双层FRP渗滤液储液罐可行性报告5.doc

长沙丰博玻璃钢制造有限公司双层FRP渗滤液储液罐可行性报告 报告目录一玻璃钢贮罐介绍二双层罐的发展历程 三双层FRP油罐的发展趋势及应用前景四垃圾渗滤液水质特性研究发展五双层FRP渗滤液储液罐介绍六结束语一玻璃钢贮罐介绍：引言 FRP俗称玻璃钢，全称玻璃纤维增强塑料。它用合成树脂为粘结剂,以玻璃纤维为增强材料，按一定成型方法制成。根据树脂的不同,玻璃钢性能差异很大。目前运用在化工防腐方面的有:环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢(耐酸性好)、呋喃玻璃钢(耐腐蚀性好)、聚脂玻璃钢(施工方便)等。FRP特性(1)轻质高强 相对密度在1.52.0之间，只有碳钢的1/41/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢， 而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。 (2)耐腐蚀性能好 FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。(3)电性能好是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。(4)热性能良好 FRP热导率低，只有金属的1/1001/1000，是优良的绝热材料。(5)可设计性好 可以根据需要，灵活地设计出各种结构产品，来满足使用要求，可以使产品有很好的整体性。可以充分选择材料来满足产品的性能，如：可以设计出耐腐的，耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的，等等。 (6)工艺性优良可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。工艺简单，可以一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性。FRP不足(1)刚性不足 FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢（E=2.1×106）小10倍，因此在产品结构中常感到下刚性不足，容易变形。可以做成薄壳结构、夹层结构，也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。(2) 长期耐温性差一般FRP不能在高温下长期使用，通用聚酯FRP在50以上强度就明显下降，一般只在100以下使用；通用型环氧FRP在60以上，强度有明显下降。 (3) 老化现象老化现象是塑料的共同缺陷，FRP也不例外，在紫外线、风雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。玻璃钢中的成分几种玻璃钢的耐腐蚀性能树脂的分类通用型树脂：邻苯型不饱和聚酯树脂、间苯型不饱和聚酯树脂。耐热型树脂：热变形温度应不小于110，在较高温度下具有高的强度保留率。树脂的分类耐化学型树脂：双酚A型不饱、聚酯树脂、乙烯基树脂、间苯型不饱和聚树脂和卤代聚酯树脂等。阻燃型树脂：合成时使用一种能产生阻燃（自熄）的成分，如四溴苯酐、氯茵酸酐。耐气候型树脂：新戊二醇及甲基丙烯酸酯类交联单体，并添加紫外光吸收剂。高强型树脂：具有高的强度和坚韧性，主要用于纤维缠绕工艺制备的复合材料。胶衣树脂：以提高制品的外观（美观）、质量和使用寿命。几种玻璃钢的耐腐蚀性能玻璃纤维定义玻璃纤维是由熔融的玻璃拉成或吹成的无机纤维材料，其主要化学成分为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。 无碱玻璃纤维一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。 中碱玻璃纤维特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃纤维，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品。