Источник: scientificrussia.ru
Высотой с десятиэтажные дома, площадью – со стадионы. С сотнями мусорных полигонов в России после введения мусорной реформы начали бороться. Цель – формирование сортировочных комплексов, станций переработки, а в будущем – строительство мусоросжигательных заводов для уничтожения отходов. Сами же полигоны рекультивируют – восстанавливают земли, возвращают их к экологическому балансу после многолетнего воздействия фильтрата и свалочных газов.
В статье – о «химии» сваленного в единую кучу мусора и технологиях рекультивации полигонов.
Химия мусора
В одной куче остатки еды и бумага, железо и обрезанные ветки, старая шуба и стертая покрышка: на мусорные полигоны свозят все без разбора. В многотонной куче, под прессом следующих слоев отходы начинают новую химическую жизнь.
Большая часть мусора, который оказывается на полигоне – это органика. Примерно три четверти отходов способны разлагаться и перегнивать, запуская новые процессы. Они начинаются с аэробной деградации – пока в мусоре остается кислород, микроорганизмы расщепляют химические цепочки. В результате остается органическая масса и смесь газов – в основном это углекислый газ и азот.
В определенный момент в куче не остается кислорода – существующий в отходах переработан, новому поступать неоткуда: сверху груз нового мусора. Тогда начинаются анаэробные процессы, которые называют еще метановым брожением. Именно тогда формируется свалочный газ. Сначала возникают кислоты и спирты – это промежуточные продукты, из них бактерии формируют ацетаты и водород. Затем метаногены формируют из ацетата метан, из которого и состоит большая часть свалочного газа.
Параллельно с химией воздуха в мусорной куче образуется и фильтрат – вода, пройдя через гниющую толщу отходов, превращается в раствор множества химических элементов и соединений, в том числе токсичных. Фильтрат появляется в теплое время во время дождя, и в холодное, когда снег на куче тает из-за тепла от внутренних химических процессов. При нарушении технологии строительства полигона фильтрат может попасть в почву и воду. Токсичные вещества отравляют живые организмы, заражают поверхностные и грунтовые воды.
Этап рекультивации
Смысл рекультивации именно в снижении негативных последствий от химических процессов, которые годами происходили в плотной мусорной куче. После всех этапов восстановления земли складирования отходов снова можно без опасности использовать для хозяйственных нужд. Этапы рекультивации разделяют на технический и биологический.
На техническом этапе полигон приводят к новому виду. Мусорную свалку разравнивают, при необходимости увеличивая ее площадь, но снижая высоту. Чтобы сформировать рельеф засыпают рвы, впадины и провалы, укрепляют периметр полигона. Параллельно устанавливают системы дренажа для сбора фильтрата и сточных вод: в процессе формирования нового ландшафта важно не заразить соседние земли. Каждый полигон требует отдельного проекта, например, если рядом со свалкой протекает река, необходимо ее обезопасить.
Отдельно устанавливают дегазаторы – системы, которые выводят из полигона опасный свалочный газ: он токсичен, огнеопасен и загрязняет воздух. На некоторых полигонах свалочный газ сжигают – именно для этого над полигонами установлены высокие факелы. Но современные технологии позволяют и переработать газ, чтобы использовать его в дальнейшем.
Добыча газа на полигоне может продолжаться несколько десятков лет, но со временем содержание в нем метана уменьшается. Через вертикальные скважины газ выводят на станции очистки – скрубберы. Это аппарат, который очищает газ с помощью подачи воды. Из-за достаточно низкой стоимости операции, промывка – один из наиболее популярных способов очистки газа. После этого газ можно использовать для выработки тепловой энергии, сжигая его. Более глубокая очистка и обогащение газа позволяет готовить топливную смесь, в том числе для двигателей или использовать его городских сетях.
После того, как ландшафт нового полигона сформирован, почва и окрестности защищены от проникновения фильтрата, а газ выводится, начинается биологический этап рекультивации. Это подготовка плодородного слоя на поверхности полигона, подготовка многолетних трав и растений, их посадка и уход за ними.
Биологический этап должен улучшить свойства почвы. Растения, которые высаживают на бывшей свалке, должны обладать различными свойствами в зависимости от расположения: быть устойчивыми к холодам, воздействию токсичного газа и засухе. Параллельно с заботой о растениях, которые восстанавливают земли, на биологическом этапе рекультивации вывозят скопившийся фильтрат, и следят за вредными выбросами с полигона. Этот этап может длиться десятилетиями, но при грамотном подходе к технологиям может занять всего несколько лет.
