工業(yè)污廢水處理池防腐蝕材料及結(jié)構(gòu)研究

劉明瑋

（江蘇開放大學(xué)，江蘇 南京 210000）

1 工業(yè)污廢水處理池防腐蝕

通常情況下，工業(yè)污廢水處理池會(huì)以混凝土結(jié)構(gòu)為主，但是混凝土極其容易腐蝕，如空氣腐蝕、酸堿腐蝕等，且會(huì)在污廢水存放時(shí)受到磨蝕，導(dǎo)致貯池出現(xiàn)滲透的情況，出現(xiàn)脹裂、裂縫、凹陷等問題，且會(huì)由于物理侵蝕及菌藻類微生物腐蝕降低貯池的使用壽命，為工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展埋下安全隱患。

在設(shè)計(jì)污廢水處理的貯池時(shí)，需要考慮一年四季的溫差變化，并在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用現(xiàn)代化防腐蝕的處理技術(shù)，以此提高貯池的使用壽命，避免其在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)問題。當(dāng)前，化工、石油、制藥、發(fā)電類企業(yè)如需要進(jìn)行大量的污廢水處理，會(huì)在室外建設(shè)一個(gè)或多個(gè)大型鋼筋混凝土貯池，但由于氣候變化的原因及天氣原因，貯池中存放的各類物質(zhì)可能反應(yīng)于空氣，如生成不溶于水的碳酸鈣，使混凝土污廢水處理池受到破壞。如污廢水中含有碳酸鈉或碳酸鈣飽和時(shí)，會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，且會(huì)溶，貯池內(nèi)便會(huì)滋生微生物，且污水中的藻類會(huì)開始大量繁殖，當(dāng)微生物及藻類繁殖到一定程度時(shí)便會(huì)出現(xiàn)微生物腐蝕的現(xiàn)象，為貯池的穩(wěn)定應(yīng)用帶來一定的負(fù)面影響[1]。下面該文將對(duì)各類污廢水進(jìn)行總結(jié)，以現(xiàn)代化方式對(duì)貯池進(jìn)行處理，以此為我國工業(yè)污廢水處理提供一定的幫助。

2 工業(yè)污廢水處理池防腐效果下降的原因

針對(duì)此工業(yè)污廢水處理，我國出臺(tái)了相關(guān)的法律法規(guī)，要求未經(jīng)處理的污廢水直接排放的工廠進(jìn)行關(guān)閉和查封，并在此基礎(chǔ)上明確規(guī)定污廢水處理的要求，不斷提高污染物處理質(zhì)量，以此對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

因此，現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)均采用環(huán)保工藝進(jìn)行污廢水的處理及排放，并在此過程中建立了污廢水處理池，以現(xiàn)代化手段達(dá)到我國規(guī)定的排放要求。但是從現(xiàn)階段污廢水處理池的情況來看，由于其在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到各類外界因素的影響，如氣候、溫度、紫外線、微生物和污廢水等，導(dǎo)致貯池在使用過程中受到了嚴(yán)重的侵蝕，出現(xiàn)了不同程度的問題，降低了其在工業(yè)生產(chǎn)中的作用。所以在工業(yè)污廢水處理池設(shè)計(jì)過程中需要考慮各類影響因素，以現(xiàn)代化方式解決此類問題，進(jìn)而提高貯池的使用壽命[1]。工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)在室外設(shè)立大型混凝土貯池，但是貯池長期處于室外會(huì)受到影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)脹裂、滲透等現(xiàn)象，降低了其實(shí)際作用，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低，破壞處理池整體結(jié)構(gòu)。因此，在工業(yè)污廢水處理池設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，需要進(jìn)行防腐蝕處理，并合理選擇防腐材料及結(jié)構(gòu)，以此延長污廢水池的使用時(shí)間。

