Abwasserbehandlungstanks: Konstruktion, Werkstoffe und Inbetriebnahme
Erstellt 09.04
Abwasserbehandlungsbehälter: Engineering, Materialien und Inbetriebnahme
Ein Abwassertank ist Teil einer Verfahrenskette und muss daher gemeinsam mit seinen Nachbarn spezifiziert werden: dem Ausgleichsbehälter, der den Zufluss vergleichmäßigt, dem anaeroben oder anoxischen Behälter, der die biologische Arbeit leistet, und dem Nachbehandlungsbehälter, der die Einleitung schützt. Glasemaillierte Stahltanks tragen eine bei 820–930 °C eingebrannte Emailschicht von 0,25–0,45 mm Dicke, die mit 1500 V Gleichspannung auf Fehlstellen geprüft wird und für pH 1–14 ausgelegt ist, wodurch die Tankwand aus dem Korrosionskreislauf herausgehalten wird, während die Schraubverbindungen nachziehbar bleiben. Der mesophile anaerobe Betrieb läuft bei 35–38 °C mit 20–30 Tagen Verweilzeit, und die Abdeckung bleibt ein atmosphärisches Niederdrucksystem.
Ein Verfahrensingenieur, der eine Behandlungsstraße entwirft, kann sich die Tanks selten zuerst aussuchen, aber die Tanks sind meist der Ort, an dem der Zeitplan und das Wartungsbudget entschieden werden. Ein Tank in einer Behandlungsstraße ist kein statisches Gefäß: Er sieht eine wechselnde Last, einen sich im Tagesverlauf ändernden pH-Wert, Gas, das aggressiver wird, je länger es steht, und einen Füllstandszyklus, der eine Fugenreihe freilegt und eine andere dauerhaft untergetaucht hält. Die technische Frage ist, welches Material diesen Zyklus übersteht und wie der Tank anschließend verschlossen, geprüft und inspiziert wird, damit die Anlage ihre Straße betreiben kann, ohne dass ein Tank zum kritischen Pfad wird.
Wo jeder Behälter in der Behandlungsstraße positioniert ist
Der Zug ist eine Abfolge von Speicherfunktionen, und jede hat eine andere Aufgabe auf demselben Schalenmaterial. Ein Ausgleichsbehälter hält einen gemischten, oft septischen Strom und schützt die nachgeschalteten Einheiten vor Lastschwankungen. Ein anaerober Tank, der mesophil bei 35–38 °C mit einer Verweilzeit von 20–30 Tagen für konventionelle Belastung betrieben wird, wandelt die organische Last in Biogas um und benötigt eine gasdichte Abdeckung, eine Druckentlastungsvorrichtung und einen Flammensperrer. Ein anoxischer oder biologischer Tank hält eine längere, belüftete oder gemischte Flüssigkeit und benötigt meist korrosionsbeständige Wände sowie eine Durchmischung, die Totzonen vermeidet. Ein finaler Polier- oder Tertiärtank hält Abwasser guter Qualität und ist oft die Quelle von Geruchsbeschwerden, weil das Wasser warm ist und die Oberfläche aktiv ist. Die Spezifikation einer Tankfamilie mit demselben Emailsystem, demselben Düsenlayout und derselben Verbindungsspezifikation für alle vereinfacht den Betrieb weit mehr, als jede Einheit separat zu optimieren.
Materialauswahl für die korrosiven Stellen der Behandlungsstraße
Ein Abwassertank versagt an der Auskleidung, daher ist die Wahl der Auskleidung die Materialwahl. Glasverschmolzener Stahl-Email wird bei 820–930 °C eingebrannt, in 0,25–0,45 mm Stärke ausgebildet, mit über 3.450 N/cm² bewertet, bei 1500 V DC funkengeprüft, glatt bei Ra unter 0,8 µm und beständig gegen pH 1–14; dies ist das Arbeitspferd für kommunale und industrielle Ströme, einschließlich der sauren Phase nach der Sulfidoxidation und der alkalischen Phase nach der Dosierung. Schmelzgebundenes Epoxidharz bei 180–280 µm, referenziert nach AWWA C550 und Salzsprühtest über 4000 Stunden, wird dort spezifiziert, wo die Chemie wechselt, wo der Standort küstennah ist oder wo Reparierbarkeit wichtiger ist als der Austausch von Platten. Feuerverzinkung nach GB/T 13912-2020 ist für sauberes Wasser und trockenes Schüttgut, und Edelstahl 316L ist für hohe Chlorid- oder Hochreinheitsbeanspruchung reserviert. Tanks in Behandlungsstraßen sind atmosphärische Behälter; der einzige Druck im System sind die wenigen Kilopascal in einem anaeroben Gasraum.
