廃水処理タンク：エンジニアリング、材料、試運転
作成日 09.04
廃水処理タンク：エンジニアリング、材料、試運転
廃水処理タンクはプロセス系列の一部であるため、隣接する設備とともに仕様を定める必要があります。流量を平準化する均等化タンク、生物学的処理を担う嫌気性または無酸素槽、そして放流を保護する仕上げタンクです。ガラス融着鋼タンクは、820～930 °Cで融着された厚さ0.25～0.45 mmのエナメル層を持ち、1500 V DCのスパークテストに合格し、pH 1～14の定格を有しており、これによりシェルを腐食ループから切り離しつつ、ボルト締め継手は再トルク締めが可能な状態を保ちます。中温嫌気性運転は35～38 °Cで20～30日の滞留時間を持ち、カバーは大気圧の低圧システムのままです。
プロセスエンジニアが処理トレインを設計する際、最初にタンクを選べることはほとんどないが、スケジュールとメンテナンス予算は通常タンクによって決まる。処理トレイン内のタンクは静的な容器ではない。変動する負荷、一日を通じて変化するpH、放置時間が長くなるほど攻撃性を増すガス、そしてある帯の継手を露出させ別の帯を永久に水没させ続ける液位サイクルにさらされる。工学上の問いは、どの材料がそのサイクルに耐えるか、そしてタンクがクリティカルパスにならずにプラントがトレインを稼働できるよう、タンクをどのように閉止し、試験し、検査するかである。
各タンクの処理系列内での位置
列車は貯蔵機能の連なりであり、それぞれが同じシェル材料上で異なる役割を担っている。均等化タンクは混合された、しばしば腐敗性の流れを保持し、下流のユニットを負荷変動から保護する。嫌気性タンクは、従来の負荷で35～38 °Cの中温条件、20～30日の滞留時間で運転され、有機負荷をバイオガスに変換し、気密カバー、圧力逃がし装置、炎防止装置を必要とする。無酸素タンクまたは生物学的タンクは、より長い滞留時間の曝気または混合液体を保持し、主に耐食性の壁と死水域を避ける混合を必要とする。最終仕上げタンクまたは三次タンクは、良質な処理水を保持し、しばしば悪臭苦情の発生源となる。なぜなら水が温かく、表面が活性であるからだ。すべてのタンクに同じエナメルシステム、ノズル配置、継手仕様を持つ一つのタンクファミリーを指定することは、各ユニットを個別に最適化するよりもはるかに運用を簡素化する。
処理系列の腐食性部位における材料選定
廃水処理タンクはライニングで故障するため、ライニングの選択が材料の選択となる。ガラス融着鋼ホーローは820～930 °Cで融着され、0.25～0.45 mmで形成され、3,450 N/cm²以上に定格され、1500 V DCでスパークテストされ、Ra 0.8 µm未満の平滑さで、pH 1～14に耐性がある。これは都市および産業排水、特に硫化物酸化後の酸相や薬注後のアルカリ相を含む流れに対する主力である。180～280 µmの融着エポキシは、AWWA C550に準拠し、4000時間以上の塩水噴霧試験が行われており、化学的性質が交互に変化する場合、沿岸地域の場合、またはパネル交換よりも修復性が重要な場合に指定される。GB/T 13912-2020に基づく溶融亜鉛めっきは清水および乾燥バルク用であり、ステンレス316Lは高塩化物または高純度用途に限定される。処理列のタンクは大気圧容器であり、システム内の唯一の圧力は嫌気性ガス空間内の数キロパスカルである。
形状、混合、稼働率を決める詳細
処理槽において、形状はプロセス設備であり、デッドゾーンは腐食が始まる場所である。床は傾斜を設けるか捕集コーンを備えるべきであり、そうすることで沈降した固形物が湿った塊としてエナメルに張り付くのではなく、汚泥引き抜き口に到達する。出口は真の最低点に位置すべきであり、これにより検査のために槽を空にすることができる。ミキサーは表面に静止したスカム層が形成されないように配置すべきであり、嫌気性槽ではこれがガスを閉じ込めるだけでなく、屋根付近に局所的な腐食環境を生み出す。また、すべてのノズル、マンホール、貫通部はエナメルに接着されるのではなく、交換可能なシール内に収まるべきである。制御されたスプレーパターンを持つ洗浄ノズルを追加すれば、槽は数時間で洗浄でき、停止が長期停止からシフト交代程度のものになる。
技術仕様
パラメータ | 代表値 / 範囲 | 備考 |
ホーロー融着温度 | 820～930 °C | ガラスを鋼に1サイクルで融着 |
ホーロー厚さ | 0.25～0.45 mm | 3,450 N/cm²以上 |
スパークテスト | 1500 V DC | 出荷前のピンホール検査 |
耐pH性 | 1～14 | 酸性およびアルカリ性相 |
内面粗さ | Ra < 0.8 µm | 洗浄しやすい |
中温消化 | 35～38 °C | 典型的な嫌気性運転 |
嫌気性保持 | 20～30日 | 従来の負荷範囲 |
消化槽カバーガス圧力 | ±3～5 kPa（逃がし装置とフレームアレスタ付き） | 大気圧低圧 |
接合部 | フランジ付き、EPDMガスケット、8.8級ボルト | 再締付可能 |
カバー | アルミニウムドーム AWWA D108 / API 650 または二重膜 | 荷重 ADM 2015 / ASCE 7-10 |
