Deponiesickerwasser-Behandlungstanks durch die Ausgleichsreaktionsstrecke
Erstellt 09.03
Sickerwasser-Behandlungsbehälter durch die Ausgleichs-Reaktionskette
Deponiesickerwasser-Behandlungsbehälter erfüllen mehrere Aufgaben am selben Standort: Rohsickerwasser-Aufbewahrung, Ausgleich, chemische Dosierung oder Neutralisationsreaktion sowie Aufbewahrung von behandeltem Ablauf oder Konzentrat. Jede Aufgabe hat eine unterschiedliche Verweilzeit und eine unterschiedliche Chemie, daher benötigt jede ihre eigene Spezifikation statt eines einzigen universellen Behälters. Glasemaillierter Stahl eignet sich für die Roh- und Ausgleichsaufgaben, da das Email über den pH-Bereich von 1–14 inert ist; Reaktionsbehälter, die Rührwerk oder pH-Kontrolle erfordern, sollten dennoch gegen die spezifische Chemikalie und Temperatur geprüft werden. Die Konstruktionspunkte, die die Lebensdauer bestimmen, sind die Gasraumbhandlung, das Rührwerk zur Verhinderung von Ablagerungen und das Dichtungsmaterial an jeder verschraubten Verbindung.
Eine Deponiebehandlungsanlage ist eine Kette, und die Behälter darin verhalten sich unterschiedlich. Rohsickerwasser kommt mit variabler Menge und variabler Zusammensetzung an und muss zurückgehalten werden. Die Equalisation gleicht die Schwankungen aus, sodass der nachgeschaltete Prozess einen Zulauf erhält, den er behandeln kann. Neutralisation oder chemische Fällung finden in einem Behälter statt, der gerührt und dosiert wird. Danach müssen der behandelte Ablauf und etwaiges Umkehrosmose-Konzentrat vor der Einleitung oder Verdampfung zurückgehalten werden. All diese als dasselbe Gefäß zu kaufen, weil sie alle „Sickerwasserbehälter" sind, ist ein häufiger und teurer Fehler. Dieser Artikel trennt die Aufgaben, nennt die Auslegungspunkte für jeden einzelnen und erklärt, was zu spezifizieren ist, damit die Kette ohne Auskleidungsschaden im dritten Jahr läuft.
Aufgabe für Aufgabe: Was jeder Behälter tatsächlich tut
Das Halten von Rohsickerwasser ist ein Speicherproblem; der Ausgleich ist ein Mischproblem. Der Vorhaltetank muss einfach die Lücke zwischen Ankunft und Behandlungskapazität bei der ungünstigsten Anfallsrate überbrücken, mit genügend Freibord, um ein Wochenende zu überstehen, wenn die Behandlungslinie ausfällt. Seine Designvariablen sind das Volumen, eine Zulaufanordnung, die die abgesetzten Feststoffe nicht aufwirbelt, und eine Füllstandsanzeige, die das Anlagenleitsystem erfassen kann. Der Ausgleichstank leistet etwas Subtileres: Er mittelt die Zusammensetzung, sodass die Neutralisationsdosis und die biologische Belastung stromabwärts aufhören zu schwanken. Das bedeutet eine längere Verweilzeit, oft eine gut durchmischte oder sanft mit Umlenkblechen versehene Konfiguration, und einen Auslass, der aus einer durchmischten Zone entnimmt und nicht vom Boden, wo die Feststoffe liegen.
Reaktions- und Dosiertanks sind diejenigen, die die größte Aufmerksamkeit erfordern, da sie eine zusätzliche Chemikalie enthalten, die in der ursprünglichen Deponiesickerwasseranalyse nicht berücksichtigt wurde. Säure oder Base zur pH-Korrektur, Koagulanzien und Polymere für die Fällung sowie Oxidationsmittel zur Eisen- oder Farbentfernung bringen jeweils ihre eigene Kompatibilitätsfrage mit sich. Die Emailumhüllung deckt den gesamten pH-Bereich von 1–14 an beiden Enden ab, aber ein starkes Oxidationsmittel oder eine konzentrierte Säure bei erhöhter Temperatur sollte eher durch eine dokumentierte Materialprüfung als durch eine Annahme abgesichert werden. Die Umwälzung in diesen Tanks ist kein Komfort: Ohne sie setzen sich Fällungsprodukte zu einem harten Bodensatz am Tankboden ab, und das effektive Volumen sinkt.
