工业污废水池防腐蚀工艺及防腐施工

随着国民经济的迅速发展，大 量新的工厂、矿山得以投产运行。 由于工艺原因，会产生大量的工业 污水和废水，原来相当数量的厂矿 企业会直接向自然界排放，而这些 未经处理的工业污水或废水均含有 大量的腐蚀性或有害性化学物质， 不仅污染了自然环境，同时对人类 自身健康产生了巨大的威胁，严重 影响了可持续发展进程。为保护环 境减少污染，国家通过立法要求对 工业污废水进行处理，不能未经处 理而直接排放，因此，许多厂矿均 采用先进环保工艺，新建或重建了 污水或废水处理设施，对工业污、 废水进行合理、有效的处理，达标 后排放。
许多厂矿厂家的废水处理设 施，由于在防腐蚀材料选型、防腐 方案设计及土建等方面存在问题， 出现一些废水池防腐蚀失效的案 例，主要问题体现为开裂、脱层、鼓 泡、碳化、严重变色等，有局部问 题，也有整体失效的。下面就这些 问题对废水池防腐蚀失效原因及工 艺选择作一探讨。
1防腐蚀材料与工艺及常规
出现问题
在污废水处理池中，由于污废 水中含有大量的腐蚀性介质，如含 有废酸、氧化性化学品等，对以混 凝土为基础的处理池其腐蚀性是较 大的，未经防腐蚀处理的砼处理 池，一般情况下，2～3个月就会出 现池表面的损坏、强度下降明显。 因此，必须对混凝土基础的处理池 进行防腐蚀处理，下面就分别介绍 几种目前国内比较常见的防腐蚀处 理方法及可能出现的问题。
1.1玻璃钢衬里
这是最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”或“FRP”）结构 在混凝土基础上形成一层防护，玻 璃钢衬里具有整体性、抗渗性好和 造价合理的特点，同时选用适当的 防腐蚀树脂就能够达到良好的防腐 蚀效果。在玻璃钢衬里防腐蚀施工 中，一般采用玻璃纤维加玻璃纤维 短切毡或表面毡的复合结构，厚度 一般在1～3mm之间。
1.1.1树脂的选择
一般情况下许多厂家和工程 公司均会选择环氧树脂，因为环氧 树脂具有来源广、成本合理、耐腐 蚀性能优良、收缩率低的特点，但 是环氧树脂本身也有其化学组成等 各方面的局限性，下面就分别一般 述说：
（1）在常规的常温或室温防腐 蚀施工工艺中，环氧树脂的固化体 系一般情况下会采用胺类固化体 系，其固化原理是利用胺基团上的 活泼氢与环氧基反应而最后交联， 形成三维网状结构，但这个交联结 构很容易在酸性的介质作用下分 解，导致三维交联结构的解体而引 起防腐蚀的失效，所以胺类固化的 环氧树脂的耐酸性是较差的，尤其 在大于40℃或者更高的作用温度 环境中；选用室温下固化环氧树脂 的热变形温度（HDT）一般情况下 较低，均在60～70℃之间，因此也 不能耐更高的温度,推荐使用温度 不能超过75℃；表1中列出了环氧 树脂的耐腐蚀性能。
（2）采用环氧树脂材料，由于 选用胺类固化体系的环氧树脂的养 护周期较长，客观上要求有较宽裕 的施工期限，更重要的是：采用的 胺类固化剂的毒性较大，对施工人 员的身体危害极大。
（3）一般工程中采用的6101 （E-44）的粘度较大，尤其是在冬天 室温或北方施工时，树脂已凝结成 固体或半固体状，给现场施工等带 来了极大的不便，所以，一般添加 非活性稀释剂（如丙酮、二甲苯等） 以降低树脂的粘度方便施工，但这 会给环境和施工质量带来负面的影 响，这些溶剂极易挥发，气味非常 具有刺激性，在给现场施工人员造 成身体上的伤害的同时，也造成了 环境的污染，并容易起火或发生爆 炸。更为重要的是，由于挥发性的 非活性稀释剂的挥发造成了固化物 的不致密，势必影响玻璃钢的抗渗 性，从而导致耐腐蚀效果的下降。
