Serbatoi per il Trattamento delle Acque Reflue: Ingegneria, Materiali e Messa in Servizio
Creato il 09.04
Serbatoi per il trattamento delle acque reflue: ingegneria, materiali e messa in servizio
Un serbatoio per il trattamento delle acque reflue fa parte di una linea di processo, quindi deve essere specificato insieme ai suoi elementi adiacenti: il serbatoio di equalizzazione che livella la portata, il reattore anaerobico o anossico che svolge il lavoro biologico e il serbatoio di affinamento che protegge lo scarico. I serbatoi in acciaio rivestito di vetro sono dotati di uno strato di smalto fuso a 820–930 °C, spesso 0,25–0,45 mm, testato con scintilla a 1500 V CC e classificato per pH 1–14, il che mantiene il mantello fuori dal circuito di corrosione mentre i giunti bullonati rimangono serrabili nuovamente. L'operazione anaerobica mesofila funziona a 35–38 °C con un tempo di ritenzione di 20–30 giorni, e la copertura rimane un sistema atmosferico a bassa pressione.
Un ingegnere di processo che progetta una linea di trattamento raramente può scegliere prima i serbatoi, ma di solito sono i serbatoi a decidere la tempistica e il budget di manutenzione. Un serbatoio in una linea di trattamento non è un recipiente statico: è soggetto a un carico variabile, a un pH che cambia nel corso della giornata, a gas che diventano più aggressivi quanto più a lungo rimangono in sede, e a un ciclo di livello che espone una fascia di giunti e ne mantiene un'altra permanentemente sommersa. La questione ingegneristica è quale materiale sopravviva a quel ciclo, e poi come il serbatoio venga chiuso, collaudato e ispezionato affinché l'impianto possa far funzionare la propria linea senza che un serbatoio diventi il percorso critico.
Posizione di ciascun serbatoio nella linea di trattamento
Il treno è una sequenza di funzioni di stoccaggio, e ciascuna ha un compito diverso sullo stesso materiale del guscio. Un serbatoio di equalizzazione contiene un flusso misto, spesso settico, e protegge le unità a valle dalle oscillazioni di carico. Un serbatoio anaerobico, gestito in condizioni mesofile a 35–38 °C con un tempo di ritenzione di 20–30 giorni per il carico convenzionale, converte il carico organico in biogas e necessita di una copertura a tenuta di gas, di un dispositivo di rilascio della pressione e di un arrestatore di fiamma. Un serbatoio anossico o biologico contiene un liquido più a lungo, aerato o miscelato, e necessita principalmente di pareti resistenti alla corrosione oltre a una miscelazione che eviti zone morte. Un serbatoio di finitura finale o terziario contiene effluente di buona qualità ed è spesso la fonte delle lamentele sugli odori, perché l'acqua è calda e la superficie è attiva. Specificare un'unica famiglia di serbatoi con lo stesso sistema di smalto, la stessa disposizione degli ugelli e la stessa specifica dei giunti per tutti quanti semplifica le operazioni molto più che ottimizzare ciascuna unità separatamente.
Selezione dei materiali per le sedi corrosive della linea
Un serbatoio di trattamento delle acque reflue presenta un cedimento del rivestimento, quindi la scelta del rivestimento è la scelta del materiale. Lo smalto vetro-acciaio fuso è fuso a 820–930 °C, formato a 0,25–0,45 mm, classificato oltre 3.450 N/cm², testato con scintilla a 1500 V CC, liscio con Ra inferiore a 0,8 µm e tollerante a pH 1–14; questo è il cavallo di battaglia per i flussi municipali e industriali, inclusa la fase acida che segue l'ossidazione dei solfuri e la fase alcalina dopo il dosaggio. L'epossidico applicato per fusione a 180–280 µm, riferito ad AWWA C550 e testato in nebbia salina oltre 4000 ore, è specificato dove la chimica è alternata, dove il sito è costiero o dove la riparabilità conta più della sostituzione dei pannelli. La zincatura a caldo secondo GB/T 13912-2020 è per acqua pulita e materiali secchi sfusi, e l'acciaio inossidabile 316L è riservato a servizi ad alto contenuto di cloruri o ad alta purezza. I serbatoi del treno di trattamento sono recipienti atmosferici; l'unica pressione nel sistema è quella di pochi kilopascal in uno spazio gassoso anaerobico.
