Deponie-Sickerwasser-Lagertanks für aggressiven Sickerwasserbetrieb
Erstellt 09.03
Deponiesickerwasser-Lagertanks für aggressive Sickerwasserbeanspruchung
Deponiesickerwasser ist eine der aggressiveren Flüssigkeiten, die ein Lagertank jemals aufnehmen wird: Der pH-Wert kann von stark sauer bis alkalisch reichen, Chlorid und Ammoniak sind hoch, und die Flüssigkeit trägt eine hohe biologische und Sulfidbelastung. Ein glasemaillierter Stahltank hält dem stand, weil die Emailschicht bei 820–930 °C mit dem Stahl verschmolzen wird, 0,25–0,45 mm dick ist, über pH 1–14 inert ist und nach der Montage einer Funkenprüfung bei 1500 V DC unterzogen wird. Die verbleibenden Korrosionsrisiken liegen außerhalb der Auskleidung: die Dichtung, die Schraubverbindung, der Gasraum im Dach und die Außenbeschichtung unterhalb der Fundamentlinie. Gestaltet man die Auskleidung, die Dichtung und die Entlüftung als ein System, erreicht der Tank seine Auslegungslebensdauer von 30 Jahren ohne Austausch der Auskleidung.
Die Lagerung von Sickerwasser ist selten eine glamouröse Aufgabe, und sie erfolgt fast immer spät im Projektverlauf: Die Zelle füllt sich, das Sammelsystem produziert, und ein Tank muss den Überschuss aufnehmen, bevor er behandelt oder verdampft werden kann. Die Flüssigkeit kommt mit einer Chemie an, die ein Planungsingenieur in jenem Monat nicht gemessen hat – oder manchmal überhaupt nicht gemessen hat –, und sie kommt mit einem Feststoffanteil an, der sich absetzt. Dieser Artikel behandelt das reale Korrosionsbild im Sickerwasserbetrieb, die Tankbauoptionen, die ihm standhalten, die Geometriewahl, die darüber entscheidet, wie lange der Tank eine volle Last durch eine Nassperiode halten kann, und die Inspektionsliste, die ihn betriebstauglich hält.
Was die Flüssigkeit tatsächlich angreift
Sickerwasser korrodiert durch Chemie und durch Feststoffe, und die beiden Versagenspfade sind unterschiedlich. Chemisch gesehen ist junges Sickerwasser aus einer frischen Zelle sauer und reich an flüchtigen Fettsäuren und Schwefelwasserstoff; reifes Sickerwasser driftet alkalisch mit hohem Ammoniak- und Chloridgehalt. Beide Enden dieses Bereichs liegen innerhalb dessen, was glasemaillierter Stahl aufnimmt, da das Email über pH 1–14 inert ist, aber der Gasraum über einer gelagerten Sickerwasserfüllung ist der Ort, an dem der meiste Schaden entsteht, wenn er nicht gemanagt wird: Schwefelwasserstoff in einem feuchten Kopfraum greift blanken Stahl an und greift sogar ein Beschichtungssystem an, das für Tauchbeanspruchung statt für Dampfbeanspruchung gewählt wurde.
Mechanisch setzt sich der Feststoffanteil ab und hält Wasser gegen die unteren Mantelbleche, und die Flüssigkeitslinie weist die höchste Konzentration an gelösten Feststoffen und den stärksten lokalisierten Angriff auf. Das ist auch der Bereich, in dem ein Beschichtungsfehler aktiv wird statt nur kosmetisch zu sein. Glasemaillierter Stahl nimmt die Beschichtung aus dieser Gleichung heraus: Das Email wird mit dem Stahl verschmolzen, sodass die Versagensarten die Delaminierung des Emails vom Grundwerkstoff und Nadelstichfehler werden, die beide im Werk durch einen 1500-V-DC-Funkentest erkannt werden und nicht im fünften Jahr entdeckt werden. Wo ein Projekt stattdessen eine beschichtete Stahloption benötigt, ist schmelzgebundenes Epoxidharz, aufgetragen als 180–280 µm dicker Film nach AWWA C550 mit mehr als 4000 Stunden Salzsprühbeständigkeit, der vergleichbare Weg, und es handelt sich um einen pulvergeschmolzenen Film statt um einen Lackfilm.
