Очистное оборудование

Скачать каталог в электронном виде:

Каталог

Для просмотра документов в формате PDF. Вам необходимо скачать и установить программу Adobe Reader

Борьба с коррозией на очистных сооружениях

Коррозия характеризуется частичным растворением материалов, входящих в состав ливневых очистных сооружений, локальных очистных сооружений, блочных очистных сооружений и водоснабжения резервуаров труб, клапанов и насосов. Она может приводить к поломкам конст­рукций, утечкам, снижению эффективности систем и ухудшению химического и микробиологического качества воды. Внутренняя коррозия трубопроводов и арматуры может оказывать непосредст­венное влияние на концентрацию определенных компонентов воды, для которых были установлены рекомендуемые величины, включая кадмий, медь, железо, свинец и цинк. Поэтому борьба с коррозией является важным аспектом управления системой водо­снабжения и водоотведения.

Применительно к качеству воды настоящая дискуссия будет ка­саться только внутренней коррозии трубопроводов; защита тру­бопроводов от внешней коррозии имеет исключительно важное значение, но она гораздо в меньшей степени имеет отношение к качеству воды.
Борьба с коррозией касается многих показателей, включая кон­центрации кальция, бикарбоната, карбоната и растворенного кисло­рода, а также рН. Детальные требования отличаются в зависимости от типа воды и материала распределительной системы.
Многие металлы, включая большинство используемых в конст­рукциях ливневых очистных сооружений, локальных очистных сооружений, блочных очистных сооружений и систем водоснабжения, нестабильны в присутствии воды и имеют тенденцию к трансформации или распаду с образованием более стабильных и часто более растворимых форм — собственно это и есть процесс коррозии. Скорость этого процесса зависит от многих химических и физических факторов: он может протекать очень быстро или исключительно медленно.
Важное значение имеют свойства продуктов коррозии; стабиль­ность конечных продуктов процесса. Если какой-либо из них рас­творим в воде, то процесс коррозии имеет тенденцию протекать быстро. Однако в ряде случаев, когда продукты коррозии нераство­римы в воде, на ее поверхности может образоваться защитный слой и тогда коррозия происходит очень медленно. Нераствори­мые продукты коррозии обладают защитным действием только тогда, когда они образуют непроницаемый слой. Если же они об­разуют губчатую или хлопьевиднутр массу, то коррозия продолжа­ется, ухудшая качество воды, снижая пропускную способность и способствуя росту микроорганизмов (биопленок), которые могут быть защищены от действия остаточного хлора.
На коррозию оказывают большое влияние свойства электропро­водимости металлов, контактирующих с водой. Различные металлы обладают неодинаковой способностью создавать электрический за-

Обеспечение и улучшение качества воды на очистных сооружениях
Ряд при контакте с водой, что проявляется в виде так называемых гальванических рядов. При контакте двух различных металлов (или других электропроводящих материалов) образуется гальва­нический элемент, в котором металл растворяется на отрицатель­ном электроде. Для двух таких металлов нет необходимости находится в одном и том же месте при условии, что они находятся между собой в электрическом контакте. Образование гальваниче­ских элементов часто лежит в основе коррозии.
На быстроту коррозии оказывает влияние скорость, с которой растворенные реагенты достигают поверхности металла, и скоро­сть, с которой растворенные продукты удаляются с места реакции. Таким образом, скорости коррозии возрастают прямо пропорцио­нально увеличению концентрации ионов в воде, а также увеличе­нию степени перемешивания.
При очень высоких скоростях водного потока скорость корро­зии может существенно увеличиваться вследствие эрозионной коррозии. Как и в случае с другими химическими реакциями, ско­рость коррозии увеличивается с повышением температуры.
Некоторые металлы подвержены явлению, известному как пас­сивация. Для таких металлов, в частности железа, никеля, хрома и их сплавов, подача определенного напряжения приводит к сущест­венному снижению скорости коррозии, которое отмечается в опре­деленном диапазоне приложенного напряжения. Этот процесс используется в ряде программ борьбы с коррозией, включая “анод­ную защиту”. Анодная защита недейственна в случае коррозии ме­ди, свинца и цинка.

