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《工業(yè)用水與廢水雜志》2014年第四期

1造成腐蝕的原因分析

煉化污水成分復(fù)雜，腐蝕性較強，可能造成金屬管道及設(shè)備腐蝕的原因很多，包括酸性腐蝕、氧腐蝕、氯離子腐蝕、微生物腐蝕、應(yīng)力腐蝕、焊接腐蝕等。根據(jù)腐蝕的情況，結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，對管道及設(shè)備腐蝕作出分析。

1．1污水水質(zhì)分析2012年對部分污水水質(zhì)進(jìn)行了采樣分析。污水水質(zhì)分析項目和指標(biāo)如表1所示。

1.2外排污水管道和流砂過濾器管道腐蝕原因分析

從表1可以看出，污水pH值適中，污水中氯離子含量較低，碳鋼管材可以耐受，而監(jiān)測池外排區(qū)和回用區(qū)的溶解氧和細(xì)菌數(shù)較高。分析外排污水管道和流砂過濾器管道腐蝕的原因，主要在于污水中殘留和滋生的微生物———鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌（SRB）促進(jìn)作用下產(chǎn)生的氧的電化學(xué)腐蝕。

1．2．1溶解氧的腐蝕為節(jié)省投資，廣西石化公司外排污水監(jiān)測池與回用污水提升水池合建在一個大池子內(nèi)，回用區(qū)的過剩污水采用溢流堰跌落進(jìn)外排污水監(jiān)測池（如圖5所示）；另外，在運行中當(dāng)外排污水水質(zhì)較差時，采取將外排污水全部或部分經(jīng)過砂濾處理后再回流到監(jiān)測池的措施，以保證污水達(dá)標(biāo)排放，而該回流管線出水口位于水面上，靠近外排污水泵吸入口。由于水流的攪動作用，提高了污水中溶解氧的濃度，監(jiān)測外排泵吸入口處溶解氧的質(zhì)量濃度通常在1．5mg／L左右。溶解氧對碳鋼管道的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成腐蝕電池，鐵是陽極，遭到腐蝕，氧為陰極，進(jìn)行還原。水中溶解氧濃度越高，碳鋼的腐蝕速率越高。這正可以解釋污水外排管線的泄漏點全部出現(xiàn)在距泵出口1．6km以內(nèi)，且沿污水流向遞減分布的現(xiàn)象。

1．2．2鐵細(xì)菌的影響污水場在正常生產(chǎn)時共有3個工序需要加入三氯化鐵混凝劑凈化污水，通常加藥總量控制在70mg／L左右，而高密度澄清池出水即回用的砂濾進(jìn)水中鐵離子的平均質(zhì)量濃度僅為0．57mg／L，說明加入的大量的鐵離子都已參與了污水的物理、化學(xué)和生物反應(yīng)。由于污水中仍含有鐵離子，且pH值較低，通常在6．5～7．5之間，給鐵細(xì)菌的生長創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境，尤其是在A／O生化池內(nèi)條件更好，會造成鐵細(xì)菌大量繁殖。由于外排污水沒有考慮控制細(xì)菌總數(shù)，未設(shè)殺菌設(shè)施，所以在外排污水中必然含有較多的微生物。采樣檢測結(jié)果也表明鐵細(xì)菌的數(shù)量較多（如表1所示）。鐵細(xì)菌是一種好氧異養(yǎng)菌，但在溶解氧的質(zhì)量濃度小于0．5mg／L的系統(tǒng)中也能生長。它偏好鐵質(zhì)較多的酸環(huán)境，以碳酸鹽為碳源：4FeCO3＋O2＋6H2O→4Fe（OH）3＋4CO2＋能量［3］，反應(yīng)產(chǎn)生的能量和高濃度鐵維持其能量代謝，適宜生長的pH值為6～8。它能氧化溶解于水中的氫氧化亞鐵、碳酸亞鐵等使之以紅棕色粘性物（Fe2O3•xH2O）沉積下來，更促使在陽極附近形成氫氧化鐵和鐵銹的沉淀膜。當(dāng)這種沉淀膜進(jìn)一步增大時，將妨礙氧進(jìn)入，所以沉淀膜下方因缺氧而成為陽極，而沉淀膜周圍的金屬則變成了陰極，形成氧的濃差電池，加劇了腐蝕的進(jìn)行，同時還為SRB提供極為有利的生長條件［6］。在污水外排管道和流砂過濾器進(jìn)水管道內(nèi)壁可見大量的暗褐色或黑褐色的銹瘤。挖開銹瘤可見到一個個凹坑，腐蝕繼續(xù)進(jìn)行下去，可造成金屬穿孔。2012年9月底對外排污水管道中的銹瘤樣品進(jìn)行了分析，其中鐵占68％，由此可證明銹瘤主要是由于鐵細(xì)菌腐蝕管道所致。

1．2．3SRB的影響檢測出外排管道垢樣中硫占了1％，而監(jiān)測流砂過濾器進(jìn)水中的硫酸根離子的質(zhì)量濃度為76mg／L。管道中由于氧氣不充足，適宜的溫度、pH值和由于鐵細(xì)菌和其它雜質(zhì)影響形成的銹瘤等沉積物較多，給SRB的生長提供了良好的生長環(huán)境。SRB是一種厭氧菌，能利用硫酸鹽或者其它氧化態(tài)硫化物作為電子受體異化有機物質(zhì)。在厭氧環(huán)境下，硫酸鹽會在SRB作用下產(chǎn)生H2S，H2S能嚴(yán)重腐蝕處理設(shè)施和排水管道。

