工業集控區污水處理廠金屬工藝管道腐蝕分析及措施

王海濤

摘要：金屬腐蝕是指金屬在周圍介質的化學或電化學作用下，與物理、機械或生物因素共同作用，造成金屬損傷的現象。根據腐蝕過程，一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。日常生活中常見的銹蝕現象是鋼鐵及鐵合金在自然環境中形成的腐蝕產物，也是一種腐蝕現象。污水處理廠的工藝管道大多采用碳鋼、不銹鋼等金屬材料，但隨著時間的推移，金屬工藝管道的腐蝕已成為影響污水處理廠正常生產的重要因素。

關鍵詞：工業集中控制區;污水處理廠;金屬工藝;管道腐蝕分析;措施

1原因分析

1.1氧氣的影響

自然界中鐵銹最常見的原因是氧腐蝕，它與以下化學方程式反應：

陽極反應：鐵→Fe2++2E-;

陰極反應：O2+2H2O+4E-→4OH-;

4Fe（OH）2+2H2O+O2→4Fe（OH）3;

2Fe（OH）3→Fe2O3·H2O+2H2O;

Fe（OH）3→FeO（OH）+H2O;

8FeO（OH）+Fe2+2e-→Fe3O4+4H2O

從上面的方程式可以看出，鐵在沒有水和氧氣的情況下不會生銹，但空氣中會有大約21%的氧氣體積，氧氣腐蝕現象是不可避免的。

1.2相對濕度的影響

空氣中的相對濕度越高，金屬管道表面的水膜越厚，空氣中的氧氣越容易通過水膜到達金屬表面并發生反應。鋼的臨界相對濕度約為70%。當相對濕度達到臨界值時，金屬腐蝕速率將大大增加。工業集控區污水處理廠位于閩南沿海地區，距海岸線最短距離約400m。在該地區，高濕度階段主要發生在春季和夏季，離海岸線越近，高濕度現象越突出，來自海洋的高濕度會伴隨一定的腐蝕。因此，高濕度現象必然導致相對濕度超過臨界值，從而加速金屬管道的腐蝕。

1.3溫度的影響

環境溫度與相對濕度有關。在干燥環境（如沙漠）中，金屬管道表面很難形成水膜，無論溫度有多高，金屬都不易生銹。然而，當相對濕度達到臨界值時，溫度的影響將顯著增強。當溫度升高10℃時，腐蝕速度將增加兩倍。因此，在濕熱地區或雨季，溫度越高，腐蝕現象越嚴重。污水處理廠位于工業控制區，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫20～21℃，最冷時段平均氣溫11～12℃。夏天更長，從5月持續到10月，是一年中的一半時間。因此，污水處理廠全年大部分時間處于高溫環境中，這勢必加劇金屬管道的腐蝕。

1.4輸送介質的影響

本集控區污水處理廠主要負責本區漂白、染色、電鍍廢水的集中處理。由于廢水中含有酸、堿、鹽及各種有機化學品、無機化學品，其介質組成非常復雜，導致金屬工藝管道，尤其是碳鋼、不銹鋼管道經常出現由內而外的腐蝕現象。同時，隨著廢水在管道中停留時間的增加，廢水中的溶解氧和硝酸鹽被完全消耗，導致管道內的厭氧環境會促進H2S、NH3、SO2等有害氣體的產生，也會造成管道的腐蝕;此外，污水中的硫最終通過一系列生化反應轉化為H2SO4，然后與金屬管道反應，金屬管道也會腐蝕管道。

1.5其他影響

除上述因素外，空氣中含有的其他腐蝕性物質，如鹽霧、二氧化硫、硫化氫和灰塵，會加速金屬管道的腐蝕。此外，不同地區、不同環境的腐蝕差異更為直觀，如城市高于農村;工業區高于生活區;高塵區高于低塵區。污水處理廠位于沿海工業控制區，空氣中其他腐蝕性物質的濃度將高于周邊區域，因此金屬管道的腐蝕更為明顯。

2問題和解決辦法

據實際統計，污水處理廠的污水處理池至少有十根金屬管。針對上述情況，運維單位已將金屬工藝管道的維護改造提上議事日程，并就維護改造方案咨詢了多家專業廠家，但均未取得令人滿意的效果。主要原因是項目實施較早，初步設計階段未充分考慮管道后期的維護條件。金屬工藝管道與處理池的連接未預留相應的截止閥，導致只有在停產并排空池體后才能實現管道的維護/改造。最后，為確保在短期內不影響生產，運維單位計劃采取措施，加強對腐蝕金屬工藝管道的保護。強化保護措施到位后，在不影響生產的情況下，將金屬工藝管道納入各污水處理池綜合考慮，然后每年按計劃進行檢修或改造。

3處置措施

加強防護措施主要是根據金屬工藝管道腐蝕的實際情況，采用玻璃鋼纖維對金屬工藝管道進行密封，確保不影響正常生產。建議方案為：所有原防腐金屬工藝管道和閥門均采用玻璃纖維涂層，完全采用混凝土水池和玻璃纖維涂層管道密封接口段，且玻璃纖維增強塑料管殼涂層后滿足原管道使用強度的要求，即使所有內部金屬管道損壞，其外部FRP加固體也可以支撐管道和密封，以確保污水處理池和FRP管道的密封性能，確保管道的使用壽命至少為五年，具體流程如下：

（1） 根據現場測量尺寸，為金屬工藝管道上附著的閥門部分制作一個玻璃鋼密封盒，使其內部全部密封，密封盒底部結合實際要求做支撐，確保有足夠的強度支撐上部管道和管道內介質及風荷載;（2） 原金屬工藝管道與混凝土池的連接部分用玻璃鋼法蘭覆蓋。混凝土池的法蘭和表面用定制的密封圈密封。法蘭采用加長膨脹螺栓與混凝土池連成一體緊固，保證連接部位的密封性;（3） 在原金屬工藝管道內涂上直徑50mm的玻璃鋼管，然后用閥門密封盒密封，使原金屬工藝管道和閥門全部密封在玻璃鋼制品內;（4） 由于原金屬工藝管道的安裝位置和形式不同，應根據“一管一箱”的實際情況實施此強化保護方案;（5） 與運維單位協商制定應急預案，防止金屬工藝管道在施工過程中發生斷裂事故;（6） 根據現場實際情況，將污水池外原有銹蝕的鋼管支架更換為玻璃鋼支架，并保證固定牢固;（7） 對于部分處于懸掛狀態的金屬工藝管道，應制作支撐架，以提高管道的強度和使用壽命;（8） 在加強對各金屬工藝管道的保護后，應進行試壓，以確保施工質量，并確保被保護管道的功能和強度滿足要求。

4結論

根據具體的處理措施，將加強保護的管道與未經處理的管道進行了比較。由此可見，加強對金屬工藝管道的保護能顯著提高工藝管道的強度，且管道外觀較好。上述措施能有效控制污水處理廠金屬工藝管道的腐蝕，不會影響污水處理廠的正常生產，保證水池及工藝管道的維護改造更加順利、有序、按計劃進行。

參考文獻

[1]劉洪娥.南寧AA污水處理廠一期工程項目管理研究[D].廣西大學，2013.

[2]郝小羅.城市規劃區污水處理廠設計及工藝優化[D].西安建筑科技大學，2015.

[3]張運華.鋼鐵工業綜合廢水處理與資源化技術研究[D].武漢大學，2011.