Schlammvorratsbehälter Design Volumen Verhältnis Wand und Verankerung
Erstellt 09.04
Schlammvorratstanks Konstruktionsvolumen Verhältnis Wand und Verankerung
Ein Schlammvorratstank-Design beginnt mit einer Trockenmassebilanz und legt dann das Verhältnis von Durchmesser zu Höhe, die Mantelwanddicke, das Dach, die Isolierung dort, wo der Schlamm nicht abkühlen darf, sowie das Fundament und die Verankerung, die ihn halten, fest. Bei einem geschraubten Tank ergibt sich das Arbeitsvolumen aus der täglichen Trockenmasse geteilt durch die gelagerte Konzentration mal Haltetage plus Freibord; das Verhältnis wird dann aus dem Diagramm und der Pumpe gewählt; die Wanddicke folgt der Segmentbauweise; und das Fundament muss Setzungsunterschiede kontrollieren, weil ein unrunder Mantel am obersten Ring undicht wird. Isolierung ist überall dort wichtig, wo der Schlamm über einer Temperatur bleiben muss, die ihn pumpfähig hält.
Besprechungen zur Auslegung eines Schlammtanks laufen in vorhersehbarer Reihenfolge schief. Jemand schlägt einen Durchmesser vor, jemand anders fragt nach der Pumpe, und die Wanddicke wird danach entschieden, welche Platte gerade im Regal lag. Währenddessen läuft noch die Massenbilanz, die das Volumen hätte ergeben sollen, und das Fundament wird von einem Architekten als flache Platte gezeichnet, der noch nie einen verschraubten Tankringbalken gesehen hat. Dieser Artikel bringt die Auslegungsreihenfolge in die Abfolge, in der sie ausgeführt werden sollte, wobei jeder Schritt die Zahl liefert, die der nächste benötigt.
Schritt eins: die Massenbilanz, die das Volumen festlegt
Das Volumen ergibt sich aus den Trockenstoffen, nicht aus dem Durchfluss, und das ist die wichtigste Aussage in der Auslegung eines Schlammspeichers. Man nimmt die tägliche Trockenstoffproduktion aus dem vorgelagerten Prozess, teilt sie durch die Konzentration, die der Behälter aufnehmen kann, multipliziert mit der Anzahl der Vorhaltetage und addiert Freibord für den absinkenden Sediment und den aufsteigenden Schaum. Ein Schlamm mit 6 Prozent Feststoffen und 10 Tonnen Trockenstoffen pro Tag ergibt etwa 167 m³ pro Tag; fünf Vorhaltetage ergeben 835 m³ nutzbares Volumen; mit einem Zuschlag von 15 Prozent für Sediment und Schaum liegt der Behältermantel bei nahezu 960 m³.
Der Freibord ist kein Rundungsfehler bei einem Schlammsilo. Ein kompakter Schlammkuchen nimmt echtes Volumen ein, und eine Schaumschicht steigt bei jeder Gasbildung an, sodass ein Tank, der auf das exakte Arbeitsvolumen dimensioniert ist, bereits vor dem Auslegungsfall voll ist. Geben Sie den Freibord explizit an und prüfen Sie dann, ob der Hochstand den Auslassstutzen noch unterhalb der Flüssigkeitslinie lässt, damit die Pumpe nie auf Schaum läuft.
Schritt zwei: Verhältnis von Durchmesser zu Höhe
Das Verhältnis wird durch das Grundstück, die Pumpe und die Errichtungsreihenfolge bestimmt, nicht durch das Volumen. Das Volumen entspricht 0,785 mal dem Quadrat des Durchmessers mal der Flüssigkeitshöhe, sodass ein festes Volumen ein breiter flacher Tank oder ein hoher schlanker Tank sein kann. Ein breiter flacher Tank ist die übliche Lösung auf einer Behandlungsanlage: eine kürzere Spannweite des Skimmers oder Rührwerks, eine kürzere Leiter, ein geringerer Windangriff, ein einfacherer Ringbalken und ein flacherer Aushub, wenn der Tank unterirdisch ist. Ein hoher schlanker Tank eignet sich für ein beengtes Grundstück, erfordert jedoch eine längere Brücke oder einen längeren Arm für die Umwälzung, eine höhere Treppe und ein tieferes Fundament.
