Bassin de traitement des eaux usées municipales pour service de l'usine et écoulement continu
Créé le 09.03
Cuve de traitement des eaux usées municipales pour fonction d'installation et écoulement continu
Une usine de traitement des eaux usées municipales utilise des réservoirs pour l'égalisation, la décantation primaire, le stockage des boues, la digestion anaérobie et le stockage final des effluents, et chaque fonction a un volume et une chimie différents. Les réservoirs en acier vitrifié couvrent la plupart d'entre eux : la couche d'émail est fusionnée à 820–930 °C, d'une épaisseur de 0,25–0,45 mm, inerte sur une plage de pH 1–14, testée par étincelage à 1500 V DC après assemblage et spécifiée pour au moins 30 ans. Les fonctions anaérobies fonctionnent en mésophilie à 35–38 °C avec une rétention de 20–30 jours et produisent 0,5–0,6 m³ de biogaz par kg de solides volatils ajoutés. La décision relative au réservoir qui tourne le plus souvent mal est l'achat d'un seul récipient générique pour des fonctions qui se comportent différemment, et l'exclusion du toit et de l'évent du périmètre.
Les ouvrages sont en service, le planning est serré, et les bassins figurent parmi les postes du plan d'approvisionnement que personne ne veut assumer. Une station municipale doit continuer à fonctionner pendant toute l'opération, de sorte que le nouveau bassin d'égalisation ne peut pas bloquer une voie, que le digesteur ne peut pas perdre son gaz, et que le décanteur primaire ne peut pas commencer à fuir au deuxième hiver. Cet article passe en revue les fonctions des bassins dans une station d'épuration municipale, la logique de dimensionnement de chacun, le choix de la construction en acier émaillé et boulonné pour les eaux usées municipales, ainsi que le périmètre de mise en service et d'inspection qu'un ingénieur d'exploitation devrait exiger d'un fournisseur.
Les fonctions et ce dont chacune a besoin
Un ouvrage municipal est un ensemble de différents bassins portant le même mot. L'égalisation retient la pointe par temps de pluie et le débit minimum nocturne, elle est donc dimensionnée à partir de la courbe de débit et nécessite une bonne indication de niveau ainsi qu'une entrée à chicanes pour éviter la remise en suspension des solides décantés. La décantation primaire et secondaire sont des dispositifs de séparation par gravité, dimensionnés par le taux de surverse superficiel plutôt que par le seul temps de rétention, et ils nécessitent un mécanisme de collecte des boues et une stratégie d'extraction du voile de boues. Les bassins de stockage des boues nécessitent une agitation et un volume suffisant pour alimenter le digesteur ou l'usine de déshydratation de manière régulière. Les digesteurs anaérobies nécessitent un contrôle de température, un mélange et un système de toiture maintenant une frontière gazeuse à quelques kilopascals. Le stockage de l'effluent final, nécessaire pour le rejet ou pour l'eau réutilisée, est un simple exercice de volume mettant fortement l'accent sur le revêtement qui ne doit pas encrasser l'eau.
Dimensionner chaque ouvrage selon sa propre fonction, voilà tout le travail. L'égalisation prend le débit par temps de pluie au-delà de la capacité de traitement et le multiplie par les heures de pointe que vous devez absorber. Le volume du digesteur provient de la charge en solides volatils à une température mésophile de 35–38 °C avec 20–30 jours de rétention. Le stockage des boues provient de la production quotidienne de boues humides multipliée par les jours de stockage exigés par la filière de déshydratation. Effectuez les quatre calculs séparément et le bordereau de matériaux sera très différent de celui obtenu en appliquant une règle unique à l'ensemble.
Pourquoi le verre fusionné à l'acier convient aux eaux usées municipales
La zone de boues et de digestion est ce qui vient à bout de l'acier revêtu ordinaire. Les boues municipales deviennent anaérobies dès qu'elles cessent de circuler, font chuter localement le pH et produisent du sulfure, de l'ammoniac et des acides volatils. Un intérieur en acier au carbone peint dans cet environnement se dégrade à la ligne de liquide et sous le voile de boues. Les panneaux en acier vitrifié sont produits en fusionnant l'émail sur l'acier à 820–930 °C en une couche de 0,25–0,45 mm classée au-delà de 3 450 N/cm², chimiquement inerte sur une plage de pH 1–14, avec une surface inférieure à Ra 0,8 µm qui résiste au biofilm et à la rétention de dépôts. Cela élimine la corrosion du revêtement de la liste des défaillances et ne laisse que le décollement et le piqûre comme les deux modes spécifiques à l'émail, tous deux détectés en usine par un test d'étincelage à 1 500 V CC plutôt que découverts plus tard par un opérateur.
