stringtranslate.com

Свалка

Свалка [a] — это место для утилизации отходов . Это старейшая и наиболее распространенная форма утилизации отходов , хотя систематическое захоронение отходов с ежедневным, промежуточным и окончательным покрытием началось только в 1940-х годах. В прошлом отходы просто оставляли в кучах или сбрасывали в ямы (известные в археологии как мусорные кучи ).

Некоторые свалки используются для управления отходами, например, для временного хранения, консолидации и транспортировки, или для различных стадий обработки отходов, например, сортировки, обработки или переработки. Если свалки не стабилизированы, они могут подвергаться сильному сотрясению или разжижению почвы во время землетрясения . После заполнения территория над свалкой может быть отвоевана для других целей.

Операции

Один из нескольких полигонов, используемых Драйденом, Онтарио , Канада.
Мусор выброшен посреди дороги в Карачи , Пакистан.

Операторы хорошо управляемых полигонов для неопасных отходов соблюдают заданные спецификации, применяя методы для: [1]

  1. ограничивать отходы как можно меньшей площадью
  2. уплотняйте отходы для уменьшения объема [2]

Они также могут покрывать отходы (обычно ежедневно) слоями почвы или другими типами материалов, такими как древесная щепа и мелкие частицы.

Во время операций по захоронению отходов весы или платформенные весы могут взвешивать мусоровозы по прибытии, а персонал может проверять грузы на наличие отходов, которые не соответствуют критериям приема отходов на полигоне. [2] После этого мусоровозы используют существующую дорожную сеть на пути к забою или рабочему фронту, где они выгружают свое содержимое. После того, как грузы размещены, уплотнители или бульдозеры могут распределять и уплотнять отходы на рабочем фронте. Перед тем, как покинуть пределы полигона, мусоровозы могут проехать через установку для очистки колес. При необходимости они возвращаются на платформенные весы для повторного взвешивания без своего груза. Процесс взвешивания может собирать статистику о ежедневном тоннаже входящих отходов, которую базы данных могут сохранять для ведения учета. Помимо грузовиков, некоторые полигоны могут иметь оборудование для обработки железнодорожных контейнеров. Использование «железнодорожных перевозок» позволяет размещать полигоны в более отдаленных местах, без проблем, связанных с многочисленными поездками грузовиков.

Обычно в рабочей зоне уплотненные отходы ежедневно покрываются почвой или альтернативными материалами. Альтернативные материалы для покрытия отходов включают щепу или другие «зеленые отходы», [3] несколько распыляемых пенных продуктов, химически «закрепленные» биологические твердые вещества и временные одеяла. Одеяла можно поднимать на место ночью, а затем убирать на следующий день перед размещением отходов. Пространство, которое ежедневно занимают уплотненные отходы и материал покрытия, называется ежедневной ячейкой. Уплотнение отходов имеет решающее значение для продления срока службы полигона. Такие факторы, как сжимаемость отходов, толщина слоя отходов и количество проходов уплотнителя по отходам, влияют на плотность отходов.

Жизненный цикл санитарного полигона

Схема санитарного полигона

Термин «свалка» обычно является сокращением от «муниципальная свалка» или «санитарная свалка». Эти объекты были впервые введены в эксплуатацию в начале 20-го века, но получили широкое распространение в 1960-х и 1970-х годах в попытке устранить открытые свалки и другие «несанитарные» методы утилизации отходов. Санитарный полигон — это спроектированное сооружение, которое разделяет и удерживает отходы. Санитарные полигоны предназначены для использования в качестве биологических реакторов ( биореакторов ), в которых микробы будут со временем расщеплять сложные органические отходы на более простые и менее токсичные соединения. Эти реакторы должны быть спроектированы и эксплуатироваться в соответствии с нормативными стандартами и рекомендациями (см. Экологическая инженерия ).

Обычно аэробное разложение является первым этапом, на котором отходы разлагаются на свалке. За ними следуют четыре этапа анаэробного разложения. Обычно твердый органический материал в твердой фазе быстро разлагается, поскольку более крупные органические молекулы распадаются на более мелкие молекулы. Эти более мелкие органические молекулы начинают растворяться и переходить в жидкую фазу, за чем следует гидролиз этих органических молекул, а гидролизованные соединения затем подвергаются трансформации и улетучиванию в виде диоксида углерода (CO 2 ) и метана (CH 4 ), а остальная часть отходов остается в твердой и жидкой фазах.