Praktische Verhältnisse für verschraubte Schlammsilos liegen in einem moderaten Bereich, etwa ein Verhältnis von Durchmesser zu Höhe zwischen 0,8 und 2,0 für einen zylindrischen Mantel. Unter etwa 0,6 wird der Mantel so hoch, dass Wind und Verankerung dominieren und die Rührausrüstung teuer wird; deutlich über 2,5 beginnen die Bodenfläche die Baukosten zu belasten und der Auslass benötigt eine Räumung, um jede Ecke zu erreichen. Das Verhältnis sollte frühzeitig gegen das Rührlayout geprüft werden, da die Rührwerksspannweite das Strukturdeck bestimmt.
Schritt drei: Wandstärke, Platten und Schrauben
Die Wanddicke bei einem geschraubten Tank ist ein Konstruktionswert der Platte und sollte pro Ring angegeben werden. Die Plattenbreiten liegen bei etwa 1,2 m, und die Dicke wird für den Innen- und Außendruckfall, die Bodenlast bei teilweise erdverlegten Tanks sowie den Handhabungsfall im Werk gewählt. Dickere untere Ringe und dünnere obere Ringe sind bei geschweißten Mänteln normal; ein geschraubtes Platten system verwendet üblicherweise eine einheitliche Plattendicke für den Zylinder, wobei die oberen Ringe ihr Profil ändern dürfen, was die Ersatzteilhaltung erheblich vereinfacht.
Die Verbindung ist der Punkt, an dem sich das Design bewährt oder scheitert. Gedichtete Verbindungen mit EPDM und Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8, die mit einem schriftlich festgelegten Drehmoment angezogen und nach der ersten Befüllung nachgeprüft werden, sind die praktische Spezifikation. Eine Dichtung, die nicht mit dem pH-Wert und der Temperatur des Schlamms kompatibel ist, härtet aus und leckt zuerst in der obersten Lage, die auch die erste Stelle ist, an der der Betreiber es bemerkt. Legen Sie die Schraubenfestigkeitsklasse, das Dichtungsmaterial und das Nachziehintervall im Vertrag fest, anstatt sie dem Installateur zu überlassen, und halten Sie ein Ersatzpaneel und einen Dichtungssatz für die Lebensdauer des Tanks bereit.
Schritt vier: Isolierung, Temperatur und das Dach
Isolierung ist eine Prozessentscheidung: Sie dient dazu, den Schlamm über der Temperatur zu halten, bei der er aufhört, sich wie eine Flüssigkeit zu verhalten. Dicker Schlamm, der im vorgelagerten Prozess 20 °C hatte, verliert innerhalb von Tagen Wärme an einen kalten Tank und einen kalten Standort, und ein Abfall über die Fließgrenze bedeutet, dass die Pumpengröße wächst und die Rohrleitungen eine eigene Begleitheizung benötigen. Isolieren Sie den Mantel und das Dach, wo der Prozess empfindlich ist, und achten Sie auf die Dampfsperre, denn eine feuchte Isolierschicht ist schlimmer als gar keine Isolierung.
Das Dach folgt der Gasfrage. Ein Gaskopfraum im gelagerten Schlamm erzeugt Schwefelwasserstoff und Methan, und Dach und Entlüftung müssen für diese Erzeugung ausgelegt werden, nicht für einen allgemeinen Atmungsfall. Ein Zweimembrandach mit einer Innenmembran mit Nenndruck um 2–3 kPa und einer Entlastungseinrichtung ist für einen geschlossenen Tank üblich; eine starre Option wird auf AWWA D108 oder API 650 mit Wind- und Schneelasten aus ADM 2015 oder ASCE 7-10 bezogen. In beiden Fällen ist der Stahl des Gaskopfraums einer eigenen Korrosionsklasse zuzuordnen, weshalb Auskleidung und Dach gemeinsam spezifiziert werden.
