Tanque municipal de tratamiento de aguas residuales para servicio de planta y flujo continuo
Creado 09.03
Tanque municipal de tratamiento de aguas residuales para servicio de planta y flujo continuo
Una planta municipal de tratamiento de aguas residuales utiliza tanques para la ecualización, la sedimentación primaria, el almacenamiento de lodos, la digestión anaerobia y el almacenamiento final de efluentes, y cada función tiene un volumen y una química diferentes. Los tanques de acero recubierto de vidrio cubren la mayoría de ellas: la capa de esmalte se fusiona a 820–930 °C, tiene 0,25–0,45 mm de espesor, es inerte en un rango de pH de 1 a 14, se somete a prueba de chispas a 1500 V CC tras el montaje y se especifica para al menos 30 años. Las funciones anaerobias operan en condiciones mesófilas a 35–38 °C con una retención de 20–30 días y producen 0,5–0,6 m³ de biogás por kg de sólidos volátiles añadidos. La decisión sobre el tanque que más a menudo sale mal es comprar un único recipiente genérico para funciones que se comportan de manera diferente, y dejar el techo y la ventilación fuera del alcance.
La obra está en marcha, el consentimiento es ajustado y los tanques son los elementos del plan de adquisiciones que nadie quiere asumir. Una planta municipal tiene que seguir operando durante todo el ejercicio, así que el nuevo tanque de equalización no puede bloquear un carril, el digestor no puede perder su gas y el tanque de sedimentación primaria no puede empezar a supurar en el segundo invierno. Este artículo recorre las funciones de los tanques en una planta de aguas residuales municipal, la lógica de dimensionamiento para cada uno, el caso de la construcción esmaltada y atornillada para aguas residuales municipales, y el alcance de la puesta en marcha e inspección que un ingeniero de planta debería exigir a un proveedor.
Las funciones y lo que necesita cada una
Una obra municipal es un conjunto de diferentes tanques que llevan la misma palabra. La equalización retiene el pico de caudal en tiempo húmedo y el caudal mínimo nocturno, por lo que se dimensiona a partir de la curva de caudal y necesita una buena indicación de nivel y una entrada con deflectores para evitar la resuspensión de los sólidos sedimentados. La sedimentación primaria y secundaria son dispositivos de separación por gravedad, dimensionados por la tasa de desbordamiento superficial en lugar de solo por el tiempo de retención, y necesitan un mecanismo de recolección de lodos y una estrategia de extracción del manto de lodos. Los tanques de almacenamiento de lodos necesitan agitación y suficiente volumen para alimentar de forma constante al digestor o a la planta de deshidratación. Los digestores anaerobios necesitan control de temperatura, mezcla y un sistema de cubierta que mantenga una frontera de gas a unos pocos kilopascales. El almacenamiento final de efluente, necesario para la descarga o para agua reutilizada, es un simple ejercicio de volumen con un fuerte énfasis en que el revestimiento no contamine el agua.
Dimensionar cada uno según su propia función es todo el trabajo. La equalización toma el caudal de tiempo húmedo por encima de la capacidad de tratamiento y lo multiplica por las horas de pico que se deben absorber. El volumen del digestor proviene de la tasa de carga de sólidos volátiles a una temperatura mesófila de 35–38 °C con 20–30 días de retención. La retención de lodos proviene de la producción diaria de lodo húmedo multiplicada por los días de retención que requiere la ruta de deshidratación. Realice los cuatro cálculos por separado y la lista de materiales se verá muy diferente de la que se obtiene aplicando una sola regla a todos ellos.
Por qué el acero recubierto de vidrio fusionado es adecuado para aguas residuales municipales
La zona de lodos y digestión es lo que acaba con el acero revestido convencional. El lodo municipal se vuelve anaerobio en cuanto deja de moverse, reduce localmente el pH y produce sulfuro, amoníaco y ácidos volátiles. Un interior de acero al carbono pintado en ese entorno falla en la línea de líquido y bajo el manto de lodos. Los paneles de acero fusionado con vidrio se producen fusionando esmalte al acero a 820–930 °C en una capa de 0,25–0,45 mm clasificada por encima de 3.450 N/cm², químicamente inerte en un rango de pH 1–14, con una superficie inferior a Ra 0,8 µm que resiste el biofilm y la acumulación de depósitos. Eso elimina la corrosión del revestimiento de la lista de fallos y deja la delaminación y el poro como los dos modos específicos del esmalte, ambos detectados en fábrica mediante una prueba de chispa de 1500 V CC en lugar de ser descubiertos después por un operador.
