苯胺污水處理池的腐蝕原因分析及其防腐處理

金積萬，車錢波

（蘭州維達(dá)石化工程有限公司，甘肅蘭州 730060）

1 概況

1.1 污水處理工藝簡介

某化工廠苯胺污水處理裝置采用生物活性分子固定化技術(shù)來進(jìn)行生產(chǎn)污水的處理，裝置包括預(yù)處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)、污水輸送系統(tǒng)。生物活性分子固定化技術(shù)就是將高效微生物固定在特制大孔網(wǎng)狀載體上，通過換熱-均質(zhì)調(diào)節(jié)-厭氧生化-好氧生化-微電解等處理設(shè)施和輔助設(shè)施，降解污水中硝基苯、苯胺等有害污染物[1，2]。

污水處理時(shí)，來自苯胺裝置的污水，進(jìn)入預(yù)沉調(diào)節(jié)池，利用硫酸和液堿將預(yù)沉調(diào)節(jié)池內(nèi)污水調(diào)節(jié)成pH值為6～9。隨后污水自流進(jìn)入曝氣生物濾池的厭氧生化池，通過厭氧處理，部分大分子污染物和芳烴類污染物被斷鏈、開環(huán)，提高了污水可生化性。厭氧生化出水自流進(jìn)入好氧生化池進(jìn)行處理，利用固定化生物膜法去除水中有機(jī)污染物。之后，再進(jìn)入微電解池電解，最后送入脫色系統(tǒng)脫色，脫色合格的污水直接送入污水處理廠處理。

1.2 污水處理池的腐蝕情況

從上述污水處理工藝可以看出，在污水處理過程中，來自裝置的污水（主要是苯胺、硝基苯）、酸、堿、微生物等會對污水處理池（包括預(yù)沉調(diào)節(jié)池、厭氧池、好氧池和鐵碳微電解池）產(chǎn)生腐蝕。該裝置污水處理池原防腐結(jié)構(gòu)為噴涂聚脲，在2013年7月大檢修進(jìn)行施工的，施工完運(yùn)行一年左右，池壁的聚脲涂層就出現(xiàn)了部分脫落，污水液面位置脫落尤為嚴(yán)重，池底局部出現(xiàn)滲水，池壁、池底部分鋼筋混凝土遭受腐蝕，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，多次停車檢修對其進(jìn)行局部修補(bǔ)。在2016年7月的大檢修中，由于原防腐層脫落嚴(yán)重，修補(bǔ)已無法滿足長周期運(yùn)行，就對整個污水處理池重新進(jìn)行了新的防腐處理。

2 污水處理池的腐蝕原因

針對原噴涂聚脲防腐結(jié)構(gòu)遭受的浸蝕現(xiàn)狀進(jìn)行分析。首先，從污水池的成分看，污水中含有一定量的硫酸根離子、氯離子、亞硝酸根離子等多種腐蝕成分，pH值偏堿性，因此具有較強(qiáng)的腐蝕性。雖然聚脲涂層具有較好的耐酸堿防腐、防水性能，但在基層處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，由于聚脲固化的反應(yīng)速度過快，膠凝時(shí)間只有幾秒，這使得它與混凝土基層的浸潤時(shí)間過短，從而影響其與混凝土基層的附著力，導(dǎo)致其對混凝土基面的浸潤附著能力較差，同時(shí)過快的固化反應(yīng)速度會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，也造成聚脲與基層和聚脲層間的結(jié)合不理想[1]。而污水處理過程中微生物對有機(jī)物氧化分解及自身氧化合成都是需氧過程，是通過曝氣器使空氣形成不同尺寸的氣泡，在上升和隨水流動中在液面處破裂，向混合液提供氧氣來完成有機(jī)物氧化分解及自身氧化合成。流動的污水和水面破裂處氣泡就會對聚脲涂層產(chǎn)生振動沖擊，在長時(shí)間的振動沖擊下，聚脲涂層在外界壓力和自身內(nèi)應(yīng)力的共同作用下，當(dāng)二者之和超過其抗拉壓強(qiáng)度和多沖抗力時(shí)，涂層就破裂脫落，因此在污水處理池液面位置處聚脲防腐層脫落尤為嚴(yán)重。其次，在污水處理過程中池底會沉積污泥，污泥的存在造成底部氧含量低，致使裝置來的污水在得不到很好的氧化分解，濃度較大，腐蝕性更強(qiáng)，這就使得底部的聚脲涂層受到浸蝕破壞的速度更快，底部聚脲涂層破壞后，池底混凝土結(jié)構(gòu)直接受到浸蝕，在長時(shí)間的作用下，底部鋼筋混凝土被浸蝕開裂，即出現(xiàn)滲水。第三，原聚脲涂層施工中混凝土表面處理不合格，只是簡單用水沖洗，潔凈度不夠，從而影響了聚脲涂層的附著力，導(dǎo)致涂層過早脫落。

