防腐彈性材料在污水處理池防腐中的應用研究

毛俊軒，潘 林，李文輝，熊 婷

(成都硅寶科技股份有限公司，四川 成都 610041)

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防腐彈性材料在污水處理池防腐中的應用研究

毛俊軒，潘 林，李文輝，熊 婷

(成都硅寶科技股份有限公司，四川 成都 610041)

指出了成都硅寶科技股份有限公司針對污水處理池的腐蝕問題，開發了一種防腐彈性材料，并進行了耐酸堿性能研究。結果表明：在含氫氟酸的強腐蝕性混合酸及高濃度氫氧化鈉溶液中長期處理后，性能保持率高，耐酸堿性能優異。經實際工程案例證明，該材料作為污水處理池防腐內襯使用，防腐效果好，施工簡單，易修補。

污水處理池；腐蝕滲漏；防腐；耐酸堿；彈性材料

1　引言

國務院在2015年印發了《水污染防治行動計劃》[1](簡稱“水十條”)，要求全面控制污染物排放，加強水污染防治力度。目前，水污染最為嚴重的，當屬工業水污染。針對工業集聚區的水污染現狀，要求現有工業集聚區排放的廢水必須經預處理達到集中處理要求，方可進入污水集中處理設施。

污水處理池是工業污水處理系統必備的設施，目前在石油、化工、濕法冶煉、火力發電、制藥等領域均有應用，主要用于工業污水的處理，以達到滿足排放標準、保護水環境的目的。通常工業污水處理需經過化學處理，方可達到水、污分離的效果。處理過程中，組成復雜的工業污水將對污水處理池產生不同程度、不同類型的腐蝕，如強酸腐蝕、強堿腐蝕、電化學腐蝕等，造成污水處理池滲漏，導致周邊地下水的污染。調查顯示，造成污水處理池滲漏破壞的主要因素，即為工業污水的強腐蝕性。因此，有針對性地對污水處理池進行防腐保護，提高防腐層防腐壽命，保證污水處理系統的安全穩定運行，是目前環保工作的重要課題[2]。筆者對國內常用的工業污水處理池防腐技術進行了對比介紹，并對防腐彈性材料在污水處理池中的應用可行性進行了研究和探討。

2　國內污水處理池防腐技術

工業污水處理池是專門針對處理工業污水而建的環境保護設施，其作用是對工業污水中的重金屬及有害物質進行沉降，中和污水酸堿度，并對工業污水進行消毒凈化處理，以滿足工業污水排放標準要求。

針對工業污水處理池復雜的腐蝕工況，目前，國內應用最多的污水處理池防腐技術主要包括以下三種。

2.1玻璃鋼襯里

玻璃鋼襯里是利用玻璃纖維增強塑料(俗稱“玻璃鋼”)結構在混凝土基礎上形成厚度為1～3 mm之間的玻璃鋼襯里防護層，達到防腐的目的。該技術選用的固化體系通常為環氧樹脂，常用固化劑類型為胺類或酸酐類。

玻璃鋼襯里作為污水處理池的防腐層，具有抗滲透性好、與基材附著力優、施工簡單、造價適中的優點。但是，玻璃鋼襯里中的環氧樹脂在強酸性介質作用下，交聯結構易分解，導致防腐層老化，使玻璃鋼襯里喪失防腐性能。另外，胺類固化毒性大，且為了降低樹脂粘度，環氧樹脂中通常需要加入溶劑，均會對施工人員的身體危害極大[3]。

2.2樹脂鱗片膠泥襯里

樹脂鱗片膠泥襯里, 是將耐腐蝕樹脂、玻璃鱗片與其他助劑和填料混合制成一種膠泥材料，將其與固化劑混合，并涂覆與基材表面，固化后形成的一種耐腐蝕內襯。

根據耐腐蝕樹脂的不同，鱗片膠泥主要包括兩種，分別是環氧樹脂鱗片膠泥和乙烯基樹脂鱗片膠泥。因環氧樹脂自身的性能缺陷，導致環氧樹脂鱗片膠泥與前述玻璃鋼襯里一樣，存在強酸性介質作用下耐腐蝕性能較差的問題。乙烯基樹脂鱗片膠泥采用的基礎樹脂是環氧乙烯基樹脂，具有更優的耐腐蝕性和良好的機械性能，且與基材粘接性優異。另外，因膠泥中使用了片狀屏蔽填料玻璃鱗片，使得該材料具有更加優異的抗滲透性和耐磨性，且作為膠泥材料，具有局部破壞后易修補的優點。但是，作為一種樹脂類材料，其彈性較差，在高低溫循環及機械振動作用下，局部易發生應力開裂[4,5]，最終導致整個防腐系統的腐蝕破壞。此外，其使用溫度也不能超過100℃，并且成本較高，目前國內還未廣泛應用。

2.3耐腐蝕塊材砌筑

耐腐蝕塊材砌筑即使用膠泥材料作為基材和塊材之間的粘結劑，按由低往高，先地坑、地溝，后地面、踢腳板或墻裙的順序進行耐腐蝕塊材的砌筑。

耐腐蝕塊材的主要成分是SO2，包括耐酸磚、各類耐腐蝕石材，其具有耐腐蝕性能好、耐溫性良、吸水率小、耐磨性好等優點。但是，耐腐蝕塊材砌筑施工難度大，局部破壞時，需要進行大面積拆除修復，工程造價較高[3]。另外，粘結劑防腐性能的優劣，同樣決定者整個防腐系統的防腐效果。目前應用較多的，仍為環氧樹脂類或環氧乙烯基樹脂類粘結劑，其中環氧樹脂類粘結劑耐腐蝕性能一般，而環氧乙烯基樹脂類粘結劑造價高，且二者均易發生局部應力開裂。

