سیستم جمع‌آوری زباله‌های پنوماتیک یا جمع‌آوری خلاء خودکار (AVAC)

روش های مبتنی بر جریان فشار از جمله روش های بسیار پیشرفته در عرصه مدیریت پسماند شهری شناخته شده است. یک سیستم جمع‌آوری زباله خلاء خودکار، همچنین به عنوان جمع‌آوری زباله‌های پنوماتیک یا جمع‌آوری خلاء خودکار (AVAC) شناخته می‌شود، زباله‌ها را با سرعت بالا از طریق لوله‌های پنوماتیک زیرزمینی به ایستگاه جمع‌آوری می‌رساند و در ظروف فشرده و بسته بندی می‌شود. زمانی که ظرف پر شد، آن را بارگیری و به محل نهایی منتقل می‌کنند. این سیستم به تسهیل جداسازی و بازیافت زباله نیز کمک می کند.

روش جمع آوری تحت فشار automated vacuum collection (AVAC))

این فرآیند با تخلیه و بارگذاری زباله در دریچه های ورودی آغاز می شود. سپس زباله ها از طریق یک خط لوله زیرزمینی توسط اختلاف فشار هوا که توسط فن های بزرگ صنعتی ایجاد می شود، در پاسخ به سنسورهای محفظه ورودی که نشان می دهد زباله ها چه زمانی نیاز به تخلیه دارند، کشیده می شوند.سیستم های جمع آوری زباله های پنوماتیک دارای مزایای زیست محیطی متعدد می باشند. این سیستم ها می توانند ریخت و پاش ناشی از حمل و نقل زباله را تا ۹۰ درصد کاهش دهند. این سیستم‌ها در اروپا خروجی‌های جداگانه‌ای برای مواد غذایی، بازیافت و غیربازیافت فراهم می‌کنند که جداسازی زباله و بازیافت را کارآمدتر می‌کنند. برخی از سیستم‌ها برای استفاده از کارت شناسایی خانگی نیاز دارند و مقدار زباله غیرقابل بازیافت مجاز در ماه را محدود می‌کنند و در صورت عبور از آستانه، مالیات صادر می‌کنند. در برگن، نروژ، این سیستم منجر به افزایش ۲۹٪ در بازیافت پلاستیک، و کاهش ۸۵٪ در زباله های غیر قابل بازیافت، به علاوه ۲ میلیون دلار صرفه جویی در هزینه های جمع آوری زباله شد. سیستم های مذکور همچنین خطر آتش سوزی را کاهش می دهند و از دسترسی حیوانات به زباله ها جلوگیری می کنند. مسائل مربوط به بودجه و تامین منابع مالی مانع از پذیرش گسترده این سیستم ها در شهرها شده است. این سیستم کاملا مکانیزه بوده و تعمیر و نگهداری آن مستلزم حضور یک تیم تخصصی می باشد.در بسیاری از کشورهای جهان از روش انتقال پسماند از زیر زمین با استفاده از لوله های زیر زمینی و فشار هوا استفاده می شود. این روش مزایای بسیاری نسبت به روش های سنتی انتقال پسماند دارد، از جمله این مزایا می توان به موارد کاهش آلودگی هوا و صدا، کاهش ترافیک و هزینه های عملیاتی اشاره نمود.

