中国汚泥消化タンクメーカー バイオガスプラント サービス負荷
作成日 01.22
中国汚泥消化タンクメーカー バイオガスプラント サービスデューティ
汚泥消化タンクは中温嫌気性リアクターであり、通常35～38°Cに維持され、滞留時間は20～30日で、槽本体だけではガス量を達成することはできない。気密境界、混合システム、加熱経路、脱硫装置が結果を決定する。ガラス融着鋼製消化タンクは、pH 1～14の範囲で不活性な内面を提供し、表面粗さRaは0.8 µm以下であり、数キロパスカルで作動する二重膜屋根は、消化槽を圧力容器にすることなく気密性を保つ。槽本体、屋根、混合装置、ガス処理系統を一つの責任範囲として調達すること。
汚泥消化は容器として販売され、プロセスとして納入される。容器が到着し、配管が接続され、バイオマスが投入されると、ガス発生量は設計値を下回る。そして診断が下される。スカム層がケーキ状に固化している、撹拌にデッドゾーンがある、油脂の過剰投入後にpHが低下した、あるいはH₂Sがトップリングとガスラインを腐食した。適切に運転されているプラントでは、これらの問題はどれも発生しない。容器、屋根、ミキサー、ガストレインが、実際の汚泥に照らして一体として仕様決定されているからである。本稿では、調達エンジニアが消化槽メーカーに対して、内装材から受入試験に至るまで何を要求すべきかを示す。
容器を決定するプロセス数値
中温消化は35～38 °C、滞留時間20～30日が標準的な運用条件である。この2つの数値が容積を決定する。日々の揮発性固形物負荷に必要な滞留時間を掛けて反応槽容積を求め、その後、必ず形成されるスカム層のために余裕を加える。都市下水汚泥から期待されるガス発生量は、除去された揮発性固形物1キログラムあたり約0.5～0.6立方メートルのバイオガスであり、この数値はボーナスとして扱うのではなく、ガスライン、ガスホルダー、燃焼装置のサイズ決定に使用すべきである。加熱と混合は同時に設計しなければならない。なぜなら、中温温度では熱需要は投入量と投入温度に依存し、混合需要は基質が浮上しやすいか沈降しやすいかに依存するからである。
硫化物雰囲気中の容器内部
腐食ケースはヘッドスペースであり、そこが琺瑯がそのコストに見合う価値を発揮する場所である。消化は硫酸塩還元による硫化水素と、pH上昇に伴うアンモニアを放出し、トップリングでの結露がその帯域をバルク液よりもはるかに腐食性の高いものにする。裸の炭素鋼は薄くなり、施工されたコーティングは斑状に剥がれ、その一つ一つがピンホールとなる。ガラス融着鋼タンクは0.25～0.45 mmの琺瑯層を820～930 °Cでパネルに融着し、3,450 N/cm²以上に耐え、pH 1～14の範囲で不活性であり、Ra 0.8 µm未満に仕上げられるため、スカム層は壁面上に殻を形成するのではなく剥離する。すべてのパネルは出荷前に1500 V DCでスパークテストされ、消化槽においてこれは重要である。なぜならトップリングは供用中に最も交換したくないパネルだからである。AWWA C550に基づく180～280 µmの融着エポキシ内装は、腐食性のより低い流れに対する第二の選択肢である。
ガス境界と屋根の選定
消化タンクは気密でなければならず、低圧容器として維持される必要があります。つまり、荷重を受ける剛性の密閉ドームではなく、小さな圧力範囲内でガスを保持するカバーが必要です。内側ガス膜を公称2～3kPaとし、外側に耐候膜を設けた二重膜屋根が消化用途における一般的な構成です。これは気密性が高く、剛性屋根よりも安価で、液面変化に伴う槽の寸法変動にも対応できます。剛性アルミニウムドーム屋根は代替案であり、AWWA D108およびAPI 650に照らして検討され、積雪および風荷重はADM 2015およびASCE 7-10に基づいて評価されます。いずれの場合も、圧力逃し弁、フレームアレスタ、ガス出口はタンクと同じスコープに含まれ、圧力境界はコード圧力容器のスコープではなくキロパスカル範囲にとどまります。
混合、スカム、デッドゾーンの問題
混合は消化槽において最も効果の高い項目であり、最も頻繁に仕様が不十分になる項目でもある。ガス混合は安価で、基質が均質な場合には良好な温度均一性が得られる。スカム層が形成される場合には、ドラフトチューブまたは槽内インペラによる機械式混合が必要である。いずれの場合も、デッドゾーンは固形物が沈降し、泡が蓄積し、有効容積が静かに縮小する場所となる。だからこそ、混合カバレッジは一般的な循環として記述するのではなく、槽の形状に対して確認されるべきである。混合パターンまたは機械式破砕装置のいずれかを通じてスカム破砕能力を維持し、ガス回収ポイントは浮遊するキャップによって目詰まりしないようにサイズを決定すること。
技術仕様
パラメータ | 標準値／範囲 | 備考 |
中温温度 | 35～38 °C | 標準消化範囲 |
滞留時間 | 20～30日 | 固体負荷に依存 |
