环境卫生设施腐蚀研究

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城市环境卫生设施是现代城市环境保护和经济发展不可或缺的组成部分，它肩负着城市生活垃圾处理无害化、资源化、减量化的重任。北京市环境卫生事业经过近十几年的快速发展，已经达到相当的规模。一批垃圾无害化处理设施的建成，标志着北京作为首都在提高城市卫生水平、保护自然环境等方面向前迈进了一大步。然而，在环境卫生设施中存在一个重要的问题还未引起有关部门和专家的重视，这就是环境卫生设施的腐蚀问题。

1北京市环境卫生设施的建设情况

环境卫生设施主要包括公厕、密闭式垃圾楼、粪便处理厂、垃圾处理厂等。根据权威部门统计，北京市20*年日均产生垃圾的称重量接近8000t，年产生量约300万t，并以每年2%－4%的速度增长；日平均产生粪便车载量约为7500t。北京市垃圾处理已经初步形成了以城四区为中心的四条放射状处理线，郊区县也都在兴建各自的环境卫生设施。环境卫生基础设施的建设已经成为了区域环境保护的物质基础和重要组成部分。

目前北京市环境卫生设施的总固定资产已经超过15亿元人民币，垃圾无害化处理率达到81.5％，预计20*年将达到30亿元，垃圾无害化处理率将达到98%以上，垃圾资源回收利用率也将达到30％。

2环境卫生设施因腐蚀造成的巨大危害

在新建的环境卫生设施中，垃圾渗沥液的收集、处理是工艺运行中必不可少的重要环节，并建有相应的处理设施如储存渗沥液的调节池和渗沥液收集、排放的管道系统，这些构筑物有开敞式的、也有封闭式的，主要为钢砼结构。由于垃圾渗沥液具有腐蚀性质，使与其直接或间接接触的构筑物都可能受到不同程度的腐蚀。

环境卫生设施运行的环境条件都比较恶劣，如果技术和管理措施不到位，腐蚀造成的危害是严重的。首先，受腐蚀的部位往往比较隐蔽，不易被及时发现和修补而遭到破坏，极易造成重大事故隐患；其次，发生腐蚀现象将会增大维修、维护费用，且维修工程复杂，严重影响正常生产，甚至有些部位因无法维修而导致整个系统瘫痪；另外，腐蚀能够缩短设施的使用寿命，这种无形的损失也是惊人的。

有关报告指出，美国**年因各种腐蚀造成的损失约占GNP（国民生产总值）的4.2%.澳大利亚1983年发表的报告指出英国、美国、前苏联.德国等因腐蚀造成的损失约为各国GNP的2%－4%，其中构筑物腐蚀占总腐蚀损失量的18.32％。

环境卫生设施如果因遭腐蚀破坏而造成污染物泄露，导致环境污染，由此造成的危害就不只是一个处理设施本身的问题了，而可能关系到附近较大区域的环保问题。

3环境卫生设施腐蚀的特点和腐蚀介质特性分析

3.1环境卫生设施腐蚀的特点

环境卫生设施的腐蚀除具有一般构筑物的腐蚀性质外，同时还有其自身的特性。主要表现在以下几个方面：

3.1.1腐蚀存在的广泛性

腐蚀的广泛存在已经得到了工程界的普遍认可，从金属到非金属，从有机物到无机物，腐蚀是自然界一种普遍存在的现象。环境卫生设施的腐蚀是各种腐蚀的一种较突出的具体表现。

3.1.2腐蚀形式的多样性

环境卫生设施腐蚀根据环境介质不同主要分为气体腐蚀和液体腐蚀，还包括气体、液体、生物联合作用导致的多重腐蚀。

3.1.3腐蚀机理的复杂性

到目前为止，还没有垃圾及其副产物对构筑物腐蚀机理的专门研究，但根据现有的研究成果可以预见出其中包含非常复杂的物理化学腐蚀和生物化学腐蚀。

3.1.4腐蚀部位的隐蔽性

由于环境卫生行业的自身特点，一些构筑物设计得比较隐蔽，比如填埋场的渗沥液管道都埋在垃圾堆体的底部，根本无法对其观察，而渗沥液调节池等构筑物在运行之后，由于其比较隐蔽且工作环境恶劣，除特殊情况外很少对其进行专门检查。