Влияние состава воды на материалы используемые при строительстве очистных сооружений.
Растворенный кислород является одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на скорость коррозии. Он непосредственно участвует в коррозии, и в большинстве случаев чем выше его кон­центрация, тем выше скорость этой реакции.
Величина рН оказывает решающее влияние на растворимость, скорость реакции и до некоторой степени на поверхностную химию большинства металлов, подвергающихся коррозии. Это особенно важно в связи с образованием защитной пленки на поверхности металла.
Растет число доказательств важного значения агрессивного дей­ствия иона хлорида при коррозии металлов, входящих в состав распределительных систем. Имеются некоторые данные о том, что остаточный хлор также оказывает влияние на скорость коррозии.

Коррозия материалов трубопроводов из меди на очистных сооружениях

Медные трубы могут подвергаться обычной коррозии, ударному воздействию и питтинговой (язвенной) коррозии. Обычная корро­зия меди наиболее часто связана с мягкими кислыми водами; во­ды с рН ниже 6,5 и жесткостью менее 60 мг/л (для СаСОэ) очень агрессивны по отношению к меди и не должны подаваться по мед­ным трубопроводам или нагреваться в медных котлах. Ударное воздействие происходит в результате слишком высоких скоростей тока воды и усиливается в мягкой воде при высокой температуре и низком рН. Извлечение меди обычно связано с воздействием жес­тких грунтовых вод, имеющих концентрацию двуокиси углерода свыше 5 мг/л и высокий уровень содержания растворенного кис­лорода. Поверхностные воды, содержащие органические окрашен­ные соединения (гуминовые вещества), также могут быть связаны с питтинговой коррозией. Значительная часть проблем обычной питтинговой коррозии касается новых трубопроводов, в которых еще не сформировался защитный слой.
Свинец на очистных сооружениях
Коррозия свинца (его растворимость) особенно важна ввиду ее от­рицательного влияния на качество воды. Свинцовые трубы все еще используются в старых домах, а также широко применяются свин­цовые припои, особенно для соединения медных труб. Свинец устойчив в воде в целом ряде форм в зависимости от величины рН, а его растворимость в значительной степени зависит от образова­ния нерастворимого карбоната Свинца. Растворимость свинца заметно увеличивается при рН ниже 8 ввиду существенного сни­жения равновесной концентрации карбоната. Таким образом, рас­творимость свинца увеличивается до максимальной в воде с низким рН и низкой щелочностью, и поэтому важной временной мерой борьбы с коррозией до замены труб является поддержание рН в диапазоне 8,0 — 8,5.
Цемент и бетон на очистных сооружениях
Бетон —это композиционный материал, состоящий из цемента как связующего компонента, в который погружен инертный на­полнитель.
Цемент является главным образом смесью силикатов кальция и алюминатов вместе с некоторым количеством свободной изве­сти. Цементный раствор, в котором наполнителем является мел­кий песок, используется в качестве защитного покрытия железных и стальных водопроводных труб. В асбесто-цементных трубах (А/Ц) наполнителем служат волокна асбеста. Цемент подвержен повреждению при продолжительном воздействии агрессивной во­ды либо вследствие растворения извести и других растворимых компонентов, либо в результате химического воздействия таких агрессивных ионов, как хлорид или сульфат, что может приводить к разрушению структуры цементных труб. Агрессивность воды по отношению к цементу связана с величиной индекса Ланжелье, ко­торый служит мерой потенциального оседания или растворения корбоната кальция. Имеется также аналогичный “индекс агрессивности’ у который использовался специально для оценки потенциальной растворимости бетона. Величина около 8,5 или выше может оказаться необходимой для борьбы с коррозией цемента.

