环境污水对水工建筑物的影响及处理措施

'　　环境污水对水工建筑物的影响及处理措施摘要：针对污染酸水对混凝土工程的腐蚀作用，论述了酸性污水侵蚀危害性和对水利工程的破坏情况，以河北省工程实例，提示了酸性污水水质污染情况及处理措施。关键词：酸性污水；腐蚀；水质污染；处理措施中图分类号：X21文献标识码：A：1672-9900（2009）04-0078-03酸性污水不仅对工农业及人类身体健康造成危害，而且对水工建筑物也造成了严重破坏。酸性污水对工业、建筑物及生态环境不仅对工农业及生态造成危害，而且对水利工程造成了严重破坏，据河北省11个市86条河道1991年调查统计，河道年径流量30.84亿m3，年入河纳污量11.38亿m3，污净比高达1∶2.7，为正常值的9倍。特别是具有国际影响的赵县洨河上的赵州古桥也受到了严重侵害。现将污染水对水工建筑物产生的破坏和侵蚀分析如下。1对河道堤防的破坏据河北省8个水系不完全统计，有2000多个排污口门，不仅破坏堤防近5km，而且形成大面积污染，如石家庄市东明渠中的污水沉淀物和垃圾漂浮物造成了河水漫溢，冲毁堤防，严重扩大了污染范围。 2对河道防洪除涝能力的影响由于污染物及泥沙的淤积，使河床普遍提高0.5~1m。最严重的如陡河新华闸上游淤深达2m之多。河道内由于乱堆矿渣，乱倒垃圾，严重侵占河道行洪断面。如承德伊逊河与滦河汇合口段100m的行洪断面被侵占达30m之多，侵占了原河道断面的30%。石家庄市的滹沱河南支因城市堆放的垃圾在河床内达2万m3，致使原泄洪标准从600m3/s降至300m3/s。磁河、新开河也因河道堆放矿渣，使上下游严重堵塞。3对水工闸涵的侵害由于废污水具有氧化和酸、碱腐蚀作用，对水工建筑物侵害极其严重，如污水侵蚀混凝土及铁物件，造成许多闸门无法正常启闭，严重威胁行洪安全。如洨河副板闸闸板钢筋及其他铁物件被污水侵害锈蚀严重，闸板混凝土脱落面占总面积的80%~90%。减震器基座已完全被腐蚀掉，致使减震器无法安装，影响闸门的正常启闭。翻版筋混凝土碎裂脱落，钢筋外露，铁物件锈蚀严重。如保定市白草沟护城河钢闸门板锈蚀面积达100%，特别是门板下侧锈蚀深度达5mm以上。廊坊市龙河上14座水闸，混凝土大部分脱落，止水橡皮、角钢、螺栓全部损坏，石护坡翼墙混凝土、层面等受浸脱落，闸墩部分脱落，损失严重，多数木板闸门更是破烂不堪。 4污水对泵站的侵害由于污水侵蚀，已造成许多泵站失去提水能力。大部分污水口的水泵泵体需经常更新，否则无法正常运用，造成严重的经济损失。如廊坊市龙河上5座泵站泵体被污水侵蚀严重，有相当一部分零配件每年更换一次，泵室钢筋混凝土部分脱落，严重脱落处以露出钢筋。由于有毒气体的侵蚀，致使部分电器设备受损。保定市府河沈庄泵站泵管腐蚀严重，脱皮厚度达2mm，几乎全部报废。5污水对桥梁的破坏横跨洨河的赵州古桥是全国重点文物保护单位，是世界文明的古迹。因洨河承受石家庄市92.3%废污水的排入，年入河废污水量达3.1亿t，是全省纳污河道之最。污水流经古桥下，不仅严重侵蚀了古桥基，破坏了古桥的整体景观，而且奇臭难闻。6永定新河进洪闸受污水破坏情况6.1闸下水质情况永定新河洪闸位于永定新河进口处。闸下由于沿河几十家化工厂的污水排放，水质污染严重。