Geometrie, Mischung und die Details, die die Betriebszeit entscheiden
In einem Behandlungstank ist die Geometrie Prozessausrüstung, und Totzonen sind die Stellen, an denen Korrosion beginnt. Der Boden sollte geneigt oder mit einem Sammelkegel ausgestattet sein, damit sich abgesetzte Feststoffe zum Schlammabzug bewegen, anstatt als nasser Kuchen am Email zu haften; der Auslass sollte am tatsächlich tiefsten Punkt liegen, damit der Tank für Inspektionen entleert werden kann; Rührwerke sollten so positioniert sein, dass eine stationäre Schwimmschicht an der Oberfläche vermieden wird, die bei einem anaeroben Tank sowohl Gas einschließt als auch eine lokal aggressive Umgebung in der Nähe des Dachs erzeugt; und jede Düse, jedes Mannloch und jede Durchdringung sollte in einer austauschbaren Dichtung sitzen, anstatt in das Email eingebunden zu sein. Fügen Sie eine Waschdüse mit einem kontrollierten Sprühmuster hinzu, und der Tank kann in Stunden gereinigt werden, was eine Stilllegung von einem Ausfall zu einem Schichtwechsel macht.
Technische Spezifikation
Parameter | Typischer Wert / Bereich | Hinweis |
Emaille-Schmelztemperatur | 820–930 °C | Glas in einem Zyklus mit Stahl verschmolzen |
Emaille-Dicke | 0,25–0,45 mm | Über 3.450 N/cm² |
Funkenprüfung | 1500 V DC | Nadelstichprüfung vor dem Versand |
pH-Beständigkeit | 1–14 | Saure und alkalische Phasen |
Innenrauheit | Ra < 0,8 µm | Leicht zu reinigen |
Mesophile Vergärung | 35–38 °C | Typischer anaerober Betrieb |
Anaerobe Verweilzeit | 20–30 Tage | Konventioneller Beladungsbereich |
Gasdruck unter der Faulraumabdeckung | ±3–5 kPa mit Entlastung und Flammendurchschlagsicherung | Atmosphärischer Niederdruck |
Verbindung | Geflanscht, EPDM-Dichtung, Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 | Nachziehbar |
Abdeckung | Aluminiumkuppel AWWA D108 / API 650 oder Doppelmembran | Lasten ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Auslegungslebensdauer | 30 Jahre und älter | Emaille-Mantel |
Abdecksysteme und die Biogas-Grenze
Die Abdeckung schließt den Prozess ab und muss als Gasausrüstung und nicht als Dach konzipiert sein. Auf einem anaeroben Tank hält die Zweimembranabdeckung den Gasraum bei nominal 2–3 kPa, wobei die äußere Membran der Witterung standhält und die Baugruppe über eine Druckentlastungsvorrichtung und einen Flammendurchschlagsicherung entlüftet; die Gasseite – Entschwefelung vor nachgeschalteten Anlagen, ein Gebläse oder Gasspeicher, dimensioniert für die Produktionsrate – gehört zum selben Leistungsumfang. Auf einem offenen Polier- oder Ausgleichstank, in dem kein Gas gesammelt wird, bietet eine starre aluminiumgeodätische Kuppel nach AWWA D108 und API 650, mit Wind- und Schneelasten nach ADM 2015 oder ASCE 7-10, eine dauerhafte abgedichtete Oberfläche, die Laufstege tragen kann. Das Fehlermuster, das vermieden werden muss, ist eine gasdichte Membran auf einem belüfteten Tank, die den Gasraum an einem heißen Tag unter Druck setzt, oder ein offener Tank unter einer Kuppel, der Gas unter einem Dach sammelt, ohne einen Weg zum Behandlungssystem zu haben.
Projektfall
Projekt | Standort | Produkt | Kapazität | Umfang |
Industrieabwasserbehälter, 27 Einheiten | Xinjiang, China | GFS-Behälter | 30.469 m³ gesamt | Lieferung und Bauaufsicht |
Kommunale Abwasserbehälter, 10 Einheiten | Sichuan, China | GFS-Behälter | 17.420 m³ gesamt | Lieferung und Bauaufsicht |
Großdurchmesser-Chemieabwassertank | Zhejiang, China | GFS-Tank | 11.613 m³ | Lieferung und Bauüberwachung |
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 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 den Einsatz in der Behandlungsstraße wird daraus eine Prozesslieferung: Faulbehälter und Ausgleichsbehälter mit Membran- oder Kuppeldächern, Details zum Gasraumdruck, Integration von Rührwerken und Düsen sowie das Betriebshandbuch, das dem Personal sagt, was wann nachzuziehen ist.
