EN
Problem stali nierdzewnej w warunkach korozji ścieków
A stacja oczyszczania ścieków zarządzanie 50 000 metrów sześciennych ścieków miejskich dziennie odbywa się w środowisku chemicznie agresywnym. Odpływ z osadnika pierwotnego zawiera 150–400 mg/L jonów chlorkowych pochodzących z miękczania wody domowej, odpadów przemysłowych oraz spływu soli drogowej. W procesie oczyszczania wtórnego powstaje siarkowodór, który powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu osadu — stężenia od 5 do 50 ppm w przestrzeni nadpowierzchniowej nad zbiornikami osadnikowymi przekształcają się w kwas siarkowy poprzez biologiczną oxidację na każdej powierzchni znajdującej się powyżej poziomu wody. Takie środowisko niszczy stal nierdzewną w sposób, który jej nazwa — „nierdzewna” — wprowadza inżynierów w błąd, sprawiając, że sądzą, iż nie ulegnie korozji.
Korozja punktowa wywołana chlorkami, atak siarkowodoru oraz korozja galwaniczna w środowisku osadników
Trzy mechanizmy korozji powodują degradację elementów skraplaczy ze stali nierdzewnej w stacja oczyszczania ścieków . Korozja punktowa wywołana chlorkami — jony chlorkowe przenikają pasywną warstwę tlenku chromu na stali nierdzewnej 304 przy stężeniu powyżej 100 mg/L, gdy temperatura wody przekracza 30°C, tworząc wgłębienia, które w ciągu 2–4 lat stają się przebitkami przez całą grubość ścianki. Stal nierdzewna 316, zawierająca molibden, wykazuje odporność na korozję punktową przy wyższych stężeniach, ale jej koszt jest o 40–60% wyższy; ponadto ulega korozji w strefach spawania, gdzie strefa wpływu ciepła traci molibden. Atak siarkowodoru — H₂S przekształca się w kwas siarkowy za pośrednictwem bakterii Thiobacillus na ścianach zbiornika powyżej poziomu wody, co prowadzi do obniżenia pH do wartości 1,0–2,0. Ten kwas rozpuszcza matrycę żelazową, pozostawiając osłabioną strukturę, która ulega awarii pod wpływem obciążenia mechanicznego. Korozja galwaniczna we wszystkich połączeniach ze stali nierdzewnej i stali węglowej — sworzeń łańcucha skrobnika ze stali 304 w kontaktach z kołem zębatym ze stali węglowej tworzy ogniwo galwaniczne, przyspieszając zużycie koła zębatego 3–5-krotnie.
Przypadek z praktyki — awaria łańcucha skrobnika w miejskim zakładzie po 18 miesiącach
Miejski stacja oczyszczania ścieków w zakładzie oczyszczalni ścieków położonym w regionie przybrzeżnym Azji Południowo-Wschodniej wymieniono w 2021 r. łańcuchy skraplaczy pierwotnych na stal nierdzewną AISI 304. W połowie 2023 r. – po 18 miesiącach eksploatacji – ogniwa łańcucha znajdujące się na linii wody wykazały widoczne ubytki korozji punktowej, a trzy ogniwa pękły, powodując upadek łopatki skraplacza do wnętrza skraplacza i konieczność czterodniowego postoju w celu odzyskania elementu za pomocą dźwigu. Analiza wody wykazała stężenie chlorków na poziomie 280 mg/L oraz siarkowodoru (H₂S) w przestrzeni nadpowierzchniowej na poziomie 12 ppm. Zakład zastąpił cały system komponentami skrapaczowymi z materiałów kompozytowych firmy HSHUAKE (Hengshui Huake Rubber & Plastic), producenta posiadającego 18-letnie doświadczenie w zakresie niemetalicznych systemów skrapaczów osadu, który obsługuje ponad 100 krajów. Zastępczy łańcuch – wykonany z tworzywa sztucznego inżynieryjnego wzmocnionego włóknem szklanym i stabilizowanego przed działaniem promieniowania UV – nie wykazał żadnych objawów korozji, żadnej utraty masy ani żadnego pogorszenia właściwości mechanicznych po 24 miesiącach eksploatacji. Od tego czasu zakład przeprowadził modernizację dwóch dodatkowych skrapaczy.
Materiały kompozytowe — koszty, żywotność i wydajność
FRP i tworzywa inżynierskie vs stal nierdzewna 304 i 316 — analiza porównawcza
A stacja oczyszczania ścieków porównanie elementów skrobiarek kompozytowych ze stalą nierdzewną obejmuje cztery parametry. Odporność na korozję — tworzywa inżynierskie (PA6 z włóknem szklanym, UHMWPE, POM) oraz FRP są obojętne wobec chlorków, siarkowodoru i kwasu siarkowego w całym zakresie chemii ścieków. Okres użytkowania — prawidłowo dobrana kompozytowa taśma skrobiarki trwa od 10 do 15 lat w oczyszczalniach ścieków miejskich, czyli 3–5 razy dłużej niż taśma ze stali nierdzewnej 304, której żywotność w warunkach agresywnych wynosi od 2 do 4 lat. Masa — kompozyty są o 60–75% lżejsze. Skrobak kompozytowy o masie 8 kg zastępuje skrobak ze stali nierdzewnej o masie 25 kg. Koszt początkowy — elementy skrobiarek z tworzyw inżynierskich kosztują o 15–30% mniej niż elementy ze stali nierdzewnej 304 i o 40–55% mniej niż elementy ze stali nierdzewnej 316 za poszczególny element.