据了解，闸下排污口共有51处。根据1993年天津市北辰区环保局化检报告，闸下水质pH值达2.05，含盐量2962mg/L，属于强酸性工业污水。6.2工程存在的主要问题 永定新河进洪闸已运行30a，由于工程老化，年久失修，检修闸门及启闭设备不完善，加之工业污水对建筑物的侵蚀，致使工程运用和安全问题更加突出。（1）闸门面板漆皮起鼓、脱落，0.008m面板下部由于污水腐蚀仅剩0.002m厚。个别部位面板已穿孔，闸门主轮已锈死不能转动。（2）闸门橡皮止水已遭腐蚀，底侧止水已失去止水作用，漏水严重，危害引滦水质，影响闸门安全和正常运用。（3）吊点钢丝绳长期浸泡在污水中遭受腐蚀，每隔两年需更换一次。（4）底板、中墩、边墩、翼墙水下部位混凝土表层剥落，出现不同程度蜂窝麻面，最大腐蚀深度达3~4cm，中墩一些部位钢筋裸露，闸门导轨下部腐蚀脱落。（5）夏日下游污水蒸发，使闸区空气中含有大量酸性物质，加剧了水面以上混凝土的碳化和侵蚀。（6）下游圆弧段翼墙墙体倾斜、断裂，周围污染水已直接污染侵蚀混凝土。（7）水下部位浆砌石护坡大部分被侵蚀、散落，水上部位砌石护坡局部破坏。6.3陡河水库水质污染情况 你可能会感兴趣：关于进一步加强农村环境保护的建议关于城市污水处理厂污泥处置的几点建议关于加快城市生活污水处理后中水回用的建议关于“综合治理农村环境卫生”的建议关于改善空气质量的建议提高环境影响评价质量的方法免费(.mFFanwEN.)：环保论文收集或原创唐山市陡河水库区域已成为工业较发达的地区。现有电力、水泥、陶瓷、食品等企业11家，区域内的水体污染主要是工业废水、废气。主要来自电力和水泥等行业，据1990年统计，陡河电厂、冀东水泥等行业加之丰润县水泥厂3家企业年排放工业废气953亿m3，主要污染为SO2、NO2、CO排放量分别为91875，53155，1355t，烟尘和粉尘年排放为69570t，这些污染物通过降雨和风等气象条件，污染了区域内的水体。工业废水则直接或间接地排入水体。废水中主要污染物有COD、SS和BOD5等。废弃废水使陡河水库水质受到了严重污染。另外，水库流域内人口有22.48万，年排放生活污水324万t。现有耕地2.23万hm2，年施化肥1.55万t，农药65.79t。以上污水污物均将在降雨作用下随径流汇入河道后再入水库，致使水库水体氨、氮、总磷、总氮等污染物质含量在丰水期普遍高于枯水期。特别是陡河电厂建在库边，排放烟尘最大降落浓度多分布在水库内。电厂烟尘中含有CaO，降落到水库中发生分解，从而产生Ca（OH）2，使水质pH值升高；电厂粉煤灰含有微量金属离子，使水库金属含量升高；烟尘中还含有苯（致癌物质）。 毫无疑问，陡河水库水质的污染不仅直接影响库区人民生活，也已不断侵蚀水库各种过水建筑物及陡河河道的水工建筑物。7水工建筑物预防污水侵蚀及处理措施7.1表面涂层措施（1）防碳化涂层。因混凝土暴露于各种大气环境条件中，故二氧化碳对混凝土的侵蚀最为常见。混凝土碳化是大气中二氧化碳渗入混凝土并溶解于混凝土空隙水中产生碳酸，而所产生的碳酸又与混凝土中游离钙生成碳酸钙的过程。虽然这种过程对碳化进一步发展有所阻碍，但碳化还是逐渐向混凝土内部深入发展，除非混凝土非常密实。碳化将使混凝土内部pH值逐渐下降。