EN
El problema de l’acer inoxidable en la corrosió d’aigües residuals
A estació d'tractament d'aigües residuals gestiona 50.000 metres cúbics diaris d’aigües residuals municipals i opera en un entorn químicament agressiu. L’efluent del decantador primari conté de 150 a 400 mg/L d’ions clorur procedents de la suavització de l’aigua domèstica, de les emissions industrials i del desgast de sal per a la neu als carrers. El tractament secundari introdueix sulfur d’hidrogen generat per la digestió anaeròbica del fang — concentracions de 5 a 50 ppm a l’espai superior als tancs de sedimentació es transformen en àcid sulfúric mitjançant oxidació biològica sobre qualsevol superfície situada per sobre de la línia de l’aigua. Aquest entorn ataca l’acer inoxidable d’una manera que el seu nom — «inoxidable» — enganya els enginyers fent-los creure que no corrodrà.
Corrosió per picades de clorurs, atac pel sulfur d’hidrogen i corrosió galvànica en entorns de decantadors
Tres mecanismes de corrosió degraden els components raspadors d’acer inoxidable en un estació d'tractament d'aigües residuals . Corrosió per picadures per clorurs: els ions clorur penetren la capa passiva d'òxid de crom sobre l'acer inoxidable 304 quan la concentració supera els 100 mg/L i la temperatura de l'aigua supera els 30 °C, creant picadures que es converteixen en perforacions atravesants en un termini de 2 a 4 anys. L'acer inoxidable 316, que conté molibdè, resisteix les picadures a concentracions més elevades, però el seu cost és un 40 % a un 60 % superior i corroïn als zones de soldadura on la zona afectada tèrmicament perd molibdè. Atac per sulfur d'hidrogen: l'H₂S es converteix en àcid sulfúric mitjançant bacteris Thiobacillus a les parets del dipòsit per sobre del nivell de l'aigua, generant un pH tan baix com 1,0 a 2,0. Aquest àcid dissol la matriu de ferro, deixant una estructura debilitada que falla sota càrrega mecànica. Corrosió galvànica a cada connexió entre acer inoxidable i acer al carboni: un pernil de cadena raspadora d'acer inoxidable 304 en contacte amb una roda dentada d'acer al carboni crea una pila galvànica, accelerant l'erosió de la roda dentada entre 3 i 5 vegades.
Cas real: la fallada de la cadena raspadora d'una planta municipal en 18 mesos
Una municipal estació d'tractament d'aigües residuals en una regió costanera del Sud-est asiàtic va substituir les cadenes rasquilladores primàries del clarificador per acer inoxidable 304 el 2021. Cap a mitjans del 2023 — 18 mesos després de la posada en servei — es van observar pits visibles als esllaços de la cadena a la línia d’aigua, i tres esllaços es van trencar, fent caure la paleta rasquilladora al clarificador i exigint una aturada de quatre dies per a la seva recuperació amb grua. L’anàlisi de l’aigua va mostrar 280 mg/L de clorurs i 12 ppm de H₂S a l’espai superior. La planta va substituir tot el sistema per components rasquilladors compostos d’HSHUAKE (Hengshui Huake Rubber & Plastic), un fabricant amb 18 anys d’experiència en sistemes rasquilladors de fangs no metàl·lics que dona servei a més de 100 països. La cadena de substitució — plàstic d’enginyeria reforçat amb fibra de vidre i formulació estabilitzada contra els raigs UV — no va mostrar cap signe de corrosió, cap pèrdua de pes ni cap degradació mecànica després de 24 mesos. Des d’aleshores, la planta ha convertit dos clarificadors addicionals.
Materials compostos — Cost, vida útil i rendiment
FRP i plàstics d'enginyeria comparats amb l'acer inoxidable 304 i 316: una anàlisi comparativa
A estació d'tractament d'aigües residuals La comparació de components de rascladors compostos amb acer inoxidable avalua quatre paràmetres. Resistència a la corrosió: els plàstics d'enginyeria (PA6 reforçat amb fibra de vidre, UHMWPE, POM) i el FRP són inerts davant del clorur, el sulfur d'hidrogen i l'àcid sulfúric en tot l'espectre de la química de les aigües residuals. Durada de vida: les cadenes de rascladors compostos correctament formulades tenen una vida útil de 10 a 15 anys en aigües residuals municipals, és a dir, de 3 a 5 vegades més que la vida útil de 2 a 4 anys de l'acer inoxidable 304 en condicions agressives. Pes: els materials compostos pesen un 60 % a un 75 % menys. Un perfil de rasclador compost que pesa 8 kg substitueix un perfil d'acer inoxidable que pesa 25 kg. Cost inicial: els components de rascladors de plàstic d'enginyeria costen un 15 % a un 30 % menys que l'acer inoxidable 304 i un 40 % a un 55 % menys que l'acer inoxidable 316 per component.
