美国是如何建造和运营垃圾填埋场
发布时间：2019-11-10 14:34:29 来源： 作者：
您在快餐店吃完饭，之后您把吃剩的食物、食物包装、饮料杯、餐具和餐巾纸都扔到垃圾桶里。然后您就把这些废物抛到脑后了。平时在家您把家里的垃圾扔到屋外的垃圾桶里，每天清晨工人把里面的垃圾倾倒到一辆大卡车上，然后拖走。您就再也不用惦记这些垃圾了。但是，在看着垃圾车远去时，您也许曾经想过这些垃圾最终会运到哪里。
美国人以每人每天1.8公斤的惊人速度制造着垃圾，也就是说，美国人每天产生60万吨垃圾，每年产生2亿1千万吨垃圾！这几乎是其他大多数主要国家和地区的人均垃圾产量的两倍。而这些垃圾是如何处理的呢？一些垃圾得到再循环或者回收利用，另外一些垃圾则被焚烧，但是大部分垃圾都是在垃圾填埋场进行掩埋。在本文中，我们将介绍垃圾填埋场是怎样建成的，垃圾如何在垃圾填埋场中进行处理，垃圾填埋场存在哪些相关问题以及如何解决这些问题。
四分之一的垃圾可回收
美国每年产生2亿1千万吨垃圾（也称为固体废物），其中约有5600万吨（占27%）可以回收利用（玻璃、纸制品、塑料和金属）或制成堆肥（庭园废物）。其余的垃圾则被丢弃，主要包括纸制品、塑料、庭园废物和木材。
怎样处理垃圾？
自1960年以来，美国的垃圾产量增长到接近以前的3倍。这些垃圾通过多种方式处理。大约27%的垃圾被回收利用或制成堆肥，16%的垃圾被焚烧，另外57%在垃圾填埋场掩埋。自1960年以来，在垃圾填埋场中掩埋的垃圾数量翻了一番。在垃圾填埋量方面，美国在主要国家（英国、加拿大、德国、法国和日本）中的排名居于中游。英国排名最高，大约90%的固体废物都在垃圾填埋场进行掩埋。
什么是垃圾填埋？
垃圾掩埋有两种方式：
●倾倒——在地上挖一个露天的坑，将垃圾掩埋在坑中，坑周围群集着各种动物（老鼠和鸟类）。（这是大部分人对垃圾填埋场的概念！）
●填埋——在地下或地面建造精心设计的设施，将垃圾与周围环境（地下水、空气和雨水）隔离。这种隔离是通过底部衬层和每天进行的土壤覆盖来实现的。
●卫生垃圾填埋——用一个粘土衬层把垃圾和环境隔离开来
●城市固体废物填埋——用一个合成（塑料）衬层把垃圾和环境隔离开来
垃圾正在垃圾填埋场进行装填和压实。
垃圾填埋的目的是将垃圾掩埋起来，使其与地下水隔开、保持干燥且不与空气接触。在这样的条件下，垃圾就不会大量分解。垃圾填埋场不同于堆肥堆，后者的目的是使掩埋的垃圾迅速分解。
垃圾填埋场选址
要建造一个垃圾填埋场，运营者必须保证能够遵循一定的步骤。在世界上大部分地区都有关于垃圾填埋场选址以及运营方式的管辖法规。首先，需要有人提议建造垃圾填埋场。
在美国，处理垃圾和建造垃圾填埋场是当地政府的责任。在城市或其他权利机构能够建造垃圾填埋场之前，必须对拟建地点进行环境影响研究，以确定：
●建造垃圾填埋场所需的土地面积
●下卧层和基岩的构成成分
●地表水在该地区的流动情况
●计划建立的垃圾填埋场对当地环境和野生生物的影响
●选址的历史或考古价值
首先，必须确定是否有足够的土地来建造垃圾填埋场。为了让您了解建造一个垃圾填埋场需要多少土地，我们将用我们参观过的一个场址作为例子，位于美国北卡罗来纳州罗利的north wake县垃圾填埋场。这里有两个卫生填埋场，其中一个于1997年关闭，另外一个是运行中的城市固体废物填埋场。该填埋场占地面积为93公顷，但是只有28公顷真正用于垃圾填埋。其余的土地都是辅助区（包括地表径流收集池、渗滤液收集池、收集站、覆盖土提供区和15-30米的缓冲区）。