На ранних этапах в фильтрат попадает мало материала , так как биоразлагаемое органическое вещество отходов быстро уменьшается в объеме. Между тем, химическая потребность фильтрата в кислороде увеличивается с ростом концентрации более стойких соединений по сравнению с более реактивными соединениями в фильтрате. Успешное преобразование и стабилизация отходов зависят от того, насколько хорошо микробные популяции функционируют в синтрофии , т.е. взаимодействии различных популяций для обеспечения потребностей друг друга в питании.: [4]

Жизненный цикл муниципальной свалки состоит из пяти отдельных фаз: [5] [4]

Первоначальная корректировка (Фаза I)

При размещении отходов на полигоне пустоты содержат большие объемы молекулярного кислорода (O 2 ). При добавлении и уплотнении отходов содержание O 2 в слоях биореактора полигона постепенно уменьшается. Микробные популяции растут, плотность увеличивается. Доминирует аэробная биодеградация, т.е. первичным акцептором электронов является O 2 .

Переход (фаза II)

O 2 быстро разлагается существующими микробными популяциями. Уменьшение O 2 приводит к менее аэробным и более анаэробным условиям в слоях. Основными акцепторами электронов во время перехода являются нитраты и сульфаты, поскольку O 2 быстро вытесняется CO 2 в отходящем газе.

Кислотное образование (фаза III)

Гидролиз биоразлагаемой фракции твердых отходов начинается в фазе образования кислоты, что приводит к быстрому накоплению летучих жирных кислот (ЛЖК) в фильтрате. Повышенное содержание органических кислот снижает pH фильтрата примерно с 7,5 до 5,6. Во время этой фазы промежуточные соединения разложения, такие как ЛЖК, вносят большой вклад в химическую потребность в кислороде (ХПК). Длинноцепочечные летучие органические кислоты (ЛОК) преобразуются в уксусную кислоту (C2H4O2 ) , CO2 и водород (H2 ) . Высокие концентрации ЛЖК увеличивают как биохимическую потребность в кислороде ( БПК ), так и концентрацию ЛЖК, что инициирует выработку H2 ферментативными бактериями, что стимулирует рост бактерий, окисляющих H2 . Фаза генерации H2 относительно коротка, поскольку она завершается к концу фазы образования кислоты. Увеличение биомассы ацидогенных бактерий увеличивает объем деградации отходов и потребления питательных веществ. Металлы, которые обычно более растворимы в воде при более низком pH, могут стать более подвижными на этой фазе, что приведет к повышению концентрации металлов в фильтрате.

Метановое брожение (фаза IV)

Промежуточные продукты фазы образования кислоты (например, уксусная, пропионовая и масляная кислоты) преобразуются в CH 4 и CO 2 метаногенными микроорганизмами. По мере того, как летучие жирные кислоты метаболизируются метаногенами, pH воды на свалке возвращается к нейтральному значению. Органическая сила фильтрата, выраженная в потребности в кислороде, быстро снижается с увеличением производства газов CH 4 и CO 2 . Это самая длительная фаза разложения.

Окончательное созревание и стабилизация (Фаза V)

Скорость микробиологической активности замедляется на последней фазе разложения отходов, поскольку подача питательных веществ ограничивает химические реакции, например, поскольку биодоступный фосфор становится все более дефицитным. Производство CH4 почти полностью исчезает, а O2 и окисленные виды постепенно снова появляются в газовых скважинах, поскольку O2 проникает вниз из тропосферы. Это преобразует окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) в фильтрате в сторону окислительных процессов. Остаточные органические материалы могут постепенно преобразовываться в газовую фазу, и по мере того, как органическое вещество компостируется; т. е. органическое вещество преобразуется в гуминовые соединения. [6]

Социальное и экологическое воздействие

Операция по захоронению отходов на Гавайях. Заполняемая территория представляет собой единую, четко обозначенную «ячейку», а защитная подложка для захоронения отходов установлена ​​(видна слева) для предотвращения загрязнения выщелачиванием, мигрирующим вниз через лежащую под ней геологическую формацию.

Свалки могут стать причиной ряда проблем. Может произойти нарушение инфраструктуры , например, повреждение подъездных путей тяжелыми транспортными средствами. Загрязнение местных дорог и водотоков колесами транспортных средств, когда они покидают свалку, может быть значительным и может быть смягчено системами мойки колес . Также может произойти загрязнение местной окружающей среды , например, загрязнение грунтовых вод или водоносных горизонтов или загрязнение почвы .