玻璃纤维品种分类l 无捻粗纱 ：喷射用无捻粗纱 、缠绕用无捻粗纱 l 无捻粗纱织物（方格布）：l 玻璃纤维毡片：短切原丝毡 、表面毡 l 短切原丝和磨碎纤维：短切原丝 、磨碎纤维 l 玻璃纤维织物：玻璃布 、玻璃带 产品展示固化剂及作用不饱和聚酯树脂（UPR）的固化是游离基引发的共聚合反应，如何能使反应启动是问题的关键。单体一旦被引发，产生游离基，分子链即可以迅速增长而形成三向交联的大分子。不饱和聚酯树脂固化的启动是首先使不饱和CC双键断裂，由于化学键发生断裂所需的能量不同，对于CC键，其键能E=350kJ/mol，需350-550的温度才能将其激发裂解。显然，在这样高的温度下使树脂固化是不实用的。因此人们找到了能在较低的温度下即可分解产生自由基的物质，这就是有机过氧化物。一些有机过氧化物的OO键可在较低的温度下分解产生自由基。其中一些能在50-150分解的过氧化物对树脂的固化很有利用价值。我们可以利用有机过氧化物的这一特性，选择其中的一些作为树脂的引发剂，或称固化剂。促进剂及作用促进剂的定义：促进剂是能促使固化剂在其临界温度以下形成游离基（即实现室温固化）的物质。外界温度的高低直接影响着过氧化物产生游离基的速度，靠加热来使固化剂释放出游离基从而引发树脂固化，这个过程当然是可行的，但是高温操作也会带来一些不便。于是，人们进一步发现一些有机过氧化物可以用另一种化合物来激活，它们通常通过氧化还原反应而起作用，不需升温，在环境温度下就可以裂解产生游离基。这种能在环境温度下能激活过氧化物的物质就是促进剂或可称为加速剂或活化剂。 稀释剂及作用稀释剂：树脂粘度太大，在搅拌或涂刷时，带入树脂中的空气泡不能被赶出,需要加入适量的稀释剂。不饱和聚酯树脂的稀释剂为苯乙烯；环氧树脂的稀释剂可选用乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯等非活性或甘油醚类的活性稀释剂。呋喃树脂和酚醛树脂的稀释剂为乙醇。二双层罐的发展历程 三双层FRP油罐的发展趋势及应用前景：摘 要:本文介绍了双层油罐的发展历程，各类型双层罐的结构及性能；叙述了近年来北美、欧洲等地区对于油品腐蚀的研究成果和双层罐应用情况；说明了双层FRP油罐在耐腐蚀、安全环保等方面的优势；针对我国加油站埋地油罐的现状及未来趋势，结合我国油品的升级进程，认为双层FRP油罐在我国具有广阔的应用前景。 关键词：加油站 腐蚀 双层罐 FRP 应用 Development Trend and Application Prospect of Double Wall FRP UST Abstract: The paper recounts the history of double wall underground fuel storage tanks (UST), compares the structure and performance of various types of USTs. Considering the recent research achievements on fuel corrosion and the double wall UST usage experience in North American and Europe, the paper concludes the advantages of FRP UST in anti-corrosion and environmental protection. To benefit the upgrade of our countrys current underground fuel storage tanks, FRP UST has great application prospect in upgrading our countrys fuel storage systems. 一、前言 自1850年代开始世界进入石油时代以来，油品存储设施经历了多次发展及变革。1930年代具有现代雏形的加油站问世时，埋地油罐是用钢板铆接的形式制作而成，之后出现了焊接钢制油罐。随着成品油市场的发展，加油站油罐的相关技术标准和法律法规也在不断发展完善。在二次世界大战期间，镀锌钢板制作的地下油罐已经逐步被涂抹了防腐材料的地下油罐取代。1960年到1970年，油罐渗漏问题在美国引起了社会各界的广泛关注，一些针对钢制油罐易被腐蚀，从而造成的油品渗漏的新产品开始出现，例如塑料油罐、环氧树脂油罐、玻璃纤维油罐等，同时法律法规要求对钢制油罐进行阴极保护，同时在罐壁涂抹沥青防腐材料。