Belüftungspuffertanks zum Ausgleich des Durchflusses in Kläranlagen
Erstellt 02.12
Belüftungspuffertanks zum Ausgleich des Durchflusses in Kläranlagen
Ein Belüftungspuffertank hält Abwasser lange genug zurück, um die Spitzen abzuflachen, die sonst mit einem hydraulischen Schwall oder einer toxischen Fracht auf die biologische Stufe einschlagen würden. Sein Wert liegt in der Vergleichmäßigung, die er bietet: Ein gleichmäßiger Durchfluss und eine gleichmäßige Belastung ermöglichen es dem Belüftungssystem, den gelösten Sauerstoff nahe am Sollwert zu halten, anstatt ihm nachzujagen. Auslegen sollte man ihn anhand der realen Tagesganglinie plus der ungünstigsten Störfallbelastung, eine Abdeckung vorsehen, die Geruch kontrolliert, ohne Gas einzuschließen, und einen Innenraum wählen, der der Sulfid- und Schaumumgebung standhält, wo eine glasverschmolzene Stahloberfläche über den pH-Bereich 1 bis 14 mit einer Rauheit unter 0,8 µm üblicherweise aufgebrachte Beschichtungen überdauert.
Das Zulaufpumpwerk ist für die Spitzenbelastung bei Regenwetter ausgelegt, und der Rest der Anlage ist für etwas weit Kleineres gebaut. Ohne einen Puffer gelangt jeder LKW-Abfluss, jeder Schichtwechsel in den angeschlossenen Fabriken und jeder nächtliche häusliche Einbruch direkt in das Belüftungsbecken. Die Gebläse fahren dann hoch, der gelöste Sauerstoff schwankt, das Becken verliert die Biomasse, die es über Jahre aufgebaut hat, und der Ablesewert am Auslass erzählt die Geschichte eine Woche später. Ein Belüftungspuffertank vor der biologischen Stufe ist die einfachste Antwort, aber er ist auch ein Behälter mit eigenen Problemen: Schaum, Geruch, ein abgesetzter Boden und ein Innenraum, der allem standhalten muss, was der Kanal an diesem Morgen geliefert hat. Mit anderen Worten: Belüftungspuffertanks sind der hydraulische Stoßdämpfer, den die Anlage nie einplant, bis der erste Ablesewert der Genehmigung versagt, und die folgende Dimensionierung arbeitet mit der Durchflusskurve statt mit einer Faustregel.
Was der Puffer tatsächlich aufnimmt
Ein Belüftungspuffertank gleicht Hydraulik und organische Belastung aus, und beide erfordern unterschiedliche Dimensionierung. Der hydraulische Ausgleich ist eine Volumenfrage: Integrieren Sie die Differenz zwischen dem zufließenden Durchfluss und dem Durchfluss, den die biologische Stufe aufnehmen kann, über die Zeit, und die Fläche unter dieser Kurve ist der erforderliche Speicher. Der organische Ausgleich ist eine Massenfrage, denn eine Stoßbelastung mit hochkonzentriertem Abwasser trägt Kohlenstoff, den kein Speichervolumen entfernt; man kann ihn nur über die Zeit verteilen. In der Praxis dimensionieren Anlagen für die Tageskurve plus einen Zuschlag für das schlimmste Einzelereignis und prüfen dann, ob das resultierende Volumen durch das verfügbare Gefälle gefördert werden kann oder eine Pumpe benötigt. Ein unterdimensionierter Belüftungspuffertank ist schlimmer als gar keiner, weil er Verweilzeit hinzufügt, ohne Spitzenkapazität zu schaffen, und still das Absetzproblem am Boden verschärft.
Konfiguration: Pfropfenströmung, vollständig durchmischt oder sequenziert
Die Tankkonfiguration entscheidet darüber, welche Art von Ausgleich Sie erhalten. Ein vollständig durchmischter Puffer mit intensiver Belüftung bietet die beste hydraulische Glättung und die beste Geruchskontrolle, da das gesamte Volumen in Bewegung ist, erfordert jedoch einen hohen Luft- oder mechanischen Mischaufwand. Eine Pfropfenströmung oder eine Anordnung mit in Reihe geschalteten Kammern ermöglicht es der Anlage, den Puffer als vorgeschaltete Stufe zu nutzen und einen geringeren Luftbedarf einzuhalten. Viele Anlagen wählen einen Kompromiss mit einem sequenzierten Batch-Ansatz: Füllen, Mischen, Ablassen, sodass das Volumen eine Doppelfunktion als Ausgleich und als Teilbehandlung erfüllt. Unabhängig von der Konfiguration sollte auf niedrigem Niveau ausreichend gemischt werden, um eine Verschlammung des Bodens zu verhindern, und es muss sichergestellt werden, dass das Ablassen den Tank auf ein Niveau entleeren kann, das den Trockenlauf der Pumpe ermöglicht, da ein Puffer, der nie vollständig entleert wird, anfängt zu riechen.
