Service life of geosynthetic liners for containing municipal solid waste leachate and wastewater with and without per- and polyfluoroalkyl substances
用于容纳含有和不含全氟烷基物质和多氟烷基物质的城市固体废物渗滤液和废水的土工合成衬垫的使用寿命
基本信息
- 批准号:RGPIN-2022-03928
- 负责人:
- 金额:$ 7.21万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Municipal solid waste (MSW) landfill leachate and sewage water typically contain per- and polyfluoroalkyl substances [PFAS]. PFAS have significant health effects (e.g., cancer). They are "forever chemicals" that bioaccumulate in the food chain, ultimately reaching the human body. PFAS must be contained for many decades to many centuries. Ontario requires plastic liners (geomembranes) for MSW landfills to last 150 to 350 years for smaller and larger landfills, respectively. However, there are no generally accepted means of selecting liners that will meet these or the less stringent requirements for sewage and mining lagoons. Thus, there are failures. In 2021, I investigated 5 liner failures, including a 3-year old mining lagoon liner that discharged 11 million litres of contaminated water and another 15-year old liner that discharged 800 million litres of contaminated fluid. This research program will address the root causes of liner failures by developing: a fundamental understanding of the factors affecting the efficacy of liner systems, a method of reliably estimating their service life (how long they will effectively contain fluids), design guidelines for future facilities, and a means of assessing when a failure is likely for existing facilities so action can be taken to prevent contamination. The research funded by this grant will establish the efficacy and service life of the three main components of a liner system for containing PFAS. This will require considerations of both the applications and the materials, as illustrated below. Relatively new sewage lagoons in northern communities leak excessively because of liner failures due to the liners' inability to tolerate the effects of climate change, such as thawing permafrost. This research will evaluate current and alternative liner systems and develop guidelines for the selection of appropriate liners. Multicomponent geosynthetic clay liners combine both a plastic liner and a layer of clay in a single product that can minimize leakage to a negligible level for the (unknown) service life of the plastic components of the liner. This research will provide the first study of their service life. If the service life is adequate, they represent cost-effective liners for lagoons in remote communities, and part of the liner system for many mining lagoons and MSW landfills. The research will use unique facilities, including a full-scale liner test site and lab equipment that will enable the testing of the entire liner system under simulated field conditions. The research will reduce water contamination, and benefit Canadian design consultants, regulators, manufacturers, facility owners/operators, First Nations, and the general public who will all be able to place greater reliance on these liner systems and enhance Canada's international competitiveness and reputation for environmentally sustainable development. The research will train 7 PhD, 6 MASc and 5 undergraduate students.
城市固体废物填埋场渗滤液和污水通常含有全氟烷基和多氟烷基物质[PFAS]。PFAS具有显著的健康影响(例如,癌症)。它们是“永远的化学物质”,在食物链中生物积累,最终到达人体。PFAS必须控制几十年到几百年。安大略省要求用于城市生活垃圾填埋场的塑料衬垫(土工膜)分别适用于小型和大型垃圾填埋场,可使用150至350年。但是,目前还没有普遍接受的方法来选择能够满足这些要求或不那么严格的污水和采矿泻湖要求的班轮。因此,就有了失败。2021年,我调查了5起尾管故障,其中包括一艘使用3年的采矿泻湖尾管,排放了1100万升受污染的水,另一艘使用15年的尾管排放了8亿升受污染的液体。该研究项目将通过以下方式解决导致尾管失效的根本原因:对影响尾管系统效能的因素的基本理解,可靠地估计其使用寿命的方法(它们有效容纳流体的时间),未来设施的设计指南,以及评估现有设施何时可能发生故障的方法,以便采取措施防止污染。由这笔拨款资助的研究将确定含有PFAS的内衬系统的三个主要组成部分的功效和使用寿命。这将需要考虑应用和材料,如下所示。在北部社区,相对较新的污水泻湖由于衬垫无法承受气候变化的影响(如永久冻土融化)而导致泄漏过多。这项研究将评估现有的和可选择的班轮系统,并为选择合适的班轮制定指导方针。多组分土工合成粘土衬垫将塑料衬垫和一层粘土结合在一个产品中,可以在衬垫塑料组件的(未知)使用寿命内将泄漏降至可忽略不计的水平。这项研究将首次对其使用寿命进行研究。如果使用寿命足够,它们是偏远社区泻湖的经济有效的班轮,也是许多采矿泻湖和生活垃圾填埋场的班轮系统的一部分。该研究将使用独特的设施,包括一个全尺寸尾管测试场地和实验室设备,可以在模拟现场条件下测试整个尾管系统。这项研究将减少水污染,并有利于加拿大的设计顾问、监管机构、制造商、设施所有者/运营商、原住民和公众,他们都将能够更加依赖这些班轮系统,并提高加拿大在环境可持续发展方面的国际竞争力和声誉。本课题将培养博士7人,硕士6人,本科生5人。
项目成果
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