Tanques de almacenamiento de lixiviados de vertederos para servicio con lixiviados agresivos
Creado 09.03
Tanques de almacenamiento de lixiviados de vertedero para servicio con lixiviados agresivos
El lixiviado de vertedero es uno de los líquidos más agresivos que un tanque de almacenamiento llegará a contener: el pH puede oscilar desde fuertemente ácido hasta alcalino, el cloruro y el amoníaco son elevados, y el fluido porta una carga biológica y de sulfuros considerable. Un tanque de acero vitrificado lo resiste porque la capa de esmalte se fusiona al acero a 820–930 °C, tiene un espesor de 0,25–0,45 mm, es inerte en un rango de pH 1–14 y se somete a prueba de chispas a 1500 V CC tras el montaje. Los riesgos de corrosión restantes se sitúan fuera del revestimiento: la junta, la unión atornillada, el espacio de gas del techo y el recubrimiento externo por debajo de la línea de cimentación. Diseñe el revestimiento, la junta y la ventilación como un solo sistema y el tanque alcanzará su vida útil de diseño de 30 años sin necesidad de sustituir el revestimiento.
El almacenamiento de lixiviados rara vez es un trabajo glamuroso, y casi siempre llega tarde en el proyecto: la celda se está llenando, el sistema de recolección está produciendo y se necesita un tanque para contener el excedente antes de que pueda ser tratado o evaporado. El fluido llega con una química que el ingeniero de diseño no midió ese mes, o a veces no midió en absoluto, y llega con una fracción de sólidos que se sedimenta. Este artículo cubre el panorama real de la corrosión en el servicio de lixiviados, las opciones de construcción de tanques que lo resisten, las elecciones de geometría que determinan cuánto tiempo puede el tanque contener una carga completa durante un período húmedo, y la lista de inspección que lo mantiene en condiciones de servicio.
A qué ataca realmente el fluido
El lixiviado corroe mediante química y mediante sólidos, y las dos vías de fallo son diferentes. Químicamente, el lixiviado joven de una celda fresca es ácido y rico en ácidos grasos volátiles y sulfuro de hidrógeno; el lixiviado maduro tiende a ser alcalino con alto contenido de amoníaco y cloruro. Ambos extremos de ese rango se sitúan dentro de lo que el vidrio fundido al acero acomoda, ya que el esmalte es inerte en un pH de 1–14, pero el espacio de gas por encima de una carga de lixiviado almacenada es donde ocurre la mayor parte del daño si no se gestiona: el sulfuro de hidrógeno en un espacio de cabeza húmedo ataca el acero desnudo e incluso ataca un sistema de recubrimiento que fue elegido para servicio de inmersión en lugar de para servicio de vapor.
Mecánicamente, la fracción de sólidos se sedimenta y retiene agua contra las placas inferiores del casco, y la línea de líquido presenta la mayor concentración de sólidos disueltos y el ataque localizado más intenso. Esa es también la franja donde un defecto en el recubrimiento se vuelve activo en lugar de cosmético. El vidrio fundido al acero elimina el recubrimiento de esa ecuación: el esmalte está fundido al acero, por lo que los modos de falla pasan a ser la delaminación del esmalte respecto a la base y los defectos de tipo pinhole, ambos detectados en fábrica mediante una prueba de chispa de 1500 V CC en lugar de descubrirse en el quinto año. Cuando un proyecto necesita en su lugar una opción de acero recubierto, el epoxi curado por fusión aplicado en una película de 180–280 µm bajo AWWA C550 con más de 4000 horas de resistencia a la niebla salina es la ruta comparable, y se trata de una película fundida en polvo en lugar de una película pintada.
Construcción del tanque para lixiviados
Un tanque de lixiviados es un recipiente de baja presión, y la especificación debe indicarlo así antes de que alguien lo llame recipiente a presión. La envolvente opera a presión atmosférica con un venteo; el límite de presión es el sistema de techo y el ajuste de alivio, típicamente de solo unos pocos kilopascales. Clasificar correctamente en la etapa de licitación evita un camino normativo que añade costo sin añadir seguridad. Si un proyecto requiere genuinamente un recipiente a presión, ese recipiente se diseña según la especificación y los códigos acordados en el contrato, y es una adquisición separada de las envolventes de almacenamiento de lixiviados.
El tipo de construcción sigue la logística del sitio tanto como la química. Una envolvente soldada de acero inoxidable o al carbono es una alternativa monolítica y requiere examen no destructivo de las soldaduras de campo; una envolvente atornillada de vidrio fundido al acero llega como paneles planos de aproximadamente 1,2 m de ancho, se ensambla con juntas con empaque y pernos de grado 8.8, y no necesita recubrimiento de campo en el interior. El gran diámetro importa aquí porque el volumen de almacenamiento de lixiviados a menudo se necesita rápidamente y en cantidad: los tanques atornillados individuales se suministran hasta 60.000 m³, y una envolvente de gran diámetro proporciona volumen sin una estructura más alta que complicaría el anillo de refuerzo y el caso de viento. Un tanque que posteriormente pueda elevarse con paneles adicionales es una cobertura útil cuando la tasa de llenado es incierta.