1970年到1990年，由于对环境保护进一步的关注和重视，人们希望能够对油罐的渗泄漏情况进行实时监测，实现渗泄漏油品在进入环境之前及时发现并处理，带有中间层（二次保护空间）的双层储油罐开始逐步得到应用和推广 11-20 。 根据我国商务部统计数据，中国现有加油站数量已经超过了9.5万座，仅次于美国的16.2万座位居世界加油站数量的第二位。随着国民经济的发展和人们环保意识的不断增强，我国环境保护相关的法律法规也逐步健全。我国2013年3月1日正式实施的由住建部和国家质量监督检验检疫总局联合颁布的汽车加油加气站设计与施工规范 GB 50156-2012 2 中，除对双层油罐的应用做出了明确规定外，还在条文说明中指出“双层油罐是目前加油站防止地下油罐渗（泄）漏普遍采取的一种措施。其过渡历程与趋势为：单层罐双层钢罐（也称SS地下储罐）内钢外玻璃纤维增强塑料双层罐（也称SF地下储罐）双层玻璃纤维增强塑料（FRP）油罐（也称FF地下储罐）”。并提出“双层玻璃纤维增强塑料油罐，其内层和外层均属玻璃纤维增强塑料罐体，在抗内、外腐蚀方面都优于带有金属罐体的油罐。因此，这种罐可能会成为今后各国在加油站地下油罐的主推产品”。 二、双层油罐的发展历程20世纪60年代，德国首创了用于存储油品的双层罐，早期的双层罐内外层均由钢制成，这种双层罐被称为SS型双层罐；20世纪70至80年代，美国钢罐协会（STI）引进了德国技术，也开始生产内外层均由钢制成的双层罐，并且加以改良，推出了无需现场进行阴极保护的产品（STI-P3型油罐） 113 ；随后，美国开始尝试使用复合材料来制作双层罐的外壁。因受当时制造 工艺的限制，早期的外壁由复合材料构成的双层罐并没有中间层，例如：外层罐壁由FRP材料制成的ACT-100型油罐、由聚氨酯材料制成的ACT-100U型油罐 112,13 等。 随着复合材料技术的进步及实践的检验，一些不适宜应用于油罐的复合材料逐渐被淘汰，FRP材料确立了其在油罐领域的主流地位。1985年，美国钢罐协会（STI）推出了内层由钢制成，外层由FRP材料制成，中间带有中空夹层的双层油罐，也就是真正意义上的SF型双层罐，其品牌标示为Permatank®。由于这种油罐外层罐壁由FRP材料制成，能够有效抵抗埋地环境下来自于地下水、微生物及土壤环境的侵蚀3 ，而其中空层可以设置24小时渗泄漏监测的设施，所以应用比较广泛，只是近年来市场份额在逐年下降。1984年，世界上第一个内外层均由FRP材料制成的FF型双层罐在美国洛杉矶问世。双层 FRP油罐因其特有的性能，解决了以往带有金属结构的油罐所存在的问题，并且对近年来生物燃油和替代燃料的发展所带来的腐蚀问题有很好的适应性，因而得到了法律法规、以及UL等第三方认证组织的广泛认可和支持，并逐步扩大了应用规模和使用范围。 三、双层FRP油罐应用的客观原因 在过去的几十年里，石油炼化工业和石油替代燃料工业有了突飞猛进的发展，不仅新兴的石油替代品燃料带来了一些新的腐蚀问题，关于石油基燃料存储系统的养护和防腐蚀研究也成为了一项专门的边缘学科。正是这些新问题的出现和研究成果，推动了双层FRP油罐的广泛应用。（一）微生物侵蚀现象 微生物侵蚀（Microbiologically Influenced Corrosion，简称为MIC）是一种对几乎所有常用金属材料都非常有害的腐蚀类型，这一腐蚀类型在过去的几十年里被人们广泛的关注，并进行了大量的研究。1990年9月份，美国腐蚀工程师学会（NACE）正式采纳了“Microbiologically Influenced Corrosion”作为术语。在传统的油品存储系统中，微生物对钢制油罐的侵蚀现象十分明显。据统计，在成品油运输和储运环节，美国每年由于微生物侵蚀现象造成的设备损失曾经高达数百亿美元，由此造成的环境损失更是难以估量。美国空军技术大学曾经做过一项关于燃油对于钢制油罐腐蚀的研究，选取了来自于地下油罐、车载油罐、以及飞机的油箱的40份燃油样本，其中36份样本在微生物侵蚀方面表现出了显著性。在油品存储领域，传统的应对微生物侵蚀的方法包括防腐涂层和添加微生物抑制剂。但是由于涂层工艺的限制和微生物的多样性，这些手段的实际表现并不理想。