برخی از تجربیات موفق کشورهای جهان در روش پنوماتیک

ژاپن یکی از پیشگامان استفاده از این روش در جهان است. در سال ۱۹۹۶، شهر توکیو اولین خط انتقال پسماند با فشار هوا را در جهان افتتاح کرد. این خط ۱۱ کیلومتر طول دارد و روزانه ۱۸۰۰ تن پسماند را از مناطق مسکونی و تجاری به مرکز دفن زباله منتقل می کند. سوئد نیز یکی از کشورهای پیشرو در استفاده از این روش است. در سال ۲۰۰۷، شهر استکهلم اولین خط انتقال پسماند پیشرفته با فشار هوا را در اروپا افتتاح کرد. این خط ۱۸ کیلومتر طول دارد و روزانه ۲۵۰۰ تن پسماند را از مناطق مسکونی و تجاری به مرکز دفن زباله منتقل می کند. دانمارک نیز از جمله کشورهایی است که از این روش استفاده می کند. در سال ۲۰۰۸، شهر کپنهاگ اولین خط انتقال پسماند با فشار هوا را در دانمارک افتتاح کرد. این خط ۱۶ کیلومتر طول دارد و روزانه ۲۰۰۰۰ تن پسماند را از مناطق مسکونی و تجاری به مرکز دفن زباله منتقل می کند. در ایران نیز در چند سال اخیر، مطالعاتی در زمینه استفاده از این روش انجام شده است. در سال ۱۳۹۸، شرکت آب و فاضلاب استان تهران اعلام کرد که مطالعات اولیه برای اجرای خط انتقال پسماند با فشار هوا در تهران آغاز شده است. این خط قرار است از مناطق شمالی تهران به مرکز دفن زباله در جنوب تهران منتقل شود. با توجه به مزایای این روش، انتظار می رود که در آینده شاهد استفاده بیشتر از آن در کشورهای جهان باشیم. سیستم های انتقال پسماند با فشار هوا می توانند انواع مختلفی از زباله را منتقل کنند زباله های خانگی، مانند زباله های تر و خشک، زباله های تجاری، مانند زباله های خرده فروشی و صنعتی، زباله های خطرناک، مانند زباله های پزشکی و شیمیایی از این دست می باشند. البته، نوع زباله ای که توسط این سیستم ها منتقل می شود، به طراحی و مشخصات سیستم بستگی دارد. در سیستم های انتقال پسماند خانگی، زباله ها معمولاً در کیسه های مخصوص قرار می گیرند و سپس به داخل لوله های زیرزمینی منتقل می شوند. در سیستم های انتقال پسماند تجاری، زباله ها معمولاً توسط دستگاه های مکانیکی فشرده می شوند و سپس به داخل لوله های زیرزمینی منتقل می شوند. نام اصلی این سیستم ها به زبان انگلیسی vacuum waste collection system یا vacuum sewer system  است. این سیستم ها همچنین با نام های compressed air waste system، vacuum tube waste system و pneumatic waste system  نیز شناخته می شوند. در واقع، نام این سیستم ها بر اساس نحوه عملکرد آنها است. در این سیستم ها، زباله ها با استفاده از فشار هوا به داخل لوله های زیرزمینی منتقل می شوند. به همین دلیل، این سیستم ها به نام سیستم های جمع آوری زباله با خلاء یا سیستم های فاضلاب با خلاء نیز شناخته می شوند. نام های vacuum waste collection system و vacuum sewer system رایج ترین نام ها برای این سیستم ها هستند.

(سیستم جمع‌آوری پسماند با خلاء)

هزینه طراحی و ساخت

ایتم های هزینه اجرایی پروژه به طور کلی شامل هزینه ساخت پایانه پسماند (متر مربع)، هزینه نصب مخازن خیابانی، لوله های تغذیه کننده (فیدر)، لوله های اصلی، خاکبرداری و نصب لوله اصلی، برنامه ریزی و مدیریت پروژه و هزینه های عملیاتی شامل تعمیر و نگهداری، تامین برق و حقوق و دستمزد می باشد. مشاور در حال بررسی دقیق میزان هزینه های اجرای پروژه می باشد. این گزارش پس از تکمیل با جزئیات مستند ارایه خواهد شد. مدل اجرایی در پروژه مدیریت پسماند شهر کربلا کاملا به شکل زیر سطحی و به ترتیب ذکر شده انجام خواهد شد. همانطور که توصیف شد، این فرآیند با رسوب زباله در دریچه های ورودی آغاز می شود که در پروژه تحت بررسی با توجه به شرایط اجتماعی و وضعیت خاص پروژه در زمان تراکم حضور زائرین، صرفا بر اساس یک نوع پسماند مخلوط پیش بینی گردیده است (این پروژه امکان و  قابلیت  تفکیک از مبداء را در صورت لزوم خواهد داشت).  دریچه ها در مناطق عمومی و در حتی املاک خصوصی قابل نصب می باشند. سپس زباله ها از طریق یک خط لوله زیرزمینی توسط اختلاف فشار هوا که توسط فن های بزرگ صنعتی ایجاد می شود، در پاسخ به سنسورهای مخزن ورودی که نشان می دهد زباله ها چه زمانی نیاز به تخلیه دارند، کشیده می شوند. خطوط لوله در یک ایستگاه میانی همگرا می شوند. پسماندهای منتقل شده در ایستگاه میانی پس از پرس و فشرده شدن به محل دفع نهایی منتقل خواهد شد.  جهت مدیریت و کنترل آب میانبافتی زباله که میتواند اثرات مخربی را بر روی سیستم پنوماتیک ایجاد کند، پیش بینی های لازم صورت می پذیرد.

