Свалка , также известная как свалка , свалка , свалка мусора , свалка мусора , свалка мусора или свалка , представляет собой площадку для утилизации отходов . Свалка является старейшей и наиболее распространенной формой захоронения отходов , хотя систематическое захоронение отходов с ежедневным, промежуточным и окончательным укрытием началось только в 1940-х годах. Раньше мусор просто складывали в кучи или бросали в ямы; в археологии это известно как навоз .
Некоторые свалки используются для целей управления отходами, таких как временное хранение, консолидация и транспортировка, или для различных этапов переработки отходов, таких как сортировка, обработка или переработка. Если их не стабилизировать, свалки могут подвергнуться сильному сотрясению или разжижению почвы во время землетрясения . После заполнения территория над свалкой может быть использована для других целей.
Операторы хорошо управляемых свалок неопасных отходов соблюдают заранее установленные требования, применяя методы для: [1]
Они также могут покрывать отходы (обычно ежедневно) слоями почвы или других материалов, таких как древесная щепа и мелкие частицы.
Во время работы на полигоне весы или мостовые весы могут взвешивать транспортные средства для сбора мусора по прибытии, а персонал может проверять грузы на наличие отходов, которые не соответствуют критериям приемки отходов на полигоне. [2] После этого машины для сбора мусора используют существующую дорожную сеть на пути к отвалу или рабочему фронту, где они выгружают свое содержимое. После размещения груза компакторы или бульдозеры могут распределять и уплотнять отходы на забое. Перед выездом за пределы полигона мусороуборочные машины могут пройти через установку по очистке колес. При необходимости они возвращаются на весы для повторного взвешивания без груза. В процессе взвешивания можно собирать статистические данные о ежедневном тоннаже поступающих отходов, которые можно сохранять в базах данных для ведения учета. Помимо грузовиков, на некоторых свалках может быть оборудование для обработки железнодорожных контейнеров. Использование «железнодорожного транспорта» позволяет размещать свалки в более отдаленных местах без проблем, связанных с многочисленными поездками на грузовиках.
Обычно в забое уплотненные отходы ежедневно засыпаются грунтом или альтернативными материалами. Альтернативные материалы для покрытия отходов включают древесную стружку или другие «зеленые отходы», [3] несколько напыляемых пенопластов, химически «фиксированные» биологические твердые вещества и временные одеяла. Одеяла можно поднять на место на ночь, а затем снять на следующий день перед вывозом мусора. Пространство, которое ежедневно занимают уплотненные отходы и покровный материал, называется суточной ячейкой. Уплотнение отходов имеет решающее значение для продления срока службы свалки. На плотность отходов влияют такие факторы, как сжимаемость отходов, толщина слоя отходов и количество проходов уплотнителя над отходами.
Термин «свалка» обычно является сокращением от муниципальной свалки или санитарной свалки. Эти объекты были впервые созданы в начале 20-го века, но получили широкое распространение в 1960-х и 1970-х годах в попытке ликвидировать открытые свалки и другие «антисанитарные» методы удаления отходов. Санитарная свалка представляет собой инженерно-техническое сооружение, предназначенное для разделения и локализации отходов. Санитарные свалки задуманы как биологические реакторы ( биореакторы ), в которых микробы со временем будут 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 разложения отходов на свалке. За ними следуют четыре стадии анаэробной деградации. 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, после чего происходит гидролиз этих органических молекул, а гидролизованные соединения затем претерпевают трансформацию и улетучивание в виде диоксида углерода (CO 2 ) и метана (CH 4 ), а остальные отходы остающиеся в твердой и жидкой фазах.
На ранних этапах в фильтрат попадает небольшой объем материала , поскольку биоразлагаемые органические вещества отходов быстро уменьшаются в объеме. Между тем, химическая потребность фильтрата в кислороде увеличивается с увеличением концентрации более стойких соединений по сравнению с более реакционноспособными соединениями в фильтрате. Успешная конверсия и стабилизация отходов зависят от того, насколько хорошо микробные популяции функционируют в условиях синтрофии , то есть взаимодействия различных популяций для обеспечения потребностей друг друга в питании.: [4]
Жизненный цикл муниципальной свалки состоит из пяти отдельных этапов: [5] [4]
Когда отходы помещаются на свалку, пустые пространства содержат большие объемы молекулярного кислорода (O 2 ). При добавлении и уплотнении отходов содержание О 2 в слоях полигонного биореактора постепенно снижается. Популяции микроорганизмов растут, плотность увеличивается. Доминирует аэробная биодеградация, т.е. первичным акцептором электронов является O 2 .
O 2 быстро разлагается существующими микробными популяциями. Уменьшение O 2 приводит к созданию менее аэробных и более анаэробных условий в слоях. Первичными акцепторами электронов во время перехода являются нитраты и сульфаты, поскольку O 2 быстро замещается CO 2 в отходящих газах.
