回收污水熱能時(shí)污水對銅管腐蝕的影響研究

第32卷第4期化工機械203回收污水熱能時(shí)污水對銅管腐蝕的影響研究李曉明'王磊崔福義(哈爾濱工業(yè)大學(xué))(黑龍江省電信工程公司)摘要采用靜態(tài)旋轉掛片試驗法,研究了污水中CI~、氨氮和COD對HSn70-1A銅腐蝕行為的影響。結果表明,隨著(zhù)Cl~、氨氮和COD質(zhì)量濃度的增大,鋼的腐蝕率也增加。通過(guò)對試驗數據進(jìn)行方差分析，指出在試驗水質(zhì)條件下,CI和COD的質(zhì)量濃度對銅腐蝕的影響不顯著(zhù),而氨氮是影響銅腐蝕的主要因關(guān)鍵詞銅管腐蝕C1^氨氮COD中圖分類(lèi)號TQ051.5文獻標識碼A文章編號0254-6094(2005 )04 0203-04污水中蘊藏著(zhù)大量的熱能，將其回收可節省中的熱能時(shí)水中雜質(zhì)對銅質(zhì)換熱設備的腐蝕進(jìn)行大量的能源。早在20世紀80年代,瑞典的Sku-了研究,為回收未處理污水中熱能時(shí)的主要水質(zhì)rup、日本東京的后樂(lè )泵站、日本東京的湯島污水控制參數提供了試驗依據。泵站和莫斯科熱電廠(chǎng)利用熱泵來(lái)回收未處理污水1試驗中的熱能"。當前,國內對回收污水熱能的研究1.1試驗水質(zhì)主要集中在處理后污水的熱能回收上。對未處理試驗用水取自學(xué)校家屬區的生活污水,其水.污水熱能的回收研究還較少。本試驗利用學(xué)校家質(zhì)分析結果見(jiàn)表1。屬區生活污水作為試驗水質(zhì),對回收未處理污水表1家屬區生活污水水質(zhì)分析數值pH總堿度總硬度Ca2*CIDSSS:0DSO.氨氨P(pán)O,'-7.86483.4228.5166.894.575728350036.0414.815.2最小7.02196.28716.841.449624410.98.782.93.平均7.44339. 8157.7591.87. 9553144.523.4711. 799.0注:表中除pH值外,其他參數單位均為mg/L.1.2 試驗裝置|電動(dòng)攪拌器本試驗所用裝置如圖1所示。在燒杯中放人.控溫儀?點(diǎn)[溫度計配好的水樣。將燒杯放人恒溫水浴中,待燒杯中測溫探頭一的水樣溫度達到指定值時(shí),啟動(dòng)電動(dòng)攪拌器。其電加熱器中恒溫水浴的溫度是通過(guò)控溫儀和測溫探頭來(lái)控恒溫水浴制的。水浴溫度控制范圍在30 ~80C,精度是試片+1C;旋轉軸轉速75 ~ 150r/min,精度+3% ,試燒杯中國煤化工-驗時(shí)為120r/min;能連續運轉200h以上;旋轉軸、試片固定裝置和燒杯用電絕緣材料制作。MHCNMHG困*李曉明,女,1977 年2月生,博士研究生。黑龍江省哈爾濱市,150090。204化工機械2005年試驗中所用試片是標準II 型試片。試片的較大。但在整個(gè)試驗期間,銅的腐蝕速率均在各部分尺寸見(jiàn)圖2,材料為換熱器中常用的型號0.006mm/a之下,這是符合污水回用標準的。HSn70-1A。0.004D0.003-海0.002-φ4.0+0.1|p2040 60 80 100CI質(zhì)量離子濃度/mg.L"圖3 Cl- 質(zhì)量濃度對銅腐蝕的影響J1.502.0+0.12.2氨氮對 銅腐蝕的影響試驗中采用NH,NO,配置水樣,根據試驗期圖2試片尺寸 圖間取得的污水中所含有的氨氮含量,在去離子水1.3試驗方法水質(zhì)分析方法主要采用的是國家環(huán)境保護總中加人NH,NO,來(lái)配置不同濃度的水樣進(jìn)行試局和《水和廢水監測分析方法》編委會(huì )主編的第驗,試驗結果見(jiàn)圖4。從圖4可以看出,在氨氮含四版《水和廢水監測分析方法》。銅片腐蝕采用量為4mg/L之前,隨著(zhù)氨氮濃度的增加,腐蝕率靜態(tài)旋轉掛片失重法來(lái)測定分析。