Atıksu Arıtımında Kaplama Sistemlerinin Performans Testi
- 10 Ekim 2018
- Yayınlayan: Stm Coatech
- Kategori: Eğitici Makaleler
İronik bir şekilde, su kalitesinin iyileştirilmesine olan talep, atık su arıtma tesislerinin hizmet ortamını daha da agresif hale getirdi ve korozyon koruması için daha yüksek performanslı kaplamalar gerektirdi. Çevresel düzenlemeler, ağır metal içeriğini ve atık su arıtma tesislerine deşarj edilen suyun pH kontrolünü kısıtlamıştır.
İronik bir şekilde, su kalitesinin iyileştirilmesine olan talep, atık su arıtma tesislerinin hizmet ortamını daha da agresif hale getirdi ve korozyon koruması için daha yüksek performanslı kaplamalar gerektirdi. Çevresel düzenlemeler, ağır metal içeriğini ve atık su arıtma tesislerine deşarj edilen suyun pH kontrolünü kısıtlamıştır. Bu düzenlemelerin uygulanmasından önce, atık sudaki korozif kimyasalların üretimine katılan mikroplar (bakteri ve mantarlar) suda ağır metaller tarafından kontrol altında tutulmuştur. Bu metallerin suya indirgenmesi, bakterilerin gelişmesine izin vermiş ve sonuç olarak atık su sistemlerinin kullandığı suyun aşındırıcılığı artmıştır. Suyun korunması, su toplanması, arıtma tasarımları ve felsefelerindeki değişimlerle suyun aşındırıcılığı daha da artmıştır. Buna uygun olarak, atık su sistemi altyapısını koruyan kaplamalar ve kaplamaların performans gereksinimleri daha da zorlaşmıştır. Atık su arıtma sistemleri için kaplama ve kaplamaların belirlenmesinde yardımcı olmak için çeşitli standartlar ve test yöntemleri geliştirilmiştir. Bu makalede, bu test yöntemlerinin evrimi tartışılmaktadır.
Erken Test Yöntemleri
İlk değerlendirme yöntemleri kaplama / astar kimyasal direncini değerlendirdi. İlk olarak 1967’de yayımlanan ve ‘Greenbook’ olarak bilinen Kamu Eserleri İnşaatı için Standart Şartname, “Pickle Kavanoz Testi” adı verilen, bir hafta boyunca kaplama / astar filmlerinin açığa çıkacağı dokuz çözelti serisini belirtir. Çözeltiler, asitlerin ve bazların yanı sıra, katı maddelerin çökelmesine yardımcı olan deterjan, ağartıcı ve ferrik klorid gibi atık su arıtma işlemlerinde yaygın olan kimyasalları içerir. Maruz kaldıktan sonra, serbest film örnekleri su emme nedeniyle hacim değişiklikleri için değerlendirilir. Mekanik özellikler de test edilir.
Los Angeles Eyaleti Sanitasyon Bölgesi, 1983-2004 yılları arasında 96 koruyucu kaplama ve astarı değerlendiren bir program gerçekleştirdi. Değerlendirmeler, % 10 sülfürik asit ile yarısı doldurulmuş ve test kaplamalarının uygulanmasından önce paslanmasına izin verilen sığ beton tanklar üzerinde gerçekleştirildi. Kaplamalar tüm tank iç kısmına uygulanmış, böylece hem korozyonlu hem de bozulmamış beton yüzeyler kaplanmıştır. Tanklar % 10 sülfürik asitle doldurulmuş ve kaplamalar en az bir yıl maruz kaldıktan sonra değerlendirilmiştir.