Auskleidungsoptionen und das Gasraumproblem
Das größte Korrosionsrisiko in einem Sickerwassertank ist nicht die Flüssigkeit, sondern der Gasraum. Rohes Sickerwasser gibt Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Ammoniak an den Dampfraum über dem Flüssigkeitsspiegel ab. Tauchgeeignete Beschichtungen versagen in dieser feuchten, sulfidhaltigen Atmosphäre oft, und blanker Stahl in der obersten Schicht fällt schnell aus. Glasemaillierter Stahl löst die Flüssigkeitsseite vollständig, und die praktische Antwort für die Gasseite besteht darin, das Dach und die Entlüftung als eigene Spezifikation zu behandeln: ein Dachsystem mit der richtigen Korrosionszugabe oder Beschichtung, eine Entlüftung, die für die Gaserzeugung dimensioniert ist, und – wo das Dach eine gasdichte Membranoption ist – eine Druck- und Vakuumentlastung, die auf nur wenige Kilopascal eingestellt ist.
Die alternative Beschichtungsvariante ist Schmelzepoxid (Fusion-Bonded Epoxy), das elektrostatisch aufgetragen und zu einem 180–280 µm dicken Film ausgehärtet wird, mit mehr als 4000 Stunden Salzsprühbeständigkeit gemäß AWWA C550; es handelt sich um einen geschmolzenen Pulverfilm und nicht um einen Anstrich, der in Tauch- und Spritzwasserbereichen gut standhält. Feuerverzinkung kommt hier nicht in Frage; Zink ist in sauren und chloridreichen Umgebungen ungeeignet. Wenn das Projekt zu einer geschweißten Edelstahlhülle tendiert, ist 316L die übliche Güte für chloridhaltige Umgebungen, und die Feldnähte müssen vor der Inbetriebnahme des Tanks zerstörungsfrei geprüft werden, weshalb viele Sickerwasserprojekte stattdessen eine verschraubte Emaillehülle wählen.
Rühren, Absetzen und die absetzenden Feststoffe
Ein Sickerwassertank ohne Rührwerk wird zur Sedimentfalle, und eine Sedimentfalle verliert an Volumen. Feststoffe aus Rohsickerwasser setzen sich innerhalb von Stunden ab. In einem Vorlagetank ist das akzeptabel, wenn der Zulauf so angeordnet ist, dass die abgesetzte Schicht nicht aufgewirbelt wird und am Boden eine Räum- oder Spüleinrichtung vorhanden ist. In einem Ausgleichstank ist das nicht akzeptabel, denn der ganze Sinn besteht darin, durch Mischen zu vermengen; die Lösung ist eine sanfte Luft- oder mechanische Umwälzung, die so dimensioniert ist, dass die Feststoffe in Bewegung bleiben, ohne den Schlammteppich in den Ablauf zu scheren. Ein Klärbecken oder eine Druckentspannungsflotationsanlage vorgeschaltet verändert die Berechnung vollständig und macht die nachgeschalteten Tanks in der Regel kleiner.
Für einen anaeroben Pfad auf der abgesetzten Fraktion – und viele Sickerwasserströme haben einen schlampigen Feststoffgehalt, der eine Vergärung plausibel macht – liegt das Betriebsband mesophil bei 35–38 °C mit einer Verweilzeit von 20–30 Tagen, und das Gas ist reich an Schwefelwasserstoff. Der Emaille ist gegenüber dem Sulfid in der Flüssigkeit inert, aber nachgeschaltete Kessel und Gasaufbereitung benötigen eine Entschwefelung mit FeCl₃-Dosierung oder einem trockenen Eisenoxidbett. Das ist eine Verfahrensentscheidung, keine Tankentscheidung, aber sie gehört in dieselbe Designbesprechung, weil der Gasraum des Tanks und der Gasstrang miteinander verbunden sind.
