Wybór i specyfikacja zbiornika do magazynowania osadu dla trudnych płynów
Utworzono 09.04
Wybór i specyfikacja zbiornika do magazynowania osadu dla trudnych płynów
Zbiornik do magazynowania osadu jest wymiarowany na podstawie ilości suchej masy, którą musi pomieścić, oraz liczby dni jej przechowywania, a nie na podstawie wartości przepływu. Użyteczna objętość równa się dziennej ilości suchej masy podzielonej przez stężenie magazynowane, pomnożonej przez liczbę dni przetrzymywania, plus wolna przestrzeń na osad i pianę, które się wytrącają. Stal emaliowana ogniowo sprawdza się w kontakcie z tym płynem, ponieważ emalia jest obojętna w zakresie pH 1–14 i ma powierzchnię poniżej Ra 0,8 µm, co zmniejsza przyczepność lepkiego osadu. Dwa elementy konstrukcyjne, które decydują o tym, czy zbiornik działa prawidłowo, to mieszanie zapewniające ruchliwość cząstek stałych oraz wentylacja i zagospodarowanie przestrzeni gazowej pod kątem siarkowodoru wytwarzanego przez magazynowany osad.
Osad to najmniej efektowny strumień w oczyszczalni i najbardziej niszczycielski dla zbiornika. Jest gęsty, osiada, w ciągu kilku godzin od zatrzymania procesu przechodzi w stan beztlenowy, wydziela nieprzyjemny zapach i zawiera żrącą mieszaninę siarczków, amoniaku i kwasów organicznych. Zbiornik ze stali węglowej z malowanym wnętrzem wytrzymuje to przez kilka lat, a następnie ulega awarii na linii cieczy i pod osadem. W tym artykule omówiono obliczanie objętości, wymagania dotyczące mieszania, kwestię wykładziny, przestrzeń gazową, która bywa pomijana, oraz kontrolę poziomu i inspekcję, które zapobiegają przekształceniu się zbiornika osadu w przelew.
Wymiarowanie na podstawie suchej masy i dni przetrzymywania
Kwestia objętości to bilans masy suchej substancji i jest bardziej wiarygodna niż jakakolwiek wartość przepływu. Zacznij od dziennej masy suchej substancji z procesu wstępnego, podziel ją przez stężenie, jakie będzie utrzymywał zbiornik, a otrzymasz dzienną objętość; pomnóż przez liczbę dni, które zbiornik musi pokryć, co jest określone przez harmonogram zrzutu lub odwadniania oraz przez potrzebę buforowania weekendu lub postoju konserwacyjnego. Następnie dodaj wolną przestrzeń na osad, który się sedymentuje, i pianę, która się wznosi, ponieważ oba te czynniki zużywają użyteczną objętość w ciągu kilku tygodni.
Rozpatrzony przypadek: 8 ton suchych substancji stałych na dobę przy stężeniu 5 procent to 160 m³ osadu na dobę. Przetrzymywanie przez pięć dni oznacza 800 m³ użytecznej pojemności, a przy zapasie na osad i pianę wynoszącym około 15 procent płaszcz jest określony na blisko 920 m³. Ta liczba jest umiarkowana dla zbiornika skręcanego i niewygodna dla zbiornika budowanego na miejscu, co jest zwykłym powodem, dla którego właściciel ostatecznie kupuje zbiornik, zamiast go wykopywać. Większe oczyszczalnie również skalują się w ten sposób, a pojedyncze zbiorniki skręcane są dostarczane do 60 000 m³, gdzie wymóg buforowania rośnie.
Mieszanie: element decydujący o tym, czy zbiornik utrzymuje swoją objętość
Zbiornik osadu bez mieszania to osadnik, a osadnik traci pojemność w miarę zagęszczania się warstwy osadu. Osad opada szybko; w ciągu jednej zmiany dno niemieszanego zbiornika pokrywa zagęszczone złoże, a miesiąc później złoże to może zajmować jedną trzecią zbiornika. Mieszanie mechaniczne lub mieszanie gazem utrzymuje ciała stałe w zawieszeniu lub w stanie wystarczającej ruchliwości, aby można je było pompować, i oba rozwiązania wiążą się z kosztami: mieszadła mechaniczne wymagają zasilania i ochrony łożysk przed ścierniwem, a mieszanie gazem wykorzystuje gaz z fermentatora lub dmuchawę i wymaga kolektora rozprowadzającego, który się nie zatyka.