Schaum, Schwimmschlamm und die Frage der Abdeckung
Ein abgedeckter Belüftungspufferbehälter riecht, wenn die Abdeckung nicht durchdacht, sondern nur angebracht wird. Schaum und Schwimmschlamm sammeln sich dort an, wo die Oberfläche ruhig ist, sodass ein vollständig abgedeckter Behälter ohne Oberflächenbewegung zu einer Schwimmschlammmatte wird, die den Gasaustausch blockiert und den Geruch verschlimmert. Die praktikable Lösung besteht darin, die abgedeckte Fläche auf das für die Erfassung erforderliche Minimum zu beschränken, einen Schwimmschlammräumer oder einen Borstenbelüfter entlang der Oberfläche anzubringen und den Gasraum zu einer Geruchskontrollanlage zu leiten, anstatt ihn abzulüften. Ein glasemaillierter Stahlbehälter ist hier von Vorteil, da die Innenoberfläche eine Rauheit von unter 0,8 µm aufweist, sodass sich Schaum und Biofilm ablösen statt anhaften, und die inerte Oberfläche über den pH-Bereich von 1 bis 14 mit den sauren Bereichen zurechtkommt, die sich unter einer Schwimmschlammmatte bilden.
Innenmaterial in einer Sulfidumgebung
Der Kopfraum über einem Ausgleichsbehälter ist der Korrosionsfall, nicht die Flüssigkeit. Anaerobe Taschen am Boden erzeugen Schwefelwasserstoff, und bei einem pH-Wert über 8 wird auch Ammoniak bedeutend, das blanken Kohlenstoffstahl an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche und entlang des oberen Rings angreift. Aufgebrachte Beschichtungen verzögern dies, lösen sich aber schließlich in Flecken ab, und ein Fleckdefekt wird zu einem Nadelstich, der dann leckt. Eingebranntes Emaille in einem glasverschmolzenen Stahltank beseitigt diesen Mechanismus: Die 0,25 bis 0,45 mm dicke Schicht wird bei 820 bis 930 °C eingebrannt, ist für über 3.450 N/cm² ausgelegt, und jedes Panel wird vor dem Versand bei 1500 V DC funkengeprüft. Für diese Ströme ist ein schmelzgebundenes Epoxidharz-Interieur mit 180 bis 280 µm gemäß AWWA C550 eine vernünftige zweite Option, während Feuerverzinkung nach GB/T 13912-2020 hier nicht geeignet ist.
Technische Spezifikation
Parameter | Typischer Wert / Bereich | Hinweis |
Emaille-Schmelztemperatur | 820–930 °C | Einmalige Verschmelzung mit dem Stahlpaneel |
Emaillebeschichtungsdicke | 0,25–0,45 mm | Inertes Inneres über pH 1–14 |
Festigkeit der Emailschicht | ≥ 3.450 N/cm² | Biege- und Schlagfestigkeit |
Oberflächenrauheit | Ra < 0,8 µm | Schaum- und Biofilmfreisetzung |
Prüfspannung Funkenprüfung | 1500 V DC | Pro Panel vor dem Versand |
FBE-Epoxidharz-Schichtdicke | 180–280 µm | AWWA C550 Innenraum-Alternative |
FBE-Salzsprühbeständigkeit | > 4.000 h | Korrosionsbeständigkeit |
Auslegungslebensdauer | ≥ 30 Jahre | Mit dem spezifizierten Innenraumsystem |
Checkliste für Dimensionierung und Instrumentierung
Erstellen Sie zuerst die Massenbilanz: Tragen Sie den stündlichen Zulauf über eine repräsentative Woche auf, ziehen Sie den Durchfluss ab, den die biologische Stufe aufnehmen kann, und integrieren Sie die positive Fläche, um das erforderliche Volumen zu erhalten; fügen Sie dann einen Zuschlag für den Bemessungsregen oder die ungünstigste industrielle Einleitung hinzu. Bestätigen Sie die Zulauf- und Ablaufhöhen, damit die Schwerkraftspeisung funktioniert, oder kalkulieren Sie die Pumpkosten. Passen Sie ein Füllstandsmessgerät ein, das auch bei vorhandenem Schaum noch wahrheitsgetreu misst, was üblicherweise mehrere Methoden statt einer bedeutet. Sehen Sie einen Freibord für die Schaumausdehnung vor, einen Schwimmschlammsammelweg zum Zulaufbauwerk und einen Boden, der zurück in den Prozess statt in den Regenwasserkanal gespült werden kann. Und verlangen Sie vom Lieferanten, dass er das Fundament für die maximale Flüssigkeits- plus Sedimentlast auslegt, da ein Belüftungspuffertank über lange Strecken gefüllt steht und die Last aus dem Leergewicht nicht ersichtlich ist.