3 工業(yè)污廢水處理池防腐蝕的處理

工業(yè)污廢水中含有大量的腐蝕性物質(zhì)，在貯池對(duì)污水處理的過程中會(huì)受到腐蝕現(xiàn)象，如果不對(duì)此進(jìn)行處理，在應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)貯池癱瘓的情況，導(dǎo)致工業(yè)污廢水無法得到有效的處理，影響我國的生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，部分工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)沒有對(duì)污廢水處理池進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)，也未能合理應(yīng)用防腐材料及防腐結(jié)構(gòu)，降低了貯池的使用壽命。此類污廢水處理池在長時(shí)間應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)表層脫落的現(xiàn)象，降低混凝土的強(qiáng)度，由此可以看出，對(duì)貯池結(jié)構(gòu)的防腐蝕措施進(jìn)行研究尤為重要。

當(dāng)前提高貯池混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要措施包括材料更換、表面涂裝、添加劑應(yīng)用等，材料可以在設(shè)計(jì)中更換為高性能混凝土材料，如鋼渣砂混凝土或耐腐蝕混凝土，在實(shí)際應(yīng)用中需要合理使用強(qiáng)度較高的混凝土材料，通過調(diào)整混凝土配合比提高混凝的性能，并根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況最終選擇合理的方案，該方式現(xiàn)階段應(yīng)用高性能混凝土已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)耐久性的必要措施[1]。表面涂裝可以為貯池添加防護(hù)層，在此過程中需要對(duì)混凝土表面及建設(shè)時(shí)的鋼筋進(jìn)行涂裝，可選用硅烷類涂料、溶膠性無機(jī)滲透結(jié)晶型材料，以此降低污廢水對(duì)處理池的腐蝕度，而添加劑的作業(yè)則是提高混凝土密度，避免混凝土出現(xiàn)大量的縫隙，以密實(shí)度提高混凝土強(qiáng)度，進(jìn)一步提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長工業(yè)污水處理池的使用壽命，使污廢水處理池的應(yīng)用更加有效。

4 工業(yè)污廢水處理池防腐蝕材料及結(jié)構(gòu)

工業(yè)的污廢水中含有大量的腐蝕物質(zhì)，未經(jīng)防腐蝕處理的貯池通常在2～3個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)損壞的情況，如持續(xù)應(yīng)用將會(huì)發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度明顯下降，基于此，在一般情況下，2～3月個(gè)就會(huì)出現(xiàn)池表面的損壞，強(qiáng)度下降明顯[2]。因此，必須對(duì)工業(yè)污廢水處理池防腐蝕材料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并針對(duì)性地提出具體的措施。

4.1 玻璃鋼襯里

玻璃鋼襯里是污廢水處理池防腐蝕最為常用的方法，該方法在實(shí)際應(yīng)用中較為簡單，可以利用玻璃纖維及玻璃鋼添加在混凝土中，以此為混凝土提供保護(hù)。玻璃纖維的性能較好，可以提高混凝土的抗?jié)B性和強(qiáng)度，且造價(jià)合理，選用防腐樹脂既可以達(dá)到所需防腐效果。玻璃鋼襯里統(tǒng)稱會(huì)選用纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，且在實(shí)際應(yīng)用中需要將厚度控制在1 mm～3 mm，提高應(yīng)用質(zhì)量[2]。

4.1.1 樹脂的選擇

環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性能優(yōu)良，且其在實(shí)際應(yīng)用中的成本較低，當(dāng)前大部分的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)選用此材料，但是其在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的局限性。

首先，環(huán)氧樹脂一般為胺類或酸酐類，施工需要在常溫下進(jìn)行，利用胺基團(tuán)與環(huán)氧基反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。但是受到酸性介質(zhì)的作用，結(jié)構(gòu)解體會(huì)使防腐性能失效，如溫度＞40 ℃后將會(huì)受到影響，且由于環(huán)氧樹脂的熱變形溫度（HDT）較低因此，使用溫度最好不超過75 ℃，應(yīng)將其固化率控制在60 ℃～70 ℃，具體的表現(xiàn)見表1。其次，環(huán)氧樹脂的養(yǎng)護(hù)周期較長，在固化過程中換產(chǎn)生一定的有毒氣體，對(duì)相關(guān)施工人員的身體造成維護(hù)，常見的有毒氣體為乙二胺，其蒸氣壓高達(dá)14 665 Pa，在接觸后會(huì)出現(xiàn)過敏或頭暈、失眠等情況，由于其LD50為620 mg/kg，如在固化過程中接觸容易導(dǎo)致人出現(xiàn)胸悶、神經(jīng)系統(tǒng)損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)健忘癥、肝器官的疾病，或者出現(xiàn)急性中毒或死亡，雖然現(xiàn)階段應(yīng)用的T31毒性較小，但是在實(shí)際應(yīng)用中也需要避免直接接觸[2]。

