污水池防腐蝕原理及防腐方案
一、污水處理系統腐蝕環境
城市污水，工業污水，包括各行各業產生的污水，其成分都會不同。即使是同一種行業，由于工藝的差別，污水成分也會有所差別，尤其是每一種成分的含量差別波動也會較大。污水的多樣性，造成了污水處理設備的腐蝕環境和腐蝕形態的復雜變化。
城市污水成分復雜，對鋼制設備的腐蝕嚴重，如格柵、溢流板、刮泥車、潛水泵、二沉池上方的欄桿等。以往采用的是環氧煤瀝青涂料對設備進行防護，但是往往在使用1年以后，就發生嚴重的腐蝕，甚至有穿孔現象。
工業污水處理系統的腐蝕介質尤其復雜，例如酸、堿、鹽、有機物等混合或交替出現，腐蝕介質合量和濃度也不穩定。
二、污水處理系統中混凝土的腐蝕
1、混凝土防腐蝕
①混凝土防腐蝕的特殊困難
污水處理系統的池、槽等混凝土表面與鋼鐵表面的防腐蝕有很大的差異。混凝土結構在污水處理中其構造特征對防腐蝕有著特殊要求。混凝土結構基層表面疏松、粗糙、多孔且有微裂縫，這對防腐蝕覆蓋層的黏結力、抗滲性有很大挑戰。
混凝土基層含水對涂裝防護造成了一定程度的困難。基層含水來自兩個方面，其一是水泥沒有充分水化，養護不夠；其二是高孔隙率和粗糙表面引起的毛細吸水。即使混凝土經過了充分養護，基層在潮濕氣候條件下，吸收性仍可能導致含水率超標。混凝土結構在使用中處于潮濕狀態，并且大部分的池、槽處于半地下、半封閉環境，在這種特殊的施工環境下，不僅在新建時其潮濕表面對施工造成了一定的困難，在檢修時更是難以進行防護。混凝土構造與其它設備相比，沒有大修更換的可能性。一旦鋼筋銹蝕引起混凝土開裂，很難采取補救措施。許多大型池槽采用分格式，池體相連，一處損壞就會波及整體，危害很大。
例如硝化池一般采用鋼筋混凝土結構。池內裝污泥和污水，溫度一般在30～35℃之間，pH值變化范圍在6～9之間。利用厭氧和需氧發酵原理使污泥水中的有機物發酵分解，產生沼氣。污泥污水中含有多種腐蝕性物質和菌類，混凝土是多孔性材料，而且還有微裂紋，在池內惡劣的腐蝕介質中池內壁尤其是氣液相交界處遭受氯離子、硫酸根離子、水、氧、沼氣和硫酸鹽還原菌的腐蝕。
②化學腐蝕
大氣中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣作用生成不溶于水的碳酸鹽，堵塞在混凝土的孔隙中，二氧化碳還可以和碳酸鈣進一步反應生成易溶于水的碳酸氫鈣，使混凝土受到破壞。
混凝土結構本身是堿物質，孔隙內液體pH>12.5，堿性介質一般不對混凝土結構造成侵蝕，而酸則會對混凝土結構造成一定程度的侵蝕。酸性水與Ca(OH)2反應生成可溶性鈣鹽，造成混凝土結構的破壞。硫酸、鹽酸和硝酸可以分解混凝土結構中的水化硅酸鈣和鋁酸鈣，造成水泥表面剝減。當水質為碳酸鈉、碳酸鈣型時，水中的碳酸鈣呈不飽和狀態，有可繼續溶解混凝土中碳酸鹽的能力，致使混凝土強度減弱。酸性水的溫度越高，浸蝕作用越嚴重。酸長期與混凝土結構中的Ca(OH)2作用可以形成石膏，與水化鋁酸鈣作用生成鈣礬石，即水泥桿菌，也會導致混凝土結構膨脹破壞。
③物理作用
大型鋼筋混凝土儲池一般均建在室外，要經歷一年四季的溫差變化，容易發生脹裂滲透的物理性破壞。
介質流動時由于流速的影響，表面受到沖刷，使新的表面暴露，侵蝕又向下層發展，從而加速混凝土結構的腐蝕。
