Фев 15 2001

КОРРОЗИОННО-АГРЕССИВНЫЕ СРЕДЫ В СЕТЯХ ВОДООТВЕДЕНИЯ: ПРОХОЖДЕНИЕ, СОСТАВ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ СООРУЖЕНИЙ

Опубликовано в 01:34 в категории Вода и здоровье

КОРРОЗИОННО-АГРЕССИВНЫЕ СРЕДЫ В СЕТЯХ ВОДООТВЕДЕНИЯ: ПРОХОЖДЕНИЕ, СОСТАВ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ СООРУЖЕНИЙ

И.В. Коринько

ГКП «Харьковкоммуночиствод», г. Харьков

От эксплуатационной надежности канализационных сетей зависит стабильность работы промышленных предприятий, объектов городского хозяйства, санитарное состояние и экологическая чистота атмосферы, гидросферы и педосферы городских регионов. Главной проблемой в обеспечении надежности сетей водоотведения являются коррозионные процессы, которые поражают канализационные колодцы, шахты коллекторов глубокого заложения и трубопроводы из бетона и железобетона. В г. Харькове из этих конструкционных материалов выполнены бассейновые и главный коллектора, протяженность которых составляет 314 км (т.е. около 25% протяженности всей канализационной сети города). Скорость коррозии в бетонных и железобетонных трубопроводах 3-6 мм/год, но на некоторых участках достигает значений 10 мм/год, а на отдельных более 10 мм/год. По литературным данным, коррозионные процессы могут являться причиной до 74% общего объема аварий на бетонных и железобетонных коллекторах. В г. Харькове интенсивность отказов на этих трубопроводах превышает 1 на км сети в год. Необходимо отметить, что аварии на таких крупномасштабных объектах приводят к дестабилизации работы наземных коммуникаций, транспорта, предприятий, интенсивному загрязнению подземного пространства, атмосферы, гидросферы с негативными экологическими последствиями.

Коррозионные процессы поражают только сводовую часть трубопровода при хорошем состоянии лотковой. Развитие идей и представлений о механизме коррозии бетона в канализационных коллекторах прошло несколько этапов. Все они базировались на выявлении агрессивных эксплуатационных сред, которые определяют долговечность канализационных сетей. Первоначально главным источником агрессивного воздей-

ствия считалась газовая среда, затем - среда, образуемая на своде при химическом окислении сероводорода кислородом воздуха до серной кислоты. В настоящее время коррозионное разрушение бетона и железобетона в трубопроводах водоотведения большинством отечественных и зарубежных специалистов трактуется как результат биогенной сернокислотной агрессии - воздействия серной кислоты, которую на своде образуют тионовые бактерии при окислении растворенного сероводорода.

Опыт эксплуатации канализационных сетей г. Харькова, объем данных, накопленный службами эксплуатации, аналитической лабораторией ГКП «Харьковкоммуночиствод», научно-исследовательскими и учебными институтами, выполнявшими работы по заданию предприятия, позволяют детально проследить динамику коррозионных процессов и генезис коррозионно-агрессивных соединений в канализационных трубопроводах.

В сооружениях водоотведения традиционно рассматривались две эксплуатационных среды: водная транспортируемые сточные воды, и газо-воздушная - атмосфера подсводового пространства безнапорных коллекторов. Направленность реакций и степень агрессивности эксплуатационных сред зависит от их химического состава. Так, степень агрессивности водной среды согласно СНиП 2.03.11-85 оценивается на основании следующих характеристик: содержания агрессивной углекислоты, концентрация магния, коррозия (коррозия І вида), рН среды (коррозия ІІ вида), общего солесодержания (в частности, концентрации сульфатов) (коррозия ІІІ вида).

Согласно этим характеристикам, сточные воды на участках канализационных коллекторов и шахт г. Харькова, где отмечается высокая активность коррозии свода, можно оценить как неагрессивные (табл. 1).