3　硅寶防腐彈性材料及其應用研究

硅寶防腐彈性材料是硅寶科技股份有限公司研發的一款工業防腐專用有機粘合劑產品[6]。該產品具有優異的耐酸堿性能，可長期耐受80℃以下強腐蝕性混合酸液及強堿溶液的腐蝕。同時，該產品與污水處理池常用基材混凝土具有優異的粘接性，使用過程中不會發生防腐層脫落現象，有效保證污水處理系統的正常運行[7～9]。另外，該材料具有良好的彈性，可避免應力破壞的出現。為證明硅寶防腐彈性材料優異的耐酸堿性能，進行了如下性能應用研究。

3.1加速老化測試條件

根據國內某污水處理池混合酸液的組成，將其濃度提高5倍，并加入質量分數為0.2%的強腐蝕性酸液氫氟酸，作為評價硅寶防腐彈性材料耐酸性能的實驗混合酸液，如表1所示。

表1　實際酸液與實驗酸液組成

據了解，常見工業污水池中，堿液中溶質質量分數最高為10%，為短時間內評價硅寶防腐彈性材料的耐堿性能，實驗酸液采用質量分數為30%的氫氧化鈉，如表2所示。

表2　實際堿液與實驗堿液組成

另外，污水處理池中的介質溫度一般介于20～80 ℃，本實驗中選擇峰值80 ℃作為加速老化溫度。

3.2加速老化測試結果及分析

在以上加速老化測試條件下，硅寶防腐彈性材料性能測試結果如圖1～2所示。

由測試結果可知，硅寶防腐彈性材料在80 ℃高濃度混合酸液條件下處理60 d后，拉伸強度保持率和斷裂伸長率保持率均大于80%，耐酸性能優異；在80 ℃質量分數為30%的氫氧化鈉中處理60 d后，拉伸強度變化很小，斷裂伸長率保持率大于75%，耐強堿性能優異；強混酸或強堿條件下處理30 d后，測試結果趨于穩定，即防腐彈性材料性能趨于穩定。

圖1　80 ℃條件下防腐彈性材料的耐混酸腐蝕性能

圖2　80 ℃條件下防腐彈性材料的耐堿腐蝕性能

根據“范特霍夫”規則，當溫度升高10 ℃時，化學反應速率會增加2～4倍，因此，80 ℃條件下混合酸液或強堿溶液對防腐彈性材料的腐蝕速率是70 ℃時的2～4倍，是60 ℃的4～16倍，以此類推，在溫度較低的污水處理池中使用，硅寶防腐彈性材料具有更長的防腐壽命。同時，鑒于以上加速老化實驗用混合酸液的濃度是實際工況下的5倍左右，強堿溶液的濃度也是常見污水池堿液濃度的3倍以上，加速老化試驗的腐蝕速率遠高于實際工況。另外，硅寶防腐彈性材料在短時間高溫處理后，彈性保持良好，可避免因熱脹冷縮或高溫硬化而產生的應力集中導致的防腐層開裂或脫落現象發生，因此，該材料可耐受特殊污水處理池的瞬時高溫情況。綜上，作為一種綜合性能優異的防腐材料，硅寶防腐彈性材料可為污水處理池的安全穩定運行提供可靠的保證。

硅寶防腐彈性材料施工工藝類似刮膩子工藝，操作簡單，施工周期短。在使用過程中，即使因客觀條件導致局部破壞，將破壞部位進行簡單清理后，直接在破壞部位施膠即可完成修復工作，因此，該材料也可作為修補劑，為其他腐蝕破壞后不易修復的防腐系統提供一種良好的修復技術方案[10～13]。

4　工程案例

硅寶科技股份有限公司開發的防腐彈性材料作為污水處理池內襯防腐層，防腐性能優異。圖3～5是硅寶防腐彈性材料在某電廠使用的工程案例，其中，圖3、圖4為施工照片，圖5為該方案使用5年后的照片。

圖3　硅寶防腐彈性材料工程案例

圖4　硅寶防腐彈性材料工程案例

圖5　硅寶防腐彈性材料工程案例

以上防腐內襯系統在該污水池使用5年后，膠體性能仍保持良好，無酸液滲漏和膠層脫落現象，污水處理系統運行良好。

5　結語

工業污水多為腐蝕性介質，因化學處理方式的不同，工業污水處理池均存在不同程度、不同類型的腐蝕。目前常用的污水處理池防腐方案包括玻璃鋼內襯、鱗片膠泥內襯和耐腐蝕塊材砌筑。以上方案耐腐蝕性能有限，且均為剛性材料，長期使用易發生應力開裂，導致防腐內襯破壞、脫落[14～18]。

針對污水處理池的腐蝕環境，硅寶科技股份有限公司開發了一種防腐彈性材料。經應用實驗證明，該材料耐酸堿性能優異，且克服了以上材料缺乏彈性的缺點。此外，該材料施工簡單，與刮膩子方法類似，而且可作為修補材料使用。使用硅寶防腐彈性材料進行污水處理池防腐，已得到大量工程實踐的充分證明。

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2016-06-21

毛俊軒(1986—)，男，碩士，主要從事防腐彈性材料的研制工作。

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1674-9944(2016)16-0146-03