混疑土結構的多孔性決定了其侵蝕介質的進入及儲存在孔隙中，干燥時會產生結晶或膨脹使混凝土結構內應力增大，多次循環變化而使混凝土結構破壞。
污水在混凝土結構池中停留會出現凍脹問題。由于內部空隙中的水凍結時體積會膨脹達9%，從而產生相當大的內應力，使混凝土結構產生裂紋而破壞，這在北方地區較為明顯。
④微生物腐蝕
混凝土結構的腐蝕，最典型的表現就是水合物的溶解分散和混凝土結構的膨脹劣化，露出粗糙的聚合物表面。在污水混凝土結構的池壁上可以看見一層微生物膜，它通過附著于混凝土表面，改變混凝土的局部pH值，界面上溶解鹽的濃度等作用對混凝土造成腐蝕。
微生物的腐蝕機理是硫酸侵蝕了水泥中Ca( OH)2的堿性。在生活污水系統中的H2S04產生始于城市污水中硫化細菌的代謝產生的H2S。沉淀的污垢覆蓋在污水中的設備表面，就會形成垢下腐蝕，其腐蝕產物中含有大量的硫酸鹽還原菌，去除腐蝕產物后，具有同心環外表，這是典型的硫酸鹽還原菌腐蝕特征。此外，大多數儲池的污水由于長期存放，當夏季溫度升高到30～40℃時，污水中菌藻類微生物大量繁殖，從而形成嚴重的微生物腐蝕。
微生物厭氧腐蝕的理論依據主要為細菌參與了陰極氫化去極化：
陰極過程 4Fe → 4Fe2++8e
水電離 8H20 → 8H++8OH-
陽極過程 8H++8e → 8H
細菌對于陰極去極化反應 SO42- +8H → S2- +4H20
污水中的有機物經過微生物分解所需要的氧量稱之為生化需氧量( BOD)，是借用微生物來表示該值的；化學需氧量(COD)明確地表示了有機物含量；污水中的懸浮固體總量用SS表示。一般情況下，污水中BOD、COD和SS值的增加，混凝土表面接觸部分受侵蝕的程度加劇，可以作為混凝土微生物腐蝕的重要指標。
2、混凝土污水處理池防腐
混凝土污水處理池包括沉淀池、MSBR池、接觸池、厭氧池、濃縮池、沉砂池等。在污水處理池中，污水中含有大量的腐蝕性介質，如工業污水中含有酸、堿、鹽、有機物和氧化性化學品等；生活污水、雨水及氧化溝中加入微生物和氯氣等也會對鋼筋混凝土產生一定的腐蝕作用；另外，水里氧氣濃度經常處于變化之中，同一池中存在氧氣濃度差異，會產生濃差電池腐蝕。另一方面，由于混凝土本身的組成及微觀多孔結構，面臨著浸析腐蝕、交換腐蝕和結晶腐蝕，引起混凝土開裂和鋼筋的銹蝕。未經防腐蝕處理的混凝土結構處理池，一般情況下2～3個月以后就會出現混凝土表面的損壞，使混凝土結構強度明顯下降。
工業污水池的腐蝕性要遠遠強于生活污水池。例如生產精對苯二甲酸PTA裝置污水池，污水溫度高達80～90℃，酸堿交替，pH值在2～13的范圍內波動，并且含有少量有機溶劑。如果不采取防腐措施，污水池壁的混凝土就會嚴重腐蝕，浸蝕深度可以深達20mm。混凝土池壁，因硅酸鹽水泥的水解，生成游離的氫氧化鈣，因此混凝土池壁呈堿性。污水偏酸性時，混凝土就會發生化學反應而被破壞。雖然混凝土耐堿性能較疆，但是不耐強堿，因為當污水中有大量堿液存在時，混凝土中的二氧化硅的溶解度會增加，造成混凝土的腐蝕。滲入混凝土的堿液遇到二氧化碳，還會生成碳酸鈉結晶而引起結晶的膨脹腐蝕，這也就是為什么池壁氣液交界部分破壞比其它部分嚴重的原因。
