نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب و فاضلاب و محیط زیست، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 گروه فناوری های محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 گروه اقتصاد محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

چکیده

سابقه و هدف:
لاینر رسی متراکم‌شده یکی از مهمترین اجزای خاک‌چال‌های دفن بهداشتی پسماند است که اصلی‌ترین وظیفه آن محدود کردن نفوذ شیرابه ناشی از پسماند از کف محل دفن است. از آنجا که هزینه سیستم لاینینگ بخش قابل‌توجهی از هزینه‌های یک محل دفن را در بر می‌گیرد، لازم است طراحی لاینر رسی متراکم‌شده با در نظر گرفتن توامان ملاحظات محیط‌ زیستی و اقتصادی انجام شود که مستلزم شناسایی عوامل موثر بر هزینه‌های ساخت لاینر رسی متراکم‌شده است.
مواد و روش‌ها:
با استفاده از رویکرد عملکردگرا، ضمن بررسی عوامل موثر بر عملکرد هیدرولیکی لاینر رسی متراکم‌شده در جلوگیری از نفوذ شیرابه، چهار متغیر شامل ارتفاع ترانشه دفن، عمر ترانشه دفن، قیمت زمین و فاصله از منبع قرضه خاک به‌عنوان متغیرهای موثر بر هزینه ساخت لاینر رسی شناسایی و سناریوهای مختلف برای بررسی هر کدام از عوامل تاثیرگذار تعریف شد. بر اساس شرایط موجود در اکثر خاک‌چال‌های کشور، تغییرات ارتفاع ترانشه بین 10 تا 30 متر، تغییرات طول عمر ترانشه بین یک ماه تا دو سال و تغییرات فاصله از محل قرضه بین صفر تا 100 کیلومتر در نظر گرفته شده است. در ادامه با استفاده از مدل کالیبره‌شده یک‌بعدی HYDRUS، ضخامت مناسب لاینر در سناریوهای مختلف برای ترانشه دفن تعیین شده است و بر اساس آن، هزینه‌های مرتبط با ساخت لاینر رسی متراکم‌شده در سناریوهای محتمل برای محل دفن پسماند برآورد شده است.
نتایج و بحث:
بررسی الگوی تغییرات هزینه‌ها نشان‌ می‌دهد که افزایش ارتفاع ترانشه دفن در بخش‌های مختلف منجر به کاهش هزینه‌های ساخت می‌شود. این در حالی است که تغییرات هزینه ساخت لاینر در طول عمرهای مختلف ترانشه، ابتدا روندی نزولی و در ادامه روند صعودی داشته است. ضمن آنکه روند تغییرات هزینه کل متاثر از تغییرات هزینه زمین و نشان‌دهنده اهمیت قیمت زمین در ارزیابی هزینه‌های کلی احداث لاینر است. همچنین افزایش فاصله از محل قرضه منجر به افزایش چشمگیر هزینه‌های ساخت لاینر رسی می‌شود. از این‌رو اگر خاک مناسب برای ساخت لاینر رسی در فاصله‌ای بیش از 100 کیلومتر از محل خاک‌چال موجود باشد، استفاده از لاینرهای رسی ژئوسنتتیک صرفه اقتصادی بیشتری نسبت به لاینر رسی متراکم‌شده دارد. عمر ترانشه دفن  متغیری است که محدودیت کمتری برای طراح ایجاد می‌کند بنابراین می‌تواند با توجه به هزینه سایر بخش‌ها مقادیر مختلفی برای آن لحاظ شود.
نتیجه‌گیری:
بررسی هزینه‌ها در بخش‌های مختلف ساخت لاینر رسی متراکم‌شده حاکی از آن است که تغییرات پارامترهای مختلف به شکل معنی‌داری در تغییرات هزینه ساخت لاینر موثر بوده و برای تعیین حد بهینه برای هر پارامتر باید با استفاده از یک مدل اقتصادی، توابع هزینه استخراج و نسبت به بهینه‌سازی آن در هر منطقه اقدام شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of effective parameters for the construction cost of compacted clay liner in municipal solid waste landfills

نویسندگان [English]

  • Maryam Foroughedin 1
  • Mahdi Jalili Ghazizade 2
  • Maryam Mirabi 1
  • Mohammad Reza Nazari 3

