Onko muoviraataja korroosionkestävä jätevedenpuhdistamoissa?

Korroosion haasteiden ymmärtäminen jätevedenpuhdistuksen ympäristöissä

Ongelma metalliraaputtimissa: korkeat korroosionopeudet jätevedenkäsittelyssä

Jätevesijärjestelmissä käytettäviin metallisarvisiin kohdistuu jatkuvasti erilaisia kemikaaleja, kuten rikkihappo, kloridit ja erilaiset hapot, jotka aiheuttavat voimakkaita kemiallisia iskuja. Ruoste muodostuu nopeasti, mikä heikentää rakennetta ajan myötä, ja on olemassa myös mikrobien aiheuttama korroosio-ongelma, joka luo kuoppia ja jännitysrikkoja teräsosiin. Kaikki nämä erilaiset kulutustavat johtavat yleensä siihen, että sarvet hajoavat paljon ennen odotettua käyttöikää, mikä aiheuttaa merkittäviä ongelmia laitoksen toiminnalle. Joidenkin laitosten mukaan käyttökate kasvaa noin 40 % näistä ongelmista johtuen, mikä vaikuttaa huomattavasti jätevedenpuhdistamoiden päivittäiseen tehokkuuteen.

Kuinka muovimateriaalit kestävät kemiallista ja biologista hajoamista

Korkean tiheyden polyeteeni (HDPE) ja polyuretaani kestävät korroosiota niiden ei-reaktiivisten molekyyli rakenteiden vuoksi, jotka eivät edistä sähkökemiallisia reaktioita aggressiivisten jätevesiaineiden kanssa. Niiden sileät pinnat estävät myös eloperäisen kalvon muodostumista, mikä vähentää mikrobiologisesti vaikutettua korroosiota (MIC) 65–80 % verrattuna metallivaihtoehtoihin.

Yleisiä materiaaleja jäteveden käsittelyssä: ruostumattomasta teräksestä suunniteltuihin polymeereihin

Ruostumaton teräs on edelleen yleisesti valittu materiaali sen alun perin vahvan lujuuden vuoksi, mutta jo laadukkaat 316-laatuiset versiot alkavat näyttää syöpymiä jo 2–3 vuoden kuluessa, kun niitä altistetaan kloorille runsaasti sisältävissä olosuhteissa. Uudemmat kehitysmateriaalit, kuten erittäin korkeamolekyylipainoinen polyeteeni (UHMWPE), kestävät paljon pidempään. Näitä voi kestää ensisijaisissa selkeytysaltaissa jopa 8–12 vuotta. Jotkut yhdistävät asioita käyttämällä polymeeriteräleitä metallirungoissa, pyrkien saamaan parhaat puolet sekä hinnasta että kestoisuudesta. Mutta kun tarkastellaan toissijaisen käsittelyn alueita, joissa pH-tasot vaihtelevat rajusti edestakaisin, useimmat käyttäjät suosivatkin täysin muovisia raaputuslaitteita, koska ne kestävät näitä äärimmäisiä olosuhteita paremmin eivätkä hajoa yhtä nopeasti.

Muoviset raaputusalustat ratkaisevat nämä haasteet materiaaliteknologian innovaatioiden kautta ja tarjoavat todennetun strategian huollon vähentämiseksi nykyaikaisessa jätevesijärjestelmässä.

Miksi muoviset raaputusalustat tarjoavat paremman korroosion kestävyyden tiukoissa olosuhteissa

Polyuretaanin ja HDPE:n molekyylinen stabiilius agressiivisessa jätevedessä

Kun kyseessä on korroosion kestävyys, polyuretaani- ja HDPE-jätevedinmallit erottuvat noin 98 %:n suojauksella hajoamista vastaan. Tähän vaikuttavat kolme keskeistä syytä. Ensinnäkin niiden ei-pohkeava rakenne tarkoittaa, että mikrobit eivät pääse niihin sisään, koska tiheydet ovat välillä 0,94–0,98 grammaa kuutiokeskimetriä kohti. Toiseksi polymeeriketjut säilyvät stabiileina, vaikka ne altistettaisiin klorin pitoisuuksille alle 500 osaa miljoonaa kohti tai rikkihappolle pH-tasoilla alle 1. Kolmanneksi nämä materiaalit eivät kärsi galvaanisesta korroosiosta, koska ne eivät johtaa sähköä. Testit ovat osoittaneet, että näillä muoveilla säilyy noin 89 % alkuperäisestä vetolujuudestaan, vaikka niitä pidettäisiin 10 000 tuntia erittäin hapollisissa tai emäksisissä olosuhteissa, joiden pH vaihtelee 2:sta 12:een. Tämä on itse asiassa nelinkertainen tehokkuus verrattuna epoksi-päällysteisiin teräsvaihtoehtoihin samanlaisissa testeissä.

