Свалки и полигоны твердых бытовых отходов (ТБО)

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 грунта. 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 °C, 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 бактерий 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, ртутьи галогенсодержащие соединения и множество неидентифицированных 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 7% 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 ACM более 50%, как правило, подвергаются сжиганию.