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^-, S^2-) 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 = 2Н₂SО₄.

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.

К числу таких солей относятся гипс (Са SО₄) (увеличение в объёме почти в 2 раза) и сульфоалюминат кальция (соль Деваля - 3СаО× Аl₂O₃× 3CaSO₄× 3O× H₂O) (увеличение объёма в 22, 5 раза). Этот вид коррозии наиболее распространён в водоотводящих каналах.

Углекислый газ (в избытке) взаимодействует с гидроксидом кальция Са(ОН)₂, образуя углекислый кальций СаСО₃, малорастворимый в воде. Дальнейшая реакция СаСО₃ с СО₂ приводит к образованию хорошо растворимой в воде соли двууглекислого кальция Са(НСО₃)₂: бетон разрушается, так как происходит вымывание этой соли из тела бетона.

Окислы азота образуют в бетоне хорошо растворимые нитраты и нитриты, способные вызвать интенсивную коррозию.

Таким образом конденсат, газы и микроорганизмы способствуют значительному уменьшению содержания Са(ОН)₂  в бетоне (с 64 % до 12 %) и увеличению сульфатов (с 1, 5 % до 42 %).

О содержании сероводорода в воде можно судить по количеству сульфидов. Сульфиды делятся на растворимые и нерастворимые. Растворимые: Н₂S, НS^-, S^2-; нерастворимые: FеS, ZnS - выпадают в осадок.

Для частично заполненных коллекторов (самотечных), при концентрации О₂ в стоках меньше 0, 5 мг/л, когда начинается процесс превращения сульфатов в сульфиды, предложена формула определения сульфидных соединений:

dS/dt= M(БПК₅)1, 07^T-20/R - N(iV)^3/8/h,

где dS/dt - скорость изменения концентрации сульфидов, мг/(л× ч);

S - общая концентрация сульфидных соединений, мг/л;

Т - температура сточных вод;

R - гидравлический радиус трубы, м;

h - средняя глубина жидкости в коллекторе, м;

V - скорость течения сточной воды, м/с;

  i - уклон трубы;

M и N - коэффициенты:

n для труб d < 1 м М = 0, 32 × 10^-3; N = 0, 64 ÷ 0, 96;

n для труб d > 1 м М = 0, 50 × 10^-3; N = 0, 64 ÷ 0, 96.

Недостатком формулы является отсутствие учёта влияния следующих важных факторов: рН и состав сточных вод, содержание О₂ в стоках и в атмосфере коллектора. Те же недостатки характерны и для тестовой формулы, прогнозирующей возможность появления сульфидной коррозии. Однако эта формула, широко известная специалистам на Западе, может использоваться проектировщиками для выбора наиболее оптимальных условий транспортирования сточной воды.

Z= 3БПК₅ × 1, 07^Т-20 × (c/b)/(i^1/2Q^1/3),

где Z - относительная величина (безразмерная);

i - уклон трубы;

Q - расход, л/с;

c - смоченный периметр, м;

b - ширина свободной поверхности потока, м.

Если Z = 500 - концентрация сульфидов незначительна и проблема с газовой коррозией отсутствует.

Если Z = 7500 - концентрация сульфидов в пределах 0, 0 - 0, 1 мг/л; возможна коррозия в местах повышенной турбулентности.

Если Z = 10000 - концентрация сульфидов достаточна для появления неприятных запахов и сильной коррозии в зонах повышенной турбулентности.

Если Z = 15000 - наблюдаются сильные запахи и сильная коррозия со скоростью разрушения стенки труб примерно 1 мм/год.

Если Z = 25000 - очень высокая концентрация сульфидов в сточных вода; скорость коррозии более 2 мм/год.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: