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《工業用水與廢水雜志》2014年第四期

1造成腐蝕的原因分析

煉化污水成分復雜，腐蝕性較強，可能造成金屬管道及設備腐蝕的原因很多，包括酸性腐蝕、氧腐蝕、氯離子腐蝕、微生物腐蝕、應力腐蝕、焊接腐蝕等。根據腐蝕的情況，結合現場實測數據，對管道及設備腐蝕作出分析。

1．1污水水質分析2012年對部分污水水質進行了采樣分析。污水水質分析項目和指標如表1所示。

1.2外排污水管道和流砂過濾器管道腐蝕原因分析

從表1可以看出，污水pH值適中，污水中氯離子含量較低，碳鋼管材可以耐受，而監測池外排區和回用區的溶解氧和細菌數較高。分析外排污水管道和流砂過濾器管道腐蝕的原因，主要在于污水中殘留和滋生的微生物———鐵細菌和硫酸鹽還原菌（SRB）促進作用下產生的氧的電化學腐蝕。

1．2．1溶解氧的腐蝕為節省投資，廣西石化公司外排污水監測池與回用污水提升水池合建在一個大池子內，回用區的過剩污水采用溢流堰跌落進外排污水監測池（如圖5所示）；另外，在運行中當外排污水水質較差時，采取將外排污水全部或部分經過砂濾處理后再回流到監測池的措施，以保證污水達標排放，而該回流管線出水口位于水面上，靠近外排污水泵吸入口。由于水流的攪動作用，提高了污水中溶解氧的濃度，監測外排泵吸入口處溶解氧的質量濃度通常在1．5mg／L左右。溶解氧對碳鋼管道的腐蝕是一種電化學腐蝕，鐵和氧形成腐蝕電池，鐵是陽極，遭到腐蝕，氧為陰極，進行還原。水中溶解氧濃度越高，碳鋼的腐蝕速率越高。這正可以解釋污水外排管線的泄漏點全部出現在距泵出口1．6km以內，且沿污水流向遞減分布的現象。

1．2．2鐵細菌的影響污水場在正常生產時共有3個工序需要加入三氯化鐵混凝劑凈化污水，通常加藥總量控制在70mg／L左右，而高密度澄清池出水即回用的砂濾進水中鐵離子的平均質量濃度僅為0．57mg／L，說明加入的大量的鐵離子都已參與了污水的物理、化學和生物反應。由于污水中仍含有鐵離子，且pH值較低，通常在6．5～7．5之間，給鐵細菌的生長創造了良好的生存環境，尤其是在A／O生化池內條件更好，會造成鐵細菌大量繁殖。由于外排污水沒有考慮控制細菌總數，未設殺菌設施，所以在外排污水中必然含有較多的微生物。采樣檢測結果也表明鐵細菌的數量較多（如表1所示）。鐵細菌是一種好氧異養菌，但在溶解氧的質量濃度小于0．5mg／L的系統中也能生長。它偏好鐵質較多的酸環境，以碳酸鹽為碳源：4FeCO3＋O2＋6H2O→4Fe（OH）3＋4CO2＋能量［3］，反應產生的能量和高濃度鐵維持其能量代謝，適宜生長的pH值為6～8。它能氧化溶解于水中的氫氧化亞鐵、碳酸亞鐵等使之以紅棕色粘性物（Fe2O3•xH2O）沉積下來，更促使在陽極附近形成氫氧化鐵和鐵銹的沉淀膜。當這種沉淀膜進一步增大時，將妨礙氧進入，所以沉淀膜下方因缺氧而成為陽極，而沉淀膜周圍的金屬則變成了陰極，形成氧的濃差電池，加劇了腐蝕的進行，同時還為SRB提供極為有利的生長條件［6］。在污水外排管道和流砂過濾器進水管道內壁可見大量的暗褐色或黑褐色的銹瘤。挖開銹瘤可見到一個個凹坑，腐蝕繼續進行下去，可造成金屬穿孔。2012年9月底對外排污水管道中的銹瘤樣品進行了分析，其中鐵占68％，由此可證明銹瘤主要是由于鐵細菌腐蝕管道所致。

1．2．3SRB的影響檢測出外排管道垢樣中硫占了1％，而監測流砂過濾器進水中的硫酸根離子的質量濃度為76mg／L。管道中由于氧氣不充足，適宜的溫度、pH值和由于鐵細菌和其它雜質影響形成的銹瘤等沉積物較多，給SRB的生長提供了良好的生長環境。SRB是一種厭氧菌，能利用硫酸鹽或者其它氧化態硫化物作為電子受體異化有機物質。在厭氧環境下，硫酸鹽會在SRB作用下產生H2S，H2S能嚴重腐蝕處理設施和排水管道。