El formato atornillado es importante para una obra municipal por razones de programación y mantenimiento. Los paneles de aproximadamente 1,2 m de ancho se envían planos a través de un sitio en funcionamiento, por lo que el tanque se puede construir dentro de una planta operativa sin necesidad de una gran plataforma para grúa ni del cierre de una carretera. Las juntas están selladas con EPDM y pernos de grado 8.8, son inspeccionables, y un solo panel puede reemplazarse y la envolvente someterse a nuevas pruebas sin sacar el tanque de servicio si la operación lo permite. Se pueden añadir paneles adicionales para aumentar la altura más adelante, lo cual es importante cuando una obra tiene autorización para un caudal que llegará en cinco años.
Digestión anaerobia y el límite de gas
La digestión es un proceso de gas a baja presión, y la cubierta es el recipiente a presión. Un digestor funciona cerca de la presión atmosférica con el espacio de cabeza mantenido a solo unos pocos kilopascales mediante una cubierta de doble membrana o de tejido de vidrio, con un dispositivo de alivio y un arrestallamas en la línea de gas. Especificarlo como recipiente a presión añade costo y no aporta nada; especificar una cubierta abierta pierde el gas. La membrana interior soporta una presión nominal de aproximadamente 2–3 kPa y el conjunto completo debe verificarse frente a las cargas de viento y nieve del sitio, tomadas de ADM 2015 o ASCE 7-10 cuando se utiliza una cubierta rígida en su lugar.
Los números de proceso que importan para el dimensionamiento: mesofílico 35–38 °C, retención hidráulica de 20–30 días para lodos municipales convencionales, un rendimiento de biogás de 0,5–0,6 m³ por kg de sólidos volátiles añadidos con aproximadamente 60 por ciento de metano, y un sistema de agitación que evite la capa de espuma y la sedimentación de la arena. El gas necesita desulfuración con dosificación de FeCl₃ o un lecho seco de óxido de hierro antes de llegar a una caldera o a un grupo electrógeno. El H₂S ataca el acero aguas abajo del tanque, y ataca el reverso de la cubierta del propio tanque si la cubierta no está protegida, por lo que la cubierta y el venteo pertenecen al alcance en lugar de a un paquete separado.
Especificación técnica
Parámetro | Valor típico / Rango | Nota |
Temperatura del digestor | 35–38 °C mesófilo | 50–55 °C termófilo si hay calor disponible |
Tiempo de retención hidráulica | 20–30 días | lodo municipal convencional |
Rendimiento de biogás | 0,5–0,6 m³ por kg de SV añadidos | verificar con la caracterización del lodo en sitio |
Presión del espacio de cabeza | unos pocos kPa, membrana interior ~2–3 kPa | dispositivo de alivio y arrestallamas |
Temperatura de fusión del esmalte | 820–930 °C | un ciclo de fusión térmica |
Espesor de la capa de esmalte | 0,25–0,45 mm | Prueba de chispa de 1500 V CC después del montaje |
Resistencia del esmalte al pH | 1–14 | inerte a través de la manta anaerobia |
Rugosidad superficial interior | Ra < 0,8 µm | resiste el biofilm en las paredes de sedimentación |
Ancho del panel | aproximadamente 1,2 m | se envía plano, ensamblaje modular atornillado |
Grado del perno | pernos de grado 8.8 | conexión con inhibidor de corrosión |
Caso de carga del techo | ADM 2015 / ASCE 7-10 | viento y nieve para el sitio |
Vida útil de diseño | al menos 30 años | bajo el servicio de aguas residuales especificado |
Puesta en marcha y la inspección que protege el activo
La puesta en marcha de un tanque atornillado es una secuencia breve si se planificó: verificar el asentamiento del anillo de apoyo y la redondez del primer anillo, aplicar el par de apriete a los pernos hasta el valor especificado, inspeccionar el asiento de la junta en cada unión vertical y horizontal, realizar la prueba de chispa al esmalte ensamblado a 1500 V CC, y luego llenar y verificar el comportamiento del nivel. Los dos puntos que más a menudo se omiten son el reapriete después del primer llenado, cuando la junta se asienta en su alojamiento, y la verificación del par de apriete en los pernos del faldón del techo tras el primer evento de viento. Ambos son trabajos de medio día que evitan la filtración estacional que los equipos de mantenimiento municipal aprenden a atribuir a que el tanque es demasiado viejo.
La inspección operativa es entonces sencilla: revestimiento exterior y cabezas de pernos, la junta en la boca de hombre y en cualquier unión abierta, el venteo y su tren de gas aguas abajo, el instrumento de nivel y la zona de sedimentación que debe purgarse según un calendario definido. Cuando la planta cuenta con un digestor anaerobio, añada al mismo ciclo anual la inspección de la membrana del techo, la verificación del punto de consigna de alivio y la verificación del cortafuegos de la línea de gas.