表1 環(huán)氧樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度

最后，6101（E-44）環(huán)氧樹脂黏度較大，但在其結(jié)成固體后不可以直接進(jìn)行操作，因此為了方便現(xiàn)場(chǎng)施工，需要加入稀釋劑。稀釋劑分為非活性與活性稀釋劑，雖然活性稀釋劑的效果較好，但是其在實(shí)際應(yīng)用中的成本較高，通常情況下會(huì)選用成本較低的非活性稀釋劑。非活性稀釋劑極易揮發(fā)，且具有刺激性氣味，容易起火或發(fā)生爆炸，且非活性稀釋劑在揮發(fā)過程中會(huì)導(dǎo)致固化出現(xiàn)不嚴(yán)密的情況，影響玻璃鋼的抗?jié)B性，降低貯池的實(shí)際應(yīng)用效果。如果在工業(yè)污廢水處理中，基本會(huì)含有氟化氫等化學(xué)介質(zhì)，如果其發(fā)生溶脹便會(huì)降低貯池的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量。當(dāng)前果業(yè)已經(jīng)很少應(yīng)用環(huán)氧樹脂，已經(jīng)基本選用改性的乙烯基酯樹脂，其不僅保留了環(huán)氧樹脂的基本鏈段，且工藝性能整體性較好，在固化后的性能也遠(yuǎn)高于環(huán)氧樹脂，常規(guī)的雙酚A型乙烯基樹脂的室溫固化收縮率為3%左右，而新推出的891乙烯基樹脂的收縮率小于1%，適合膠泥或玻璃鋼內(nèi)襯的制作[2]。但是乙烯基酯樹脂的成本較高，工業(yè)生產(chǎn)污廢水處理仍然不能將其有效應(yīng)用，891環(huán)氧乙烯基樹脂的耐介質(zhì)性見表2。

環(huán)氧乙烯基樹脂在化工廠有成功的案例，它的抗硫酸和硝酸的性能尤為突出，且工藝性良好，在成本核算中發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂的成本為17.10元/kg，而902樹脂為15.20元/kg。

4.1.2 施工要點(diǎn)

施工要點(diǎn)主要有6個(gè)。1）封底層：均勻涂刷封底料，自然固化時(shí)間需要＞24 h。2）修補(bǔ)層：如出現(xiàn)底層凹凸不平的情況，需要采用樹脂修補(bǔ)填平，自然固化時(shí)間需要＞24 h。3）間歇法樹脂玻璃鋼鋪襯層。①滌綸布應(yīng)進(jìn)行防收縮處理。②先在涂刷膠料后需要添加纖維材料，必須保證纖維材料貼實(shí)，隨后加涂一層膠料，使膠料更急飽滿。③在固化24 h，需要修整表面后對(duì)上下層進(jìn)行鋪襯，達(dá)到建設(shè)要求的層數(shù)和厚度。④鋪襯下一層時(shí)需要檢查前一層的質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)缺陷需要立即進(jìn)行修補(bǔ)。⑤鋪襯搭接寬度需要＞50 mm，接縫應(yīng)錯(cuò)開2層，具體應(yīng)＞50 mm。4）連續(xù)法樹脂玻璃鋼鋪襯層。①以固化后不起殼、不脫層為限。②避免產(chǎn)生滑垂。③鋪襯接縫應(yīng)錯(cuò)開，距離＞50 mm。④連續(xù)鋪襯層施工需要進(jìn)行檢查。⑤連續(xù)鋪襯到設(shè)計(jì)需要固化＞24 h后進(jìn)行封面層施工[2]。5）樹脂玻璃鋼封面層的施工：應(yīng)均勻涂刷涂刷2遍以上面層膠料，在固化24 h后再涂刷下一遍。在通常情況下，需要在涂刷1 mm厚時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，且每次涂刷1 mm厚都需要進(jìn)行檢測(cè)，避免土層出現(xiàn)針孔或其他類型的瑕疵。6）工藝性：由于VEGF鱗片膠泥的固體成分較高，可以一次成型較厚的涂層，涂敷方法有噴涂、饅涂、刷涂等，并具有當(dāng)場(chǎng)配制和室溫下固化的特點(diǎn)。在VEGF鱗片膠泥涂層使用幾年后如果損壞，只需要在該處進(jìn)行簡單的處理即可修復(fù)，不影響使用性能，具有修補(bǔ)性好的特點(diǎn)。