اجزاء سیستم های انتقال پسماند با فشار هوا

سیستم های انتقال پسماند با فشار هوا از اجزای زیر تشکیل شده اند:

• مخزن زباله (Waste bin): مخزن زباله محلی است که زباله ها در آن قرار می گیرند. مخزن زباله ها معمولاً از فلز یا پلاستیک ساخته می شوند.
• شیر تخلیه (Discharge valve): شیر تخلیه وسیله ای است که زباله ها را از مخزن زباله به داخل لوله های زیرزمینی منتقل می کند. شیر تخلیه معمولاً از یک سوپاپ خلاء و یک لوله تخلیه تشکیل شده است.

• لوله های زیرزمینی(Underground pipes): لوله های زیرزمینی وسیله ای هستند که زباله ها را از مخزن زباله ها به مرکز جمع آوری زباله منتقل می کنند. لوله های زیرزمینی معمولاً از فولاد ضد زنگ یا پلاستیک ساخته می شوند.
• پمپ های خلاء(Vacuum pumps): پمپ های خلاء وسیله ای هستند که فشار هوا را در سیستم ایجاد می کنند. پمپ های خلاء معمولاً از نوع سانتریفوژ هستند.
• مرکز جمع آوری زباله(Waste collection center): مرکز جمع آوری زباله جایی است که زباله ها از لوله های زیرزمینی تخلیه می شوند. مرکز جمع آوری زباله معمولاً شامل یک سیستم انتقال زباله به مرکز دفن زباله یا سایر مراکز پردازش زباله است.

توضیح هر یک از این اجزا سیستم:

لوله های زیرزمینی معمولاً در عمقی بین ۱ تا ۲ متر زیر زمین نصب می شوند. لوله های زیرزمینی معمولاً دارای یک شیب ملایم هستند تا زباله ها به راحتی در آنها جریان یابند.

• پمپ های خلاء: پمپ های خلاء وسیله ای هستند که فشار هوا را در سیستم ایجاد می کنند. پمپ های خلاء معمولاً از نوع سانتریفوژ هستند. پمپ های خلاء در مرکز جمع آوری زباله نصب و معمولاً دارای یک مخزن ذخیره هوا هستند.

• مرکز جمع آوری زباله: مرکز جمع آوری زباله جایی است که زباله ها از لوله های زیرزمینی تخلیه می شوند. مرکز جمع آوری زباله معمولاً شامل یک سیستم انتقال زباله به مرکز دفن زباله یا سایر مراکز پردازش زباله است. این مرکز  معمولاً در یکی از مناطق شهری اجرا می شوند. مکانیابی مراکز ایستگاهی مستلزم انجام بررسی های میدانی دقیق می باشد.

https://www.hdb.gov.sg/about-us/our-role/smart-and-sustainable-living/hdb-greenprint/waste-management

ایستگاه‌های انتقال پسماند vacuum waste collection system (سیستم جمع‌آوری پسماند با خلاء) می‌توانند نقش مهمی در بهبود مدیریت پسماند در شهر کربلا ایفا کنند. این ایستگاه‌ها می‌توانند باعث کاهش آلودگی هوا و صوتی و همچنین افزایش بهره‌وری در جمع‌آوری پسماند شوند.

با توجه به اهمیت هماهنگی با المان‌های شهری در شهر کربلا، لازم است که در طراحی و ساخت ایستگاه‌های انتقال پسماند این شهر، نکات مختلفی مورد توجه قرار گیرند. از جمله این نکات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تناسب با محیط: ایستگاه‌های انتقال پسماند باید با محیط اطراف خود از نظر مقیاس، سبک، و مصالح سازگار باشند.
• ارزش زیبایی‌شناختی: ایستگاه‌های انتقال پسماند باید از نظر زیبایی‌شناختی جذاب و قابل توجه باشند.
• کارکرد مفید: ایستگاه‌های انتقال پسماند باید عملکرد مفیدی داشته باشند و به بهبود کیفیت فضای شهری کمک کنند. این تاسیسات هیچگاه نباید منظر وسعت افق حرمین را دچار اختلال نماید.

