Miksi ei-metalliset lietteraakaajat ovat ihanteellisia syövyttäville väliaineille sedimentoitumisessa?

Korroosion haaste jätevesialtaiden setteläytysprosesseissa

Sakka-astioissa, joita käytetään jätevedenpuhdistamolla, esiintyy vakavia korroosio-ongelmia rikkihapon vuoksi, joka muodostuu, kun tietynlaiset bakteerit tulevat toiminnalliseksi. Tämä tapahtuu erityisesti säiliön osissa, joissa ei ole happea, koska sulfaattia pelkistävät bakteerit muuttavat sulfaatit rikkivetykaasuksi. Kaasu puolestaan reagoi ilman kanssa pinnalla muodostaen rikkihappoa. Happo syö betoniseinät, kaiteet ja kaikenlaiset mekaaniset osat säiliöiden sisällä. Jopa, kun rakenteet on päällystetty tai vuorattu epoksidilla, mikrobiologisesti aiheutunut korroosio kiihdyttää edelleen prosessia. Perinteiset ruostumattomasta teräksestä valmistetut sakankeräimet eivät myöskään ole turvallisia. Kloridit, sulfidit ja nuo ikävät haihtuvat orgaaniset yhdisteet löytävät pienet halkeamat ja alkavat aiheuttaa vahinkoa. Ne johtavat paikalliseen syöpymiseen sekä halkeamakorroosioon ja jännitysrikkomiseen, jotka pahenevat ajan myötä. Kaikki tämä vahingoittaa tasaisen sakankeruun toimintaa ja tarkoittaa laitteiston vaihtamista paljon aiemmin kuin sen normaali käyttöikä olisi päättynyt. Ei-metalliset sakankeräimet, jotka on suunniteltu erityisesti tähän tarkoitukseen, kestävät paremmin kaikkia näitä kemikaaleja. Niissä käytetään erityisiä polymeerejä, jotka eivät reagoi sähkökemiallisesti. Laitokset, jotka käsittelevät erityisen aggressiivista jäteveden kemiallista koostumusta, käyttävät usein noin 30 % vuosittaisesta huoltobudjetistaan korroosio-ongelmien torjumiseen. Siten kestävien materiaalien valinta ei ole vain hyvä insinööritapa, vaan se on itse asiassa välttämätöntä sileän toiminnan ylläpitämiseksi ilman, että kustannukset karkaavat käsistä pitkällä aikavälillä.

Miten ei-metalliset lietteenpoistimet tarjoavat erinomaisen korroosionkestävyyden

Polymeeri- ja komposiittimateriaalien tiede korroosionkestävyyden taustalla

Ei-metalliset lietteenpoistimet hyödyntävät kehiteltyjä polymeerejä, kuten UHMWPE (erittäin korkea molekyylipaino polyeteeni) ja lasikuituvahvisteisia muoveja (FRP), saavuttaakseen lähes täydellisen korroosionkestävyyden. Nämä materiaalit estävät sähkökemialliset reitit kolmella mekanismilla:

• Molekyylietiheyden (0,94–0,98 g/cm³) muodostamat ei-imeytyvät esteet estävät mikrobien tunkeutumisen ja hapettujen pääsyn
• Kemiallisesti jalot polymeeriketjut kestävät hapettumista klorideista (<500 ppm) ja rikkihappoista (pH <1), toisin kuin metallit, jotka osallistuvat redox-reaktioihin
• Absoluuttinen galvaaninen eristys – poistaa sähkökemiallisen kennon, joka on välttämätön korroosiolle

Riippumattomat polymeerikokeet ASTM D638 -standardin mukaan vahvistavat 89 %:n vetolujuuden säilymisen 10 000 tunnin jälkeen pH 2 -ympäristössä – suoriutuen nelinkertaisesti paremmin kuin epoksi-pinnoitettu hiiliteräs ja ruostumaton teräs.

