Abwassertanks: Konstruktion, Funktionen und Materialauswahl
Erstellt 05.15
Abwassertanks: Ingenieurwesen, Funktionen und Materialauswahl
Ein Abwassertank ist eine hochentwickelte Rückhaltestruktur, die dazu dient, industrielle Abwässer, kommunale Abwässer oder landwirtschaftliche Abflüsse zu speichern, zu behandeln oder zu verarbeiten, bevor sie abgeleitet oder wiederverwendet werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Wasserspeicherung müssen Abwassertanks aggressiven chemischen Umgebungen, schwankenden hydrostatischen Lasten und hohen Konzentrationen korrosiver Gase wie Schwefelwasserstoff (H2S) und Ammoniak (NH3) standhalten.
Die Auswahl des richtigen Tanks erfordert die Abstimmung des spezifischen biologischen Sauerstoffbedarfs (BSB) und des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) des Prozesses mit der entsprechenden Tankfunktion und dem geeigneten strukturellen Material.
1. Kernfunktionen im Behandlungsprozess
Die Abwasserbehandlung ist kein einzelner Schritt, sondern ein sequenzieller Prozess. Tanks sind hochspezialisiert, je nachdem, wo sie im Prozessfluss angesiedelt sind:
1. Ausgleichsbehälter (EQ-Tanks): Ausgleich von Durchfluss und Chemie.
Abwasser fließt mit unterschiedlichen Raten und chemischen Konzentrationen in die Anlage. EQ-Tanks (Ausgleichsbehälter) fungieren als Puffer, fangen Spitzen auf und mischen das Abwasser, um einen gleichmäßigen, einheitlichen Fluss in die biologischen Behandlungsphasen zu gewährleisten.
2. Belüftungsbecken: Ermöglichung des biologischen Abbaus.
Sauerstoff wird aktiv in die Flüssigkeit gepumpt, um aerobe Bakterien zu erhalten, die organische Schadstoffe verbrauchen. Diese Becken erfordern eine erhebliche strukturelle Stabilität, um die ständigen Vibrationen und Turbulenzen von Diffusoren und Mischern zu bewältigen.
3. Klärbecken (Absetzbecken): Trennung von Feststoffen von Flüssigkeiten.
Nach der biologischen Behandlung fließt das Wasser in Klärbecken, wo die Geschwindigkeit drastisch reduziert wird. Dies ermöglicht es suspendierten biologischen Feststoffen (Schlamm), sich am Boden abzusetzen, während geklärtes Wasser oben über Überläufe abfließt.
4. Anaerobe Faulbehälter: Schlamm- und Methanmanagement.
Diese speziellen, abgedichteten Behälter bauen konzentrierten organischen Schlamm ohne Sauerstoff ab. Sie müssen hochgradig säurebeständig sein und sind typischerweise abgedeckt, um das entstehende Methan (CH4) für die Erzeugung erneuerbarer Energien aufzufangen.
2. Materialauswahlmatrix
Die häufigste Ursache für den Ausfall von Abwasserinfrastrukturen ist die unsachgemäße Materialauswahl, die zu Korrosion führt. Moderne Ingenieurwissenschaften stützen sich auf mehrere verschiedene Materialien, die nach Investitionsausgaben (CAPEX) im Vergleich zur betrieblichen Langlebigkeit (OPEX) bewertet werden.
Materialtyp | Korrosionsbeständigkeit | Installationsgeschwindigkeit | Lebensdauer / Wartung |
Glas-emailliert-zu-Stahl (GFS) | Außergewöhnlich (Inerte Keramikbarriere) | Schnell (Modulare verschraubte Montage) | 30+ Jahre, minimale Wartung |
Epoxidbeschichteter verschraubter Stahl | Hoch (thermisch gebundener Polymer) | Schnell (Modulare verschraubte Montage) | 20+ Jahre, gelegentliche Neuanstrich |
Vor Ort geschweißter Kohlenstoffstahl | Mäßig (Verlässt sich vollständig auf die Vor-Ort-Farbe) | Langsam (Umfangreiche Heißarbeiten/Schweißen) | 15-20 Jahre, häufiger Neuanstrich |
Ortbeton | Niedrig (Anfällig für H2S-Säureangriffe) | Sehr langsam (Bewehrungs- und Aushärtungszeiten) | 20-30 Jahre, erfordert Auskleidungen/Epoxide |
glasfaserverstärkter Kunststoff | Hoch (Chemisch beständige Matrix) | Schnell (Vorgefertigte Behälter) | 20+ Jahre, Größenbeschränkung durch Transport |
Wichtiger Einblick: Traditioneller Beton und geschweißter Kohlenstoffstahl werden zunehmend durch werkseitig beschichtete, verschraubte Systeme (wie GFS oder FBE) ersetzt, da diese eine überlegene Beständigkeit gegen mikrobiell induzierte Korrosion (MIC) aufweisen und eine deutlich schnellere Inbetriebnahme vor Ort ermöglichen.
3. Wesentliche Ingenieurstandards
Um den Umweltschutz zu gewährleisten und katastrophale Leckagen von gefährlichem Abwasser zu verhindern, müssen Abwassertanks in strikter Übereinstimmung mit internationalen Ingenieurstandards entworfen und errichtet werden:
● AWWA D103-09: Der globale Standard für die Auslegung, Herstellung und Errichtung von werkseitig beschichteten, verschraubten Tanks aus Kohlenstoffstahl.
● ISO 28765: Der definitive Qualitätsmaßstab für die Herstellung von emaillierten (glasemaillierten) Lagertanks für aggressive Umgebungen.
● AWWA D110: Der Standard für Draht- und Strang-gewickelte kreisförmige Spannbeton-Wassertanks.
● API 650: Obwohl traditionell für Öl und Gas verwendet, werden seine strukturellen Richtlinien häufig für vor Ort geschweißte, flachbodige Abwassertanks angepasst, die bei atmosphärischem Druck betrieben werden.
Letztendlich reicht die Definition eines Abwassertanks weit über ein einfaches Auffanggefäß hinaus; er ist ein dynamischer, zweckbestimmter Reaktor, der für die globale Umweltsanierung und die Einhaltung industrieller Vorschriften von entscheidender Bedeutung ist.
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