EN
چالش خوردگی در مخازن تهنشینی فاضلاب
مخازن تهنشینی در تصفیهخانههای فاضلاب با مشکلات جدی خوردگی مواجه هستند، زیرا اسید سولفوریک در اثر فعالیت باکتریهای خاصی تولید میشود. این امر بهویژه در قسمتهایی از مخزن که اکسیژن وجود ندارد رخ میدهد، جایی که باکتریهای کاهنده سولفات، سولفاتها را به گاز سولفید هیدروژن تبدیل میکنند. این گاز سپس در سطح با هوا واکنش داده و اسید سولفوریک تشکیل میدهد. این اسید باعث تخریب دیوارههای بتنی، نردهها و تمام قطعات مکانیکی داخل مخزن میشود. حتی در مواردی که این سازهها با اپوکسی پوشش داده شدهاند، خوردگی تحت تأثیر میکروبی باز هم فرآیند را تسریع میکند. کفکشهای فاضلاب از جنس فولاد ضدزنگ سنتی نیز ایمن نیستند. یونهای کلرید، سولفید و ترکیبات آلی فرار مزاحم، ترکهای ریزی را پیدا کرده و باعث بروز مشکلات میشوند. این ترکها منجر به خوردگی گالوانیک، خوردگی شکافی و ترکخوردگی ناشی از تنش میشوند که با گذشت زمان تشدید میگردند. تمام این آسیبها باعث اختلال در تخلیه منظم لجن شده و منجر به جایگزینی تجهیزات قبل از موعد مقرر میشوند. کفکشهای غیرفلزی که بهطور خاص برای این کار طراحی شدهاند، در برابر این مواد شیمیایی مقاومت بهتری دارند. این کفکشها از پلیمرهای ویژهای استفاده میکنند که واکنش الکتروشیمیایی نمیدهند. تصفیهخانههایی که با شیمی فاضلاب بسیار پرخاشگر سروکار دارند، اغلب حدود ۳۰ درصد از بودجه نگهداری سالانه خود را صرف مبارزه با مشکلات خوردگی میکنند. بنابراین انتخاب موادی که دوام بیشتری دارند تنها یک مهندسی خوب نیست، بلکه برای ادامه روند عملیاتی بدون ایجاد هزینههای سنگین در بلندمدت، ضروری است.
چگونه پرههای برداشت لجن غیرفلزی مقاومت عالی در برابر خوردگی ارائه میدهند
علم مواد پلیمری و کامپوزیت در پس مقاومت در برابر خوردگی
پرههای برداشت لجن غیرفلزی از پلیمرهای مهندسیشده مانند UHMWPE (پلیاتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا) و پلاستیکهای تقویتشده با فیبر شیشه (FRP) بهره میبرند تا تقریباً کاملاً در برابر خوردگی مقاوم شوند. این مواد از طریق سه مکانیسم، مسیرهای الکتروشیمیایی را حذف میکنند:
- چگالی مولکولی (0.94–0.98 g/cm³) مانعی غیرمتخلخل در برابر نفوذ میکروبی و ورود اسید ایجاد میکند
- زنجیرههای پلیمری بیاثر از نظر شیمیایی در برابر اکسیداسیون ناشی از کلریدها (<500 ppm) و اسید سولفوریک (pH <1) مقاوم هستند، برخلاف فلزات که دچار واکنشهای اکسایش-کاهش میشوند
- جداسازی کامل گالوانیک — حذف سلول الکتروشیمیایی مورد نیاز برای خوردگی
آزمون مستقل پلیمر مطابق استاندارد ASTM D638، حفظ استحکام کششی تا 89٪ پس از 10,000 ساعت در محیطهای با pH 2 را تأیید میکند — عملکردی که چهار برابر بهتر از فولاد کربنی پوششدادهشده با اپوکسی و فولاد ضدزنگ است.