پیشنهاداتی که می توان برای طراحی و ساخت ایستگاه‌های انتقال پسماند vacuum waste collection system (سیستم جمع‌آوری پسماند با خلاء) در شهرهای مختلف در نظر گرفت:

استفاده از مصالح و سبک معماری سنتی: استفاده از مصالح و سبک معماری سنتی می‌تواند به ایجاد هماهنگی بین ایستگاه‌های انتقال پسماند و سایر المان‌های شهری کمک کند.

توجه به کارکرد مفید: ایستگاه‌های انتقال پسماند باید علاوه بر زیبایی، کارکرد مفیدی نیز داشته باشند. این کارکرد می‌تواند از طریق ایجاد فضایی برای نشستن و استراحت شهروندان، یا ایجاد فضایی برای توریستها، کارناوال ها، مراسم فرهنگی و مذهبی، محقق شود.

با توجه به این پیشنهادات، می‌توان گفت که ایستگاه‌های انتقال پسماند می‌توانند به عنوان یک المان شهری جدید در شهرها محسوب شوند. این ایستگاه‌ها می‌توانند نقش مهمی در بهبود کیفیت زندگی شهروندان و افزایش رفاه زائرین  ایفا کنند.

ایستگاه‌های انتقال پسماند با وکیوم

مهمترین ایتم های انتخاب ایستگاه‌های انتقال پسماند vacuum waste collection system (سیستم جمع‌آوری پسماند با خلاء)

در مکانیابی ایستگاه جمع آوری پسماند به روش  vacuum waste collection system موارد زیر دارای اهمیت می باشد.

• ظرفیت ایستگاه:ظرفیت ایستگاه باید متناسب با حجم پسماند تولیدی در منطقه باشد.
• موقعیت ایستگاه:ایستگاه باید در مکانی مناسب و قابل دسترس واقع شود.
• ویژگی های فنی ایستگاه:ایستگاه باید دارای ویژگی های فنی مناسب برای جمع آوری پسماند باشد.
• هزینه ایستگاه:هزینه ایستگاه باید در نظر گرفته شود.

مشخصات فنی:

ظرفیت ایستگاه

ظرفیت ایستگاه باید متناسب با حجم پسماند تولیدی در منطقه باشد. اگر ظرفیت ایستگاه کافی نباشد، ممکن است پسماند تولیدی در منطقه، حمل نشود و باعث ایجاد آلودگی شود. از سوی دیگر، اگر ظرفیت ایستگاه بیش از حد باشد، هزینه های نگهداری و بهره برداری از آن افزایش می یابد.

موقعیت ایستگاه

ایستگاه باید در مکانی مناسب و قابل دسترس واقع شود. ایستگاه باید در مکانی واقع شود که دسترسی به آن برای شهروندان و کارکنان آسان باشد. همچنین، ایستگاه باید در مکانی واقع شود که باعث ایجاد مزاحمت برای شهروندان و محیط زیست نشود.

ویژگی های فنی ایستگاه

ایستگاه باید دارای ویژگی های فنی مناسب برای جمع آوری پسماند باشد. این ویژگی ها عبارتند از:

• قدرت مکش کافی برای جمع آوری پسماند
• سیستم ایمنی برای جلوگیری از آسیب به افراد و تجهیزات
• سیستم کنترلی برای مدیریت عملکرد ایستگاه

هزینه ایستگاه

ایستگاه های جمع آوری پسماند با خلاء می توانند هزینه بالایی داشته باشند. بنابراین، لازم است که هزینه ایستگاه در زمان انتخاب آن در نظر گرفته شود. علاوه بر موارد ذکر شده، عوامل دیگری نیز می توانند در انتخاب ایستگاه جمع آوری پسماند موثر باشند. از جمله این عوامل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نوع پسماند تولیدی در منطقه
• شرایط آب و هوایی منطقه
• مقررات زیست محیطی منطقه

با توجه به این عوامل، می توان ایستگاه جمع آوری پسماند مناسب را برای منطقه انتخاب کرد.

