Bioreaktor Deponie - Bioreactor landfill

Deponien sind in vielen Teilen der Welt, einschließlich den USA und Kanada, die Hauptmethode für die Abfallentsorgung. Von Bioreaktor-Deponien wird erwartet, dass sie die Menge und die mit der Bewirtschaftung von Sickerwasser verbundenen Kosten senken, die Produktionsrate von Methan (Erdgas) für kommerzielle Zwecke erhöhen und die für Deponien erforderliche Landmenge verringern. Bioreaktor-Deponien werden überwacht und manipulieren den Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt, um die Zersetzungsrate durch mikrobielle Aktivität zu erhöhen.

Traditionelle Deponien und damit verbundene Probleme

Deponien sind die älteste bekannte Methode zur Abfallentsorgung. Abfälle werden in großen, ausgegrabenen Gruben vergraben (sofern keine natürlich vorkommenden Standorte verfügbar sind) und abgedeckt. Bakterien und Archaeen zersetzen den Abfall über mehrere Jahrzehnte und produzieren mehrere wichtige Nebenprodukte, darunter Methangas (Erdgas), Sickerwasser und flüchtige organische Verbindungen (wie Schwefelwasserstoff (H 2 S), N 2 O 2 usw.). .

Methangas, ein starkes Treibhausgas , kann sich in der Deponie ansammeln und zu einer Explosion führen, sofern es nicht aus der Zelle freigesetzt wird. Sickerwasser sind flüssige Stoffwechselprodukte aus der Zersetzung und enthalten verschiedene Arten von Toxinen und gelösten Metallionen. Wenn Sickerwasser ins Grundwasser gelangt, kann es sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen zu Gesundheitsproblemen kommen. Die flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) verursachen Smog und sauren Regen . Mit der zunehmenden Menge an Abfall ist es schwierig geworden, geeignete Orte für die sichere Lagerung zu finden.

Arbeiten auf einer Bioreaktordeponie

Es gibt drei Arten von Bioreaktoren: aerobe , anaerobe und hybride (sowohl mit aeroben als auch mit anaeroben Methoden). Alle drei Mechanismen umfassen die Wiedereinführung von gesammeltem Sickerwasser, das mit Wasser ergänzt ist, um den Feuchtigkeitsgehalt auf der Deponie aufrechtzuerhalten. Die für die Zersetzung verantwortlichen Mikroorganismen werden somit dazu angeregt, sich schneller zu zersetzen, um schädliche Emissionen zu minimieren.

In aeroben Bioreaktoren wird Luft mit einem vertikalen oder horizontalen Rohrsystem in die Deponie gepumpt . Die Zersetzung der aeroben Umgebung wird beschleunigt und die Menge an VOCs, die Toxizität von Sickerwasser und Methan werden minimiert. In anaeroben Bioreaktoren mit zirkulierendem Sickerwasser produziert die Deponie Methan viel schneller und früher als herkömmliche Deponien. Die hohe Konzentration und Menge an Methan ermöglicht eine effizientere Verwendung für kommerzielle Zwecke und reduziert gleichzeitig die Zeit, die die Deponie für die Methanproduktion überwacht werden muss. Hybridbioreaktoren unterziehen die oberen Teile der Deponie aerob-anaeroben Zyklen, um die Zersetzungsrate zu erhöhen, während Methan von den unteren Teilen der Deponie produziert wird. Bioreaktor-Deponien produzieren geringere Mengen an VOC als herkömmliche Deponien, mit Ausnahme von H 2 S. Bioreaktor-Deponien produzieren höhere Mengen an H 2 S. Der genaue biochemische Weg, der für diesen Anstieg verantwortlich ist, ist nicht gut untersucht

Vorteile von Bioreaktor-Deponien

Bioreaktor-Deponien beschleunigen den Zersetzungsprozess. Mit fortschreitender Zersetzung nimmt die Masse der biologisch abbaubaren Komponenten auf der Deponie ab, wodurch mehr Platz für die Mülldeponie geschaffen wird. Von Bioreaktor-Deponien wird erwartet, dass sie diese Zersetzungsrate erhöhen und bis zu 30% des für Deponien benötigten Platzes einsparen. Mit zunehmenden Mengen an festen Abfällen, die jedes Jahr produziert werden, und der Knappheit von Deponieräumen kann die Bioreaktordeponie somit eine bedeutende Möglichkeit zur Maximierung des Deponieraums darstellen. Dies ist nicht nur kostengünstig, sondern da weniger Land für die Deponien benötigt wird, ist dies auch besser für die Umwelt.

