污水处理厂设备材料防腐研究

污水处理厂设备材料防腐研究

摘要：污水处理厂中心处理区设备运行环境恶劣，硫化氢浓度高，（特别是封闭空间内部硫化氢浓度更高，空气湿度大，形成氢硫酸）设备腐蚀严重，维修率高，影响处理区正常运行。本文探讨了污水处理设备的防腐技术应用可明显改善设备因腐蚀造成的停运或工效下降造成的总体处理效能降低，对保障污水厂的正常运行具有重要的意义。

关键词：污水；处理设备；防腐；材料；设计

城市污水成分复杂, 污水处理厂的钢制设备腐蚀是普遍现象, 尤其是在污水中作业的钢铁设备。如格栅、溢流板、刮泥车、潜水泵、二沉池上方栏杆等, 经常处于干湿交替或水浸泡环境中, 腐蚀更为严重。以往使用环氧沥青漆对其防腐蚀, 几年后就发生严重腐蚀, 有穿孔现象发生, 必须更换。因此, 寻找一种有效的防腐蚀方案具有现实意义。

一、腐蚀因素及腐蚀机理

1、腐蚀形式

污水处理厂的设备大部分处于污水环境中, 污水中的盐分、氯离子、微生物等含量较高, 腐蚀速度较快。沉淀的污泥覆盖于潜水泵等浸泡在污水中的设备上, 形成垢下腐蚀, 由于硫酸盐还原菌等微生物存在, 更易形成点蚀, 甚至穿孔。对格栅等处于干湿交替环境中的设备, 其干湿交替的部位盐分富集, 含氧量基本饱和, 容易形成氧浓差电池, 而污水的导电性好, 又使电化学腐蚀加速。钢铁在电化学腐蚀和微生物腐蚀的共同作用下, 腐蚀严重, 腐蚀形式以点蚀为主。

2、腐蚀机理

微生物腐蚀分好氧腐蚀和厌氧腐蚀。根据污水处理的环境可以判断钢制件在污水中主要是发

生厌氧腐蚀。微生物厌氧腐蚀的理论依据为细菌参与阴极氢去极化：

阴极过程4Fe→ 4Fe2++ 8e

水电离8H2O→ 8H+ + 8OH-

阳极过程8H+ + 8e→ 8H

细菌参与阴极去极化反应SO2-4 + 8H细菌S2- + 4H2O

腐蚀产物Fe2++ S2- → FeS

腐蚀产物3Fe2+ + 6OH - → 3Fe( OH ) 2

总反应􀀁 4Fe+ SO2-4 + 4H2 O→ 3Fe ( OH ) 2 +FeS+ 2OH-

污水处理厂中设备的腐蚀为非均匀腐蚀, 最大点蚀深度轻者0. 4~ 2. 8 mm, 重者穿孔。腐蚀产物中含大量硫酸盐还原菌, 去除腐蚀产物后, 具有同心环外表, 呈现典型的硫酸盐还原菌腐蚀外貌。

二、污水处理设备防腐对策

1、设备外部直接与污泥、污水等恶劣环境接触的部位喷涂防腐材料进行防腐

污水处理设备主要有拦污设备、过滤机、推流器、曝气设备等部件和钢结构，产品涂装要求以防护为主，少数产品有一定的装饰要求。采用热喷锌和喷涂有机涂层相结合的防护工艺，其工艺流程为：预处理（喷钢砂）→电弧热喷锌→喷环氧沥青漆封闭→烘干→装配施工→修补涂装。涂层防腐蚀机理主要有：

（1）牺牲性阳极保护锌的电极电位为-0.76V，铁的电极电位为-0.4V，在电解质溶液存在的情况下，由于锌的电极电位比铁负，锌就成为牺牲性阳极材料，从而防止钢铁基体腐蚀。