Tankkonstruktion für Sickerwasser
Ein Sickerwassertank ist ein Niederdruckbehälter, und die Spezifikation muss dies ausdrücklich festhalten, bevor ihn jemand als Druckbehälter bezeichnet. Der Mantel wird bei Atmosphärendruck mit einer Entlüftung betrieben; die Druckgrenze bilden das Dachsystem und die Druckentlastungseinstellung, die typischerweise nur wenige Kilopascal beträgt. Eine korrekte Einstufung bereits in der Ausschreibungsphase vermeidet einen Regelwerkspfad, der Kosten ohne Sicherheitsgewinn verursacht. Wenn ein Projekt tatsächlich einen Druckbehälter erfordert, wird dieser Behälter nach der im Vertrag vereinbarten Spezifikation und den vereinbarten Regelwerken ausgelegt, und er stellt eine separate Beschaffung gegenüber den Sickerwasser-Lagerbehältern dar.
Der Konstruktionstyp richtet sich ebenso nach der Standortlogistik wie nach der Chemie. Eine geschweißte Edelstahl- oder Kohlenstoffstahlhülle ist eine monolithische Alternative und erfordert eine zerstörungsfreie Prüfung der Feldnähte; eine verschraubte, glasemaillierte Stahlhülle wird als flache Platten von etwa 1,2 m Breite geliefert, mit gedichteten Fugen und Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 montiert und erfordert keine Beschichtung des Innenraums vor Ort. Der große Durchmesser ist hier von Bedeutung, da das Deponiesickerwasser-Speichervolumen oft schnell und in großer Menge benötigt wird: Einzelne verschraubte Tanks werden bis zu 60.000 m³ geliefert, und eine Hülle mit großem Durchmesser bietet Volumen ohne eine höhere Bauweise, die den Ringbalken und den Windlastfall verkomplizieren würde. Ein Tank, der später mit zusätzlichen Paneelen erhöht werden kann, ist eine nützliche Absicherung, wenn die Füllrate unsicher ist.
Geometrie, Niveauregelung und der Nassperiodenpuffer
Die Volumenfrage ist wirklich eine Frage nach dem schlechtesten Nasszeitraum, mit dem der Standort konfrontiert werden kann. Die Sickerwasserbildung erreicht nach starken Regenfällen und in den ersten Jahren einer Zelle ihren Höhepunkt, und der Speicher muss die Lücke zwischen Bildung und Ableitungskapazität abdecken, einschließlich etwaiger Schließzeiten der Behandlungsanlage. Modellieren Sie die Bildung gegen die Ableitung über den schlechtesten Monat, und das erforderliche Volumen ergibt sich; dann folgen Durchmesser und Höhe derselben Beziehung 0,785 mal D² mal H, die für jeden zylindrischen Tank gilt, zuzüglich Freibord für Schaum, Sedimente und den Expansionsfall. Die betriebliche Niveaukontrolle ist ebenso wichtig: Ein Überlauf oder eine Hochstandsabschaltung mit Alarm an die Leitwarte des Standorts ist das, was einen Speichertank zu einem Rückhaltevermögen statt zu einer Haftung macht.
Unter dem Tank ist das Fundament der Teil, der üblicherweise unzureichend spezifiziert wird. Ein geschraubter Tank benötigt einen Ringbalken oder ein Fundamentpolster mit kontrolliertem Setzungsunterschied und einem Ankermuster, das zu den Wandlochbohrungen passt. Ein Sickerwassertank auf einer Deponieabdichtung oder einer vorbereiteten Zelle hat die zusätzliche Anforderung, dass das Fundamentpolster selbst das Dichtungssystem nicht durchbrechen darf, was bedeutet, dass der Tank normalerweise auf einem separaten vorbereiteten Fundamentpolster innerhalb des Standorts platziert wird und nicht direkt auf der Abdichtung. Der externe Korrosionsschutz für den erdverlegten Teil des Mantels und für die Bodenplatte, wo bei einer geschweißten Ausführung keine innere Auskleidung vorhanden ist, gehört zum selben Leistungsumfang.