Caso de proyecto
Proyecto | Ubicación | Producto | Capacidad | Alcance |
Tanques de aguas residuales municipales, 10 unidades | China, Sichuan | Tanques GFS | 17.420 m³ en total | suministro y montaje en sitio |
Tanques de aguas residuales industriales, 27 unidades | China, Xinjiang | Tanques GFS | 30.469 m³ en total | suministro y supervisión |
Tanques de aguas residuales de cervecería | China, Sichuan | Tanques GFS | 14.655 m³ | suministro de tanque atornillado y techo |
Sección anaerobia para aguas residuales del procesamiento de frijoles | China, Hebei | Tanques digestores GFS | sección de proceso anaerobio | suministro de tanques más integración de procesos |
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 diseño referenciado a AWWA D103-09, AWWA C550 y NFPA donde la aplicación lo requiera.
Para el servicio municipal, esto cubre cada función de la lista de un solo proveedor: igualación, sedimentación, almacenamiento de lodos y digestión anaerobia, con el techo del digestor, la membrana y el límite de alivio entregados con la carcasa en lugar de adaptados posteriormente.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Puede un tanque GFS servir varias funciones en una planta?
R1: Solo vale la pena considerarlo donde la química es idéntica y los volúmenes pueden compartir un control de nivel. La igualación, la digestión y el almacenamiento final difieren lo suficiente como para que los tanques separados sean normalmente la mejor respuesta de ingeniería.
P2: ¿Por qué es mejor el esmalte que la pintura para un digestor?
A2: Porque el manto de lodos se vuelve anaerobio y ácido, y el esmalte es inerte en un rango de pH de 1 a 14. Elimina la corrosión del revestimiento como modo de falla y deja la junta, los pernos y el techo como elementos de mantenimiento.
P3: ¿Es un digestor un recipiente a presión?
A3: No. Es un tanque casi atmosférico con un techo flexible que soporta unos pocos kilopascales. El límite de presión es la membrana del techo, el dispositivo de alivio y el arrestallamas en la línea de gas.
P4: ¿Cómo se dimensiona el volumen del digestor?
A4: A partir de la tasa de carga de sólidos volátiles y el tiempo de retención deseado: mesofílico 35–38 °C con 20–30 días de retención es la banda estándar para lodos municipales, lo que da el volumen de trabajo, y luego se agrega un borde libre para espumas y espacio de gas.
P5: ¿Cuánto gas debería producir un digestor?
A5: Planifique 0,5–0,6 m³ de biogás por kilogramo de sólidos volátiles añadidos, con aproximadamente un 60 por ciento de metano, y confírmelo con una prueba de laboratorio sobre el lodo del sitio en lugar de una cifra de la literatura.
Q6: ¿Cuál es el intervalo de inspección en un tanque GFS municipal?
A6: Una verificación de par de apriete y junta en la puesta en marcha y después del primer llenado, una revisión exterior y del techo anual, inspección de juntas cada vez que se abre un panel, y una nueva prueba de chispa después de cualquier reemplazo de panel.
Q7: ¿Puede la planta añadir capacidad más adelante?
A7: Sí. Los tanques atornillados pueden elevarse con paneles adicionales o ponerse en paralelo con una nueva unidad, y especificar la viga anular para el caso mayor durante las primeras obras es un seguro barato.
Un esquema de tanque de tratamiento de aguas residuales municipales funciona cuando cada función se dimensiona según su propio proceso y el casco, la cubierta y la ventilación se especifican conjuntamente. El acero recubierto de vidrio fusionado responde a la cuestión de la corrosión en las funciones de igualación, sedimentación, lodos y digestión, y el formato atornillado mantiene la planta en funcionamiento mientras se levanta el tanque. Si se acierta con el tiempo de retención, el límite de gas y el programa de inspección en la adjudicación, el tanque durará más que el permiso que impulsó el proyecto.
Envíenos la curva de caudal, la producción de lodos, la ruta de digestión y el plano, y le devolveremos un dimensionamiento por servicio, la lista de tanques y el paquete de documentación técnica.
Hable con un ingeniero
Revisaremos los caudales de su planta y los datos de lodos antes de recomendar una lista de tanques. Comparta el caudal de diseño, el pico por lluvia, los sólidos volátiles y si la digestión está incluida, y recibirá un dimensionamiento por escrito, la propuesta de revestimiento y cubierta y los planos para su revisión. Primero la ingeniería, sin presión de compra.
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