Technische Spezifikation
Parameter | Typischer Wert / Bereich | Hinweis |
Emaille-Schmelztemperatur | 820–930 °C | Glas in einem Zyklus mit Stahl verschmolzen |
Emaille-Schichtdicke | 0,25–0,45 mm | 1500 V DC Funkentest nach der Montage |
Druckfestigkeit der Emailschicht | über 3.450 N/cm² | ausgelegt für die Emailschicht |
pH-Beständigkeit des Emails | 1–14 | deckt saures Rohsickerwasser und alkalisch behandeltes Sickerwasser ab |
Oberflächenrauheit im Innenbereich | Ra < 0,8 µm | verringert die Ablagerungshaftung an der Wand |
Auslegungslebensdauer | mindestens 30 Jahre | unter dem spezifizierten chemischen Einsatz |
Plattenbreite | etwa 1,2 m | verschraubte Platten, flach zur Baustelle geliefert |
Schraubengüte | Schrauben der Güte 8.8 | korrosionsgehemmte Verbindung |
Dichtung | EPDM, Überprüfung anhand von pH-Wert und Temperatur | Alterungsposten in der Inspektionsliste |
FBE-Alternative | 180–280 µm, über 4000 h Salzsprühnebel | AWWA C550 Beschichtungsweg |
Druckklasse | atmosphärisch bis Niederdruck | Dach, Entlüftung und Überdruckventil bilden die Grenze |
Rührwerk | mechanisch oder gasförmig, abgestimmt auf die Absetzrate | verhindert Volumenverlust durch Sedimente |
Spezifizierung der Kette und was dem Auftragnehmer zu übergeben ist
Eine praktikable Spezifikation führt jeden Tank separat auf mit seiner Aufgabe, seinem Volumen, seiner Verweilzeit, seinen Rühranforderungen, seiner Zu- und Ablaufanordnung und der Fluidanalyse mit der erwarteten Schwankung. Für jeden Tank nennt sie die Auskleidung und die Dichtung, den Dach- und Entlüftungstyp mit der Entlastungseinstellung, die Füllstandsinstrumentierung und den Inspektionszugang. Sie legt das Prüfprotokoll fest: die 1500-V-Gleichstrom-Funkenprüfung an der montierten Schale für Emaille, die Porenprüfung für Epoxid und die vereinbarte hydrostatische Prüfung oder Füllstandsprüfung vor der Übergabe. Und sie nennt die maßgebliche Konstruktionsreferenz, soweit diese AWWA D103-09 oder AWWA C550 für die Wasser- und Beschichtungsseite und NFPA ist, wo Feuer- oder Gasbehandlung gilt.
Wenn ein Projekt in eine Serviceklasse fällt, für die keine direkt vergleichbare Lieferung vorliegt, beschreiben wir, was in benachbarten Aufgabenbereichen für kommunales und industrielles Abwasser geliefert wird, wobei der Kapazitätsbereich durch die Projektspezifikation verifiziert wird. Das ist eine nützlichere Aussage als ein plausibel klingendes Projekt, das nie stattgefunden hat, und sollte bei der Bewertung von Bietern entsprechend behandelt werden.
Projektfall
Projekt | Standort | Produkt | Kapazität | Umfang |
Sickerwasserbehälter, zwei Einheiten | China, Peking | GFS-Behälter | 9.682 m³ | φ16,23 × 23,4 m, Lieferung und Überwachung |
Geschweißter Sickerwassertank | China, Hebei | geschweißter Stahltank | Sickerwassernutzung | Lieferung und Feldverschweißung |
Chemieabwassertank | China, Zhejiang | GFS-Tank | 11.613 m³ | φ24,45 × 19,8 m, Lieferung |
Chemische Epoxidharztanks, 11 Einheiten | China, Guangxi | wirbelsinterbeschichtete Epoxidharztanks | 4.771 m³ insgesamt | Lieferung und Überwachung |
Technische Kompetenz von Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) entwirft und fertigt seit 2008 verschraubte Lagertanks. Als erster Hersteller von glasemaillierten 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 die Deponiesickerwasserbehandlung umfasst der relevante Umfang die Halte- und Ausgleichsbehälter aus glasemailliertem Stahl, die Dach- und Entlüftungskonfiguration für einen sulfidhaltigen Kopfraum und die Schnittstelle zu einer anaeroben Vergärungs- oder Fällungsreihe, bei der die Reaktionschemie gegen die Auskleidung geprüft werden muss, bevor das Gefäß bestellt wird.