（2）物理屏蔽作用热喷涂锌层有一定的孔隙，在上面再喷涂一层涂料对涂层进行封闭处理，便可以阻碍水分到达基体，控制腐蚀电池的形成，以提高涂层的防腐蚀性能。

2、关键设备做电化学保护

电化学保护是指利用外部电流使金属(包括合金)腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术。电化学保护可分为阴极保护和阳极保护。电化学保护技术在化工防腐蚀领域中已引起广泛的重视和应用，是一种有效的、既经济又实用的防腐蚀手段。

阴极保护是在金属表面上通入足够的阴极电流，使金属电位变负，并使金属溶解速度减小。被保护设备的结构形状一般不宜太复杂，结构复杂的设备在靠近辅助阳极部位电流密度大，远离辅助阳极部位电流密度小，得不到足够的保护电流。甚至不起保护作用，产生所谓“遮蔽现象”。阴极保护主要用在水和土壤中的金属结构上，但一般必须用于设备结构简单、介质腐蚀性不太强的环境中。阴极保护除可防止一般的均匀腐蚀外，还可以防止一些材料的点蚀、晶间腐蚀、冲击腐蚀、选择性腐蚀等。

阳极保护是将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连，在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，从而阳极溶解

受到抑制，腐蚀速度显著降低，使设备得到保护。对于没有饨化特征的金属，不能采用阳极保护。主要应用在：刮泥车、潜水泵、二沉池等。在强氧化性介质中先考虑采用阳极保护；在既可采用阳极保护，也可采用阴极保护，并且二者保护效果相差不多的情况下，则应优先考虑采用阴极保护；如果氢脆不能忽略，则要采用阳极保护。

3、关于防腐方案的设计

根据混凝土的结构特征，防腐方案设计时对一些特殊要求应予以更多的重视。如措施选择、材料选用、结构形式及表面处理要求等方面。

(1)选材及结构

由于污水处理系统腐蚀介质的综台性，防腐材料选用相对困难，实际上能同时耐各种浓度的酸、碱各类有机物(特别是有机溶剂类)的理想材料是很难找到的。因此分析污水成分，确定主要腐蚀介质，以此为依据选择材料是一种重要手段，应避免简单地参照有关设计。同时采用复合的防腐层构造及几种材料的共混改性，往往是比较有效的二种途径。

以树脂玻璃钢内衬为例，综合性能较好的仍首推环氧，如再加以呋喃等树脂的共混改性，更能获得几种性能兼备的效果。

(2)关于玻璃钢内村

各种树脂玻璃钢在污水处理工程中应用比较广泛，但有关在混凝土表面进行内村的许多技术问题仍值得研究。根据本公司的施工实践。这里重点针对混凝土基层这一特殊状态，就有关影响质量的设计因素进行一些分析与探讨。

关于玻璃布的选择。为了加厚衬层，提高衬层的强度及抗渗性而选择厚布，这是一个误区。虽然厚布强度确实更好，问题在于钢筋混凝土的结构强度并不依靠衬层。衬层的自身强度也不应以其断裂强度来衡量，因为在内衬层受力的情况下，引起的树脂及树脂与玻璃纤维问的界面显微裂纹，导致介质渗透、腐蚀、脱粘的过程早在衬层断裂前就已发生，所以即使产生局部断裂，影响也只局限于局部而已。衬层厚度与抗渗性并无直接的因果关系，抗渗性取决于胶含量及布胶界面的粘结状态，达到同样厚度的衬层，厚布的胶含量一般均低于薄布。另外，由于树脂胶液对薄、稀布的浸润性，胶在布中的分散性更好，整体性能更好，抗应变性能因此也优于厚布玻璃钢。

三、结束语

总之，污水处理设备在设计、操作、管理等方面，都要考虑到腐蚀的破坏。只有不断地总结经验，尤其是广泛采用防腐方面的新经验、新方法，加强对腐蚀的认识，才能逐步找到有效而又经济的防腐措施，保证污水处理设备的生产的稳定、正常运行。