عملکرد واقعی: مقایسه اسکرپرهای لجن غیرفلزی و فولاد ضدزنگ در محیطهای اسیدی با مقدار بالای کلرید
درجه فولاد ضدزنگ 316L — که اغلب به دلیل مقاومت در برابر خوردگی ذکر میشود — در فاضلابهای غنی از کلرید، علیرغم ادعای سازندگان در مورد عمر مفید 20 ساله در شرایط pH ملایم، به سرعت از کار میافتد. دادههای میدانی از 12 تصفیهخانه شهری و صنعتی نشان میدهد:
| پارامتر | اسکرپر غیرفلزی | فولاد ضدزنگ (316L) |
|---|---|---|
| تحمل کلرید | نامحدود | از کار میافتد در غلظتهای بالاتر از 500 ppm |
| حفظ استحکام کششی (5 سال) | 85٪ (GRP) | 63% |
| کاهش نگهداری | 70% | 40٪ در مقابل فولاد کربنی |
اپراتورهای تصفیهخانهها به طور مداوم عمر مفید 12 تا 15 برابر طولانیتر را نسبت به فولاد کربنی در مخازن تهنشینی اسیدی گزارش میکنند. با عدم وجود خستگی فلزی، حفرهشدگی یا جفتگالوانیک، توقفهای برنامهریزینشده تا 70٪ کاهش مییابد — مزیتی تعیینکننده در کاربردهای فاضلاب با کلرید بالا که تحت دستورالعملهای EPA برای مقاومت زیرساختها قرار دارند.
مزایای عملیاتی و اقتصادی اسکرپرهای لجن غیرفلزی
کاهش زمان توقف و هزینههای نگهداری در طول عمر خدماتی
پرههای جمعآوری لجن ساختهشده از مواد غیرفلزی میتوانند هزینههای بهرهبرداری را کاهش دهند، زیرا برخلاف نمونههای فلزی، دچار مشکلات خوردگی نمیشوند. بر اساس برخی تحقیقات صنعتی، از جمله گزارش اخیر انجمن محیط زیست آب (WEF) در سال 2023، پرههای ساختهشده از پلاستیک تقویتشده با شیشه (GRP) در مقایسه با نمونههای فولاد ضدزنگ، در مناطق با سطح بالای کلرید حدود نیمی از نگهداری سالانه را نیاز دارند. در طول زمان، این امر علیرغم هزینه اولیه بیشتر برای گزینههای غیرفلزی، منجر به صرفهجویی تقریبی ۳۰ درصدی در کل هزینهها در طی بیست سال میشود. دلایل اصلی این صرفهجویی بسیار ساده اما مهم برای مدیران تأسیسات است.
- حذف سیستمهای حفاظت کاتدی و نظارت مرتبط با آنها
- عدم نیاز به تعمیرات جوشی برای آسیبهای ناشی از خوردگی نقطهای یا خوردگی شکافی
- کاهش فراوانی تعویض زنجیر محرک، یاتاقان و پره
عدم وجود تخریب گالوانیک نیاز به بازرسیهای دورهای پوشش و چرخههای پوششدهی مجدد را نیز مرتفع میکند و این امر برنامهریزی نگهداری را بیشتر ساده میسازد.
قابلیت اطمینان بهبود یافته و کارایی ثابت در حذف لجن
پلیمرهای طراحیشده برای محیطهای سخت، شکل و استحکام خود را حتی در معرض شرایط بسیار اسیدی یا قلیایی با pH از ۱ تا ۱۳ حفظ میکنند. قطعات فلزی تمایل دارند در این شرایط ترک بخورند، لایههای محافظ خود را از دست بدهند یا به سادگی سریعتر حل شوند. یک مطالعه اخیر عملکرد را به مدت سه سال در شش کارخانه مختلف که جریانهای پسماند غنی از اسید سولفوریک را پردازش میکردند، ردیابی کرد. نتایج نشان داد که پاککنندههای زنجیری مبتنی بر پلیمر بهطور مداوم لجن را با بازدهی حدود ۹۸٪ جدا میکنند، در حالی که نسخههای فولاد ضدزنگ تنها به ۷۴٪ بازدهی دست یافتند. از آنجایی که این سیستمها سبکوزنتر هستند، تنش کمتری بر موتورها و مکانیزمهای محرک وارد میکنند. واحدها صرفهجویی در انرژی بین ۱۵٪ تا ۲۰٪ را گزارش کردند، در حالی که همچنان بهصورت قابل اعتماد در مخازن بزرگی با عرض بیش از ۲۰ متر عمل میکردند. حفظ این نوع عملکرد یکنواخت در حوضچههای خنثیسازی شیمیایی و سایر حوزههای کلیدی اهمیت زیادی دارد. هنگامی که مواد جامد بهدرستی جدا نشوند، میتواند مشکلاتی در سراسر خط فرآوری ایجاد کند و منجر به نقض مقررات زیستمحیطی شود که هیچکس تمایلی به مواجهه با آن ندارد.