Le format boulonné est important pour un ouvrage municipal, pour des raisons de planning et de maintenance. Les panneaux d'environ 1,2 m de large sont livrés à plat et passent par un chantier en activité, ce qui permet de construire le réservoir à l'intérieur d'une usine en fonctionnement, sans grande plateforme de grue ni fermeture de voirie. Les joints sont équipés de garnitures EPDM et de boulons de grade 8.8, ils sont inspectables, et un seul panneau peut être remplacé puis l'enveloppe retestée sans mettre le réservoir hors service si l'exploitation le permet. Des panneaux supplémentaires peuvent augmenter la hauteur ultérieurement, ce qui compte lorsqu'un ouvrage est autorisé pour un débit qui arrivera dans cinq ans.
Digestion anaérobie et limite de gaz
La digestion est un procédé gaz à basse pression, et le toit constitue l'enceinte sous pression. Un digesteur fonctionne à proximité de la pression atmosphérique, l'espace de tête étant maintenu à seulement quelques kilopascals par une double membrane ou un toit en tissu de verre, avec un dispositif de décompression et un pare-flamme sur la conduite de gaz. Le spécifier comme enceinte sous pression ajoute du coût sans rien apporter ; spécifier un toit ouvert fait perdre le gaz. La membrane intérieure supporte une pression nominale d'environ 2 à 3 kPa et l'ensemble de l'assemblage doit être vérifié par rapport aux charges de vent et de neige du site, issues de l'ADM 2015 ou de l'ASCE 7-10 lorsqu'un toit rigide est utilisé à la place.
Les paramètres de dimensionnement qui comptent : mésophile 35–38 °C, temps de rétention hydraulique de 20–30 jours pour les boues municipales conventionnelles, un rendement en biogaz de 0,5–0,6 m³ par kg de matières volatiles introduites avec environ 60 pour cent de méthane, et un système d'agitation qui empêche la formation de la couche de flottants et la décantation du sable. Le gaz nécessite une désulfuration par dosage de FeCl₃ ou par un lit d'oxyde de fer sec avant d'atteindre une chaudière ou un groupe électrogène. Le H₂S attaque l'acier en aval du digesteur, et il attaque la face inférieure du toit du digesteur lui-même si le toit n'est pas protégé, ce qui explique pourquoi le toit et l'évent font partie du périmètre plutôt que d'un lot séparé.
Spécification technique
Paramètre | Valeur / plage typique | Remarque |
Température du digesteur | 35–38 °C mésophile | 50–55 °C thermophile si la chaleur est disponible |
Temps de rétention hydraulique | 20–30 jours | boues municipales conventionnelles |
Rendement en biogaz | 0,5–0,6 m³ par kg de VS ajouté | vérifier par rapport à la caractérisation des boues sur site |
Pression de l'espace de tête | quelques kPa, membrane intérieure ~2–3 kPa | dispositif de décompression et arrête-flamme |
Température de fusion de l'émail | 820–930 °C | un cycle de fusion thermique |
Épaisseur de la couche d'émail | 0,25–0,45 mm | Test d'étincelle à 1500 V DC après assemblage |
Résistance au pH de l'émail | 1–14 | inerte à travers la couverture anaérobie |
Rugosité de surface intérieure | Ra < 0,8 µm | résiste au biofilm sur les parois de décantation |
Largeur du panneau | environ 1,2 m | expédié à plat, assemblage modulaire boulonné |
Grade de boulon | Boulons de qualité 8.8 | raccordement avec inhibition de la corrosion |
Cas de charge du toit | ADM 2015 / ASCE 7-10 | vent et neige pour le site |
Durée de vie de conception | au moins 30 ans | dans le service d'eaux usées spécifié |
La mise en service et l'inspection qui protègent l'actif
La mise en service d'un réservoir boulonné est une séquence courte si elle a été planifiée : vérifier le tassement de la poutre annulaire et la circularité de la première virole, serrer les boulons au couple spécifié, inspecter l'assise du joint sur chaque joint vertical et horizontal, effectuer un test d'étincelage sur l'émail assemblé à 1500 V DC, puis remplir et vérifier le comportement du niveau. Les deux éléments les plus souvent omis sont le resserrage après le premier remplissage, lorsque le joint se tasse sur son assise, et le contrôle du couple sur les boulons de la jupe de toit après le premier événement venteux. Tous deux sont des exercices d'une demi-journée qui préviennent les suintements saisonniers que les équipes de maintenance municipales apprennent à imputer au fait que le réservoir est trop vieux.
L'inspection d'exploitation est alors légère : revêtement extérieur et têtes de boulons, le joint d'étanchéité au trou d'homme et à tout joint ouvert, l'évent et sa ligne de gaz en aval, l'instrument de niveau, et la zone de décantation qui devrait être rincée selon un calendrier défini. Lorsque l'installation dispose d'un digesteur anaérobie, ajoutez à ce même cycle annuel l'examen de la membrane de toiture, la vérification du point de consigne de la soupape de décharge et la vérification du pare-flamme de la conduite de gaz.
