Cuves de traitement du lixiviat à travers le train de réaction d'égalisation
Créé le 09.03
Cuves de traitement des lixiviats à travers le train de réaction d'égalisation
Les cuves de traitement des lixiviats remplissent plusieurs fonctions sur un même site : stockage des lixiviats bruts, égalisation, dosage chimique ou réaction de neutralisation, et stockage des effluents traités ou des concentrats. Chaque fonction a un temps de séjour et une chimie différents, de sorte que chacune nécessite sa propre spécification plutôt qu'une cuve générique. L'acier vitrifié convient aux fonctions de stockage des lixiviats bruts et d'égalisation, car l'émail est inerte sur une plage de pH de 1 à 14 ; les réacteurs nécessitant une agitation ou un contrôle du pH doivent néanmoins être vérifiés au regard des produits chimiques et de la température spécifiques. Les éléments de conception qui déterminent la durée de vie sont le traitement de l'espace gazeux, l'agitation qui empêche la sédimentation et le matériau d'étanchéité de chaque joint boulonné.
Une usine de traitement de lixiviats est une chaîne, et les réservoirs qui la composent ont des comportements différents. Le lixiviat brut arrive à un débit et avec une composition variables et doit être stocké. L'égalisation mélange cette variabilité afin que le procédé en aval reçoive une alimentation qu'il peut traiter. La neutralisation ou la précipitation chimique se fait dans un réservoir agité et dosé. Ensuite, l'effluent traité et tout concentrat d'osmose inverse doivent être stockés avant rejet ou évaporation. Acheter tous ces réservoirs comme une seule et même cuve sous prétexte qu'il s'agit tous de « réservoirs de lixiviats » est une erreur courante et coûteuse. Cet article distingue les fonctions, donne les éléments de conception pour chacun et explique ce qu'il faut spécifier pour que la chaîne fonctionne sans défaillance de revêtement la troisième année.
Fonction par fonction : ce que fait réellement chaque cuve
Le stockage du lixiviat brut est un problème de rétention ; l'égalisation est un problème de mélange. Le bassin de rétention doit simplement couvrir l'écart entre l'arrivée et la capacité de traitement au pire taux de génération, avec un revanche suffisante pour passer un week-end lorsque la ligne de traitement est à l'arrêt. Ses variables de conception sont le volume, un agencement d'entrée qui évite de perturber les solides décantés, et une indication de niveau que le système de contrôle de l'usine peut voir. Le bassin d'égalisation fait quelque chose de plus subtil : il moyenne la composition afin que la dose de neutralisation et la charge biologique en aval cessent d'osciller. Cela implique une rétention plus longue, souvent une configuration bien mélangée ou légèrement cloisonnée, et une sortie qui puise dans une zone mélangée plutôt que dans le fond où se déposent les solides.
Les cuves de réaction et de dosage sont celles qui nécessitent le plus d’attention, car elles contiennent un produit chimique supplémentaire que l’analyse initiale du lixiviat n’incluait pas. L’acide ou la base pour la correction du pH, le coagulant et le polymère pour la précipitation, ainsi que l’oxydant pour l’élimination du fer ou de la couleur, apportent chacun leur propre question de compatibilité. L’enveloppe en émail couvre toute la plage de pH 1–14 aux deux extrémités, mais un oxydant fort ou un acide concentré à température élevée mérite une vérification documentée de la compatibilité des matériaux plutôt qu’une supposition. L’agitation dans ces cuves n’est pas un simple confort : sans elle, les précipités se déposent en un lit dur au fond et le volume utile diminue.
Choix de revêtement et le problème de l'espace gazeux
Le plus grand risque de corrosion dans une cuve de lixiviat n'est pas le liquide, mais l'espace de tête. Le lixiviat brut libère du dioxyde de carbone, du sulfure d'hydrogène et de l'ammoniac dans l'espace vapeur au-dessus de la ligne de liquide. Les revêtements de qualité immersion se comportent souvent mal dans cette atmosphère humide chargée de sulfures, et l'acier nu de la virole supérieure se dégrade rapidement. L'acier vitrifié résout complètement le problème côté liquide, et la réponse pratique pour le côté gaz est de traiter le toit et l'évent selon leur propre spécification : un système de toit avec l'allocation de corrosion ou le revêtement approprié, un évent dimensionné pour la génération de gaz, et lorsque le toit est une option de membrane étanche aux gaz, un dispositif de suppression de pression et de vide réglé à seulement quelques kilopascals.
La solution de revêtement alternative est l'époxy fusionné, appliqué par voie électrostatique et polymérisé en un film de 180 à 280 µm avec plus de 4000 heures de résistance au brouillard salin selon AWWA C550, qui est un film de poudre fusionnée plutôt qu'une peinture et qui tient bien dans les zones d'immersion et d'éclaboussure. La galvanisation à chaud n'est pas une option ici ; le zinc ne convient pas en service acide et à haute teneur en chlorures. Lorsque le projet privilégie une enveloppe en acier inoxydable soudée, le 316L est la nuance habituelle pour un service en présence de chlorures et les soudures sur site nécessitent un examen non destructif avant la mise en service du réservoir, ce qui explique pourquoi de nombreux projets de lixiviat choisissent plutôt une enveloppe en émail boulonnée.