（4）环氧树脂（包括以环氧树 脂为主要成份的其它防腐材料）的 耐候性相对较差，而众所皆知，一 般情况下，污废水池均是室外的， 尤其在一些高原地区，长期受太阳 光紫外线的曝晒，涂层或防腐蚀结 构极易受到这方面因素的影响而最 后失效，表现为粉化等情况。
所以，目前在国外已经很少 采用环氧树脂用于防腐蚀工程制 作了，一般情况下会采用环氧树 脂改性的乙烯基酯树脂。乙烯基 树脂正逐渐成为防腐蚀材料的首 选材料。环氧乙烯基酯树脂是由 环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环 加成化学反应而制得。它保留了 环氧树脂的基本链段，又具有不 饱和聚酯树脂的良好工艺性能， 而这些特殊的化学结构赋予了乙 烯基树脂较环氧树脂更好的工艺 特性、耐腐蚀性和耐候性。目前常 规的双酚A型乙烯基树脂的室温 固化收缩率为3%左右，而我们推 出的低收缩891乙烯基树脂的收 缩率<1%，较环氧树脂的线收缩率 也低，这种树脂更具有高耐蚀性、 与填料良好的浸润性的特点，尤 其适合胶泥的制作或者玻璃钢内 衬制作。891树脂耐介质的浓度和 温度见表2。目前，在国内我们利 用环氧乙烯基树脂在各种电子工 厂（如中芯国际等）、化学工厂（金 光纸业等）均有成功的应用案例。 另外我们推荐一种高性能的芳 烃型树脂（902），这是一种特种不 饱和聚酯树脂，含有较多的苯环结 构，它在硫酸和硝酸情况下的性能 尤为突出，902树脂较常用的环氧 树脂除具有低毒、更好的工艺性的 特点外，更具有与环氧树脂相比的 低成本。902树脂性质见表3。


1.1.2施工过程及要点
（1）封底层：在经过处理的基 层表面，均匀地涂刷封底料，不得 有漏涂、流挂等缺陷，自然固化不 宜少于24 h。
（2）修补层：在基层的凹陷不 平处，应采用树脂胶泥料修补填 平，自然固化不宜少于24 h。
（3）间歇法树脂玻璃钢铺衬层 的施工，应符合下列规定：
①玻璃纤维布应剪边，涤纶布 应进行防收缩的前处理；
②先均匀涂刷一层铺衬胶料， 随即衬上一层纤维增强材料，必须 贴实，赶净气泡，其上再涂一层胶料，胶料应饱满；
③固化、修整表面后，再按上 述程序铺衬各层，直至达到设计要 求的层数或厚度；
④每铺衬一层，均应检查前一 铺衬层的质量，不能有毛刺、脱层 和气泡等缺陷；
⑤铺衬时，同层纤维增强材料 的搭接宽度不应小于50 mm，上下 两层纤维增强材料的接缝应错开， 错开距离不得小于50 mm，阴阳角 处应增加一至二层纤维增强材料。
（4）连续法树脂玻璃钢铺衬层 的施工，应符合下列规定：
①平面、立面一次连续铺衬层 数或厚度，以不应产生滑移，固化 后不起壳、脱层为限；
②铺衬时，上下两层纤维增强 材料的接缝应错开，错开距离及阴 阳角处做法同上；
③固化后，再进行下一次连续 铺衬层施工，达到设计要求的层数 或厚度。
（5）树脂玻璃钢封面层的施 工，应均匀涂刷面层胶料。当涂刷 两遍以上时，待第一遍固化后，再 涂刷下一遍。
1.1.3失效原因分析
虽然玻璃钢衬里在污废水池的 防腐蚀工艺中作为一种很成熟的工 艺形式，但也出现了大量的失效案 例，这些失效案例部分除了由于施 工技巧有待于进一步提高外，更多 是其它方面的因素。综合以往案 例，我们进行了失效原因的总结与 分析，除了对混凝土基础的防腐蚀 施工基本要求外，还有以下因素：
（1）在设计时，最好在接触混 凝土层要采用短切毡或者表面毡 层，以防止分层或者脱层的情况出 现，同时在设计上符合“二次粘接” 的设计要求；
（2）增强材料的选择。如在含 氟介质的条件下，增强材料不应该 选用玻璃纤维，此时应该选用有机 纤维（绦纶、锦纶等）或碳纤维； 在碱性介质作用情况下，应该选择 耐碱性优异的纤维材料（如丙纶 等）或者碳纤维等。