Dwa szczegóły mają większe znaczenie niż typ mieszalnika. Pierwszym jest rozmieszczenie: mieszadła umieszczone tak, aby nie tworzyły martwego narożnika, w którym gromadzi się ciężki żwir, oraz wylot pobierający z miejsca, z którego nie może przedostać się do pompy zagęszczone złoże. Drugim jest przestrzeń gazowa: mieszane osady uwalniają siarkowodór i metan do przestrzeni nad cieczą, więc otwór odpowietrzający musi być zwymiarowany pod kątem ilości wytwarzanego gazu, a stal w przestrzeni nad cieczą musi być zabezpieczona przed atmosferą korozyjną. Mieszanie bez strategii gospodarki gazowej po prostu przenosi problem korozji z linii cieczowej na dach.
Wyłożenie i przypadek emalii
Osad denny to najbardziej agresywne środowisko, z jakim zetknie się wnętrze zbiornika – jest kwaśny i zawiera siarczki. Gdy tylko osad przestaje się poruszać, bakterie beztlenowe wytwarzają lotne kwasy tłuszczowe i siarkowodór, pH lokalnie spada, a siarczki atakują stal. Stal powlekana szkłem eliminuje ten problem w odniesieniu do wykładziny: emalia jest wtapiana w stal w temperaturze 820–930 °C, tworząc warstwę o grubości 0,25–0,45 mm o wytrzymałości powyżej 3 450 N/cm², chemicznie obojętną w zakresie pH 1–14, poddaną testowi iskrowemu przy 1500 V DC po montażu i projektowaną na co najmniej 30 lat. Jej powierzchnia ma chropowatość poniżej Ra 0,8 µm, co warto zauważyć w przypadku lepkiego osadu, ponieważ zmniejsza przyczepność do ściany i dna.
Rodzaje uszkodzeń, które pozostają, to rozwarstwienie i pory, a praktyczną reakcją jest fabryczny zapis z próby iskrowej, a nie naprawa w terenie. Alternatywą jest epoksyd nakładany metodą fluidyzacyjną o grubości powłoki 180–280 µm i odporności na działanie mgły solnej powyżej 4000 godzin zgodnie z AWWA C550 — to droga powłokowa, gdy preferowana jest wykładzina; cynkowanie ogniowe nie wchodzi tu w grę, ponieważ cynk jest szybko atakowany przez kwaśne osady zawierające siarczki. W przypadku płaszcza skręcanego złącza są uszczelniane i skręcane śrubami klasy 8.8, podlegają kontroli, a panel można wymienić i ponownie poddać płaszcz próbie bez opróżniania zbiornika, jeśli pozwalają na to warunki eksploatacji.
