Kāpēc ne-metāla dūņu skrāpētājas ir ideālas korozīvu vidi sedimentācijas procesos?

Korozijas izaicinājums notekūdeņu nogulsnēšanas tvertnēs

Nolaidīšanas tvertnēs notekūdeņu attīrīšanas stacijās rodas nopietnas korozijas problēmas, jo sērskābe veidojas, kad aktīvi kļūst noteikti baktēriju veidi. Tā notiek jo īpaši tvertnes daļās, kur nav skābekļa, jo sulfātu reducējošās baktērijas pārvērš sulfātus par sērūdeņraža gāzi. Šī gāze pēc tam reaģē ar gaisu uz virsmas, veidojot sērskābi. Šī skābe izēd betona sienas, margas un dažādas mehāniskās detaļas tvertnēs. Pat tad, ja šīs konstrukcijas ir pārklātas vai izklātas ar epoksīdu, mikrobiāli ietekmētā korozija joprojām paātrina procesu. Tradicionālie nerūsējošā tērauda dūņu skrāpēji arī nav droši. Hlorīdi, sulfīdi un šīs nepatīkamās organiskās savienojumu tvaika formas atrod sīkas plaisas un sāk izraisīt problēmas. Tās izraisa punktveida koroziju, šķelšanās koroziju un spriegumu izraisītu plaisāšanu, kas laika gaitā kļūst arvien sliktāka. Visa šī kaitējuma dēļ tiek traucēta pastāvīga dūņu noņemšana, un iekārtas jānomaina daudz agrāk, nekā tās būtu jāizstādina no ekspluatācijas. Šim specifiskajam uzdevumam paredzētie nemetāla dūņu skrāpēji labāk iztur šo vielu iedarbību. Tie izmanto speciālus polimērus, kuri neiedarbojas elektroķīmiski. Stacijas, kas apstrādā īpaši agresīvu notekūdeņu ķīmiju, bieži iztērē aptuveni 30% no savas ikmēneša uzturēšanas budžeta, cīnoties ar korozijas problēmām. Tāpēc materiālu izvēle, kas kalpo ilgāk, nav tikai labs inženierijas lēmums, bet patiesībā ir būtiska nepieciešamība, lai nodrošinātu nepārtrauktu darbību, neiztērējot pārmērīgi daudz līdzekļu ilgtermiņā.

Kā nemetāla dūņu skrāpēji nodrošina pārākumu pret koroziju

Polimēru un kompozītmateriālu zinātne, kas stāv aiz korozijas imunitātes

Nemetāla dūņu skrāpēji izmanto inženiertehniski izstrādātus polimērus, piemēram, UHMWPE (ultraaugsta molekulmasas polietilēnu) un stiklšķiedru pastiprinātus plastikus (FRP), lai sasniegtu gandrīz pilnīgu imunitāti pret koroziju. Šie materiāli izslēdz elektroķīmiskos procesus trīs veidos:

• Molekulārā blīvums (0,94–0,98 g/cm³) rada neporainu barjeru pret mikroorganismu iekļūšanu un skābju iekļūšanu
• Ķīmiski inerti polimēru ķēdes pretojas oksidācijai no hlorīdiem (<500 ppm) un sērskābes (pH <1), atšķirībā no metāliem, kuri piedalās redoksreakcijās
• Absolūta galvaniska izolācija – iznīcina elektroķīmisko elementu, kas nepieciešams korozijai

Neatkarīgi polimēru testi saskaņā ar ASTM D638 apstiprina 89 % izturības saglabāšanu pēc 10 000 stundām pH 2 vides apstākļos – šis rādītājs ir četrreiz augstāks nekā epoksīda pārklātajiem oglekļa tēraudiem un nerūsējošajiem tēraudiem

Reālās darbības veiktspēja: Nemetāla un nerūsējošā tērauda dūņu skrāpēji skābās, augsta hlorīda vides apstākļos

