Биореакторная свалка
 | Примеры и перспективы в этой статье касаются главным образом Северной Америки и не отражают мировую точку зрения на этот вопрос . ( Апрель 2011 г. ) |
Свалки являются основным методом утилизации отходов во многих частях мира, включая США и Канаду. Ожидается, что биореакторные свалки позволят сократить количество и затраты, связанные с управлением фильтратом , увеличить скорость производства метана (природного газа) для коммерческих целей и сократить количество земли, необходимой для свалок. [1] [2] Свалки биореакторов контролируются и регулируют уровень кислорода и влаги, чтобы увеличить скорость разложения за счет микробной активности.
Традиционные свалки и связанные с ними проблемы
[ редактировать ]Свалки являются старейшим известным способом утилизации отходов. [3] [4] Отходы закапывают в большие выкопанные ямы (если нет естественных мест) и накрывают. Бактерии и археи разлагают отходы в течение нескольких десятилетий, производя несколько важных побочных продуктов, включая газ метан (природный газ), фильтрат и летучие органические соединения (такие как сероводород (H 2 S), N 2 O 2 и т. д.). .
Метан, сильный парниковый газ , может накапливаться внутри свалки, что приводит к взрыву, если его не выпустить из клетки. [5] Фильтрат представляет собой жидкие продукты обмена веществ, образующиеся в результате разложения, и содержит различные типы токсинов и растворенные ионы металлов. [6] Если фильтрат попадает в грунтовые воды, это может вызвать проблемы со здоровьем как у животных, так и у растений. [7] [8] Летучие органические соединения (ЛОС) вызывают смог и кислотные дожди . [9] С увеличением количества производимых отходов становится все труднее найти подходящие места для их безопасного хранения. [10]
Работа биореактора полигона
[ редактировать ]Существует три типа биореакторов: аэробный , анаэробный и гибридный (использующий как аэробный, так и анаэробный метод). Все три механизма предполагают повторное использование собранного фильтрата с добавлением воды для поддержания уровня влажности на свалке. Таким образом, микроорганизмы, ответственные за разложение, стимулируются к разложению с повышенной скоростью, пытаясь свести к минимуму вредные выбросы. [11]
В аэробных биореакторах воздух нагнетается на свалку с помощью вертикальной или горизонтальной системы труб. Разложение аэробной среды ускоряется, а количество ЛОС, токсичность фильтрата и метана сводится к минимуму. [12] В анаэробных биореакторах с циркулирующим фильтратом свалка производит метан гораздо быстрее и раньше, чем традиционные свалки. Высокая концентрация и количество метана позволяют более эффективно использовать его в коммерческих целях, одновременно сокращая время, необходимое для мониторинга свалки на предмет производства метана. Гибридные биореакторы подвергают верхние части свалки аэробно-анаэробным циклам для увеличения скорости разложения, в то время как метан вырабатывается в нижних частях свалки. [11] Свалки биореакторов производят меньшее количество ЛОС, чем традиционные свалки, за исключением H 2 S. Свалки биореакторов производят более высокие количества H 2 S. Точный биохимический путь, ответственный за это увеличение, недостаточно изучен. [1]
Преимущества биореакторных полигонов
[ редактировать ]Биореакторные свалки ускоряют процесс разложения. [13] По мере разложения масса биоразлагаемых компонентов на свалке уменьшается, создавая больше места для сброса мусора. Ожидается, что биореакторные свалки увеличат скорость разложения и сэкономят до 30% площади, необходимой для свалок. Таким образом, в условиях растущего количества твердых отходов, образующихся с каждым годом, и нехватки мест для свалок, биореакторная свалка может стать важным способом максимизации площади свалки. Это не только экономически выгодно, но, поскольку для свалок требуется меньше земли, это также лучше для окружающей среды. [1]
Кроме того, большинство свалок контролируются в течение как минимум 3–4 десятилетий, чтобы гарантировать, что фильтрат или свалочные газы не попадут в населенный пункт, окружающий свалку. Напротив, ожидается, что свалка биореакторов разложится до уровня, не требующего мониторинга, менее чем за десять лет. Следовательно, земля свалки может использоваться для других целей, таких как лесовосстановление или создание парков, в зависимости от ее местоположения на более ранний срок. [14] Кроме того, повторное использование фильтрата для увлажнения свалки фильтрует его. Таким образом, для обработки фильтрата требуется меньше времени и энергии, что делает процесс более эффективным. [11]
Недостатки биореакторных свалок
[ редактировать ]Биореакторные полигоны — относительно новая технология. Для недавно построенных биореакторных свалок первоначальные затраты на мониторинг выше, чтобы гарантировать, что все важное обнаружено и должным образом контролируется. Сюда входят газы, запахи и просачивание фильтрата на поверхность земли.
Повышенное содержание влаги на свалке биореактора может снизить структурную стабильность свалки за счет увеличения порового давления воды в массе отходов. [15]
Поскольку целью биореакторных свалок является поддержание высокого содержания влаги, повышенное содержание влаги в отходах может повлиять на системы сбора газа.
