עד כמה גבוה מוצקים מומסים משפיעים על חיי השירות של צינורות חימום טיטניום בשפכים תעשייתיים

צינורות חימום טיטניום נמצאים בשימוש נרחב לחימום מערכות לטיפול בשפכים תעשייתיים בשל עמידות יוצאת דופן לכלוריד וחומצה אורגנית. עם זאת, סוגים רבים של שפכים תעשייתיים מכילים מוצקים מומסים גבוהים (מלחים, יוני מתכות כבדות, חומרים מינרלים מרחפים). סך מוצקים מומסים גבוהים (TDS) מעלים מוליכות בינונית, מאיצים את התכלות המשקעים ומגבירים קורוזיה מקומית של חריצים, אשר מפרקת בהדרגה את הסרט הפסיבי של טיטניום דו חמצני ומקצרת את מחזור השירות של מכלולי חימום, אפילו ללא פלואוריד או אלקלי חם חזק.

מוצקים מומסים גבוהים משפרים מאוד את המוליכות החשמלית של אלקטרוליט שפכים. למים נקיים-TDS נמוכים יש ניידות יונים חלשה, מה שמגביל את קצב הקורוזיה הגלוונית והחריצים. כאשר ריכוז TDS עולה מעל 5000 מ"ג/ליטר, יונים חופשיים מאסיביים מגבירים באופן דרסטי את מוליכות הנוזל. כל שריטה קטנטנה או פגם שחיקה על הסרט הפסיבי מטיטניום יוצר תא מיקרו גלווני עם הסרט הסובב שלם. מדיום מוליכות-גבוהה מאיץ את העברת האלקטרונים, וגורם לפגמים של פני השטח הרדודים להתרחב לבורות בורות עמוקים הרבה יותר מהר מאשר במים עם מליחות- נמוכה. אזורי ריתוך עם סרט תחמוצת דק יותר מטבעם הופכים למוקדי הקורוזיה העיקריים.

משקעים תרמיים מתמשכים יוצרים זיהומים מינרלים צפופים המכסים את דופן הצינור. המסיסות של רוב המלחים האנאורגניים (סידן, מגנזיום, סולפט, כלוריד) יורדת בחדות בטמפרטורת חימום גבוהה. מוצקים מומסים גבוהים מובילים לשקיעת אבנית מהירה המחוברת בחוזקה למשטח הטיטניום, ויוצרים חריץ אטום בין אבנית למטריצת המתכת. בתוך נקיק מיקרו זה, יונים מאכלים כמו כלוריד מתרכזים עשרות מונים גבוה יותר מהשפכים המיינסטרים. למרות שטיטניום מתנגד היטב לרמות כלוריד רגילות, ריכוז כלוריד מקומי גבוה במיוחד מתחת לאבנית ממיס באיטיות את השכבה הפסיבית החיצונית ומפעיל קורוזיה מוסתרת תחת-משקע שלא ניתן להסיר על ידי שטיפה פשוטה רגילה.

יונים מומסים של מתכת כבדה מביאים לסיכוני קורוזיה גלווניים משניים. מי שפכים עם TDS גבוה מכילים בדרך כלל יוני ברזל, מנגן, ניקל ואבץ. יוני מתכת אלו משקעים למשקעי תחמוצת על פני צינור הטיטניום לאחר חימום. למשקעי המתכת הכבדה המשקעים יש פוטנציאל אלקטרודה שונה ממטריצת טיטניום טהורה, ויוצרים אינספור תאים גלווניים מיניאטוריים המפוזרים על פני כל דופן הצינור. כל כתם משקעים פועל כקתודה, והטיטניום החשוף שמתחתיו הופך לאנודה, מה שמוביל להתפשטות מיקרו- אחידה על פני משטח החימום במהלך פעולה-ת לטווח ארוך.

מצב חמצן מומס נמוך בשפכים גבוהים של-TDS מחמיר את קיבולת התיקון העצמית- של הסרט. ריכוז מלחים גבוה מפחית את מסיסות החמצן במים. הסרט הפסיבי TiO₂ מסתמך על חמצן מומס לתיקון שריטות פני השטח ואזורי דילול. מחסור בחמצן בשילוב מוליכות יונים גבוהה יוצר אפקט נזק כפול: סרט פסיבי אינו יכול להתחדש בזמן, בעוד אלקטרוליט בעל מוליכות גבוהה- מאיץ תגובת קורוזיה בכל הנקודות הפגומות. מיכלי אחסון שפכים סטטיים עם מחזור אפס מהווים את סיכון ההזדקנות החמור ביותר עבור צינורות חימום טיטניום.

אמצעי התאמה ממוקדים מאריכים את חיי השירות בתנאי עבודה גבוהים של TDS. ראשית, התקן ציוד מקוון לטיפול מקדים לריכוך כדי להפחית את תכולת יוני הסידן והמגנזיום ולהאט את המשקעים בקנה מידה. שנית, הגדל את מהירות זרימת המחזור הבינונית מעל 1.2 מטר/שניה כדי להפחית את הידבקות המשקעים על קירות הצינור. שלישית, הוסף ניקוי כבישה תקופתי קבוע עם חומצה אורגנית עדינה כדי להסיר אבנית מינרלית שהצטברה מדי חודש. רביעית, ציידו מכשירי אוורור כדי להעלות חמצן מומס מעל 6 מ"ג/ליטר כדי לשמור על יכולת תיקון עצמית של סרט פסיבי.- חמישית, קצר את מחזור הבדיקה לכל חודשיים כדי לבדוק את עובי הדופן וחריפות פני השטח.

表格

סיכום קצר

מוצקים מומסים גבוהים מגבירים את מוליכות מי השפכים, מקדמים משקעים תרמית של זיהום מינרלים ומפחיתים את תכולת החמצן המומס, ומאיצים יחד את דילול הסרט הפסיבי ו-השקעים תת-המשקעים של צינורות חימום טיטניום. טיפול מקדים להורדת ריכוז המלחים, שיפור זרימת הנוזלים והשלמת חמצן מומס יכול ביעילות להפחית נזקי קורוזיה ולהאריך את חיי השירות של הציוד במערכות חימום שפכים תעשייתיות.