Фильтрат

Когда на открытых свалках выпадают осадки, вода просачивается через мусор и загрязняется взвешенными и растворенными материалами, образуя фильтрат. Если его не удерживать, он может загрязнять грунтовые воды. Все современные свалки используют комбинацию непроницаемых подложек толщиной в несколько метров, геологически стабильных участков и систем сбора для удержания и улавливания этого фильтрата. Затем его можно обработать и испарить. После того, как свалка заполнена, ее герметизируют, чтобы предотвратить попадание осадков и образование нового фильтрата. Однако подкладки должны иметь срок службы, будь то несколько сотен лет или больше. В конце концов, любая подкладка свалки может протечь, [7] поэтому почву вокруг свалок необходимо проверять на наличие фильтрата, чтобы предотвратить загрязнение грунтовых вод загрязняющими веществами.

Газы разложения

Гниение пищевых продуктов и других разлагающихся органических отходов создает газы разложения , особенно CO 2 и CH 4 от аэробного и анаэробного разложения соответственно. Оба процесса происходят одновременно в разных частях свалки. В дополнение к доступному O 2 , доля газовых компонентов будет варьироваться в зависимости от возраста свалки, типа отходов, содержания влаги и других факторов. Например, максимальное количество произведенного свалочного газа можно проиллюстрировать упрощенной чистой реакцией диэтилоксалата, которая учитывает эти одновременные реакции: [8]

4 С 6 Н 10 О 4 + 6 Н 2 О → 13 СН 4 + 11 СО 2

В среднем около половины объемной концентрации свалочного газа составляет CH 4 и чуть меньше половины — CO 2 . Газ также содержит около 5% молекулярного азота (N 2 ), менее 1% сероводорода (H 2 S) и низкую концентрацию неметановых органических соединений (NMOC) , около 2700 ppmv . [8]

Утилизация отходов в Афинах, Греция

Свалочные газы могут просачиваться из свалки в окружающий воздух и почву. Метан является парниковым газом , а также легковоспламеняющимся и потенциально взрывоопасным при определенных концентрациях, что делает его идеальным для сжигания с целью получения чистой электроэнергии. Поскольку разлагающиеся растительные вещества и пищевые отходы выделяют только углерод, который был захвачен из атмосферы в процессе фотосинтеза, новый углерод не попадает в углеродный цикл , и концентрация CO 2 в атмосфере не изменяется. Углекислый газ удерживает тепло в атмосфере, способствуя изменению климата . [9] На правильно управляемых свалках газ собирается и сжигается в факеле или извлекается для утилизации свалочного газа .

Векторы

Неправильно управляемые свалки могут стать неприятностью из-за переносчиков, таких как крысы и мухи, которые могут распространять инфекционные заболевания . Появление таких переносчиков можно смягчить с помощью ежедневного укрытия .

Другие неприятности

Группа диких слонов взаимодействует с мусорной свалкой в ​​Шри-Ланке.

Другие потенциальные проблемы включают нарушение дикой природы из-за занятия среды обитания [10] и ухудшение здоровья животных, вызванное потреблением отходов со свалок [11], пылью, запахом, шумовым загрязнением и снижением стоимости местной недвижимости.

Свалочный газ

Газовый факел, образовавшийся на свалке в округе Лейк, штат Огайо.

Газы образуются на свалках из-за анаэробного сбраживания микробами. На правильно управляемой свалке этот газ собирается и используется. Его использование варьируется от простого сжигания до утилизации свалочного газа и выработки электроэнергии . Мониторинг свалочного газа предупреждает рабочих о наличии скопления газов до опасного уровня. В некоторых странах утилизация свалочного газа обширна; в Соединенных Штатах, например, более 850 свалок имеют активные системы утилизации свалочного газа. [12]

Солнечная свалка

Солнечные батареи на полной свалке в Рехоботе, штат Массачусетс

Солнечный полигон представляет собой перепрофилированную использованную свалку, которая преобразуется в солнечную электростанцию . [ 13]

Региональная практика

Свалка в Перте, Западная Австралия
Полигон South East New Territories, Гонконг

Канада

Свалки в Канаде регулируются провинциальными экологическими агентствами и законодательством об охране окружающей среды. [14] Старые объекты, как правило, соответствуют действующим стандартам и контролируются на предмет выщелачивания . [15] Некоторые бывшие места были преобразованы в парковые зоны.

