Способы борьбы с фильтрацией вод в почву

Лучший способ — применение малопроницаемой за с ы п к и для уменьшения просачивания вод. Однако это снижает скорость биодеградации твердых отходов. В качестве альтернативы можно либо использовать ограждение, обладающее меньшей проницаемостью, чем окружающая почва, либо надеяться на уменьшение вредного воздействия за счет естественных микробиологических и физико-химических процессов в почве, окружающей место свалки. Действие тяжелых металлов значительно ослабляется за счет ограничения их подвижности (за исключением никеля и свинца). Она уменьшается под действием карбоновых кислот и увеличивается за счет образования растворимых гидрокарбонатов и сульфатов. Кислотно-оснбвные реакции такого типа увеличивают значение pH жидкости, находящейся в почве, способствуют осаждению твердых металлов и увеличению ее катионообменной способности.

Было показано, что перенос таких веществ, как масляная кислота, фенол, n-хлорфенол и диметилфталат через насыщенную зону, окружающую место свалки, происходит приблизительно одинаково.

хотя конечные концентрации разных веществ различаются, поскольку различны скорости их биодеградации. Так, например, масляная кислота и фенол разрушаются с довольно высокой скоростью. Реакции такого типа изучают для создания оптимальных условий переработки отходов под землей in situ с помощью радиоактивных меток.

Однако даже после того как процесс биодеградации завершится, вероятность загрязнения источников водоснабжения конечными продуктами метаболизма остается.

Если природные механизмы ослабления действия загрязнений не способны противостоять загрязнению водами, фильтрующимися в почву со свалки, необходимы сбор и очистка этих вод. Очистка вод на самой свалке или на специальных сооружениях должна быть приемлема с точки зрения охраны окружающей среды и экономически доступна.

Возможно, наиболее удачный метод очистки фильтрующихся со свалки вод — управляемая анаэробная переработка, которая ускоряет стабилизацию свалки. Альтернативой этому методу является рециркуляция фильтрующихся вод сквозь массу твердых отходов с помощью поверхностного орошения, введением их в глубь массы отходов. В этом случае свалка используется как анаэробный биофильтр, работающий в режиме идеального вытеснения с обратной связью. При использовании этого метода скоростью добавления воды следует управлять так, чтобы оптимизировать процесс биологической очистки с точки зрения времени пребывания, глубины слоя отходов и поддержания температуры в их массе. Рециркуляция воды с помощью распыления также ускоряет испарение, улетучивание низкомолекулярных органических соединений и окисление с последующим осаждением железа, хотя в целом общий объем воды, доступной для рециркуляции, будет, конечно, со временем увеличиваться.

Общее воздействие рециркуляции фильтрующихся в почву вод заключается в увеличении влажности и перемещении этих вод сквозь толщу отходов, что ускоряет процесс биодеградации, в особенности, если регулирование pH и подача дополнительных питательных веществ сопровождаются дополнительным засевом отходов микроорганизмами. Кроме того, может происходить осаждение сульфидов тяжелых металлов. Однако концентрации аммония, хлорида и ХПК могут оставаться по-прежнему высокими, что влечет за собой необходимость дальнейшей обработки отходов перед их окончательной ликвидацией. При этом возникают также трудности в достижении высоких скоростей потока жидкости сквозь массу отходов, возможность образования уплотненного слоя почвы и усложняется организация горизонтального перемещения жидкости в окружающую почву или грунтовые воды.

Для ликвидации отходов широко используется почва, поэтому очень важен выбор типа почвы с подходящей проницаемостью, размерами частиц и стабильностью; необходимо также поддерживать фильтрующие характеристики почвы с помощью соответствующего режима подачи отходов, так как любые антиокислительные условия в почве будут снижать скорость биодеградации. Первоначальные градиенты концентраций доноров и акцепторов электронов, кислорода и температуры приводят к расслоению микробной популяции, прежде всего к сорбции микроорганизмов, потребляющих органический углерод. После того как произошла сорбция, начинается процесс микробного катаболизма.

Процесс захоронения отходов в почве дешев, но может возникнуть ряд сложностей, особенно зимой, из-за больших объемов фильтрующихся в почву вод, малого испарения и низкой микробной активности.

Так, хотя распыление образующихся на свалке вод на песчаных почвах, служащих источником кормовых трав, не оказывало на эти травы никакого вредного влияния, в них накапливались оксиды Са, Mg и Р (V). Фильтрующиеся в почву воды свалок, обладая фитотоксичным действием, одновременно содержат необходимые для растений питательные вещества.

Аэробная обработка отходов может происходить как при прямой инфильтрации воды, так и при ее рециркуляции. Для переработки отходов используются окислительные рвы, глинистые склоны и другие более сложные приспособления. Основным методом очистки остается применение аэрационных прудов, в которых достигается уменьшение ВПК на 70% после нескольких месяцев пребывания. Сложности при работе этих прудов возникают из-за токсичных металлов и высокомолекулярных соединений, в особенности гуминовых и фульвиновых кислот.

Снижение стоимости процесса очистки возможно за счет использования водных растений, которые могут насыщать фильтрующиеся в почву воды кислородом и тем самым ускорять процесс аэробного бактериального окисления.

Капельные биофильтры и системы с активным илом также используются для очистки вод, образующихся на свалках, иногда в смеси со сточными водами. При проведении этих процессов часто возникает необходимость в добавлении питательных веществ, кроме того, добавление, например, фосфата способствует осаждению тяжелых металлов в составе фосфорорганических соединений. Такая очистка приводит к удалению 99% БПК и 95% ХПК одновременно со значительным снижением концентрации ионов NH₄ (благодаря сочетанию процессов бактериальной нитрификации и клеточной ассимиляции), Fe (98%), Мп (92%), Zn (94%), однако наиболее устойчивые органические молекулы нуждаются в дальнейшей деградации. Главным лимитирующим фактором процесса может быть температура, так как из-за сезонных дождей самые низкие температуры в году совпадают с образованием самых больших объемов фильтрующихся в почву вод. Часто встречающаяся низкая концентрация фосфатов может усиливать процесс вспучивания ила. Наконец, серьезные трудности вызывает накопление металлов в бактериальных флокулах.

Анаэробная очистка в прудах позволяет удалить 80—90% ХПК в течение 40—50 дней при температуре 25 °C (но около 50% при 10 °С). Однако куда более многообещающим представляется использование сбражи вате л ей, так как их производительность немногим меньше, чем у аэрационных прудов, а монтаж и эксплуатация в 2 раза дешевле. Так как с помощью физико-химических процессов невозможно удалить столько органических веществ, сколько удаляется в результате биологических процессов, то их используют в основном для обработки стабилизированных биологической очисткой фильтрующихся вод. Ни один из испытанных физико-химических способов очистки (химическая коагуляция и осаждение; адсорбция активных углей; обратный осмос; адсорбция на полимерах; химическое окисление, включая озонолиз; выпаривание и облучение) не оказался полностью эффективным.