EN
A korróziós kihívás a szennyvízkezelésben
A szennyvízkezelő környezetek a legkorrozívebb ipari környezetek közé tartoznak. A hidrogén-szulfid, amely az anaerob bomlás során keletkezik, nedvesség jelenlétében kénsavat képez, amely a fémalkotóelemeket 10-től 50-szer nagyobb sebességgel támadja meg, mint a tipikus légköri korrózió. A klórionok gyorsítják a rozsdamentes acél pittings (pontszerű) korrózióját, míg az abrazív szilárd anyagok kopasztják a mozgó alkatrészeket. Egy műanyag kaparó ebben a környezetben a bizonyítás terhét viseli – képes-e egy nem fémes anyag túlélni ott, ahol a fémek meghibásodnak?
Hogyan gyorsítja fel a sótartalom a fémek degradációját
A magas sótartalmú szennyvíz elektrolitként működik, és galváni korróziót okoz különböző fémek között. A 304-es és a 316-os típusú rozsdamentes acél általános korrózióval szemben ellenálló, de érzékeny a klórionok okozta feszültségkorrodíciós repedésre, amikor a klórion-koncentráció körülbelül 1000 ppm fölé emelkedik magas hőmérsékleten. A városi szennyvíz ipari lefolyásokkal gyakran meghaladja ezt a küszöbértéket. Ennek eredménye váratlan repedések láncszemekben, kaparópengékben és szerelvényekben.
A korrózió előrejelzhető sorrendben zajlik. Először felületi pittszerű károsodás alakul ki, amelyet a rutinellenőrzések során nem lehet észrevenni. A mélyülő gödrök feszültségkoncentrációs pontokká válnak, ahol a mechanikai terhelés repedéseket indít el. A repedések addig terjednek, amíg a alkatrész eltörik. Egy műanyag kaparó teljesen kizárja ezt a hibamód-sorozatot, mivel az anyag természetes módon ellenáll a klórionok támadásának és az elektrokémiai korróziónak.
Mérnöki minőségű műanyagok anyagtulajdonságai
A polipropilén széles körű kémiai ellenállást nyújt a szennyvízben előforduló pH 2–13-as tartományban – ugyanolyan jól bírja az erősen savas elsődleges ülepítést, mint az alkalikus vegyszeres ülepítést. A fajlagos sűrűsége 0,90–0,91, ami azt jelenti, hogy az alkatrészek úsznak, nem süllyednek, így a hajtómotor terhelése és az energiafogyasztás körülbelül 20 százalékkal csökken a fémből készült szerelvényekhez képest.
A kopás- és mechanikai élettartam összehasonlítása
Keverés ellenállása
A homok és szilárd anyagok okozta abrasív kopás a legfontosabb mechanikai meghibásodási ok. A fémes kaparók idővel keményednek és rideggé válnak, mivel a munkakeményedés csökkenti a nyúlékonyságukat. Ezzel szemben a műanyag kaparók kopása előrejelzhetőbb: fokozatos felületi anyagvesztés történik, anélkül, hogy hirtelen, rideg törés következne be. A Huake Rubber & Plastic műanyag kaparórendszerei 8–12 év működési élettartamot mutatnak a közösségi másodlagos ülepítőmedencékben, ami összehasonlítható az állítható rozsdamentes acél élettartamával; a kulcskülönbség azonban az, hogy a műanyag alkatrészek fokozatosan, nem pedig katasztrofálisan romlanak el.
Az ütközés ellenállása
Az üregelő pengék üvegszálas, megerősített nylon összetételből készülnek, amelyek szakítószilárdsága 120–160 megapascal, ütőszilárdságuk pedig 80 joule/méter feletti – ez átfedésbe kerül az öntöttvas tulajdonságaival. Az alacsonyabb rugalmassági modulus miatt a műanyag pengék terhelés hatására deformálódnak, nem pedig továbbítják a teljes erőt a rögzítési szerkezeten keresztül, így csökkentve a hajtási mechanizmusok és a tartályfalak terhelését.
Gyakorlati példa: Szövőipari szennyvízkezelő telep átalakítása
Egy dél-ázsiai ipari szövőipari szennyvízkezelő telep naponta 8000 köbméter szennyvizet kezelt, amely maradék festékek, nátrium-hidroxid és legfeljebb 3000 ppm nátrium-klorid tartalmat mutatott. Az eredeti 316L rozsdamentes acél üregelő pengék 18 hónapon belül lyukasodást és résekben fellépő korróziót mutattak. A teljes cserére 36 hónap után került sor.
