統合処理ソリューション GFS 固液分離用クラリファイアタンクシステム
作成日 03.06
液体固体分離用統合処理ソリューション GFSクラリフィケーションタンクシステム
クラリファイアタンクは重力によって固体を液体から分離し、その性能は壁の厚さではなく表面溢流率によって決まります。0.5～2.0 m³/m²・日の表面負荷が、ほとんどの都市および産業用クラリファイアの計画範囲であり、固体の沈降速度と要求される処理水質に応じて調整されます。この計算が大きな設置面積を示す場合、ガラス融着鋼製ボルト締めタンクがそれを建設する実用的な方法です。ホーローライニングは汚泥層で発生する嫌気性および酸性条件に耐え、ボルト締めパネルはスクレーパー、ホッパー、屋根を含む完成タンクとして納品できます。タンクが機能するかどうかを決める2つの設計上の決定は、汚泥収集機構と汚泥層引き抜き率です。
はじめに
プラントはすでにクラリファイアの周囲に建設されている。配管は敷設され、ブロワー室は打設済みであり、プロセスエンジニアは土木スコープを閉じる前にタンク容量と滞留時間を必要としている。これが難しいのは、クラリファイアが静かな入口を持つ貯蔵タンクではないからである。それは重力分離装置であり、滞留時間、入口エネルギー、汚泥ブランケット深さが一体となって適切でなければならず、タンク壁は嫌気化して臭気を発し腐食する汚泥ゾーンを保持しなければならない。本稿では、分離計算、集泥機構、そしてガラス融着鋼クラリファイアがタンクとプロセスを一つのシステムとして機能するように仕様化される方法について述べる。プラントが統合処理ソリューションという見出しの下で実際に購入するものは、共通入口ヘッダーと単一の汚泥引き抜きを備えた一連の設備として仕様化された液固分離用GFSクラリファイアタンクシステムであり、図面に基づいて購入される容器ではない。
実際に固体を分離するもの
clarificationは表面溢流率によって支配され、その他はすべて詳細である。設計式は単純で、1日あたり1平方メートルあたりの立方メートルで表される表面負荷は、流量を平面面積で割ったものに等しい。ほとんどの都市下水の一次沈殿および多くの産業用均等化の用途は0.5～2.0 m³/m²・日の範囲にあり、正確な数値は粒子の沈降速度とプラントに許可された放流水質によって設定される。必要な表面負荷が選択されると、平面面積は設計流量から導かれ、直径は面積から導かれる。1.2 m³/m²・日で2,000 m³/hの流量には、約1,400 m²の平面面積が必要であり、これは直径約42 mに相当し、まさにボルト締めパネルシステムが現場打ち池よりも理にかなってくるサイズである。そのサイズでは、液固分離のための統合処理ソリューションであるGFS clarification tankシステムは、打設池よりも建設費が安いのが通常である。なぜなら、パネルは平らな状態で到着し、土木工事はリングビームに縮減されるからである。
その数値には2つの補正が適用される。第一は流入ゾーンである。不適切に配置された流入口はショートサーキットを引き起こし、有効沈降面積を損なうため、流入井戸とバッフルはタンクと同等の注意を払って寸法を決定する必要がある。第二は汚泥ブランケットである。ブランケットを速く引き抜きすぎるクラリファイアは捕捉率を失い、遅く引き抜きすぎるものはブランケットを嫌気性にして沈降ゾーンへ浮上させる。実用的な答えは、コーンで測定されたブランケット深さに合わせて走行速度を調整する可変速スクレーパーである。設備の一部として指定される、液固分離のための統合処理ソリューションGFSクラリフィケーションタンクシステムは、スクレーパー速度、ブランケット深さ、引き抜き速度が一体として設定されて初めて購入する価値がある。
クラリファイヤー用途のタンク構造
タンクの外殻は、どの処理プラントでも最も過酷な部分であるスラッジゾーンに耐えなければなりません。沈降ゾーンの下には有機固形物の層が存在し、これが嫌気性になり、局所的にpHを低下させ、硫化物を生成します。このゾーンにおける塗装炭素鋼の内面は、数年以内に液面の位置で劣化します。ガラス融着鋼パネルはこれを異なる方法で解決します。琺瑯は820～930 °Cで0.25～0.45 mmの層として鋼に融着され、pH 1～14の範囲で不活性であり、表面粗さはRa 0.8 µm未満です。その場合に重要となる劣化モードは、層間剥離とピンホールとなり、これらは現場修理項目ではなく製造管理項目であり、組立後の1500 V DCスパークテストによって検出されます。
