污水处理池防腐现有技术讨论

潘 林，毛俊轩，车国勇，熊 婷

（成都硅宝科技股份有限公司，四川 成都610041）

1 引言

随着科学技术的不断发展，工业生产效率逐渐提高，人民生活水平也在很大程度上得以改善。然而，随之而来的则是工业生产及人民生活过程中排放的污水越来越多，其中以工业污水对环境的污染尤为严重。

2015年4月，国务院印发了《水污染防治行动计划》［1］（简称“水十条”），其中第一条就要求全面控制污染物排放。针对工业集聚区的水污染现状，要求现有工业集聚区排放的废水必须经预处理达到集中处理要求，方可进入污水集中处理设施。新建、升级工业集聚区应同步规划、建设污水、垃圾集中处理等污染治理设施。由此不难看出，国家正在切实加大水污染防治力度，保障国家水安全。

在工业污水处理系统中，污水处理池用于工业污水的处理，使处理后的污水满足排放标准，达到保护环境的目的。因化学处理方式的不同，工业污水组成复杂，不同成分的工业污水将对污水处理池产生不同类型、不同程度的腐蚀，造成污水处理池渗漏，导致周边地下水的污染。在目前已查明的造成污水处理池渗漏破坏的因素中，工业污水的强腐蚀性是最主要的因素。因此，研究工业污水对污水处理池的腐蚀作用机理，有针对性地对污水处理池进行防腐保护，延长防腐层使用寿命，保证污水处理系统的安全稳定运行，是开展环境保护工作的新课题［2，3］。

本文详细分析了污水处理池腐蚀渗漏的原因，并结合工业污水的腐蚀特点，对目前国内较常用的几种污水处理池防腐技术进行了综述。

2 污水处理池腐蚀渗漏原因分析

工业污水处理池是专门针对处理工业污水而建的环境保护设施，其作用是对工业污水中的重金属及有害物质进行沉降，中和污水酸碱度，并对工业污水进行消毒净化处理，以满足工业污水排放标准要求。

目前钢铁、电镀、石油、化工、火力发电、制药等企业中有许多大型污水处理池，用于酸碱液的储存、酸碱中和处理、污水存放、排烟脱硫系统中石膏浆及石灰浆的堆放等。这些处理池一般为埋地式或半埋地式的封闭、半封闭、敞口露天状态，且大都采用钢筋混凝土结构。钢筋混凝土污水处理池中存放的废酸或酸性介质，能与混凝土固化物中的游离铝酸三钙、氢氧化钙的水化物反应生成可溶性盐类，造成混凝土表面层层剥减；当污水中有大量碱液存在时，混凝土中的二氧化硅和倍半氧化物的溶解增加，造成混凝土的腐蚀；夏季温度升高时，处理池长期存放的污水会大量繁殖菌藻类微生物，从而形成严重的微生物腐蚀；四季温差的变化，容易发生胀裂渗透的物理性侵蚀。此外，大型污水处理池一般建在室外，大气中足量的酸性气体会与水泥中的氢氧化钙反应生成易溶于水的碳酸氢钙使混泥土受到破坏；紫外线的照射会加速混泥土自身结构的老化。因此，污水处理池池壁和池底长期受到酸碱介质、微生物、紫外线、温度变化及自身老化等复杂环境的影响，从而引发处理池不同程度的渗漏和破坏。

鉴于以上复杂的腐蚀环境，对工业污水处理池进行混泥土结构防腐处理显得异常重要。以下对目前国内工业污水处理池领域常用的防腐材料及防腐技术进行对比分析，并对一种新型防腐蚀材料的发展及应用现状进行介绍。

3 国内污水处理池防腐技术

针对工业污水处理池复杂的腐蚀工况，国内外在防腐材料、工艺方面都在积极寻求一种防腐效果最理想的方案。目前，国内应用最多的污水处理池防腐技术主要包括以下3种。

3.1 玻璃钢衬里

玻璃钢衬里是一种常见的防腐蚀处理方法，它是利用玻璃纤维增强塑料（俗称“玻璃钢”）结构在混凝土基础上形成玻璃钢衬里防护层，以达到防腐的目的。

玻璃钢衬里选用的固化体系通常为环氧树脂，其常用固化剂为酸酐类或胺类。因酸酐类固化剂需要在中高温环境下才能固化条件，而污水处理池防腐施工一般在室温环境下进行，故多选用常温固化的胺类固化剂，其原理是利用胺基团上的活泼氢与环氧基反应实现交联固化。