美国材料设计评估组织（MDE）研究表明，包括铁还原菌（IRB）、贫营养菌（LNB）、硫酸盐还原菌（SRB）、磁性菌（MB）以及一些其他的厌氧/需氧菌种都会对钢罐产生明显的微生物侵蚀现象7 。微生物侵蚀，其本质上是一种电化学过程。要形成微生物侵蚀，除了特定的微生物外，还需要能源、碳源、电子给予体、电子受体和电解质（如水）的存在8 。而FRP材料并不会像金属一样失去电子，因此内层由FRP材料制成的双层FRP油罐可以完全不受微生物侵蚀现象的困扰，从根本上解决了微生物的侵蚀问题。（二）燃料的多样化带来的腐蚀问题 近年来生物燃料和非烃类燃料的制备技术有了突飞猛进的发展，同时也带来了燃料组分和理化性质的改变。而目前广泛应用的含醇燃料和生物柴油，就对含有钢制部件的油罐产生了新的腐蚀威胁。对于含醇燃料来说，所包含的醇类大多为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等短碳链醇类，由于此类醇类物质可以与水任意比例互溶，因此含醇燃料的水溶度远高于传统燃料。有研究表明，传统汽油中添加10%体积的乙醇，就能使其水溶度从100ppm上升至4000ppm。水溶度的增加带来了燃料导电性的提升，从而使得原本对钢罐威胁巨大的MIC现象明显加速。同时水溶度的增加更有利于微生物的大量繁殖，又对MIC现象起到了促进的作用。此外，正常情况下含醇燃料中的水与油没有明显的分界，这也意味着MIC现象将不再像原先那样只发生在钢制油罐的底部，而在整个油罐的内部都可能发生。对于生物柴油来说，除了其含水量高外，整体pH值还较低（不同制备方法产生的酸价不一致），其本身就对金属有一定的腐蚀性。而且生物柴油具备良好的生物降解性能，能在一至两周内被有氧菌或厌氧菌分解，这一过程中会产生大量的酸性物质，除造成生物柴油的质量下降外，还可能对油罐中的钢制部件造成侵蚀。（三）超低硫柴油的腐蚀 随着雾霾、光化学烟雾等环境事件的不断出现，人们希望燃料中的硫含量越来越低，超低硫柴油（Ultra Low Sulfur Diesel，简称ULSD）就是应运而生的一种新兴清洁能源。超低硫柴油要求的含硫量仅为1015ppm，已经在北美、欧洲等发达国家广泛应用，应用比例接近柴油总数的95%。超低硫柴油的广泛应用，也带来了对钢制油品存储系统的腐蚀问题，但其成因尚未明确。自2007年至2009年间，美国石油设备协会（PEI）、钢罐协会（STI）、试验材料协会（ASTM）等组织都曾收到过关于存储超低硫柴油的设施被腐蚀的报告，2010年，石油设备协会（PEI）正式组织会议，将超低硫柴油腐蚀现象设立为研究课题，并与包括EPA, ASTs, Clean Air, PMAA, ATA, NBB, Truck Stop, API, Fuel Additive Companies等在内的多家相关组织机构进行分享。超低硫柴油导致的腐蚀现象更为复杂，多家炼厂、多个品种、通过不同管道输送的超低硫柴油都发生过腐蚀，若干的腐蚀案例中包含了多种多样的油罐容量、油罐使用时间、油罐和油品销售量，而且超低硫柴油的腐蚀在油品存储系统的液相空间和气相空间中都有发生。这样的复杂性为超低硫柴油腐蚀原因的调查研究带来了很大的麻烦，最新公布的研究报告也还停留在对成因的猜测阶段，STI怀疑超低硫柴油腐蚀可能与下列原因有关：由超低的硫含量而导致的微生物增多；未知成因的其他微生物腐蚀；柴油未被正确的加工处理；燃料添加剂导致的不良反应； 大量生物柴油的应用；由超低硫柴油引起的油罐底部残留物；超低硫柴油存储设备的接地问题。尽管超低硫柴油对于钢罐的腐蚀成因尚未调查清楚，但是事实证明超低硫柴油的腐蚀只存在于钢制的油品存储系统中，双层FRP油罐尚未发现超低硫柴油腐蚀的现象。 四、FRP双层油罐的应用状况 由于微生物诱导侵蚀、超低硫柴油腐蚀等一系列因素的影响，使得含有金属部件的油罐质保期限有所缩短。2007年，美国钢罐协会（STI）发布了一则声明，声明将钢制油罐，以及内层钢、外层FRP材料制成SF型双层罐（包括STI旗下的Permatank®）的质保期限由原先的30年缩短到20年，而随后STI又发布声明，将这一质保期限再次缩短至10年 12。在这仅有的10年质保 期限中，STI还特别指明：质保条款仅适用于罐内没有水存在的条件下，若罐内有水，则不再对该罐进行质保。与此相对应的是，双层FRP油罐（FF型油罐）依然拥有长达30年的质保期限，而且对罐内是否有水没有任何限制。