Specyfikacja techniczna
Parametr | Typowa wartość / zakres | Uwaga |
Podstawa projektowa | dzienna sucha masa podzielona przez stężenie magazynowane pomnożone przez dni przetrzymywania | bilans masy, nie przepływ |
Przykładowy przypadek | 8 t/d suchej masy przy 5 procent TS, 5 dni retencji | około 920 m³ płaszcza z wolną przestrzenią |
Wolna przestrzeń | około 15 procent na osad i pianę | oba zużywają użyteczną objętość |
Mieszanie | mieszanie mechaniczne lub gazowe | zapobiega utracie objętości warstwy |
Wylot | pobiera z miejsca, które omija zagęszczone złoże | chroni pompę |
Temperatura topnienia emalii | 820–930 °C | jeden cykl topnienia termicznego |
Grubość warstwy emalii | 0,25–0,45 mm | Test iskrowy 1500 V DC po montażu |
Odporność emalii na pH | 1–14 | obojętny w warunkach beztlenowych |
Chropowatość powierzchni wewnętrznej | Ra < 0,8 µm | zmniejsza przyczepność lepkiego osadu |
Gaz w przestrzeni nadcieczowej | H₂S i metan z osadzonego osadu | odpowietrznik dobrany do wytwarzania gazu |
Klasa ciśnienia | od atmosferycznego do niskiego ciśnienia | dach i odpowietrznik wyznaczają granicę |
Trwałość projektowa | co najmniej 30 lat | w określonych warunkach pracy z osadem |
Sterowanie poziomem, odpowietrzanie i przelew, którego nikt nie zaplanował
Zbiornik osadu odnotowany w rejestrze publicznym jako niesprawny, gdy dochodzi do przepełnienia, a przyczyną prawie nigdy nie jest wykładzina. To przyrząd do pomiaru poziomu: zbiornik osadu napełniany „na ślepo" nie ma alarmu, dopóki poziom nie będzie widoczny gołym okiem u góry, a weekend zmniejsza zdolność zrzutu, podczas gdy proces upstream nadal produkuje. Należy określić przyrząd do pomiaru poziomu ze zdalnym wskazaniem do sterowni, alarmem wysokiego poziomu oraz zdefiniowanym protokołem zrzutu, który określa, co się dzieje w przypadku zadziałania zabezpieczenia. To element systemu sterowania, a nie element zbiornika, i jest to najtańsze ubezpieczenie w projekcie.
Odpowietrznik jest drugi. Zamknięta przestrzeń nad osadem czynnym generuje gaz, więc zbiornik wymaga odpowietrzenia lub zabezpieczenia przed nadciśnieniem i podciśnieniem, dobranego do ilości wytwarzanego gazu i wahań temperatury, z uwzględnieniem dalszej obróbki, gdy gaz jest odprowadzany. Gdy przestrzeń nad osadem jest zamknięta w celu ograniczenia odorów, typowym rozwiązaniem jest gazoszczelny dach membranowy z wewnętrzną membraną o nominalnym ciśnieniu około 2–3 kPa i urządzeniem zabezpieczającym, a przypadki obciążeń dla opcji sztywnego dachu pochodzą z ADM 2015 lub ASCE 7-10.
Przypadek projektu
Projekt | Lokalizacja | Produkt | Pojemność | Zakres |
Zbiorniki na ścieki browarnicze | Chiny, Syczuan | Zbiorniki GFS | 14 655 m³ | dostawa zbiornika skręcanego i dachu |
Sekcja beztlenowa dla ścieków z przetwórstwa fasoli | Chiny, Hebei | Zbiorniki fermentacyjne GFS | sekcja procesu beztlenowego | dostawa zbiornika plus integracja procesu |
Zbiorniki na ścieki przemysłowe, 27 jednostek | Chiny, Xinjiang | Zbiorniki GFS | 30 469 m³ łącznie | dostawa i nadzór |
Zbiorniki na ścieki komunalne, 10 jednostek | Chiny, Syczuan | Zbiorniki GFS | 17 420 m³ łącznie | dostawa i montaż na miejscu |
Możliwości inżynieryjne Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) projektuje i wytwarza zbiorniki skręcane od 2008 roku. Jako pierwszy w Chinach producent zbiorników ze stali powlekanej szkłem (GFS), firma posiada blisko 200 patentów związanych z emalią, produkuje około 300 000 stalowych płyt powlekanych emalią rocznie, zrealizowała ponad 30 000 zainstalowanych projektów i dostarcza swoje zbiorniki do ponad 100 krajów. Dodano nową bazę produkcyjną o powierzchni 150 000 m², aby zwiększyć zdolności produkcyjne, a pojedyncze zbiorniki są dostarczane o pojemności do 60 000 m³. Produkcja odbywa się zgodnie z ISO 9001 i ISO 45001, z certyfikacją produktów obejmującą NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI i EUROCODE, a projektowanie opiera się na AWWA D103-09, AWWA C550 i NFPA, tam gdzie wymaga tego zastosowanie.
W przypadku obsługi osadu odpowiedni zakres obejmuje wnętrze emaliowane wraz z jego zapisem z próby iskrowej, układ mieszania i wylotu, który utrzymuje objętość w użytecznym stanie, oraz dach, odpowietrzenie i granicę nadciśnieniową dostarczane wraz z płaszczem, aby przestrzeń gazowa była obsługiwana od samego początku.
