بهره گیری از ژئوممبران ها در محل های دفن زباله، بسیار کارآمد و موفقیت آمیز بوده است. درحقیقت دهه هاست که این پوشش ها در سطوح ختلف پروژه های عمرانی و البته لندفیل ها بکار رفته اند. از همین رو در مقاله حاضر، قصد داریم به عملکرد آسترها، کلاهک ها و پوشش های شناور ژئوممبران ها بپردازیم. این تجهیزات که عمدتاً بوسیله‌ی پلی اتیلن های با چگالی بالا (HDPE) ساخته میشوند، تقریباً 30 سال است که به عنوان لایه زیرین در محل های دفن زباله استفاده می شوند.
غشاها درواقع برای دهه‌ها در عملیات دفن زباله مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اما انتخاب غشاء مناسب و برگزیدن روش استفاده متناسب از آن میتواند اثرات گسترده‌ای بر پایداری و ایمنی مکانهای دفن زباله توسط ژئوممبران داشته باشد. جالب است بدانید که geomembrane ها بسدر مقابل، ضربات، فشارهای وارده، خوردگیها و سایشها شدیداَ مقاوم هستند. درحالیکه نصب آنها بسیار پرسرعت بوده و روند اجرای پروژه های شهری از جمله محل های دفن زباله را سرعت می‌بخشند.
به‌طور کلی ژئوممبران ها در کاربری های مختلف، از جمله لندفیل های زباله بسیار خوب عمل کرده اند. اما به طور غیرمنتظره، چند استثنا وجود داشته است که ما را در توسعه سیستم های حتی بهتر راهنمایی کرده است. تعریف اصطلاحات geomembrane قبل از شروع بررسی دقیق آنچه در این زمینه‌ی کاربردهای آنها اتفاق می‌افتد، امری لازم است. بنابراین میتوان گفت که ابتدا لازمست لایه حائل را روی کف و کناره‌های یک تاسیسات نگهداری پوشش دهید. پوشش شناور ژئوممبرانها، شناور بر روی مایع محتوی است که به لایه زیرین در اطراف لبه های حوضچه مهر و موم شده است و با سطح مایع بالا و پایین می رود. درنتیجه یک لاینر ژئوممبران حاوی رویه‌ی ارزشمندی است که از آب‌های زیرزمینی محافظت میکند.
یک کلاهک ژئوممبران حاوی گاز محل دفن زباله است و مانع از تبدیل شدن بارش به شیرابه میشود. همچنین پوشش شناور آنها از انتشار بو جلوگیری میکند و از تبخیر/آلودگی یک منبع ارزشمند مانند آب آشامیدنی جلوگیری میکند.
بهره گیری از ژئوممبران های پلی اتیلن با چگالی بالا در اجرای لندفیل های زباله، به کاهش موثر هزینه های عملیاتی اجرای آنها منجر میگردد. مقرون بصرفه بودن ژئومبرین HDPE در قیاس با مصالحی نظیر:
کاملاَ مشهود می باشد. چنانکه قادرند تا 30% هزینه های عملیاتی را کاهش دهند. وزن سبکتر آنها نیز مبالغ مربوط به اجرت کارگران محیطی و حمل و جابجایی را پایینتر می‌آورد. عملیات ساخت بدنه‌ی لندفیل ها نیز بسته به قطر دهانه مورد نیاز، با استفاده از انواع لوله کاروگیت صورت می پذیرد که هزینه‌ها را اقتصادی تر خواهد نمود.
