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» твердые биологические 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 улетучиваются 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 преобразуется 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 фильтратов. 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.
Rotting food and other decaying organic waste create decomposition gases, especially CO2 and CH4 from aerobic and anaerobic decomposition, respectively. Both processes occur simultaneously in different parts of a landfill. In addition to available O2, the fraction of gas constituents will vary, depending on the age of landfill, type of waste, moisture content and other factors. For example, the maximum amount of landfill gas produced can be illustrated a simplified net reaction of diethyl oxalate that accounts for these simultaneous reactions:[8]
4 C6H10O4 + 6 H2O → 13 CH4 + 11 CO2
On average, about half of the volumetric concentration of landfill gas is CH4 and slightly less than half is CO2. The gas also contains about 5% molecular nitrogen (N2), less than 1% hydrogen sulfide (H2S), and a low concentration of non-methane organic compounds (NMOC), about 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)
Landfill gases can seep out of the landfill and into the surrounding air and soil. Methane is a greenhouse gas, and is flammable and potentially explosive at certain concentrations, which makes it perfect for burning to generate electricity cleanly. Since decomposing plant matter and food waste only release carbon that has been captured from the atmosphere through photosynthesis, no new carbon enters the carbon cycle and the atmospheric concentration of CO2 is not affected. Carbon dioxide traps heat in the atmosphere, contributing to climate change.[9] In properly managed landfills, gas is collected and flared or recovered for landfill gas utilization.
Poorly run landfills may become nuisances because of vectors such as rats and flies which can spread infectious diseases. The occurrence of such vectors can be mitigated through the use of daily cover.
Other potential issues include wildlife disruption due to occupation of habitat[10] and animal health disruption caused by consuming waste from landfills,[11] dust, odor, noise pollution, and reduced local property values.
Gases are produced in landfills due to the anaerobic digestion by microbes. In a properly managed landfill this gas is collected and used. Its uses range from simple flaring to the landfill gas utilization and generation of electricity. Landfill gas monitoring alerts workers to the presence of a build-up of gases to a harmful level. In some countries, landfill gas recovery is extensive; in the United States, for example, more than 850 landfills have active landfill gas recovery systems.[12]
.jpg/1280px-Faria_000102_153913_493502_4578_(35502216424).jpg)
A Solar landfill is a repurposed used landfill that is converted to a solar array solar farm.[13]
Landfills in Canada are regulated by provincial environmental agencies and environmental protection legislation.[14]Older facilities tend to fall under current standards and are monitored for leaching.[15] Some former locations have been converted to parkland.
In the European Union, individual states are obliged to enact legislation to comply with the requirements and obligations of the European Landfill Directive.
The majority of EU member states have laws banning or severely restricting the disposal of household trash via landfills.[16]
Landfilling is currently the major method of municipal waste disposal in India. India also has Asia's largest dumping ground in Deonar, Mumbai.[17] However, issues frequently arise due to the alarming growth rate of landfills and poor management by authorities.[18] On and under surface fires have been commonly seen in the Indian landfills over the last few years.[17]
Landfilling practices in the UK have had to change in recent years to meet the challenges of the European Landfill Directive. The UK now imposes landfill tax upon biodegradable waste which is put into landfills. In addition to this the Landfill Allowance Trading Scheme has been established for local authorities to trade landfill quotas in England. A different system operates in Wales where authorities cannot 'trade' amongst themselves, but have allowances known as the Landfill Allowance Scheme.
U.S. landfills are regulated by each state's environmental agency, which establishes minimum guidelines; however, none of these standards may fall below those set by the United States Environmental Protection Agency (EPA).[19]
Permitting a landfill generally takes between five and seven years, costs millions of dollars and requires rigorous siting, engineering and environmental studies and demonstrations to ensure local environmental and safety concerns are satisfied.[20]
The status of a landfill's microbial community may determine its digestive efficiency.[23]
Bacteria that digest plastic have been found in landfills.[24]
One can treat landfills as a viable and abundant source of materials and energy. In the developing world, waste pickers often scavenge for still-usable materials. In commercial contexts, companies have also discovered landfill sites, and many[quantify] have begun harvesting materials and energy.[25] Well-known examples include gas-recovery facilities.[26]Other commercial facilities include waste incinerators which have built-in material recovery. This material recovery is possible through the use of filters (electro filter, active-carbon and potassium filter, quench, HCl-washer, SO2-washer, bottom ash-grating, etc.).
In addition to waste reduction and recycling strategies, there are various alternatives to landfills, including waste-to-energy incineration, anaerobic digestion, composting, mechanical biological treatment, pyrolysis and plasma arc gasification. Depending on local economics and incentives, these can be made more financially attractive than landfills.
Countries including Germany, Austria, Sweden,[27] Denmark, Belgium, the Netherlands, and Switzerland, have banned the disposal of untreated waste in landfills.[citation needed] In these countries, only certain hazardous wastes, fly ashes from incineration or the stabilized output of mechanical biological treatment plants may still be deposited.[citation needed]
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
