EN
Korroosiohaaste jätevesien käsittelyssä
Jätevesien käsittelyympäristöt kuuluvat korroosioalttiimpiin teollisiin ympäristöihin. Vedyn rikkipäästä muodostuu anaerobisen hajunnan seurauksena rikkihappoa kosteuden läsnä ollessa, mikä hyökkää metallikomponentteja vastaan 10–50-kertaisella nopeudella verrattuna tyypilliseen ilmakehän korroosioon. Kloridionit kiihdyttävät ruostumista ruostumattomassa teräksessä, ja kuluttavat kiinteät aineet kuluttavat liikkuvia osia. Muovinen raapaisin saa tällöin todistuslastun — voi ko non-metallinen materiaali selviytyä siellä, missä metallit epäonnistuvat?
Miten suolapitoisuus kiihdyttää metallien rappeutumista
Korkean suolapitoisuuden jätevesi muodostaa elektrolyytin, joka aiheuttaa galvaanista korroosiota eri metallien välillä. Ruostumatonta terästä luokissa 304 ja 316 käytetään yleensä yleisen korroosion vastaisena materiaalina, mutta ne ovat alttiita kloridien aiheuttamalle jännityskorroosiorakentumalle, kun kloridipitoisuus ylittää noin 1 000 ppm korotettuissa lämpötiloissa. Kaupunkien jätevesi, johon on sekoittunut teollisuuden jätevesiä, ylittää usein tämän rajan. Tämän seurauksena syntyy odottamaton halkeilu ketjurenkaisiin, raapaimen teriin ja kiinnityskappaleisiin.
Korroosio etenee ennakoitavassa järjestyksessä. Aluksi kehittyy pinnallisesti syövytyksiä, jotka eivät ole näkyvissä tavallisissa tarkastuksissa. Syövytykset syventyvät jännityskeskittymiin, joissa mekaaninen kuormitus aloittaa halkeilun. Halkeamat leviävät, kunnes komponentti murtuu. Muoviraapainen poistaa koko tämän vikaantumispolun, koska materiaali on perimmiltään inertti kloridien hyökkäystä ja sähkökemiallista korroosiota vastaan.
Insinööriluokan muovien materiaaliominaisuudet
Polypropyleeni tarjoaa laajan kemiallisen kestävyyden pH 2–13 -alueella, joka esiintyy jätevesissä – se kestää sekä happamia ensisijaisia sedimentointivaiheita että empiä kemiakäsittelyjä yhtä hyvin. Tiukkuus 0,90–0,91 tarkoittaa, että komponentit kelluvat eikä upoudu, mikä vähentää voimanottoa ja energiankulutusta noin 20 prosenttia verrattuna metallikokoonpanoihin.
Kulumisen ja mekaanisen kestävyyden vertailu
Kuljetuksen vastustus
Kuluttava kuluminen hieta- ja kiinteistä aineista on pääasiallinen mekaaninen vioittumismekanismi. Metalliharjat kovettuvat ja muuttuvat hauraiden ajan myötä, kun työkovettuminen vähentää muovautumiskykyä. Muoviharja kuluisi ennustettavammin – hitaan pinnallisena kulumisena ilman äkillistä haurasta murtumaa. Huake Rubber & Plasticin muoviharjajärjestelmät ovat osoittaneet toimintaeliniä 8–12 vuotta kunnallisissa toissijaisissa sedimentointialtaissa, mikä on verrattavissa ruostumattoman teräksen kestoon; ratkaiseva ero on kuitenkin se, että muovi kuluu asteittain eikä tuhoutu katastrofaalisesti.
Iskunkestävyys
Lasikuituvahvistettujen nyloniyhdisteiden käyttö raivinkärjissä saavuttaa vetolujuuden 120–160 megapascalia ja iskunkestävyyden yli 80 joulea metriä kohti – mikä on samalla alueella kuin valurauta. Alhaisempi kimmokerroin tarkoittaa, että muoviraivinkärjet taipuvat kuorman alla sen sijaan, että ne siirtäisivät koko voiman kiinnitysrakenteiden läpi, mikä vähentää rasitusta käyttömekanismeihin ja säiliön seiniin.
Käytännön esimerkki: Tekstiiliteollisuuden jätevesien käsittelylaitoksen uudelleenkäyttö
Etelä-Aasiassa sijaitseva teollinen tekstiiliteollisuuden jätevesien käsittelylaitos käsittelee päivittäin 8 000 kuutiometriä jätevettä, jossa on jäännösvärejä, natriumhydroksidia ja natriumkloridia enintään 3 000 ppm. Alkuperäiset 316L-ruostumattomasta teräksestä valmistetut raivinkärjet alkoivat kehittyä piste- ja rakokorroosiota 18 kuukauden sisällä. Täydellinen vaihto oli tarpeen 36 kuukauden kuluttua.