（3）树脂材料的选择是失效的 主要关键因素。一是要选择防腐蚀 性能优异的乙烯基树脂；二是要尽 量选择低收缩的乙烯基树脂。因在 混凝土基础上施工中，要求树脂 的收缩率不能太大，否则可能会 导致在玻璃钢衬里工艺时，出现 由于树脂的固化收缩造成的内应 力而导致“脱壳”的现象，而引起 防腐蚀失效。
（4）虽然玻璃钢衬里是一种经 济实用的防腐蚀形式，但也有其应 用局限性。一般情况下，在特大面 积应用过程中，会有脱层等腐蚀失 效的隐患，除非施工公司有一些 “Know-how”技巧去解决实际问 题；另外在一些长期使用温度超过 80℃的工况下，建议最好不要采用 玻璃钢衬里形式；同时，如污废水 中含有大量的粉料冲刷作用情况 下，玻璃钢衬里形式的适用性也要 慎重考虑。
1.2 VEGF鳞片衬里
1.2.1材料介绍
所谓的VEGF鳞片材料，就是 将具有一定片径和厚度的玻璃鳞 片，分别与高耐腐蚀的乙烯基树脂 等混合，经专用机械配制而成的材 料，VEGF材料有不同的工艺方式 以供选择，包括刷涂、喷涂或者是 镘涂等工艺。目前一部分厂家为了 成本考虑选择环氧树脂作为树脂基 体。相对而言，乙烯基树脂鳞片材 料的综合性能包括耐腐蚀性能和耐 温性能均优于环氧鳞片材料，（前 几年很多厂家或工程公司出于不同 的目的把环氧树脂鳞片材料当成乙 烯基酯鳞片材料使用，发生了很多 防腐蚀失效案例，这是材料选型的 问题）。VEGF材料具有以下特点：
（1）耐腐蚀性能好：VEGF鳞 片材料采用的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂，该类型树脂较环氧 树脂具有更好的耐腐蚀性能；
（2）较低的渗透率：VEGF鳞 片材料的抗水蒸气渗透率比普通环 氧树脂涂料高6～15倍，比普通环 氧FRP高4倍；
（3）VEGF鳞片材料具有较强 的粘结强度，因而VEGF鳞片材料 涂层不易产生龟裂、分层或剥离， 附着力和冲击强度较好，从而保证 较好的耐蚀性；
（4）耐温差（热冲击）性能较 好：涂层中由于含有许多玻璃鳞 片，因此，消除了涂层与基材之间 的线膨胀系数的差别，避免了由于 温差等因素而造成的脱层情况；
（5）耐磨性好：VEGF鳞片材料 在固化后的硬度较高，比普通醇酸 漆高2～3倍，耐磨性较好，VEGF涂 层在受外机械损伤时的破坏是局部 的，其扩散趋势小，只需在该处作简 单的处理即可进行修复，并不影响 使用性能，具有修补性好的特点；
（6）工艺性较好：由于VEGF 鳞片材料的固体成分较高，可以一 次性成型较厚的涂层，对于一些工 期较紧的工程项目，可以采用大面 积无气喷涂施工，最大限度的缩短 工期。
综上所述，VEGF鳞片衬里不 失为一种相对经济而有效的防腐蚀 形式，VEGF衬里不仅可以提供有 效的防腐蚀保障，更可以降低综合 成本（包括材料成本和施工成本）， 同时也没有特别高的施工要求或难 度，可以很好的适用于一些玻璃钢 不是特别适用的工况，如使用温度 相对较高、大面积施工或含大量粉 尘冲击的腐蚀环境。
1.2.2 VEGF涂层施工过程及要点 在工业污废水处理池等混凝土 基层上施工的方法及过程相当简 单，具体的使用过程如下：
（1）基础混凝土要求养护期不 少于28天，表面含水率应＜6%。首 先中和去掉表面的碱性物质，之后 利用喷砂或其它机械方法去除混凝 土表面浮灰，清理干净后，用VEGF 封闭底涂打底充分浸透，固化后施 工VEGF底涂一两道，干后施工下 一工序；
（2）用手工泥刀镘刮（镘刮每 道厚1mm左右)或滚涂、刷涂、喷 涂工艺，硬化后进行下层施工，直 至达到规定厚度。一般在每涂1mm 厚度时进行检测，以确认涂层是否 有针孔及其它瑕疵；
（3）凹凸部位，适当增加厚度， 或用FRP复合使用，用VEGF树脂 罩面一至二道；
1.2.3应注意的事宜