انتخاب پیشخراش غیرفلزی مناسب برای کاربرد شما
ملاحظات کلیدی مشخصات: هندسه مخزن، ویسکوزیته لجن و پروفایل قرارگیری در معرض مواد شیمیایی
انتخاب مؤثر پیشخراش لجن نیازمند تطبیق قابلیتهای تجهیزات با سه پارامتر عملیاتی حیاتی است:
- هندسه مخزن سازگاری مکانیکی را تعیین میکند. مخازن دایرهای با قطر کمتر از 20 متر معمولاً مناسب سیستمهای محرک محیطی هستند، در حالی که مخازن مستطیلی با طول بیش از 30 متر به پیکرهبندی تریس-موتور یا زنجیری نیاز دارند تا پوشش کامل و توزیع یکنواخت گشتاور فراهم شود.
- ویسکوزیته لجن نیازهای استحکام پیشخراش را تعیین میکند. لجن با چگالی پایین (<10% جامد) بهخوبی با پیشخراشهای مرکزی کار میکند، اما لجنهای با چگالی بالا (>25% جامد) به تیغههای تقویتشده، سطح تماس تیغه بیشتر و مکانیزمهای محرک سنگینکار مقاوم در برابر بارهای دینامیکی نیاز دارند.
قرارگیری در معرض مواد شیمیایی پیچیدهترین عامل باقیمانده است. مهندسان باید موارد زیر را تحلیل کنند:
| پارامتر | دامنهٔ معمول | ارتباط خطر شکست |
|---|---|---|
| سطوح pH | 1.5 – 12.5 | بالاترین مقدار در دو انتهای بازه |
| محتوای کلر | متغیر بر اساس صنعت | همبستگی مستقیم با نرخ خوردگی نقطهای |
| دمای | 4°C – 60°C | شتاب میدهد هیدرولیز و پیری حرارتی |
بر اساس یک مطالعه اخیر در سال 2024 در مورد تجهیزات پساب، تقریباً دو سوم شکستهای روسپی به دلیل عدم سازگاری مواد با مواد شیمیایی که در معرض آنها قرار دارند، رخ میدهد. به همین دلیل انتخاب پلیمرهایی که با شرایط واقعی هر محل خاصی سازگار باشند بسیار حیاتی است. به عنوان مثال، UHMWPE در شرایط اسیدی با غلظت بالای سولفید عملکرد بسیار خوبی دارد، اما زمانی که دما از 60 درجه سانتیگراد فراتر رود باید مراقب بود، زیرا این ماده تمایل به نرم شدن دارد. مواد FRP به طور کلی مقاومت بهتری در برابر حرارت دارند، اما همچنان انتخاب رزین مناسب برای مقاومت در برابر کلریدها نیازمند توجه و بررسی دقیق است. قبل از تعیین نهایی مشخصات فنی، بررسی جداول سازگاری شیمیایی که توسط سازندگان ارائه میشود بسیار سودمند است. این جداول باید مبتنی بر استانداردهایی مانند روشهای آزمون ASTM D543 و ISO 17892-10 باشند تا اطمینان حاصل شود که تمام معیارها به درستی رعایت شدهاند.
بخش سوالات متداول
چرا مخازن تهنشینی دچار خوردگی میشوند؟
مخازن تهنشینی به دلیل تولید اسید سولفوریک دچار خوردگی میشوند، زمانی که باکتریهای کاهنده سولفات، سولفاتها را به گاز سولفید هیدروژن تبدیل میکنند که با هوا واکنش داده و اسید را تشکیل میدهد.
از چه موادی در پاککنهای لجن غیرفلزی استفاده میشود؟
پاککنهای لجن غیرفلزی از پلیمرهای مهندسی مانند UHMWPE و پلاستیکهای تقویتشده با فیبرگلاس ساخته میشوند که مقاومت عالی در برابر خوردگی نسبت به قطعات فلزی ارائه میدهند.
پاککنهای لجن غیرفلزی چگونه هزینههای نگهداری را کاهش میدهند؟
پاککنهای لجن غیرفلزی با حذف نیاز به محافظت گالوانیکی، تعمیرات جوشکاری و تعویضهای مکرر، منجر به صرفهجویی 70 درصدی در تلاشهای نگهداری میشوند.
مزایای اصلی استفاده از پاککنهای لجن غیرفلزی چیست؟
مزایای اصلی شامل مقاومت عالی در برابر خوردگی، کاهش هزینههای نگهداری، بهبود قابلیت اطمینان و افزایش کارایی در حذف لجن است.