Процессы биологического разложения твердых бытовых отходов

Одна из основных причин, по которым цивилизованные страны Европы с 2010 г. прекращают прием твердых бытовых отходов на полигонное захоронение, состоит в том, что при полигонном захоронении происходит биохимическая ферментация твердых бытовых отходов (ТБО) с выделением в атмосферу биогаза. Свалки твердых бытовых отходов постоянно генерируют всевозможные канцерогены и горючий газ метан, образующиеся в процессе разложения органических соединений. Как известно, газовые выделения из тела захоронения ТБО состоят в основном из метана (30-50 %) и углекислого газа (70-50 %) пожароопасны и являются так же одним из факторов влияющих на усиление «парникового эффекта» земли. И то, и другое относят к опасным антропогенным экологическим воздействиям. Они выделяются даже спустя многие десятилетия после закрытия свалки, представляя собой большую опасность для здоровья человека.

Разложение органической составляющей твердых бытовых отходов в условиях полигона приводит к образованию метана. Метан является мощным газом, ведущим к парниковому эффекту (в 30 или около того раз более мощным, нежели диоксид углерода). Кроме того, метан может накапливаться в полостях и приводить к взрывам.

Процесс разложения отходов путем ферментации можно разделить на две стадии.

Первая стадия заключается в быстром разложении, вызванном, в основном, аэробным процессом. Эта стадия является, обычно, весьма короткой, так как ее длительность ограничена количеством кислорода в толще отходов, а также высокой БПК отходов. Данная стадия является экзотермической с получением большого количества теплоты и с поддержанием температуры гораздо более высокой, чем температура окружающей среды. Длительность данной стадии, как правило, не превышает нескольких недель. В результате образуются диоксид углерода, вода, нитраты, нитриты, азот и органические остатки. Фильтрат, образующийся в ходе этой стадии, может оказаться способным растворять легко растворимые соли такие, как хлорид натрия и др. За исключением этого краткого периода во время размещения отходов, микробиологическое разложение стремится к тому, чтобы стать анаэробным процессом. Это вызвано тем, что поступление кислорода в толщу отходов оказывается недостаточным для удовлетворения условиям аэробного процесса.

Вторая стадия заключается в медленном анаэробном разложении, в течение которого температура падает. Образуется газ, в состав которого входят диоксид углерода CO2, азот N2, водород H2, метан CH4, аммиак NH3 и сероводород H2S. Другими продуктами разложения являются вода, органические кислоты, соли металлов, плохо разлагаемые органические вещества.

Эта вторая стадия может быть представлена в виде нескольких этапов: неметанообразующая фаза или собственно стадия II; метанообразующая фаза, которая может быть, в свою очередь, квалифицирована как стабильный этап или стадия III; нестабильный этап или стадия IV.

В ходе неметанообразующей фазы осуществляется образование летучих жирных кислот, воды, аммиака, водорода и большого количества диоксида углерода. Кроме того, при этом начинается процесс образования метана. Жирные кислоты понижают водородный показатель среды рН до уровня, колеблющегося между 4 и 5. Низкая величина рН позволяет повышать способность к растворению минеральных веществ, которые, имея большие концентрации летучих кислот, приводят к высокой концентрации ионов. Значительные концентрации летучих кислот способствует также высокой ХПК, часто наблюдаемой в ходе этой фазы. Окислительно-восстановительный потенциал процесса очень близок к 0 mV.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К МОДУЛЮ 4

Вопросы:
1. Характеристики почв?

2. Что такое гумус, каково его значение для растений?

3. Чем различаются почвенные горизонты?

4. В чем состоит минерализация?

5. Современное представление о строении литосферы и элементном составе земной коры,

6. Кларки важнейших элементов?

7. Пестициды, галогенсодержащие углеводороды, нефть в почве?

8. Образование техногенных геохимических аномалий элементов.

9. Пестициды, галогенсодержащие углеводороды, нефть в почве?

10. Загрязнение почвы нефтью?

11. Основные типы антропогенно-технических воздействий на почву.

12. Сорбция тяжелых металлов почвами.

13. Трансформация и миграция тяжелых металлов в почве.

14. Химические элементы представлены в почвах.

15. Адсорбция ионов металлов на ионообменных центрах почвенных частиц.