Tapausstudy: 5-vuotinen suorituskykyvertailu ruostumattomasta teräksestä valmistettujen ja muovijätevedinten välillä

Eräs keskisen lännen jäteveden laitoksessa verrattiin samanlaisia ensisijaisia selvittelijöitä eri raaputusmateriaaleilla:

Muovinen järjestelmä vähentää toimintatehtävän pysähtymisaikaa 73% ja vuotuisia korjauskustannuksia 18 000 dollaria.

Tennis: Ei-metallien hakkausten käyttö lisääntyy kunnallisissa laitoksissa

Yli kaksi kolmasosaa Yhdysvaltojen jätevedenpuhdistamoiden puhdistusjärjestelmistä siirtyy polymeeripohjaisiin raaputusjärjestelmiin, kun uutta laitteistoa asennetaan. Miksi? No, sijoituksen tuotto tulee melko nopeasti, yleensä noin 22 kuukaudessa, ja lisäksi energiaa tarvitaan noin 40 prosenttia vähemmän, koska nämä järjestelmät eivät vastusta vesivirtausta yhtä paljon kuin vanhemmat mallit. Useimmat insinöörit näyttävät viime aikoina suosivan korkean tiheyden polyeteenimateriaaleja. Ne kestävät noin 15 vuotta, vaikka ne olisivat jatkuvasti upotettuina veteen, mikä on järkevää, kun otetaan huomioon, että korroosioaiheiset ongelmat aiheuttavat lähes neljä kymmenestä laiteviasta vedenpuhdistamoiden laitteistoissa, kuten Materials Performance -julkaisussa vuonna 2023 julkaistussa tutkimuksessa todettiin.

Muovi- vai metalliraaputtimet: Suora vertailu kestävyydestä ja kunnossapidosta

Metallien korroosion mekanismit: hapettuminen, kuoppakorroosio ja jännitysrikko

Metalliautot ovat alttiita hapen aiheuttamalle hapettumiselle (2–4 ppm), kloridin aiheuttamalle pistekorroosiolle (jopa 1 500 mg/l rannikkoalueiden laitoksissa) ja jännityskorroosion halkeamiselle hitsaussaumojen kohdilla. Vuoden 2022 NACE International -tutkimuksen mukaan 72 % ruostumattomasta teräksestä valmistettujen auttojen vioista johtuu näistä mekanismeista, ja keskimääräiset korjauskustannukset vahingon sattuessa ovat saavuttaneet 740 000 dollaria (Ponemon 2023).

Suorituskykymittarit: Vikaantumistiheydet ja huoltovälit

Muoviautot vikaantuvat vuosittain 83 % vähemmän kuin metalliautot teollisuuden vertailutietojen mukaan. Huoltovälit ulottuvat metalliauton 50 tunnin välistä yli 800 tuntiin polymeerirakenteisille malleille. Vaihtoväleissä on havaittavissa suurin ero:

Muoviauttojen rajoitukset: Toiminta erittäin ääriarvoisissa pH-tasoissa

Vaikka standardi HDPE-kuljettimet ovat erittäin kestäviä, ne menettävät 15 % vetolujuudestaan 12 kuukauden jälkeen pH 2 -ympäristössä verrattuna 2 %:n haurastumiseen neutraaleissa olosuhteissa. Kehittyneet materiaalit, kuten PVDF (polyvinyyliidenuoridiini), säilyttävät kuitenkin rakenteellisen eheytensä pH 0–14 -alueella ja kärsivät alle 0,5 %:n vuosittaisen materiaalihävikin, mikä tekee niistä ihanteellisia äärijännityksissä toimiviin sovelluksiin.