Häufig gestellte Fragen
F1: Welche Sickerwasseraufgabe sollte einen glasemaillierten Stahltank erhalten?
A1: Rohrückhaltung und Equalisation, was den Großteil der Kette ausmacht, da das Email über pH 1–14 inert ist. Reaktionsbehälter erfordern eine dokumentierte Prüfung gegen die spezifisch zugesetzte Chemikalie, und die Rückhaltung von behandeltem Abwasser oder Konzentrat liegt normalerweise im selben Bereich.
F2: Benötigt ein Sickerwassertank eine Rührvorrichtung?
A2: In einem Ausgleichsbehälter ja, oder der Behälter wird zu einem Klärbecken und verliert Volumen. In einem Rohvorlagebehälter ist eine abgesetzte Schicht akzeptabel, wenn der Zulauf sie nicht aufwirbelt und am Boden eine Ausspülung vorhanden ist.
Q3: Wie handhaben Sie den Schwefelwasserstoff im Gasraum?
A3: Indem Dach und Entlüftung als separate Spezifikation von der Auskleidung behandelt werden: Korrosionszuschlag oder Beschichtung am Dachstahl, eine für die Gasentwicklung dimensionierte Entlüftung und ein gasdichtes Membrandach mit Druck- und Vakuumventil, wo der Standort eine Einhausung erfordert.
Q4: Können die Behälter verschraubt statt geschweißt werden?
A4: Ja, und auf einer Deponie ist es oft der bessere Weg, weil die Module mit Standardtransport zu einem abgelegenen Grundstück transportiert werden, keine Feldbeschichtung des Innenraums erforderlich ist und die Schraubverbindungen in späteren Jahren inspizierbar sind.
F5: Welches Dichtungsmaterial eignet sich für Sickerwasser?
A5: EPDM ist üblich für Wasser- und Abwasserdienste, aber die Dichtung muss gegen den spezifischen pH-Wert, die Temperatur und etwaige chemische Dosierungen verifiziert werden, da die Dichtung im Betrieb altert, auch wenn die Auskleidung dies nicht tut.
F6: Ist ein anaerober Weg für Sickerwasserfeststoffe realistisch?
A6: Wo der Strom eine verdauliche organische Fraktion enthält, ist ein mesophiler Faulbehälter bei 35–38 °C mit einer Verweilzeit von 20–30 Tagen der Standardansatz, mit Entschwefelung des Gases, bevor es einen Kessel oder ein BHKW erreicht.
F7: Was sollte im Inspektionsprogramm enthalten sein?
A7: Schraubendrehmoment und Dichtungszustand an den vertikalen Verbindungen, Außenbeschichtung, Emaille-Erscheinungsbild an der Flüssigkeitslinie, das Füllstandsanzeigegerät, die Entlüftung und eine Funkenprüfung nach jedem geöffneten Paneel.
Sickerwasser-Behandlungsbehälter werden nur jeweils für eine Aufgabe korrekt spezifiziert. Halten, Ausgleichen, Reagieren und Halten des Produkts, jeweils mit eigenem Volumen, eigener Chemie und eigenem Rührbedarf sowie mit Dach, Entlüftung und Dichtung, die zusammen mit der Auskleidung und nicht erst danach ausgewählt werden. Tun Sie das, und die Kette läuft; lassen Sie es sein, und der erste Auskleidungsfehler wird in dem Behälter auftreten, den niemand im Detail spezifiziert hat.
Senden Sie uns die Behandlungsreihe, die Deponiesickerwasseranalyse mit ihrer Variation, den Durchfluss und die Rückhaltung, die Sie in jeder Stufe benötigen, und wir liefern Ihnen eine Spezifikation Tank für Tank, die Auswahl der Auskleidung und Dichtung sowie das technische Dateipaket.
Sprechen Sie mit einem Ingenieur
Wir gehen die Reihe mit Ihnen durch, bevor wir ein einzelnes Gefäß anbieten. Teilen Sie uns den Durchfluss, die Chemie in jeder Stufe und den Standort mit, und Sie erhalten eine Tankliste nach Aufgabe, die Materialempfehlung mit ihrer Begründung und die Zeichnungen. Ingenieurtechnischer Input zuerst, ohne Bestelldruck.
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