Häufig gestellte Fragen
F1: Sollten alle Tanks in einer Behandlungsstraße vom gleichen Typ sein?
A1: Sehr oft ja. Die Verwendung eines Emailsystems, eines Dichtungstyps und einer Verbindungsspezifikation über die Ausgleichs-, Bio- und Poliertanks hinweg reduziert das Ersatzteillager, vereinfacht das Verschraubungsverfahren der Crew und hält die Zeichnungen konsistent, was in der Regel eine kleine Optimierung pro Tank überwiegt.
F2: Was ist die richtige Verweilzeit für einen anaeroben Behandlungstank?
A2: Die mesophile anaerobe Vergärung wird üblicherweise bei 35–38 °C mit einer Verweilzeit von 20–30 Tagen bei konventioneller Beladung betrieben; bei höheren Feststoffgehalten kann sie im gleichen Temperaturbereich auf etwa 15–20 Tage verkürzt werden, und der thermophile Betrieb bei 50–55 °C ist die Alternative, wenn Dampf oder Abwärme kostengünstig verfügbar sind.
F3: Wird ein anaerober Tank unter Druck betrieben?
A3: Nein. Der Tank ist atmosphärisch; Biogas wird im Gasschleierraum bei nur wenigen Kilopascal gehalten, wobei ein Druckentlastungsventil und ein Flammendurchschlagsicherung die Baugruppe schützen. Jeder Behandlungstank sollte als Niederdruckbehälter behandelt werden, niemals als Druckbehälter.
F4: Welcher Abdeckungstyp ist am besten für einen Faulbehälter geeignet?
A4: Eine Doppelmembranabdeckung ist die übliche Wahl: Die Innenmembran hält das Gas bei nominal 2–3 kPa, die Außenmembran trägt die Witterung, und die Installation ist leichter und kostengünstiger als eine starre Kuppel über einem großen Tank. Eine starre Aluminiumkuppel wird bevorzugt, wo eine begehbare, harte Oberfläche benötigt wird.
F5: Wie werden Behandlungstanks auf Dichtheit geprüft?
A5: Emaillepaneele werden vor dem Versand einer Funkentestung bei 1500 V DC unterzogen, die Verbindungen werden mit dem vorgeschriebenen Drehmoment montiert und der fertiggestellte Tank wird gefüllt und auf dem Betriebsniveau inspiziert. Ein Nachdrehmomentplan nach der ersten Füllung und nach dem Winter wird dann in den Wartungsplan aufgenommen.
Q6: Wie oft muss ein Behandlungstank intern inspiziert werden?
A6: Bei einer in Betrieb befindlichen Anlage erfolgt eine visuelle interne Untersuchung bei jedem geplanten Tankeinstieg, typischerweise alle zwei bis fünf Jahre für aerobe Anwendungen und häufiger für anaerobe oder hochbelastete industrielle Ströme, bei denen die Gasphase aggressiv ist.
Ein Abwassertank sollte als Teil der Verfahrenskette spezifiziert werden und nicht als zugekauftes Behältnis: eine Auskleidung, die auf die Chemie abgestimmt ist, eine Geometrie, die Feststoffe in Bewegung hält, eine Abdeckung, die als Gaskomponente konzipiert ist, und ein Inspektionsplan, der vor der Inbetriebnahme schriftlich festgelegt wird. In dieser Reihenfolge umgesetzt, sind die Tanks nicht mehr der kritische Pfad der Anlage. Übermitteln Sie die Last-, Festigkeits-, Temperatur- und Verweilzeitanforderungen sowie die baulichen Lastbedingungen an einen Ingenieur, und Sie erhalten eine Tank-für-Tank-Konfiguration mit Abdeckung, Gas und Prüfumfang.
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Senden Sie uns Ihr Fließ- und Belastungsdiagramm, die CSB- oder BSB-Konzentration, die pH- und Temperaturschwankungen, die erforderliche Verweilzeit, ob eine Biogasrückgewinnung vorgesehen ist, die Grundstücksgrenzen sowie Standortdaten zu Wind und Schnee. Wir liefern Ihnen eine Behälterliste für die Anlage, eine Empfehlung zu Werkstoff und Auskleidung, Details zu Abdeckung und Gaspaket sowie das Zeichnungs- und Spezifikationspaket für Ihre Ausschreibung.
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