工业废水处理池防腐蚀材料及结构探讨

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1、1工业废水处理池防腐蚀材料及结构探讨工业废水处理池防腐蚀材料及结构探讨 王文星 焦作市云台陶瓷有限公司 摘要：本文就常见的工业污废水砼处理池中的防腐蚀技术进行了一总结和探讨。 关键词：工业污废水 防腐蚀 结构 处理 一、 前言 随着国民经济的迅速发展，大量新的工厂、矿山得以投产运行。由于工艺原因，会产生大量 的工业污水和废水，原来相当数量的厂矿企业会直接向自然界排放，而这些未经处理的工业 污水或废水均含有大量的腐蚀性或有害性化学物质，不仅污染了自然环境，同时对人类自身 健康产生了巨大的威胁，严重影响了可持续发展进程。为保护环境减少污染，国家通过立法 要求对工业污废水进行处理，不能未经处理而直接

2、排放，因此许多厂矿均采用先进环保工艺， 新建或重建了污水或废水处理设施，对工业污、废水进行合理、有效的处理，达标后排放。 目前石油、化工、湿法冶炼、火力发电、制药等企业中有许多大型混凝土贮池，其功能为： 用作酸、碱液的储放；酸碱的中和处理；污（废）水存放；排烟脱硫系统中的石膏浆及石灰 浆的堆放等。这些贮池一般为埋地式、半埋地式的封闭、半封闭或敝口露天形态，大都采用 钢筋混凝土结构。这些贮池由于要长期受酸碱等化学品、工业污水、工业大气、紫外线、固 体颗粒的流动磨损、冲刷等因素的作用，存在着酸碱腐蚀、大气腐蚀、磨蚀、渗透式胀裂的 物理侵蚀，菌藻类的微生物腐蚀等多种较为复杂的腐蚀形态，严重影响使用寿

3、命。为此在设 计贮池时就要充分考虑采取防腐蚀的处理技术问题。大型钢筋混凝土贮池一般均建在室外， 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；贮池中存放的废酸或酸性介 质、碱液，能使水泥固化物中的游离铝酸三钙、氢氧化钙的水化物反应生成可溶性盐类，造 成水泥表面层层剥减；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钙， 堵塞在混凝土的孔隙中，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。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。此外，大多数贮池的污水由于长期存放，当夏季温 度升高到 3

4、040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。 如上所述，就要求对各类腐蚀性的工业污（废）水进行防腐蚀处理，以尽量延长污（废）水 处理设施长期有效的运行。根据我们对各类污废水池多年的实际处理经验，对各种防腐蚀处 理方法进行了一个总结，并介绍一些新型防腐蚀材料的发展及应用给业界，以利于提高我国 的环保和防腐蚀技术水平。 二、 常规防腐蚀处理结构 在污废水处理池中，由于污废水中含有大量的腐蚀性介质，如含有废酸、氧化性化学品等， 对以混凝土为基础的处理池其腐蚀性是较大，未经防腐蚀处理的砼处理池，一般情况下，2- 3 月个就会出现池表面的损坏、强度下降明显。因此，必须对混凝土基础的处

5、理池进行防腐 蚀处理，下面就分别介绍几种目前国内上比较常见的防腐蚀处理方法。 21 玻璃钢衬里 这是最常见的防腐蚀处理方法，它是利用玻璃纤维增强塑料（俗称“玻璃钢”）结构在混凝土 基础上形成一层防护，玻璃钢衬里具有整体性、抗渗性好和造价合理的特点，同时选用适当 的防腐蚀树脂就能够达到良好的防腐蚀效果。在玻璃钢衬里防腐蚀工法中，一般采用玻璃纤 维加玻璃纤维短切毡或表面毡的复合结构，厚度在 1-3mm 之间。 2.1.1 树脂的选择 一般情况下许多厂家和工程公司均会选择环氧树脂，因为环氧树脂具有来源广、成本合理、 耐腐蚀性能优良、收缩率低的特点，同时在混凝土基础上施工中，要求树脂的收缩率不能太2大

6、，否则可能会导致在玻璃钢衬里工艺时，出现由于树脂的固化收缩造成的内应力而导致 “脱壳”的现象，而引起防腐蚀失效。但是环氧树脂本身也有其化学组成等各方面的局限性， 下面就分别一般述说：1）环氧树脂的固化体系一般情况下会采用胺类固化体系或者酸酐类 固化体系，胺类固化体系为常温或室温固化体系，酸酐类固化体系为中高温固化体系，而一 般在防腐蚀工程施工中均在室温或常温下施工，所以在污废水防腐蚀处理中均采用胺类固化 体系，其固化原理是利用胺基团上的活泼氢与环氧基反应而最后交联，形成三维网状结构， 但这个交联结构很容易在酸性的介质作用下分解，导致三维交联结构的解体而引起防腐蚀的 失效，所以胺类固化的环氧树脂