3.1.5防腐蚀设计不到位

基于对环境卫生设施腐蚀特点的认识不够，目前设计部门对构筑物一般只考虑抗渗设计而未考虑防腐蚀的要求，导致处理设施的设计存在先天不足。

3.2腐蚀介质的特性

发生腐蚀与两个因素有直接关系，一个是渗沥液本身的性质，另外关键的是垃圾和渗沥液中有机物降解所产生的气体及挥发性物质

3.2.1液体腐蚀

垃圾渗沥液是一种成分复杂的高浓度的有机混合污染物，本身存在一定的腐蚀性，其COD浓度可高达60000－80000mg/L，总残渣达2350－35700mg/L。渗沥液成分相当复杂，且直接受垃圾成分的影响，有关研究发现垃圾渗沥液中至少含有数十种无机物、重金属和上百种有机物，其中包括多种病原微生物及某些致癌、促癌物。渗沥液的酸碱度视垃圾的发酵程度而定，一般垃圾早期发酵产生的渗沥液偏酸性（pH<6.5），而后逐渐偏碱性（pH>8.0），并基本维持不变。

经研究发现，渗沥液本身对混凝土等建筑材料的腐蚀比较轻微，而且由于渗沥液中存在的大量悬浮物质易产生结垢现象，客观上对结垢部位的混凝土表面还能起到一定的保护作用。

3.2.2气体腐蚀

垃圾及渗沥液中的有机物能分解并产生多种气体，其成分主要有C02,CH4、H2S,N2、H2及微量气体，而渗沥液的挥发物中则含有多种有机酸，这些气态物质大都具有比较强烈的腐蚀性，尤其当气体及挥发物质在一个特定的封闭环境中不断积累，并溶解于水蒸气凝结形成的小水珠中时，会使凝结水珠的腐蚀性急剧上升，从而附着在构筑物侧壁等处，在一个小范围内形成强烈的腐蚀点，当这些腐蚀点在没有防腐蚀措施的混凝土表面分布和积累，混凝土中的碱性成分如氢氧化钙及水泥的水化物就会与其发生反应，破坏混凝土的结晶骨架，导致混凝土变性而失去强度。这种情况会不断向混凝土内部发展，一旦腐蚀到钢筋，就会使整个构筑物遭受致命的破坏。

典型反应分子式可表示为：

Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2

CaCO3+H2S→Ca(HCO3)2+CaS

CaS+H2S→Ca(HS)2

Ca(OH)2+Ca(HS)2+4O2→2CaSO4+2H2O

垃圾渗沥液及其气体对混凝土的腐蚀机理非常复杂，涉及物理、化学、材料、微生物等多个领域，目前还没有定量的分析研究，但可以定性的得出混凝土的腐蚀主要是水泥水化物的腐蚀，其次是某些骨料（如含一定石灰石成分）的腐蚀，且溶解性腐蚀和膨胀性腐蚀同时存在。

4防腐蚀工程措施与工程实例介绍

根据环境卫生设施的特点，首先应在设计时就充分考虑腐蚀因素的存在，采取可靠的防腐蚀设计，这样用很少的投人就可以将腐蚀减少到最低程度。要尽量避免在设施运行以后发现问题再设法重新采取防腐蚀措施，造成不必要的困难和浪费。所以应事先确定防腐蚀方案。

