美国危险废物填埋场的设计

美国环保局危险废物填埋场设计和建筑最低技术要求是国会在1984年危险固体废物修正案中提出的。国会要求所有新填埋场和地表蓄水池都具有双衬层和沥滤液收集、去除系统。为了响应国会的命令，美国环保局出版了系统设计的有关规定和导则。另外，还出版了建筑质量保证程序和最终覆盖的导则，至今这些要求和导则仍在使用，现将其主要参数和要求列举如下，供我国各地筹建危险废物安全填埋场时参考。
一、双衬层系统　下图是危险废物填埋场的示意图。

图 危险废物填埋场双衬层和沥滤液收集系统
在双衬层填埋场中，有两层衬层和两层沥滤收集、去除系统(LCRS)。初级沥滤液收集、去除系统位于上衬层上面，而次沥滤液收集、去除系统位于两衬层之间。图中，上衬层是软膜衬层(FML)，下衬层是复合衬层系统，通常的复合衬层由3英尺厚、渗透系数K不大于1×10－7 cm/s的压实粘土底衬层和上面的软膜衬层组成。填埋场底部最小坡度为2％。要求在初级沥滤液收集、去除系统中有沥滤液收集池，沥滤液收集池中污水要及时排出。要求在次级沥滤液收集、去除系统有一适当大小的渗漏监测池，每天监测渗漏液收集中的液位或进水流速，特别是要用该池子来监测顶部衬层的渗漏速率。渗漏监测池设计指标有两个标准：(1)渗漏监测灵敏度为1加仑/英亩/天；(2)渗漏监测时间为24小时。
双衬层填埋场要求：(1)LCRSS必须在封场后能安全运行30～50年；(2)要有主LCRSS和次LCRSS，主LCRSS只需覆盖单元底部(侧壁覆盖是随意的)，而次LCRSS要覆盖底部和侧壁。
二、覆盖层　填埋场覆盖层由一个植被层、一个中间排水层和一个复合衬层系统组成。填埋过程中，在每个填埋单元完成后进行这种最终覆盖。另外，设计的覆盖层必须最少保养，允许下面废物沉降。
植被覆盖层的最小厚度为2英尺，且其渗透系数最大为10－7cm/s。中间排水颗粒层厚度最小为1英尺，减少复合衬层上的毛细管上升作用和水头。美国环保局将最小渗透系数由10－3cm/s改为10－2cm/s。覆盖层的作用主要是最大限度地降低雨水渗透。覆盖层的软膜层和压实土层必须在霜冻层以下，软膜厚度最小为0?5mm，但通常使用1?0mm的软膜。考虑到废物总的沉降后，复合防渗层的最终坡度不得大于2％。
三、防渗层材料
1?防渗土壤　要满足土壤衬层的渗透系统不大于1×10－7cm/s的要求，所用土壤必须具备下列特性：
(1)土壤应当至少含有20％的细粉(淤泥和粘土大小的细颗粒)，有些细粉少于20％的土壤也有小于10－7 cm/s的水力传导系数，但是往往很难达到。
(2)塑性指数(PI)应当大于10％，塑性指数高至30％～40％时会发粘，野外难于操作，当高塑性土壤干燥时它们形成硬块，在压缩过程中难以破碎。
(3)粗糙碎片应当筛去，砂砾要少于10％。含有较大粗颗粒的土壤能形成高水力传导系数的砂砾区。
(4)最后，材质应当不含直径大于1～2英寸的土粒和石块。要是石块占据土层厚度的大部分，土层会形成渗漏“窗”。当石块变小时，就会被土层中其他物质包围。
要是现场缺乏合格的土壤，需购进合格的粘土，或购进优质的土壤与现场土壤混合得到合格的混合土壤。最常见的是将现场的砂土，添加4％～5％购进的膨润土，使砂土渗透系数由10－4cm/s降到10－7cm/s。污染物在土壤中渗透机理有两个：一是对流传输，可溶性污染物由于流水的携带而通过土壤衬层；二是分子扩散，污染物因分子扩散而通过土壤衬层。计算结果表明，10～30年后，即使土层的渗透系数小到零，但由于分子扩散，废物分子也将透过3英尺的压缩土层。
2?合成材料　制造防渗软膜的合成材料如下：
热塑性塑料—PVC(聚氯乙烯)
透明热塑性塑料—高密度聚乙烯(HDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)
合成橡胶—氯丁橡胶，乙丙橡胶(EPDM)
现在有各种各样的合成软膜在市场销售，填埋场最普遍使用的是高密度聚乙烯膜。这些合成软膜的厚度有0?5mm至2mm的，它们的渗透系数比粘土小得多，如高密度聚乙烯软膜，它的水力渗透系数仅为10－14cm/s。合成衬层在填埋场中的应用，大大增加了废物的储存空间和处置空间。
3?复合防渗层　复合衬层系统比单一的软膜衬层或土壤衬层要优越。因为粘土层上面的渗滤液在粘土衬层中的渗漏受衬层渗透速率、衬层上渗滤液压和衬层总面积的大小控制,如果粘土层上紧贴一层软膜，该软膜封住了上表面，即使软膜出现洞缝，沥滤液也不会在整个软膜和粘土层之间扩散。与单一粘土层相比，其渗透面积也会小得多，所以渗漏液量会小得多。
考虑粘土衬层的土中可能含有一些石子，所以往往在粘土层上面和软膜下面放一层无纺布，来防止软膜被岩石戳穿。但这无纺布在粘土层和软膜之间形成了高传递区，所以还是碾压粘土表层和去除石子为好，这样才能使软膜紧贴在粘土层上面。