第二，必须确定下卧层和基岩的构成成分。岩石应尽可能不透水，以免流过的地下水发生任何渗漏。基岩不能有裂隙，否则您无法预测废物的流向。场址不能靠近矿井或者采石场，因为这些矿区通常都与地下水补给区相邻。同时，场址周围的各个位置要能打井，以监测地下水质或者截留任何泄漏的废物。
第三，必须调查地表水在该地区的流动情况。您不会希望有过量水从垃圾填埋场排放到周边区域，或从周边区域流进来。同样，您也不会希望垃圾填埋场靠近河流、溪流或湿地，以保证垃圾填埋场的任何可能渗漏物都不会进入地下水或流域。
第四，您必须确定垃圾填埋场的潜在影响以及对当地野生生物可能造成的污染。例如，您不能把垃圾填埋场建在当地鸟类或侯鸟的筑巢区附近。也要避免建在当地渔场附近。
最后，如果场址内有任何历史或考古文物，您也不能在那里修建垃圾填埋场。
在美国建造一个垃圾填埋场，一旦环境影响研究完成，还必须从地方、州和联邦各级政府获得许可。另外，还要从税收或市政公债筹款，用于建造和运营垃圾填埋场。north wake县垃圾填埋场的建造大约耗资1900万美元，都是通过市政公债支付的。由于资金通常来自某些公共来源，因此必须通过当地政府或者公民投票获得公众认可。
建造垃圾填埋场
一旦完成了环境影响研究、获得了许可证并筹集到了资金，就可以开始施工了。首先，如果还没有道路通往垃圾填埋场，那么必须先修路。这些道路将用于运送施工设备，还可供卫生服务机构和公众使用。修好路之后，就可以进行垃圾填埋场的挖掘工作了。在north wake县垃圾填埋场，填埋场始于路面3米以下。
垃圾填埋场构成
●底部衬层系统——将垃圾及随后产生的渗滤液与地下水隔离开来
●填埋单元（新单元和旧单元）——垃圾填埋场中储存垃圾的地方
●雨水排放系统——收集落到垃圾填埋场内的雨水
●渗滤液收集系统——收集通过垃圾填埋场自身渗出的含有污染物的液体（渗滤液）
●沼气收集系统——收集垃圾分解过程中形成的沼气
●封盖或罩盖——对垃圾填埋场顶部进行密封
每个部分都是为了解决在垃圾填埋过程中所遇到的具体问题而设计的。因此，当我们介绍垃圾填埋场的每个组成部分时，还将对它解决什么问题进行解释。
底部衬层系统
垃圾填埋场的主要目的就是容纳垃圾，以确保垃圾不会造成环境问题，这也是它遇到的最大挑战之一。底部衬层可以防止垃圾与外部土壤，特别是与地下水的接触。在城市固体废物填埋场，衬层通常是用一种经久耐用的、不易穿透的合成塑料（聚乙烯、高密度聚乙烯和聚氯乙稀）制成。通常的厚度为0.7－2.5毫米。还可以再加一层压实粘土，作为额外衬层。塑料衬层的两侧还可以围一层织物垫层（土工织物垫层），这将有助于保护塑料衬层，以免被附近的岩石和砂砾层撕裂或刺破。
填埋单元（新单元和旧单元）
在垃圾填埋场中，最宝贵的资源可能就是空间，同时它也是最重要的问题。空间大小直接影响到垃圾填埋场的容量和使用寿命。如果能够增加空间，您就能延长垃圾填埋场的使用寿命。为了达到这个目标，人们将垃圾压实在称为填埋单元的区域内，那里只容纳一天的垃圾。在north wake县垃圾填埋场，一个填埋单元大约长15.25米，宽15.25米，高4.26米（15.25mx15.25mx4.26m）。一个填埋单元内可容纳的垃圾量为2500吨，垃圾被压缩到每立方米大约890千克！这种压缩是通过重型机械（拖拉机、推土机、滚轧机和压路机）在垃圾堆上来回碾压多次实现的。一旦填埋单元建成，就要用15厘米的土壤覆盖，然后再进一步压实。相邻的填埋单元排列成行，层层相连（电梯）。
推土机在垃圾填埋场中准备新的填埋装置