因此對新建的混凝土結構內壁進行防腐保護顯得十分必要，在混凝土表面涂覆一層高附著力、耐候、抗滲、無毒、持久的高性能重防腐蝕涂料是最直接可靠且簡單易行的方法。重防腐蝕涂料是一種超厚膜無溶劑高性能重防腐蝕涂料，與混凝土表面具有優異附著力，涂層堅硬致密，耐酸堿、鹽霧及有機溶劑，綜合性能突出。對于工業污水處理池的防腐蝕層選用要充分考慮到不同工業中污水的腐蝕特性，再選擇合適的耐酸堿防腐蝕涂料。
三、污水處理系統防腐蝕涂料選擇
污水處理設施中使用涂料進行防腐蝕，并非是選擇幾個涂料產品那么簡單。需要進行細致的研究和團隊的工作，包括設計工程師、腐蝕工程師、工廠業主、涂料生產商、涂料施工者以及檢查人員等，共同來建立一個涂裝保護計劃，對業主提供最佳利益，使污水處理設施可以得到長效的保護，并且具有很好的外觀，運行過程中維修工作也能盡可能地簡便。
在污水處理廠，要求采用多種涂料系統以滿足不同的底材表面、腐蝕環境的要求。防腐工程師以及規格書制訂者在污水處理廠的防腐蝕涂料體系的制訂時，要達到以下四個基本目的：
(1)長效保護；
(2)裝飾性外觀；
(3)運行過程中簡便的維修；
(4)經濟性（最初投入和維修投入）。
選擇符合污水處理設施防腐要求的防護涂料體系，首先要確定期望的使用壽命周期。現有的高性能防腐蝕涂料要求更高的表面處理等級和更好的施工設備與施工方法。簡而言之，現代涂料防腐蝕系統對勞動力的要求較低，而需要更好的技術水平來進行良好的涂裝施工。高性能涂料的初始投資費用較高，然而它們能在嚴重的腐蝕環境下提供更長的使用壽命，因此也就進一步延長了維修周期。
四、澤馬涂料推薦方案
根據污水處理設備的防腐蝕涂料選取的原則，澤馬涂料推薦一下耐酸堿防腐蝕方案。
應用方案 | 涂料名稱 | 厚度×遍數 | 涂布率 |
方案一 | ZM99-01A33混凝土封閉過渡涂料 | 30μm×1 | 5-8㎡/kg |
ZM99-01A21耐氫氟酸防腐涂料 | 100μm×2 | 2.5㎡/kg | |
方案二 | ZM99-01A33混凝土封閉過渡涂料 | 30μm×2 | 5-8㎡/kg |
ZM99-01A21耐酸堿防腐涂料 | 100μm×2 | 2.5㎡/kg | |
應用范圍 | 污水處理或酸堿腐蝕設備、儲罐、池槽、鋼結構、管道等 | ||
應用業績 | 安徽奇瑞汽車有限公司；混凝土池、槽防腐 山東天陽炭素有限公司；設備、鋼結構、池槽 秦皇島發電有限責任公司；排渣管道、進廠橋 河南省新鄭炭素廠；管道、儲罐防腐 福建黎陽環保股份有限公司；鋼結構、混凝土水池 青島魯海業實業有限公司；化學品罐、鋼結構防腐 | ||
五、施工方案：
1、基體處理
1.1鋼結構基體處理
鋼材基體涂裝作業前，應去除基體表面的油污、殘銹、氧化皮等。所有待涂鋼材表面必須噴丸或噴砂達到ISO8501-1(GB8923-88)Sa2.5級要求。局部修補涂層時，鋼材表面必須打磨到ISO8501-1(GB8923-88)St3級。表面粗糙度要求控制在25～40μm范圍內。
噴丸、噴砂過程中和施工后，鋼材表面必須避免油脂重新沾污。噴砂用壓縮空氣必須裝有性能良好的油水分離器。除銹后的鋼材必須嚴格避免重復沾污油脂。質量檢查人員和涂裝施工人員不可穿戴沾有油污的工作鞋、工作服、手套對未涂裝的鋼結構進行質量檢查和涂裝施工。表面處理后4個小時內，鋼材表面在返黃前，就要涂漆。如果鋼材表面有可見返銹現象，變濕或者被污染，要求重新清理到前面要求的級別。