設計寿命 | 30年以上 | ホーローシェル |
カバーシステムとバイオガス境界
カバーはプロセスを閉じるものであり、屋根としてではなくガス設備として設計されなければならない。嫌気性タンクでは、二重膜カバーがガス空間を公称2～3 kPaに保持し、外膜が気象条件に耐え、アセンブリは圧力逃がし装置とフレームアレスタを通じて排気する。ガス処理側——下流機器の前の脱硫、生産速度に合わせたブロワーまたはホルダー——も同じスコープに属する。ガスを回収しない開放型の仕上げタンクまたは均等化タンクでは、AWWA D108およびAPI 650に準拠した剛性アルミニウムジオデシックドームが、ADM 2015またはASCE 7-10による風荷重および雪荷重を考慮して、歩廊を支持できる耐久性のある密閉表面を提供する。避けるべき故障パターンは、通気タンク上の気密膜（暑い日にガス空間が加圧される）や、ドーム下の開放タンク（処理システムへの経路がない屋根の下にガスが溜まる）である。
プロジェクト事例
プロジェクト | 所在地 | 製品 | 容量 | 範囲 |
産業廃水タンク、27基 | 中国、新疆 | GFSタンク | 合計30,469 m³ | 供給および施工監督 |
都市下水タンク、10基 | 中国、四川 | GFSタンク | 合計17,420 m³ | 供給および施工監督 |
大口径化学廃水タンク | 中国浙江省 | GFSタンク | 11,613 m³ | 供給および施工監督 |
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の生産拠点を追加し、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を参考に設計されています。
処理列サービスでは、これはプロセス供給となります。消化槽および均等化タンク（膜屋根またはドーム屋根付き）、ガス空間圧力の詳細、ミキサーとノズルの統合、および乗組員に再トルク締めの時期と方法を指示する操作マニュアルが含まれます。
よくある質問
Q1：処理列内のタンクはすべて同じタイプであるべきですか？
A1: はい、多くの場合そうです。均等化タンク、生物処理タンク、研磨タンクで同じエナメルシステム、同じガスケットタイプ、同じジョイント仕様を使用することで、スペア部品の在庫が削減され、乗組員のボルト締め手順が簡素化され、図面の一貫性が保たれます。これは通常、タンクごとの小さな最適化を上回ります。
Q2: 嫌気性処理タンクの適切な保持時間はどれくらいですか？
A2: 中温嫌気性消化は通常35～38°Cで運転され、従来の負荷では保持時間は20～30日です。高固形分供給の場合は同じ温度範囲で約15～20日に短縮でき、蒸気や廃熱が安価な場合は50～55°Cの高温運転が代替手段となります。
Q3: 嫌気性タンクは加圧下で運転されますか？
A3: いいえ。タンクは大気圧式です。バイオガスはカバーガス空間にわずか数キロパスカルの圧力で保持され、圧力逃がし装置とフレームアレスタがアセンブリを保護しています。処理タンクはすべて低圧容器として扱うべきであり、圧力容器として決して扱わないでください。
Q4: 消化槽のカバーとして最適なタイプは何ですか？
A4: 二重膜カバーが通常の選択肢です。内側膜は公称2～3 kPaでガスを保持し、外側膜は天候に耐え、大型タンク上の剛性ドームよりも軽量で安価に設置できます。歩行可能な硬い表面が必要な場合は、剛性アルミニウムドームが好まれます。
Q5: 処理タンクの漏れ試験はどのように行いますか？
A5: ホーローパネルは出荷前に1500 V DCでスパークテストされ、継手は指定トルクで組み立てられ、完成したタンクは運転レベルまで充填されて検査されます。その後、初回充填後および冬季後の再トルク締めスケジュールが保守計画に記載されます。
Q6: 処理タンクの内部検査はどのくらいの頻度で必要ですか？
A6: 稼働中のプラントでは、計画的なタンク立ち入りごとに目視による内部調査を実施します。通常、好気性用途では2〜5年ごと、ガス相が腐食性の嫌気性または高濃度産業排水ではより頻繁に実施します。
排水処理タンクは、購入品の容器としてではなく、プロセス系列の一部として仕様を定めるべきである。化学薬品に適合したライニング、固形物の移動を維持する形状、ガス設備として設計されたカバー、そして試運転前に作成される点検手順である。この順序で行えば、タンクはプラントのクリティカルパスではなくなる。負荷、強度、温度、保持時間の要件に加えて、サイトの荷重条件をエンジニアに送れば、カバー、ガス、試験範囲を含むタンクごとの構成が得られる。
エンジニアに相談する
フローおよび負荷図、CODまたはBOD強度、変動するpHと温度、必要な滞留時間、バイオガス回収の適用可否、敷地の制限ならびにサイトの風雪データを送付してください。処理系列のタンクリスト、材料およびライニングの推奨、カバーおよびガスパッケージの詳細、ならびに入札用の図面および仕様書一式を返送いたします。
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