Technische Spezifikation
Parameter | Typischer Wert / Bereich | Hinweis |
Auslegungsgrundlage | tägliche Trockenmasse geteilt durch Konzentration mal Verweiltage | Massenbilanz bestimmt das Volumen |
Beispielfall | 10 t/d Trockenmasse bei 6 Prozent TS, 5 Tage | etwa 960 m³ Mantel mit Freibord |
Freibord | etwa 15 Prozent für Sediment und Schaum | schützt den Auslass und den Auslegungsfall |
Durchmesser-zu-Höhe-Verhältnis | etwa 0,8 bis 2,0 für einen runden verschraubten Mantel | bestimmt durch Aufstellfläche, Pumpe und Rührwerksspanne |
Plattenbreite | etwa 1,2 m | einheitlicher Zylinder, vereinfachte Ersatzteile |
Schraubengüte | Schrauben der Güte 8.8 | korrosionsgehemmt, schriftlich angegebenes Drehmoment |
Dichtung | EPDM üblich, geprüft gegen Schlamm-pH-Wert | Nachziehen nach der ersten Befüllung |
Email-Einschmelztemperatur | 820–930 °C | Glas in einem Zyklus mit Stahl verschmolzen |
Emailschichtdicke | 0,25–0,45 mm | 1500 V DC Funkenprüfung nach der Montage |
pH-Beständigkeit des Emails | 1–14 | inert durch die anaerobe Decke |
Dach | Zweimembran- oder starres AWWA D108 / API 650 | Last ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Fundament | Ringbalken, kontrollierter Setzungsunterschied | Verankerungsmuster passend zu den Paneelen |
Schritt fünf: Fundament, Verankerung und der Fehler, der sich als Schwitzwasser zeigt
Das Fundament ist der Teil einer Schlammtank-Konstruktion, der am häufigsten von jemandem gezeichnet wird, der noch nie einen verschraubten Tank montiert hat. Eine verschraubte Schale benötigt einen Ringbalken oder ein Fundamentpolster mit einem kontrollierten Setzungsunterschied über den Durchmesser sowie ein Verankerungsmuster, das zu den Paneellöchern passt. Eine unrunde Schale bringt die Verbindungen in eine Schräglage, die die Dichtung in der obersten Lage öffnet, und eine oberste Lage, die im zweiten Winter Schwitzwasser zeigt, ist eine Reparatur, die die Pumpe und den Tank betrifft.
Windauftrieb bestimmt die Verankerung. Ein großvolumiger, schlanker Tank an einem exponierten Standort hebt im leeren Zustand am luvseitigen Anker ab, was der ungünstigste Fall ist, da der Tank am leichtesten und die Sogwirkung am höchsten ist. Berechnen Sie den Auftrieb im Leerzustand, prüfen Sie die Ankereinbettung im Ringbalken und dimensionieren Sie die Verankerung nicht nach dem Vollzustand. Auch die Montagereihenfolge ist wichtig: Die Bleche werden vom Ringbalken aus aufgebaut, die Rundheit wird an der Oberkante jedes Gangs geprüft, und das Anzugsdrehmoment der Schrauben wird nach einem festgelegten Schema angewendet und nicht von der Mannschaft nach Gutdünken.
Projektfall
Projekt | Standort | Produkt | Kapazität | Umfang |
Brauerei-Abwassertanks | China, Sichuan | GFS-Tanks | 14.655 m³ | Lieferung von verschraubtem Tank und Dach |
Anaerober Abschnitt für Bohnenverarbeitungsabwasser | China, Hebei | GFS-Faultanks | anaerober Prozessabschnitt | Tanklieferung plus Prozessintegration |
Kommunale Abwassertanks, 10 Einheiten | China, Sichuan | GFS-Tanks | 17.420 m³ Gesamtvolumen | Lieferung und Montage vor Ort |
Industrieabwassertanks, 27 Einheiten | China, Xinjiang | GFS-Tanks | 30.469 m³ gesamt | Lieferung und Überwachung |
Center Enamel Engineering-Kompetenz
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 Ausstoßkapazität zu erhöhen, und einzelne Tanks werden bis zu 60.000 m³ geliefert. Die Fertigung erfolgt unter 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 bei entsprechenden Anforderungen an AWWA D103-09, AWWA C550 und NFPA.