バイオガス発生量 | 除去VSあたり約0.5～0.6 m³/kg | 一般的な都市汚泥 |
膜屋根の圧力範囲 | ±3～5 kPa | 低圧ガス境界 |
内膜公称圧力 | 2～3 kPa | 二重膜ホルダー |
ホーローコーティング厚 | 0.25～0.45 mm | 不活性、pH 1～14 |
ホーロー融着温度 | 820～930 °C | 内装パネル融着 |
設計寿命 | ≥ 30年 | 指定の内装システムを使用 |
消化タンクの調達チェックリスト
メーカーに対し、自社が責任を負う嫌気性処理の完全な範囲を明記するよう求めること：槽、屋根およびガス境界、撹拌、加熱、ガス回収、脱硫、ならびに嫌気性セクションの試運転。測定されたpHと硫化物レベルに対する内部推奨事項を、それに続く承認とともに要求すること。注文に対する炉ログとパネルごとのスパークテスト記録を要求すること。不均一に沈下してはならない槽の基礎を誰が計算するかを確認すること。傾いた消化槽はガス回収を歪め、屋根のシールを損傷するからである。試運転計画を要求すること。運転初月がバイオマス集団とプラント全体の沈下挙動を決定するからである。そして予備パネルとガスケットの供給について確認すること。これは起動後よりも今のほうがはるかに安価である。
プロジェクト事例
プロジェクト | 所在地 | 製品 | 容量 | 範囲 |
嫌気性処理セクション | 中国河北省 | GFS消化槽、嫌気性EPCセクション | プロセス設計による | 嫌気性セクションの供給および試運転 |
産業廃水プログラム | 中国新疆ウイグル自治区 | GFSタンク、27基 | 30,469 m³ | 供給＋監督 |
醸造廃水貯留 | 中国四川省 | GFSタンク | 14,655 m³ | 供給＋監督 |
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と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を参考に設計されています。
汚泥消化の場合、これは二重膜屋根の統合と上記の低圧ガス境界、H₂Sおよびアンモニアのヘッドスペースに対応したホーロー内装、そして滞留時間とガス発生量の数値から導かれる槽のサイズ決定をカバーします。
よくある質問
Q1：消化槽は圧力容器ですか？
A1：いいえ。これは低圧タンクであり、そのガス境界はフレキシブル膜または数キロパスカル以内の逃し弁によって保持されます。圧力容器として設計または使用されておらず、屋根の圧力範囲はその範囲内に保つ必要があります。
Q2：汚泥消化槽にはどの屋根が適していますか？
A2: 二重膜屋根は一般に消化に適しています。なぜなら、密閉性があり、液面の変動に耐え、安価である一方、固定された形状が必要な場合には、AWWA D108およびAPI 650（ADM 2015およびASCE 7-10の荷重）に準拠した剛性アルミニウムドームが好まれます。
Q3: ホーロー内装も脱硫が必要ですか？
A3: いいえ。ホーローはタンク内部のH₂Sに耐性がありますが、タンクから出るガスにはまだ硫化物が含まれており、ボイラー、エンジン、配管を腐食させます。塩化鉄注入または乾式脱硫床は、内装に関係なくガストレインに設置する必要があります。
Q4: スカム層はどのように処理されますか？
A4: 全体積をカバーする混合、ドラフトチューブ循環、または機械的スカム破砕機、さらに浮遊するクラストによって目詰まりしない位置に配置されたガス捕集点を使用します。
Q5: 自治体の汚泥消化槽はどのような滞留時間を採用すべきですか？
A5: 中温条件下で20～30日が通常の計画範囲であり、固形物負荷と基質がそれを支持する場合は短縮され、その値は独自の汚泥を用いたベンチテストまたはパイロットテストで確認すべきです。
Q6: 既存のプラントに消化槽を追加できますか？
A6: はい。準備されたパッド上に並列の第二消化槽を設置することは一般的な拡張手段であり、元の反応槽を停止する必要がなく、これがプロジェクトスケジュールの制約となることがよくあります。
汚泥消化槽は、槽本体、気密屋根、撹拌、ガス設備が同一のプロセス数値に基づいて設計されたときにガスを供給する。35～38 °Cで20～30日の滞留時間とする中温運転が容積を決定し、二重膜屋根が低圧境界を定め、溶融琺瑯内装がH₂Sヘッドスペースにおける腐食余裕を設定する。基質性状、必要ガス発生量、サイトの風荷重および雪荷重の数値を問い合わせに記載し、供給者には槽ではなく完全な嫌気性スコープ全体を確約させること。
エンジニアに相談する
汚泥の種類と固形物負荷、日量と揮発性固形物の割合、目標ガス発生量、測定されたpHと硫化物濃度、加熱の可用性、設置面積、サイトの風と雪の値を送ってください。消化槽のオプション、屋根の推奨、滞留時間と容量の計算、完全な図面と認証パッケージを受け取ります。
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