美國危險廢物填埋場的設計,供我國各地籌建危險廢物安全_香港危險廢物填埋_填埋場時參考。
2020/12/26 16:32:09 點擊：476
美國環保局危險廢物填埋場設計和建筑最低技術要求是國會在1984年危險固體廢物修正案中提出的。國會要求所有新填埋場和地表蓄水池都具有雙襯層和瀝濾液收集、去除系統。為了響應國會的命令，美國環保局出版了系統設計的有關規定和導則。另外，還出版了建筑質量保證程序和最終覆蓋的導則，至今這些要求和導則仍在使用，現將其主要參數和要求列舉如下，
一、雙襯層系統 下圖是危險廢物填埋場的示意圖。(圖略)在雙襯層填埋場中，有兩層襯層和兩層瀝濾收集、去除系統(LCRS)。初級瀝濾液收集、去除系統位于上襯層上面，而次瀝濾液收集、去除系統位于兩襯層之間。圖中，上襯層是軟膜襯層(FML)，下襯層是復合襯層系統，通常的復合襯層由3英尺厚、滲透系數K不大于1×10－7 cm/s的壓實粘土底襯層和上面的軟膜襯層組成。填埋場底部最小坡度為2％。要求在初級瀝濾液收集、去除系統中有瀝濾液收集池，瀝濾液收集池中污水要及時排出。要求在次級瀝濾液收集、去除系統有一適當大小的滲漏監測池，每天監測滲漏液收集中的液位或進水流速，特別是要用該池子來監測頂部襯層的滲漏速率。滲漏監測池設計指標有兩個標準：(1)滲漏監測靈敏度為1加侖/英畝/天；(2)滲漏監測時間為24小時。
雙襯層填埋場要求：(1)LCRSS必須在封場后能安全運行30～50年；(2)要有主LCRSS和次LCRSS，主LCRSS只需覆蓋單元底部(側壁覆蓋是隨意的)，而次LCRSS要覆蓋底部和側壁。
二、覆蓋層 填埋場覆蓋層由一個植被層、一個中間排水層和一個復合襯層系統組成。填埋過程中，在每個填埋單元完成后進行這種最終覆蓋。另外，設計的覆蓋層必須最少保養，允許下面廢物沉降。
植被覆蓋層的最小厚度為2英尺，且其滲透系數最大為10－7cm/s。中間排水顆粒層厚度最小為1英尺，減少復合襯層上的毛細管上升作用和水頭。美國環保局將最小滲透系數由10－3cm/s改為10－2cm/s。覆蓋層的作用主要是最大限度地降低雨水滲透。覆蓋層的軟膜層和壓實土層必須在霜凍層以下，軟膜厚度最小為0?5mm，但通常使用1?0mm的軟膜。考慮到廢物總的沉降后，復合防滲層的最終坡度不得大于2％。
1?防滲土壤 要滿足土壤襯層的滲透系統不大于1×10－7cm/s的要求，所用土壤必須具備下列特性：
(1)土壤應當至少含有20％的細粉(淤泥和粘土大小的細顆粒)，有些細粉少于20％的土壤也有小于10－7 cm/s的水力傳導系數，但是往往很難達到。
(2)塑性指數(PI)應當大于10％，塑性指數高至30％～40％時會發粘，野外難于操作，當高塑性土壤干燥時它們形成硬塊，在壓縮過程中難以破碎。
(3)粗糙碎片應當篩去，砂礫要少于10％。含有較大粗顆粒的土壤能形成高水力傳導系數的砂礫區。
(4)最后，材質應當不含直徑大于1～2英寸的土粒和石塊。要是石塊占據土層厚度的大部分，土層會形成滲漏“窗”。當石塊變小時，就會被土層中其他物質包圍。
要是現場缺乏合格的土壤，需購進合格的粘土，或購進優質的土壤與現場土壤混合得到合格的混合土壤。最常見的是將現場的砂土，添加4％～5％購進的膨潤土，使砂土滲透系數由10－4cm/s降到10－7cm/s。污染物在土壤中滲透機理有兩個：一是對流傳輸，可溶性污染物由于流水的攜帶而通過土壤襯層；二是分子擴散，污染物因分子擴散而通過土壤襯層。計算結果表明，10～30年后，即使土層的滲透系數小到零，但由于分子擴散，廢物分子也將透過3英尺的壓縮土層。