表2 891環(huán)氧乙烯基酯樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度

4.2 樹脂鱗片膠泥襯里

樹脂鱗片膠泥襯里也是當(dāng)前常用的材料，其需要將玻璃鱗片與耐腐蝕樹脂融合，隨后由機(jī)械加工，最終形成樹脂鱗片膠泥襯里。其在實(shí)際應(yīng)用中可以涂敷于混凝土表面，在應(yīng)用中可以選擇2種不同的膠泥，分別為乙烯基酷樹脂鱗片膠泥與環(huán)氧樹脂鱗片膠泥，乙烯基酷樹脂鱗片膠泥的性能較為突出，但是其在制造中的成本較高，我國未能將此全面應(yīng)用，是在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用較為廣泛。

4.2.1 VEGF鱗片膠泥的特點(diǎn)

鱗片膠泥襯里是經(jīng)專用機(jī)械配制成膠泥（涂料），在實(shí)際應(yīng)用中需要著重關(guān)注其特點(diǎn)，具體有6個(gè)。1）耐腐蝕性能好：VEGF鱗片膠泥以乙烯基酯樹脂為基礎(chǔ)，因此其耐腐蝕性能更好。2）滲透率低：VEGF的滲透率大于環(huán)氧樹脂6～15倍，是FRP的4倍以上。3）黏結(jié)強(qiáng)度大：VEGF鱗片膠泥的黏結(jié)強(qiáng)度較高，可以達(dá)到2.5 MPa以上，在實(shí)際應(yīng)用中不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝層等現(xiàn)象，且強(qiáng)度較高。4）耐溫差（熱沖擊）性能較好：VEGF鱗片膠泥涂層上含有玻璃鱗片，可以消除系數(shù)的差別達(dá)11.5× 10-6/℃ ，在腐蝕環(huán)境中具有更好的應(yīng)用效果。5）耐磨性好：VEGF固化后的硬度較高，在一般情況下耐磨性為105 mg，且易于修復(fù)。6）工藝性較好：乙烯基酷樹脂鱗片膠泥的公益性較好，可以一次性完成厚涂，且在配置過程中可以當(dāng)場(chǎng)固化，如出現(xiàn)問題時(shí)的破壞面為局部破壞面，且整體其擴(kuò)散趨勢(shì)小，可以進(jìn)行修復(fù)。

4.2.2 施工要點(diǎn)

根據(jù)樹脂基體的不同，可以選擇環(huán)氧樹脂鱗片膠泥與VEGF，VEGF的綜合性能高于環(huán)氧樹脂鱗片膠泥，在應(yīng)用中施工要點(diǎn)主要有以下4點(diǎn)。1）養(yǎng)護(hù)周期需要＞28 d，將含水率控制在＜6%，且需要去掉表面的堿性物，以機(jī)械法去除混凝土表面浮灰，待完全干后開始下一步施工。2）用手工泥刀刮成1 mm～2 mm（每道）厚的膠泥層，在每涂1 mm厚度時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，硬化后，再刮第2道，在厚度確定后需要檢查其是否存在瑕疵。3）凹凸部位適當(dāng)增加厚度，或與FRP復(fù)合使用。4）用VEGF樹脂罩面1～2道。

4.3 耐酸塊材砌筑

在設(shè)計(jì)污廢水處理的貯池時(shí)，需要考慮一年四季的溫差變化，并在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用現(xiàn)代化防腐蝕的處理技術(shù)，以此提高貯池的使用壽命，避免其在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)問題。如污廢水的排放時(shí)溫度較高，最高可達(dá)180 ℃。因此在排放過程中的腐蝕性較強(qiáng)，且固體粉粒的含量較高，如果用玻璃鋼或VEGF襯里無法解決高溫腐蝕的問題，因此需要應(yīng)用耐酸塊材進(jìn)行砌筑。耐腐蝕塊材的基本成分是二氧化硅，其結(jié)構(gòu)致密，耐磨耗性好[2]。