تکامل استفاده از HDPE در اوایل دهه 1980، بیشتر مربوط به تولید انواع لوله پلی اتیلن بود. رفته رفته اما از HDPE در ژئوممبران ها به دلیل مزایای گسترده ای همچون:
و… استفاده شد. همین ویژگیهای برجسته موجب شد تا اساساَ تولید ژئوممبران ها از جنس PVC کاهش یابد. پوشش ضعیفتر پی وی سی ها نیز دیگر عامل کنار گذاشته شدن آنها در تولید geomembrane محسوب میشود. ضمن اینکه باید گفت:
یکی دیگر از علل استقبال گسترده از ژئوممبران HDPE، توانایی جوشکاری یکپارچه با روش های حرارتی بود. این در حالیست که ساخت این پوششها از جنس PVC، با استفاده از حلال ها و چسب ها اتفاق می‌افتاد. یعنی بخصوص برای کاربری های لندفیل زباله و شیرابه‌های حاصل از آن، پی‌وی‌سی ها امکان نشتی بیشتری داشتند!!.
مجموعاَ در آن زمان درزهای PVC می‌توانستند جدا شوند؛ ولی HDPE ها استحکام به مراتب بیشتری ارائه میکنند.
غالباَ در سطوح زیرین یا جوانب لندفیل های زباله، حوضچه های شیرابه در نظر گرفته میشود. تعبیه‌ی حوضچه زباله از این جهت حائز اهمیت است شیرابه های خارج شده از زباله‌های تر به سطوح زیرزمینی آب نفوذ نکند و ان منابع ارزشمند را آلوده نسازد. ضمن اینکه به محیط زیست نیز آسیبی وارد نشود. سطوح ژئوممبران ها به عنوان:
بر روی حوضچه های شیرابه نیز استفاده می شوند. ژئوممبران ها با توجه به عدم تأثیرپذیریشان از هرگونه آلودگی و ماده‌های افزودنی، سطوح مناسبی برای حوضچه‌های مربوطه بشمار می روند. ضمن اینکه همواره در میان مجاری شیرابه ها و لندفیل زباله، جانوران موذی زیادی زیست میکنند. نکته‌ی ویژه دیگر اینست که جانوران موذی توانایی خوردن ژئو ممبران ها را ندارند.
سیستم پوشش ژئوممبرین HDPE در حال نصب در محل دفن زباله MSW معدن نیز بسیار کاربردی میباشد. به‌ویژه در محیط‌های سرد. البته به زودی مشخص شد که وقتی HDPE در دماهای پایین منقبض میشود، تنش‌های کششی ایجاد شده در لاینر میتواند باعث ایجاد ترک‌خوردگی تنش شکننده (SC) شود. این مسئله قبلا در لوله‌های توزیع گاز طبیعی پلی اتیلن با چگالی بالا تجربه و مطالعه شده بود.
ترک تنشی، یک ترک شکننده است که در تنش ثابت کمتر از تسلیم کششی یا تنش شکست ماده رخ می دهد. یافته های تحقیقاتی مشخص نموده که SC تابعی از فرمولاسیون رزین است و بنابراین میتواند در HDPEها از تولیدکنندگان مختلف ژئوممبران کاملاً متفاوت باشد. با این حال، فرمول‌ها در طول سال‌ها بهبود یافته‌اند. تا جایی که SC اکنون به ندرت در مواد تولیدکنندگان رزین و ژئوممبران بین‌المللی HDPE رخ می‌دهد. به‌دلیل این حساسیت به SC، این یک هدف طراحی استاندارد است که ژئوممبرانها فقط به عنوان یک مانع عمل کنند؛ و نه به عنوان یک عضو باربر سیستم پوشش.
البته باتوجه به ضریب انبساط حرارتی بالای HDPE، در عمل بسیار دشوار است. درحقیقت چین و چروک هایی ایجاد می شود که از بین بردن آنها شدیداَ مشکل خواهد بود.
برای جلوگیری از ایجاد چین و چروک ها که پیشتر بدان اشاره شد، ژئوممبران های HDPE هنگام پوشاندن به طور اجتناب ناپذیری تحت فشار قرار می گیرند. سیستم‌های دولاین با استفاده از لاینر ثانویه (پایین) تا حدی به این دلیل، بعنوان پشتیبان ایمنی توسعه یافتند. این اقدام، بسیار خوب عمل کرد. به‌شرطی که سیستم تشخیص شیرابه لندفیل زباله (LDS)، بین دو ژئوممبرین اجازه نداشته‌باشد با مایع نشت‌شده پر گردد.