使用玻璃钢衬里进行污水处理池防腐，其优点有抗渗性好、固化收缩率低、耐霉菌、基材粘附力强、工程造价合理、防腐层厚度达到3mm左右即可。其缺点是环氧树脂交联结构易在酸性介质作用下分解，导致三维交联结构的解体而引起防腐蚀衬里的失效；养护周期较长，显著延长了防腐施工周期，一定程度上减少因污水处理系统停机而造成的经济收益；胺类固化剂具有很大的毒性，对施工人员的身体危害极大，如乙二胺的LD 50（半数致死量）为620mg/kg；还有环氧树脂的粘度较大，不易直接操作，为了降低树脂粘度，通常加入适当比例的丙酮等非活性稀释剂来降粘，由于非活性稀释剂易挥发能造成固化物的不致密，势必影响玻璃钢的抗渗性，从而导致耐腐蚀效果降低［4］。

鉴于采用环氧树脂作为玻璃钢衬里的反应固化体系存在以上诸多缺陷，目前逐渐被环氧乙烯基树脂所替代。环氧乙烯基树脂是由环氧树脂与甲基丙烯酸通过加成反应得到，其综合了环氧树脂和甲基丙烯酸树脂的优点。具有优异的力学性能和良好的工艺性，再加上甲基对酯键的保护作用，故其具有更优的耐酸碱腐蚀性能。然而，该树脂也存在一定的缺点：不耐强酸强碱的腐蚀，如扬子石化公司化工厂的刘世模［5］提出用乙烯基树脂玻璃钢做精对苯二甲酸污水池的防护时，其加速腐蚀试验分别也只能在质量分数为5%的氢氧化钠和5%的醋酸中进行，高于该浓度，乙烯基树脂玻璃钢衬里易腐蚀破坏；与环氧树脂玻璃钢衬里相比，造价昂贵，推广应用受到很大限制。

3.2 树脂鳞片胶泥衬里

所谓树脂鳞片胶泥衬里，就是经专用机械将具有一定片径和厚度的玻璃鳞片与耐腐蚀树脂等混合配制成胶泥（涂料），涂敷在混凝土表面，经室温固化后形成防腐蚀内衬。

目前市场上有两种不同树脂基体的胶泥可供选择：一种是环氧树脂鳞片胶泥，另一种是乙烯基脂树脂鳞片胶泥，简称为VEGF鳞片胶泥。VEGF鳞片胶泥由于基体树脂采用的是环氧乙烯基树脂，故与普通环氧树脂相比有更好的耐腐蚀性能、较强的粘接强度和良好的工艺性能。因此，VEGF鳞片胶泥具有更优异的耐腐蚀性能和耐温性能，目前多被日本、美国等发达国家采用。此外，胶泥中玻璃鳞片的存在使其具有优异的抗水气渗透性、较好的耐热冲击性能和良好的耐磨性，并且在使用过程中VEGF鳞片胶泥受到外部机械损伤破坏是局部的，其扩散趋势小，还具有易修补的特点。

但是，单从目前投入使用的耐腐蚀涂料性能来看，其耐高低温循环、耐混合酸液冲刷性能不好，使用一段时间后，材料老化易开裂［6，7］。其使用温度也不能超过100℃，并其成本较高，目前国内还不能广泛运用。

3.3 耐腐蚀块材砌筑

随着工业生产的多样化，很多领域排放的污水中固体粉粒含量高、腐蚀性强、温度高。在这种情况下，使用玻璃钢衬里或VEGF衬里进行污水处理池防腐就不能满足耐高温、耐强酸碱腐蚀、耐磨耗的要求。目前通常采用耐腐蚀块材砌筑的防腐方案。