根據《金屬和也快速增長(cháng)，但在4~6mg/L之間,腐蝕率的增加合金的腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除》(GB/T16545比較平緩。6mg/L之后， 腐蝕率又呈現快速增長(cháng)- 1996)來(lái)清理腐蝕后的產(chǎn)物。銅片腐蝕率按下的趨勢。而且氨氮濃度在0 ~ 6mg/L之間時(shí),銅的腐蝕率都在0. 006mm/a之下,這是符合污水回式計算:用標準的。從試驗期間取得的污水來(lái)看,污水中[8.76x10' x(M-M.-M)]STD氨氮的含量最小在8. 78mg/L,最大在14. 8mg/L。，1.4試驗設計因此,如果在回收污水熱能時(shí)采用銅質(zhì)換熱器,一眾所周知,水的pH值、水溫、CI~、氨氮和微定要控制污水中的氨氮水平,建議控制在6mg/L生物都對銅管的腐蝕有- -定的影響口]。對于本.的濃度下試驗污水來(lái)講,其pH的變化范圍內,銅管都較為穩定,水溫也較低。因此本試驗主要研究污水中氯離子、氨氮和COD對銅管腐蝕的影響。同時(shí)使每0.006-世0.004-用方差分析方法,來(lái)分析對銅管腐蝕影響最大的健0.002-0.000因素。0246810121416182結果和討論氨氪質(zhì)量濃度/mg. I'為了減小其他因素的影響，試驗的單因素影響采取表1中的水質(zhì)分析數據作為依據,采取去圖4氨氦質(zhì)量濃度對銅腐 蝕的影響離子水模擬污水水質(zhì),再變化其他影響因素濃度2.3COD對銅腐蝕的影響由于污水中所含有機物較為復雜,在試驗中配水分析。難以實(shí)現。因此,在試驗中采取用葡萄糖配置水2.1 氯離子對銅腐蝕的影響在去離子水中加入一-定量的NaCl配置不同.樣,來(lái)模擬污水中COD對銅腐蝕的影響。試驗結CI-濃度的水樣,來(lái)進(jìn)行掛片試驗,試驗結果如圖果如圖5所示，從圖5中看到C0D質(zhì)量濃度在3所示。從圖3中可以看出,隨著(zhù)Cl~質(zhì)量濃度的低于3中國煤化工得比較緩慢，但在3YHCNMHG看濃度的增加，增加,銅的腐蝕速率是逐漸增長(cháng)的。在CI~質(zhì)量濃度低于40mg/L時(shí),銅的腐蝕率增加比較平緩,銅的腐蝕率也迅速增加。這個(gè)原因可能是,在初而在40~100mg/L期間,銅的腐蝕速率增加速率期，微生物在銅表面生成了保護膜,使得腐蝕發(fā)生第32卷第4 期化工機械2050.004為用葡萄糖模擬含有COD的水樣,要比真正污水.0.003簡(jiǎn)單得多,同時(shí)也可能是因為銅表面釋放的離子0.002具有一定的殺菌作用。2.4 CI~、氨氮和COD的方差分析100200300 400 500采用方差分析的方法來(lái)確定在試驗所用水質(zhì)COD/mg°L'圖5COD對銅腐蝕的影響條件下,C1~、氨氮和COD中哪個(gè)是影響銅片腐蝕得比較緩慢,但隨著(zhù)COD濃度的增加,微生物繁的顯著(zhù)因素(表2~4)。從這3個(gè)因素的方差分殖,導致了腐蝕的進(jìn)一步發(fā)生。同時(shí)發(fā)現，COD析表中可以看到,氨氮是影響銅片腐蝕的主要因對銅的腐蝕率影響比其他因素的要小，這除了因素,其變化會(huì )引起銅腐蝕的顯著(zhù)變化。表2氨氮離子的方差分析表方差來(lái)源平方和自由度方差統計量臨界值顯著(zhù)性因素A2. 129 x10 -321. 77417x10-4227. 92162. 958*串由誤差E9. 34x10-°267. 78411 x10-總和T2. 138x10-338表3 CI^ 的方差分析表-1.035x10“8- 1.29375 x10-5 -776.253. 705不顯著(zhù)3x10 -1. 66 x10-8-1.032x10-4表4 COD的方差 分析表-1.925 x 10~16-1.20313x10-+ - 818 1252. 5325x10 -6341.47059 x 10 -7-1.92 x10。503結論其變化會(huì )引起銅腐蝕的顯著(zhù)變化。