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來進行生產污水的處理，裝置包括預處理系統(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就是將高效微生物固定在特制大孔網狀載體上，通過換熱-均質調節(jié)-厭氧生化-好氧生化-微電解等處理設施和輔助設施，降解污水中硝基苯、苯胺等有害污染物[1，2]。

污水處理時，來自苯胺裝置的污水，進入預沉調節(jié)池，利用硫酸和液堿將預沉調節(jié)池內污水調節(jié)成pH值為6～9。隨后污水自流進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入好氧生化池進行處理，利用固定化生物膜法去除水中有機污染物。之后，再進入微電解池電解，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（包括預沉調節(jié)池、厭氧池、好氧池和鐵碳微電解池）產生腐蝕。該裝置污水處理池原防腐結構為噴涂聚脲，在2013年7月大檢修進行施工的，施工完運行一年左右，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，嚴重影響生產，多次停車檢修對其進行局部修補。在2016年7月的大檢修中，由于原防腐層脫落嚴重，修補已無法滿足長周期運行，就對整個污水處理池重新進行了新的防腐處理。

2 污水處理池的腐蝕原因

針對原噴涂聚脲防腐結構遭受的浸蝕現(xiàn)狀進行分析。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，但在基層處理達到標準要求的情況下，由于聚脲固化的反應速度過快，膠凝時間只有幾秒，這使得它與混凝土基層的浸潤時間過短，從而影響其與混凝土基層的附著力，導致其對混凝土基面的浸潤附著能力較差，同時過快的固化反應速度會產生較大的內應力，也造成聚脲與基層和聚脲層間的結合不理想[1]。而污水處理過程中微生物對有機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生振動沖擊，在長時間的振動沖擊下，聚脲涂層在外界壓力和自身內應力的共同作用下，當二者之和超過其抗拉壓強度和多沖抗力時，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，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，池底混凝土結構直接受到浸蝕，在長時間的作用下，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，導致涂層過早脫落。

3 污水處理池的防腐方法

結合污水處理介質工況及腐蝕情況，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行防腐。之所以采用這種結構進行防腐，是因為環(huán)氧玻璃鋼是以環(huán)氧樹脂為黏結材料，以玻璃纖維布為增強材料組合制成的復合結構，和聚脲涂層相比它具有優(yōu)良的物理力學性能和耐化學腐蝕性能。（1）附著力好，由于環(huán)氧樹脂分子結構中含有大量極性基團和醚鍵，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合體，不易分層，開裂，同時它與混凝土也能很好的粘結在一起；（3）固化收縮率低，僅為1%左右，且初始固化時間為30 min～40 min，而聚脲的初凝膠時間幾秒，速度過快，因此在固化中產生的內應力大，內應力是一個導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)氧玻璃纖維布的復合結構尺寸穩(wěn)定、內應力小，更不容易開裂破壞；（4）優(yōu)良的物理機械性能，固化的環(huán)氧樹脂抗彎強度、抗拉強度和抗壓強度能達到100 MPa以上，加之玻璃纖維布的增強作用，強度更高，聚脲的抗拉強度為10 MPa左右。而材料的多沖抗力取決于材料的強度和塑性，當沖擊能量低時，則主要取決于強度。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度本身，比較可知，環(huán)氧玻璃鋼的強度比聚脲要高，因此耐沖擊振動的性能較聚脲更好；（5）優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，環(huán)氧樹脂的分子鏈由C-C鍵和醚鍵構成，化學性質穩(wěn)定，經固化后含有穩(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介質的浸蝕。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候就是采用環(huán)氧玻璃的方式進行修補的，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→污水處理池內表面處理→涂刷環(huán)氧底漆兩遍→刮環(huán)氧膩子找平修補→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。

4.2 施工控制要點及注意事項

4.2.1 污水處理池表面處理 污水處理池內的污水排凈后，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，打掉疏松層露出堅實的表面,對污水處理池遭浸蝕嚴重的部位采用同等級的鋼筋混凝土進行澆筑抹灰修補平整，局部清理凹坑用環(huán)氧樹脂膠泥進行修補平整，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，將底漆調配稀一點。涂刷要均勻，不得漏刷，也不能產生流掛。涂刷分兩次進行。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，粘貼時將卷好的玻璃布從上向下進行鋪開粘貼,貼襯平整后，立即用干凈的毛刷刷平壓實，從布的中心向兩側趕出氣泡，使布無皺折、翹起、氣泡。襯貼玻璃布時不要拉得過緊,使玻璃布達到平直即可。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，隨即進行面漆涂刷施工。由于刷面漆直接與腐蝕介質接觸，因此其施工質量十分重要。為保證面漆具有良好的耐腐蝕及耐磨性，發(fā)揮它阻擋腐蝕介質滲入的作用，面漆須充分攪拌均勻且熟化后再進行涂刷，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 環(huán)氧樹脂施工完工后，常溫自然養(yǎng)護不小于7 d，并做好防雨淋措施。

5 實施效果

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，達到了長周期運行的目的。

［1］孔祥明，葉林標.聚脲類材料的優(yōu)劣［M］.北京：中國學術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.