2?合成材料 制造防滲軟膜的合成材料如下：
?熱塑性塑料—PVC(聚氯乙烯)
?透明熱塑性塑料—高密度聚乙烯(HDPE)，線性低密度聚乙烯(LLDPE)
合成橡膠—氯丁橡膠，乙丙橡膠(EPDM)
3?復合防滲層 復合襯層系統比單一的軟膜襯層或土壤襯層要優越。因為粘土層上面的滲濾液在粘土襯層中的滲漏受襯層滲透速率、襯層上滲濾液壓和襯層總面積的大小控制,如果粘土層上緊貼一層軟膜，該軟膜封住了上表面，即使軟膜出現洞縫，瀝濾液也不會在整個軟膜和粘土層之間擴散。與單一粘土層相比，其滲透面積也會小得多，所以滲漏液量會小得多。
考慮粘土襯層的土中可能含有一些石子，所以往往在粘土層上面和軟膜下面放一層無紡布，來防止軟膜被巖石戳穿。但這無紡布在粘土層和軟膜之間形成了高傳遞區，所以還是碾壓粘土表層和去除石子為好，這樣才能使軟膜緊貼在粘土層上面。
四、排水層材質
排水層由顆粒物或合成材料組成，要是用顆粒物，其排水層最低指標為：30cm(12英寸)厚，最小水力傳導系數為1cm/s，坡度?2％，有盲管，有土壤過濾層。它覆蓋整個填埋場的底部以及邊坡。
要是用河沙的話，必須洗凈，或幾乎不含細粉的，以便積聚在襯層上和雙襯層間的液體能迅速收集和排除，使兩襯層系統中的水壓頭最小。根據導則，粒狀排水物質的主要選擇標準是高水力傳導率和低毛細強度或虹吸力。用洗凈的砂粒作排水層，其滲透系數在1cm/s和100cm/s之間，毛細管張力可忽略不計，它比泥砂要好。
現在人工合成排水材料被引入到廢物管理行業，它與顆粒物不同的是，合成排水材料可制成下列各種形式和厚度：
?網類(160～280μm)
?針扎無紡布(80～200μm)
?網墊(400～800μm)
?波紋狀、華夫狀或蜂窩狀板(400～800μm)
建筑材料也多種多樣，最普遍的合成材料是聚丙烯、聚酯或聚乙烯。在相同設計排水能力的條件下，合成排水層很薄(小于1英寸)，它比顆粒物排水層(1英尺)要薄得多。合成排水層在填埋場中的應用，大大增加了廢物的儲存空間和處置空間。
對合成排水材質，EPA要求最小傳遞系數為5×10－4 m/s，合成排水材質的水力傳遞系數要比它高得多，足以確保土工網、土工復合層或其它合成排水層的設計性能優于1英尺厚顆粒排水層。
五、廢物瀝濾液對防滲層的侵襲
在防止廢物瀝濾液對防滲層的侵襲方面要注意:
1)酸能侵蝕土壤，將土壤礦物質溶解生成其他組分。通常當酸通過土壤時，酸溶解有助于它們的中和作用。大量酸進入土壤后，水力傳導率明顯下降。
2)水中的其他離子，特別是正離子或陽離子也容易被吸引到土壤的負電荷表面上，這樣在粘土顆粒周圍形成水合離子區，這就是所謂雙擴散層。土壤水力傳導率強烈受到這些雙擴散層厚度的影響。當雙擴散層收縮時，它們能打開液流通道，導致水力傳導率增大。當雙擴散層膨脹時，它們就壓縮液流通路，導致水力傳導率減少。例如膨潤土鈣鹽的滲透系數比膨潤土鈉鹽大100至1000倍。這種滲透液體的引入會大大地改變水力傳導率。
3)有機溶劑能收縮雙擴散層，打開液流通道，而且還能凝聚土壤顆粒，把它們拉在一起，使得土壤破裂。而且有機溶劑產生的化學龜裂比干燥引起的土壤龜裂要厲害得多。
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