Käytännön suorituskyky: Ei-metalliset ja ruostumattomat teräkset rikasteensekoittajat happamissa, kloridipitoisissa ympäristöissä

Ruostumattomalaji 316L – jota usein mainitaan korroosionkestävyydestään – epäonnistuu nopeasti kloridipitoisessa jätevedessä valmistajan väittämästä huolimatta 20 vuoden käyttöiästä lievissä pH-olosuhteissa. Käytännön tiedot 12:sta kunnallista ja teollisuuspuhdistamosta osoittavat:

Laitoksen käyttäjät raportoivat johdonmukaisesti 12–15 kertaa pidemmästä käyttöiästä verrattuna hiiliteräkseen happamissa sedimentaatiotankkeissa. Ilman metalliväsymystä, kuoppa-antimista tai galvaanista kytkentää, suunniteltujen pysähdysten määrä laskee 70 % – ratkaiseva etu kloridipitoisissa jätevesisovelluksissa, joita säätelevät EPA:n korroosio-ohjeet infrastruktuurin kestävyydestä.

Ei-metallisten rikasteensekoittajien käyttö- ja taloudelliset edut

Vähentyneet pysähdysajat ja huoltokustannukset käyttöiän aikana

Sulfaanien raaputerät, jotka on valmistettu ei-metallisista materiaaleista, voivat vähentää käyttökustannuksia, koska niillä ei ole korroosio-ongelmia kuten metallisilla vastineilla. Joidenkin teollisuustutkimusten mukaan, mukaan lukien Water Environment Federationin vuoden 2023 raportti, lasikuituvahvisteisista muoveista (GRP) valmistettuja raaputeriä tarvitsee huoltaa noin puolet vähemmän vuosittain verrattuna ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin, kun niitä käytetään korkeiden kloridipitoisuuksien alueilla. Ajan myötä tämä johtaa noin 30 prosentin säästöihin kokonaiskustannuksissa kahdenkymmenen vuoden aikana, vaikka näistä ei-metallisista vaihtoehdoista maksetaankin enemmän alussa. Näiden säästöjen taustalla olevat syyt ovat melko yksinkertaiset, mutta tärkeät huomioitavat asioita laitoksen johtajille.

• Katodisen suojauksen eliminointi ja siihen liittyvä valvonta
• Ei hitsauskorjauksia kuoppa- tai rakakorroosiovaurioille
• Vähentynyt vaihtotiheys ajoketjuille, laakerien ja raaputerien osalta

Galvaanisen hajoamisen puuttuminen poistaa myös tarpeen säännöllisille pinnoitustarkastuksille ja uudelleenpinnoitusjaksoille – mikä yksinkertaistaa huoltosuunnittelua entisestään.

Parantunut luotettavuus ja johdonmukainen lietteen poistotehokkuus

Polymeerit, jotka on suunniteltu kovia olosuhteita varten, säilyttävät muotonsa ja lujuutensa, vaikka niitä altistettaisiin erittäin hapon- tai emäksisille olosuhteille pH-arvosta 1 aina arvoon 13 asti. Metalliosat taipuvat halkeamaan, menettämään suojakerrokset tai liukenemaan nopeammin näissä olosuhteissa. Viimeaikainen tutkimus seurasi suorituskykyä kolmen vuoden ajan kuudessa eri tehtaassa, jotka käsittelevät rikkihappopitoista jätettä. Tulokset osoittivat, että polymeeripohjaiset ketjunraaputtimet poistivat lietteen noin 98 %:n tehokkuudella verrattuna vain 74 %:iin ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin vastineisiin. Koska ne ovat kevyempiä, nämä polymeerijärjestelmät aiheuttavat vähemmän rasitusta moottoreille ja akselille. Tehtaat raportoivat energiansäästöjä 15–20 % välillä ja toimivat edelleen luotettavasti suurissa säiliöissä, joiden leveys ylittää 20 metriä. Tällaisen tasaisen suorituskyvyn ylläpitäminen on erittäin tärkeää keskeisissä sovelluksissa, kuten kemikaalien neutralointialtaissa. Jos kiinteät aineet eivät poistu asianmukaisesti, se voi aiheuttaa ongelmia koko prosessilinjalla ja johtaa ympäristömääräysten rikkomiseen, mihin kukaan ei halua sotkeutua.