Agitation, décantation et les solides décantés
Un bassin de lixiviat sans agitation devient un piège à sédiments, et un piège à sédiments perd du volume. Les solides du lixiviat brut se déposent en quelques heures. Dans un bassin de stockage, c'est acceptable si l'entrée est disposée de manière à ce que la couche décantée ne soit pas perturbée et s'il y a une drague ou un dispositif de chasse au fond. Dans un bassin d'égalisation, ce n'est pas acceptable, car tout l'intérêt est de mélanger par brassage ; la solution est une agitation douce par air ou mécanique dimensionnée pour maintenir les solides en mouvement sans cisailler le lit de boues vers l'effluent. Un clarificateur ou une unité de flottation à air dissous en amont change entièrement le calcul et permet généralement de réduire la taille des bassins en aval.
Pour une voie anaérobie sur la fraction décantée — et de nombreux flux de lixiviat ont une teneur en solides mal maîtrisée qui rend la digestion plausible — la plage de fonctionnement est mésophile à 35–38 °C avec une rétention de 20–30 jours, et le gaz est riche en sulfure d'hydrogène. L'émail est inerte au sulfure présent dans le liquide, mais les chaudières en aval et le traitement du gaz nécessitent une désulfuration par dosage de FeCl₃ ou un lit d'oxyde de fer sec. Il s'agit d'une décision de procédé, non d'une décision de réservoir, mais elle relève de la même réunion de conception car l'espace gazeux du réservoir et la ligne de gaz sont connectés.
Spécification technique
Paramètre | Valeur / plage typique | Remarque |
Température de fusion de l'émail | 820–930 °C | verre fusionné à l'acier en un seul cycle |
Épaisseur de la couche d'émail | 0,25–0,45 mm | Test d'étincelle à 1500 V DC après assemblage |
Résistance à la compression de la couche d'émail | supérieure à 3 450 N/cm² | nominal pour la couche d'émail |
Résistance de l'émail au pH | 1–14 | couvre le lixiviat brut acide et traité alcalin |
Rugosité de la surface intérieure | Ra < 0,8 µm | réduit l'adhérence des dépôts sur la paroi |
Durée de vie nominale | au moins 30 ans | dans les conditions de service chimique spécifiées |
Largeur des panneaux | environ 1,2 m | panneau boulonné, expédié à plat sur site |
Grade des boulons | boulons de grade 8.8 | connexion anticorrosion |
Joint | EPDM, à vérifier en fonction du pH et de la température | élément de vieillissement dans la liste d'inspection |
Alternative FBE | 180–280 µm, plus de 4000 h de brouillard salin | Voie de revêtement AWWA C550 |
Classe de pression | atmosphérique à basse pression | le toit, l'évent et le dispositif de décompression définissent la limite |
Agitation | mécanique ou gaz, adapté au taux de décantation | empêche la perte de volume par sédimentation |
Spécifier la chaîne et ce qu'il faut remettre à l'entrepreneur
Une spécification réalisable énumère chaque réservoir séparément avec sa fonction, son volume, son temps de rétention, son exigence d'agitation, la disposition des entrées et sorties, et l'analyse du fluide avec la variation attendue. Pour chaque réservoir, elle précise le revêtement intérieur et le joint d'étanchéité, le type de toit et d'évent avec le réglage de décharge, l'instrumentation de niveau et l'accès pour l'inspection. Elle énonce le protocole d'essai : l'essai d'étincelage à 1500 V DC sur l'enveloppe assemblée pour l'émail, la détection de trous pour l'époxy, et l'essai hydrostatique ou de niveau convenu avant la réception. Et elle nomme la référence de conception applicable, à savoir AWWA D103-09 ou AWWA C550 pour le côté eau et revêtement et NFPA lorsque la manipulation de feu ou de gaz s'applique.
Lorsqu'un projet se situe dans une classe de service sans livraison directement comparable au dossier, nous décrivons ce qui est livré dans des missions voisines pour les eaux usées municipales et industrielles, avec la plage de capacité vérifiée par la spécification du projet. C'est une affirmation plus utile qu'un projet plausible qui n'a jamais eu lieu, et il convient de la traiter comme telle lors de la comparaison des soumissionnaires.