Porównanie kosztów energii i konserwacji
Dobór silnika napędowego, wymiana zużywanych elementów oraz redukcja nakładu pracy
Zmniejszenie masy elementów skrobiarek kompozytowych w stacja oczyszczania ścieków prowadzi do trzech oszczędności. Dobór silnika napędowego — kompozyty wymagają silnika o 30–40% mniejszej mocy. Silnik o mocy 2,2 kW zastępuje silnik o mocy 3,7 kW, co pozwala oszczędzić rocznie 13 000 kWh (około 1600 €). Koła zębate napędzające łańcuchy kompozytowe mają 2–3 razy dłuższą żywotność niż w przypadku łańcuchów metalowych, bez konieczności stosowania par galwanicznych. Komponenty kompozytowe mogą być montowane przez dwóch pracowników bez użycia żurawia, co zmniejsza roczny nakład pracy serwisowej o 40–60 godzin roboczych na ogniwo osadnika.
Aspekty praktyczne instalacji i modernizacji
Redukcja masy, montaż modułowy oraz zgodność ze strukturami istniejących zbiorników
Modernizacja stacja oczyszczania ścieków zamiana elementów skrobaków ze stali nierdzewnej na kompozytowe nie wymaga modyfikacji konstrukcyjnych. Elementy kompozytowe są modułowe — ogniwa łańcucha, sekcje skrobaków i ostrza skrobaków montuje się za pomocą połączeń z wykorzystaniem sworzni i pierścieni zabezpieczających przy użyciu podstawowych narzędzi ręcznych. Clarifikator o długości 40 metrów, który przy montażu ze stali nierdzewnej wymagał 50-tonowego dźwigu samochodowego, może być serwisowany przy użyciu rusztowań i ręcznego podnoszenia. Systemy kompozytowe są dostosowywane indywidualnie do długości, szerokości zbiornika oraz głębokości wody, a także dopasowywane do istniejącej odległości środków kół napędowych, dzięki czemu modernizacja możliwa jest bez zmiany istniejącego układu napędowego — wystarczy jedynie obniżyć moc silnika.
Często zadawane pytania
Ile można zaoszczędzić w oczyszczalni ścieków poprzez przejście na skrobaki kompozytowe?
A stacja oczyszczania ścieków przejście ze stali nierdzewnej 304 na elementy skrobaków kompozytowych pozwala zaoszczędzić od 15% do 30% kosztów początkowych elementów, od 30% do 40% energii pobieranej przez silnik napędowy oraz całkowicie eliminuje konieczność wymiany elementów co 2–4 lata, która występuje przy stosowaniu stali nierdzewnej w agresywnych ściekach. HSHUAKE dostarczyła systemów skrobaków niemetalicznych do oczyszczalni w ponad 100 krajach.
Jak długo trwają komponenty skrobiarek kompozytowych w ściekach?
Komponenty skrobiarek kompozytowych w stacja oczyszczania ścieków trwają od 10 do 15 lat — czyli 3–5 razy dłużej niż stal nierdzewna 304 w agresywnych warunkach zawierających chlorki i H₂S. Firma HSHUAKE oferuje rozszerzoną gwarancję na swoje niemetalowe systemy skrobiarek.
Czy skrobiarki kompozytowe są tak wytrzymałe jak stal nierdzewna?
Tak. Wzmocnione włóknem szklanym tworzywa inżynierskie stosowane w stacja oczyszczania ścieków systemach skrobiarek mają wytrzymałość na rozciąganie w zakresie 150–220 MPa — co jest porównywalne lub nawet przekracza granicę plastyczności stali nierdzewnej 304 (205 MPa) przy masie o około 75 % mniejszej.
Co powoduje korozję stali nierdzewnej w oczyszczalniach ścieków?
Pitowanie chlorkowe przy stężeniu powyżej 100 mg/L, przemiana siarkowodoru (H₂S) w kwas siarkowy przez bakterie Thiobacillus oraz korozja galwaniczna w miejscach połączeń stali nierdzewnej ze stalą węglową powodują awarie skrobiarek ze stali nierdzewnej w stacja oczyszczania ścieków ciągu 2–4 lat.
Czy skrobiarki kompozytowe można zainstalować w istniejących osadnikach?
Tak. Składane elementy skrobaka są dopasowane do wymiarów istniejącego zbiornika, zgodnie z odległością środków kół zębatych i rozstawem listew nośnych. Montaż odbywa się przy użyciu podstawowych narzędzi ręcznych – nie jest wymagany dostęp żurawia. stacja oczyszczania ścieków są dopasowane do wymiarów istniejącego zbiornika, zgodnie z odległością środków kół zębatych i rozstawem listew nośnych. Montaż odbywa się przy użyciu podstawowych narzędzi ręcznych – nie jest wymagany dostęp żurawia.
Jakie konserwacje wymagają systemy skrobaków kompozytowych?
Systemy skrobaków kompozytowych w stacja oczyszczania ścieków wymagają rocznej wizualnej kontroli napięcia łańcucha, zużycia zębów kół zębatych oraz stanu listew nośnych. Nie jest wymagana ochrona przed korozją, malowanie ani ochrona katodowa – materiał jest naturalnie obojętny wobec chemii ścieków.