Переработка твердых отходов

В крупных городах большую экологическую проблему представляют твердые отходы. Ежедневно каждый городской житель в среднем выбрасывает 2-3 кг различных отходов, половина из которых – полиэтилен, бумага, упаковочные материалы.

Коммунальные отбросы размещают на свалках, где не происходит их полного разложения. Наиболее простым техническим решением проблемы твердых отходов при весьма низких финансовых затратах является их захоронение. Но этот способ экологически бесперспективен: на десятки лет занимаются огромные площади, идет загрязнение окружающей среды. Органическое вещество в таких захоронениях разлагаются достаточно медленно до 30-50 лет.

В начальной стадии переработки твердых отходов преобладают аэробные процессы, в ходе которых наиболее легко разрушаемые молекулы используются беспозвоночными (клещами, червями, ровноногими, нематодами), низшими грибами и микроорганизмами.

На следующей стадии происходит разложение таких макромолекул, как лигноцеллюлозы, лигнина, танина и меланина, которые способны только к медленной деградации. Продолжительность этого периода сильно варьируется и частично зависит от предобработки. Высокая температура (до 80°С) и присутствие антибиотиков микробного происхождения приводят к гибели или инактивации патогенных микроорганизмов и вирусов, личинок насекомых и семян растений. Температура используется как индикатор работы свалки.

Через некоторое время кислород поглощается аэробной микрофлорой, накапливается СО₂ и начинается деятельность анаэробной микрофлоры, образующей метан, а затем метаногены. В зависимости от местных условий через несколько месяцев или через год наступает стабильное метановое брожение, и в выделяющемся газе содержится 50 – 55% СН₄, около 40% СО₂ и 5% N₂.

Использование газа, образующегося на свалках, имеет огромные перспективы, так как его можно получать в больших количествах. Однако в настоящее время он не находит сбыта, представляет собой только отходы и создает неудобства в эксплуатации свалок. Газ, образующийся на свалках, научились извлекать с помощью труб из полиэтилена. После удаления конденсата и пыли этот биогаз можно использовать как топливо (рис. 14.14).

Рис. 14.14. Выводной кран полиэтиленовой трубы для сбора газа

Альтернативой этому методу является орошение с рециркуляцией (повторным использованием) фильтрующихся вод. В этом случае свалка используется как анаэробный биофильтр. Действие вод заключается в увеличении влажности и перенесении этих вод сквозь толщу отходов, что ускоряет процесс биодеградации. Действие рециркуляции вод усилится, если перед повторным орошением регулировать Рн, вносить дополнительно питательные вещества и активные культуры микроорганизмов. Рециркуляция воды с помощью распыления ускоряет испарение, улетучивание низкомолекулярных органических соединений.