ТБО на 70-80 % состоят из органических компонентов, в большинстве своем подверженных разложению во времени в условиях захоронения за счет естественных химических и биологических процессов, до настоящего времени изученных недостаточно. Экосистема полигона является динамичной и во времени изменяется. Основные процессы разложения органических отходов, происходящие в теле полигона, состав образующихся продуктов и фильтрата представлены на рис. 5.
|
в результате реакции гидролиза образуются низкомолекулярные органические вещества, которые в течение нескольких недель проходят стадию кислородно-нитратного окисления и разлагаются в аэробных условиях до воды, диоксида углерода и азота. При протекании этих процессов в теле полигона отмечается повышение температуры.
Для анаэробных условий характерна стадия распада продуктов гидролиза. При этом можно выделить две фазы (стадии) – фазу І (кислотная) и фазу ІІ (метаногенная).
Продолжительность первой стадии – от 1 до 6 месяцев. В итоге процессов ферментации и восстановления сульфатов органические вещества разрушаются до низкомолекулярных кислот (образуются, в частности, муравьиная, уксусная и пропионовая кислоты), диоксида углерода и сульфида водорода; в небольших количествах выделяется метан. При этом образуются промежуточные продукты – карбоновые кислоты и спирты.
В метаногенной стадии разложения органических веществ (фаза ІІ) образовавшиеся ранее жирные кислоты используются метанообразующими бактериями для производства метана. Стадия анаэробного разложения органических веществ растянута во времени и продолжается в течение 8-40 лет, причем первые 3 года процесс образования метана протекает неустойчиво.
Чем выше содержание влаги, тем активнее происходит биологическое разложение отходов в анаэробных условиях. При содержании влаги менее 20 % активность анаэробных процессов значительно снижается. Современные технологии полигонного захоронения ТБО обусловливают медленное разложение отходов (попадание воды в толщу полигона затруднено); то же самое характерно для полигонов, расположенных в засушливых регионах.
По мере снижения выхода биогаза начинается последняя стадия разложения органических отходов – стадия образования гумуса. Ее продолжительность – до 40 лет. Различные стадии активных процессов разложения органических отходов (без указания временного масштаба этих стадий) приведены на рис. 6.
Рисунок 6 – Стадии разложения органических отходов:
І – стадия окисления в аэробных условиях; ІІ – стадия распада продуктов гидролиза в анаэробных условиях; ІІІ – стадия неустойчивого образования метана; IV – стадия образования метана; V – стадия образования гумуса; 1 – кислород; 2 – водород;
3 – азот; 4 – жирные кислоты; 5 – диоксид углерода; 6 – метан; 7 – целлюлоза