Składowisko bioreaktorów - Bioreactor landfill

Składowiska to podstawowa metoda usuwania odpadów w wielu częściach świata, w tym w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Oczekuje się, że składowiska bioreaktorów zmniejszą ilość i koszty związane z zagospodarowaniem odcieków , zwiększą tempo produkcji metanu (gazu ziemnego) do celów komercyjnych oraz zmniejszą powierzchnię potrzebną pod składowiska . Wysypiska bioreaktorów są monitorowane i manipulują poziomami tlenu i wilgoci w celu zwiększenia szybkości rozkładu pod wpływem aktywności mikroorganizmów.

Tradycyjne składowiska i związane z nimi problemy

Wysypiska śmieci to najstarsza znana metoda unieszkodliwiania odpadów. Odpady są zakopywane w dużych wykopanych dołach (o ile nie są dostępne naturalne miejsca) i przykrywane. Bakterie i archeony rozkładają odpady przez kilka dziesięcioleci, wytwarzając kilka ważnych produktów ubocznych, w tym metan (gaz ziemny), odcieki i lotne związki organiczne (takie jak siarkowodór (H 2 S), N 2 O 2 itp.) .

Metan, silny gaz cieplarniany , może gromadzić się na wysypisku, prowadząc do eksplozji, jeśli nie zostanie uwolniony z komórki. Odcieki są płynnymi produktami metabolizmu rozkładu i zawierają różne rodzaje toksyn i rozpuszczonych jonów metali. Jeśli odciek przedostanie się do wód gruntowych, może powodować problemy zdrowotne zarówno u zwierząt, jak iu roślin. Lotne związki organiczne (LZO) są związane z powodowaniem smogu i kwaśnych deszczy . Wraz ze wzrostem ilości wytwarzanych odpadów znalezienie odpowiednich miejsc do ich bezpiecznego przechowywania stało się trudne.

Funkcjonowanie składowiska bioreaktorów

Istnieją trzy typy bioreaktorów: tlenowy , beztlenowy i hybrydowy (wykorzystujący zarówno metodę tlenową, jak i beztlenową). Wszystkie trzy mechanizmy polegają na ponownym wprowadzeniu zebranych odcieków uzupełnionych wodą w celu utrzymania odpowiedniego poziomu wilgotności na wysypisku. Mikroorganizmy odpowiedzialne za rozkład są w ten sposób stymulowane do rozkładu w zwiększonym tempie, przy próbie zminimalizowania szkodliwych emisji.

W bioreaktorach tlenowych powietrze jest pompowane na składowisko za pomocą pionowego lub poziomego układu rur. Rozkład w środowisku tlenowym jest przyspieszony, a ilość LZO, toksyczność odcieków i metanu są zminimalizowane. W bioreaktorach beztlenowych, w których krąży odciek, na wysypisku wytwarzany jest metan znacznie szybciej i szybciej niż tradycyjne składowiska. Wysokie stężenie i ilość metanu pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie go do celów komercyjnych przy jednoczesnym skróceniu czasu monitorowania składowiska pod kątem produkcji metanu. Bioreaktory hybrydowe poddają górne części wysypiska cyklom tlenowo-beztlenowym w celu zwiększenia szybkości rozkładu, podczas gdy metan jest wytwarzany przez dolne części wysypiska. Składowiska bioreaktorów wytwarzają mniejsze ilości LZO niż tradycyjne składowiska, z wyjątkiem H 2 S. Składowiska bioreaktorów wytwarzają większe ilości H 2 S. Dokładna ścieżka biochemiczna odpowiedzialna za ten wzrost nie jest dobrze zbadana

Zalety składowisk bioreaktorów

Wysypiska bioreaktorów przyspieszają proces rozkładu. Wraz z postępem rozkładu masa składników biodegradowalnych na wysypisku spada, tworząc więcej miejsca na składowanie śmieci. Oczekuje się, że składowiska bioreaktorów zwiększą ten współczynnik rozkładu i zaoszczędzą do 30% powierzchni potrzebnej na składowiska. Przy rosnącej ilości odpadów stałych wytwarzanych każdego roku i niedoborze miejsc na wysypiskach, wysypisko bioreaktorów może zatem stanowić znaczący sposób maksymalizacji powierzchni składowiska. Jest to nie tylko opłacalne, ale ponieważ na wysypiska potrzeba mniej ziemi, jest to również lepsze dla środowiska.