3 污水處理池的防腐方法

結(jié)合污水處理介質(zhì)工況及腐蝕情況，從耐蝕性和施工方面綜合考慮，在2016年7月大檢修中采用環(huán)氧玻璃鋼對污水處理池進(jìn)行防腐。之所以采用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐，是因?yàn)榄h(huán)氧玻璃鋼是以環(huán)氧樹脂為黏結(jié)材料，以玻璃纖維布為增強(qiáng)材料組合制成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，和聚脲涂層相比它具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能和耐化學(xué)腐蝕性能。（1）附著力好，由于環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有大量極性基團(tuán)和醚鍵，使其對金屬、陶瓷、混凝土、玻璃、木材等有很好的附著力，因此與基層結(jié)合不易脫落[2]；（2）粘接性能優(yōu)良，有萬能膠的美稱，這樣環(huán)氧樹脂和玻璃布就能粘接組成一個牢固的復(fù)合體，不易分層，開裂，同時(shí)它與混凝土也能很好的粘結(jié)在一起；（3）固化收縮率低，僅為1%左右，且初始固化時(shí)間為30 min～40 min，而聚脲的初凝膠時(shí)間幾秒，速度過快，因此在固化中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大，內(nèi)應(yīng)力是一個導(dǎo)致涂層破裂脫落的不利因素，因此同聚脲涂層比較起來，環(huán)氧玻璃纖維布的復(fù)合結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定、內(nèi)應(yīng)力小，更不容易開裂破壞；（4）優(yōu)良的物理機(jī)械性能，固化的環(huán)氧樹脂抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度能達(dá)到100 MPa以上，加之玻璃纖維布的增強(qiáng)作用，強(qiáng)度更高，聚脲的抗拉強(qiáng)度為10 MPa左右。而材料的多沖抗力取決于材料的強(qiáng)度和塑性，當(dāng)沖擊能量低時(shí)，則主要取決于強(qiáng)度。污水池中流動的污水和水面破裂處形成的沖擊能量就較低，因此耐沖擊性就取決于強(qiáng)度本身，比較可知，環(huán)氧玻璃鋼的強(qiáng)度比聚脲要高，因此耐沖擊振動的性能較聚脲更好；（5）優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能，環(huán)氧樹脂的分子鏈由C-C鍵和醚鍵構(gòu)成，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)固化后含有穩(wěn)定的苯環(huán)和醚鍵以及脂肪羥基，因此能耐酸、堿及部分溶劑，對低濃度氧化性酸也有較好的耐蝕性。從這些特性可以看出，環(huán)氧玻璃鋼能抵抗污水處理池內(nèi)介質(zhì)的浸蝕。并且在2014至2015年污水處理池噴涂聚脲層局部脫落破壞的時(shí)候就是采用環(huán)氧玻璃的方式進(jìn)行修補(bǔ)的，效果良好，在2016年大檢修中發(fā)現(xiàn)采用環(huán)氧玻璃鋼修補(bǔ)的地方再沒有發(fā)生破壞。這也說明環(huán)氧玻璃鋼適合污水處理池的防腐。本次防腐采用二底油、三布六油、二面油的環(huán)氧玻璃鋼工藝。