1.2混凝土基體處理
新的水泥砂漿或混凝土表面必須經過合理的養護時間，讓其“吐堿”，并充分干燥，要求其含水率小于10%，PH值小于10后方可施工。混凝土基體表面應干燥、堅實、牢固，不應有起砂、裂縫、疏松等缺陷。底層表面必須清潔，無泥土、白霜、油污及脫模劑等污染物附著。如發現有上述附著物，應用鏟刀、鋼絲刷、砂紙。洗滌劑等除去，再用清水沖洗干凈，干燥后方可進行涂裝。
2、涂裝
2.1混合
l 配比：主劑組分∶固化劑組分＝2∶1（重量比，受施工條件及其他環境條件影響固化劑比例會有變化，請以實際施工時涂料包裝桶上標明配比為準）,混合時，應在不斷攪拌主劑組分的情況下，緩緩倒入固化劑組分。否則，容易結塊，我們強烈推薦使用機械攪拌。以使涂料始終處于懸浮狀態中。混合后的涂料有效期4-7小時，請根據施工進度安排使用。
噴涂第二、第三遍是要如上一道工序間隔2-4小時。
2.2環境條件
噴涂作業應在噴砂除銹后盡快進行，一般不應超過8小時。鋼材表面溫度和環境溫度一般不低于10℃，表面溫度至少應高于露點3℃以上。空氣相對濕度不超過85％；當環境溫度為5～10℃時，應視涂層表干速度，如果表干在30分鐘之內，則可以施工。5℃以下應停止施工。
2.3噴涂作業
噴涂時可以用刷涂、噴涂和滾涂方法進行涂裝施工，應以垂直表面的角度持槍，并按50％搭接要求向表面噴涂，保證濕膜厚度均勻。噴涂角焊縫時，不宜將噴槍直對角部噴涂，而應讓扇面噴霧邊緣掠過角落，以避免因涂膜過厚而引起干燥不完全或涂膜龜裂。當涂層厚度要求為100μm，或125μm時，涂裝作業可分兩道或三道施工，噴涂第一道使之平均厚度為50μm，讓其干燥至表干（通常15－30分鐘）后，接著盡快以全潤濕狀態涂裝第二道，直到達到所要求的最低干膜厚。噴槍嘴與待涂表面應保持適當距離，以避免干噴霧產生。如果表面存在霧度，或沉積有其他灰塵或雜質，在噴涂第二道涂層之前，應用砂紙打磨，繼之以清水沖洗，然后再進行涂裝。避免涂層過厚，涂層厚度超過150μm時，可能會影響涂層干燥、固化，甚至引起龜裂。杜絕使用已超過適用期的涂料。
3.涂層保護
涂層在完全干燥固化前（正常條件下一般為2小時），已涂裝表面應避免受到雨淋。
4.涂層質量檢測項目
4.1涂層外觀
目測檢測涂層是否存在龜裂、流掛、漏涂、剝落和其他弊病。
4.2涂層附著力
十字交叉劃線－壓敏膠帶法
4.3涂層厚度
用磁性測厚儀測量涂層厚度。膜厚要求達到使用要求。
5.涂層缺陷修補
5.1涂層擦傷處
擦傷面積較小，并且銹蝕不嚴重時，先用洗滌劑和清水清洗表面，干燥后用砂紙打磨，然后刷涂。擦傷面積較大或者已有明顯銹蝕時，在用洗滌劑和清水清洗表面并干燥后，用電動砂輪打磨，然后刷涂或噴涂。
5.2涂層失去附著力的表面
由于鋼材表面存在油污或表面粗糙度過低，涂層失去附著力時，如面積較小則按4：1條處理，如大面積失去附著力，則該表面必須重新清除油污，并噴砂至Sa2.5級，然后刷涂或噴涂。
5.3涂層龜裂處
龜裂面積較小時，用電動砂輪打磨除去龜裂涂層，重新刷涂或噴涂。
龜裂面積較大時，應重新噴砂至Sa2.5級，然后刷涂或噴涂。
5.4膜厚不足
涂層厚度未達到規定要求時，應根據面積大小用噴涂或刷涂方法修補到規定厚度，修補前表面應是清潔的。