Geometría, control de nivel y el amortiguador del período húmedo
La cuestión del volumen es realmente una cuestión sobre el peor período húmedo que el sitio puede enfrentar. La generación de lixiviados alcanza su punto máximo después de fuertes lluvias y en los primeros años de una celda, y el almacenamiento debe cubrir la brecha entre la generación y la capacidad de descarga, incluido cualquier período de cierre de la planta de tratamiento. Modele la generación frente a la descarga durante el peor mes y el volumen requerido se obtiene; luego el diámetro y la altura siguen la misma relación de 0,785 por D² por H utilizada para cualquier tanque circular, con un borde libre añadido para la espuma, los sedimentos y el caso de expansión. El control del nivel operativo importa igual de mucho: un rebosamiento o un disparo por nivel alto con una alarma a la sala de control del sitio es lo que convierte un tanque de almacenamiento en un activo de contención en lugar de un pasivo.
Debajo del tanque, la cimentación es la parte que suele estar infraespecificada. Un tanque atornillado requiere una viga anular o una base con una diferencia de asentamiento controlada y un patrón de anclaje que coincida con los orificios de los paneles. Un tanque de lixiviados sobre una capa de sellado de vertedero o una celda preparada tiene el requisito adicional de que la propia base no debe perforar el sistema de revestimiento, lo que significa que el tanque normalmente se ubica sobre una base preparada separada dentro del sitio en lugar de directamente sobre la capa de sellado. La protección contra la corrosión externa para el cuerpo del tanque bajo el nivel del suelo, y para la placa de fondo donde no hay revestimiento interno en un diseño soldado, pertenece al mismo alcance.
Especificación técnica
Parámetro | Valor / Rango típico | Nota |
Temperatura de fusión del esmalte | 820–930 °C | un ciclo de fusión térmica al acero |
Espesor de la capa de esmalte | 0,25–0,45 mm | Prueba de chispa de 1500 V CC después del ensamblaje |
Resistencia a la compresión de la capa de esmalte | superior a 3.450 N/cm² | nominal para la capa de esmalte |
Resistencia al pH del esmalte | 1–14 | cubre lixiviados ácidos jóvenes y alcalinos maduros |
Rugosidad de la superficie interior | Ra < 0,8 µm | baja retención de depósitos en la pared |
Vida útil de diseño | al menos 30 años | bajo el servicio químico especificado |
Ancho del panel | aproximadamente 1,2 m | panel modular atornillado, se envía plano |
Grado de perno | pernos de grado 8.8 | junta atornillada con inhibición de corrosión |
Junta | EPDM común, verificar contra pH y temperatura | años en servicio, retorque según el cronograma |
Clase de presión | atmosférico a baja presión | el techo y la ventilación definen el límite |
alternativa FBE | 180–280 µm, más de 4000 h de niebla salina | AWWA C550, ruta de recubrimiento en lugar de esmalte |
Inspección y los elementos que realmente fallarán
Un programa de inspección de tanques de lixiviados es breve y específico. Externamente: el recubrimiento por encima y por debajo de la línea de cimentación, las cabezas de los pernos y la junta de estanqueidad expuesta en cada costura vertical, y cualquier fisura por asentamiento en el anillo de cimentación. Internamente, en la primera oportunidad de entrada: el esmalte en busca de poros o delaminación, con una nueva prueba de chispa después de cualquier panel que haya sido abierto; la placa de fondo donde los sedimentos hayan retenido agua; el deflector de entrada y la boquilla de salida; y el indicador de nivel. Mecánicamente: el respiradero y cualquier detección de gas en el espacio superior, la junta de la boca de hombre y la alarma de nivel alto.
Ese último punto merece énfasis. Los tanques de lixiviados fallan en el registro público cuando se desbordan, y la causa abrumadora no es la falla del revestimiento sino la gestión del nivel: ninguna alarma de nivel alto funcional, un operador trabajando en un turno de medio tiempo y una conexión de descarga que se asumió. Especificar un instrumento de nivel con alarma remota, una válvula de anulación manual y un protocolo de descarga definido cuesta menos que un solo informe de derrame.