一旦碳化深入到混凝土内钢筋处，在水和氧气的情况下，钢筋失去钝化保护，产生锈蚀与剥落。防碳化涂层一般采用氯化橡胶、聚氨酯树脂或丙烯酸乳涂料。防碳化涂层主要用于防止二氧化碳和氧气对混凝土接触面上不会产生蒸汽压，避免出现水泡。若混凝土结构已出现大面积锈蚀和剥落时，再使用防碳化涂层将失去作用，唯一的方法是去除钢筋周围的混凝土，采用水泥材料修补。 （2）防酸侵蚀涂层。除了大气中有害气体对混凝土基体的不断侵蚀，导致pH值下降以外，混凝土结构还会遭受周围污染水中酸的侵蚀。这时需采用涂层防止酸的侵蚀。这种涂层与防碳化涂层不同，它必须能经受更严酷的化学侵蚀。这时需采用涂层防止酸的侵蚀。这种涂层与防碳化涂层不同，它必须能经受更严酷的化学侵蚀，以保护混凝土基体。一般采用双组分聚氨酯涂层能抵御较轻微的酸侵蚀，它能让蒸汽通过涂层薄膜，有较好的效果。但当混凝土已经受到严重侵蚀时，因上述的聚氨酯涂层较薄，很难保护连续性，因此不宜使用，在这种情况下，最好采用较厚的环氧材料涂层。（3）开裂混凝土防护层。这种涂层被经常用来封堵局部混凝土裂缝，以避免水分和二氧化碳的侵入。可以用来处理非常细小的裂缝，一般认为对结构物没有影响，如果裂缝有发展趋势，则不宜用环氧材料对裂缝灌浆，否则，有可能产生新的裂缝。采用涂层处理裂缝，是因为涂层具有一定的伸缩性，能使其表面封堵裂缝。所用的涂料可采用较厚的聚氨酯和环氧聚氨酯。这种处理裂缝的方法已应用到遭受氯化物侵蚀的沿海混凝土结构裂缝。另外，这种涂层也用来保护玻璃增强混凝土。因为玻璃增强混凝土特别容易产生发丝裂缝，导致冻融破坏。 （4）混凝土管及涵洞涂层。混凝土管除受到外界污染空气的侵蚀以外，内壁还受酸性水的侵蚀。沼泽地下水含有可溶性有机酸（腐殖酸）和一定量的硫酸、亚硫酸（来自沉积于土中的硫酸盐）。这些酸与二氧化碳溶液结合又易形成细菌活动产物。由于水在混凝土管内不停地流动，酸性物质不断补充，与二氧化碳反应生成的盐也不断被水冲走，因此，混凝土管内壁不断遭受酸性水的侵蚀。对于这种情况，一般是在易受破坏的底部1/3处采用坚固性良好、抗水性强的较厚的沥青环氧涂层加以保护。（5）污水管及污水处理装置修补涂层。混凝土污水管及建筑物，常遭受工厂排出污水的侵蚀。污水pH值一般在7左右波动。混凝土遭破坏主要不是发生在污水的底部，而是在过水线和污水管道的凸面部分，随着破坏的加剧将导致污水管崩塌。现在已有许多耐腐蚀材料，如乙烯涂层的耐腐蚀效果为最好。胺基环氧树脂涂层则只能用于侵蚀性较小的情况。双组分聚氨酯涂层也可以经受侵蚀性不大的硫酸侵蚀，但不能用于潮湿的混凝土表面。在软水地区，其水塔和供水池常会遇到酸性水，对这个问题，一般应从原始混凝土配方比设计上加以解决。7.2表面先处理后涂层措施7.2.1坚硬完好混凝土表面的处理在混凝土表面完好的情况下，为了增强抗腐蚀性能，也要进行涂层保护，例如，进行防碳化涂层和液体容器内衬涂层。 你可能会感兴趣：关于进一步加强农村环境保护的建议关于城市污水处理厂污泥处置的几点建议关于加快城市生活污水处理后中水回用的建议关于“综合治理农村环境卫生”的建议关于改善空气质量的建议提高环境影响评价质量的方法免费(.mFFanwEN.)：环保论文收集或原创而涂层粘结力的好坏取决于表面处理的准备工作。