如选用VEGF鳞片材料作为内 衬材料时，在施工得当的前提下， 防腐蚀性能是可以保证的，但也出 现了一些失效案例，主要是一些混 凝土基础强度不够或者是对混凝土 基础处理不得当而致。对选VEGF 材料做防腐内衬时还要对下面的一 些事宜加以注意，否则就会出现防 腐失效。
（1）如混凝土基础强度不够， 这对任何防腐蚀形式而言均是一种 隐患，所以，很有必要对基础进行 补强处理，VEGF鳞片材料有配套 的混凝土封闭底涂，在砼体上加刷 2～3道封闭底涂，可大幅度地提高 混凝土的强度，之后方可进行后续 的防腐蚀施工；
（2）结合VEGF鳞片涂层与玻 璃钢层的各方面特点，在一些特定 工况场合下，我们可以在VEGF涂 层上复合1～2层的FRP层，一是可 以克服玻璃钢衬里的相对局限性； 二是可以提高衬里的综合防腐蚀特 性。
1.3耐酸块材砌筑
在许多工业场合中，刚排放的 污（废）水的腐蚀性能较强，温度较 高（有的达120℃），或者固体粉粒 的含量较高，如热轧车间的含酸废 水（达到180℃）；钛白粉生产中的 含硫酸废水等更具有腐蚀性。在这 种情况下，用玻璃钢衬里或者VEGF 衬里就不能解决这种既要求耐高温 耐腐蚀，又要求耐磨耗的情况，这种 腐蚀条件下一般用耐酸块材砌筑的 方式来解决。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，同时由于结构致密，吸水 率小，耐磨耗性好。表4是耐酸砖 的部分耐腐蚀耐温情况。
1.3.1施工过程及要点
（1）铺砌块材时，基层的表面 应均匀涂刷封底料，待固化后再进 行块材的铺砌。在某些情况下，基 层上可采用玻璃钢隔离层，此时宜 先涂刷一遍与衬砌用树脂相同的胶 料，然后进行块材的铺砌。
（2）块材结合层厚度、灰缝宽 度和灌缝或勾缝的尺寸，均应符合 表5的规定。
（3）块材在铺砌前先进行试 排；铺砌时的顺序应由低往高，先 地坑、地沟，后地面、踢脚板或墙 裙。阴角处立面块材应压住平面块 材，阳角处平面地材应盖住立面块 材，块材铺砌不应出现十字通缝， 多层块材不得出现叠缝。
1.3.2块材铺砌的有关规定 块材的铺砌，还应符合下列规 定，否则也会出现防腐失效：
（1）耐酸砖的厚度≤30mm石 材的铺砌，宜采用树脂胶泥揉挤法 施工；平面上铺砌厚度＞30mm石 材，宜采用树脂砂浆座浆、树脂胶 泥灌缝法施工；立面上铺砌厚度＞ 30mm石材，宜采用树脂胶泥揉挤 法砌筑定位，其结合层应采用树脂 胶泥灌缝法施工。结合层和灰缝的 胶泥或砂浆应饱满密实，块材不得 滑移。
（2）立面块材的连续铺砌高 度，应与树脂胶泥的固化时间相适 应，砌体不得变形。
（3）当铺砌块材时，应在胶泥 或砂浆初凝前，将缝填满压实，灰 缝的表面应平整光滑。
（4）树脂胶泥的灌缝与勾缝， 应在铺砌块材用的胶泥、砂浆固化 后进行。
（5）灌缝或勾缝前，灰缝应清 洁、干燥。灌缝与勾缝时，宜分次 进行，缝应密实，表面应平整光滑。
2应用举例
（1）在目前国内一个最大的芯 片集成电路制造厂的工业污水处理 池中，含有一些废酸，其中包括氢 氟酸，在这个工程中采用了891乙 烯基酯树脂玻璃钢结构，已经运行 4年，效果良好，其玻璃钢结构是 2层04布再加一层表面毡的结构， 总厚度约为2mm。
（2）在湖南某石油化学品公司 的工业废水处理池中，由于池的面 积较大，同时废水又含有大量的烃 类等化学介质，对化水处理池最后 采取VEGF树脂鳞片材料结构，以 确保整个防腐蚀内衬层的整体性和 抗渗性，另外在砼基础上加衬一层 04玻纤布。

（3）在浙江某家农药厂，排放 的废水中含有一些三氟乙酸、硫酸 等强腐蚀性的化学介质，同时刚排 放的废水温度较高，部分达到90℃ 甚至更高，在有关专家的建议下， 并结合外方在国外同类工厂的防腐 蚀经验，最后选取耐酸砖衬里，沟 缝用胶泥采用耐高温898乙烯基酯 树脂胶泥，防腐蚀效果不错。