污水池防腐蚀原理及防腐方案
查看次数:    日期:2017-8-1 15:12:10

污水池防腐蚀原理及防腐方案

 

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。   

  

、污水处理系统中混凝土的腐蚀

 

1混凝土防腐蚀

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3035℃之间,pH值变化范围在69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,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3040℃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。

    微生物厌氧腐蚀的理论依据主要为细菌参与了阴极氢化去极化:

    阴极过程                4Fe 4Fe2++8e

    水电离                  8H20 → 8H++8OH-

    阳极过程                8H++8e → 8H

    细菌对于阴极去极化反应  SO42- +8H → S2- +4H20 

    污水中的有机物经过微生物分解所需要的氧量称之为生化需氧量( BOD),是借用微生物来表示该值的;化学需氧量(COD)明确地表示了有机物含量;污水中的悬浮固体总量用SS表示。一般情况下,污水中BODCODSS值的增加,混凝土表面接触部分受侵蚀的程度加剧,可以作为混凝土微生物腐蚀的重要指标

2混凝土污水处理池防腐

    混凝土污水处理池包括沉淀池、MSBR池、接触池、厌氧池、浓缩池、沉砂池等。在污水处理池中,污水中含有大量的腐蚀性介质,如工业污水中含有酸、碱、盐、有机物和氧化性化学品等;生活污水、雨水及氧化沟中加入微生物和氯气等也会对钢筋混凝土产生一定的腐蚀作用;另外,水里氧气浓度经常处于变化之中,同一池中存在氧气浓度差异,会产生浓差电池腐蚀。另一方面,由于混凝土本身的组成及微观多孔结构,面临着浸析腐蚀、交换腐蚀和结晶腐蚀,引起混凝土开裂和钢筋的锈蚀。未经防腐蚀处理的混凝土结构处理池,一般情况下23个月以后就会出现混凝土表面的损坏,使混凝土结构强度明显下降。

工业污水池的腐蚀性要远远强于生活污水池。例如生产精对苯二甲酸PTA装置污水池,污水温度高达8090℃,酸碱交替,pH值在213的范围内波动,并且含有少量有机溶剂。如果不采取防腐措施,污水池壁的混凝土就会严重腐蚀,浸蚀深度可以深达20mm。混凝土池壁,因硅酸盐水泥的水解,生成游离的氢氧化钙,因此混凝土池壁呈碱性。污水偏酸性时,混凝土就会发生化学反应而被破坏。虽然混凝土耐碱性能较疆,但是不耐强碱,因为当污水中有大量碱液存在时,混凝土中的二氧化硅的溶解度会增加,造成混凝土的腐蚀。渗入凝土的碱液遇到二氧化碳,还会生成碳酸钠结晶而引起结晶的膨胀腐蚀,这也就是为什么池壁气液交界部分破坏比其它部分严重的原因。

因此对新建的混凝土结构内壁进行防腐保护显得十分必要,在混凝土表面涂覆一层高附着力、耐候、抗渗、无毒、持久的高性能重防腐蚀涂料是最直接可靠且简单易行的方法。重防腐蚀涂料是一种超厚膜无溶剂高性能重防腐蚀涂料,与混凝土表面具有优异附着力,涂层坚硬致密,耐酸碱、盐雾及有机溶剂,综合性能突出。对于工业污水处理池的防腐蚀层选用要充分考虑到不同工业中污水的腐蚀特性,再选择合适的耐酸碱防腐蚀涂料

 

三、污水处理系统防腐蚀涂料选择

 

   污水处理设施中使用涂料进行防腐蚀,并非是选择几个涂料产品那么简单。需要进行细致的研究和团队的工作,包括设计工程师、腐蚀工程师、工厂业主、涂料生产商、涂料施工者以及检查人员等,共同来建立一个涂装保护计划,对业主提供最佳利益,使污水处理设施可以得到长效的保护,并且具有很好的外观,运行过程中维修工作也能尽可能地简便。

    在污水处理厂,要求采用多种涂料系统以满足不同的底材表面、腐蚀环境的要求。防腐工程师以及规格书制订者在污水处理厂的防腐蚀涂料体系的制订时,要达到以下四个基本目的:

    (1)长效保护;

    (2)装饰性外观;

    (3)运行过程中简便的维修;

    (4)经济性(最初投入和维修投入)。

    选择符合污水处理设施防腐要求的防护涂料体系,首先要确定期望的使用寿命周期。现有的高性能防腐蚀涂料要求更高的表面处理等级和更好的施工设备与施工方法。简而言之,现代涂料防腐蚀系统对劳动力的要求较低,而需要更好的技术水平来进行良好的涂装施工。高性能涂料的初始投资费用较高,然而它们能在严重的腐蚀环境下提供更长的使用寿命,因此也就进一步延长了维修周期。

 

四、泽马涂料推荐方案

 

根据污水处理设备的防腐蚀涂料选取的原则,泽马涂料推荐一下耐酸碱防腐蚀方案。

 

应用方案

涂料名称

厚度×遍数

涂布率

方案一

ZM99-01A33混凝土封闭过渡涂料

30μm×1

5-8/kg

ZM99-01A21耐氢氟酸防腐涂料

100μm×2

2.5/kg

方案二

ZM99-01A33混凝土封闭过渡涂料

30μm×2

5-8/kg

ZM99-01A21耐酸碱防腐涂料

100μm×2

2.5/kg

应用范围

污水处理或酸碱腐蚀设备、储罐、池槽、钢结构、管道等

应用业绩

安徽奇瑞汽车有限公司;混凝土池、槽防腐

山东天阳炭素有限公司;设备、钢结构、池槽

秦皇岛发电有限责任公司;排渣管道、进厂桥

河南省新郑炭素厂;管道、储罐防腐

福建黎阳环保股份有限公司;钢结构、混凝土水池

青岛鲁海业实业有限公司;化学品罐、钢结构防腐

 