一般在正式进行涂料施工之前，可以先抹一层基底涂料，这样可以改进涂层的粘结力，提高处理效果。7.2.2疏松破损混凝土表面的处理对一些已受到酸侵蚀的混凝土表面处理前必须粗琢，把受侵蚀的混凝土全部除掉，而且应当防止盐物质留在表面。如有必要的话，粗琢后的混凝土表面应用水枪喷洗干净；对于表面破损不是很严重，例如渡槽、水管内壁，则可用喷砂处理方法去掉水管内壁的松散物质。尤其应对过水线附近加以认真处理，因为在过水线附近混凝土相当容易碳化。 如果混凝土表面已沾有油污，可先找一小块面积洒上稀释的盐酸溶液，如果起泡，则说明混凝土内的孔隙没有受到污染，可采用正常的处理方法，如果溶液不起泡，可根据不同情况选用不同的处理方法，一般做法是：第1步，找一小块面积，使用乳化去垢剂处理，然后用清水洗，再用盐酸溶液处理，如果溶液与混凝土发生作用，说明表面处理方法适宜；第2步，可用三氯乙烷溶剂擦洗混凝土表面，然后用去垢剂去除溶剂，再用水清洗，之后，在混凝土表面洒上盐酸溶液，如果起泡，说明表面处理方法正确；第3步，用手工粗琢器或针枪凿去3mm左右厚的混凝土表层，再用盐酸溶液照上述方法操作，如果与混凝土起反应，则表明处理方法合适，否则，需要进一步凿除表层混凝土。还须注意，在使用盐酸溶液后，应当用水对混凝土表面进行彻底清洗，以避免盐类物质的滞留。另外，混凝土若有漏水，则会影响涂层的粘结力。水工建筑物的基础结构最易发生这种问题。所以应首先对混凝土进行认真检查，看是否有渗漏的痕迹，如果没有发现，但仍怀疑有渗漏的可能时，可以用聚乙烯封闭可能渗漏的混凝土表面，24h后，在聚乙烯内表面若发现冷凝水或水蒸气，则说明混凝土有渗漏问题。7.3采用乳化沥青增强抗蚀性所谓乳化沥青是将热熔状态的沥青，经过高速的离心、搅拌、剪切等机械作用，使其微小的沥青颗粒稳定均匀地分散于含有乳化剂的水溶液中，成为水包油型的乳浊液。广泛应用于公路、铁路、房建、隧道、地下工程防水及沙漠固砂等方面。 国外近几十年来，已大力发展了阳离子乳化沥青，应用广泛，用量很大。我国自1978年开始，研制阳离子乳化沥青，近10年来也得到了广泛应用，效果良好，前途广阔，在水工建筑物施工中采用，可改善混凝土的抗渗性和抗裂性，在钢筋混凝土中使用可延长钢筋的使用寿命。对已受污染水（酸水）侵蚀的工程进行喷涂修改，可以增强抗蚀性，延长工程使用年限，效益十分可观。7.4直接减少强酸性污水的措施由于造纸废水是现代工业污水量中比重很大的一类，这种废水pH值很低，酸性很大，因此，将造纸废水进行化学处理，变废水为有益之源，其意义十分重大。新型型煤添加剂由助氧、催化、净化、粘合等成分组成。能在不同温度段（106～800℃）从煤体内部分解氧气，改善燃烧条件，提高热幅度，破坏二氧化硫结构，使硫、一氧化碳及原煤中残炭等可燃物充分燃烧。新型型煤成本低，并且不需增加设备，不改变原传统型煤生产工艺，生产中根据不同煤质，采用不同比例的工业炉渣、煤灰、煤石等，代替传统型煤中的黄土，同原煤一起粉碎，再加入添加剂搅拌均匀即可进行成型生产。总之，利用造纸废水制成新型型煤，防止了污染，减少取土用地，效果非常好。这对减少污染水源，从根本上减少对水工建筑物的侵蚀破坏方面有很大的社会效益和经济效益。'