هزینه اجرایی:

هزینه سیستم وکیوم به به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• قطر لوله ها
• عمق لوله ها
• نوع زباله
• طول خط انتقال

در حال حاضر محاسبه دقیق هزینه اجرایی پروژه در دست بررسی می باشد. این هزینه صرفاً هزینه اولیه نصب سیستم بوده و هزینه های عملیاتی نیز باید در نظر گرفته شود. هزینه های عملیاتی شامل هزینه های تعمیر و نگهداری، هزینه های برق و هزینه های نیروی انسانی است در حالت کلی، هزینه های عملیاتی سیستم وکیوم کمتر از هزینه های عملیاتی سیستم های سنتی انتقال پسماند است.

vacuum waste collection system

مقایسه سیستم‌های پنوماتیک فشار مثبت و فشار منفی در انتقال پسماند:

انتخاب سیستم مناسب برای انتقال پسماند به عوامل مختلفی مانند نوع پسماند، حجم، مسافت انتقال، شرایط محیطی، بودجه و مقررات ایمنی بستگی دارد. سیستم‌های پنوماتیک فشار مثبت و فشار منفی هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

سیستم پنوماتیک فشار مثبت:

• مزایا:

ظرفیت بالا: این سیستم می‌تواند حجم زیادی از پسماند را در مدت زمان کوتاهی جابجا کند.

قابلیت انعطاف‌پذیری: این سیستم می‌تواند برای انتقال پسماند در مسافت‌های کوتاه و بلند و همچنین در مسیرهای افقی، شیب‌دار و عمودی استفاده شود.

بهداشت: این سیستم می‌تواند پسماند را به صورت کاملاً بهداشتی و بدون ایجاد آلودگی منتقل کند.

هزینه نسبتاً پایین: در مقایسه با برخی از روش‌های دیگر انتقال پسماند، مانند سیستم‌های مکانیکی، این سیستم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

• معایب:

مصرف انرژی بالا: این سیستم برای انتقال پسماند به انرژی زیادی نیاز دارد.

ایجاد سروصدا: این سیستم در محل تولید خلاء حین کار صدای زیادی تولید می‌کند که باید به شکل مناسب کنترل شود.

نیاز به فیلتر: برای جلوگیری از انتشار گرد و غبار و ذرات معلق در هوا، به فیلترهای مناسب نیاز دارد.

خطر آتش‌سوزی: در صورت انتقال پسماندهای قابل اشتعال، باید سیستم‌های اطفاء حریق مناسب برای جلوگیری از آتش‌سوزی تعبیه شود.

سیستم پنوماتیک فشار منفی (وکیوم):

• مزایا:

بهداشت: این سیستم می‌تواند پسماند را به صورت کاملاً بهداشتی و بدون ایجاد آلودگی منتقل کند.

ایمنی: این سیستم در مقایسه با سیستم‌های پنوماتیک فشار مثبت، خطرات کمتری مانند آتش‌سوزی و انفجار دارد.

قابلیت انتقال مواد مرطوب: این سیستم برای انتقال پسماندهای مرطوب و لغزنده مناسب است.

عدم نیاز به فیلتر: در مقایسه با سیستم‌های پنوماتیک فشار مثبت، به فیلترهای کمتری برای جلوگیری از انتشار گرد و غبار و ذرات معلق در هوا نیاز دارد.

معایب:

ظرفیت پایین: این سیستم در مقایسه با سیستم‌های پنوماتیک فشار مثبت، ظرفیت کمتری برای انتقال پسماند دارد.

هزینه بالا: این سیستم در مقایسه با سیستم‌های پنوماتیک فشار مثبت، از نظر اقتصادی پرهزینه‌تر است.

انتخاب بین سیستم‌های پنوماتیک فشار مثبت و فشار منفی برای انتقال پسماند به عوامل مختلفی بستگی دارد. اگر ظرفیت بالا و هزینه پایین مدنظر باشد، سیستم پنوماتیک فشار مثبت می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد. اما اگر بهداشت، ایمنی، انتقال مواد مرطوب و عدم نیاز به فیلترهای زیاد مدنظر باشد، سیستم پنوماتیک فشار منفی (وکیوم) می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد.

علاوه بر موارد فوق، موارد زیر نیز باید در نظر گرفته شود:

نوع پسماند: سیستم‌های پنوماتیک برای انتقال انواع مختلف پسماند مانند پسماندهای خانگی، صنعتی، بیمارستانی و کشاورزی مناسب هستند.

شرایط محیطی: سیستم‌های پنوماتیک باید در شرایط محیطی مناسب مانند دمای مطلوب و عدم وجود رطوبت زیاد نصب و راه اندازی شوند.

مقررات ایمنی: باید از سیستم‌های پنوماتیک مطابق با مقررات ایمنی مربوطه استفاده شود.

ایستگاه‌های انتقال پسماند vacuum waste collection system (سیستم جمع‌آوری پسماند با خلاء)