廃水処理プラントにおける流量均等化のための曝気緩衝タンク
作成日 02.12
下水処理場における流量均等化用曝気緩衝タンク
曝気バッファタンクは、排水を十分な時間保持することで、水理的なサージや有毒なスラグが生物処理段階に打撃を与えるようなピークを平準化します。その価値は均等化にあります。安定した流量と安定した負荷により、曝気システムは溶存酸素を設定値付近に維持でき、追いかける必要がなくなります。実際の日変動曲線と最悪の事故負荷に基づいて設計し、ガスを閉じ込めずに臭気を制御するカバーを設け、硫化物と泡の環境に耐える内装を選定してください。pH 1～14の範囲に対応し、Ra 0.8 µm未満の仕上げを施したガラス融着鋼表面は、一般に塗布コーティングよりも長持ちします。
流入ポンプ場は雨天時のピークに合わせて建設され、プラントの残りの部分ははるかに小さい規模に合わせて建設されている。緩衝装置がなければ、接続工場からのトラック排水、シフト交代のたびに発生する排水、そして夜間の家庭排水の落ち込みが、そのまま曝気槽に流れ込む。するとブロワーが急上昇し、溶存酸素が変動し、槽は何年もかけて育てたバイオマスを失い、出口での許可基準の測定値が一週間後にその結果を物語る。生物処理段階の前に設置する曝気緩衝タンクが最も簡単な答えだが、それ自体が問題を抱える容器でもある。泡、臭気、沈降した底面、そしてその朝下水道が運んできたあらゆるものに耐えなければならない内部。言い換えれば、曝気緩衝タンクは、最初の許可基準の測定値が不合格になるまでプラントが予算に組み込まない水理的なショックアブソーバーであり、以下のサイジングは経験則ではなく流量曲線に基づいて算出するものである。
緩衝タンクが実際に吸収するもの
曝気バッファタンクは水理学的負荷と有機物負荷を均等化するが、この二つは異なるサイズ設計が必要である。水理学的均等化は容量の問題である。流入流量と生物処理段階が受け入れ可能な流量との差を時間で積分し、その曲線下の面積が必要な貯留量となる。有機物均等化は質量の問題である。なぜなら高濃度排水の塊は、どのような貯留容量でも除去できない炭素を運んでくるからである。それを時間的に分散させることしかできない。実際には、プラントは日変動曲線に最悪の単一イベントに対する余裕を加えてサイズ設計し、その結果得られた容量が利用可能な水頭で送水可能か、あるいはポンプが必要かを確認する。容量不足の曝気バッファタンクは、全くない場合よりも悪い。なぜなら、ピーク容量を増やすことなく保持時間を追加し、底部の沈降問題を静かに悪化させるからである。
構成：プラグフロー、完全混合、またはシーケンス制御
タンクの構成は、どのような均等化が得られるかを決定する。激しい曝気を伴う完全混合バッファは、全体積が動いているため、最良の水理的な平滑化と最良の臭気制御をもたらすが、大きな空気または機械的混合の負荷を必要とする。プラグフローまたは直列区画配置では、プラントはバッファを前段階として使用し、より低い空気需要を保つことができる。多くのプラントは、シーケンシャルバッチ方式で折り合いをつけている。すなわち、充填、混合、引き抜きにより、容積は均等化と部分処理として二重の役割を果たす。構成がどうであれ、底部が沈泥化するのを防ぐために低レベルで十分な混合を保ち、引き抜きがポンプを空運転なしで運転できるレベルまでタンクを空にできることを確認すること。完全に空にならないバッファは臭い始めるからである。
泡、スカム、およびカバーの問題
覆蓋式曝気バッファタンクは、カバーが単に取り付けられているだけでなく、設計されていなければ悪臭を放ちます。泡やスカムは水面が穏やかな場所に蓄積するため、表面撹拌のない完全密閉タンクではスカムマットが形成され、ガス交換を妨げて悪臭をさらに悪化させます。実用的な解決策は、覆う範囲を収集に必要な最小限にとどめ、水面に沿ってスカムスキマーまたはブリッスルブラシ曝気装置を設置し、ヘッドスペースを排気するのではなく脱臭装置へ導くことです。ガラス融着鋼タンクはこの点で有利です。内面仕上げがRa 0.8 µm未満であるため、泡やバイオフィルムが付着せず剥がれやすく、pH 1～14の範囲で不活性な表面がスカムマット下に形成される酸性ポケットに対応できるからです。
硫化物環境における内装材
均質化タンク上部の空間は、液体ではなく腐食ケースである。底部の嫌気性ポケットは硫化水素を発生させ、pHが8を超えるとアンモニアも顕著になり、気液界面や上部リングに沿って裸の炭素鋼を侵食する。塗装を施しても遅延効果はあるが、最終的にはまだらに剥がれ、その欠陥がピンホールとなって漏れに至る。ガラス融着鋼タンク内面の融着ホーローはそのメカニズムを排除する。0.25～0.45 mmの層は820～930 °Cで融着され、3,450 N/cm²以上の定格を持ち、出荷前にすべてのパネルが1500 V DCでスパークテストされる。そのような流体には、AWWA C550に基づく180～280 µmの融着エポキシ内面が妥当な第二の選択肢であり、GB/T 13912-2020に基づく溶融亜鉛めっきはここでは適さない。
技術仕様
パラメータ | 標準値／範囲 | 備考 |
琺瑯融着温度 | 820～930 °C | 鋼板への一括融着 |
琺瑯コーティング厚 | 0.25～0.45 mm | pH 1～14にわたる不活性な内面 |
エナメル層の強度 | ≥ 3,450 N/cm² | 曲げおよび衝撃抵抗 |