Projektfall
Projekt | Standort | Produkt | Kapazität | Umfang |
Großdurchmesserige Wasserspeicherung | Namibia | GFS-Tank | 44.900 m³ | Lieferung + Überwachung |
Löschreservewasser | Sichuan, China | GFS-Tank, 2 Einheiten | 8.930 m³ | Lieferung + Installationsanleitung |
Kommunales Abwasserprogramm | Sichuan, China | GFS-Tank, 10 Einheiten | 17.420 m³ | Lieferung + Installationsanleitung |
Technische Kompetenz von Center Enamel
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 etwa 300.000 emailbeschichtete Stahlplatten, hat mehr als 30.000 installierte Projekte abgeschlossen und liefert seine Tanks in über 100 Länder. Der neue Produktionsstandort mit 150.000 m² 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 erfolgt in Anlehnung an AWWA D103-09, AWWA C550 und NFPA, wo die Anwendung dies erfordert.
Für die Belüftungs- und Ausgleichsfunktion umfasst dies die oben beschriebenen Email- und Epoxid-Innenauskleidungen, Abdeckungen und Entlüftungsführung zur Geruchskontrolle sowie die Fundamentbelastung für einen Behälter, der über längere Zeiträume auf vollem Niveau steht.
Häufig gestellte Fragen
F1: Was ist der Unterschied zwischen einem Belüftungspufferbehälter und einem Belüftungsbecken?
A1: Ein Belüftungsbecken ist ein Behandlungsreaktor, in dem Luft durch das Mischliquor geblasen wird, um Biomasse zu züchten. Ein Belüftungspufferbehälter ist hauptsächlich ein Haltebehälter, der den Durchfluss vor der Behandlungsstufe glättet, obwohl er belüftet werden kann, um ein Absetzen zu verhindern. Einige Anlagen verwenden einen Behälter für beide Aufgaben.
F2: Wie dimensioniert man das Ausgleichsvolumen?
A2: Stellen Sie den stündlichen Zufluss dem Durchfluss gegenüber, den die nachgeschaltete Stufe aufnehmen kann, integrieren Sie die positive Differenz über die schlechteste Woche und fügen Sie einen Zuschlag für den Bemessungsregen hinzu. Organische Frachten können nicht gespeichert, sondern nur über die Zeit verteilt werden, daher benötigen hochkonzentrierte Einleitungen eine separate Prüfung.
F3: Benötigt der Tank eine Abdeckung?
A3: Wo Geruch reguliert wird, ja, aber eine Abdeckung, die eine ruhige Schwimmschicht einschließt, verschlimmert die Situation. Halten Sie die abgedeckte Fläche klein, rühren Sie die Oberfläche um oder entfernen Sie sie, und leiten Sie den Gasraum zu einem biologischen Wäscher oder einer Aktivkohleeinheit.
F4: Welche Innenauskleidung eignet sich für einen sulfidhaltigen Strom?
A4: Eine emaillierte Innenauskleidung ist die robuste Wahl über den pH-Bereich 1 bis 14, mit einem schmelzgebundenen Epoxidharz bei 180 bis 280 µm als zweite Option. Verzinkter Stahl ist für sulfid- und säurehaltige Medien nicht geeignet.
F5: Kann ein geschraubter Tank als Belüftungspuffer verwendet werden?
A5: Ja. Geschraubte Tanks auf Bodenniveau mit einem geeigneten Innenraum werden zum Ausgleich und zur Bevorratung verwendet, und da die Paneele werkseitig beschichtet und funkengeprüft ankommen, ist der Innenzustand von Anfang an dokumentiert.
F6: Wie wird ein Schaumproblem behandelt?
A6: Mit Oberflächenbewegung wie Bürstenbelüftern, einem Schaumskimmer, der zum Zulauf zurückgeführt wird, und ausreichend Freibord für die Schaumausdehnung. Eine glatte Emailoberfläche mit Ra unter 0,8 µm verringert, wie stark Schaum an der Wand haftet.
Ein Belüftungspuffertank ist eine der kostengünstigsten Möglichkeiten, eine biologische Anlage daran zu hindern, ihrem eigenen Zulauf hinterherzujagen; sein Wert liegt darin, die hydraulische Kurve zu glätten und die organischen Spitzen zu verteilen, bevor sie die Biomasse erreichen. Die Auslegungsarbeit ist eine Massenbilanz plus ein ehrlicher Blick auf Schaum, Schwimmschlamm und den sulfidhaltigen Gasraum, und diese drei bestimmen das Volumen, die Abdeckung und das Innere mehr als jeder andere Faktor. Dimensionieren Sie ihn anhand der realen Tageskurve, halten Sie die Oberfläche in Bewegung, und wählen Sie ein Inneres, das für das Gas und nicht für die Flüssigkeit gebaut ist.
Sprechen Sie mit einem Ingenieur
Senden Sie uns das stündliche Zulaufprofil und dessen Spitzenwert, die Schwankung der Frachtwerte des Abwassers, den Durchfluss, den die Belüftungsstufe nachgeschaltet aufnehmen kann, den Geruchsgrenzwert für den Standort und die verfügbare Grundfläche. Sie erhalten eine Dimensionierungsberechnung, eine Konfigurationsoption, eine Innenraumempfehlung sowie das vollständige Zeichnungs- und Zertifizierungspaket.
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