Technische Spezifikation
Parameter | Typischer Wert / Bereich | Hinweis |
Emaille-Schmelztemperatur | 820–930 °C | ein thermischer Schmelzzyklus auf den Stahl |
Emailleschichtdicke | 0,25–0,45 mm | 1500 V DC Funkenprüfung nach der Montage |
Druckfestigkeit der Emailschicht | über 3.450 N/cm² | ausgelegt für die Emailschicht |
pH-Beständigkeit des Emails | 1–14 | deckt saures junges und alkalisches reifes Sickerwasser ab |
Oberflächenrauheit im Innenbereich | Ra < 0,8 µm | geringe Ablagerungsrückhaltung an der Wand |
Auslegungslebensdauer | mindestens 30 Jahre | unter dem spezifizierten chemischen Einsatz |
Plattenbreite | etwa 1,2 m | modulare verschraubte Platte, flach geliefert |
Schraubengüte | Schrauben der Güte 8.8 | korrosionsgehemmte Schraubverbindung |
Dichtung | EPDM üblich, gegen pH-Wert und Temperatur prüfen | Alterung im Betrieb, Nachziehen nach Plan |
Druckklasse | atmosphärisch bis Niederdruck | Dach und Entlüftung definieren die Grenze |
FBE-Alternative | 180–280 µm, über 4000 h Salzsprühnebel | AWWA C550, Beschichtungsweg statt Emaille |
Inspektion und die Elemente, die tatsächlich versagen werden
Ein Inspektionsprogramm für Sickerwassertanks ist kurz und spezifisch. Extern: die Beschichtung oberhalb und unterhalb der Fundamentlinie, die Schraubenköpfe und die an jeder vertikalen Naht freiliegende Verbindungsdichtung sowie etwaige Setzungsrisse am Ringbalken. Intern, bei der ersten Begehungsmöglichkeit: die Emaille auf Nadelstiche oder Delaminierung, mit einer erneuten Funkenprüfung nach jedem geöffneten Paneel; die Bodenplatte, wo Sediment Wasser gehalten hat; der Einlaufabweiser und der Auslaufstutzen; und das Füllstandsmessgerät. Mechanisch: die Entlüftung und jede Gasdetektion im Gaspendelraum, die Mannlochdichtung und der Hochstandsalarm.
Der letzte Punkt verdient besondere Betonung. Sickerwassertanks versagen in der öffentlichen Wahrnehmung, wenn sie überlaufen, und die überwiegende Ursache ist nicht das Versagen der Auskleidung, sondern das Füllstandsmanagement: kein funktionierender Hochstandsalarm, ein Bediener in Teilzeitschicht und ein Ablaufanschluss, der als gegeben vorausgesetzt wurde. Die Spezifikation eines Füllstandsinstruments mit Fernalarm, eines manuellen Übersteuerventils und eines definierten Ablaufprotokolls kostet weniger als ein einziger Verschüttungsbericht.
Projektfall
Projekt | Standort | Produkt | Kapazität | Umfang |
Sickerwassertanks, zwei Einheiten | China, Peking | GFS-Tanks | 9.682 m³ | φ16,23 × 23,4 m, Lieferung und Überwachung |
Geschweißter Sickerwassertank | China, Hebei | geschweißter Stahltank | Deponiesickerwasser-Anwendung | Lieferung und Feldverschweißung |
Großdurchmessiger Wassertank | Namibia | GFS-Tank | 44.900 m³ | Lieferung und Überwachung |
Chemieabwassertank | China, Zhejiang | GFS-Tank | 11.613 m³ | φ24,45 × 19,8 m, Lieferung |
Center Enamel Engineering-Kompetenz
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) entwirft und fertigt seit 2008 verschraubte Lagertanks. Als erster Hersteller von glasverschmolzenen Stahltanks (GFS) in China verfügt das Unternehmen über nahezu 200 emailbezogene Patente, produziert jährlich rund 300.000 emaillierte Stahlplatten, hat mehr als 30.000 installierte Projekte abgeschlossen und liefert seine Tanks in über 100 Länder. Das neue 150.000 m² große Produktionswerk wurde hinzugefügt, um die Produktionskapazität zu erhöhen, und einzelne Tanks werden bis zu 60.000 m³ geliefert. Die Fertigung erfolgt nach ISO 9001 und ISO 45001, mit Produktzertifizierungen einschließlich NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI und EUROCODE, und die Auslegung orientiert sich an AWWA D103-09, AWWA C550 und NFPA, wo die Anwendung dies erfordert.
Für den Sickerwasser-Service ist der relevante Teil davon die Emailchemie-Hülle, die Erfahrung mit großformatigen Behältern, die erforderlich ist, um einen Nassperioden-Puffer in einem einzigen Behälter zu halten, sowie die Dichtungs- und Entlüftungsauswahl, die die Grenze intakt hält, wenn die Flüssigkeit zwischen der jungen und der reifen Phase einer Zelle von sauer zu alkalisch schwankt.
Häufig gestellte Fragen
F1: Kann ein glasemaillierter Stahltank rohes Deponiesickerwasser aufnehmen?