ویژگی «اجتناب از سر هیدرولیک روی لاینر ثانویه»، باعث می شود که سیستم آستر نشتی نداشته باشد. اگرچه هر دو ژئوممبران اولیه و ثانویه دارای تعداد مشابهی از عیوب اجتناب ناپذیر هستند. اما به شرطی که مایعی که از لاینر اولیه (بالایی) نشت می کند، اجازه انباشته شدن بر روی چند عیب در لاینر ثانویه را نداشته باشد. چنانکه سیستم دوگانه به زیر لایه نشت نکند.
تعیین محل نشتی جمع آوری مایع نشتی، اجازه می دهد تا نرخ جریان نشتی از لاینر اولیه تعیین شود. در همان زمان، در اواخر دهه 1980 تکنیک های الکتریکی برای تعیین محل نشتی در ژئوممبرین پوشیده شده توسط:
معرفی شد. تقریباً 25 درصد از نشتی ها در هنگام نصب خود ژئوممبران و 75 درصد به عنوان پوشش ژئوممبران ایجاد می شود. تعداد نشتی ها در واحد سطح با سطح آستر و با کاهش نسبی جزئیات کار در نصب کاهش می یابد. بهره گیری از این پوششها، بطور تقریبی قادرست تا فراوانی نشت از حدود 12 واحد در هکتار را به حدود 2 واحد در هکتار کاهش دهد.
بررسی‌های الکتریکی نشان داد که اکثر تاسیسات لاینر لندفیل زباله به درجات مختلفی نشت میکنند. ازهمین رو سازمانها اثربخشی کیفیت ساخت و ساز (CQA) به فکر ابداع تکنیکهایی برای تقویت پوشش های ژئوممبرین افتادند. در تلاش برای به حداقل رساندن نشت، ژئوممبران ها با:
برای ساخت آسترهای کامپوزیتی ترکیب شدند. با GCL ها، معمولاً دو لایه ژئوتکستایل دارای دانه های بنتونیت بین آنها، با سوزن سوراخ میشود. چرایی این اقدام بدین دلیل است که نشتی در ژئوممبران، بنتونیت را هیدراته کرده و باعث متورم شدن و نشتی بی‌تأثیر آن شود. تماس “صمیمی” بین GCL و ژئوممبران مانع از انتقال جانبی مایع در امتداد این رابط می شود. درنتیجه نشت اولیه لاینر، به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت. با این حال یک مشکل اصلی وجود خواهد داشت و آن اینست که:
چین و چروک‌های ژئوممبران همچنان یک مشکل بالقوه باقی می‌ماند. طی این اتفاق، مناطقی ایجاد میشود که ژئوممبرین با GCL در تماس نیست و مناطقی که آستر تحت فشار قرار دارد. فلذا پتانسیل بیشتری برای شکست بوجود می آید!!.
حاصل کار “رضایت بخش” که به معنای نشتی صفر ژئوممبران ها در لندفیل زباله میباشد، از لاینر اولیه ممکن نیست. بررسی های الکتریکی از نظر آماری نشان داده است که نشت صفر انتظاری غیر منطقی بشمار می‌آید. البته لاینرهای اولیه بدون نشتی نیز وجود دارند؛ اما مطمئنا نمی توان آنها را تضمین کرد. جالب است بدانید که بسیاری از سیستم‌های دولاینینگ نیز وجود داشته‌اند که فقط قطره‌هایی از LDS خارج میشود. ولی مالکان خصوصی و سازمانی لندفیل های زباله از آنها راضی نبوده‌اند.