Comparació de costos energètics i de manteniment
Dimensionament del motor d'accionament, substitució de components desgastats i reducció de mà d'obra
La reducció de pes dels components de rascladors compostos en un estació d'tractament d'aigües residuals produeix tres estalvis. Dimensionament del motor d'accionament: els materials compostos requereixen un motor 30 % a 40 % més petit. Un motor de 2,2 kW substitueix un motor de 3,7 kW, amb un estalvi anual de 13.000 kWh (aproximadament 1.600 €). Les rodes dentades que accionen les cadenes de material compost tenen una vida útil 2 a 3 vegades superior sense parells galvànics. Els components de material compost es poden pujar amb la intervenció de dos treballadors, sense necessitat de grua, reduint la mà d'obra anual per a manteniment entre 40 i 60 hores-homme per clarificador.
Aspectes pràctics de la instal·lació i la modernització
Reducció de pes, muntatge modular i compatibilitat amb les estructures existents dels dipòsits
Modernització d’un estació d'tractament d'aigües residuals El canvi de components raspadors d'acer inoxidable a compostos no requereix modificacions estructurals. Els components compostos són modulars: els eslabons de la cadena, les seccions de paleta i les fulles raspadors s’assemblen mitjançant connexions de perno i seguretat, utilitzant només eines manuals bàsiques. Un clarificador de 40 metres que necessitava una grua mòbil de 50 tones per a la instal·lació d’acer inoxidable es pot mantenir amb andamis i elevació manual. Els sistemes compostos es dimensionen personalitzadament segons la longitud, l’amplada i la profunditat d’aigua del dipòsit, i coincideixen amb la distància central existent entre les rodes dentades, de manera que la substitució utilitza el sistema d’accionament existent, requerint només un canvi de reducció de la potència del motor.
Preguntes freqüents
Quant estalvia una planta depuradora d’aigües residuals en passar a raspadors compostos?
A estació d'tractament d'aigües residuals El pas d’acer inoxidable 304 a components raspadors compostos permet estalviar entre el 15 % i el 30 % en el cost inicial dels components, entre el 30 % i el 40 % en l’energia consumida pel motor d’accionament i elimina els cicles de substitució que es produeixen cada 2 a 4 anys amb l’acer inoxidable en aigües residuals agressives. HSHUAKE ha subministrat sistemes raspadors no metàl·lics a plantes de més de 100 països.
Quant de temps duren els components dels rasquilladors compostos en aigües residuals?
components dels rasquilladors compostos en un estació d'tractament d'aigües residuals duren entre 10 i 15 anys, és a dir, de tres a cinc vegades més que l’acer inoxidable 304 en condicions agressives amb clorurs i H₂S. HSHUAKE ofereix una cobertura ampliada per als seus sistemes de rasquilladors no metàl·lics.
Els rasquilladors compostos són tan resistents com l’acer inoxidable?
Sí. Els plàstics d’enginyeria reforçats amb fibra de vidre utilitzats en estació d'tractament d'aigües residuals els sistemes de rasquilladors tenen una resistència a la tracció de 150 a 220 MPa, cosa que és comparable o superior a la resistència al límit elàstic de l’acer inoxidable 304 (205 MPa), amb aproximadament un 75 % menys de pes.
Què fa que l’acer inoxidable es corrodeixi en les plantes de tractament d’aigües residuals?
La picadura per clorurs per sobre de 100 mg/L, la conversió del sulfur d’hidrogen en àcid sulfúric per part de les bacteris Thiobacillus i la corrosió galvànica en les connexions entre acer inoxidable i acer al carboni provoquen la fallada dels rasquilladors d’acer inoxidable en un estació d'tractament d'aigües residuals termini de 2 a 4 anys.
Es poden instal·lar rasquilladors compostos en clarificadors ja existents?
Sí. Els components del raspall compost per a un estació d'tractament d'aigües residuals es dimensionen personalitzadament per adaptar-se al dipòsit existent, ajustant-se a la distància entre centres de les rodes dentades i a l’espaiament dels raspalls. La instal·lació només requereix eines manuals bàsiques i no cal cap accés amb polipast.
Quin manteniment requereixen els sistemes de raspall compost?
Els sistemes de raspall compost en un estació d'tractament d'aigües residuals requereixen una inspecció visual anual de la tensió de la cadena, el desgast dels dents de les rodes dentades i l’estat dels raspalls. No es necessita cap protecció contra la corrosió, cap pintura ni cap protecció catòdica: el material és inherentment inert respecte a la química de les aigües residuals.