A gyártóüzem a Huake Rubber & Plastic cég műanyag kaparórendszerére váltott, amely üvegszálas polipropilén láncot és kaparóelemeket tartalmaz. A telepítés súlya 60 százalékkal kisebb volt, mint a fémes rendszeré. A folyamatos üzemeltetés 48 hónapja után végzett vizsgálat során kevesebb, mint 2 milliméteres felületi kopás, bármely alkatrész korróziója nélkül, valamint nullás üzemzavar-mentes karbantartási időszak mutatkozott. A becsült élettartam 10 év, a csereszükséglet költsége 40 százalékkal alacsonyabb, mint a rozsdamentes acélé.
Kiválasztási és karbantartási szempontok
Hőmérsékleti és kémiai határok
A polipropilén kaparók folyamatos üzemre 80–90 °C-ig alkalmasak, míg a polietilén alsó hőmérsékleti határa körülbelül 70 °C. Az e határértékeket meghaladó ipari szennyvíz esetén fémes vagy speciális fluoropolimer alkatrészek szükségesek. A kémiai kompatibilitást az adott szennyvízre kell ellenőrizni – a gyógyszeripari szennyvízben található szerves oldószerek támadják a polipropilént, ezért acetál vagy PVDF alternatívák szükségesek.
Telepítés és méretezés
Egy 30 méteres ülepítőtartályhoz használt műanyag kaparórendszer tömege körülbelül 1200 kilogramm, míg a rozsdamentes acélból készült rendszeré 3500 kilogramm. A tömegcsökkenés egyszerűbbé teszi a telepítést, és csökkenti a nehéz emelőberendezések igényét. A hajtómotor teljesítményigénye arányosan csökken – egy 2 lóerős motor elegendő a műanyag rendszerhez ugyanarra a tartályra, amelyhez a fémből készült rendszerhez 3 lóerős motor szükséges.
Gyakran Ismételt Kérdések
Mennyi ideig tart egy műanyag kaparó a szennyvízkezelésben összehasonlítva a fémmel?
Egy műanyag kaparórendszer általában 8–12 évig üzemel kommunális szennyvízkezelési alkalmazásokban, ami összehasonlítható a rozsdamentes acél 10–15 éves élettartamával. A műanyag fokozatosan meghibásodik, míg a fém hirtelen korróziós repedések miatt meghibásodhat. A teljes tulajdonosi költség általában alacsonyabb a karbantartási költségek csökkenése miatt.
Milyen kémiai körülmények okozzák a műanyag kaparók meghibásodását?
Koncentrált szerves oldószerek, 20 százaléknál erősebb oxidáló savak, illetve folyamatosan 80 °C-nál magasabb hőmérséklet. A Huake és más gyártók szokásos polipropilén kaparái jól bírják a tipikus községi és ipari szennyvízprofilokat.
Képesek-e a műanyag kaparák kezelni a szennyvízben lévő csiszoló szennyeződéseket és homokot?
Igen – a műanyag kapará anyagok elhasználódása előre jelezhető módon zajlik a csiszoló körülmények között, és kevésbé hajlamosak lokális karcolódásra. Az üvegszálas megerősítés a kopásállóságot a közepes széntartalmú acél szintjére emeli.
Más hajtómotorokra van szükség a műanyag kaparákhoz, mint a fémesekhez?
A műanyag kapará rendszerek tömege 40–60 százalékkal kisebb, így kisebb hajtómotorokra és könnyebb támasztó szerkezetekre van szükség. Egy tipikus műanyag rendszer a hajtási teljesítményt 30–40 százalékkal csökkenti ugyanazon medence esetében összehasonlítva egy fémes rendszerrel.
Hogyan hat a műanyag kapará tömege a medence szerkezeti követelményeire?
A kisebb súly csökkenti a tervezési terheléseket a tartály falain és a tartógerendákon, egyszerűsítve a meglévő szerkezetek felújítását, ahol egy fém rendszer súlya szerkezeti megerősítést igényelne.
A műanyag kaparók javíthatók, vagy teljes cseréjük szükséges?
Az egyes láncszemeket, kaparópengéket és kopásálló talpakat a teljes rendszer eltávolítása nélkül lehet cserélni. A Huake Rubber & Plastic moduláris terve lehetővé teszi a célzott cserét, így csökkentve a leállási időt a fém rendszerekhez képest, amelyeknél a teljes részegység cseréje szükséges.