Il serbatoio di stoccaggio giusto per lo stoccaggio delle acque reflue: una guida alla selezione per gli ingegneri
Creato il 05.15
Il serbatoio di stoccaggio giusto per le acque reflue: una guida alla selezione per gli ingegneri
La scelta del serbatoio di stoccaggio giusto per le acque reflue dipende prima dalla chimica e poi dalla capacità. I serbatoi in vetro-acciaio (glass-fused-to-steel) gestiscono un intervallo di pH da 1 a 14 con uno strato di smalto cotto a 820–930 °C e testato con scintilla a 1500 V CC, quindi sono adatti a flussi settici, industriali e aggressivi. L'epossidico fuso a caldo (fusion-bonded epoxy) è adatto a servizi alternati acidi o alcalini con uno spessore del film di 180–280 µm, mentre l'acciaio inossidabile è riservato a servizi ad alto contenuto di cloruri o ad alta purezza. Una volta definito il rivestimento, il diametro, il tipo di copertura, il sistema di giunzione e l'intervallo di ispezione determinano il costo del ciclo di vita.
Un ingegnere degli acquisti EPC che apre una gara per lo stoccaggio delle acque reflue di solito ha quattro serbatoi da specificare e tre prodotti nella rosa dei candidati, e la specifica deve sopravvivere a un esercizio di ingegneria del valore sei mesi dopo senza andare in pezzi in corrispondenza del giunto. Le acque reflue rappresentano il servizio di stoccaggio meno indulgente nel settore idrico, perché il fluido cambia composizione nel corso della giornata, lo spazio del gas passa ciclicamente dall'idrogeno solforato all'aria umida, e il serbatoio si trova in un ambiente del sito corrosivo. La risposta giusta non è un singolo prodotto; è un sistema di rivestimento, un involucro strutturale e una copertura scelti insieme e poi documentati in modo tale da resistere alla prima fermata dell'impianto.
Prima la chimica: abbinare il rivestimento al flusso di acque reflue
La decisione sul rivestimento precede quella sul diametro, perché il rivestimento definisce l'involucro materiale per tutto il resto. Un serbatoio in vetro-acciaio (glass-fused-to-steel) presenta uno strato di smalto dello spessore di 0,25–0,45 mm, fuso all'acciaio a 820–930 °C e classificato oltre 3.450 N/cm², con una tolleranza al pH da 1 a 14; ciò copre le acque reflue domestiche settiche, le acque reflue dell'industria alimentare con acidi organici e la maggior parte dei flussi industriali il cui pH è mantenuto in un intervallo controllato. Un serbatoio in epossidica fusa (fusion-bonded epoxy) offre un involucro diverso: una polvere applicata a 180–280 µm, polimerizzata ad alta temperatura, conforme ad AWWA C550, con prestazioni in nebbia salina superiori a 4000 ore; è una soluzione valida quando il flusso oscilla tra acido e alcalino, quando il serbatoio è all'aperto in un sito marino, o quando la riparazione del rivestimento è più pratica della sostituzione di un pannello. L'acciaio inossidabile 304 o 316L è la terza via, scelta quando il cloruro è sufficientemente elevato da attaccare i rivestimenti, o quando il processo necessita genuinamente di una barriera in lega, come nelle acque reflue industriali ad alto contenuto di cloruri con un circuito di recupero.
Geometria, capacità e il diametro adatto al sito
Il volume determina la forma, e la forma determina il costo civile. Il diametro e l'altezza di un serbatoio bullonato sono variabili libere entro limiti ragionevoli: un serbatoio ampio e di bassa altezza si adatta a un impianto di trattamento con terreno disponibile e vincoli di altezza ridotta, mentre un serbatoio più alto e stretto si adatta a un sito con ingombro limitato. Poiché un singolo serbatoio è fornito fino a 60.000 m³, la maggior parte delle applicazioni nel trattamento delle acque reflue richiede un solo contenitore anziché una batteria, ma quando il flusso deve essere suddiviso per stadi, equalizzazione o servizio da fonti alternative, più serbatoi più piccoli in parallelo sono più facili da isolare e mantenere. La larghezza dei pannelli di circa 1,2 m e il giunto bullonato flangiato di grado 8.8 con guarnizione EPDM consentono di sopraelevare il mantello con corsi aggiuntivi in seguito, il che rappresenta spesso l'aumento di capacità più economico disponibile per un impianto.