1．3監(jiān)測池污水提升泵的腐蝕原因分析監(jiān)測池污水提升泵及其出口閥門、管線腐蝕非常嚴(yán)重，分析其原因主要是由于氣蝕所造成。如前所述監(jiān)測池中的污水含有較高濃度的溶解氧，當(dāng)葉輪葉片入口附近的壓力小于液體輸送溫度下的飽和蒸氣壓力時，液體就會氣化，溶解在液體內(nèi)的氣體逸出，形成許多氣泡而產(chǎn)生嚴(yán)重的氣蝕現(xiàn)象，造成金屬表面因沖擊疲勞而剝裂。同時含有較多氧氣的氣泡還會形成熱電偶，形成電化學(xué)腐蝕作用，更加速了金屬剝蝕的破壞。另外外排污水泵采用了自吸式水泵，由于污水池較深，最低停泵液位設(shè)置較低，也容易導(dǎo)致氣蝕的發(fā)生。

2對策

目前，污水場出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕情況的部位集中在監(jiān)測池外排污水管道、回用水提升泵和流砂過濾器區(qū)域，而在污水處理單元和回用水其它單元尚未發(fā)現(xiàn)腐蝕情況。原因是對流砂過濾器等撬裝設(shè)備、界區(qū)外管道和一些防腐相關(guān)的細(xì)節(jié)考慮和要求不夠，而對污水處理單元的設(shè)備和管線充分考慮了污水及化學(xué)藥劑的腐蝕性，在選材上大量使用了PE、不銹鋼以及UPVC等耐腐蝕材料。通常控制金屬材料的腐蝕主要從合理設(shè)計，正確選用金屬材料，改變腐蝕環(huán)境，采用耐腐蝕覆蓋層，電化學(xué)保護(hù)，采用非金屬材料等方面著手。針對污水場生產(chǎn)運行現(xiàn)狀，采取了如下補救措施和防治對策：（1）對外排污水管道分段打開檢查腐蝕情況和測量厚度，對腐蝕嚴(yán)重的部分管段進(jìn)行維修，碳鋼管內(nèi)壁做防腐處理。對外排污水管線在上管廊前的410m埋地段采用HDPE內(nèi)穿插修復(fù)。（2）針對污水外排泵出口閥門和出口短接以及回用水裝置閥門的腐蝕問題，升級閥內(nèi)件材質(zhì)，采用襯塑、襯四氟等隔離層。（3）對流砂過濾器內(nèi)部進(jìn)行了重新打磨和噴涂高強度防腐涂層，將其撬裝碳鋼管線全部更換為HDPE管。（4）將砂濾回流管線移位到監(jiān)測池入口端，出水口延伸到池子底部，在回用區(qū)與外排監(jiān)測池相連的溢流堰上開些平衡孔，適當(dāng)提高監(jiān)測池運行水位，以減少污水中溶解氧的含量。（5）對監(jiān)測池污水提升泵的氣蝕余量進(jìn)行核算，調(diào)整停泵液位，葉輪材質(zhì)升級為耐腐蝕的316不銹鋼。（6）提高外排污水的pH值，盡可能控制在8．3～9．0之間，以抑制鐵細(xì)菌的生長。（7）向污水監(jiān)測池中沖擊式投加次氯酸鈉，使菌群數(shù)量控制在1000個／L。

3效果

2013年按照上述對策和措施進(jìn)行了改造，通過一年的運行和監(jiān)測，外排污水監(jiān)測池中的溶解氧的質(zhì)量濃度基本控制在0．5mg／L以下，水中的細(xì)菌總數(shù)控制在1000個／L以下，并且鐵細(xì)菌數(shù)量不超過200個／L，經(jīng)過材質(zhì)升級的水泵葉輪、泵軸和閥門等沒有再出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，設(shè)備完好；流砂過濾器重新防腐和更換管線后效果非常明顯，漏點基本消除；外排污水管線埋地段采用HDPE內(nèi)穿插修復(fù)后未再發(fā)現(xiàn)新漏點，管廊上僅進(jìn)行維修和簡單防腐處理的管道仍有新漏點產(chǎn)生，但出現(xiàn)頻率大幅減緩，公司已委托設(shè)計單位重新設(shè)計鋪設(shè)一條HDPE管道，準(zhǔn)備分段實施。

4結(jié)語

（1）通過對相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)、垢樣成分和腐蝕類型的分析，證明在污水場中存在鐵細(xì)菌、SRB和溶解氧的腐蝕。（2）對于管道及設(shè)備腐蝕的防治，設(shè)計時應(yīng)考慮采用耐腐蝕的材質(zhì)；對于易腐蝕的泵，應(yīng)選用抗磨損的材質(zhì)，或?qū)θ~輪和泵軸等易損件采用耐腐蝕涂層處理；在水泵吸入水池設(shè)計時應(yīng)選用浸沒式進(jìn)水方式，適當(dāng)增大池容，以減輕溶解氧的腐蝕；在易腐蝕管道及設(shè)備前端投加殺菌劑以有效殺滅鐵細(xì)菌及SRB，減輕后續(xù)管道及設(shè)備的腐蝕。

作者：陶文杰單位：中國石油廣西石化公司