A1: Ja, innerhalb der pH-Wert-Grenze von 1–14 der Emaille, die sowohl das saure junge Sickerwasser als auch das alkalische reife Sickerwasser abdeckt. Bestätigen Sie das Dichtungsmaterial und die Gasraumbehandlung, da diese außerhalb der Kontrolle der Auskleidung liegen.
F2: Ist die Lagerung von rohem Sickerwasser ein Druckbehälter?
A2: Nein, es handelt sich um einen Lagertank, der bei Atmosphärendruck oder niedrigem Druck betrieben wird. Die Entlüftungs- und Sicherheitseinrichtung legt die Druckgrenze bei einigen Kilopascal fest. Druckbehälter, wo der Prozess sie erfordert, werden gemäß der im Vertrag vereinbarten Spezifikation und Normen ausgelegt.
F3: Welches Volumen sollte ein Sickerwassertank haben?
A3: Dimensionieren Sie ihn für die ungünstigste Nassperiode: das erforderliche Volumen zwischen Spitzenanfall und verfügbarer Ableitungskapazität, zuzüglich Freibord. Die Anfallskurve einer Deponie-Zelle steigt in den ersten Jahren steil an, daher ist der frühe Bedarf in der Regel größer als der im Beharrungszustand.
Q4: Was ist der Unterschied zwischen einem Sickerwasser-Lagertank und einem geschweißten Stahltank hier?
A4: Die Lagerung ist in der Regel kostengünstiger und schneller vor Ort mit einer verschraubten Emaille-Hülle; eine geschweißte Hülle ist monolithisch und erfordert eine Feld-Schweißprüfung. Die Wahl wird oft durch den Standortzugang, das erforderliche Volumen und die Frage bestimmt, ob das Innere inspiziert und gereinigt werden muss.
Q5: Muss die Emaille im Betrieb erneut auf Funken geprüft werden?
A5: Ein Funkentest wird nach der Montage und nach dem Öffnen und Ersetzen eines Panels durchgeführt. Im Betrieb wird die Emaille visuell inspiziert; ein Nadelstich oder eine Delaminierung an der Flüssigkeitslinie ist der Zustand, der eine lokale Nachprüfung rechtfertigt.
Q6: Was ist mit dem Tankfundament auf einer Deponie?
A7: Der Tank sollte auf einem eigenen vorbereiteten Fundament mit kontrollierter Setzung stehen, nicht direkt auf der Deckelauskleidung, damit ein Leck oder eine Verschüttung auf einer nicht durchdringenden Oberfläche zurückgehalten wird. Die externe Beschichtung unterhalb der Geländeoberkante und unter dem Ankermuster gehört zum Leistungsumfang.
Q7: Kann der Tank erweitert werden, wenn die Deponie schneller als geplant gefüllt wird?
A8: Bei einem verschraubten Mantel ja. Zusätzliche Segmente erhöhen die Höhe oder zusätzliche Felder verbreitern den Durchmesser, und die Spezifikation des Fundaments für die größere Grundfläche von Anfang an kostet wenig im Vergleich zum späteren Hinzufügen eines zweiten Tanks.
Bei Deponiesickerwasser-Lagertanks entscheiden drei Dinge über Erfolg oder Misserfolg: eine Emailleauskleidung, die über den gesamten pH-Bereich inert ist, ein Dichtungs- und Entlüftungssystem, das auf die Flüssigkeit abgestimmt und nicht nach Gewohnheit ausgewählt wird, sowie ein Füllstandsregelungs- und Ablassprotokoll, das einen Überlauf verhindert. Das Mantelmaterial ist der einfache Teil, sobald die Chemie definiert ist; die Grenzbereiche sind der Ort, an dem das Wartungsbudget verbraucht wird.
Senden Sie uns die Sickerwasseranalyse, die Entstehungskurve, die Ablasskapazität und den Zustand des Standorts, und wir liefern Ihnen eine Tankdimensionierung, eine Empfehlung für Auskleidung und Dichtungen sowie das technische Dokumentationspaket.
Sprechen Sie mit einem Ingenieur
Wir prüfen Ihre Chemie- und Generierungsdaten, bevor wir ein Produkt empfehlen. Teilen Sie uns den pH-Bereich, die Chlorid- und Ammoniakwerte, das erforderliche Speichervolumen und den Zustand der Dichtfläche mit, und Sie erhalten eine schriftliche Auswahl, die Inspektionsliste und die Zeichnungen zur Durchsicht. Technik zuerst, kein Druck.
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