Свалка
| Часть серии о |
| Загрязнение |
|---|
 |
Свалка [а] представляет собой площадку для утилизации отходов . Это старейшая и наиболее распространенная форма утилизации отходов , хотя систематическое захоронение отходов с ежедневным, промежуточным и окончательным укрытием началось только в 1940-х годах. В прошлом мусор просто складывали в кучи или бросали в ямы (известные в археологии как кучи ).
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.
Операции
[ редактировать ]
Операторы хорошо управляемых свалок неопасных отходов соблюдают заранее установленные требования, применяя методы для: [1]
- ограничивать отходы на как можно меньшей площади
- компактный мусор для уменьшения объема [2]
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 автомобили 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 щепу или другие «зеленые отходы», [3] несколько напыляемых пенопластов, химически «фиксированные» 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.
Жизненный цикл санитарной свалки
[ редактировать ]
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. фильтрата Между тем, химическая потребность 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]
Первоначальная корректировка (Этап I)
[ редактировать ]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 .
Переход (Фаза II)
[ редактировать ]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.
Образование кислоты (Фаза III)
[ редактировать ]Гидролиз биоразлагаемой фракции твердых отходов начинается в фазе кислотообразования, что приводит к быстрому накоплению летучих жирных кислот (ЛЖК) в фильтрате. фильтрата Повышенное содержание органических кислот снижает pH 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.
Метановая ферментация (Фаза IV)
[ редактировать ]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 CH 4 и CO 2 производства газов . Это самая длительная фаза разложения.
Окончательное созревание и стабилизация (Фаза V)
[ редактировать ]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]
Социальное и экологическое воздействие
[ редактировать ]
Свалки могут стать причиной ряда проблем. Могут произойти нарушения инфраструктуры , например, 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 . загрязнение местной окружающей среды , например, загрязнение грунтовых вод или водоносных горизонтов или загрязнение почвы Также может произойти .
Фильтрат
[ редактировать ]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 оболочка свалки может дать течь. [7] поэтому землю вокруг свалок необходимо проверять на наличие фильтрата, чтобы предотвратить попадание загрязняющих веществ в грунтовые воды.
Газы разложения
[ редактировать ]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]
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 .
Векторы
[ редактировать ]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 .
Прочие неприятности
[ редактировать ]
Другие потенциальные проблемы включают нарушение 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.
Свалочный газ
[ редактировать ]
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]
Солнечная свалка
[ редактировать ]
Солнечная свалка — это перепрофилированная бывшая в употреблении свалка, преобразованная в с солнечными батареями солнечную ферму . [13]
Региональная практика
[ редактировать ]
Канада
[ редактировать ]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 парковые зоны.
Евросоюз
[ редактировать ]
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]
Индия
[ редактировать ]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 ими со стороны властей. [18] В последние несколько лет на индийских свалках часто наблюдались поверхностные и подземные пожары. [17]
Великобритания
[ редактировать ]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.
Соединенные Штаты
[ редактировать ]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]
Типы
[ редактировать ]- Твердые бытовые отходы : собирают бытовые отходы и неопасные материалы. В состав этого типа свалки входит биореакторная свалка , которая специально разлагает органический материал.
- Промышленные отходы : для коммерческих и промышленных отходов. Другие соответствующие свалки включают свалки строительного и сносного мусора и свалки остатков сжигания угля.
- Опасные отходы [21] или отходы печатных плат : [22] Свалки полихлорированного дифенила (ПХБ), которые контролируются в США в соответствии с Законом о контроле за токсичными веществами 1976 года (TSCA).
Микробные темы
[ редактировать ]Статус микробного сообщества на свалке может определять эффективность ее пищеварения. [23]
На свалках обнаружены бактерии, переваривающие пластик. [24]
Восстановление материалов
[ редактировать ]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 [ количественно ] начали собирать материалы и энергию. [25] Хорошо известными примерами являются установки по добыче 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.).
Альтернативы
[ редактировать ]Помимо отходов стратегий сокращения и переработки , 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.
Ограничения
[ редактировать ]Страны, включая Германию , Австрию , Швецию , [27] Дания , Бельгия , Нидерланды и Швейцария запретили вывоз непереработанных отходов на свалки. [ нужна ссылка ] В этих странах только некоторые опасные отходы, летучая зола от сжигания или стабилизированная продукция механо-биологических очистных сооружений. по-прежнему могут храниться [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]
- Биореакторная свалка
- Ежедневная обложка
- опрокидывание
- Модель гидрологической оценки эффективности свалки (HELP)
- Мелиорация земель
- Земледелие
- Отвлечение свалки
- Восстановление свалки
- Налог на свалку
- Перечень технологий переработки ТБО
- Морской мусор
- Механико-биологическая очистка
- Середина
- Милорганит
- Национальная ассоциация отходов и переработки
- НИМБИ
- Открыть дамп
- Уровень переработки по странам
- шлам
- Управление отходами
Примечания
[ редактировать ]- ^ Также известен как свалка , свалка , свалка мусора , свалка мусора , свалка мусора или свалка .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Управление отходами. Справочная информация. Общие цели политики в отношении отходов» (PDF) . www.sustainabledevelopment.un.org . Проверено 10 мая 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Как работает свалка» . www.co.cumberland.nc.us . Проверено 22 февраля 2020 г.
- ^ «Альтернативная ежедневная обложка (ADC)» . Архивировано из оригинала 5 июня 2012 года . Проверено 14 сентября 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Летчер, ТМ; Валлеро, Д.А., ред. (2019). Муниципальная свалка, Д. Валлеро и Г. Блайт, стр. 235–249 в книге «Отходы: Справочник по управлению» . Амстердам, Нидерланды и Бостон, Массачусетс, печатная книга: Elsevier Academic Press. ISBN 9780128150603 . 804 страницы.
