Перекачка сточных вод. Газовая коррозия в водоотводящих коллекторах, страница 3

ЛЕКЦИЯ 10. ГАЗОВАЯ КОРРОЗИЯ В ВОДООТВОДЯЩИХ КОЛЛЕКТОРАХ

10.1. Условия эксплуатации водоотводящих сетей

Самотечные водоотводящие сети пропускают сточную воду неполным сечением. Воздушное пространство оставляется для вентиляции сети.

В коллекторах водоотведения над водой скапливаются пары воды и следующие газы: сероводород, аммиак, углекислый газ, метан, пары бензина и др. нефтепродуктов.

С производственными водами в коллекторы поступают  углерод, аммиак, хлор и масса других веществ.

Количественный состав газов колеблется в широких пределах. Так метана - 1,5-15%, углекислого газа - 0,1-10%, сероводорода - 0,01-0,1% по объёму.

Смесь кислорода воздуха с водородистыми и метановыми газами может оказаться взрывоопасной. Вредные газы опасны для здоровья рабочих, обслуживающих водоотводящие сети.

Присутствие в стоках сероводорода, серной кислоты и углекислого газа создают условия для разрушения бетонных и железобетонных труб.

Источником сероводорода и других газов являются сточная жидкость и разлагающиеся органические вещества.

Процессы разложения органических соединений идут по следующим реакциям:

а) в присутствии свободного кислорода

В случае отсутствия свободного кислорода анаэробные бактерии используют кислород, содержащийся в других соединениях, нитритах, сульфатах, углекислотах.

                                            

Из схем видно, какие газы могут находиться в атмосфере коллектора. Это CO2, H2S, NH3 (аммиак), СH4 (метан).

В стоках могут содержаться более 50 видов газов. Они могут иметь неприятный запах быть токсичными и агрессивными по отношению к материалу трубопроводов.

Наиболее агрессивным газом в городских коллекторах  является сероводород. Этот газ - основная причина коррозии сводов коллекторов. На которую приходится 24% всех разрушений коллекторов.

На следующем рисунке представлены условия отсутствия газовой коррозии и  условия, способствующие её появлению.

Рис. 75. Схема образования сероводорода в сточных водах в зависимости от содержания растворённого кислорода

На стенке трубы, погружённой в сточную воду,  образуется биологическая плёнка. Толщина плёнки колеблется от 0,3 мм до 3 мм при больших  и малых скоростях движения стоков соответственно. При нормальных скоростях - 1 мм.

Условия достаточного содержания кислорода

Растворённый кислород проникает внутрь плёнки и потребляется бактериями из её аэробного слоя. Это обстоятельство препятствует развитию бактерий в анаэробном слое (0,3 мм), продуцирующим сероводород. Непосредственно на стенке находится инертный анаэробный слой, бактерии которого не получают достаточно пищи для своего развития. В этих условиях образование сероводорода почти не происходит и поэтому трубы не разрушаются.

Условия недостаточного содержания кислорода

При недостаточном количестве кислорода в сточных водах (меньше 0,1 мг/л) процесс образования сероводорода интенсифицируется серобактериями.

 Эти бактерии хорошо сопротивляются дизенфектантам, антибиотикам, размножаются при рН от 5 до 9,5 и температуре от 10 до 50 оС , не погибают при давлении до 105 кПа.

О содержании сероводорода в воде можно судить по количеству сульфидов растворённых (Н2S, HS-, S2-)  и нерастворённых (FeS, ZnS), выпавших в осадок.

Выделяясь из воды, сероводород насыщает атмосферу коллектора и проникает в поры бетона на его стенах и сводах. В порах бетона размножаются тионовые бактерии, продуцирующие серную кислоту. Эти бактерии существуют при рН до 7,5. Их присутствие обнаруживали в очень кислой среде (рН меньше 1) при очень сильном разрушении труб.

В конденсате происходит биохимическое аэробное окисление сероводорода по следующим реакциям.

При избытке кислорода в воздухе:

    2Н2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O.

При недостатке кислорода:

    2Н2S + O2 = 2S + 2H2O.

Сера окисляется в сульфаты или серную кислоту:

   2S + 3O2 + 2H2O = 2Н24.

Основой бетонных и железобетонных труб является гидроксид кальция Са(ОН)2. Воздействие на бетон серной кислоты вызывает образование новых соединений кальция. Характерная черта этих соединений - резкое увеличение в объёме по сравнению с объёмом гидроксида кальция. Это обстоятельство приводит к разрушению бетона.