除了将垃圾压缩为填埋单元之外，填埋场还不接纳大体积的废物，比如地毯、床垫、泡沫材料和庭园废物等，以此来节省空间。
雨水排放
要尽可能地保持垃圾填埋场的干燥，减少渗滤液的量非常重要。可以通过以下两种方式实现：
●固体废物不能含有液体。在固体废物进入垃圾场之前，必须对其中的液体进行测试。测试方法是让废物样品通过标准涂料过滤器。如果10分钟之后无液体从样品流出，该垃圾就可以被垃圾填埋场接收。
●将雨水排放出垃圾填埋场。为了排放雨水，垃圾填埋场设有一个雨水排放系统。通过塑料排水管和雨水衬垫，将垃圾填埋场区域内的水收集起来，然后导入填埋场地基周围的排水沟中。
●雨水排放管道将水排入排水沟。
排水沟沿垃圾填埋场的地基挖掘。黑色管道将填埋气体输送到抽气站。
排水沟为混凝土或砂砾内衬结构，它将水排放到垃圾填埋场旁边的收集池里。在收集池里，悬浮的土壤颗粒可以沉降下来。人们对水质进行测试，以检测渗滤液中的化学品。一旦土壤颗粒发生沉降且水质通过测试，那么就可以将水抽出或排到场外。
这个收集池用于收集雨水。黑色的衬层有助于输导水流，并保护下面的填埋单元。渗滤液收集系统没有一个垃圾填埋场的排水系统是十全十美的，总是会有水进入垃圾填埋场。水渗透到垃圾填埋场内的填埋单元和土壤中，就如同渗入滴流咖啡壶中的咖啡粉里。当水通过垃圾渗透时，就会有一些污染物（有机和无机化学品、金属以及分解产生的生物废物）溶解在水中一样，如同咖啡壶里的咖啡溶解在水中。这种含有溶解污染物的液体称为渗滤液，一般呈酸性。
为了收集渗滤液，穿孔管道遍布垃圾填埋场。这些管道随后将液体排入渗滤液管道，再由渗滤液管道将渗滤液排入收集池。渗滤液可以用泵抽到收集池中，也可以让它自由流动，就像在north wake县垃圾填埋场那样。
设计渗滤液收集池的目的是收集渗滤液
垃圾填埋场内的垃圾时，溶解在水中的污染物。对收集池中的渗滤液进行检测，以确定各种化学指标（生物和化学需氧量、有机化合物、ph值、钙、镁、铁、硫酸盐和氯化物）是否达标，然后允许沉积。测试之后，必须像处理任何其他的污水废水一样，对渗滤液进行处理，可以在现场或场外进行。在north wake县垃圾填埋场，渗滤液被排放到罗利的污水处理场，在那里进行处理，然后再排放到neuse河。一些垃圾填埋场让渗滤液回灌，以后再进行处理。这种方法减少了垃圾填埋场产生的渗滤液的量，但是也提高了渗滤液内的污染物的浓度。
沼气收集系统
因为垃圾填埋场是密封的，因此填埋场内的细菌在无氧（厌氧）条件下对垃圾进行分解。这种厌氧分解的一种副产品就是垃圾填埋气，其中含有大约50%的甲烷和50%的二氧化碳，还有少量的氮气和氧气。这会带来一些危险，因为甲烷可能爆炸和或燃烧。所以必须除去垃圾填埋气。为了达到这一目的，垃圾填埋场内埋置了一系列的管道来收集气体。在一些垃圾填埋场，这种气体被排放或燃烧。
沼气收集管帮助收集有害气体。
沼气“点火器”用于燃烧垃圾填埋气。最近，人们已经意识到垃圾填埋气是一种可利用的能源。可以把其中的甲烷提取出来用作燃料。在north wake县垃圾填埋场，有一家公司专门负责收集垃圾填埋气，提取出其中的甲烷，然后把它卖给附近的一家化学公司，为其锅炉提供动力。提取系统是一个分离式系统，这意味着沼气可以进入锅炉和或点燃气体的沼气点火器。之所以需要这样一个分离式系统，是因为随着时间推移，垃圾填埋场的产气量将会增加（从每分钟8.5立方米增加到每分钟35.4立方米），从而会超过该化学公司的锅炉容量。因此，需要把过剩的气体燃烧掉。而将过剩气体压缩为液体出售，并不是一种经济高效的处理方式。