Nerūsējošā tērauda kvalitāte 316L—bieži minēta tās korozijizturības dēļ—ātri iziet no ierindas hlorīdu bagātās notekūdeņos, neskatoties uz ražotāja apgalvojumiem par 20 gadu kalpošanas laiku pie mērenas pH vides. Dati no 12 komunālajiem un rūpnieciskajiem attīrīšanas uzņēmumiem rāda:

Uzstādījumu operatori pastāvīgi ziņo par 12–15 reizes ilgāku kalpošanas laiku salīdzinājumā ar oglekļa tēraudu skābās sedimentācijas tvertnēs. Tā kā nav metāla noguruma, čūlaiņveidošanās vai galvaniskās savienošanās, negaidītiem pārtraukumiem samazinās par 70%—izšķiroša priekšrocība augsta hlorīda koncentrācijas notekūdeņu lietojumos, kas pakļauti ASV Vides aizsardzības aģentūras (EPA) korozijas norādījumiem infrastruktūras izturībai.

Nemetāla dūņu skrāpēju ekspluatācijas un ekonomiskās priekšrocības

Samazināts darbības pārtraukumu ilgums un apkopes izmaksas kalpošanas laikā

Dūņu skrāpēji, kas izgatavoti no nemetāliskiem materiāliem, var samazināt ekspluatācijas izmaksas, jo tiem nerodas korozijas problēmas, kā tas notiek ar metāla līdziniekiem. Saskaņā ar dažiem nozares pētījumiem, tostarp neseno 2023. gada ziņojumu no Water Environment Federation, stiklšķiedras armēta plastika (GRP) skrāpējiem nepieciešama aptuveni par pusi mazāk apkopes gadā salīdzinājumā ar nerūsējošā tērauda skrāpējiem, ja tie tiek izmantoti apvidos ar augstu hlorīdu līmeni. Laika gaitā tas kopumā veido aptuveni 30 procentus lielas ietaupījumus divdesmit gadu laikā, pat ja sākotnējās izmaksas par šiem nemetāliskajiem risinājumiem ir augstākas. Šo ietaupījumu galvenie iemesli ir diezgan vienkārši, taču tiem ir būtiska nozīme objektu pārvaldniekiem.

• Katodiskās aizsardzības sistēmu un ar tām saistītās uzraudzības novēršana
• Nav nepieciešams metināt remontdarbus plaisu vai spraugu korozijas bojājumiem
• Samazināta piedziņas ķēdes, rullīšu un slīpju nomaiņas biežums

Bezgalvaniskās degradācijas trūkums arī noņem nepieciešamību pēc periodiskām pārklājuma pārbaudēm un pārklāšanas cikliem—vēl vairāk vienkāršojot uzturēšanas plānošanu.

Uzlabota uzticamība un pastāvīga dūņu noņemšanas efektivitāte

Polimēri, kas izstrādāti agresīvām vides apstākļiem, saglabā savu formu un izturību pat tad, ja tie tiek pakļauti ļoti skābiem vai sārmainiem apstākļiem no pH 1 līdz pat 13. Metāla komponenti šādos apstākļos parasti plaisā, zaudē aizsargkārtas vai vienkārši ātrāk izšķīst. Pēdējā pētījuma ietvaros trīs gadus tika sekots efektivitātei sešās dažādās rūpnīcās, kas apstrādāja atkritumu plūsmas ar lielu sērskābes saturu. Rezultāti parādīja, ka polimēru bāzes ķēdes skrāpji noturēja apmēram 98 % efektivitāti, salīdzinot ar tikai 74 % efektivitāti nerūsējošā tērauda versijām. Tā kā tie ir vieglāki, šie polimēru sistēmu risinājumi mazāk slodze motorus un piedziņas mehānismus. Rūpnīcas ziņoja par enerģijas ietaupījumiem no 15 % līdz 20 %, turpinot darboties uzticami lielos baseinos, kuru platums pārsniedz 20 metrus. Saglabāt šādu stabili augstu veiktspēju ir īpaši svarīgi būtiskās jomās, piemēram, ķīmisko vielu neitralizācijas baseinos. Ja cietās daļiņas netiek pienācīgi noņemtas, tas var izraisīt problēmas visā apstrādes procesa līnijā un novest pie vides noteikumu pārkāpumiem, ar ko neviens negrib saskarties.

