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美國危險廢物填埋場的設計

發布時間:2014年4月30日 來源:國外科技

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。....

(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統的沙礫區。

(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沙土,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)

現有各種各樣的合成軟膜在市場銷售,填埋場最普遍使用的是高密度聚乙烯膜。這些合成軟膜的厚度有0.5mm至0.2mm的,它們的滲透系數比粘土小得多,如高密度聚乙烯軟膜,它的水力滲透系數僅為10-14cm/s。合成襯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。

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。但這無妨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。用洗凈的沙粒作排水層,其滲透系數在1 cm/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)

· 針扎無妨布(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5×10-4m/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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