7、在室温下的耐酸性还是不错的，但在大于 40或者更高的 作用温度下的耐酸性就不太理想；选用室温下固化环氧树脂的热变形温度（HDT）一般情况 下较低，均在 60-70之间，因此也不能耐更高的温度,推荐使用温度不能超过 75；表 2.1 中列出了环氧树脂的耐腐蚀性能： 表 2.1 环氧树脂耐介质的浓度和温度 化学介质 浓度（%） 温度（） 化学介质 浓度（%） 温度（） 硫酸 20 66 盐酸 20 60 硫酸 70 40 盐酸 36 35 氢氟酸 10 20 醋酸 10 66 氢氧化钠 30 40 苯 - 25 苯酚 - 66 氨水 稀 66 甲醛 封底层：在经过处理的基层表面，均匀地涂刷封底料，

8、不得有漏涂、流挂等缺陷，自然 固化不宜少于 24 h。 2 修补层：在基层的凹陷不平处，应采用树脂胶泥料修补填平，自然固化不宜少于 24 h， 用树脂胶泥料修补刮平基层。 3 间歇法树脂玻璃钢铺衬层的施工，应符合下列规定： 1. 玻璃纤维布应剪边，涤纶布应进行防收缩的前处理。 2. 先均匀涂刷一层铺衬胶料，随即衬上一层纤维增强材料，必须贴实，赶净气泡，其上再 涂一层胶料，胶料应饱满。 3. 应固化 24 h，修整表面后，再按上述程序铺衬以下各层，直至达到设计要求的层数或厚 度。 4. 每铺衬一层，均应检查前一铺衬层的质量，当有毛刺、脱层和气泡等缺陷时，应进行修 补。 5. 铺衬时，同层纤维增强

9、材料的搭接宽度不应小于 50 mm，上下两层纤维增强材料的接缝 应错开，错开距离不得小于 50 mm。阴阳角处应增加一至二层纤维增强材料。 4连续法树脂玻璃钢铺衬层的施工，应符合下列规定： 1 平面一次连续铺衬层数或厚度，以不应产生滑移，固化后不起壳、脱层为限。 2 立面一次连续铺衬层数或厚度，以不应产生滑垂、固化后不起壳、脱层为限。 3 铺衬时，上下两层纤维增强材料的接缝应错开，错开距离不得小于 50 mm，阴阳角处应 增加一至二层纤维增强材料。 4 应在前一次连续铺衬层固化后，再进行下一次连续铺衬层施工。 5 连续铺衬到设计要求的层数或厚度后，应自然固化 24 h，即可进行封面层施工。 5

10、树脂玻璃钢封面层的施工，应均匀涂刷面层胶料。当涂刷两遍以上时，待第一遍固化后， 再涂刷下一遍。 422 树脂鳞片胶泥衬里 所谓的鳞片胶泥衬里，就是将具有一定片径和厚度的玻璃鳞片，分别与各类耐腐蚀树脂等混 合，经专用机械配制而成的胶泥（涂料） ，再经施工涂敷于混凝土表面，室温固化后所得到 防腐蚀内衬。根据树脂基体的不同，有二种可供选择：一种是环氧树脂鳞片胶泥；另一种乙 烯基酯树脂鳞片胶泥（vinyl ester glass flake mortar） ，简称为 VEGF 鳞片胶泥。相对而言， 后者的综合性能包括耐腐蚀性能和耐温性能均优于前者，目前在日本、美国等国家均采用后 者。VEGF 鳞片胶泥

11、具有以下特点： 1） 耐腐蚀性能好：由于 VEGF 鳞片胶泥采用的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂，该类型 树脂具有较环氧树脂更好的耐腐蚀性能； 2） 2）较低的渗透率：VEGF 鳞片胶泥的抗水蒸汽渗透率比普通环氧树脂涂料高 6-15 倍， 比普通环氧 FRP 高 4 倍； 3） VEGF 鳞片胶泥具有较强的粘结强度，不仅指树脂基体与其中的玻璃鳞片之间的粘结强 度较高，而且 VEGF 鳞片胶泥与混凝土基材之间的粘结强度高，与混凝土的粘结强度 2.5Mpa 。因此 VEGF 鳞片胶泥涂层不易产生龟裂、分层或剥离，附着力和冲击强度较好， 从而保证较好的耐蚀性； 4） 耐温差（热冲击）性能较好：涂层中