在北美等发达国家，双层FRP油罐的使用历史已经长达20多年，在美国约16.2万座加油站中，70%采用的是双层FRP油罐；加拿大约1.3万座加油站中，采用双层FRP油罐的比例已接近100%。在澳大利亚和新西兰，也有超过6000个双层FRP油罐投入使用，在亚洲的一些国家，例如：日本、韩国、马来西亚、印度尼西亚、菲律宾、印度、新加坡以及我国台湾地区，双层FRP油罐也开始投入使用，市场份额逐年上升。 五、双层FRP油罐在我国的应用前景 中国作为负责任的发展中大国，始终贯彻落实科学发展观，把保护环境确立为基本国策，把可持续发展上升为国家战略，坚持“在发展中保护，在保护中发展”，探索代价小，效益好，排放低，可持续的环保新道路。石油石化行业是经济和社会的发展命脉，肩负着提供绿色能源、保护生态环境、应对气候变化的重大使命，基于这一国情，我国计划在“十二五”期间大力推进“国V”标准的高质量油品。 2013年2月6日，国务院召开的常务会议指出，随着汽车保有量快速增长，汽车尾气排放对大气污染的影响日益增加，加快油品质量升级已刻不容缓。会议决定：“在已发布第四阶段车用汽油标准（硫含量不大于50ppm）的基础上，由国家质检总局、国家标准委尽快车用柴油标准（硫含量不大于50ppm），过渡期至2014年底；2013年6月底前发布第五阶段车用柴油标准（硫含量不大于10ppm），2013年底前发布第五阶段车用汽油标准（硫含量不大于10ppm），过渡期均至2017年”。 对于符合“国V”标准的超低硫柴油，ASTM、API、PEI等组织已经收到了大量的腐蚀案例报告，因此在我国使用的柴油埋地钢制油罐，包括带有钢制结构的双层罐，在不同程度上也面临着一定的风险。而双层FRP油罐能够很好的应对超低硫柴油腐蚀和微生物侵蚀，具备很高的环保性和安全性。 六、结语 双层FRP油罐虽自身造价较高于其他两种双层油罐，但在耐腐蚀、耐微生物侵蚀、安全环保等方面都具有明显的优势，加之其具备很长的使用年限，综合能效比很高，符合我国“代价小，效益好，可持续”的环保新路子。因此，双层FRP油罐在我国将会有较为广阔的应用前景。 参考文献:1Wayne Geyer. A history of Storage Tank Systems, Handbook of Storage Tank SystemsC. NewYork：Marcel Dekker, 20002GB 50156-2012. 汽车加油加气站设计与施工规范 3Wayne Geyer.Secondary Containment Options for Aboveground and Underground TanksZ, Steel Tank Institute.2-4. 4NACE. Material PerformanceJ. 1990-09. 5Brenda J. Little, Jason S. Lee. Microbiologically Influenced CorrosionJ. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. 2007:1. 6W. Graef. An Analysis of Microbial Contamination in Military Aviation Fuel SystemsD. Ohio, USA. Harold Air Force Institute of Technology. 2003. Page xiii. 7Richard A. Lane. Under the Microscope: Understanding,DetectingandPreventing Microbiologically Influenced CorrosionJ. AMPTIAC Quarterly, Vol. 9. No.1 2005：3-8. 8Reza Javaherdashti, PhD. Microbiologically Influenced Corrosion: an Engineering InsightM. London: Springer-Verlag. 2008：3-4. 