3.1在回收污水熱能時(shí),銅片的腐蝕均隨著(zhù)氯參考文獻離子、氨氮和COD的質(zhì)量濃度的增加而增加,但氯離子和COD-銅的腐蝕曲線(xiàn)比較平緩,而氨氮-1崔福義,李曉明,周紅.污水源及其在熱泵供熱中的應銅的腐蝕曲線(xiàn)相對陡峭。用、建筑低溫技術(shù),2005(1) :96 ~973.2 在回收污水熱能時(shí),一定要控制氨氮水平，2李海艦,楊小琴,周宗權.影響銅合金腐蝕因素分析.電力環(huán)境保護,1995 ,1(2):45 -48建議控制在6mg/L之下。(收稿日期:2005-04-15)3.3 氨氮質(zhì)量濃度是影響銅腐蝕的主要因素，Research on the Influence of Sewage on Copper Tube CorrosionWhen Reclaiming Heat Ener中國煤化工LI Xiaoming' , WANG LeirMHCNMHG( ' Harbin Institute of Technology, Harbin, 150090, Heilomngjiang, China;? Heilongiang Electric Communication Engineering Company, Harbin, 150001，Heilongiang, China )Abstract A research was conducted for the influences of Cl"，ammonia and nitrogen, and COD on HSn.20化工機械2005年70-1 A copper tube corrosion behavior using the static rotary hanging lamella method. The result shows that thecorrosion rate of the copper tubes rose with the increase of the quality concentrations of CI”，ammonia and ni-trogen, and COD. It was pointed out that under the condition of experimental water, the influence of the qual-ity concentrations of CI- and COD on the corrosion of the copper tubes was not evident ，and the influences ofammonia and nitrogen on the corrosion of the copper tubes was a major factor according to variance analysisbased on the test data. It was also found that the corrosion rate of the copper tubes was beyond 0. 006mm/awhen the quality concentrations of ammonia and nitrogen were over 6mg/L. Therefore ，the quality concentra-tion of ammonia and nitrogen must be below 6mg/L when reclaiming heat energy from sewage.Keywords Copper Tube, Corrosion, Cl ”，Ammonia and Nitrogen, COD化學(xué)工業(yè)出版社圖書(shū)推薦壓力容器專(zhuān)業(yè)圖書(shū)專(zhuān)欄歐盟承壓設備實(shí)用指南壓力容器實(shí)用技術(shù)叢書(shū)[英]Simon Earland David Na著(zhù)壓力容器實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編寫(xiě)委員會(huì )編16 開(kāi)16開(kāi)/48元叢書(shū)涵蓋了壓力容器設計、材料、制造、現場(chǎng)組焊、檢驗、監本書(shū)緊密結合歐盟承壓設備有關(guān)督、使用.