12、由于含有许多玻璃鳞片，因此消除了涂层与基材之 间的线膨胀系数的差别，VEGF 鳞片胶泥涂层的线膨胀为 11.510-6 /,，使 VEGF 鳞片胶泥 适合于温度交变的重腐蚀环境。我们进行了耐热冲击性能试验，即把涂有 VEGF 胶泥的钢板 交变放置在 100沸水和 0的冰水各 1 小时，经 100 次交变试验后未能有异常现象出现。 5） 耐磨性好：VEGF 鳞片胶泥在固化后的硬度较高，比普通醇酸漆高 2-3 倍，耐磨性较好， 如 VEGF 鳞片胶泥的耐磨性为 105mg （CS-17W-500 g 情况下） ，而受外机械损伤时，VEGF 鳞片胶泥的破坏是局部的，其扩散趋势小，易于修复。 6） 工

13、艺性较好：由于 VEGF 鳞片胶泥的固体成份较高，可以一次性成较厚的涂层，涂层方 法可以是喷涂（spay coating） 、镘涂(trowel coating)、刷涂（roller coating）等成型工艺，并 具有当场配制和室温下固化的特点。在 VEGF 鳞片胶泥涂层使用几年后，若出现遭损坏的情 况，只需在该处作简单的处理即可进行修复，并可继续使用而不影响使用性能，具有修补性 好的特点。 22.1 胶泥施工过程及要点 在工业污废水处理池等混凝土基层上施工的方法及过程相当简单，具体的使用过程如下： 基础混凝土要求养护期不少于 28 天，表面含水率应6%。首先中和去掉表面的碱性物 质，并之后

14、利用喷砂或其它机械方法去除混凝土表面浮灰，清理干净后，然后用 VEGF 树脂 打底一至二道，待干后施工； 用手工泥刀刮镘成 1-2mm(每道)厚的 VEGF 胶泥层，硬化后，再进行第二刀刮镘，直至 达到规定厚度。一般在每涂 1mm 厚度时进行检测，以确认涂层是否有针孔及其它瑕疵； 凹凸部位，适当增加厚度，或用 FRP 复合使用； 用 VEGF 树脂罩面一至二道； 23 耐酸块材砌筑 但在是许多工业场合中，刚排放的污（废）水的腐蚀性能较强，温度较高（有的达 120） ， 或者固体粉粒的含量较高，如热轧车间的含酸废水（达到 180） ；钛白粉生产中的含硫酸 废水等更具有腐蚀性。在这种情况下，用玻璃

15、钢衬里或者 VEGF 衬里就不能解决这种既要求 耐高温耐腐蚀，又要求耐磨耗的情况，这种腐蚀条件下一般用耐酸块材砌筑的方式来解决。 选用的耐腐蚀块材有耐酸砖、各类耐腐蚀石材（如花岗石、石英石等） ，这些耐腐蚀块材的 基本成份是二氧化硅，具有优良的耐酸性能，同时由于结构致密，吸水率小，耐磨耗性好。 表 3.1 中耐酸砖的部分耐腐蚀情况。 表 3.1 耐酸砖的腐蚀性能 化学介质 浓度（%） 温度（） 化学介质 浓度（%） 温度（） 5硫酸 98 70 尿素 任意 沸点 硝酸 任意 低于沸点 氯化钠 任意 沸点 盐酸 37 70 甲醛 任意 沸点 氢氧化钠 20 70 丙酮 100%以下 沸点 醋酸

16、任意 低于沸点 硫酸铵 任意 沸点 2.3.1 施工过程及要点 1 铺砌块材时，基层的表面应均匀涂刷封底料，待固化后再进行块材的铺砌。在某些情况 下，基层上可采用璃钢隔离层，此时宜先涂刷一遍与衬砌用树脂相同的胶料，然后进行块材 的铺砌。 2 块材结合层厚度、灰缝宽度和灌缝或勾缝的尺寸，均应符合表 3.2 的规定。 3 块材在铺砌前先进行试排；铺砌时的顺序应由低往高，先地坑、地沟，后地面、踢脚板 或墙裙。阴角处立面块材应压住平面块材，阳角处平面地材应盖住立面块材，块材铺砌不应 出现十字通缝，多层块材不得出现叠缝。 表 3.2 结合层厚度、灰缝宽度和灌缝或匀缝的尺寸 材料种类 铺 砌 （mm） 灌缝 （mm） 勾缝（mm） 结合层厚度 灰缝宽度 缝宽 缝深 缝宽 缝深 耐酸砖、 耐酸耐温砖 厚度30mm 46 23 68 1015 厚度30mm 46 24