9Mihaela Neagu, Paul Rosca, Raluca Elena Dragomir, Oana Mihai. The Effect of Bioalcohol on the Water Solubility in Reformulated Gasoline; Chemical Engineering TransactionsJ. Volume 21. AIDIC Servizi S.r.l. 2010：2-3. 10www.clean-diesel.org 11Prentiss Searles, Lorri Grainawi. Corrosion in Ultra Low Sulfur Diesel Underground Storage SystemsR. NCWM Technical Session. July 2010. 12Steel Tank Institute. STI/SPFA Board Reduces UST Warranty DurationZ. 四垃圾渗滤液水质特性研究发展：摘要：垃圾渗滤液已被公认为是高风险高污染废水，对地下水与地表水具有极大的潜在危害性。由于渗滤液具有高污染、水质水量差异大、难控等特点，使得其有效处理十分棘手。近年来国内外对渗滤液的研究十分广泛，本文结合国内外渗滤液相关研究中水质特性相关部分，从渗滤液的一般特性，溶解性有机质及危险物质等方面对渗滤波水质进行阐述，有助于深入了解渗滤波水质及其变化规律，从而为渗滤液的有效处理提供理论依据。 关键词：垃圾处置；垃圾渗滤液；水质特性；垃圾年龄；毒性；腐殖质中图分类号-X703 文献标识码：A 文章编号：1001-3644【2010)02旬113-06Research Advances in Characteristics of MSW Landf'fll LeachateZHANG Ha01”，SUN Lipin91”，AN Yin91”。CAO Shiqil一，WANG Aiqinl'21Tianjin研Lab of Water Q删ity Science&Technology，Tianfin 300384，China；2Department of EnvironmentalMunicipal Engineering，Tianjin Institute of Urban Construction，Tianjin 300384，China)Abstract：Landfill leachate has been recognized鹪high hazardous and high contaminated wastewaterwhich is potentiallyharmful to surface and ground watersI_七achate is verydifficult to treatment due to its hi【Sh contamination，fluctuations of waterquality and flow rate，and uncontrollabilityIn recent years，there is extensive study on leachate home and abroadThis reviewsummarizes the study literatures collcerned in the respects of general features，dissolved organic matters and hazardou$substancesIt is helpful to further understanding of leachate，SO that to provide theoretical basis for effectively treatment of theleaehateKeywords：Waste disposal；landfill leachate；characteristics of water quality；landfill agestoxicityhumus在城市垃圾卫生填埋过程所产生的垃圾渗滤液，已被公认为是高风险高污染的废水，对地水和地表水具有极大的潜在危害性，已成为目前环境领域研究的热点。由于垃圾渗滤液具有水质水量差异大、难降解污染物含量高、难降解等特点，使得其有效处理十分困难。