Für die Schlammtank-Konstruktion bedeutet diese Kompetenz die vollständige Kette von der Massenbilanz bis zur Verankerung: die Emailleauskleidung mit ihrem Funkenprüfprotokoll, die Plattendicke und das Schraubendrehmoment-Schema, die Dach- und Gasgrenze sowie der Ringbalken und die Auftriebsfälle, die gemeinsam berechnet werden.
Häufig gestellte Fragen
F1: Worauf sollte das Auslegungsvolumen basieren?
A1: Auf einer Trockenmassebilanz: tägliche Trockenmasse geteilt durch die gelagerte Konzentration, multipliziert mit den Haltetagen, plus Freibord für Sediment und Schaum. Durchflussangaben sind für eine nicht-newtonsche Flüssigkeit unzuverlässig.
F2: Wie wählt man das Verhältnis von Durchmesser zu Höhe?
A2: Anhand des Diagramms, der Pumpensaugseite und der Rührwerksspanne. Ein Verhältnis nahe 1,0 ist ein guter Standardwert für einen verschraubten zylindrischen Tank, mit einem breiten, flachen Tank, wenn Bodenfläche verfügbar ist, und einem höheren Mantel, wenn nicht.
F3: Ist die Wanddicke eines verschraubten Tanks über die gesamte Höhe gleich?
A3: Oft ja für einen verschraubten Zylinder, was ein praktischer Vorteil für Ersatzteile ist, wobei die oberen Ringe ihr Profil ändern können. Ein geschweißter Mantel wird normalerweise nach oben hin dünner. Geben Sie die Plattendicke pro Ring in der Auslegung an.
F4: Wann ist eine Isolierung an einem Schlammtank erforderlich?
A4: Immer wenn der Schlamm über einen Kältezeitraum hinweg über einer pumpbaren Temperatur bleiben muss. Isolieren Sie mit einer Dampfsperre, denn eine nasse Isolierschicht ist schlimmer als keine, und berücksichtigen Sie sowohl das Dach als auch den Mantel.
Q5: Benötigt der Tank ein gasdichtes Dach?
A5: Nur wenn der Standort eine Einhausung oder Gasabscheidung erfordert. Gelagerter Schlamm erzeugt weiterhin Schwefelwasserstoff und Methan, daher müssen Dach, Entlüftung und Überdruckvorrichtung unabhängig vom Dachtyp für diese Erzeugung dimensioniert sein.
Q6: Was ist der häufigste Fundamentfehler?
A6: Unkontrollierte Setzungsdifferenz. Ein als Flachplatte gezeichneter Ringbalken lässt den Mantel unrund werden, und das erste Symptom ist ein Weinen an der Dichtung der obersten Lage im zweiten Winter.
F7: Wie wird Windauftrieb behandelt?
A7: Berechnen Sie den Auftrieb im Leerzustand, nicht den Vollzustand, und dimensionieren Sie die Verankerungseinbettung im Ringbalken dafür. Die Paneele werden dann vom Ringbalken aus errichtet, wobei die Rundheit bei jeder Lage geprüft wird.
Ein Schlammvorratstank-Design ist eine Abfolge: Die Massenbilanz legt das Volumen fest, das Grundstück und die Pumpe bestimmen das Verhältnis, die Plattenkonstruktion bestimmt die Wand und die Fuge, Isolierung und Dach beantworten die Temperatur und das Gas, und der Ringbalken und die Verankerung halten alles zusammen. Arbeiten Sie die Abfolge ab und das Design ist vertretbar; überspringen Sie einen Schritt und der Fehler ist ein Weinen in der obersten Lage drei Winter später.
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