Ponadto większość składowisk jest monitorowana przez co najmniej 3 do 4 dekad, aby zapewnić, że do społeczności otaczającej składowisko nie przedostają się żadne odcieki ani gazy składowiskowe. Natomiast oczekuje się, że składowisko bioreaktorów ulegnie rozkładowi do poziomu, który nie wymaga monitorowania w ciągu mniej niż dziesięciu lat. W związku z tym składowisko może być wykorzystywane do innych celów, takich jak ponowne zalesianie lub parki, w zależności od lokalizacji we wcześniejszym terminie. Ponadto ponowne wykorzystanie odcieków do nawilżenia wysypiska filtruje je. W ten sposób przetwarzanie odcieku wymaga mniej czasu i energii, co zwiększa wydajność procesu.

Wady składowisk bioreaktorów

Składowiska bioreaktorów to stosunkowo nowa technologia. W przypadku nowo opracowanych składowisk bioreaktorów koszty wstępnego monitorowania są wyższe, aby zapewnić, że wszystko, co ważne, zostało odkryte i odpowiednio kontrolowane. Obejmuje to gazy, zapachy i przenikanie odcieków do powierzchni ziemi.

Zwiększona zawartość wilgoci w składowisku bioreaktora może zmniejszyć stabilność strukturalną składowiska poprzez zwiększenie ciśnienia wody porowej w masie odpadów.

Ponieważ celem składowisk bioreaktorów jest utrzymanie wysokiej zawartości wilgoci, zwiększona zawartość wilgoci w odpadach może wpływać na systemy zbierania gazów.

Realizacja składowisk bioreaktorów

Składowiska bioreaktorów, będące nowatorską technologią, wciąż znajdują się w fazie rozwoju i są badane w skali laboratoryjnej. Projekty pilotażowe dotyczące składowisk bioreaktorów są obiecujące, a wiele z nich jest eksperymentowanych w różnych częściach świata. Pomimo potencjalnych zalet składowisk bioreaktorów nie ma ustandaryzowanych i zatwierdzonych projektów zawierających wytyczne i procedury operacyjne. Poniżej znajduje się lista projektów składowania bioreaktorów, które są wykorzystywane do zbierania danych do tworzenia tych potrzebnych wytycznych i procedur:

Stany Zjednoczone

  • Kalifornia
    • Hrabstwo Yolo
  • Floryda
    • Południowo-wschodnie wysypisko hrabstwa Alachua
    • Hrabstwo Highlands
    • Regionalne Składowisko New River, Raiford
    • Składowisko odpadów hrabstwa Polk, Winter Haven
  • Kentucky
    • Składowisko odpadów z pętli zewnętrznej
  • Michigan
    • Hrabstwo Saint Clair
  • Mississippi
    • Projekt demonstracyjny bioreaktora Plantation Oaks, Sibley
  • Missouri
    • Columbia
  • New Jersey
    • ACUA's Haneman Environmental Park, Egg Harbor Township
  • Karolina Północna
    • Projekt składowiska odpadów hrabstwa Buncombe
  • Virginia
    • Maplewood Landfill i King George County Landfills
    • Projekt demonstracyjny Virginia Landfill Project XL

Kanada

  • Projekt demonstracyjny Sainte-Sophie Bioreactor, Quebec

Australia

  • Nowa Południowa Walia
    • WoodLawn, Goulburn
  • Queensland
    • Ti Tree Bioenergy, Ipswich

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne