一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法及装置，涉及模拟管道装置技术领域。包括：腐蚀舱、U型密封组件、循环污水组件以及气体收集组件；腐蚀舱内嵌与所述U型密封组件中；循环污水组件包括塑料软管，塑料软管贯穿腐蚀舱以及所述U型密封组件，用于输送污水；气体收集组件固定于U型密封组件的两端。本发明专利技术提供的试验装置和预酸化试验方法，可以探究足尺钢筋混凝土管在真实MICC作用下的劣化行为。本发明专利技术使得足尺原位加速腐蚀试验成为可能，对于排水管网病害病理相关研究具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法及装置


[0001]本专利技术涉及公共安全应急管理
，特别是指一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验装置的方法及装置。

技术介绍

[0002]在城镇化快速发展过程中，地下排水管网“先天不足，后天失养”的问题日益突出。然而，当前国内的排水管网健康评价技术仍以专家经验为主、缺乏理论基础，发展严重滞后。科学认识排水管网各类病害的发生发展机理及其劣化失效过程机制，是突破这一技术瓶颈的核心科学问题。
[0003]根据以往管网检测结果，微生物诱导混凝土腐蚀(Microbiologically induced concrete corrosion
‑
MICC)是混凝土污水管道中最常见的病害。混凝土污水管道的MICC过程大致可分为三个阶段：在第一阶段，混凝土表面的碱性物质被CO2和H2S等酸性气体中和，pH值逐渐降低；在第二阶段，当pH降低至9左右时，混凝土表面适于嗜中性硫氧化菌(Neutrophilic sulfur
‑
oxidizing bacteria,NSOB)和真菌生长，硫酸、醋酸和乳酸等代谢产物进一步降低混凝土表面PH值；在第三阶段，当混凝土表面PH值小于4时，嗜酸性硫氧化菌(Acidophilic sulfur
‑
oxidizing bacteria，ASOB)在混凝土表面和孔隙中大量繁殖，H2S、单质硫和硫代硫酸盐等物质被代谢为硫酸，pH进一步降低，直到pH降为0.5～1.0，微生物系统出现自我抑制。据报道，混凝土腐蚀严重时可以达到10mm/年的腐蚀速率，最终产物为几乎没有强度的石膏，严重破坏了管道结构的完整性。
[0004]针对污水管道的MICC，现有研究多采用混凝土材料试件开展相关试验，屈指可数的管件腐蚀试验也仅仅通过硫酸浸泡或壁厚减薄来模拟MICC。这些管件模拟腐蚀方法不足之处在于：1)硫酸浸泡试验通过一定浓度的硫酸浸泡管壁，仅能模拟生物硫酸产生以后的化学过程，忽视了前期重要的化学扩散、微生物演替、微生物转化与物理膨胀致裂等过程；2)壁厚减薄试验通过机械凿薄管顶混凝土保护层，以模拟微生物引起的均匀腐蚀，没有考虑腐蚀截面形貌与腐蚀过渡层的影响。
[0005]上述两种方法虽然一定程度上可以体现MICC特征，但由于忽略了重要的微生物过程，所得试验结果难以使人信服。针对上述不足，最理想的研究手段是原位足尺管件腐蚀试验，然而，原位腐蚀非常耗时，试验成本高，难以实施。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中原位腐蚀非常耗时，试验成本高，难以实施的问题，本专利技术提出了一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法及装置。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一方面，提供了一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验装置，包括：
[0009]腐蚀舱、U型密封组件、循环污水组件以及气体收集组件；
[0010]腐蚀舱内嵌与U型密封组件中；
[0011]循环污水组件包括塑料软管，塑料软管贯穿U型密封组件与腐蚀舱相连通，用于输送污水；
[0012]气体收集组件固定于U型密封组件的两端。
[0013]可选地，腐蚀舱为圆形钢筋混凝土管件。
[0014]可选地，U型密封组件包括：透明挡板、密封胶圈、U型反力架组、紧固螺栓；
[0015]所述透明挡板通过所述密封胶圈固定于所述腐蚀舱的两端，通过紧固螺栓将所述透明挡板固定在所述U型反力架组上，纵向固定所述腐蚀舱。
[0016]可选地，U型反力架组，包括：U型反力架侧板、U型反力架底板以及弧形支座；
[0017]U型反力架侧板为中空的长方体侧板，U型反力架底板位于腐蚀舱以及透明挡板的下方；弧形支座位于U型反力架底板上方，腐蚀舱的两侧，横向固定腐蚀舱。
[0018]可选地，U型反力架侧板配有14个螺纹孔，紧固螺栓穿过螺纹孔与透明挡板接触，通过拧动紧固螺栓，为透明挡板施加水平压力，压缩密封胶圈，对腐蚀舱进行密封。
[0019]可选地，循环污水组件，还包括：一号污水井、二号污水井以及泥浆泵；
[0020]一号污水井、二号污水分别位于腐蚀舱的两端；泥浆泵设置于一号污水井端，连接塑料软管，将污水从一号污水井中抽取输送至腐蚀舱，再从腐蚀舱流至二号污水井。
[0021]可选地，气体收集组件，包括：进气口、出气口、输气管、橡胶软管以及反应容器；
[0022]进气口与出气口通过输气管连接，贯穿腐蚀舱；进气口设置在二号污水井一端，位于U型反力架侧板的中空位置的底部；出气口设置在一号污水井一端，位于U型反力架侧板的中空位置的顶部，通过橡胶软管与反应容器连接；进气口处配有阀门，阀门预留在透明挡板上。
[0023]可选地，在每次打开舱门前启用气体收集组件，由进气口不断通入压缩空气，将腐蚀舱内有毒气体排挤到气体反应容器中。
[0024]可选地，反应容器中的乙酸锌用于吸收排除的有毒气体。
[0025]一方面，提供了一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法，该方法适用于上述的装置，包括以下步骤：
[0026]S1：对腐蚀舱内的120度区域的混凝土内弧面喷淋5％稀硫酸，将表面pH降至4，调整为微生物诱导混凝土腐蚀MICC第三阶段启动的适宜条件；
[0027]S2：在酸化后的表面通入活性污泥，组建足尺污水模拟系统试验装置；将酸化的区域调整为管道冠部，泵入污水，直至污水液面接触到酸化区域；
[0028]S3：通过定期更换污水、通入空气，为微生物提供生产要素；依据腐蚀效果适度通入Na2S溶液，提高硫化氢气体浓度。
[0029]本专利技术实施例的上述技术方案至少具有如下有益效果：
[0030]上述方案中，本专利技术提出一种可缩短原位腐蚀试验周期的加速腐蚀试验方法，以及与之相配套的足尺污水模拟系统，用于探究足尺管的真实微生物诱导混凝土腐蚀MICC行为机制。相较于硫酸浸泡法和壁厚减薄法，本专利技术可模拟微生物转化过程，可以代表真实污水系统中的管道腐蚀行为。用于加速模拟足尺混凝土管在污水系统中的腐蚀行为，在大幅缩短原位腐蚀试验周期的同时，也能体现微生物转化过程。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术实施例提供的一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验装置的装置框图；
[0033]图2是本专利技术实施例提供的一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验装置的腐蚀舱内部腐蚀图；
[0034]图3是本专利技术实施例提供的一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法的流程图。
[0035]其中附图标记为：
[0036]1、腐蚀舱；2、密封胶垫；3、透明挡板；4、U型反力架侧板；5、紧固螺栓；6、U型反力架底板；7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验装置，其特征在于，包括：腐蚀舱、U型密封组件、循环污水组件以及气体收集组件；所述腐蚀舱内嵌于所述U型密封组件中；所述循环污水组件包括塑料软管，所述塑料软管所述U型密封组件并与所述腐蚀舱相连通，用于输送污水；所述气体收集组件固定于所述U型密封组件的两端。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腐蚀舱为圆形钢筋混凝土管件。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述U型密封组件包括：透明挡板、密封胶圈、U型反力架组、紧固螺栓；所述透明挡板通过所述密封胶圈固定于所述腐蚀舱的两端，通过紧固螺栓将所述透明挡板固定在所述U型反力架组上，纵向固定所述腐蚀舱。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述U型反力架组，包括：U型反力架侧板、U型反力架底板以及弧形支座；所述U型反力架侧板为中空的长方体侧板，所述U型反力架底板位于所述腐蚀舱以及所述透明挡板的下方；所述弧形支座位于所述U型反力架底板上方，所述腐蚀舱的两侧，横向固定所述腐蚀舱。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述U型反力架侧板配有14个螺纹孔，所述紧固螺栓穿过螺纹孔与所述透明挡板接触，通过拧动所述紧固螺栓，为所述透明挡板施加水平压力，压缩所述密封胶圈，对所述腐蚀舱进行密封。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述循环污水组件，还包括：一号污水井、二号污水井以及泥浆泵；所述一号污水井、二号污水井分别位于所述腐蚀舱的两端；所述泥浆泵设置于所述一号污水井端，连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅建，刘慧芳，王文涛，汪林兵，杨海露，叶周景，郭洋，李鹏鹏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：