4.1针对腐蚀原因提出切实可行的防腐蚀方案

通过对渗沥液及气体腐蚀特点的研究，提出以下构筑物防腐蚀的关键环节。

4.1.1防腐蚀面层的选择

根据《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB50212-91），目前防腐面层主要有以下几种：块材防腐蚀面层、沥青类防腐蚀面层、水玻璃类防腐蚀面层、硫磺类防腐蚀面层、树脂类防腐蚀面层、氯丁胶乳水泥砂浆防腐蚀面层、涂料类防腐蚀面层等。环境卫生设施一般可以选择块材、树脂类、涂料类等作为防腐蚀面层。

4.1.2防腐蚀层与基层的牢固强度

防腐蚀层与基层的结合直接关系到防腐蚀的整体质量和效果，其牢固强度主要取决于基层的坚固、密实、平整情况，要求基层必须干燥、表面必须洁净。

4.1.3基层结构本身的强度和抗渗、抗裂性能

基层结构主要是指防腐蚀的主体结构，即构筑物本身。基层结构决定防腐蚀面层的选择，同时直接影响抗腐蚀的耐久性。对于环境卫生设施一般都采用钢砼结构或砖石砌筑结构，应在满足强度要求的前提下保证整体的抗渗、抗裂性能。

4.1.4设计必要的通风系统，避免形成气体腐蚀的小环境

再好的防腐蚀结构都有其局限性，尤其在腐蚀原因复杂多变的情况下，避免腐蚀条件的产生显然是事半功倍的捷径。垃圾卫生填埋场的渗沥液池一般都是露天敞开式的，据现场观察没有发现明显的腐蚀情况；但由于控制渗沥液的刺激气味，现在一些填埋场的渗沥液池也采取封闭的形式，这样就不利于防腐蚀；此外在其它环境卫生设施中尤其垃圾堆肥厂、粪便处理厂，为了满足工艺的要求，液体调节池必须是封闭的，因此应考虑增设通风系统，排除气体腐蚀的客观条件。

4.1.5重视对环境卫生设施中易腐蚀构筑物进行防护

环境卫生设施中构筑物防腐蚀从某种意义上讲不只是经济和技术向题，还有设计及管理等方面的问题。如果能从设计施工到运行管理等多方面认识到腐蚀的严重性，那么腐蚀完全可以减少到最低的程度。

5环境卫生设施的建设存在的问题

5.1缺少有力的行业管理和专业的法律法规

在环境卫生设施的设计、建设中，由于在一定程度上缺乏统一规划和先进的设计思想做指导，使我国目前的许多环境卫生设施不同程度的存在设计和建设缺陷，给运行管理造成一些不利影响。同时，政策法规相对落后，还不能有效地指导环境卫生行业健康向前发展。

5.2设计、建设和运行三者缺乏良好的沟通，往往使同样的失误重复发生

由于市场竞争，从一定程度造成设计部门的不确定性，使得设计单位缺乏总结设计经验的原动力，从而使失败的设计不断被借鉴和重复。

5.3缺乏必要的手段对环境卫生设施的腐蚀机理进行科学研究

由于受经济等条件的制约，我国对环境卫生领域的科学研究非常不够，使我们在措施的选择上缺少科学的依据，往往达不到满意的效果。

6结束语

环境污染的主要方面就是水、大气、噪声和固体废物。城市生活垃圾作为固体废物污染的一项内容已经得到普遍重视，但从国家到地方有关部门还没有真正把环境卫生事业提到环境保护的高度来认真对待，这是造成环境卫生基础设施建设在我国还处于起步阶段的重要原因。我们应该清醒的认识到，环境卫生设施已经成为城乡环境保护的重要组成部分，并且我国现有的环境卫生设施正在为保护我们的生活环境发挥着重要的作用。

我们探讨的构筑物腐蚀问题具有普遍性，无论是在北京还是在国内其它城市，在今后建设的环境卫生设施中应尽量对其加以控制和避免，应加强各方面的技术和经验交流，促进我国环境卫生设施建设，使这项造福于民的环保事业健康发展。