Гидролиз биоразлагаемой фракции твердых отходов начинается в фазе кислотообразования, 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. На этом этапе промежуточные соединения разложения, такие как ЛЖК, способствуют значительной химической потребности в кислороде (ХПК). Летучие органические кислоты с длинной цепью (VOA) превращаются в уксусную кислоту (C 2 H 4 O 2 ), CO 2 и газообразный водород (H 2 ). Высокие концентрации ЛЖК увеличивают как биохимическую потребность в кислороде (БПК), так и концентрацию VOA, что инициирует выработку H 2 ферментативными бактериями, что стимулирует рост H 2 -окисляющих бактерий. Фаза генерации H 2 относительно коротка, поскольку она завершается к концу фазы образования кислоты. Увеличение биомассы ацидогенных бактерий увеличивает степень разложения отходов и потребления питательных веществ. Металлы, которые обычно более растворимы в воде при более низком pH, могут стать более подвижными на этом этапе, что приводит к увеличению концентрации металлов в фильтрате.
Промежуточные продукты фазы кислотообразования (например, уксусная, пропионовая и масляная кислоты) превращаются в CH 4 и CO 2 метаногенными микроорганизмами. Поскольку ЛЖК метаболизируются метаногенами, pH воды на свалке возвращается к нейтральному значению. Органическая сила фильтрата, выраженная как потребность в кислороде, снижается быстрыми темпами с увеличением производства газов CH 4 и CO 2 . Это самая длительная фаза разложения.
Скорость микробиологической активности замедляется на последней фазе разложения отходов, поскольку поступление питательных веществ ограничивает химические реакции, например, поскольку биодоступного фосфора становится все меньше. Производство CH 4 почти полностью исчезает, при этом O 2 и окисленные соединения постепенно вновь появляются в газовых скважинах по мере того, как O 2 проникает вниз из тропосферы. Это трансформирует окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) фильтрата в сторону окислительных процессов. Остаточные органические материалы могут постепенно переводиться в газовую фазу и по мере компостирования органических веществ; т.е. органическое вещество превращается в гуминовые соединения. [6]
Свалки могут стать причиной ряда проблем. Могут произойти нарушения инфраструктуры , такие как повреждение подъездных дорог тяжелыми транспортными средствами. Загрязнение местных дорог и водотоков колесами транспортных средств, покидающих свалку, может быть значительным и может быть уменьшено с помощью систем мойки колес . Также может произойти загрязнение местной окружающей среды , например, загрязнение грунтовых вод или водоносных горизонтов или загрязнение почвы .
Когда осадки выпадают на открытые свалки, вода просачивается сквозь мусор и загрязняется взвешенными и растворенными материалами, образуя фильтрат. Если его не соблюдать, он может загрязнить грунтовые воды. На всех современных свалках используется сочетание непроницаемых слоев толщиной в несколько метров, геологически стабильных участков и систем сбора для сдерживания и улавливания фильтрата. Затем его можно обработать и испарить. После заполнения полигона его изолируют, чтобы предотвратить попадание осадков и образование новых сточных вод. Однако лайнеры должны иметь срок службы, будь то несколько сотен лет и более. В конце концов, любая облицовка свалки может дать течь, [7] поэтому землю вокруг свалок необходимо проверять на наличие фильтрата, чтобы предотвратить загрязнение грунтовых вод загрязняющими веществами.
Гниющая пища и другие разлагающиеся органические отходы создают газы разложения , особенно CO 2 и CH 4 , в результате аэробного и анаэробного разложения соответственно. Оба процесса происходят одновременно в разных частях свалки. Помимо доступного O 2 , доля газовых составляющих будет варьироваться в зависимости от возраста свалки, типа отходов, содержания влаги и других факторов. Например, максимальное количество образующегося свалочного газа можно проиллюстрировать упрощенной суммарной реакцией диэтилоксалата, которая объясняет 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 объёмной 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]
.jpg/1280px-%CE%A7%CF%89%CE%BC%CE%B1%CF%84%CE%B5%CF%81%CE%AE_%CE%9C%CE%B1%CF%85%CF%81%CE%BF%CF%81%CE%AC%CF%87%CE%B7%CF%82_(%CE%A7%CE%A5%CE%A4%CE%91_%CE%9C%CE%B1%CE%BA%CE%B5%CE%B4%CE%BF%CE%BD%CE%AF%CE%B1%CF%82).jpg)
Свалочные газы могут просачиваться за пределы свалки в окружающий воздух и почву. Метан является парниковым газом , он легковоспламеняющийся и потенциально взрывоопасный при определенных концентрациях, что делает его идеальным для сжигания для экологически чистого производства электроэнергии. Поскольку при разложении растительных веществ и пищевых отходов высвобождается только углерод, который был уловлен из атмосферы в результате 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 или восстанавливается для утилизации свалочного газа .
