双层FRP渗滤液储液罐可行性报告.docx

双层FRP渗滤液储液罐可行性报告.docx

《双层FRP渗滤液储液罐可行性报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双层FRP渗滤液储液罐可行性报告.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

双层FRP渗滤液储液罐可行性报告

双层FRP渗滤液储液罐可行性报告

目录：

一.双层罐的发展历程

二．双层FRP油罐的发展趋势及应用前景

三．垃圾渗滤液水质特性研究发展

四．双层FRP渗滤液储液罐

五．后记

一．双层罐的发展历程；

二．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

DevelopmentTrendandApplicationProspectofDoubleWallFRPUSTAbstract:

Thepaperrecountsthehistoryofdoublewallundergroundfuelstoragetanks（UST）,comparesthestructureandperformanceofvarioustypesofUSTs.ConsideringtherecentresearchachievementsonfuelcorrosionandthedoublewallUSTusageexperienceinNorthAmericanandEurope,thepaperconcludestheadvantagesofFRPUSTinanti-corrosionandenvironmentalprotection.Tobenefittheupgradeofourcountry’scurrentundergroundfuelstoragetanks,FRPUSThasgreatapplicationprospectinupgradingourcountry’sfuelstoragesystems.

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[1]1-20。

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》GB50156-2012[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）[1]13；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[1]12,13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（MicrobiologicallyInfluencedCorrosion，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“MicrobiologicallyInfluencedCorrosion”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[9]。

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（UltraLowSulfurDiesel，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10～15ppm，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,CleanAir,PMAA,ATA,NBB,TruckStop,API,FuelAdditiveCompanies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:

[1]WayneGeyer.AhistoryofStorageTankSystems,HandbookofStorageTankSystems[C].NewYork：

MarcelDekker,2000.

[2]GB50156-2012.汽车加油加气站设计与施工规范[S].

[3]WayneGeyer.SecondaryContainmentOptionsforAbovegroundandUndergroundTanks[Z].,SteelTankInstitute.2-4.

[4]NACE.MaterialPerformance[J].1990-09.

[5]BrendaJ.Little,JasonS.Lee.MicrobiologicallyInfluencedCorrosion[J].NewJersey:

JohnWiley&Sons,Inc.2007:

1.

[6]W.Graef.AnAnalysisofMicrobialContaminationinMilitaryAviationFuelSystems[D].Ohio,USA.HaroldAirForceInstituteofTechnology.2003.Pagexiii.

[7]RichardA.Lane.UndertheMicroscope:

Understanding,DetectingandPreventingMicrobiologicallyInfluencedCorrosion[J].AMPTIACQuarterly,Vol.9.No.12005：

3-8.

[8]RezaJavaherdashti,PhD.MicrobiologicallyInfluencedCorrosion:

anEngineeringInsight[M].London:

Springer-Verlag.2008：

3-4.

[9]MihaelaNeagu,PaulRosca,RalucaElenaDragomir,OanaMihai.TheEffectofBioalcoholontheWaterSolubilityinReformulatedGasoline;ChemicalEngineeringTransactions[J].Volume21.AIDICServiziS.r.l.2010：

2-3.

[10]www.clean-diesel.org

[11]PrentissSearles,LorriGrainawi.CorrosioninUltraLowSulfurDieselUndergroundStorageSystems[R].NCWMTechnicalSession.July2010.

[12]SteelTankInstitute.STI/SPFABoardReducesUSTWarrantyDuration[Z].

三．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113-06

ResearchAdvancesinCharacteristicsofMSWLandf'fllLeachate

ZHANGHa01”，SUNLi．pin91”，ANYin91”。

CAOShi—qil一，WANGAi—qinl'2

1．Tianjin研LabofWaterQ删ityScience&Technology，Tianfin300384，China；

2．DepartmentofEnvironmental＆MunicipalEngineering，TianjinInstituteofUrbanConstruction，Tianjin300384，China）

Abstract：

Landfillleachatehasbeenrecognized鹪highhazardousandhighcontaminatedwastewater．whichispotentiallyharmfultosurfaceandgroundwaters．I_七achateisverydifficulttotreatmentduetoitshi【Shcontamination，fluctuationsofwaterqualityandflowrate，anduncontrollability．Inrecentyears，thereisextensivestudyonleachatehomeandabroad．Thisreviewsummarizesthestudyliteraturescollcernedintherespectsofgeneralfeatures，dissolvedorganicmattersandhazardou$substances．Itishelpfultofurtherunderstandingofleachate，SOthattoprovidetheoreticalbasisforeffectivelytreatmentoftheleaehate．

Keywords：

Wastedisposal；landfillleachate；characteristicsofwaterquality；landfillagestoxicityhumus

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GBl6889—2008}，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旧J。

渗滤液中COD浓度较高，为100一10000mg／L不等，氨氮浓度有时甚至高达10000mg／L以上¨J，而高浓度的氨氮对微生物具有一定毒性H】。

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b1，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№J，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。

1．1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，5—10年的为中龄渗滤液，10年以上的为老龄渗滤液【l】，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12J。

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。

1．1．1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