1 Department of Water, Wastewater and Environmental Engineering, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

2 Department of Environmental Technologies, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

3 Department of Environmental Economics, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده [English]

 Introduction:
Liner is one of the most important components of waste landfills, which its main function is to limit the penetration of leachate caused by the waste from landfill base. Since the cost of a lining system is a significant part of landfill’s total cost, therefore, it is necessary to design the compacted clay liner with environmental and economic considerations in the same way, which requires identification of factors affecting the construction cost of clay liner. 
Materials and methods:
For this purpose, using the performance-based approach, the factors affecting the technical design and hydraulic performance of clay liners in preventing leachate leakage, four variables include of trench height, trench lifespan, land price  and distance from the soil loanl, have been identified as the variables affecting the cost of clay liner construction. Using the HYDRUS one-dimensional model, the appropriate liner thickness was determined in the scenarios of 30, 60,180,360,720 and 1080 days for the trench lifespan. Then by defining design scenarios based on the effective variables, the cost of different parts is estimated. 
Results and discussion:
Investigating the cost variations shows that increasing the height of the trench in different parts leads to lower costs of construction.While changes in the cost of liner construction over the lifespan of the trench first had a downward trend and then incremental pattern.The variations in total cost is affected by land cost variations and indicates the importance of land prices in assessing the overall costs of constructing the liner. Also an increase in the distance from the loan increases the cost of liner construction significantly, and if the suitable soil for lining to be located more than 100 km from the site, then the use of Geosynthetic clay liners is more cost-effective. The trench life time as a variable with less design constraint, can be considered depending on the cost of other parts. 
Conclution:
Investigating costs in different parts of compacted clay liner construction shows the necessity of economic modeling and creation of cost functions for optimal design of compacted clay liners in every area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compacted clay lining
  • Waste
  • landfill
  • Cost estimation

Abdoli, M.A. and Jalili Ghazizade, M., 2007. Investigation of compacted clayey liner proficiency for natural removal of generated leachate pollutants in municipal solid waste landfill (case study: Kahrizak landfill), Environmental science and technology. 11(1),71-76 (In Persian with English abstract).

Badv, K. and Khalili, A., 2010. Cheking design criteria for solid waste landfill elements in the country, 4th Environmental Engineering Conference, Tehran, University of Tehran, Tehran, Iran.

Badv, K. and Dehghanian, K., 2008. Equivalent the use of clay liner or clay-geosynthetic liner in engineering waste landfills, 7th Iranian Hydraulic Conference, Hydraulic Society, Water and Power Industry University, Tehran, Iran

Badv, K. and Saadabadi, F., 2007. Study of the parameters governing the movement of contaminant to groundwater in various landfill options, 6th Iranian Hydraulic Conference, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.

Bagchi, A., 1994. Design, Construction, and Monitoring of Landfills, second Edition, John Wiley and Sons, Inc.

Benson, C.H. and Trast, J.M., 1995. Hydraulic Conductivity of Thirteen Compacted Clays, Clays and Clay Minerals. 43(6), 669-681.

Chi Lo, I.M., 1996. Optimization in thickness of a liner composed of claymax and organo-clay, Water Science and Technology. 34, 421–427.

Jalili Ghazizade, M., 2012. Hydraulic performance of liner in contrast to leachate in municipal waste landfill (For arid and semi-arid climate), Ph.D. Thesis. University of Tehran, Tehran, Iran.

Jalili Ghazizade, M., Abdoli, M. A. and Safari, E., 2009. Investigation of Clay Liner Permeability Changes Subject to Municipal Waste Leachate (Case Study: Kahrizak Landfill), Journal of Ecology. 36(54), 35-42. (In Persian with English abstract)

Mathur, S. and Jayawardena, L.P., 2008. Thickness of Compacted Natural Clay Barriers in MSW Landfills, Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management, Volume 12, Issue 1.

Rowe, R. K., Quigley, R. M. and Booker, J. R., 1995. Clayey Barrier Systems for Waste Disposal Facilities, E & FN Spoon.

Safari, E., Jalili Ghazizade, M. and Abdoli, M.A., 2012. A performance-based method for calculating the design thickness of compacted clay liners exposed to high strength leachate under simulated landfill conditions, Waste Management & Research. 30, pp. 898–907.

U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA)., 1993. QA-QC for waste containment facilities, Report No. EPA/600/R-93/182.

Workman, J.P. and Keeble, R.L., 1989. Design and Construction of Liner Systems, Sanitary Landfilling: Process, Technology and Environment Impact, Academic Press, New York, pp. 301-309.