Oikean ei-metallisen lietteenpoistimen valinta sovellukseesi

Avaintekijät määrittelyssä: säiliön geometria, lietteen viskositeetti ja kemiallisen altistumisen profiili

Tehokas lietteenpoistimen valinta edellyttää laitteiden ominaisuuksien yhdistämistä kolmen kriittisen toiminnallisen parametrin kanssa:

• Säiliön geometria määrittää mekaanisen yhteensopivuuden. Pyöreät säiliöt, joiden halkaisija on alle 20 m, sopivat yleensä reuna-ajohauille, kun taas yli 30 metriä pitkät suorakulmaiset säiliöt vaativat ristikkojärjestelmän tai ketjukuljetinrakenteen täydellistä kattavuutta ja tasaisen vääntömomentin jakautumista varten.
• Lietteen viskositeetti määrittää poistimen lujuustarpeet. Alhaisen tiheyden liete (<10 % kiintoaineita) voidaan käsitellä tehokkaasti keski-ajopoistimilla, mutta korkean tiheyden lietteelle (>25 % kiintoaineita) tarvitaan vahvistettuja kuljetinlevyjä, suurempaa terän kosketuspintaa ja kestäviä ajomekanismeja, jotka on mitoitettu dynaamiseen kuormitukseen.

Kemiallinen altistuminen on monimutkaisin tekijä. Insinöörien on analysoitava:

Viime vuoden 2024 tutkimuksen mukaan jätevesilaitteiden osalta kaikista raaputinrikkoista lähes kaksi kolmasosaa johtuu siitä, että materiaalit eivät kestä niille altistuvia kemikaaleja. Siksi on erittäin tärkeää valita polymeerit, jotka sopivat ympäristöön, jossa niitä käytetään. Otetaan esimerkiksi UHMWPE: se toimii erinomaisesti happamissa olosuhteissa, joissa on runsaasti sulfideja, mutta on syytä varoa, kun lämpötila nousee yli 60 asteen Celsius-asteikolla, koska materiaali pehmenee liikaa. FRP-materiaalit kestävät lämpöä paremmin yleisesti ottaen, mutta myös niissä on vielä tehtävä työtä oikeiden hartsojen valitsemiseksi, jos halutaan kestävyys klorideja vastaan. Ennen kuin lopulliset tekniset vaatimukset vahvistetaan, kannattaa tarkistaa valmistajien tarjoamat kemiallisen yhteensopivuuden taulukot. Näiden tulisi noudattaa standardeja, kuten ASTM D543 ja ISO 17892-10 -testimenetelmiä, jotta kaikki olisi asianmukaisesti yhdenmukaista.

UKK-osio

Miksi sedimentaatiokaivot kärsivät korroosiosta?

Sedimentaatiotankit kärsivät korroosiosta rikkihapon muodostumisen vuoksi, joka tapahtuu, kun sulfaattia pelkistävät bakteerit muuttavat sulfaatit rikkivedyksi, joka puolestaan reagoi ilman kanssa muodostaen hapon.

Mitä materiaaleja käytetään epämetallisissa lietteenpoistimissa?

Epämetalliset lietteenpoistimet valmistetaan teknisistä polymeereistä, kuten UHMWPE:stä ja lasikuituvahvisteisista muoveista, jotka tarjoavat paremman korrosionkestävyyden verrattuna metalliosiin.

Kuinka epämetalliset lietteenpoistimet vähentävät kustannuksia huollossa?

Epämetalliset lietteenpoistimet vähentävät huoltokustannuksia eliminoimalla tarpeen galvaaniselle suojaukselle, hitsauskorjauksille ja useille vaihdoksille, mikä johtaa 70 %:n säästöihin huoltotoimissa.

Mikä on pääasiallisia etuja epämetallisten lietteenpoistimien käytössä?

Pääetujen joukkoon kuuluu parantunut korrosionkestävyys, pienentyneet huoltokustannukset, parantunut luotettavuus ja tehokkaampi lietteen poisto.