Houston Üniversitesi’ndeki Yenilikçi Enjeksiyon Malzemeleri ve Teknolojisi Merkezi (CIGMAT), beton üzerinde kaplamaların kimyasal direncini ve bağlanma mukavemetini değerlendirmek için bir dizi üç test geliştirdi. Kimyasal dayanıklılık; kaplanmış beton silindirlerin damıtılmış suya, % 3 sülfürik aside (en kötü durumdaki atıksu ortamının temsilcisi) veya hızlandırılmış test için % 30 sülfürik aside maruz kalmasından sonra ölçülür. Kimyasal direnç, test çözeltisine sızan kalsiyum miktarı ve numune kütlesindeki veya görünüşündeki değişiklikler ile değerlendirilir. Beton numunesinin mukavemetindeki değişiklikler, pozlama öncesi ve sonrası darbe hızı ölçümleriyle ölçülür. Kaplamanın betona bağlanma mukavemeti, iki yöntemle değerlendirilmektedir. Birincisi, çekme işlemini uygulamak için mekanik bir test çerçevesinin kullanıldığı ASTM D7234 “Beton Üzerindeki Kaplamaların Çekilerek Yapışması Yapışma Mukavemeti İçin Standart Test Metodu (Portable Pull-Off Yapışma Test Cihazları Kullanılarak Standart Test Yöntemi)” temeline dayanan bir çekme-yapışma mukavemeti testidir. Kaplama bağlanma mukavemetini değerlendirmek için ikinci test yöntemi, ASTM C321 “Kimyasal Dirençli Harçların Yapışma Gücü için Standart Test Metodu” nda yapılan bir değişikliktir.
Evrimleşmiş Yöntemler
Mevcut metotların yetersiz olduğu, çünkü sadece kimyasal daldırma direncini değerlendirdikleri ve biyolojik aktivitenin etkisini içermedikleri kabul edilmiştir. Çoklu mikroplar hidrojen sülfür ve daha sonra sülfürik asit oluşumuna katılır. Sülfat azaltıcı bakteriler, sülfür iyonlarını (S2) oluşturmak için atık suyun içindeki sülfat (SO4 2- ) oranını düşürür ve suda sülfür iyonları (S2) oluşturarak, hidrojen sülfat (HS– ) ve sonuçta hidrojen sülfür (H2S) oluşturur. Hidrojen sülfür türbülans alanlarında salınır ve hidrojen sülfür ve bisülfid’in kimyasal dengesi nedeniyle sürekli olarak yenilenir. Başka bir bakteri sınıfı olan kükürt oksitleyici bakteriler, sülfürik asit oluşturmak için hidrojen sülfidi metabolize eder. Atık su içinde çözünmüş olan bu dinamik hidrojen sülfid dengesinin yanı sıra üst boşluktaki bir gazın su hattının üzerinde kaplama arızasına katkıda bulunduğuna inanılmaktadır.
Sülfürik asit ve hidrojen sülfür tarafından geçirgenliğe karşı kaplama direncini hızlı bir şekilde değerlendirmek ve bir test haznesi kullanılarak atık su üzerindeki üst boşluktaki hidrojen sülfidin etkisini açıklamak için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Şiddetli Atıksu Analiz Testi (SWAT), ASTM G210, “Şiddetli Atıksu Analiz Test Cihazının Çalıştırılması için Standart Uygulama” tarafından açıklanmıştır.
Test simülasyonları, aralıklı ıslatma ile atıksu üstkatmanına maruz kalır. Numuneler 28 gün boyunca sürekli 150 °F’da bir metan / karbon dioksit / hidrojen sülfür gazına maruz bırakılır. Çalışma haftası boyunca, numuneler günde üç kez % 10 sülfürik asit içine 15 dakika daldırılır.
ASTM G210 üç örnek tipine izin verir: kaplanmış metal paneller (çelik veya sünek demir), kaplanmış beton ve mekanik test numuneleri. Yöntemle çeşitli örnek tipleri açıklanmaktadır; ancak, ASTM yöntemi örneklerin ve değerlendirme protokolünün özelleştirilmesine izin verir. Kaplanmış çelik veya sünek demir numuneleri (3 ”x 4” x 1/8 ”paneller), kabarma, kontrol, çatlama ve paslanma açısından değerlendirilmektedir. Yapışma, çekme dayanımı (çekme mukavemeti), bant testi veya bıçak testi kullanılarak ölçülür. Kaplama bariyer özellikleri Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ile ölçülür. Hidrojen sülfür penetrasyonunun derinliği kesitsel optik mikroskop ile ölçülür. Kaplanmış beton numuneleri (1,5 ”çap x 4” uzun silindirler), kabarma, kontrol ve çatlama için değerlendirilir. Yapışma, bant testi veya bıçak testi ile ölçülür. Standart çekme, sıkıştırma veya eğilme özellikleri, maruziyetten önce ve sonra değerlendirilir.