Евросоюз

Свалка Rusko в Оулу, Финляндия

В Европейском союзе отдельные государства обязаны принимать законодательство, соответствующее требованиям и обязательствам Европейской директивы о захоронении отходов .

В большинстве государств-членов ЕС действуют законы, запрещающие или строго ограничивающие утилизацию бытовых отходов на свалках. [16]

Индия

В настоящее время захоронение отходов является основным методом утилизации муниципальных отходов в Индии. В Индии также находится крупнейшая в Азии свалка в Деонаре, Мумбаи. [17] Однако часто возникают проблемы из-за тревожных темпов роста свалок и плохого управления со стороны властей. [18] За последние несколько лет на индийских свалках часто наблюдались пожары на поверхности и под ней. [17]

Великобритания

Практика захоронения отходов в Великобритании в последние годы была вынуждена измениться, чтобы соответствовать требованиям Европейской директивы о захоронении отходов . В настоящее время Великобритания взимает налог на захоронение биоразлагаемых отходов , которые отправляются на свалки. В дополнение к этому была создана Схема торговли квотами на захоронение отходов на свалках для местных органов власти, чтобы торговать квотами на захоронение отходов в Англии. Другая система действует в Уэльсе , где органы власти не могут «торговать» между собой, но имеют разрешения, известные как Схема разрешений на захоронение отходов на свалках.

Соединенные Штаты

Свалки в США регулируются агентством по охране окружающей среды каждого штата, которое устанавливает минимальные нормы; однако ни один из этих стандартов не может быть ниже стандартов, установленных Агентством по охране окружающей среды США (EPA). [19]

Получение разрешения на строительство свалки обычно занимает от пяти до семи лет, стоит миллионы долларов и требует тщательного выбора места, инженерных и экологических исследований, а также демонстраций для обеспечения соблюдения местных экологических и санитарных норм. [20]

Типы

Микробные темы

Состояние микробного сообщества на свалке может определять эффективность ее пищеварения. [23]

На свалках были обнаружены бактерии, переваривающие пластик. [24]

Утилизация материалов

Можно рассматривать свалки как жизнеспособный и обильный источник материалов и энергии . В развивающихся странах сборщики мусора часто ищут все еще пригодные для использования материалы. В коммерческих контекстах компании также обнаружили места свалок, и многие [ quantify ] начали собирать материалы и энергию. [25] Известные примеры включают в себя объекты по рекуперации газа. [26] Другие коммерческие объекты включают мусоросжигательные заводы , которые имеют встроенную рекуперацию материалов. Эта рекуперация материалов возможна с помощью фильтров ( электрофильтр , фильтр с активированным углем и калием, гаситель, промыватель HCl, промыватель SO 2 , решетка для золы и т. д.).

Альтернативы

Помимо стратегий сокращения отходов и переработки , существуют различные альтернативы свалкам, включая сжигание отходов в энергию , анаэробное сбраживание , компостирование , механическую биологическую очистку , пиролиз и плазменную газификацию . В зависимости от местной экономики и стимулов, их можно сделать более финансово привлекательными, чем свалки.

Ограничения

Такие страны, как Германия , Австрия , Швеция , [27] Дания , Бельгия , Нидерланды и Швейцария , запретили захоронение необработанных отходов на свалках. [ требуется ссылка ] В этих странах только некоторые опасные отходы, летучая зола от сжигания или стабилизированный продукт механических биологических очистных сооружений могут по-прежнему захороняться. [ требуется ссылка ]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Также известен как свалка , мусорная свалка , мусорный полигон , мусорная свалка или свалка .