Tehtaalla vaihdettiin Huake Rubber & Plastic -yrityksen muoviraapaimenjärjestelmään, jossa käytetään lasikuituvahvistettua polypropyleeniä ketju- ja raapaimenosien materiaalina. Asennuksen paino oli 60 prosenttia vähemmän kuin metallijärjestelmän paino. 48 kuukauden jatkuvan käytön jälkeen tarkastus osoitti pinnan kulumaan liittyvän kuluman alle 2 millimetriä, mikään komponentti ei ollut ruostunut ja huoltotoimenpiteitä ei ollut tarvittu ennenaikaisesti. Ennustettu käyttöikä on 10 vuotta, ja vaihtokustannukset ovat 40 prosenttia pienempiä kuin ruostumattomasta teräksestä valmistettujen osien vaihtokustannukset.
Valinta- ja huoltotarkastelut
Lämpötila- ja kemikaalirajat
Polypropyleeniraapaimet on luokiteltu jatkuvaksi käytöksi enintään 80–90 °C:n lämpötiloissa, kun taas polyeteenin yläraja on noin 70 °C. Näitä lämpötilarajoja korkeammissa teollisissa jätevesissä on käytettävä metalli- tai erikoisfluoripolymerikomponentteja. Kemiallinen yhteensopivuus on varmistettava tarkistamalla tietyn jäteveden vaikutus – orgaaniset liuottimet lääketeollisuuden jätevesissä hyökkäävät polypropyleeniä vastaan, jolloin vaihtoehtoisina materiaaleina on käytettävä asetaalia tai PVDF:ta.
Asennus ja mitoitus
Muovisesta raivausjärjestelmästä, joka on tarkoitettu 30 metrin sedimentointialtaaseen, on paino noin 1 200 kilogrammaa verrattuna ruostumattoman teräksen 3 500 kilogrammaan. Painon vähentäminen yksinkertaistaa asennusta ja vähentää tarvetta raskaille nostolaitteille. Käyttövoiman vaatimukset laskevat vastaavasti – muovijärjestelmässä riittää 2 hevosvoiman moottori saman altaan käsittelyyn, kun metallijärjestelmässä vaaditaan 3 hevosvoiman moottori.
Usein kysytyt kysymykset
Kuinka kauan muoviraivaus kestää verrattuna metalliseen jätevesien käsittelyssä?
Muoviraivausjärjestelmä toimii tyypillisesti 8–12 vuotta kunnallisissa jätevesiasentokäytöissä, mikä on vertailukelpaista 10–15 vuoden käyttöiän kanssa ruostumattomassa teräksessä. Muovi kuluu asteittain, kun taas metalli voi epäonnistua äkillisellä korroosiorakenteella. Kokonaishintataso on yleensä alhaisempi huollon vähentyneen tarpeen vuoksi.
Miten kemialliset olosuhteet aiheuttavat muoviraivausten epäonnistumisen?
Konsentroitujen orgaanisten liuottimien, vahvojen hapettavien happojen (yli 20 prosenttia) tai jatkuvien lämpötilojen ylittäessä 80 °C. Huake-nimisten valmistajien standardit polypropyleeniharakat kestävät hyvin tyypillisiä kunnallisia ja teollisia jätevesiprofiileja.
Voivatko muoviharakan materiaalit kestää hankaavaa hietaa ja hiekkaa jätevedessä?
Kyllä – muoviharakan materiaalit kuluvat ennustettavasti hankaavissa olosuhteissa eivätkä ne ole yhtä alttiita paikalliselle syövytykselle. Lasikuituvahvistus tarjoaa hankauskestävyyden, joka on verrattavissa keskimittaisen hiilipitoisen teräksen vastaavaan.
Vaativatko muoviharakan järjestelmät erilaisia moottoreita kuin metalliharakan järjestelmät?
Muoviharakan järjestelmät painavat 40–60 prosenttia vähemmän, mikä edellyttää pienempiä moottoreita ja kevyempiä tuentarakenteita. Tyypillinen muovijärjestelmä vähentää käyttötehoa 30–40 prosenttia verrattuna metallijärjestelmään saman koon säiliöön.
Miten muoviharakan paino vaikuttaa säiliön rakenteellisiin vaatimuksiin?
Alhaisempi paino vähentää suunnittelupaineita säiliön seinämiin ja tukipalkkeihin, mikä yksinkertaistaa jälkiasennuksia olemassa oleviin rakenteisiin, joissa metallijärjestelmän paino vaatisi rakenteellista vahvistusta.
Onko muoviraapaimet korjattavissa vai vaativatko ne täyden vaihdon?
Yksittäiset ketjun lenkit, raapaimen terät ja kulumiskengät voidaan vaihtaa poistamatta koko järjestelmää. Huake Rubber & Plasticin modulaarinen suunnittelu mahdollistaa kohdennetun vaihdon, mikä vähentää käytöstäpoikkeamia verrattuna metallijärjestelmiin, joissa vaaditaan koko alajärjestelmän vaihtoa.