Tek Beden Herkese Olmaz
ASTM G210’un geliştirilmesi atık su hizmet ortamlarını simüle etmede önemli bir gelişme iken, atık su uygulamalarındaki kaplamalar için tüm performans gereksinimlerinin değerlendirilmesi için yeterli değildir. SSPC: Koruyucu Kaplamalar Derneği No. 44 “Belediye Atıksu Tesislerinde Beton Uygulamalı Organik Polimerik Kaplamalar ve Beton Yapılarda Astarlar, Performansa Dayalı” (SSPC Paint 44) minimum kaplama ve astar performans gereksinimleri için bir konsensüs standardıdır. Tablo 1, atık su arıtma tesisinde (WWTF) farklı alanların uygunluğunu değerlendirmek için kullanılan bazı test yöntemlerini göstermektedir. Bir belediye atık su arıtma tesisindeki ana sistemler için toplama, ön arıtma, birincil arıtma, ikincil arıtma, ileri arıtma, katı madde kullanımı ve kimyasal depolama dahil olmak üzere çeşitli performans gereksinimlerini sağlamaktadır. Her alan için performans gereksinimleri farklıdır. Örneğin, primer arıtma ve katı madde taşıma alanlarının aşınmaya karşı dayanımının beklendiği alanlarda aşınma direnci gereklilikleri vardır, ancak birincil, ikincil veya ileri işlem gibi katı maddelerin çıkarılmasından sonra aşınma direnci belirtilmemiştir. Benzer şekilde, ikincil arıtma sistemleri için ferrik sülfat ve ferrik klorid gibi floküle edici ajanlara kimyasal direnç, ileri tedavi alanları için de sodyum hipoklorit gibi dezenfektanlara karşı kimyasal direnç belirtilmiştir.
Tablo 1. SSPC Paint 44 ile ilgili ASTM Metodları
|ASTM Metodu||Açıklama|
|D7234||Betondaki kaplamaların yapışma mukavemetini arttırmak|
|D4060||Taber aşınma direnci|
|D1653||Su buharı iletimi ( Metot B)|
|E96||Su buharı iletkenliği|
|C531||Doğrusal genleşme|
|C413||Kimyasal dirençli harçların emilimi


Harçlar
Monolitik yüzey kaplama ve polimer
Betonlar
|D2370/C307||Gerilme direnci|
|D6943/C267||Kimyasal direnç|
Özet
Atık su arıtımında hizmet için kaplamaların değerlendirilmesine yönelik yöntemler, performans gereklilikleri daha da zorlaştıkça gelişmiştir. Performans gereksinimleri ve bunları değerlendirme yöntemleri, atıksu arıtma tesislerinin farklı tedavi alanlarına özgüdür ve atık su hizmeti için kaplamaların seçilmesinde veya belirlenmesinde dikkate alınmalıdır.
STM Coatech, SSPC PCI (Uluslararası Kaplama Enspektörlüğü) ve Corrodere (MPI Group England) Türkiye, Romanya, Ukrayna, Gürcistan, Rusya, Azerbaycan, Turkmenistan, Kazakistan, Irak, Katar, Kuveyt, Umman, Sudan ve Cezayir resmi lisansörüdür.
Ayrıca Türkiye başta olmak üzere yukarıda bahsetmiş olduğumuz ülkelerin yetkili sınav merkezidir. Corrodere Enspeksiyon Kursları aşağıda sıralanmıştır.
1.Icorr Level 1
2.Icorr Level 2
3.Icorr Level 3
4.IMO PSPC
5.Corrodere Hot Galvanizing
6.Corrodere Insulation Inspector
7.Practical Workshop Icorr 1,2,3
8.Corrodere Marine & Offshore Inspector
9.Transition to Icorr
Referans: KTA University, Performance Testing of Coating Systems for Wastewater Service, Erişim Tarihi: 7 Eylül 2018, https://ktauniversity.com/performance-testing-of-coating-systems-for-wastewater-service/