Ссылки

  1. ^ "Управление отходами. Справочная информация. Общие цели политики в области отходов" (PDF) . www.sustainabledevelopment.un.org . Получено 10 мая 2024 г. .
  2. ^ ab "Как работает свалка". www.co.cumberland.nc.us . Получено 22 февраля 2020 г. .
  3. ^ "Alternative Daily Cover (ADC)". Архивировано из оригинала 5 июня 2012 г. Получено 14 сентября 2012 г.
  4. ^ ab Letcher, TM; Vallero, DA, ред. (2019). Муниципальный полигон, D. Vallero и G. Blight, стр. 235–249 в Waste: A Handbook for Management . Амстердам, Нидерланды и Бостон, Массачусетс, Печатная книга: Elsevier Academic Press. ISBN 9780128150603.804 страницы.
  5. ^ Агентство по охране окружающей среды США (2007) Производительность биореактора на свалке: второй промежуточный отчет: внешний контур переработки и утилизации - Луисвилл, Кентукки, EPA/600/R-07/060
  6. ^ Weitz, Keith; Barlaz, Morton; Ranjithan, Ranji; Brill, Downey; Thorneloe, Susan; Ham, Robert (июль 1999 г.). «Управление жизненным циклом твердых бытовых отходов». Международный журнал оценки жизненного цикла . 4 (4): 195–201. Bibcode : 1999IJLCA...4..195W. doi : 10.1007/BF02979496. ISSN  0948-3349. S2CID  108698198.
  7. ^ Агентство по охране окружающей среды США, «Критерии объектов утилизации твердых отходов; предлагаемое правило», Федеральный реестр 53(168):33314–33422, 40 CFR части 257 и 258, Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, 30 августа (1988a).
  8. ^ ab Themelis, Nickolas J. и Priscilla A. Ulloa. «Образование метана на свалках». Renewable Energy 32.7 (2007), 1243–1257
  9. ^ "CO2 101: Почему углекислый газ вреден?". Mother Nature Network . Получено 30 ноября 2016 г.
  10. ^ «Как свалки и мусор влияют на нашу дикую природу?». MY ZERO WASTE . 30 января 2009 г. Получено 22 февраля 2020 г.
  11. ^ «Свалки разрушают жизни». www.cdenviro.com . Получено 22 февраля 2020 г. .
  12. ^ Пауэлл, Джон Т.; Таунсенд, Тимоти Г.; Циммерман, Джули Б. (21 сентября 2015 г.). «Оценки показателей утилизации твердых отходов и целевые показатели сокращения выбросов свалочного газа». Nature Climate Change . 6 (2): 162–165. doi :10.1038/nclimate2804.
  13. ^ «Американские свалки обретают вторую жизнь в виде солнечных ферм». TIME . 2 июня 2022 г.
  14. ^ "Министерство окружающей среды, охраны природы и парков | ontario.ca". www.ontario.ca .
  15. ^ "Стареющие свалки: забытые загрязнители Онтарио = экологические проблемы". 28 сентября 2010 г. Архивировано из оригинала 28 сентября 2010 г.
  16. ^ «CEWEP — Конфедерация европейских предприятий по переработке отходов в энергию».
  17. ^ ab «Борьба с горами мусора: вот как индийские города справились с кризисом на свалках в 2018 году | Swachh Year Ender». NDTV . 31 декабря 2018 г. Получено 21 февраля 2020 г.
  18. ^ Касселла, Карли (5 июня 2019 г.). «Индийский «Эверест» мусора растет так быстро, что нужны предупреждающие огни для самолетов». ScienceAlert . Получено 21 февраля 2020 г.
  19. ^ Хоринко, Марианна, Кэтрин Куртин. «Управление отходами: полвека прогресса». Ассоциация выпускников Агентства по охране окружающей среды. Март 2016 г.
  20. ^ "Современные свалки". Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 г. Получено 21 февраля 2015 г.
  21. ^ EPA, OSWER, ORCR, США (24 марта 2016 г.). «Основная информация о свалках». www.epa.gov . Получено 14 марта 2017 г. .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  22. ^ "Утилизация и хранение отходов полихлорированного бифенила (ПХБ)". Агентство по охране окружающей среды США . 19 августа 2015 г. Получено 10 мая 2017 г.
  23. ^ Гомес, AM; Яннарелл, AC; Симс, GK; Кадавид-Рестерпоа, G.; Эррера, CXM (2011). «Характеристика бактериального разнообразия на разных глубинах на полигоне Моравия Хилл в Медельине, Колумбия». Soil Biology and Biochemistry . 43 (6): 1275–1284. Bibcode : 2011SBiBi..43.1275G. doi : 10.1016/j.soilbio.2011.02.018.
  24. ^ Гвинет Дики Заикаб (март 2011 г.). «Морские микробы переваривают пластик». Nature . doi : 10.1038/news.2011.191 .
  25. ^ "Sinologie Spectrum". www.chinalize.nl . Архивировано из оригинала 8 декабря 2009 г.
  26. ^ "Коммерческая эксплуатация газа из свалок". Архивировано из оригинала 24 октября 2011 г. Получено 28 ноября 2009 г.
  27. ^ "Regeringskansliets rättsdatabaser" . rkrattsbaser.gov.se (на шведском языке) . Проверено 9 мая 2019 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

В Викицитатнике есть цитаты, связанные с Landfill .
Найдите информацию о свалке в Викисловаре, бесплатном словаре.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Свалки» .