、施工方案:

 

1、基体处理

1.1钢结构基体处理

钢材基体涂装作业前,应去除基体表面的油污、残锈、氧化皮等。所有待涂钢材表面必须喷丸或喷砂达到ISO8501-1(GB8923-88)Sa2.5级要求。局部修补涂层时,钢材表面必须打磨到ISO8501-1(GB8923-88)St3级。表面粗糙度要求控制在25~40μm范围内。

喷丸、喷砂过程中和施工后,钢材表面必须避免油脂重新沾污。喷砂用压缩空气必须装有性能良好的油水分离器。除锈后的钢材必须严格避免重复沾污油脂。质量检查人员和涂装施工人员不可穿戴沾有油污的工作鞋、工作服、手套对未涂装的钢结构进行质量检查和涂装施工。表面处理后4个小时内,钢材表面在返黄前,就要涂漆。如果钢材表面有可见返锈现象,变湿或者被污染,要求重新清理到前面要求的级别。

1.2混凝土基体处理

   新的水泥砂浆或混凝土表面必须经过合理的养护时间,让其“吐碱”,并充分干燥,要求其含水率小于10%,PH值小于10后方可施工。混凝土基体表面应干燥、坚实、牢固,不应有起砂、裂缝、疏松等缺陷。底层表面必须清洁,无泥土、白霜、油污及脱模剂等污染物附着。如发现有上述附着物,应用铲刀、钢丝刷、砂纸。洗涤剂等除去,再用清水冲洗干净,干燥后方可进行涂装。

2涂装

2.1混合

l  配比:主剂组分∶固化剂组分=2∶1(重量比,受施工条件及其他环境条件影响固化剂比例会有变化,请以实际施工时涂料包装桶上标明配比为准),混合时,应在不断搅拌主剂组分的情况下,缓缓倒入固化剂组分。否则,容易结块,我们强烈推荐使用机械搅拌。以使涂料始终处于悬浮状态中。混合后的涂料有效期4-7小时,请根据施工进度安排使用。

   喷涂第二、第三遍是要如上一道工序间隔2-4小时。

2.2环境条件

    喷涂作业应在喷砂除锈后尽快进行,一般不应超过8小时。钢材表面温度和环境温度一般不低于10℃,表面温度至少应高于露点3℃以上。空气相对湿度不超过85%;当环境温度为5~10℃时,应视涂层表干速度,如果表干在30分钟之内,则可以施工。5℃以下应停止施工。

2.3喷涂作业

    喷涂时可以用刷涂、喷涂和滚涂方法进行涂装施工,应以垂直表面的角度持枪,并按50%搭接要求向表面喷涂,保证湿膜厚度均匀。喷涂角焊缝时,不宜将喷枪直对角部喷涂,而应让扇面喷雾边缘掠过角落,以避免因涂膜过厚而引起干燥不完全或涂膜龟裂。当涂层厚度要求为100μm,或125μm时,涂装作业可分两道或三道施工,喷涂第一道使之平均厚度为50μm,让其干燥至表干(通常15-30分钟)后,接着尽快以全润湿状态涂装第二道,直到达到所要求的最低干膜厚。喷枪嘴与待涂表面应保持适当距离,以避免干喷雾产生。如果表面存在雾度,或沉积有其他灰尘或杂质,在喷涂第二道涂层之前,应用砂纸打磨,继之以清水冲洗,然后再进行涂装。避免涂层过厚,涂层厚度超过150μm时,可能会影响涂层干燥、固化,甚至引起龟裂。杜绝使用已超过适用期的涂料。

3.涂层保护

    涂层在完全干燥固化前(正常条件下一般为2小时),已涂装表面应避免受到雨淋。

4.涂层质量检测项目

4.1涂层外观

    目测检测涂层是否存在龟裂、流挂、漏涂、剥落和其他弊病。

4.2涂层附着力

    十字交叉划线-压敏胶带法

4.3涂层厚度

    用磁性测厚仪测量涂层厚度。膜厚要求达到使用要求。

5.涂层缺陷修补

5.1涂层擦伤处

    擦伤面积较小,并且锈蚀不严重时,先用洗涤剂和清水清洗表面,干燥后用砂纸打磨,然后刷涂。擦伤面积较大或者已有明显锈蚀时,在用洗涤剂和清水清洗表面并干燥后,用电动砂轮打磨,然后刷涂或喷涂。

5.2涂层失去附着力的表面

    由于钢材表面存在油污或表面粗糙度过低,涂层失去附着力时,如面积较小则按41条处理,如大面积失去附着力,则该表面必须重新清除油污,并喷砂至Sa2.5级,然后刷涂或喷涂。

5.3涂层龟裂处

    龟裂面积较小时,用电动砂轮打磨除去龟裂涂层,重新刷涂或喷涂。

龟裂面积较大时,应重新喷砂至Sa2.5级,然后刷涂或喷涂。

5.4膜厚不足

    涂层厚度未达到规定要求时,应根据面积大小用喷涂或刷涂方法修补到规定厚度,修补前表面应是清洁的。