Свалки и полигоны твердых бытовых отходов (ТБО).

Твердофазная анаэробная ферментация.

 

Для переработки органической фракции ТБО и подстилочного навоза иногда используется анаэробная обработка с получением метана в спе­циальных реакторах. В сельском хозяйстве используют обычно периодический процесс. Как правило, в хозяйстве имеется не­сколько автономных установок, которые заполняются последо­вательно. Каждая порция навоза сначала проходит часть процес­са компостирования. Когда температура повышается до 40 — 50 °С, компостная куча накрывается колпаком или загружается в ем­кость. Образующийся метан используется для обогрева реактора и хозяйственных нужд.

Для обработки органической фракции ТБО в Бельгии разрабо­тан непрерывный процесс (dranco — dry anaerobic conversion). Цилиндрический реактор заполняется сверху предварительно измель­ченными и нагретыми паром до 50 "С органическими отходами с содержанием сухих веществ (АСМ) 35 — 40%. Каждая порция по мере выгрузки реактора движется постепенно вниз. Время обработ­ки при 55 °С составляет три недели. Из сброженной массы отжима­ется часть воды до получения продукта с 55 % АСМ, который под­вергается аэробному компостированию в течение 10 дней. Конечный продукт представляет собой высококачественное обеззараженное удобрение, пригодное для использования в сельском хозяйстве.

Самым простым и распространенным методом утилизации твердых быто­вых и промышленных отходов является их захоронение, для чего используются овраги, карьеры и другие понижения рельефа. До недавнего времени практиковалось почти бесконтрольное свали­вание городского бытового, промышленного и строительного мусора, который затем засыпали слоем грунта. Захоронение на полигонах ТБО предусматривает уплотнение дна полигона гли­ной и регулярное уплотнение и пересыпание слоев мусора грун­том. Размеры свалок и полигонов различны и варьируют от не­скольких сотен квадратных метров до десятков гектаров. Толщина мусорных отложений также различна. Для большинства свалок Московской области она составляет порядка 20 м. В европейских странах с высокой плотностью населения и недостатком свобод­ных земель насыпаются мусорные холмы, высота которых огра­ничена законом до 40 м. В погребенных отходах осуществляется анаэробная деградация органических соединений микроорганиз­мами, привнесенными с отходами и проникающими из почвы и Фунта. Разложение отходов происходит медленно. В закрытых (запе­чатанных) мусорных отложениях образование метана начинается через несколько месяцев (до года) и продолжается 30 — 50 лет, при этом разлагается около 30 % захороненной органики.

Основными факторами, ограничивающими скорость деградации, являются низкая влажность и необходимость развития высокой плотности микроорганизмов, способных разлагать различные орга­нические соединения, в том числе ксенобиотики. Интересно, что в анаэробной зоне свалочного тела с высоким содержанием органи­ки в период активного метаногенеза поддерживается достаточно высокая температура — обычно 30 — 35 °С, в отдельных местах она Достигает 50 — 55 "С. В свалочных отложениях присутствуют все ана­эробные микроорганизмы, необходимые для разложения сложных Полимерных соединений до метана и углекислоты. В верхней аэрируемой части свалки активны аэробные микроорганизмы. Плотность Популяции, активность и разнообразие метанокисляющих бактерии не имеют аналогов в природных экосистемах. Эти бактерии Формируют микробный биофильтр, существенно снижающий эмис­сию образующегося в анаэробной зоне метана.

Свалочный биогаз состоит в основном из метана (до 60 %\ _и углекислоты (до 40 %). В ней содержится также большое количество микропримесей, в том числе токсичных, таких, как сероводород, углеводороды, меркаптаны, ртуть- и галогенсодержащие соединения и множество не идентифицированных газов и летучих продуктов. Около 1000 компонентов регистрируется методом га­зожидкостной хроматографии, из них идентифицированы менее половины. Свалки и полигоны ТБО вносят существенный вклад в тепличный эффект, производя по средним оценкам не менее 1% атмосферного метана. Однако это один из немногих источников тепличных газов, который можно контролировать и регулировать Во многих странах на крупных полигонах ТБО организована до­быча газа, который используется как топливо или преобразуется в электроэнергию. Современные полигоны захоронения ТБО в развитых странах представляют собой анаэробные реакторы гео­логического масштаба. В них обеспечены герметизация от окружа­ющего грунта, поверхностных и грунтовых вод, сбор и очистка промывных (дождевых) вод, экстракция биогаза. Большинство про­мышленных отходов в настоящее время подвергается, если необ­ходимо, физико-химической обработке и захоранивается глубоко под землей. Так, радиоактивные отходы захораниваются в базаль­тах, которые, однако, не являются вполне инертной средой. От­ходы с АСМ более 50 %, как правило, подвергаются сжиганию.