Таблица 1. Химический состав сточных вод, транспортируемых канализационными трубопроводами г. Харькова

Участки коллекторов

рН

Концентрация, мг/л

солей

I

7,0-7,6

14-20

6,3-15,4

760-1100

183-270

II

6,2-6,9

6-12

5,7-18,0

800-1200

352-552

III

7,8-9,8

6-12

50,0-60,0

660-1300

145-222

IV

6,2-6,9

8-2

10,0-23,1

660-1100

317-350

При транспортировке сточных вод происходит существенное изменение их химического состава: повышается концентрация сероводорода, углекислоты, уменьшается концентрация нитратов и сульфатов. Накопление ряда соединений в воде приводит к их выделению в атмосферу подсводового пространства самотечного коллектора. По содержанию сероводорода газовоздушную эксплуатационную среду на участках некоторых коллекторов г. Харькова можно оценить как слабо и средне агрессивную (табл. 2).

Таблица 2.

Участки коллекторов

Концентрация в атмосфере

H2S, мг/м3

CO2, об%

I

10,0-30,1

0,1…1,0

II

8,3-12,7

0,2-1,2

III

10,2-25,9

0,1-0,9

IV

6,0-10,9

0-0,8

Химический и физико-химический анализ образцов бетона сводовой части коллекторов, в различной степени пораженных коррозионным процессом, показал, что продукты взаимодействия сероводорода с компонентами бетона - сульфиды и гидросульфиды, имеют в них чрезвычайно низкие концентрации. Зато стабильно высокие концентрации имеют сульфаты (главным образом гипс дигидрат), т.е. продукты взаимодействия компонентов бетона с серной кислотой. Эту кислоту накапливают в конденсатной влаге тионовые бактерии, окисляя растворенный в ней сероводород или продукты его взаимодействия с компонентами бетона. И именно кислотность (рН либо бетона, либо конденсатной влаги на своде) может служить объективным, оперативным, количественным показателем глубины поражения этого конструкционного материала коррозией. Так, рН бетона, не находившегося в эксплуатации 12,2-12,5, а в различной степени прокорродировавшего - снижается до значений около 1 (полное разрушение). Микробиологический анализ установил положительную корреляцию между глубиной поражения бетона коррозионным процессом и численностью в нем тионовых бактерий. В Германии именно этот показатель используют для оценки степени коррозионной агрессивности в трубопроводах водоотведения.

Таким образом, конденсатную влагу на своде можно рассматривать как третью эксплуатационную среду в трубопроводах водоотведения. Химический состав этой среды формируется продуктами жизнедеятельности бактерий, главным образом тионовых, и изменяется в процессе эксплуатации сооружения в сторону повышения кислотности. рН конденсатной влаги разрушенного бетона составляет около 0. Это значит, что она сильно агрессивна даже к бетону проницаемостью W 8.

В настоящее время для нового строительства канализационных трубопроводов на всех стадиях - проектировании, строительстве и эксплуатации предусматривается ряд решений по защите их от биогенной сернокислотной агрессии как. Особую проблему представляют бетонные и железобетонные сооружения водоотведения, которые находятся в эксплуатации и уже в определенной степени поражены коррозией.

ГКП «Харьковкоммуночиствод» для противокоррозионной защиты таких объектов использует ряд мероприятий, основанных на современных научно-технических решениях. Так, для ремонта ряда шахт использовались покрытия из полиэтилена, которые проявляют высокую устойчивость к биогенной сернокислотной агрессии. Рассматривается использование для ремонта сетей труб из полихлорвинила, покрытий из керамических плиток и других материалов, резистентных к неорганическим кислотам. В настоящее время апробируются специальные методы санации трубопроводов, направленные на подавление микробиологических коррозионных процессов, в том числе и физико-химические бактерицидные воздействия. Для принятия своевременных и адекватных мер в ГКП «Харьковкоммуночиствод» используются современные методы контроля состояния коллекторов - TV диагностика, детальный количественный анализ газовой среды, на очереди - создание комплексной системы мониторинга канализационных коллекторов.

Эти мероприятия позволяют существенно повысить долговечность бетонных и железобетонных трубопроводов, их эксплуатационную надежность и экологическую безопасность.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.