表面粗さ | Ra < 0.8 µm | 泡とバイオフィルムの放出 |
スパークテスト電圧 | 1500 V DC | 出荷前のパネルごと |
FBEエポキシ皮膜厚 | 180～280 µm | AWWA C550 内装代替 |
FBE 耐塩水噴霧性 | > 4,000 h | 腐食耐久性 |
設計寿命 | ≥ 30 年 | 指定された内装システムの場合 |
サイジングと計装のチェックリスト
まずマスバランスを構築する。代表的な1週間の時間別流入流量をプロットし、生物処理段階が受け入れ可能な流量を差し引き、正の領域を積分して必要容量を求める。次に、設計暴風雨または最悪の産業排水に対する余裕を加える。重力流下が機能するように入口と出口の標高を確認するか、ポンプのコストを見積もる。泡が存在しても正確に測定できるレベル計を選定するが、これは通常、単一の方法ではなく複数の方法を意味する。泡の膨張用の余裕高、ヘッドワークスへのスカム回収経路、および暴風雨排水路ではなくプロセスにフラッシュバックできる底部を設ける。また、ベンダーには最大液体＋堆積物荷重に対する基礎設計を要求する。曝気バッファタンクは長時間満水状態にあり、空重量からはその荷重が明らかでないためである。
プロジェクト事例
プロジェクト | 所在地 | 製品 | 容量 | 範囲 |
大口径貯水 | ナミビア | GFSタンク | 44,900 m³ | 供給＋監督 |
消防予備水 | 中国四川省 | GFSタンク、2基 | 8,930 m³ | 供給＋設置指導 |
都市下水処理プログラム | 中国四川省 | GFSタンク、10基 | 17,420 m³ | 供給＋設置指導 |
Center Enamelのエンジニアリング能力
センターエナメル（石家荘正中科技有限公司）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件のエナメル関連特許を保有し、年間約30万枚のエナメルコーティング鋼板を生産し、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に基づいて行われ、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。
曝気および均等化サービスでは、これには上記のエナメルおよびエポキシ内装、臭気制御へのカバーとベント配管、および長期間にわたって満液位で維持される容器の基礎荷重が含まれます。
よくある質問
Q1：曝気バッファタンクと曝気槽の違いは何ですか？
A1：曝気槽は、混合液に空気を泡立ててバイオマスを増殖させる処理反応槽です。曝気バッファタンクは主に、処理段階の前に流量を平滑化する保持容器ですが、沈降を防ぐために曝気することもできます。一部のプラントでは、1つの容器を両方の用途に使用しています。
Q2：均等化容量はどのように決定しますか？
A2: 時間ごとの流入量を下流段階が受け入れ可能な流量に対してプロットし、最悪の週における正の差を積分し、設計暴風雨に対する余裕を追加します。有機性のスラグは貯留できず、時間をかけて分散させるしかないため、高濃度の排出液には別途チェックが必要です。
Q3: タンクにカバーは必要ですか？
A3: 臭気が規制されている場所では必要ですが、静かなスカムマットを閉じ込めるカバーは事態を悪化させます。カバーする面積を控えめにし、表面を撹拌またはスキミングし、ヘッドスペースを生物学的スクラバーまたは活性炭ユニットに導いてください。
Q4: 硫化物を含む流れに適した内装はどれですか？
A4: 溶融ホーロー内装はpH 1～14の範囲で堅牢な選択肢であり、180～280 µmの融着エポキシが第2の選択肢です。亜鉛メッキ鋼は硫化物および酸性サービスには適していません。
Q5: ボルト締めタンクは曝気バッファとして使用できますか？
A5: はい。適切な内装を施した地上設置型のボルト締めタンクは均等化および保持に使用され、パネルは工場でコーティングされスパークテスト済みで納品されるため、内装状態は最初から文書化されています。
Q6: 泡の問題はどのように処理されますか？
A6: ブラシアエレーターなどの表面撹拌、ヘッドワークスに戻すスカムスキマー、および泡の膨張に十分なフリーボードによって処理されます。Ra 0.8 µm 未満の滑らかなエナメル表面は、泡が壁に付着する強さを低減します。
曝気バッファタンクは、生物処理プラントが自らの流入水を追いかけるのを防ぐための最も安価な方法の一つであり、その価値は水理曲線を平坦化し、有機物のピークがバイオマスに到達する前に分散させることにある。設計作業は物質収支と、泡、スカム、硫化物を含むヘッドスペースへの正直な考察であり、これら三つが他のどの要因よりも容積、カバー、内部構造を決定する。実際の日変動曲線に基づいてサイズを決定し、表面を動かし続け、液体ではなくガスに適した内部構造を選定すること。
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時間別の流入流量プロファイルとそのピーク、水流の濃度変動、曝気段階が受け入れ可能な下流流量、サイトの臭気規制限値、および利用可能な設置面積をお送りください。サイジング計算、構成オプション、内部推奨事項、および完全な図面と認証パッケージをお受け取りいただけます。
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