1．3監測池污水提升泵的腐蝕原因分析監測池污水提升泵及其出口閥門、管線腐蝕非常嚴重，分析其原因主要是由于氣蝕所造成。如前所述監測池中的污水含有較高濃度的溶解氧，當葉輪葉片入口附近的壓力小于液體輸送溫度下的飽和蒸氣壓力時，液體就會氣化，溶解在液體內的氣體逸出，形成許多氣泡而產生嚴重的氣蝕現象，造成金屬表面因沖擊疲勞而剝裂。同時含有較多氧氣的氣泡還會形成熱電偶，形成電化學腐蝕作用，更加速了金屬剝蝕的破壞。另外外排污水泵采用了自吸式水泵，由于污水池較深，最低停泵液位設置較低，也容易導致氣蝕的發生。

2對策

目前，污水場出現嚴重腐蝕情況的部位集中在監測池外排污水管道、回用水提升泵和流砂過濾器區域，而在污水處理單元和回用水其它單元尚未發現腐蝕情況。原因是對流砂過濾器等撬裝設備、界區外管道和一些防腐相關的細節考慮和要求不夠，而對污水處理單元的設備和管線充分考慮了污水及化學藥劑的腐蝕性，在選材上大量使用了PE、不銹鋼以及UPVC等耐腐蝕材料。通?？刂平饘俨牧系母g主要從合理設計，正確選用金屬材料，改變腐蝕環境，采用耐腐蝕覆蓋層，電化學保護，采用非金屬材料等方面著手。針對污水場生產運行現狀，采取了如下補救措施和防治對策：（1）對外排污水管道分段打開檢查腐蝕情況和測量厚度，對腐蝕嚴重的部分管段進行維修，碳鋼管內壁做防腐處理。對外排污水管線在上管廊前的410m埋地段采用HDPE內穿插修復。（2）針對污水外排泵出口閥門和出口短接以及回用水裝置閥門的腐蝕問題，升級閥內件材質，采用襯塑、襯四氟等隔離層。（3）對流砂過濾器內部進行了重新打磨和噴涂高強度防腐涂層，將其撬裝碳鋼管線全部更換為HDPE管。（4）將砂濾回流管線移位到監測池入口端，出水口延伸到池子底部，在回用區與外排監測池相連的溢流堰上開些平衡孔，適當提高監測池運行水位，以減少污水中溶解氧的含量。（5）對監測池污水提升泵的氣蝕余量進行核算，調整停泵液位，葉輪材質升級為耐腐蝕的316不銹鋼。（6）提高外排污水的pH值，盡可能控制在8．3～9．0之間，以抑制鐵細菌的生長。（7）向污水監測池中沖擊式投加次氯酸鈉，使菌群數量控制在1000個／L。

3效果

2013年按照上述對策和措施進行了改造，通過一年的運行和監測，外排污水監測池中的溶解氧的質量濃度基本控制在0．5mg／L以下，水中的細菌總數控制在1000個／L以下，并且鐵細菌數量不超過200個／L，經過材質升級的水泵葉輪、泵軸和閥門等沒有再出現腐蝕現象，設備完好；流砂過濾器重新防腐和更換管線后效果非常明顯，漏點基本消除；外排污水管線埋地段采用HDPE內穿插修復后未再發現新漏點，管廊上僅進行維修和簡單防腐處理的管道仍有新漏點產生，但出現頻率大幅減緩，公司已委托設計單位重新設計鋪設一條HDPE管道，準備分段實施。

4結語

（1）通過對相關水質數據、垢樣成分和腐蝕類型的分析，證明在污水場中存在鐵細菌、SRB和溶解氧的腐蝕。（2）對于管道及設備腐蝕的防治，設計時應考慮采用耐腐蝕的材質；對于易腐蝕的泵，應選用抗磨損的材質，或對葉輪和泵軸等易損件采用耐腐蝕涂層處理；在水泵吸入水池設計時應選用浸沒式進水方式，適當增大池容，以減輕溶解氧的腐蝕；在易腐蝕管道及設備前端投加殺菌劑以有效殺滅鐵細菌及SRB，減輕后續管道及設備的腐蝕。

作者：陶文杰單位：中國石油廣西石化公司