Coperture, spazio del gas e confine atmosferico
Un serbatoio per acque reflue è un recipiente a pressione atmosferica, e la sua copertura è il punto in cui la raccolta di odori e gas si vince o si perde. Dove il biogas viene raccolto, la copertura, il dispositivo di rilascio della pressione e l'arrestatore di fiamma operano a una pressione del gas di solo pochi kilopascal, quindi la copertura è un confine a bassa pressione, non un recipiente in pressione. Una cupola geodetica rigida in alluminio, conforme a AWWA D108 e API 650, con carichi di vento e neve secondo ADM 2015 o ASCE 7-10, offre una superficie dura e calpestabile e una tenuta durevole. Una copertura a due membrane è più leggera ed economica ed è la soluzione pratica su un grande serbatoio o su un serbatoio in esercizio dove un tetto rigido dovrebbe essere eretto per fasi. La mossa sbagliata è mettere una membrana a tenuta di gas su un serbatoio il cui gas è sfiatato, oppure un serbatoio aperto sotto una cupola dove il gas non ha dove andare; in entrambi i casi il dettaglio si manifesta come un reclamo per odori o una copertura che deve essere aperta per lo sfogo.
Specifica tecnica
Parametro | Valore tipico / Intervallo | Nota |
Temperatura di fusione dello smalto | 820–930 °C | Vetro fuso su acciaio in un unico ciclo |
Spessore dello smalto | 0,25–0,45 mm | Nominale superiore a 3.450 N/cm² |
Prova di scintillamento | 1500 V CC | Rilevamento dei fori prima della spedizione |
Intervallo di pH | 1–14 | Ampia tolleranza chimica |
Rugosità interna | Ra < 0,8 µm | Riduce l'adesione dei fanghi |
Spessore della pellicola FBE | 180–280 µm | Riferimento AWWA C550, nebbia salina > 4000 h |
Giunto | Flangiato, guarnizione EPDM, bulloni di grado 8.8 | Costruzione bullonata serrabile |
Copertura | Cupola in alluminio AWWA D108 / API 650, o a doppia membrana | Carichi ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Vita utile di progetto | 30 anni e oltre | Guscio smaltato |
Selezione per l'effettivo funzionamento dell'impianto
La selezione dovrebbe essere verificata rispetto a come il serbatoio verrà gestito in una giornata critica, non sulla media di una giornata di progetto. Un serbatoio che riceve carichi a slug da un processo a batch necessita di un dettaglio di circolazione o miscelazione affinché l'alta concentrazione a breve termine non rimanga stagnante contro una zona del fondo. Un serbatoio che viene riempito e svuotato due volte al giorno necessita di un progetto di giunti e ancoraggi che tolleri il ciclaggio di livello e il movimento termico che ne consegue. Un serbatoio in un impianto con un circuito di recupero del cromo o dei cloruri necessita che la questione dei cloruri sia affrontata esplicitamente, ed è per questo che un'opzione in acciaio inossidabile o smaltato con un margine di corrosione documentato di solito batte un mantello in acciaio al carbonio rivestito. E un serbatoio che deve essere svuotato per la manutenzione necessita di un piano di accesso, di svuotamento e di spazi confinati scritto nel set di disegni, perché è quell'arresto che il proprietario ricorda davvero.
Caso Progetto
Progetto | Posizione | Prodotto | Capacità | Ambito |
Serbatoi per acque reflue industriali, 27 unità | Xinjiang, Cina | Serbatoi GFS | 30.469 m³ totali | fornitura e supervisione dei lavori |
Serbatoi per acque reflue municipali, 10 unità | Sichuan, Cina | Serbatoi GFS | 17.420 m³ totali | fornitura e supervisione dei lavori |
Serbatoio per acque reflue chimiche di grande diametro | Zhejiang, Cina | Serbatoio GFS | 11.613 m³ | supervisione della fornitura e della costruzione |
Capacità ingegneristica di Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) progetta e fabbrica serbatoi di stoccaggio bullonati dal 2008. In qualità di primo produttore cinese di serbatoi in vetro-acciaio (GFS), l'azienda detiene quasi 200 brevetti relativi allo smalto, produce circa 300.000 lastre d'acciaio smaltate all'anno, ha completato oltre 30.000 progetti installati e fornisce i propri serbatoi in oltre 100 paesi. Il nuovo stabilimento produttivo di 150.000 m² è stato aggiunto per aumentare la capacità produttiva, e i singoli serbatoi vengono forniti fino a 60.000 m³. La produzione è gestita secondo ISO 9001 e ISO 45001, con certificazioni di prodotto tra cui NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI ed EUROCODE, e progettazione conforme a AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA ove richiesto dall'applicazione.