耐腐蚀块材砌筑方案中选用的耐腐蚀块材有耐酸砖、各类耐腐蚀石材（如花岗石、石英石等），这些耐腐蚀块材的基本成分是二氧化硅，具有优良的耐酸性能、结构致密、吸水率小、耐磨性好等优点；再加上耐酸块材本身耐高温性能好能起到隔热层的作用，故能耐120℃以下高温。然而，耐腐蚀块材砌筑具有较大的施工难度，块材在铺砌前需先进行试排，铺砌时还应按由低往高，先地坑、地沟，后地面、踢脚板或墙裙的顺序进行施工；当出现局部破坏时，需要进行大面积的拆除修复，故其修复难度较大；在实施耐腐蚀块材砌筑方案的过程中需要花费较多人力物力，故其工程造价较贵。

在该方案中，作为勾缝的粘接剂性能好坏是决定防腐效果的关键因素。一般情况下，因树脂来源广、成本合理、有较好的耐腐蚀性，故许多业主和施工方均采用树脂胶泥作为勾缝材料。另外，考虑到耐酸块材砌筑防腐方案一般用于固体粉粒含量高、腐蚀性强、温度高的场合中，环氧树脂同样不能满足该工况下的使用要求，目前多采用环氧乙烯基树脂及勾缝材料。如王天堂等［8］在其文章中提到浙江某农药厂排放的废水中含有三氟乙酸、硫酸等强腐蚀性的化学介质，同时刚排放的废水温度较高，对其废水处理池的防腐措施就是用耐酸砖衬里，环氧乙烯基树脂胶泥勾缝。

除此之外，经多次污水处理池实地考察发现，污水池块材的灌缝与勾缝、穿池壁套管部位是污水处理池产生泄露的主要部位，也是污水处理池最薄弱的部位，因此，在工程建设时，要注意这两个地方的加固和处理工作［9］。

综上，目前国内常用的污水池防腐材料，主要都是以环氧树脂或环氧乙烯基树脂为反应固化体系，辅以不同填料而制得。然而，该类材料耐强酸碱腐蚀性较差，且为刚性材料，基本无弹性，使用过程中易出现开裂现象造成腐蚀，防腐寿命较短。鉴于此，国内亟需开发一种综合性能更优的防腐材料或防腐方案，解决工业污水处理池的腐蚀问题。

4 结语

因化学处理方式的不同，工业污水对污水处理池产生不同类型、不同程度的腐蚀，造成污水处理池腐蚀渗漏严重。目前常用的污水处理池防腐方案主要是基于环氧树脂或环氧乙烯基树脂为反应固化体系的玻璃钢、鳞片胶泥、耐腐蚀块材砌筑防腐体系。该类方案耐腐蚀强度有限，且为刚性材料，在长期温度变化条件下，无法耐受因热胀冷缩产生的应力，导致材料开裂、脱落。因此，国内各防腐研究院、企业单位亟需开发综合性能更优的防腐材料或设计新的防腐方案，以保证工业污水处理池的安全、稳定运行。

［1］国务院 .水污染防治行动计划［R］.北京：国务院，2015-04-02.

［2］王宗昌，陈金泉 .工业污水对混凝土结构的腐蚀问题［J］.石油化工腐蚀与防护，2001，18（4）：58～59.

［3］闻宝联，刘凯利，王宝来，等 .石油化工污水处理厂混凝土构筑物防腐与修补维护［J］.工业用水与废水，2004，35（4）：58～60.

［4］李玉明 .工业污水池的腐蚀与防护［J］.化学工程师，2007（6）：40～42.

［5］刘世模.PTA污水处理池的乙烯基酯树脂玻璃钢防护［J］.腐蚀与防护，1999.

［6］陈立强 .化学工业中的防腐研究［J］.化工管理，2013（6）：204.

［7］杨 姝 .化学防腐蚀涂层的种类与特征分析［J］.化学工程与装备，2013（6）：167～168.

［8］王天堂，陆士平，沈 伟 .工业污水废水处理池内防腐蚀材料及结构探讨［J］.石油工程建设，2006（4）：34～38.

［9］陈 浩 .工业污水处理池的防水问题及对策探讨［J］.绿色科技，2012（7）：204～205.