Caso de Proyecto
Proyecto | Ubicación | Producto | Capacidad | Alcance |
Tanques de lixiviados, dos unidades | China, Pekín | Tanques GFS | 9.682 m³ | φ16,23 × 23,4 m, suministro y supervisión |
Tanque de lixiviados soldado | China, Hebei | tanque de acero soldado | servicio de lixiviados | suministro y soldadura en campo |
Tanque de agua de gran diámetro | Namibia | Tanque GFS | 44.900 m³ | suministro y supervisión |
Tanque de aguas residuales químicas | China, Zhejiang | Tanque GFS | 11.613 m³ | φ24,45 × 19,8 m, suministro |
Capacidad de ingeniería de Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) ha diseñado y fabricado tanques de almacenamiento atornillados desde 2008. Como el primer fabricante de tanques de vidrio fundido al acero (GFS) en China, la empresa posee cerca de 200 patentes relacionadas con el esmalte, produce aproximadamente 300.000 placas de acero recubiertas de esmalte al año, ha completado más de 30.000 proyectos instalados y suministra sus tanques a más de 100 países. Se añadió la nueva base de producción de 150.000 m² para aumentar la capacidad de producción, y se suministran tanques individuales de hasta 60.000 m³. La fabricación se realiza bajo ISO 9001 e ISO 45001, con certificación de producto que incluye NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI y EUROCODE, y el diseño se basa en AWWA D103-09, AWWA C550 y NFPA cuando la aplicación lo requiere.
Para el servicio de lixiviados, la parte relevante de eso es el envelope químico del esmalte, la experiencia en carcasa de gran diámetro necesaria para mantener un buffer de período húmedo en un solo recipiente, y la selección de junta y venteo que mantiene la frontera intacta cuando el fluido oscila de ácido a alcalino entre las fases joven y madura de una celda.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Puede un tanque de acero recubierto de vidrio contener lixiviado crudo de vertedero?
R1: Sí, dentro del envelope de pH 1–14 del esmalte, que cubre tanto el lixiviado joven ácido como el lixiviado maduro alcalino. Confirme el material de la junta y el tratamiento del espacio de gas, porque esos están fuera del control del revestimiento.
P2: ¿El almacenamiento de lixiviado crudo es un recipiente a presión?
A2: No, es un tanque de almacenamiento que opera a presión atmosférica o baja presión. El dispositivo de venteo y alivio establece el límite de presión en unos pocos kilopascales. Los recipientes a presión, cuando el proceso los requiere, se diseñan según la especificación y los códigos acordados en el contrato.
P3: ¿Qué volumen debe tener un tanque de lixiviados?
R3: Dimensiónelo según el peor período húmedo: el volumen necesario entre la generación máxima y la capacidad de descarga disponible, más el borde libre. La curva de generación de una celda de relleno sanitario aumenta abruptamente en los primeros años, por lo que el requisito inicial suele ser mayor que el de estado estacionario.
P4: ¿Cuál es la diferencia entre un tanque de almacenamiento de lixiviados y un tanque de acero soldado aquí?
R4: El almacenamiento suele ser de menor costo y más rápido de instalar en sitio con una carcasa de esmalte atornillada; una carcasa soldada es monolítica y requiere inspección de soldaduras en campo. La elección a menudo está determinada por el acceso al sitio, por el volumen requerido y por si el interior debe inspeccionarse y limpiarse.
P5: ¿El esmalte necesita prueba de chispa en servicio?
R5: Se realiza una prueba de chispa después del ensamblaje y después de que cualquier panel se abra y se reemplace. En servicio, el esmalte se inspecciona visualmente; un poro o deslaminación en la línea de líquido es la condición que justifica una nueva prueba local.
P6: ¿Qué hay de la cimentación del tanque en un sitio de relleno sanitario?
A7: El tanque debe apoyarse sobre su propia plataforma preparada con asentamiento controlado, no directamente sobre el revestimiento de la tapa, de modo que una fuga o un derrame quede contenido sobre una superficie sin perforaciones. El recubrimiento externo bajo el nivel del suelo y bajo el patrón de anclaje forma parte del alcance.
P7: ¿Puede crecer el tanque si el relleno sanitario se llena más rápido de lo previsto?
A8: En una carcasa atornillada, sí. Los paneles adicionales aumentan la altura o los compartimentos adicionales amplían el diámetro, y especificar la plataforma para la huella más grande al inicio cuesta poco en comparación con agregar un segundo tanque más adelante.
Los tanques de almacenamiento de lixiviados de vertederos se ganan o se pierden por tres cosas: un revestimiento de esmalte que es inerte en todo el rango de pH, un sistema de junta y ventilación que se selecciona con el fluido en lugar de por costumbre, y un protocolo de control de nivel y descarga que evita un desbordamiento. El material de la carcasa es la parte fácil una vez definida la química; los elementos límite son donde se va el presupuesto de mantenimiento.
Envíenos el análisis de lixiviados, la curva de generación, la capacidad de descarga y la condición de la plataforma del sitio, y le devolveremos un dimensionamiento del tanque, una recomendación de revestimiento y junta, y el paquete de archivo técnico.
Hable con un Ingeniero
Revisaremos su química y sus datos de generación antes de recomendar un producto. Comparta el rango de pH, las cifras de cloruro y amoníaco, el volumen de almacenamiento requerido y el estado de la plataforma, y recibirá una selección por escrito, la lista de inspección y los planos para su revisión. Ingeniería primero, sin presión.
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