- ^ Агентство по охране окружающей среды США (2007) Производительность биореактора на свалке: второй промежуточный отчет: установка по переработке и утилизации внешнего контура - Луисвилл, Кентукки, EPA/600/R-07/060
- ^ Вайц, Кейт; Барлаз, Мортон; Ранджитан, Ранджи; Брилл, Дауни; Торнело, Сьюзен; Хэм, Роберт (июль 1999 г.). «Управление жизненным циклом твердых бытовых отходов». Международный журнал оценки жизненного цикла . 4 (4): 195–201. Бибкод : 1999IJLCA...4..195W . дои : 10.1007/BF02979496 . ISSN 0948-3349 . S2CID 108698198 .
- ^ Агентство по охране окружающей среды США, «Критерии объектов по удалению 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).
- ^ Перейти обратно: а б Темелис, Николас Дж. и Присцилла А. Уллоа. «Образование метана на свалках». Возобновляемая энергетика 32,7 (2007), 1243–1257.
- ^ «CO2 101: Чем вреден углекислый газ?» . Сеть «Мать-природа» . Проверено 30 ноября 2016 г.
- ^ «Как свалки и мусор влияют на нашу дикую природу?» . МОЙ НОЛЬ ОТХОДОВ . 30 января 2009 года . Проверено 22 февраля 2020 г.
- ^ «Свалки губят жизни» . www.cdenviro.com . Проверено 22 февраля 2020 г.
- ^ Пауэлл, Джон Т.; Таунсенд, Тимоти Г.; Циммерман, Джули Б. (21 сентября 2015 г.). «Оценки темпов утилизации твердых отходов и целевые показатели сокращения выбросов свалочных газов». Природа Изменение климата . 6 (2): 162–165. дои : 10.1038/nclimate2804 .
- ^ «Свалки в США получают вторую жизнь в виде солнечных ферм» . ВРЕМЯ . 2 июня 2022 г.
- ^ «Министерство окружающей среды, охраны природы и парков | ontario.ca» . www.ontario.ca .
- ^ «Стареющие свалки: забытая работа по загрязнению окружающей среды Онтарио = экологические проблемы» . 28 сентября 2010 г. Архивировано из оригинала 28 сентября 2010 г.
- ^ «CEWEP — Конфедерация европейских предприятий по переработке отходов в энергию» .
- ^ Перейти обратно: а б «Борьба с горами мусора: вот как индийские города справились с кризисом свалок в 2018 году | Конец года в Свах» . НДТВ . 31 декабря 2018 года . Проверено 21 февраля 2020 г.
- ^ Касселла, Карли (5 июня 2019 г.). «Индийская «гора Эвереста» мусора растет так быстро, что нужны сигнальные огни для самолетов» . НаукаАлерт . Проверено 21 февраля 2020 г.
- ^ Хоринко, Марианна, Кэтрин Куртин. «Управление отходами: полвека прогресса». Ассоциация выпускников EPA. Март 2016.
- ^ «Современные свалки» . Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 года . Проверено 21 февраля 2015 г.
- ^ EPA, OSWER, ORCR, США (24 марта 2016 г.). «Основные сведения о свалках» . www.epa.gov . Проверено 14 марта 2017 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ «Утилизация и хранение отходов полихлордифенила (ПХБ)» . Агентство по охране окружающей среды США . 19 августа 2015 года . Проверено 10 мая 2017 г.
- ^ Гомес, AM; Яннарелл, AC; Симс, ГК; Кадавид-Рестерпоа, Г.; Эррера, CXM (2011). «Характеристика бактериального разнообразия на разных глубинах на свалке Моравия-Хилл в Медельине, Колумбия». Биология и биохимия почвы . 43 (6): 1275–1284. doi : 10.1016/j.soilbio.2011.02.018 .
- ^ Гвинет Дики Зайкаб (март 2011 г.). «Морские микробы переваривают пластик» . Природа . дои : 10.1038/news.2011.191 .
- ^ «Китаеведческий спектр» . www.chinalize.nl . Архивировано из оригинала 8 декабря 2009 года.
- ^ «Коммерческая эксплуатация газа свалок» . Архивировано из оригинала 24 октября 2011 года . Проверено 28 ноября 2009 г.
- ^ «Правовые базы данных аппарата правительства» . rkrattsbaser.gov.se (на шведском языке) . Проверено 9 мая 2019 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- «Современные свалки» . Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 года . Проверено 21 февраля 2015 г.
- «Директива Совета 1999/31/EC от 26 апреля 1999 г. о захоронении отходов» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 июля 2010 г. Проверено 29 августа 2005 г.
- «Интернет-экспертная система советника по управлению эксплуатацией свалки» . Архивировано из оригинала 30 октября 2005 года . Проверено 29 августа 2005 г.
- Х. Ланье Хикман-младший и Ричард В. Элдридж. «Часть 3: Санитарная свалка» . Краткая история управления твердыми отходами в США за последние 50 лет . Архивировано из оригинала 23 ноября 2005 года . Проверено 29 августа 2005 г.
- Дэниел А. Валлеро, Экологическая биотехнология: биосистемный подход . 2-е издание. Academic Press, Амстердам, Нидерланды и Бостон, Массачусетс, печатная книга ISBN 9780124077768 ; электронная книга ISBN 9780124078970 . 2015.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