4.3.1 應(yīng)用尺寸

耐酸塊材砌筑需要對(duì)應(yīng)用尺寸進(jìn)行確認(rèn)，其厚度、勾縫尺寸、灌縫、灰縫寬度都應(yīng)符合規(guī)定的要求。

首先，耐酸磚、耐酸耐溫磚厚度≤30 mm：在選擇時(shí)鋪砌結(jié)合層厚度為4 mm～6 mm，灰縫的寬度則為2 mm ～3 mm，溝縫的縫寬需要控制在6 mm ～8 mm，縫深則需要要控制在10 mm ～15 mm，灌縫寬度及縫深不用進(jìn)行確認(rèn)。

其次，耐酸磚、耐酸耐溫磚厚度＞30 mm：鋪砌結(jié)合層厚度為4 mm～6 mm，灰縫的寬度則為2 mm～4 mm，溝縫的縫寬需要控制在6 mm～8mm，縫深則需要要控制在15 mm～20 mm，灌縫寬度及縫深也不用進(jìn)行確認(rèn)。

再次，天然石材厚度≤30 mm：鋪砌結(jié)合層厚度為4 mm～8 mm，灰縫的寬度則為3 mm～6 mm，溝縫的縫寬需要控制在8 mm～12 mm，縫深則需要要控制在15 mm～20 mm，灌縫寬度需要控制在8 mm～12 mm，縫深需要控制在15 mm～20 mm。

最后，天然石材厚度＞30 mm：溝縫的縫寬及縫深不用進(jìn)行確認(rèn)，但灌縫寬度需要控制在8 mm～12 mm，縫深需要灌滿，鋪砌結(jié)合層厚度為4 mm～12 mm，灰縫的寬度則為4 mm～12 mm。

4.3.2 施工要點(diǎn)

首先，在鋪砌塊材時(shí)，需要待固便面完全化后再進(jìn)行塊材的鋪砌，可以先涂刷一遍膠料，然后鋪砌。

其次，塊材需要在鋪設(shè)前進(jìn)行試排，檢測(cè)其踢腳板或墻裙，陽角處平面塊材應(yīng)蓋住立面塊材，多層塊材不得出現(xiàn)疊縫。

再次，塊材的鋪砌規(guī)定如下。①樹脂膠泥揉擠法施工可以對(duì)厚度30 mm的石材進(jìn)行應(yīng)用，＞30 mm的石材可以選用樹脂砂漿座漿法施工，厚度＞30 mm的石材則需要采用樹脂膠泥揉擠法砌筑定位，并結(jié)合層和灰縫的膠泥或砂漿應(yīng)飽滿密實(shí)。②立面塊材的固化時(shí)間需要與樹脂相對(duì)應(yīng)，保證砌體不變形。③鋪砌塊材時(shí)，應(yīng)將縫填滿壓實(shí)，保證表面的光滑度[2]。

最后，塊材的灌縫與勾縫規(guī)定如下。①可以選用膠泥、砂漿固化。②灌縫或勾縫前需要進(jìn)行清潔，建設(shè)區(qū)域需要保持干燥。③灌縫應(yīng)密實(shí)，保證其便面光滑。④勾縫時(shí)應(yīng)填滿壓實(shí)。

5 結(jié)語

我國的各工業(yè)類企業(yè)均設(shè)有貯池，尤其是化工、石油、制藥、發(fā)電類企業(yè)，其在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污廢水，因此需要利用混凝土污廢水處理池，在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)其材料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行明確，針對(duì)不同情況選擇不同的處理方式，如浙江某農(nóng)藥廠，污廢水中含有三氟乙化學(xué)介質(zhì)，部分污廢水的溫度達(dá)到90 ℃，因此勾縫采用耐高溫898乙烯基酷樹脂膠泥，不斷提高建設(shè)質(zhì)量。