Плохо управляемые свалки могут стать помехой из-за таких переносчиков , как крысы и мухи, которые могут распространять инфекционные заболевания . Появление таких переносчиков можно уменьшить за счет использования ежедневного укрытия .
Другие потенциальные проблемы включают разрушение дикой природы из-за оккупации среды обитания [10] и нарушение здоровья животных, вызванное потреблением отходов со свалок, [11] пыль, запах, шумовое загрязнение и снижение стоимости местной собственности.
Газы образуются на свалках в результате анаэробного расщепления микробами. На правильно управляемой свалке этот газ собирается и используется. Область его применения варьируется от простого сжигания на факелах до утилизации свалочного газа и производства электроэнергии . Мониторинг свалочного газа предупреждает рабочих о наличии скопления газов до опасного уровня. В некоторых странах утилизация свалочного газа широко распространена; в Соединенных Штатах, например, более 850 свалок оснащены активными системами утилизации свалочного газа. [12]
.jpg/1280px-Faria_000102_153913_493502_4578_(35502216424).jpg)
Солнечная свалка — это перепрофилированная бывшая в употреблении свалка, преобразованная в солнечную ферму с солнечными батареями . [13]
Свалки в Канаде регулируются провинциальными экологическими агентствами и законодательством об охране окружающей среды. [14] Старые объекты, как правило, подпадают под действующие стандарты и контролируются на предмет выщелачивания . [15] Некоторые бывшие места были преобразованы в парковую зону.
В Европейском Союзе отдельные государства обязаны принять законодательство для соблюдения требований и обязательств Европейской Директивы о свалках .
В большинстве стран-членов ЕС действуют законы, запрещающие или строго ограничивающие вывоз бытового мусора на свалки. [16]
В настоящее время захоронение отходов является основным методом утилизации муниципальных отходов в Индии. В Индии также есть крупнейшая в Азии свалка в Деонаре, Мумбаи. [17] Однако проблемы часто возникают из-за тревожных темпов роста свалок и плохого управления со стороны властей. [18] В последние несколько лет на индийских свалках часто наблюдались поверхностные и подземные пожары. [17]
Практика захоронения мусора в Великобритании в последние годы должна была измениться, чтобы соответствовать требованиям Европейской Директивы о свалках . Великобритания теперь взимает налог на свалку биоразлагаемых отходов , которые выбрасываются на свалки. В дополнение к этому была создана Схема торговли квотами на свалки, позволяющая местным властям торговать квотами на свалки в Англии. Другая система действует в Уэльсе , где власти не могут «торговать» между собой, но имеют разрешения, известные как Схема разрешений на свалку.
Свалки в США регулируются агентством по охране окружающей среды каждого штата, которое устанавливает минимальные правила; однако ни один из этих стандартов не может быть ниже стандартов, установленных Агентством по охране окружающей среды США (EPA). [19]
Разрешение на размещение свалки обычно занимает от пяти до семи лет, стоит миллионы долларов и требует тщательного выбора места, инженерных и экологических исследований и демонстраций, чтобы гарантировать соблюдение местных требований по охране окружающей среды и безопасности. [20]
Статус микробного сообщества на свалке может определять эффективность ее пищеварения. [23]
На свалках обнаружены бактерии, переваривающие пластик. [24]
Свалки можно рассматривать как жизнеспособный и обильный источник материалов и энергии . В развивающихся странах сборщики мусора часто ищут материалы, которые еще можно использовать. В коммерческом контексте компании также обнаружили свалки, и многие [ оценить ] начали собирать материалы и энергию. [25] Хорошо известные примеры включают установки по улавливанию газа. [26] Другие коммерческие объекты включают мусоросжигательные заводы со встроенными системами рекуперации материалов. Такая рекуперация материала возможна за счет использования фильтров ( электрофильтр , фильтр с активированным углем и калием, закалочный фильтр, HCl-промыватель, SO 2 -промыватель, донная зольная решетка и т. д.).
Помимо стратегий сокращения и переработки отходов , существуют различные альтернативы свалкам, включая сжигание отходов для получения энергии , анаэробное сбраживание , компостирование , механическую биологическую очистку , пиролиз и плазменно-дуговую газификацию . В зависимости от местной экономики и стимулов их можно сделать более привлекательными с финансовой точки зрения, чем свалки.
Такие страны, как Германия , Австрия , Швеция , [27] Дания , Бельгия , Нидерланды и Швейцария , запретили вывоз необработанных отходов на свалки. [ нужна ссылка ] В этих странах все еще могут храниться только некоторые опасные отходы, летучая зола от сжигания или стабилизированная продукция механо-биологических очистных сооружений. [ нужна цитата ]
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