防腐、維護、修理、管理等諸多環(huán)節的實(shí)用技術(shù),是我國歐盟承壓設備指令和標準97/23/EC《承壓設備第一套有關(guān)壓力容器實(shí)用技術(shù)的綜合性叢書(shū)。實(shí)用指南指令》、EN13445<非火焰接觸壓力叢書(shū)共6種,包括:容器》和PD550<非火焰接觸熔焊《壓力容器用材料及熱處理》(90元)式壓力容器》以及ASME鍋爐壓《壓力容器制造和修理》(90元)力容器規范第圜篇等國際權威規《壓力容器腐蝕與控制》(80元)范標準,通過(guò)綜合分析比較,全面《壓力容器設計知識》(即將出版)介紹了承壓設備的設計、制造、檢《壓力容署檢驗及無(wú)損檢測》(即將出版)驗、安裝和在役檢驗。本書(shū)收錄《壓力容器安全監察與管理》(即將出版)87/404/EEC《簡(jiǎn)單壓力容器指令》.97/23/EC(承壓設備指令》全可供從事承壓設備管理、科研、設計、制造、檢驗等工作的技其他在版相關(guān)圖書(shū)ASME壓力容器設計指南(第二版)16開(kāi)/32元術(shù)人員,以及高等院校過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)及其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)化工容器及設備簡(jiǎn)明設計手冊(第二版)16開(kāi)/140元的師生參考?；と萜髟O計(第二版)16開(kāi)/27元化工容器設計例題習題集16開(kāi)/15元特殊壓力容器16開(kāi)/41元化工設備設計全書(shū)壓力容器材料實(shí)用手冊一-特種材料16開(kāi)/62元化工設備設計全書(shū)編輯委員會(huì )編16 開(kāi)壓力容器材料實(shí)用手冊碳鋼及合金鋼16開(kāi)/82元“化工設備設計全書(shū)”共15種。其中涉及壓力容器的有:壓力容器焊接結構分析《化工容器》(48元)《壓力容器定期檢驗規則》釋義大32開(kāi)/22元《高壓容器》(35元)壓力容器焊接結構工程分析《超高壓容器》(38元)承壓設備失效分析與處理大32開(kāi)/25元《球罐和大型儲罐>(52元)壓力容器安全技術(shù)(勞動(dòng)保護叢書(shū))32開(kāi)/28元書(shū)中列舉了許多計算和設計的實(shí)例，可供壓力容器設計、研壓力容器安全技術(shù)(石油化工安全培訓教材)究制造及使用管理的工程技術(shù)人員參考。壓力容器安全技術(shù)(現代生產(chǎn)安全技術(shù)叢書(shū))大32開(kāi)/28元化學(xué)工業(yè)出版社出版機械、電氣、化學(xué)、化工、環(huán)境、安全、生化工壓力容器設計一方 法、問(wèn)題和要點(diǎn)物、醫藥、材料工程、腐蝕和表面技術(shù)等專(zhuān)業(yè)科技圖書(shū)。如要出版王非編著(zhù)16開(kāi)/39元簡(jiǎn)介和詳細目錄,或對壓力容器設計中常見(jiàn)的、容易引起爭議的-些問(wèn)題.進(jìn)行者更多中國煤化工版社網(wǎng)站:www. eip.了討論和分析,給出解決問(wèn)題的思路和要點(diǎn)。目的是提醒如何搞com. cn:TYHCNMHG好設計,而不僅是如何從事設計。本書(shū)不但對石化、化工、醫藥領(lǐng)城的壓力容器工程師提供幫地址:北京市朝陽(yáng)區惠新里3號( 100029 )助,而且對冶金.能源環(huán)保、輕紡、食品、城建等領(lǐng)城的壓力容器郵購;010 - 64982530 ,64982511(發(fā)行部郵購科)工程師提供參考。.編輯:010 - 64982557 ,64982532(裝備與信息出版中心)