我国于2008年出台了新的生活垃圾填埋场污染控制标准GBl68892008，其中对垃圾渗滤液的处理提出了更高的要求。目前渗滤液处理工艺之所以难以达到预期效果的重要因素之一就是渗滤液水质的复杂性及易变性因此。全面了解渗滤液的水质特性。才能为渗滤液的有效处理提供可靠的理论依据。目前国内外开展了大量关于垃圾渗滤液处理方面的研究，而国内对渗滤液水质特性的总结却鲜有报道。本文主要参考近期国内外垃圾处置及渗滤液处理研究中的水质部分，从渗滤液的一般特性及所含污染物的角度评价渗滤液，有助于全面合理了解垃圾渗滤液的水质特性。1.垃圾渗滤液的一般特性：垃圾渗滤液是由垃圾在填埋过程中经雨水冲淋、生物化学作用以及垃圾水解等一系列综合作用产生的废水，其水量、水质变化大，不同地域、年龄的垃圾渗滤液水质特性差异较大，我国不同地区部分填埋场渗滤液的水质情况见表l。渗滤液水质特性的影响因素包括垃圾填埋场的年龄、填埋方式、季节变化、气候特性、垃圾来源及性质等。一般评价渗滤液的指标包括：COD、BOD、SS、总氮、氨氮、重金属等。总的来看渗滤液中主要污染物为溶解性有机物与氨氮，无机盐类物质含量较高，而重金属的含量一般不高。渗滤液中COD浓度较高，为100一10000mgL不等，氨氮浓度有时甚至高达10000mgL以上，而高浓度的氨氮对微生物具有一定毒性。并且渗滤液中磷的含量相对偏低，导致了营养元素比例失衡，这也是渗滤液生化处理的难点所在。由于垃圾填埋时间对渗滤液水质影响最大，而毒性是渗滤液对人类健康风险的间接评价指标，本节主要介绍填埋时间对渗滤液水质的影响以及渗滤液的毒性。11填埋时间对渗滤液水质影响：若按填埋年限划分，一般填埋时间在5年以下的为年轻渗滤液，510年的为中龄渗滤液，10年以上的为老龄渗滤液，其依据是渗滤液的水质特性。由于垃圾填埋场可看做是一个巨大的厌氧反应器，Kjfeldsen等将垃圾填埋场的内部状态理论上分为五个阶段：最初好氧阶段、厌氧酸化阶段、最初产甲烷阶段、稳定产甲烷阶段、好氧一腐殖阶段。长期来看，垃圾填埋场内部依次经历好氧一厌氧一好氧阶段，但多数垃圾填埋场具备厌氧酸化阶段与产甲烷阶段特征。不同阶段对应的渗滤液水质各具特点，一般认为，在填埋初期，垃圾内易降解物质含量高，分解速率较快，垃圾填埋场处于酸化阶段，此时渗滤液的特点是pH较低，COD浓度较高，VFA含量较高，生化性较好；随着填埋时间的增长，填埋场逐渐由酸化阶段转化至产甲烷阶段，此时渗滤液的pH升高，COD变低，VFA"含量降低。COD组分中腐殖质的含量上升，可生化性降低。一般认为BOD、COD及氨氮是判断渗滤液所处水质阶段的重要依据。渗滤液酸化阶段与产甲烷阶段的水质特征见表2。 111年轻渗滤液水质特性：垃圾在填埋的最初时期，由于外界残留氧气的存在，会经历一个短暂的好氧时期，往往只持续数天，氧气耗尽后，随后逐渐进入厌氧酸化阶段。一般认为垃圾填埋场填埋时间小于5年时所产生的渗滤液属于年轻渗滤液。Shouliang等通过荧光分析研究了年轻渗滤液中有机物的组成，结果显示渗滤液中易生物降解的物质较多"。该时期填埋场内微生物主要处于厌氧酸化阶段，将垃圾中的大分子有机物转化为小分子有机物，末端产物以乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸与乙醇为主，该阶段主要的污染物VFA可占到总有机物的95。Tatsi等的研究发现，年轻渗滤液中的氨氮主要是由蛋白质类有机物脱氨基所形成的，而可溶性的氮由垃圾进人渗滤液的过程要长于有机物，故在填埋初期，渗滤液水质特性表现为低pH、高COD、低氨氮。由于酸化阶段渗滤液pH较低，垃圾中溶出的重金属离子浓度较高。在填埋初期，渗滤液可生化性较好的原因是VFA含量较高，因此该阶段渗滤液适合采用生物处理。但是，并不是所有的年轻渗滤液都符合该特征，但是，也有研究发现，即使在填埋初期，填埋场也可能会快速进入产甲烷阶段，从而使渗滤液的有机物含量较低。112 中老龄渗滤液水质特性：随着填埋时间的延长，垃圾填埋场逐渐进入稳定期，具有产甲烷阶段的出水特征，渗滤液中有机物特别是VFA的含量逐渐降低而氨氮逐渐升高，一般认为老龄渗滤液采用生化处理效果不好，而混凝沉淀等物化处理更有效，因为混凝沉淀适合处理老龄渗滤液中的憎水有机物与高分子量的芳香族化合物。中老龄渗滤液中有机物中主要以腐殖质为主，这些难降解物质的增多及VFA的降低使得渗滤液可生化性降低，这导致了许多垃圾填埋场渗滤液生化处理工艺在建厂初期运行效果良好，而在渗滤液进入老龄后几乎不起作用。