Geometria, miscelazione e dettagli che determinano il tempo di attività
In un serbatoio di trattamento, la geometria è l'attrezzatura di processo, e le zone morte sono i punti in cui inizia la corrosione. Il fondo dovrebbe essere inclinato o dotato di un cono di raccolta affinché i solidi sedimentati raggiungano l'estrazione del fango invece di giacere contro lo smalto come uno strato umido; lo scarico dovrebbe trovarsi nel vero punto più basso così che il serbatoio possa essere svuotato per l'ispezione; i miscelatori dovrebbero essere posizionati per evitare uno strato di schiuma stazionario in superficie, che su un serbatoio anaerobico sia intrappola il gas sia crea un ambiente locale aggressivo vicino al tetto; e ogni ugello, passo d'uomo e attraversamento dovrebbe trovarsi all'interno di una tenuta sostituibile anziché essere incorporato nello smalto. Aggiungi un ugello di lavaggio con un getto controllato e il serbatoio può essere pulito in poche ore, il che trasforma un arresto da fermo impianto a cambio turno.
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 | Oltre 3.450 N/cm² |
Prova di scintillamento | 1500 V CC | Rilevamento di fori prima della spedizione |
Resistenza al pH | 1–14 | Fasi acida e alcalina |
Rugosità interna | Ra < 0,8 µm | Facile da lavare |
Digestione mesofila | 35–38 °C | Tipico funzionamento anaerobico |
Ritenzione anaerobica | 20–30 giorni | Intervallo di carico convenzionale |
Pressione del gas di copertura del digestore | ±3–5 kPa con rilascio e arrestatore di fiamma | Bassa pressione atmosferica |
Giunto | Flangiato, guarnizione EPDM, bulloni grado 8.8 | Riserrabile |
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 | Involucro smaltato |
Sistemi di copertura e confine del biogas
Il coperchio chiude il processo e deve essere progettato come un componente meccanico per gas, non come una copertura. Su un serbatoio anaerobico il coperchio a due membrane mantiene lo spazio del gas a una pressione nominale di 2–3 kPa, con la membrana esterna che sopporta le condizioni atmosferiche e l'assieme che sfoga attraverso un dispositivo di rilascio della pressione e un arrestatore di fiamma; il lato di trattamento del gas — desolforazione prima delle apparecchiature a valle, un soffiante o un gasometro dimensionato per la portata di produzione — rientra nello stesso ambito. Su un serbatoio di raffinazione o di equalizzazione aperto dove il gas non viene raccolto, una cupola geodetica rigida in alluminio secondo AWWA D108 e API 650, con carichi di vento e neve da ADM 2015 o ASCE 7-10, fornisce una superficie sigillata durevole in grado di sostenere passerelle. Il modello di guasto da evitare è una membrana a tenuta di gas su un serbatoio ventilato, che pressurizza lo spazio del gas in una giornata calda, oppure un serbatoio aperto sotto una cupola, che raccoglie il gas sotto una copertura senza via verso il sistema di trattamento.
Caso di 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 | fornitura e supervisione 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 di acciaio smaltato 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 serbatoi singoli 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 riferita a AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA ove l'applicazione lo richieda.
Per il servizio di treno di trattamento questo diventa una fornitura di processo: digestori e serbatoi di equalizzazione con tetti a membrana o a cupola, dettagli sulla pressione dello spazio del gas, integrazione di miscelatori e ugelli, e il manuale operativo che indica alla squadra cosa serrare di nuovo e quando.