封盖或罩盖
如上所述，每个填埋单元平时用15厘米的压实土壤覆盖。这种覆盖可以让压实垃圾与空气隔离，防止有害动物（鸟类、老鼠、飞行昆虫等）进入垃圾。这些土壤占据了相当大的空间。因为空间非常宝贵，因此许多垃圾填埋场尝试用防水布、喷雾覆盖纸或水泥纸张乳剂来代替覆盖土。这些乳剂可以有效地覆盖垃圾，而厚度只有0.6厘米，而不是15厘米！
当垃圾填埋场的一个单元填满后，就用一层聚乙烯土工膜（1毫米）将其永久覆盖。再在上面盖上一层0.6米厚的压实土。然后在土壤上栽种植被，以防止雨水和风造成土壤流失。植被由草和野葛组成。不要使用树、灌木或深扎根植物，以确保植物根不会接触到地底下的垃圾，并且渗滤液不会渗出垃圾填埋场。城市固体废物填埋场上覆盖着草和其他植物。
偶尔，渗滤液可能会从覆盖层的薄弱点渗出，流出地表。渗滤液外观为黑色，多泡沫。以后它会把地面污染为红色。渗滤液泄漏需要及时修复，修复方法为挖出渗漏区域周围的土壤，然后用压实土填充，让渗滤液改变方向流回垃圾填埋场。可以看到渗滤液（黑色）通过覆盖层薄弱点渗出。
地下水监测
垃圾填埋场周围有许多地下水监测站。这些监测站把管道插到地下水中，然后对地下水进行采样和监测，以确定其中是否含有渗滤液化学物质。另外还要测量地下水的温度。因为在固体废物分解时，温度会升高。地下水的温度升高可能意味着渗滤液渗入到地下水中。另外，如果地下水的ph值变为酸性，也有可能意味着渗滤液的泄漏。中间竖立着一根地下水监测管。两边的两个黄色标记使监测管更加醒目，以保证设备操作人员不会撞上监测站。
垃圾如何在垃圾填埋场中进行处理？
垃圾将在垃圾填埋场停留很长时间。垃圾填埋场内只有少量氧气和水分。在这种条件下，垃圾不会分解太快。实际上，在对旧的垃圾填埋场进行挖掘或取样时，发现40年前的报纸上印刷的内容仍然清晰可辨。而垃圾填埋场并不是用来分解垃圾的，它仅仅是掩埋垃圾。当垃圾填埋场关闭时，必须对该区域进行长达30年的监测和维护，特别是地下水。
即使在垃圾填埋场关闭之后，掩埋在那里的垃圾仍然存在。
垃圾填埋场如何运营？
垃圾填埋场，例如north wake县垃圾填埋场，必须每天开放并且收纳垃圾。虽然普通居民可能也会使用垃圾填埋场，但顾客一般都是市政当局和建筑拆迁公司。
靠近填埋场入口的是一个回收中心，居民可以将可回收材料（铝罐、玻璃瓶、报纸、混和纸和瓦楞纸板）扔在这里。这有助于减少垃圾填埋场中的垃圾数量。有些垃圾在法律上是不允许进入垃圾填埋场的，因为它们可以回收利用。
当顾客进入垃圾填埋场时，要在称重站上测量卡车的重量。顾客需要交纳占用填埋场地的倾倒费。每吨垃圾的倾倒费为10-40美元不等。这些收费用于偿还公债券或支付运营成本。north wake县垃圾填埋场的运营预算大约为450万美元，其中一部分就来自倾倒费。
在垃圾填埋场沿线建有收集站，用来收纳那些垃圾填埋场不愿意接收或法律禁止进入垃圾填埋场的垃圾。多种垃圾收集站，用来回收轮胎、发动机油、铅酸电池和石膏板。其中有些材料是可以回收利用的。
此外，还有家庭有害废物收集站，用来回收法律上禁止进入垃圾填埋场的化学品（油漆、杀虫剂和其他化学品）。这些化学品由私人公司进行处理。某些涂料可以回收利用，而一些有机化学品则可以在焚化炉或发电厂焚烧。垃圾填埋场附近的其他设施包括：覆土提供区（为垃圾填埋场提供土壤）、地表径流收集池、渗滤液收集池和沼气站。
垃圾填埋场的结构非常复杂。如果设计管理得当的话，便可以发挥重要作用。在将来，人们将使用一项称为生物反应器的新技术，以加速填埋场内垃圾的分解，并能产生更多的沼气。