Микробиологические аспекты коррозии на очистных сооружениях
Микроорганизмы могут играть существенную роль в коррозии материала труб используемых при при строительстве или производстве ливневых очистных сооружений, локальных очистных сооружений, блочных очистных сооружений и водоснабжения резервуаров труб, клапанов и насосов, вследствие образования микрозон с низкой вели­чиной рН или высокой концентрацией агрессивных ионов, спо­собствуя процессам окисления или удалению продуктов коррозии или разрушая защитные поверхностные пленки. Наиболее важные бактерии, участвующие в коррозии, — сульфатредуцирующие и железобактерии, но в некоторых случаях определенную роль могут играть бактерии, восстанавливающие нитраты и образующие Метан. Коррозия, вызываемая микроорганизмами, способна со­здавать серьезные проблемы в распределительных системах, где остаточная концентрация хлора не поддерживается на должном уровне, особенно в “тупиковых точках” и случаях, когда поток мал. Это может также создавать проблемы, когда образуются большие отложения или объемные продукты коррозии.

Индексы коррозии на очистных сооружениях
Для характеристики коррозионной способности любой конкретной воды был разработан ряд индексов. Большинство индексов основа­но на предположении, что вода, вызывающая образование отложе­ний карбоната кальция на металлических поверхностях, будет обладать меньшей коррозионной способностью. Таким образом, хорошо известный индекс Ланжелье представляет собой разность между фактической величиной рН воды и величиной ее “рН насы­щения”, т.е. представляет собой рН, при котором вода с той же са­мой щелочностью и кальциевой жесткостью находится в состоянии равновесия с твердым карбонатом кальция. Помимо кальциевой жесткости и щелочности, при расчете величины рН насыщения учитываются общее содержание растворенных твердых веществ и температура.
Вода с более высокими рН, чем рН насыщения (положитель­ный индекс Ланжелье), перенасыщена карбонатом кальция и поэ­тому в ней появляются отложения (накипь), и, наоборот, вода с рН ниже рН насыщения (отрицательный индекс Ланжелье) будет недонасыщена карбонатом кальция и поэтому считается агрес­сивной. Существуют номограммы для облегчения определения величины рН насыщения. В идеале распределяемая вода должна иметь величину рН, равную или несколько превышающую рН на­сыщения.
Индекс Ланжелье и другие индексы, основанные на аналогичных принципах, во многих случаях оказались удобными при прогнозиро­вании и решении проблем коррозии. Правда, представление о том, что отложение карбоната кальция всегда носит защитный характер и что вода, не вызывающая такого отложения, всегда коррозионно опасна, излишне упрощает сложное явление. Поэтому неудивитель­но, что попытки количественно определить агрессивность воды на этой основе дали противоречивые результаты. Показано, что отношение концентраций хлорида и сульфата к концентрации бикарбоната (коэффициент Ларсона) является по­лезным при оценке коррозионной способности воды по отноше­нию к чугуну и стали на ливневых очистных сооружений, локальных очистных сооружений, блочных очистных сооружений и водоснабжения резервуаров труб, клапанов и насосов. Аналогичный подход использовался при изучении растворения цинка из латунной арматуры.

Стратегия борьбы с коррозией на очистных сооружениях
Стратегия борьбы с коррозией включает в себя:

  1. контроль за внешними параметрами, оказывающими влия­ние на скорость коррозии;
  2. применение химических ингибиторов;
  3. электрохимические способы и
  4. использование продуманной конструкции системы.

Для борьбы с коррозией в водораспределительных сетях, ливневых очистных сооружений, локальных очистных сооружений, блочных очистных сооружений и водоснабжения резервуаров труб, клапанов и насосов, наибо­лее часто прибегают к контролю величины рН, увеличению карбо­натной жесткости или добавлению таких ингибиторов коррозии, как полифосфаты или силикаты натрия, а также ортофосфат цин­ка. Качество и максимальная доза должны соответствовать нацио­нальным требованиям к таким химическим реагентам для очистки воды. Хотя контроль величин рН имеет важное значение, всегда необходимо учитывать его возможное влияние на другие аспекты технологии водоснабжения, включая ультрафиолетовое обеззараживание.