Najczęściej zadawane pytania
P1: Jak dobrać rozmiar zbiornika do magazynowania osadu?
O1: Podziel dzienną masę suchych substancji stałych przez stężenie magazynowane, aby otrzymać dzienną objętość, pomnóż przez liczbę dni przetrzymywania, a następnie dodaj zapas wolnej przestrzeni na osad i pianę. Bilans masowy jest znacznie bardziej niezawodny niż wartość przepływu dla płynu nienewtonowskiego.
P2: Dlaczego mieszanie jest konieczne?
A2: Ponieważ osad osiada i zagęszcza się, a zagęszczone złoże zajmuje użyteczną objętość i ostatecznie blokuje wylot. Mieszanie utrzymuje ciała stałe w ruchu, dzięki czemu zbiornik nadal mieści to, do czego został zaprojektowany rok później.
Q3: Czy zbiornik GFS może przechowywać surowy osad?
A3: Tak. Emalia jest obojętna w zakresie pH 1–14, co obejmuje kwaśną warstwę zawierającą siarczki. Potwierdź układ wylotu i pompy względem przechowywanego stężenia, zamiast zakładać wydajność pompowania.
Q4: Czy zbiornik wymaga odpowietrznika?
A4: Tak. Wytwarzanie gazu ze składowanego osadu trafia do przestrzeni nadcieczowej, więc wymagany jest odpowietrznik lub zawór nadciśnieniowo-podciśnieniowy dobrany do tego wytwarzania, z uwzględnieniem dalszej obsługi gazu.
Q5: Czy zbiornik jest zbiornikiem ciśnieniowym?
A5: Nie. Jest to zbiornik atmosferyczny lub niskociśnieniowy, którego granice wyznacza dach, odpowietrzenie i zawór bezpieczeństwa. Zbiorniki ciśnieniowe, tam gdzie wymaga tego proces, są projektowane zgodnie ze specyfikacją i normami uzgodnionymi w umowie.
P6: Co powoduje przepełnienie zbiornika osadu?
O6: Zarządzanie poziomem, a nie awaria wykładziny. Zbiornik osadu napełniany w ciemno, bez zdalnego alarmu i bez zdefiniowanego protokołu zrzutu, na pewno się przepełni, a zwykle przyczyną źródłową jest przyłącze zrzutowe, o którym wszyscy zakładali, że istnieje.
P7: Jaki jest program inspekcji?
A7: Powłoka zewnętrzna i łby śrub, uszczelka na otwieranych połączeniach, odpowietrznik i zabezpieczenie, przyrząd do pomiaru poziomu, wylot i głębokość osadu przy każdym opróżnieniu, plus ponowny test iskrowy po każdej wymianie panelu.
Zbiornik do magazynowania osadu działa, gdy utrzymuje swoją objętość: zwymiarowany na podstawie suchej masy, mieszany tak, aby kożuch nie zjadał pojemności, wyłożony materiałem odpornym na siarczki i kwasy oraz wyposażony w alarm poziomu i odpowiedrzenie, które zostały zaprojektowane celowo. Jeśli bilans masy i mieszanie są prawidłowe, zbiornik jest niewidoczny; jeśli je pominiesz, stanie się coroczną pozycją konserwacyjną zakładu.
Prześlij nam wielkość produkcji suchej masy, stężenie, jakie możesz magazynować, liczbę dni przetrzymywania oraz warunki terenowe, a zwrócimy obliczenia objętości, dobór wymiarów zbiornika, propozycję mieszania i odpowietrzania oraz pakiet dokumentacji technicznej.
Porozmawiaj z inżynierem
Przekaż nam charakterystykę osadu, dzienne obciążenie substancją stałą i harmonogram, który musisz pokryć, a wspólnie dobierzemy wymiary zbiornika. Otrzymasz bilans masy, geometrię płaszcza, zalecenia dotyczące wykładziny i mieszania oraz rysunki do przeglądu. Najpierw odpowiedź inżynierska, bez zobowiązań.
WhatsApp