Domande frequenti
D1: I serbatoi in un treno di trattamento devono essere tutti dello stesso tipo?
A1: Molto spesso sì. Utilizzare un unico sistema di smalto, un unico tipo di guarnizione e un'unica specifica di giunto per i serbatoi di equalizzazione, biologici e di lucidatura riduce l'inventario dei ricambi, semplifica la procedura di serraggio dell'equipaggio e mantiene coerenti i disegni, il che di solito supera i vantaggi di una piccola ottimizzazione per singolo serbatoio.
D2: Qual è il giusto tempo di ritenzione per un serbatoio di trattamento anaerobico?
A2: La digestione anaerobica mesofila viene comunemente condotta a 35–38 °C con un tempo di ritenzione di 20–30 giorni a carico convenzionale; gli alimenti con solidi più elevati possono essere ridotti a circa 15–20 giorni con lo stesso intervallo di temperatura, e l'operazione termofila a 50–55 °C è l'alternativa dove vapore o calore di scarto sono economici.
D3: Un serbatoio anaerobico funziona in pressione?
A3: No. Il serbatoio è atmosferico; il biogas è contenuto nello spazio del gas di copertura a solo pochi kilopascal, con un dispositivo di rilascio della pressione e un arrestatore di fiamma a protezione dell'assemblaggio. Qualsiasi serbatoio di trattamento deve essere considerato un recipiente a bassa pressione, mai un contenitore in pressione.
D4: Quale tipo di copertura è migliore su un digestore?
A4: Una copertura a doppia membrana è la scelta usuale: la membrana interna a una pressione nominale di 2–3 kPa trattiene il gas, la membrana esterna sopporta le intemperie, e l'installazione è più leggera ed economica rispetto a una cupola rigida su un grande serbatoio. Una cupola rigida in alluminio è preferita dove è necessaria una superficie calpestabile e dura.
D5: Come vengono testati per perdite i serbatoi di trattamento?
A5: I pannelli in smalto vengono sottoposti a prova di scintilla a 1500 V CC prima della spedizione, i giunti vengono assemblati alla coppia specificata e il serbatoio completato viene riempito e ispezionato al livello operativo. Successivamente, viene inserito nel piano di manutenzione un programma di serraggio successivo al primo riempimento e dopo l'inverno.
Q6: Con quale frequenza un serbatoio di trattamento necessita di ispezione interna?
A6: Per un impianto in funzione, un'ispezione visiva interna a ogni ingresso programmato nel serbatoio, tipicamente ogni due-cinque anni per servizio aerobico e più frequentemente per flussi anaerobici o industriali ad alta resistenza dove la fase gassosa è aggressiva.
Un serbatoio per il trattamento delle acque reflue dovrebbe essere specificato come parte della linea di processo anziché come una vasca acquistata: rivestimento adatto alla chimica, geometria che mantiene i solidi in movimento, una copertura progettata come apparecchiatura per i gas e una routine di ispezione scritta prima della messa in servizio. Fatto in quest'ordine, i serbatoi smettono di essere il percorso critico dell'impianto. Inviate i requisiti di carico, resistenza, temperatura e tempo di ritenzione insieme alle condizioni di carico del sito a un ingegnere e otterrete una configurazione serbatoio per serbatoio con la copertura, i gas e l'ambito delle prove.
Parla con un ingegnere
Invia il tuo diagramma di flusso e di carico, la forza del COD o BOD, l'oscillazione di pH e temperatura, il tempo di ritenzione richiesto, se si applica il recupero del biogas, i limiti del lotto e i dati su vento e neve del sito. Ti restituiremo un elenco dei serbatoi per il treno, una raccomandazione sui materiali e sul rivestimento, i dettagli del pacchetto di copertura e gas, e il pacchetto di disegni e specifiche per la tua gara.
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