幾何学的形状はメカニズムに従う。中心給水ウェルと放射状または橋型スクレーパーを備え、円錐形の中心底部に導く円形クラリファイヤーは、単一タンクユニットの標準的な配置である。正方形または長方形のボルト締めクラリファイヤーも可能だが、平面面積を無駄にし、スクレーパーを複雑にする。ホッパー底部は、高い固形物引き抜きを伴うコンパクトな汚泥ゾーンを提供し、プロファイルを変更した同じパネルからホッパーを構築できるためGFSシェルに適しており、より深い掘削とのトレードオフとなる。スクレーパーとサイドドローを備えた平底はより浅いが、より大きなブランケット容積を保持し、捕捉性能を犠牲にしてバッファーとして機能する。
スクレーパー、駆動装置、機械式スコープ
機械パッケージは、タンクがクラリファイア（清澄槽）となるか汚泥保持槽となるかを決定する。中央駆動ブリッジスクレーパーはゆっくりと移動し、通常は収集した汚泥を再浮遊させることなく中央ホッパーに向かって移動させる速度で運転される。周辺駆動スクレーパーはタンク壁面に沿って移動し、中央ブリッジでは過大な構造が必要となる大口径に適している。駆動方式の選定、硫化水素に対する軸受の保護、そして汚泥層を掻き起こさないスクレーパーフライトの設計が、慎重に指定すべき3つの項目である。ボルト締めGFSタンクでは、ブリッジは分割して納品され現場でボルト締めされる製作鋼構造物とすることができ、現場溶接や、現場打ちまたは溶接式クラリファイアに必要な熱処理を回避できる。
ベントは2番目の機械的トピックです。クラリファイヤのヘッドスペースはブランケットから硫化水素とメタンを運搬するため、屋根とベントは後付けではなく腐食および安全項目として扱わなければなりません。エナメルは液体側を処理します。屋根鋼、ベントスタック、スクレーパードライブは、ガス空間に対するコーティングまたは材料選定が必要です。ヘッドスペースが密閉されている場合、ガス密閉膜オプション付きの屋根と圧力・真空リリーフが通常の解決策であり、ベントはピーク負荷時のブランケットのガス生成量に合わせてサイジングする必要があります。
技術仕様
パラメータ | 標準値 / 範囲 | 備考 |
表面溢流率 | 0.5～2.0 m³/m²・日 | ほとんどのクラリファイヤーの計画範囲 |
設計流量の例 | 2,000 m³/h | 平面面積を決定し、したがって直径を決定する |
計画エリア、事例 | 約1,400 m² | 流量を表面負荷で除したもの |
滞留時間 | 通常数時間 | 必要な捕集量と照合する |
汚泥ブランケット深さ | 引抜率によって制御される | 速く引抜くと捕集量が増え、遅くすると緩衝効果が得られる |
ホーロー融着温度 | 820～930 °C | 1サイクルでガラスを鋼に融着 |
ホーロー層厚 | 0.25～0.45 mm | 組立後に1500 V DCスパークテスト |
ホーローの耐pH性 | 1～14 | 嫌気性ブランケットゾーン全体で不活性 |
内表面粗さ | Ra < 0.8 µm | 壁面への堆積を低減 |
パネル幅 | 約1.2m | モジュラーボルトパネルシステム |
ボルトグレード | 8.8グレードボルト | 腐食抑制接続 |
設計寿命 | 少なくとも30年 | 指定された化学的サービス条件下で |
クラリファイヤーを統合処理ソリューションに統合する
統合処理ソリューションは、クラリファイヤが上流および下流の隣接設備とともにサイズ設計されている場合にのみ信頼できるものであり、独立してサイズ設計された後に接続されるものではない。クラリファイヤの前段にある均等化タンクは流量を緩衝し、クラリファイヤが処理しきれない急激な流入負荷を引き受けることを求められないようにする。その前段の生物処理段階が固形物負荷を確定する。後段の濃縮機または濃縮ユニットが汚泥引き抜き濃度を設定し、その後段の消化槽または嫌気性反応器が引き抜かれた汚泥を受け入れる。汚泥が嫌気性消化に送られる工業サイトでは、クラリファイヤの出口濃度が消化槽の滞留時間を決定し、それがひいては消化槽の容積を決定する。
嫌気性経路の場合、運転帯は35～38℃の中温域であり、従来の都市下水汚泥では水力滞留時間20～30日、投入揮発性固形物1kgあたりのバイオガス収率は0.5～0.6m³である。この連鎖があるからこそ、私たちは槽だけでなく処理列全体を問うのである。4パーセントの固形物を消化槽へ送るクラリファイアは、2パーセントを送るものとは別の機械である。プロジェクトが、記録上直接比較可能な納入実績のないサービス区分に位置する場合、私たちは特定の過去の現場を示唆するのではなく、都市および産業廃水における隣接する用途で納入された内容を、プロジェクト仕様によって検証された容量範囲とともに記述する。
プロジェクト事例
プロジェクト | 所在地 | 製品 | 容量 | スコープ |
大口径水タンク | ナミビア | GFSタンク | 44,900 m³ | 供給と監督 |
消防用水タンク、2基 | 中国、四川 | GFSタンク | 8,930 m³ | φ19.87 × 14.4 m 各、供給 |