老龄渗滤液中的高氨氮浓度可能是由于含氮有机物长时间的水解发酵所形成。该阶段由于渗滤液pH升高，垃圾层对重金属的吸附、沉淀效果明显，此外，厌氧阶段硫酸盐还原菌产生的硫化物与重金属离子也可形成沉淀，因此该阶段溶出的重金属含量较填埋初期有所降低，有时甚至低于饮用水标准旧。实际垃圾填埋场均采用垃圾分层填埋方式，情况更为多变，例如即使新鲜垃圾所产生的渗滤液，经上层酸化阶段所携带的VFA进入底层产甲烷阶段垃圾后被降解从而使年轻渗滤液呈现老龄特征心，这与表1中我国部分填埋场渗滤液特征相似；但在降雨量大的夏季，随着渗滤液在填埋场内部停留时间减少，也可使渗滤液停留在酸化阶段即滤出，从而老龄渗滤液也可能表现出高COD、高生化性的年轻渗滤液特性，因此判断渗滤液性质时不能仅以填埋时间为依据，还要结合填埋场底层的成熟情况及外部环境因素。此外，也有观点认为，在填埋封场若干年后，产甲烷阶段逐渐结束，空气再次进入填埋场内部形成好氧环境，从而形成一个好氧一腐殖阶段，该阶段的出水BOD趋近于0，而COD则完全由腐殖质贡献，氨氮部分转化为硝酸氮。重金属的含量再次升高。不同垃圾填埋场进入成熟期的时间并不相同，这主要受填埋场内部水分含量的影响，而回灌工艺可促使渗滤液快速进入稳定阶段。在垃圾填埋场达到稳定后，形成的稳定化垃圾即矿化垃圾具有巨大的比表面积和代谢能力极强的微生物群落，对难降解污染物质特别是垃圾渗滤液具有独特的处理效果。如何合理评价填埋场何时进入稳定阶段及渗滤液封场后水质的无害性仍是今后研究的重点。12渗滤液的毒性：渗滤液的毒性主要由高浓度的氨氮、有机物、重金属等引起，而氧化工艺对毒性的削减至关重要。渗滤液中高浓度的氨氮是造成急性毒性升高的主要原因而不是有机物，此外，亚硝酸盐也会产生一定慢性毒性。重金属的毒性往往与其形态有关，而大部分渗滤液中重金属含量并不高。Koshy等通过对比英国三座填埋场季节变化下的基因毒性，发现其变化在季节上与BOD、COD等指标联系不大。Castillo等采用连续固相萃取、GCMS与LCMS结合大型潘的方法来评价渗滤液中的毒性物质，发现渗滤液中主要毒性物质为壬基酚异构体、聚乙氧基乙醇以及数种邻苯二甲酸酯类物质，邻苯二甲酸酯类物质含量最高，主要源自生活垃圾中的塑料制品旧。Baun研究了美国10座填埋场渗滤液中的55种异生有机物(XOCs)，发现其中约有110的XOCs具有遗传毒性，而氧化工艺对渗滤液毒性的消减作用十分明显，这与氨氮与有机物的氧化有关。也有研究表明生活垃圾填埋场渗滤液的毒性高于一般工业垃圾填埋场，这与生活垃圾的复杂成分有关。2 渗滤液中的溶解性有机质：21溶解性有机质的分类渗滤液中的溶解性有机质(DOM)是指不被045微米滤膜所截留的水溶有机物，根据其性质不同，可进一步分为腐殖酸(HA)、富里酸(FA)、亲水组分(HyI)三部分，其中腐殖酸与富里酸统称为腐殖质。常见的腐殖质分离方法如图l所示，也有学者在此分类的基础上对DOM进一步细分，将其分为憎水性酸(HpoA)、憎水中性组分(HpoN)、憎水性碱(HpoB)、亲水组分(Hpi)，分离流程如图2所示。这两种分离方法都需用到XAD-8树脂。22渗滤液腐殖质的特性：腐殖质被公认为是渗滤液有机碳中的主要成分及难降解部分，也是造成渗滤液色度的主要物质，一般称之为“难降解物质"(主要包括腐殖酸、富里酸及其他难降解物质，其含量可占老龄渗滤液TOC的60左右旧。)在填埋初期，渗滤液COD中腐殖质所占比例并不高，随着填埋时间的延长。渗滤液中腐殖质，特别是腐殖酸的比例将大幅上升。渗滤液回灌虽然可促进填埋场的稳定，但却提高了腐植酸的比重，腐殖酸的腐殖化程度及芬芳度要高于富里酸，所以会导致渗滤液整体生化性更差。紫外光谱、元素分析、红外光谱及荧光分析被广泛运用于渗滤液腐殖质研究中，红外光谱与元素分析有助于了解DOM各组分官能管信息；由于渗滤液成分复杂，在紫外光谱上不表现特征吸收，一般以FA65E665、E280、SUVA等紫外指标表征渗滤液性质。但这些指标都难以准确反应渗滤液的腐殖化程度。Zhang研究证实了渗滤液中75的有机物为分子量在1000D左右的腐殖质，且腐殖酸的平均分子量及芬芳度要高于富里酸，Xiaoli等的研究也证实了这一点，并且渗滤液腐殖酸中较高的OC与OH含量也说明了其具有更高的