Per lo stoccaggio delle acque reflue, questa capacità significa che un unico fornitore può rispondere all'intera domanda di selezione: rivestimento in smalto o epossidico, guscio bullonato o saldato, copertura a cupola o a membrana, e i dettagli di giunzione, coppia e ispezione che mantengono il serbatoio a tenuta durante il primo decennio dell'impianto.
Domande frequenti
D1: Qual è l'errore più comune nella selezione dei serbatoi per acque reflue?
R1: Specificare il guscio prima della chimica. Un serbatoio adatto a effluenti municipali neutri è spesso inadatto a un flusso con dosaggio alternato di acido e alcalino, e la differenza si manifesta come cedimento del rivestimento o dello smalto entro pochi anni anziché come problema strutturale.
D2: Un singolo serbatoio può gestire sia fasi acide che alcaline?
A2: Sì, un rivestimento in smalto resiste a pH 1–14, quindi gestisce fasi alternate nello stesso serbatoio; anche un rivestimento epossidico applicato per fusione ha un ampio intervallo di pH ed è spesso scelto quando il serbatoio è all'aperto, in un sito marino o dove le riparazioni sono più pratiche della sostituzione dei pannelli.
D3: Ho bisogno di una copertura su un serbatoio di stoccaggio delle acque reflue?
A3: Solo se l'impianto ha un obiettivo di odori, raccolta gas o esclusione delle condizioni atmosferiche. Se il biogas viene raccolto, la copertura diventa parte del sistema del gas con un dispositivo di rilascio della pressione e un arrestatore di fiamma; in caso contrario, una semplice copertura o un riparo spesso offre lo stesso beneficio a una frazione del costo.
D4: Posso aumentare la capacità di un serbatoio delle acque reflue esistente?
A4: Sì, su un serbatoio bullonato. È possibile aggiungere corsi di anelli supplementari per alzare il mantello, pannelli aggiuntivi per estendere l'impronta, oppure installare un serbatoio parallelo, tutto senza il costo di una nuova fondazione richiesto da una sostituzione saldata.
D5: Come viene testato un serbatoio per acque reflue prima della consegna?
A5: I pannelli smaltati vengono testati a scintilla a 1500 V CC, i giunti vengono controllati per l'aderenza della guarnizione e la coppia dei bulloni, e il serbatoio assemblato viene riempito e controllato per perdite al livello di progetto. Le condizioni dei bulloni e delle guarnizioni vengono poi ricontrollate dopo il primo riempimento e dopo il primo inverno.
D6: Quale livello del liquido deve essere mantenuto in un serbatoio di contenimento?
A6: Il più alto possibile per quanto consentito dal processo, perché un serbatoio più profondo riduce il rapporto superficie-volume e accorcia il tempo di residenza che il gas deve percorrere; i problemi derivano da livelli molto bassi che espongono la fascia di giunzione e da livelli molto alti che non lasciano spazio libero per schiuma o sovratensione.
Il serbatoio di stoccaggio giusto per lo stoccaggio delle acque reflue è un rivestimento adatto alla chimica, un guscio dimensionato per il sito e una copertura scelta in base all'obiettivo relativo a gas o odori. Scegli correttamente il rivestimento e le questioni strutturali sono semplici; sbaglia e nessuno spessore di parete può compensare. Invia l'analisi delle acque reflue, l'intervallo di pH variabile, la temperatura, la capacità e i carichi del sito a un ingegnere e riceverai una nota di selezione con il rivestimento, la giunzione e la copertura scritti al suo interno.
Parla con un ingegnere
Invia la caratterizzazione delle tue acque reflue, il pH e la temperatura variabili, la capacità richiesta e i limiti di ingombro, il contenuto di cloruri e se il biogas o il controllo degli odori rientrano nell'ambito. Restituiremo una configurazione del serbatoio con requisiti di rivestimento, copertura, giunzioni e prove di tenuta, oltre al set di disegni e specifiche per la tua gara d'appalto.
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