EN
Ruostumattoman teräksen ongelma jätevesikorroosiossa
A jätevesikäsittelylaitos hallinnoi 50 000 kuutiometriä kunnallisjätevesiä päivässä ja toimii kemiallisesti aggressiivisessa ympäristössä. Ensimmäisen selkeytyskaivon puhdistettu vesi sisältää 150–400 mg/l kloridi-ioneja kotitalouksien vedenpehmentimestä, teollisuuden jätevesistä ja tien suolapulverin valumavesistä. Toissijainen käsittely tuottaa rikkihydrogenia anaerobisen lietteen hajotuksen aikana – sedimentointitankkien yläpuolisessa ilmavaruudessa esiintyvät 5–50 ppm:n pitoisuudet muuttuvat biologisella hapetusprosessilla rikkihapoksi kaikilla vedenpinnan yläpuolella olevilla pinnoilla. Tämä ympäristö syö stainless-terästä tavalla, joka johtaa englanninkielisestä nimestä ”stainless” (”ruostumaton”) aiheutuvaan vääräkäsitykseen siitä, että se ei ruostuisi.
Kloridipistekorroosio, rikkihydrogenin aiheuttama korroosio ja galvaaninen korroosio selkeytyskaivoympäristöissä
Kolme korroosiomekanismia heikentää stainless-teräksisiä raivausosia jätevesikäsittelylaitos kloridipistekorroosio — kloridi-ionit tunkeutuvat 304-ruostumattoman teräksen passiiviseen kromioksidikalvoon, kun kloridipitoisuus ylittää 100 mg/l ja veden lämpötila on yli 30 °C, mikä aiheuttaa pistekorroosiota, joka kehittyy läpikuorautumaksi 2–4 vuoden sisällä. 316-ruostumaton teräs, jossa on molybdeeniä, kestää pistekorroosiota korkeammilla kloridipitoisuuksilla, mutta sen hinta on 40–60 % korkeampi kuin 304-teräksen ja se korrodoituu hitsausalueilla, joissa lämpövaikutettu alue menettää molybdeenin. Vedyn rikkipäästö — H₂S muuttuu rikkihapoksi Thiobacillus-bakteerien vaikutuksesta säiliön seinämillä vedenpinnan yläpuolella, mikä tuottaa pH:n, joka voi olla niin alhaalla kuin 1,0–2,0. Tämä happo liuottaa rautamatriisin, jättäen heikennetyn rakenteen, joka pettää mekaanisen kuorman alla. Galvaaninen korroosio kaikissa ruostumattoman teräksen ja pehmeän teräksen yhteyksissä — 304-teräksestä valmistetun raapustimen ketjun pinni ja hiiliteräksestä valmistettu hammaspyörä muodostavat galvaanisen solun, joka kiihdyttää hammaspyörän kulumista 3–5-kertaisesti.
Todellinen tapaus — Kunnallisella puhdistamolla tapahtunut raapustimen ketjun vikaantuminen 18 kuukauden kuluttua
Kunnallisella jätevesikäsittelylaitos etelä-Aasian rannikkoalueella sijaitseva tehdas vaihtoi vuonna 2021 ensisijaisen selkeyttimen raivausketjut 304-ruostumattomaan teräkseen. Kesäkuuhun 2023 mennessä — eli 18 kuukauden käytön jälkeen — ketjun lenkit vedenpinnan kohdalla osoittivat näkyvää pientä kulumaa, ja kolme lenkkiä murtui, mikä aiheutti raivauslevyn putoamisen selkeyttimelle ja nelipäiväisen pysäytysajan nosturin avulla suoritettavaa noutoa varten. Vesianalyysi osoitti kloridipitoisuuden olevan 280 mg/l ja H₂S:n pitoisuuden ilmanvarassa 12 ppm. Tehtaan vaihtoi koko järjestelmän HSHUAKE:n (Hengshui Huake Rubber & Plastic) komposiittiraivausosilla; kyseinen valmistaja on erikoistunut metallittomiin lietteenraivausjärjestelmiin 18 vuoden ajan ja toimii yli 100 maassa. Korvaavassa ketjussa käytettiin lasikuituvahvistettua insinöörimuovia UV-stabiloidulla formuloinnilla, joka ei osoittanut mitään korroosiota, painon menetystä tai mekaanista kulumaa 24 kuukauden käytön jälkeen. Tehtaan on sen jälkeen vaihtanut kaksi lisäselkeytintä samanlaisiin järjestelmiin.
Komposiittimateriaalit — kustannukset, käyttöikä ja suorituskyky
FRP- ja insinöörimuoviosat verrattuna 304- ja 316-laatuun ruostumattomaan teräkseen – vertaileva analyysi
A jätevesikäsittelylaitos komposiittipuhdistusosien vertailu ruostumattomaan teräkseen arvioi neljää parametria. Korrosiosta kestävyys – insinöörimuovit (lasikuituvahvistettu PA6, UHMWPE, POM) ja FRP ovat inerttejä kloori-, rikkivety- ja rikkihappoja kohtaan kaikenlaisten jätevesikemiallisten olosuhteiden aikana. Käyttöikä – oikein formuloidut komposiittipuhdistusketjut kestävät 10–15 vuotta kunnallisissa jätevesissä, mikä on 3–5-kertainen 304-laatuisen ruostumattoman teräksen 2–4 vuoden käyttöikä aggressiivisissa olosuhteissa. Paino – komposiittiosat painavat 60–75 % vähemmän. Komposiittipuhdistuslauta, jonka paino on 8 kg, korvaa 25 kg:n painavan ruostumattoman teräksen lautamallin. Alkuperäinen hinta – insinöörimuovipuhdistusosien hinta on 15–30 % alhaisempi kuin 304-laatuisen ruostumattoman teräksen ja 40–55 % alhaisempi kuin 316-laatuisen ruostumattoman teräksen osakohtaisesti.