Cas de projet
Projet | Emplacement | Produit | Capacité | Portée |
Cuves de lixiviats, deux unités | Chine, Pékin | Cuves GFS | 9 682 m³ | φ16,23 × 23,4 m, fourniture et supervision |
Réservoir de lixiviat soudé | Chine, Hebei | réservoir en acier soudé | service de lixiviat | fourniture et soudage sur site |
Réservoir d'eaux usées chimiques | Chine, Zhejiang | Réservoir GFS | 11 613 m³ | φ24,45 × 19,8 m, fourniture |
Réservoirs chimiques en époxy, 11 unités | Chine, Guangxi | réservoirs en époxy thermolié | 4 771 m³ au total | fourniture et supervision |
Capacité d'ingénierie de Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) conçoit et fabrique des réservoirs de stockage boulonnés depuis 2008. En tant que premier fabricant de réservoirs en verre fusionné à l'acier (GFS) en Chine, l'entreprise détient près de 200 brevets liés à l'émail, produit environ 300 000 plaques d'acier émaillées par an, a réalisé plus de 30 000 projets installés et fournit ses réservoirs à plus de 100 pays. La nouvelle base de production de 150 000 m² a été ajoutée pour augmenter la capacité de production, et des réservoirs individuels sont fournis jusqu'à 60 000 m³. La fabrication est réalisée selon les normes ISO 9001 et ISO 45001, avec des certifications produit incluant NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI et EUROCODE, et une conception référencée à AWWA D103-09, AWWA C550 et NFPA lorsque l'application l'exige.
Pour le traitement du lixiviat, le périmètre pertinent concerne les enveloppes de stockage et d'égalisation en verre fusionné à l'acier, la configuration du toit et de l'évent pour un espace de tête contenant des sulfures, et l'interface avec une chaîne de digestion anaérobie ou de précipitation où la chimie de réaction doit être vérifiée par rapport au revêtement avant la commande du réservoir.
Questions fréquemment posées
Q1 : Quel service de lixiviat devrait être équipé d'un réservoir en acier vitrifié ?
R1 : Le stockage brut et l'égalisation, qui constituent l'essentiel de la chaîne, car l'émail est inerte sur une plage de pH 1 à 14. Les réacteurs nécessitent une vérification documentée par rapport au produit chimique spécifique ajouté, et le stockage des effluents traités ou des concentrats se situe normalement dans la même enveloppe.
Q2 : Un réservoir de lixiviat nécessite-t-il une agitation ?
A2 : Dans une cuve d'égalisation oui, sinon la cuve devient un clarificateur et perd du volume. Dans une cuve de stockage brute, une couche décantée est acceptable si l'entrée ne la perturbe pas et s'il y a une vidange au fond.
Q3 : Comment gérez-vous le sulfure d'hydrogène dans l'espace de tête ?
A3 : En traitant le toit et l'évent comme une spécification distincte du revêtement intérieur : une surépaisseur de corrosion ou un revêtement sur l'acier du toit, un évent dimensionné pour la génération de gaz, et un toit membrane étanche aux gaz avec une soupape de pression et de vide là où le site nécessite un confinement.
Q4 : Les cuves peuvent-elles être boulonnées plutôt que soudées ?
A4 : Oui, et sur un site d'enfouissement, c'est souvent la meilleure option car les panneaux voyagent par transport standard vers une parcelle éloignée, il n'y a pas de revêtement sur place de l'intérieur, et les joints boulonnés sont inspectables dans les années suivantes.
Q5 : Quel matériau de joint convient au lixiviat ?
A5 : L'EPDM est courant pour les services d'eau et d'eaux usées, mais le joint doit être vérifié par rapport au pH spécifique, à la température et à tout dosage chimique, car le joint vieillit en service même là où le revêtement ne le fait pas.
Q6 : Une voie anaérobie est-elle réaliste pour les solides de lixiviat ?
A6 : Lorsque le flux transporte une fraction organique digestible, un digesteur mésophile à 35–38 °C avec une rétention de 20 à 30 jours est l'approche standard, avec désulfuration du gaz avant qu'il n'atteigne une chaudière ou un groupe électrogène.
Q7 : Que devrait contenir le programme d'inspection ?
A7 : Couple de serrage des boulons et état des joints au niveau des joints verticaux, revêtement extérieur, aspect de l'émail à la ligne de liquide, le niveau d'eau, l'évent, et un retest au détecteur d'étincelles après tout panneau ayant été ouvert.
Les cuves de traitement des lixiviats ne sont correctement spécifiées qu'une fonction à la fois. Retenir, égaliser, réagir et retenir le produit, chacune avec son propre volume, sa chimie et ses exigences d'agitation, et avec le toit, l'évent et le joint choisis en même temps que le revêtement plutôt qu'après. Faites cela et la chaîne fonctionne ; ignorez-le et la première défaillance du revêtement se produira dans la cuve que personne n'a spécifiée en détail.
Envoyez-nous la chaîne de traitement, l'analyse du lixiviat avec sa variation, le débit et la rétention dont vous avez besoin à chaque étape, et nous vous retournerons une spécification réservoir par réservoir, la sélection du revêtement et des joints ainsi que le dossier technique complet.
Parler à un ingénieur
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