Реализация биореакторных полигонов
[ редактировать ]Биореакторные полигоны, являющиеся новой технологией, все еще находятся на стадии разработки и изучаются в лабораторных масштабах. [16] Пилотные проекты по созданию биореакторных свалок кажутся многообещающими, и в разных частях мира проводятся эксперименты с другими. Несмотря на потенциальные преимущества биореакторных свалок, не существует стандартизированных и утвержденных проектов с руководящими принципами и эксплуатационными процедурами. Ниже приводится список проектов биореакторов по свалкам, которые используются для сбора данных для формирования необходимых руководств и процедур: [17]
Соединенные Штаты
[ редактировать ]- Калифорния
- Округ Йоло
- Флорида
- Юго-восточная свалка округа Алачуа
- Округ Хайлендс
- Региональная свалка Нью-Ривер, Райфорд
- Свалка округа Полк, Винтер-Хейвен
- Кентукки
- Свалка Внешнего цикла
- Мичиган
- Округ Сент-Клер
- Миссисипи
- Демонстрационный проект биореактора Plantation Oaks, Сибли
- Миссури
- Колумбия
- Нью-Джерси
- Экологический парк Ханеман ACUA, городок Эгг-Харбор
- Северная Каролина
- Проект свалки округа Банкомб
- Вирджиния
- Свалка Мэйплвуд и свалки округа Кинг-Джордж
- Демонстрационный проект XL полигона Вирджинии
Канада
[ редактировать ]- Демонстрационный проект биореактора Сент-Софи, Квебек
Австралия
[ редактировать ]- Новый Южный Уэльс
- ВудЛоун, Гоулберн
- Квинсленд
- Биоэнергетика Ti Tree, Ипсвич
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Центр Хинкли по управлению твердыми и опасными отходами, факультет инженерных наук об окружающей среде, Университет Флориды, факультет гражданского строительства и экологической инженерии, Университет Центральной Флориды. (2008). Демонстрационный проект биореактора на свалке во Флориде: Краткое содержание. Получено 3 февраля 2010 г. из [1]
- ^ Берге, Николь Д.; Рейнхарт, Дебра Р.; Батарсе, Эйад С. (1 мая 2009 г.). «Оценка затрат и выгод биореакторов на свалках». Управление отходами . Первая международная конференция по экологическому менеджменту, инженерному делу, планированию и экономике. 29 (5): 1558–1567. дои : 10.1016/j.wasman.2008.12.010 . ПМИД 19167875 .
- ^ «Свалки | Энциклопедия.com» . www.энциклопедия.com . Проверено 17 июня 2022 г.
- ^ Таммемаги, Ганс (1999). Кризис отходов: свалки, мусоросжигательные заводы и поиск устойчивого будущего . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 4 . ISBN 9780195351682 . OCLC 466431800 .
- ^ Кристенсен, TH (1999). Захоронение отходов: Биогаз
- ^ Департамент экологии штата Вашингтон. (без даты). Руководство по проектированию полигонов твердых отходов. Получено 3 февраля 2010 г. из [2]. Архивировано 17 октября 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ Абдель-Шафи, Хусейн И.; Мансур, Мона СМ (01 декабря 2018 г.). «Проблема твердых отходов: источники, состав, утилизация, переработка и валоризация» . Египетский нефтяной журнал . 27 (4): 1275–1290. дои : 10.1016/j.ejpe.2018.07.003 . ISSN 1110-0621 .
- ^ Кьельдсен, премьер-министр (2002). Современный и долгосрочный состав фильтрата полигонов ТБО: обзор. Критические обзоры экологических наук и технологий, 297–336.
- ^ Бросо, Дж. Х. (1994). Отслеживание выбросов газовых соединений с санитарных объектов муниципальных свалок; Атмосфера-Среда. Атмосферная среда, стр. 285-293.
- ^ Абдель-Шафи, Хусейн И.; Мансур, Мона СМ (01 декабря 2018 г.). «Проблема твердых отходов: источники, состав, утилизация, переработка и валоризация» . Египетский нефтяной журнал . 27 (4): 1275–1290. дои : 10.1016/j.ejpe.2018.07.003 . ISSN 1110-0621 .
- ^ Jump up to: а б с Центр Хинкли по обращению с твердыми и опасными отходами. (2006). Bioreactor.org — Общая информация. Получено 3 февраля 2010 г. с сайта Bioreactor.org: [3]
- ^ Мерфиб, SR (1992). Лизиметрическое исследование концепции аэробной свалки. Управление отходами и исследования, 485-503.
- ^ Рейнхарт, Дебра Р. и Тимоти Г. Таунсенд. Проектирование и эксплуатация биореактора на свалке . Бока-Ратон, Флорида: Льюис, 1998. Печать.
- ^ Бард, С. (2002). Голоса из прошлого: Гонконг. Издательство Гонконгского университета, 1842–1918 гг.
- ^ Устойчивые методы проектирования и эксплуатации свалок . Принципы и практика управления отходами. Спрингер. 2015. ISBN 9781493926619 .
- ^ Наир, В.В., Дхар, Х., Кумар, С., Талла, АК, Мукерджи, С., Вонг, JWC (2016). Моделирование на основе искусственных нейронных сетей для оценки выхода метана из биогаза в анаэробном биореакторе лабораторного масштаба. Биоресурсные технологии 217, 90 – 99. doi: https://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.03.046 .
- ^ Кьельдсен, премьер-министр (2002). Современный и долгосрочный состав фильтрата полигонов ТБО: обзор. Критические обзоры в области экологических наук и технологий, стр. 297-336.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- На пути к свалке двадцать первого века — веб-страница исследовательского проекта биореактора округа Йоло.
- Bioreactorlandfill.org