Аварийные мероприятия на очистных сооружениях
Весьма важно, чтобы у поставщиков воды и эксплуатирующих организаций ливневых очистных сооружений, локальных очистных сооружений, блочных очистных сооружений и водоснабжения резервуаров труб, клапанов и насосов, были разработаны планы действий на случай аварийных ситуаций. В таких планах должны учитываться возможность стихийных бедствий (земле­трясений, паводков, повреждений электрооборудования молния­ми), аварий (случайные разливы на площади водосбора), повреждений ливневых очистных сооружений, локальных очистных сооружений, блочных очистных сооружений и распределительной системы, а также различных действий людей (забастовки, сабо­таж). В планах на случай таких ситуаций должна быть четко огово­рена ответственность за координацию предпринимаемых мер, приведены схемы предупреждения и оповещения пользователей Систем водоснабжения и меры по обеспечению и распределению аварийных запасов воды.
В аварийных ситуациях решение о перекрытии подачи воды предусматривает непременное обеспечение альтернативного без­опасного водоснабжения. Иногда потребителям рекомендуют ки­пятить воду и принимать незамедлительные корректировочные меры. Национальные стандарты качества питьевой воды предназ­начены для обеспечения потребителей безопасной питьевой водой, а не для закрытия неудовлетворительных систем водоснабжения.
В аварийной ситуации, когда есть доказательства фекального загрязнения системы водоснабжения, может возникнуть необходимость в изменении способов обработки воды или альтернатив­ном использовании других водоисточников. Может также оказаться необходимым усиление обеззараживания водоисточника или повторного хлорирования воды при распределении воды. Распределительная система по возможности должна находиться под непрерывным давлением, так как невыполнение этого требования существенно повысит риск попадания загрязнителей в трубопро­воды и тем самым увеличит вероятность возникновения болезней водного происхождения. Если невозможно поддерживать требуе­мое качество воды, то потребителям следует рекомендовать кипя­тить воду. Воду следует доводить до бурного кипения и кипятить в течении 1 мин. Так как при большой высоте над уровнем моря во­да закипает при более низкой температуре, то на каждые 1000 м над уровнем моря должна добавляться дополнительная минута кипения. Процесс кипения должен убивать или инактивировать веге­тативные клетки бактерий и вирусов, а также цисты Giardia. Если используются большие запасы воды в резервуарах, необходимо до­бавлять достаточное количество хлора, чтобы гарантировать обес­печение концентрации свободного остаточного хлора по крайней мере 0,5 мг/л в течение минимум 30 мин в точке доставки воды. Перед использованием резервуары должны быть продезинфици­рованы либо очищены паром. Необходимо также рассмотреть воз­можность временного использования других обеззараживающих средств, таких как медленно растворяющиёсй дезинфицирующие таблетки, добавляемые к воде из водопроводного крана, если дока­зано, что они способны обеспечить безопасное и надежное обезза­раживание.

Невозможно дать общие рекомендации, касающиеся аварий­ных ситуаций при массивном химическом загрязнении систем водоснабжения. Рекомендуемые величины касаются уровней воздей­ствия, которые считаются допустимыми на протяжении жизни; ост­рые токсические эффекты обычно не рассматриваются при оценке ПСП. Продолжительность времени, в течение которого воздействие химического вещества, значительно превышающее указанную вели­чину, может вызвать токсический эффект, будет зависеть от факто­ров, которые варьируют для разных загрязняющих веществ. Период биологического эффекта и степень превышения рекомендуемой ве­личины имеют решающее значение. В аварийной ситуации следует проконсультироваться с органами здравоохранения в отношении принятия соответствующих действий.