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污水池防腐蚀原理及防腐方案

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污水池防腐蚀原理及防腐方案

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  一、污水处理系统腐蚀环境

  城市污水,工业污水,包括各行各业产生的污水,其成分都会不同。即使是同一种行业,由于工艺的差别,污水成分也会有所差别,尤其是每一种成分的含量差别波动也会较大。污水的多样性,造成了污水处理设备的腐蚀环境和腐蚀形态的复杂变化。

  城市污水成分复杂,对钢制设备的腐蚀严重,如格栅、溢流板、刮泥车、潜水泵、二沉池上方的栏杆等。以往采用的是环氧煤沥青涂料对设备进行防护,但是往往在使用1年以后,就发生严重的腐蚀,甚至有穿孔现象。

  工业污水处理系统的腐蚀介质尤其复杂,例如酸、碱、盐、有机物等混合或交替出现,腐蚀介质合量和浓度也不稳定。 

  二、污水处理系统中混凝土的腐蚀

  1、混凝土防腐蚀

  ①混凝土防腐蚀的特殊困难

  污水处理系统的池、槽等混凝土表面与钢铁表面的防腐蚀有很大的差异。混凝土结构在污水处理中其构造特征对防腐蚀有着特殊要求。混凝土结构基层表面疏松、粗糙、多孔且有微裂缝,这对防腐蚀覆盖层的黏结力、抗渗性有很大挑战。

  混凝土基层含水对涂装防护造成了一定程度的困难。基层含水来自两个方面,其一是水泥没有充分水化,养护不够;其二是高孔隙率和粗糙表面引起的毛细吸水。即使混凝土经过了充分养护,基层在潮湿气候条件下,吸收性仍可能导致含水率超标。混凝土结构在使用中处于潮湿状态,并且大部分的池、槽处于半地下、半封闭环境,在这种特殊的施工环境下,不仅在新建时其潮湿表面对施工造成了一定的困难,在检修时更是难以进行防护。混凝土构造与其它设备相比,没有大修更换的可能性。一旦钢筋锈蚀引起混凝土开裂,很难采取补救措施。许多大型池槽采用分格式,池体相连,一处损坏就会波及整体,危害很大。

  例如硝化池一般采用钢筋混凝土结构。池内装污泥和污水,温度一般在30~35℃之间,pH值变化范围在6~9之间。利用厌氧和需氧发酵原理使污泥水中的有机物发酵分解,产生沼气。污泥污水中含有多种腐蚀性物质和菌类,混凝土是多孔性材料,而且还有微裂纹,在池内恶劣的腐蚀介质中池内壁尤其是气液相交界处遭受氯离子、硫酸根离子、水、氧、沼气和硫酸盐还原菌的腐蚀。

  ②化学腐蚀

  大气中的二氧化碳与水泥中的氢氧化钙作用生成不溶于水的碳酸盐,堵塞在混凝土的孔隙中,二氧化碳还可以和碳酸钙进一步反应生成易溶于水的碳酸氢钙,使混凝土受到破坏。

  混凝土结构本身是碱物质,孔隙内液体pH>12.5,碱性介质一般不对混凝土结构造成侵蚀,而酸则会对混凝土结构造成一定程度的侵蚀。酸性水与Ca(OH)2反应生成可溶性钙盐,造成混凝土结构的破坏。硫酸、盐酸和硝酸可以分解混凝土结构中的水化硅酸钙和铝酸钙,造成水泥表面剥减。当水质为碳酸钠、碳酸钙型时,水中的碳酸钙呈不饱和状态,有可继续溶解混凝土中碳酸盐的能力,致使混凝土强度减弱。酸性水的温度越高,浸蚀作用越严重。酸长期与混凝土结构中的Ca(OH)2作用可以形成石膏,与水化铝酸钙作用生成钙矾石,即水泥杆菌,也会导致混凝土结构膨胀破坏。

  ③物理作用

  大型钢筋混凝土储池一般均建在室外,要经历一年四季的温差变化,容易发生胀裂渗透的物理性破坏。

  介质流动时由于流速的影响,表面受到冲刷,使新的表面暴露,侵蚀又向下层发展,从而加速混凝土结构的腐蚀。

  混疑土结构的多孔性决定了其侵蚀介质的进入及储存在孔隙中,干燥时会产生结晶或膨胀使混凝土结构内应力增大,多次循环变化而使混凝土结构破坏。

  污水在混凝土结构池中停留会出现冻胀问题。由于内部空隙中的水冻结时体积会膨胀达9%,从而产生相当大的内应力,使混凝土结构产生裂纹而破坏,这在北方地区较为明显。

  ④微生物腐蚀

  混凝土结构的腐蚀,最典型的表现就是水合物的溶解分散和混凝土结构的膨胀劣化,露出粗糙的聚合物表面。在污水混凝土结构的池壁上可以看见一层微生物膜,它通过附着于混凝土表面,改变混凝土的局部pH值,界面上溶解盐的浓度等作用对混凝土造成腐蚀。

  微生物的腐蚀机理是硫酸侵蚀了水泥中Ca( OH)2的碱性。在生活污水系统中的H2S04产生始于城市污水中硫化细菌的代谢产生的H2S。沉淀的污垢覆盖在污水中的设备表面,就会形成垢下腐蚀,其腐蚀产物中含有大量的硫酸盐还原菌,去除腐蚀产物后,具有同心环外表,这是典型的硫酸盐还原菌腐蚀特征。此外,大多数储池的污水由于长期存放,当夏季温度升高到30~40℃时,污水中菌藻类微生物大量繁殖,从而形成严重的微生物腐蚀。

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