Parhaat käytännöt korroosionkestävien muovikuljettimien valinnassa jätevesisovelluksissa

Tärkeimmät materiaalivalintakriteerit pitkäaikaiselle luotettavuudelle

Kun valitset muovista raaputinta, on kaksi pääasiallista tekijää, jotka kannattaa harkita ensin: kuinka hyvin se kestää kemikaaleja ja säilyttääkö se muotonsa rasituksen alaisena. UHMWPE ja polyuretaani suositellaan erityisesti, koska ne eivät helposti ime aineita sisäänsä heidän matalan tiheyden ansiosta, joka vaihtelee välillä 0,94–0,98 grammaa kuutiodesimetriä kohti. Nämä materiaalit säilyttävät myös noin 89 prosenttia alkuperäisestä lujuudestaan, vaikka niitä olisi pidetty yli 10 000 tuntia hapoissa tai emäksisissä olosuhteissa, joiden pH on välillä 2–12, kuten viime vuonna julkaistussa Materiaalinovatiointiraportissa todettiin. Niille, jotka käsittelevät nimenomaan klooripitoisuuksia alle 500 miljoonasosaa tai rikkihapon käyttöjä, tulisi etsiä materiaaleja, joiden kemiallinen inerttisyys on vähintään 98 prosenttia, jotta varmistetaan pitkäaikainen toiminta ilman heikkenemisongelmia.

Suunnittelu- ja asennustekijät, jotka maksimoivat raaputtimen käyttöiän

Selkeytinten mittoihin sovitettu optimoitu terän geometria vähentää kulumista ja energiankulutusta. Vuoden 2023 tutkimus osoitti, että FEA-suunnitellut raaputinmatalat vähensivät vaihtokustannuksia 65 % karkeissa lietteissä. Tärkeät asennustekijät sisältävät:

• Muuttuvanopeuslaitteet, jotka säätävät nopeutta lietteen viskositeetin mukaan, saavuttaen jopa 85 %:n säästöt energiassa
• Modulaariset kiinnitysjärjestelmät, joilla on ±5 mm tarkkuus asennuksessa estämään lukkiutumista
• Vahvistetut ytimet, jotka säilyttävät muodonmuutoksen alle 0,3 % 15 kN kuormilla

Tulevaisuuden suuntaviivat: Polymeeritekniikan edistysaskelten kehitys viemäriympäristöissä

Uudet komposiittirakenteet upottavat lasikuituytimiä HDPE-matriiseihin, parantaen iskunkestävyyttä 40 %. Vuoden 2024 pilottitutkimus osoitti, että pH-herkkien nanoteknisien anturien sisältävät polymeeriseokset paransivat kunnossapidon ennustetarkkuutta 72 %. Tutkijat kehittävät myös hajoavia lisäaineita, jotka vähentävät mikromuovien irtoamista 70 % ilman, että HDPE:n kestävyys jätevesisovelluksissa heikkenee.

UKK

Mikä aiheuttaa korroosiota jäteveden käsittelyssä käytettävissä metallihaarukoissa?

Metallihairastimien korroosio johtuu pääasiassa altistumisesta jätevedessä oleville kemikaaleille, kuten rikki vedylle, klorideille ja erilaisille hapoille, sekä mikrobiologisesti vaikutetulle korroosiolle (MIC), joka luo kuopat ja jännitysrikot.

Miksi muovimateriaaleja, kuten HDPE:tä ja polyuretaania, suositaan jätevesilaitoksissa?

Muovimateriaaleja, kuten HDPE:tä ja polyuretaania, suositaan niiden ei-reaktiivisen molekyyli rakenteen vuoksi, joka ei edistä sähkökemiallisia reaktioita aggressiivisten jätevesiaineiden kanssa, ja niiden sileiden pintojen vuoksi, jotka vähentävät mikrobiologisesti vaikutettua korroosiota.

Miten muovihairastimet vertautuvat metallihaarastimiin korroosion kestävyyden suhteen?

Muoviset raaput tarjoavat paremman korroosionkestävyyden, ja ne suojaavat noin 98% hajoamista vastaan. Ne eivät kärsi galvaani-korroosiosta ja säilyttävät suuren prosenttiosuuden alkuperäisestä vetovoimastaan jopa pitkän ajan altistumisen jälkeen ankarille olosuhteille verrattuna metallivaihtoehtoihin.

Mitä kustannuksia metallirautojen sijaan käytettäväksi asetetaan muovirautojen?

Muoviskraappien käyttö voi vähentää toimintatehtävän pysähtymisaikaa jopa 73 prosenttia ja vähentää merkittävästi vuotuisia korjauskustannuksia. Niiden vaihtokäyttöjakso on myös pidempi, mikä vähentää pitkän aikavälin kunnossapidon kustannuksia ja parantaa yleistä kustannustehokkuutta aggressiivisissa ympäristöissä.