Darüber hinaus werden die meisten Deponien mindestens drei bis vier Jahrzehnte lang überwacht, um sicherzustellen, dass keine Sickerwasser- oder Deponiegase in die die Deponie umgebende Gemeinde gelangen. Im Gegensatz dazu wird erwartet, dass sich die Bioreaktordeponie in weniger als einem Jahrzehnt auf ein Niveau zersetzt, das nicht überwacht werden muss. Daher kann das Deponieland je nach Standort zu einem früheren Zeitpunkt für andere Zwecke wie Wiederaufforstung oder Parks genutzt werden. Durch die Wiederverwendung von Sickerwasser zur Befeuchtung der Deponie wird diese außerdem gefiltert. Somit ist weniger Zeit und Energie erforderlich, um das Sickerwasser zu verarbeiten, was den Prozess effizienter macht.

Nachteile von Bioreaktordeponien

Bioreaktor-Deponien sind eine relativ neue Technologie. Bei den neu entwickelten Bioreaktordeponien sind die anfänglichen Überwachungskosten höher, um sicherzustellen, dass alles Wichtige entdeckt und ordnungsgemäß kontrolliert wird. Dies schließt Gase, Gerüche und das Eindringen von Sickerwasser in die Bodenoberfläche ein.

Der erhöhte Feuchtigkeitsgehalt der Bioreaktordeponie kann die strukturelle Stabilität der Deponie verringern, indem der Porenwasserdruck innerhalb der Abfallmasse erhöht wird.

Da das Ziel von Bioreaktordeponien darin besteht, einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufrechtzuerhalten, können Gassammelsysteme durch den erhöhten Feuchtigkeitsgehalt des Abfalls beeinträchtigt werden.

Implementierung von Bioreaktor-Deponien

Bioreaktor-Deponien, die eine neuartige Technologie sind, befinden sich noch in der Entwicklungsphase und werden im Labormaßstab untersucht. Pilotprojekte für Bioreaktordeponien sind vielversprechend und es wird in verschiedenen Teilen der Welt mit weiteren experimentiert. Trotz der potenziellen Vorteile von Bioreaktor-Deponien gibt es keine standardisierten und genehmigten Konstruktionen mit Richtlinien und Betriebsverfahren. Im Folgenden finden Sie eine Liste von Bioreaktor-Deponieprojekten, mit denen Daten für die Erstellung dieser erforderlichen Richtlinien und Verfahren gesammelt werden:

Vereinigte Staaten

  • Kalifornien
    • Yolo Grafschaft
  • Florida
    • Alachua County Südostdeponie
    • Highlands County
    • New River Regional Deponie, Raiford
    • Polk County Deponie, Winter Haven
  • Kentucky
    • Außenschleifendeponie
  • Michigan
    • Saint Clair County
  • Mississippi
    • Plantation Oaks Bioreactor Demonstrationsprojekt, Sibley
  • Missouri
    • Columbia
  • New Jersey
    • Haneman Environmental Park von ACUA, Egg Harbor Township
  • North Carolina
    • Buncombe County Deponieprojekt
  • Virginia
    • Maplewood Deponie und King George County Deponien
    • Virginia Deponieprojekt XL Demonstrationsprojekt

Kanada

  • Demonstrationsprojekt Sainte-Sophie Bioreactor, Quebec

Australien

  • New South Wales
    • WoodLawn, Goulburn
  • Queensland
    • Ti Tree Bioenergy, Ipswich

Siehe auch

Verweise

Externe Links