圖1 污水處理池采用環(huán)氧玻璃鋼防腐運(yùn)行一年半后的情況

4 施工工藝

4.1 施工工藝流程

污水處理池清理→污水處理池內(nèi)表面處理→涂刷環(huán)氧底漆兩遍→刮環(huán)氧膩?zhàn)诱移叫扪a(bǔ)→連續(xù)襯貼環(huán)氧玻璃鋼三層→涂刷環(huán)氧面漆兩遍→常溫固化養(yǎng)護(hù)。

4.2 施工控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

4.2.1 污水處理池表面處理 污水處理池內(nèi)的污水排凈后，要將池壁、池底上附著的污泥等鏟除干凈，露出混凝土面。用鋼絲刷清掃基層表面，除去污物塵土，打掉疏松層露出堅(jiān)實(shí)的表面,對污水處理池遭浸蝕嚴(yán)重的部位采用同等級的鋼筋混凝土進(jìn)行澆筑抹灰修補(bǔ)平整，局部清理凹坑用環(huán)氧樹脂膠泥進(jìn)行修補(bǔ)平整，然后用丙酮將表面徹底清洗一遍，確保表面處理完后清潔、平整，無殘留油污。

4.2.2 涂刷環(huán)氧底漆 為使底漆能有很好的浸潤性，將底漆調(diào)配稀一點(diǎn)。涂刷要均勻，不得漏刷，也不能產(chǎn)生流掛。涂刷分兩次進(jìn)行。兩遍底漆刷完固化后，有瑕疵的部位用砂紙輕輕打平。

4.2.3 襯貼環(huán)氧玻璃鋼 環(huán)氧玻璃鋼三層連續(xù)襯貼，施工第一層時(shí)先在基底表面均勻涂刷配制好的膠料，一邊涂刷一邊鋪貼襯布，涂刷的區(qū)域比卷好的玻璃布稍寬一些，粘貼時(shí)將卷好的玻璃布從上向下進(jìn)行鋪開粘貼,貼襯平整后，立即用干凈的毛刷刷平壓實(shí)，從布的中心向兩側(cè)趕出氣泡，使布無皺折、翹起、氣泡。襯貼玻璃布時(shí)不要拉得過緊,使玻璃布達(dá)到平直即可。貼好后在玻璃布上用滾刷均勻涂刷一層環(huán)氧漆，使玻璃布完全浸透，并牢實(shí)的粘貼在混凝土基底上。等襯貼的第一層玻璃布自然干燥至初步固化后，對毛刺、氣孔等進(jìn)行修整。修整完后襯貼第二層玻璃布，方法同第一層，直至三層玻璃布全部襯貼完。各層玻璃布間要做好錯縫搭接，搭接寬度不得少于100 mm，同層玻璃布的接觸處也采用搭接的形式，搭接寬度20 mm～30 mm。

4.2.4 涂刷環(huán)氧面漆 襯貼的環(huán)氧玻璃鋼自然固化后，隨即進(jìn)行面漆涂刷施工。由于刷面漆直接與腐蝕介質(zhì)接觸，因此其施工質(zhì)量十分重要。為保證面漆具有良好的耐腐蝕及耐磨性，發(fā)揮它阻擋腐蝕介質(zhì)滲入的作用，面漆須充分?jǐn)嚢杈鶆蚯沂旎笤龠M(jìn)行涂刷，涂刷要均勻，整體要平整光滑，涂層致密連續(xù)完整。

4.2.5 固化養(yǎng)護(hù) 環(huán)氧樹脂施工完工后，常溫自然養(yǎng)護(hù)不小于7 d，并做好防雨淋措施。

5 實(shí)施效果

苯胺裝置污水處理池在2016年7月大檢修采用二底油、三布六油、二面油的環(huán)氧玻璃鋼防腐工藝施工后，運(yùn)行一年多以來，環(huán)氧玻璃鋼防腐層未出現(xiàn)變形、脫落（見圖1），效果良好，環(huán)氧玻璃鋼防腐層起到較好的防腐作用，達(dá)到了長周期運(yùn)行的目的。

［1］孔祥明，葉林標(biāo).聚脲類材料的優(yōu)劣［M］.北京：中國學(xué)術(shù)期刊電子雜志出版社，2010.

［2］左禹，熊金平.工程材料及其耐蝕性［M］.北京：中國石化出版社，2008：200-201.