Étude de cas
Projet | Emplacement | Produit | Capacité | Portée |
Réservoirs d'eaux usées municipales, 10 unités | Chine, Sichuan | Réservoirs GFS | 17 420 m³ au total | fourniture et assemblage sur site |
Réservoirs d'eaux usées industrielles, 27 unités | Chine, Xinjiang | Réservoirs GFS | 30 469 m³ au total | fourniture et supervision |
Réservoirs d'eaux usées de brasserie | Chine, Sichuan | Réservoirs GFS | 14 655 m³ | fourniture du réservoir boulonné et du toit |
Section anaérobie pour les eaux usées de transformation de haricots | Chine, Hebei | Réservoirs de digesteur GFS | section du processus anaérobie | fourniture de réservoirs et intégration des processus |
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 service municipal, cela couvre chaque fonction de la liste auprès d'un seul fournisseur : égalisation, décantation, stockage des boues et digestion anaérobie, avec le toit du digesteur, la membrane et la limite de décompression livrés avec la coque plutôt que rétrofités.
Questions fréquemment posées
Q1 : Un réservoir GFS peut-il servir plusieurs fonctions dans une usine ?
R1 : À envisager uniquement lorsque la chimie est identique et que les volumes peuvent partager un contrôle de niveau. L'égalisation, la digestion et le stockage final diffèrent suffisamment pour que des réservoirs séparés soient normalement la meilleure réponse d'ingénierie.
Q2 : Pourquoi l'émail est-il meilleur que la peinture pour un digesteur ?
A2 : Parce que le chapeau de boues devient anaérobie et acide, et que l'émail est inerte sur une plage de pH 1 à 14. Cela élimine la corrosion du revêtement comme mode de défaillance et ne laisse que le joint, les boulons et le toit comme éléments de maintenance.
Q3 : Un digesteur est-il un récipient sous pression ?
A3 : Non. Il s'agit d'un réservoir quasi-atmosphérique avec un toit flexible supportant quelques kilopascals. La limite de pression est la membrane du toit, le dispositif de décharge et l'arrête-flamme sur la conduite de gaz.
Q4 : Comment dimensionner le volume du digesteur ?
A4 : À partir du taux de charge en solides volatils et du temps de rétention souhaité : la plage standard pour les boues municipales est de 35 à 38 °C en mésophile avec 20 à 30 jours de rétention, ce qui donne le volume utile, puis on ajoute un franc-bord pour l'écume et l'espace gazeux.
Q5 : Quelle quantité de gaz un digesteur devrait-il produire ?
A5 : Prévoyez 0,5 à 0,6 m³ de biogaz par kilogramme de solides volatils ajoutés, avec environ 60 pour cent de méthane, et confirmez par un essai en laboratoire sur les boues du site plutôt que par une valeur issue de la littérature.
Q6 : Quel est l'intervalle d'inspection d'un réservoir GFS municipal ?
A6 : Une vérification du couple de serrage et des joints à la mise en service et après le premier remplissage, un examen annuel de l'extérieur et du toit, une inspection des joints chaque fois qu'un panneau est ouvert, et un nouveau test d'étanchéité après tout remplacement de panneau.
Q7 : L'usine peut-elle ajouter de la capacité ultérieurement ?
A7 : Oui. Les réservoirs boulonnés peuvent être surélevés avec des panneaux supplémentaires ou mis en parallèle avec une nouvelle unité, et spécifier la poutre annulaire pour le cas le plus grand lors des premiers travaux est une assurance peu coûteuse.
Un schéma de cuve de traitement des eaux usées municipales est performant lorsque chaque fonction est dimensionnée selon son propre procédé et que la enveloppe, le toit et l'évent sont spécifiés ensemble. Le verre fusionné à l'acier répond à la question de la corrosion pour les fonctions d'égalisation, de décantation, de boues et de digestion, et le format boulonné permet à l'installation de continuer à fonctionner pendant le montage de la cuve. Obtenez le temps de rétention, la limite de gaz et le calendrier d'inspection dès l'attribution du marché et la cuve durera plus longtemps que l'autorisation qui a motivé le projet.
Envoyez-nous la courbe de débit, la production de boues, la filière de digestion et le graphique, et nous vous retournerons un dimensionnement poste par poste, la liste des réservoirs et le dossier technique complet.
Parler à un ingénieur
Nous examinerons vos débits d'eaux usées et vos données de boues avant de recommander une liste de réservoirs. Partagez le débit de conception, la pointe par temps de pluie, les solides volatils et si la digestion est incluse, et vous obtiendrez un dimensionnement écrit, la proposition de revêtement et de toiture ainsi que les plans pour examen. L'ingénierie d'abord, sans pression d'achat.
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