Схема экостстемы свалки

 Свалка - это трудная и уникальная экосистема, которая формируется в итоге постепенного просачивания атмосферных осадков и развития микробов, привнесенных с отходами и проникающих из окружающего грунта и земли. Гетерогенность жестких отходов делает большую неоднородность и концентрацию промежных органических веществ. Специальные исследования столичных свалок с внедрением геофизических, изотопных и микробиологических способов проявили, что выброс биогаза в атмосферу в разных точках крайне нерегулярен [3]. Неразложившиеся отходы обретают на свалках спустя несколько десятилетий после захоронения. В чем же причина?

Биохимические перевоплощения органики определяются наличием либо неименьем кислорода. В аэробных условиях она достаточно прытко окисляется аэробными микробами, образуя диоксид углерода и накапливая микробную биомассу. Такие условия есть длительное время только в самом верхнем слое свалки. В ее толще после прыткого исчерпания кислорода начинается более медленная деструкция органических веществ с ролью анаэробных микробов. В итоге появляется активная (возбудимая) биохимическая среда.

Механизмы анаэробного распада органических веществ изучались на экосистемах анаэробных реакторов, донных отложений и почв. Условия свалки хорошо имитируются в лабораторных цилиндрических лизиметрах [4]. Распад биополимеров (углеводов, белков и жиров) начинается с гидролиза, который исполняют микроорганизмы, имеющие особые ферменты - гидролазы. Их размножению и распространению по поверхности твердого субстрата содействует вода. Продукты этой реакции потребляются гидролитиками и иными кислотогенными микроорганизмами, в результате чего образуются летучие жирные кислоты (уксусная, пропионовая, масляная), а также водород. Фаза, условно соединяющая гидролиз и кислотогенез, величается кислотогенной. При накоплении жирных кислот снижается pH среды, а при pH lt; 6.0 конечная метаногенная фаза угнетается.

Исследования образчиков, взятых из свалок, проявили, что быстрее всего метан появляется в нейтральной либо слабо щелочной среде, а в кислой, против, медлительнее. Если кислотогенная и метаногенная фазы не сбалансированы, в фильтрате скапливаются растворенные жирные кислоты. При этом блокируется не только метаногенез, но и гидролиз. Тем не менее и при низких значениях pH в неких местах свалки, где есть ниши для соответствующих микробов, метан выделяется.

Математические модели анаэробных систем, как верховодило, предполагали полное смешивание в реакционном пространстве [5]. Только недавно были построены первые распределенные модели анаэробных процессов [6, 7]. Современная свалка обязана формироваться как биореактор, что востребует и создания ее современной математической модели. Для этого необходимо учесть сложные физические, химические и био процессы, протекающие в трехмерной толще свалки. Атмосферные осадки, поступающие на поверхность, медлительно проникают через толщу свалки. Количество выходящего из нижнего слоя фильтрата, достаточное для его рециркуляции, может накопиться только через несколько лет. Через верхнюю границу в толщу свалки поступает кислород, а из нее выходит биогаз.