Energiakustannusten ja huoltokustannusten vertailu
Moottorin mitoitus, kulumisosien vaihto ja työvoimakustannusten vähentäminen
Komposiittipuhdistusosien painon vähentäminen puhdistuslaitoksessa jätevesikäsittelylaitos tuottaa kolme säästöä. Moottorin koon määrittäminen — komposiittimateriaalit vaativat 30–40 % pienemmän moottorin. 2,2 kW:n moottori korvaa 3,7 kW:n moottorin, mikä säästää vuosittain 13 000 kWh (noin 1 600 €). Komposiittiketjuja pyörittävät hammaspyörät kestävät 2–3-kertaisen ajan ilman galvaanisia paria. Komposiittiosia voidaan nostaa kahden työntekijän voimin ilman nosturia, mikä vähentää vuotuista huoltotyövoimakulutusta 40–60 henkilötyötuntia per selkeytin.
Asennus- ja jälkiasennuskäytännöt
Painon vähentäminen, modulaarinen kokoonpano ja yhteensopivuus olemassa olevien säiliörakenteiden kanssa
Jälkiasennus jätevesikäsittelylaitos siirtyminen ruostumattomasta teräksestä komposiittiraapaimenkomponentteihin ei vaadi rakenteellisia muutoksia. Komposiittikomponentit ovat modulaarisia – ketjulenkit, kuljetinosat ja raapaimenterät asennetaan pinnan ja varren avulla käyttäen perustyökaluja. 40 metrin selkeytysaltaassa, johon ruostumattoman teräksen asennukseen tarvittiin 50 tonnin liikuteltava nostokone, huolto voidaan suorittaa telakoilla ja manuaalisella nostolla. Komposiittijärjestelmät mitataan erikseen altaan pituuden, leveyden ja veden syvyyden mukaan ja ne sovitetaan olemassa olevaan sproketin keskietäisyyteen, jotta uudelleenvarustus voidaan tehdä käyttäen olemassa olevaa voimansiirtojärjestelmää, ainoastaan moottorin koon pienentämisellä.
Usein kysytyt kysymykset
Kuinka paljon komposiittiraapaimien käyttöönotto säästää jätevedenpuhdistamolle?
A jätevesikäsittelylaitos siirtyminen 304-ruostumattomasta teräksestä komposiittiraapaimenkomponentteihin säästää 15–30 % alkuperäisistä komponenttikustannuksista, 30–40 % ajomoottorin energiakulutuksesta ja poistaa vaihtotarpeen, joka ilmenee joka 2–4 vuosi ruostumattomalla teräksellä aggressiivisessa jätevedessä. HSHUAKE on toiminut ei-metallisista raapaimenjärjestelmistä yli 100 maassa.
Kuinka kauan komposiittipyyhkijäkomponentit kestävät jätevesissä?
Komposiittipyyhkijäkomponentit jätevesikäsittelylaitos kestävät 10–15 vuotta – 3–5 kertaa pidempään kuin 304-ruostumaton teräs aggressiivisissa kloridija H₂S-oloissa. HSHUAKE tarjoaa laajennettua takuuta ei-metallisista pyyhkijäjärjestelmistään.
Ovatko komposiittipyyhkijät yhtä lujuudeltaan kuin ruostumaton teräs?
Komposiittipyyhkijäjärjestelmissä käytetyt lasikuituvahvistetut insinöörimuovit jätevesikäsittelylaitos omaavat vetolujuuden 150–220 MPa – mikä on verrattavissa tai ylittää 304-ruostumattoman teräksen myötölujuuden (205 MPa) noin 75 % pienemmillä painoilla.
Mitkä tekijät aiheuttavat ruostumattoman teräksen korroosion jätevedenkäsittelylaitoksissa?
Kloridipistekorroosio yli 100 mg/l:n konsentraatiolla, vety-sulfidin muuttuminen rikkihapoksi Thiobacillus-bakteerien vaikutuksesta ja galvaaninen korroosio ruostumattoman teräksen ja hiiliteräksen yhdistämiskohdissa aiheuttavat ruostumattomien pyyhkijöiden hajoamisen jätevesikäsittelylaitos 2–4 vuoden sisällä.
Voivatko komposiittipyyhkijät asentaa takaisin olemassa oleviin selkeyttimiin?
Kyllä. Yhdistelmäraapaimenkomponentit jätevesikäsittelylaitos ovat erityismitoitettuja olemassa olevan säiliön mukaan, ja ne vastaavat ketjupyörän keskietäisyyttä ja kuljetuslaitteiden välistä etäisyyttä. Asennukseen tarvitaan vain perustyökaluja, ja nosturin käyttö ei ole tarpeen.
Mitä huoltotoimenpiteitä yhdistelmäraapaimenjärjestelmille vaaditaan?
Yhdistelmäraapaimenjärjestelmät jätevesikäsittelylaitos vaativat vuosittaisen visuaalisen tarkastuksen ketjun jännityksestä, ketjupyörän hammaskulmista ja kuljetuslaitteiden kunnosta. Korroosiosuojausta, maalaamista tai katodista suojaa ei vaadita – materiaali on luonnostaan inerttiä jätevesikemialle.