درسوی دیگر تقاضا برای تعمیر لاینرف تنها منجر به افزایش نرخ جریان نشتی شده است. در ایالات متحده، حداکثر نرخ مجاز نشت قابل قبول از طریق یک ژئوممبران اولیه با 300 میلی‌متر هد هیدرواستاتیک (حداکثر تنظیم‌شده)، که بالاتر از آن نشتی‌ها باید پیدا و تعمیر شوند، معمولاً 200 لیتر در هکتار در روز است. این عدد مجاز در تصفیه خانه های فاضلاب شهری که پس از مراحل تصفیه فاضلاب ابتدایی توسط:
و… قرار میگیرند، در زیر هد 2 متری روزانه 5000 لیتر در هکتار می باشد. عدد مذکور بسیار زیاد است و به طور منطقی میتواند حدود 2000 لیتر در هکتار در روز باشد. بنابراین، در طراحی‌های معقول لاینر باید حداکثر نرخ جریان نشتی مجاز در نظر گرفته شود. سپس یک سیستم زهکشی زیرین را در خود جای دهند که این سرعت جریان را بدون آسیب بیشتر به بستر و لاینر کنترل کند.
بله. فارغ از نصب پوشش های ژئوممبران در کاربری های لندفیل زباله، اجرای یک سیستم زهکشی مناسب نیز بسیار حائز اهمیت است. معمولاَ زهکشی این سیستم‌ها با استفاده از لوله زهکش که دارای سوراخهایی بر بدنه‌ی خود میباشد، صورت میپذیرد. وجود همین حفره ها به جمع آوری مناسب شیرابه ها و انتقال آن به حوضچه های موردنظر کمک میکند. البته نباید از اهمیت سطوح اولیه و ثانویه ژئوممبرین ها به عنوان یک عایق مستحکم در لندفیل های زباله غافل شد.
درواقع وزارت حفاظت از محیط زیست ایالت نیویورک، با مشاهده مزایای عملی انجام بررسی‌ها بر روی ژئوممبران اولیه، الزامی برای انجام بررسی‌ها در سطح کف ژئو ممبران‌های ثانویه را اضافه میکند. پوشاندن محل دفن زباله برای به حداقل رساندن مقدار شیرابه اولیه که باید:
شود، امری واجب است. ازهمین رو از این پوشش ها (geomembrane) برای:
به نوعی به عنوان درپوش محل دفن زباله استفاده میشود.
همواره در نصب پوشش های ژئوممبران، چالشهایی با عنوان بروز لغزش وجود خواهد داشت. بخصوص در کاربری‌های آلوده‌ای همانند محل های دفن زباله که با انواع مواد سر و کار دارند!. گاهاَ محل های دفن زباله دارای شیب های مهندسی سازی مطابق با استانداردها هستند. بمنظور جلوگیری از لغزش لاینرها و کلاهک های ژئوممبرین به پایین شیب‌ها، اغلب بافت یا ساختاری برای افزایش اصطکاک و نگهدارندگی با:
تعبیه می گردد. تکسچرینگ یک پروفایل تصادفی برای افزایش اصطکاک ژئوممبران ها و لاینرها، همانند یک «دریای مواج» است. درحالیکه پروفیل های ساختاریافته، پروفیل های مهندسی شده ای هستند که برای تعامل بهینه با سطوح مختلف جفت گیری طراحی شده اند. برای جلوگیری از لغزش خاک‌های پوششی در بالای ژئوممبران، سطح بالایی نیز ممکنست بافت یا ساختار داشته باشد. با این حال، اگر استحکام برشی رابط «سطح مشترک بالاتر»، از سطح مشترک پایین تر باشد، تنش کششی در geomembrane ایجاد می شود که ممکن است در دراز مدت، شدیداَ آسیب زا باشد. به‌ویژه برای متریال HDPE.