都市下水タンク、10基 | 中国、四川 | GFSタンク | 合計17,420 m³ | 供給と現場組立 |
産業廃水タンク、27基 | 中国、新疆 | GFSタンク | 総容量30,469 m³ | 供給および監督 |
Center Enamelのエンジニアリング能力
Center Enamel（石家庄正中科技有限公司）は2008年からボルト締め貯蔵タンクの設計・製造を行っています。中国初のガラス融着鋼（GFS）タンクメーカーとして、同社は約200件のホーロー関連特許を保有し、年間約30万枚のホーローコーティング鋼板を生産、30,000件以上の設置プロジェクトを完了し、100カ国以上にタンクを供給しています。生産能力を高めるために新たに150,000 m²の生産拠点が追加され、単一タンクは最大60,000 m³まで供給可能です。製造はISO 9001およびISO 45001の下で行われ、製品認証にはNSF/ANSI 61、WRAS、FDA、LFGB、CE（EN 1090）、ISO 28765、FM、BSCI、EUROCODEが含まれ、用途に応じてAWWA D103-09、AWWA C550、NFPAを参照した設計が行われています。
清澄化および液固分離のために、これはシェルを越えてスラッジ収集ブリッジ、ホッパー、ブランケットガス用にサイズ設定されたルーフとベント、そして引き抜き濃度が反応器容積を決定する嫌気性消化トレインへのインターフェースにまで及びます。
よくある質問
Q1: 貯蔵タンクではなく清澄槽のサイズはどのように決定しますか？
A1: 表面溢流率から算出します。滞留時間だけからではありません。設計流量を要求表面負荷で割って平面積を求め、その面積から直径を算出し、その後、流入井戸、スキマー構造物、および余裕高をシェル高さに加えます。
Q2: ボルト締めガラス融着鋼タンクはコーン底で建設できますか？
A2: はい。ホッパーは同じパネルシステムでプロファイルを変更して構築され、ボルト接合パターンにより、コーンは現場溶接ではなく工場管理のアセンブリとなります。より深い掘削がトレードオフです。
Q3: クラリファイアが試運転後に捕捉性能を失う原因は何ですか？
A3: 通常、過度の深さの蓄積による沈降ゾーンへの汚泥ブランケット、またはブランケットを再懸濁させるスクレーパー速度です。どちらも運転設定であり、設計上の対応はコーンでのブランケット深さ測定を伴う可変速スクレーピングです。
Q4: クラリファイアでエナメルライニングは役立ちますか？
A4: はい。スラッジブランケットは嫌気性かつ酸性になり、ホーローはpH 1～14の範囲で不活性です。これによりライニング腐食が故障モードから除外され、機械的範囲、外部コーティング、ボルト締め継手が検査項目として残ります。
Q5: クラリファイヤーの屋根は密閉すべきですか？
A5: ガス発生がそれを正当化する場合に限り、その際は圧力・真空逃がし弁とピーク負荷に対応したサイズのベントを設けます。腐食性ヘッドスペース内の開放ベントでも、ガス帯域にはコーティング鋼または合金鋼が必要です。
Q6: クラリファイヤーは嫌気性消化槽とどのように相互作用しますか？
A6: クラリファイヤーは濃縮汚泥濃度を設定し、それが消化槽の負荷率を決定し、したがって20～30日の中温保持時間での必要容積を決定します。クラリファイヤーの引き抜き量を変更すると、消化槽のサイズが変わります。
Q7: クラリファイヤーは後から拡張できますか？
A7: ボルト締めシェルの場合、並列に2台目のユニットを追加するか、追加パネルでシェルを高くすることで可能です。クラリファイヤーの性能は平面面積に依存するため、面積を2倍にするには高さを増すのではなく2基目のタンクが必要となるため、並列配置が通常の回答です。
結論
澄清槽システムは、表面積負荷、流入配置、汚泥引き抜き率が一体となって設計され、シェルが何十年にもわたって嫌気性ブランケットを保持し、メンテナンス項目にならない場合に機能します。ガラス融着鋼ボルト締めシェルは、その要件の後半部分に直接応えるものであり、ボルト締めパネル形式により、現場打ち水槽では非現実的な大径澄清槽を現場に届けることが可能になります。
設計流量、流入および流出固形物、利用可能な敷地、下流の汚泥経路をお送りください。表面積負荷計算、直径とシェル高さ、機械的スコープをレビュー用にご返送いたします。
エンジニアに相談する
流量、固形物負荷、プロット、そしてスラッジに何が起こるかをご提示ください。沈降計算、タンクの形状、スクレーパーとホッパーの提案、技術ファイルパッケージをお受け取りいただけます。これは営業資料ではなく、お客様自身のプロセスコンサルタントの前にお出しいただけるエンジニアリングです。
WhatsApp