین، تولید بیش از پیش که نتیجه آن مصرف گسترده است، می باشد. این مصرف نتیجه ای جز تولید انبوه مواد ناخواسته یا به عبارت ساده تر، زباله در پی نخواهد داشت. زباله در جوامع شهر نشین، علی الخصوص شهرهای بزرگ که بافت جمعیتی آنها به صورت متمرکز می باشد، به عنوان یک محصول ناخواسته و منفور که در اسرع وقت می بایست آن را از محیط زندگی شخصی دور کرد، تعریف می شود.امروزه پس از تجارب و آزمایش های طولانی مشخص شده است که ارزشمندترین و مؤثرترین کودها و تقویت کننده ها از انسان بدست می آید. چینی ها قبل از ما این اصل را رعایت می کردند و مدفوعات انسانی را به زمین هایشان بازگشت می دادند[33]. واقعیت اینست که بحرانهای زیست محیطی با وارد کردن خسارات جانی و مالی جبران ناپذیر به انسانها هشدار می دهند که دیگر توان خود پالایی از تن خسته طبیعت بدر آمده است. با این باور مدتهاست که کشورهای پیشرفته به منظور حفاظت از محیط زیست، عملیات تصفیه مواد زائد نظیر فاضلابها را قبل از دفع اجباری نموده اند[32].تصفیه فاضلابها همواره با تولید دو بخش مجزای پساب و لجن همراه می باشد، از این میان پسابها غالباً کیفیتی مطلوب جهت دفع به محیط دارند در حالیکه لجنها بدلیل آلودگی بسیار زیاد نیاز به تصفیه و تثبیت بیشتر دارند. در یک تصفیه خانه فاضلاب شهری، تأسیسات تصفیه و تثبیت لجن به مراتب حساستر، تخصصی تر و پر هزینه تر از سایر واحدها می باشند، چنانچه به عنوان مثال حدود 30 درصد از کل هزینه احداث تصفیه خانه گرگان به واحد تثبیت لجن اختصاص یافت. بر این اساس بایستی توجهات خاصی بر بهینه سازی فنی و اقتصادی روشهای تصفیه و تثبیت لجن معطوف گردد[32].در کشورهای پیشرفته چندین سال است که تحقیقات جهت انتخاب الگوی بهینه تصفیه و تثبیت لجن شروع شده است. اینکار بایستی در کشور ما نیز همگام با گسترش صنعت فاضلاب، مورد عنایت مسئولین و متخصصین قرار گیرد. با توجه به اهمیت دو موضوع مطرح شده یعنی زباله شهری و لجن می توان با ترکیب کردن این دو طی فرایند، کود ترکیبی (co-composting) بدست آورد که مشکل زباله شهری و تصفیه خانه را حل کند . 1-2- ضرورت انجام تحقیقیکی از روشهای مؤثر در خنثی نمودن اثرات نامطلوب زباله ها و لجن، تبدیل آنها به کود کمپوست و استفاده مجدد از آنها به عنوان کودآلی (گیاهی) در کشاورزی است. در بیشتر کشورهای جهان، اقتصادی بودن این روش نسبت به سایر روش ها به اثبات رسیده است، بخصوص در مناطق کشاورزی و اطراف شهرهای کوچک (به طرق غیر صنعتی)، که حتی پایین بودن هزینه حمل و نقل، فراوانی مواد آلی و نیروی انسانی ارزان، می تواند بسیار اقتصادی باشد[10].البته ذکر این مطلب ضروری است که کمپوست ترکیبی باید کاملاً در شرایط مناسب و بهداشتی تهیه و مصرف شود، زیرا زباله یک ترکیب نامتجانس است و کلیه اجزاء تشکیل دهنده آن قابلیت کمپوست شدن را ندارند و از طرفی بعضی از مواد متشکله زباله چنانچه با خاک مخلوط شوند، موجب نزول کیفیت آن می گردد و تعدادی از آنها موجب آلودگی خاک شده، از طریق جذب در گیاهان به انسانها و حیوانات انتقال می یابد که این خود موجب زیان های جبران ناپذیری می گردد و همچنین لجن دارای مقدار زیادی فلزات سنگین است که خود موجب نزول کیفیت لجن می گردد[10]. 1-3- اهداف تحقیقکمپوست ترکیبی فرآیندی است که خواه ناخواه با توجه به مشکلات عدیده ناشی از دفع نامناسب زباله‌های شهری ومشکلات لجن در تصفیه خانه ها در آینده ای نزدیک رشد و توسعه خواهد یافت. کمپوست فرآیندی سهل و ممتنع است. ساده به آن جهت که نیاز به دستگاهها و تجهیزات پیچیده الکترونیکی و مکانیکی ندارد و با کمترین امکانات در تمامی مناطق با اقلیم های متفاوت و با هر ظرفیتی قابل اجرا است و ممتنع به آن خاطر که فرآیند یک فرآیند بیولوژیکی است. یعنی با موجودات زنده می بایست سروکار داشت و شرایط مناسب را برای تغذیه و رشد آنها می باید تأمین نمود. از این رو شناخت فاکتورها و عوامل موثر بر حیات، تغذیه ورشد این موجودات بسیار اساسی و مهم می باشد و کوچکترین بی اطلاعی از این امر موجب تولید محصولات ناخواسته در فرآیند کمپوست ترکیبیخواهد شد که موضوع اصلی ما در این رساله می باشد.