در هنگام لغزش خاک های پوششی، خرابی های شیب جانبی زیادی روی کلاهک های محل دفن زباله بوجود می‌آید. خرابیهایی که عمدتاً به دلیل طراحی‌های اشتباه ناشی از عدم توجه به شرایط خاک اشباع است. بخاطر داشته باشید که:
وقوع چنین حالاتی، تابعی از افزایش اصطکاک دو یا تک سطحی است. درنتیجه پیشنهاد میشود برای کاهش ریسک ها، به سراغ نسل جدید کلاهک ها، یعنی کلاهک های ژئوممبرین در معرض (EGC) بروید.
کلاهک های ژئوممبران در معرض برای محل های دفن زباله و لندفیل زباله، چه چیزی می توانند ارائه دهند؟!. درپاسخ به این سوال مهم میتوان گفت که کلاهک های آشکار قادرند تا:
اگرچه در طراحی های ابتدایی باید به عواملی نظیر:
توجه گردد.
تقریباً هشت کلاهک ژئوممبران در معرض (EGCs) در ایالات متحده با استفاده از متریالهای fPP تقویت شده، HDPE و آلیاژ بین پلیمری اتیلن (EIA) ساخته شده است. اما هریک از این مدلها، چه ویژگیهایی را برای بستر شهری به ارمغان آورده اند؟!. یکی از HDPE EGCs ها در فلوریدا با موفقیت از دو طوفان جان سالم به در برد. قطعاَ میدانید که طوفانهای آمریکا همواره بسیار مهیب بوده و خسارات گسترده ای را بر جای میگذارد!!.
کلاهک fPP-R در طی 10 سال عملکرد بسیار خوبی داشته است و قرار است استفاده از آنها برای 10 سال دیگر مجاز شود. PP نیز به دلیل:
عملکرد خوبی دارد. چین و چروک ها در HDPE، تمایل به حرکت به پایین شیب را دارند. ولی در دماهای پایین تر، به سمت بالای شیب ها حرکت نمی کنند. مسئله ای که نیاز به یک الگوی دقیق در نظر گرفته شده از ترانشه های لنگر دارد. LLDPE دیگر متریالیست که به دلیل مقاومت کمتر در برابر هوا، برای EGC ها استفاده نمی شود. یک نامزد جدید برای EGCها، به ویژه در مناطق سردسیر، ژئوممبران پیش ساخته قیر (BGM) بشمار می‌رود. BGM ها، ژئوممبرین های مهندسی شده سفارشی هستند که از ترکیب:
بوجود آمده اند. آنها را می توان در دمای کمتر از 0 درجه سانتیگراد مستقر نمود و جوش داد. ضمن اینکه ضریب انبساط بسیار پایینی دارند و برای مقاومت در برابر باد، گزینه‌ی مطلوبی محسوبی میشوند. امکان استفاده کامل از جوشهای اولتراسونیک برای اتصال این نوع پوششها فراهم است.
ژئوممبرانهای فوق همچنین می توانند زیرزمین‌های ناهموار و خاک و البته محل های دفن زباله را پوشش دهند.
دکتر «Ian D. Peggs» رئیس مجموعه‌ی «I-CORP INTERNATIONAL»، یک شرکت مشاوره عملکرد مواد ژئوسنتتیک در سراسر جهان است. مجموعه‌ی نامبرده که در Ocean Ridge فلوریدا واقع شده است، از جمله‌ی شرکتهای ارائه دهنده‌ی آسترهای کامپوزیتی ژئوممبران های چند لایه برای محل های دفن زباله است.
معمولاَ ژئوممبرین های چند لایه در کنار این آسترها بکار برده میشود تا عملکرد نهایی، شدیداَ مطلوبتر باشد. ژئوممبران های پنج و هفت لایه با قابلیت:
بمنظور استفاده در لند فیل های زباله، با استقبال بسیار گسترده ای مواجه شده اند.
محصول پیشنهادی: عایق الاستومری