Pareizā nemetāla dūņu skrāpēja izvēle jūsu pielietojumam

Galvenie specifikācijas apsvērumi: baseina ģeometrija, dūņu viskozitāte un ķīmiskās iedarbības profils

Efektīva dūņu skrāpēja izvēle prasa aprīkojuma iespēju saskaņošanu ar trīs būtiskiem ekspluatācijas parametriem:

• Baseina ģeometrija nosaka mehānisko savietojamību. Aplveida baseiniem ar diametru līdz 20 m parasti piemēroti perifērie piedziņas sistēmas, savukārt taisnstūrveida baseiniem, kuru garums pārsniedz 30 m, ir nepieciešamas režģa veida vai ķēdes braukšanas konfigurācijas, lai nodrošinātu pilnu pārklājumu un vienmērīgu krāšņu sadalījumu.
• Dūņu viskozitāte nosaka skrāpēja izturības prasības. Zemas blīvuma dūņām (<10% cieto vielu) efektīvi darbojas centrālās piedziņas skrāpēji, taču augsta blīvuma nogulsnēm (>25% cieto vielu) nepieciešamas pastiprinātas skrāpju plāksnes, palielināta lāpstiņu kontaktplatība un izturīgas piedziņas ierīces, kas paredzētas dinamiskai slodzei.

Ķīmiskā iedarbība joprojām ir sarežģītākais faktors. Inženieriem ir jāanalizē:

Saskaņā ar neseno 2024. gada pētījumu par notekūdeņu iekārtām, gandrīz divas trešdaļas visu skrāpēju bojājumu rodas tādēļ, ka materiāli vienkārši nesader ar tiem ķīmiskajiem savienojumiem, kuriem tie tiek pakļauti. Tāpēc ir ļoti svarīgi izvēlēties polimērus, kas atbilst konkrētajām apstākļu reālajām prasībām. Piemēram, UHMWPE lieliski darbojas skābā vidē ar lielu sulfīdu saturu, taču jābūt uzmanīgam, kad temperatūra pārsniedz 60 grādus pēc Celsija, jo materiāls kļūst pārāk mīksts. PFR materiāli vispārēji labāk iztur siltumu, taču joprojām ir nepieciešams rūpīgi izvēlēties piemērotas sveķu šķirnes, ja vēlamies, lai tie izturētu hlorīdus. Pirms galīgi apstiprina jebkādas specifikācijas, ir vērts pārbaudīt ražotāju sniegtos ķīmiskās saderības grafikus. Tie būtu jāveido saskaņā ar standartiem, piemēram, ASTM D543 un ISO 17892-10 testēšanas metodēm, lai nodrošinātu pareizu atbilstību.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāpēc nogulsnes tvertnēm rodas korozija?

Nogulšņu tvertnēs notiek korozija, jo sulfātreducējošas baktērijas pārveido sulfātus par sērūdeņraža gāzi, kas reaģējot ar gaisu veido sērskābi.

Kādi materiāli tiek izmantoti nemetāla dūņu skrāpējos?

Nemetāla dūņu skrāpēji ir izgatavoti no inženiertehniskiem polimēriem, piemēram, UHMWPE un stiklšķiedru pastiprinātiem plastmasas materiāliem, kuri nodrošina labāku pretestību pret koroziju salīdzinājumā ar metāla komponentiem.

Kā nemetāla dūņu skrāpēji samazina uzturēšanas izmaksas?

Nemetāla dūņu skrāpēji samazina uzturēšanas izmaksas, novēršot nepieciešamību pēc galvaniskās aizsardzības, metināšanas remontiem un biežām nomaiņām, rezultātā ietaupot līdz 70% uzturēšanas izmaksās.

Kādas ir galvenās priekšrocības, izmantojot nemetāla dūņu skrāpējus?

Galvenās priekšrocības ietver labāku pretestību pret koroziju, zemākas uzturēšanas izmaksas, uzlabotu uzticamību un palielinātu dūņu noņemšanas efektivitāti.