Zbiorniki buforowe napowietrzania do wyrównywania przepływu w oczyszczalniach ścieków
Utworzono 02.12
Zbiorniki buforowe napowietrzania do wyrównywania przepływu w oczyszczalniach ścieków
Zbiornik buforowy napowietrzania zatrzymuje ścieki wystarczająco długo, aby spłaszczyć szczyty, które w przeciwnym razie uderzyłyby w stopień biologiczny falą hydrauliczną lub ładunkiem toksycznym. Jego wartość tkwi w wyrównywaniu, które zapewnia: stały przepływ i stałe obciążenie pozwalają systemowi napowietrzania utrzymać rozpuszczony tlen w pobliżu wartości zadanej, zamiast za nim podążać. Należy go projektować w oparciu o rzeczywistą krzywą dobową oraz najgorsze obciążenie awaryjne, zapewnić przykrycie kontrolujące odory bez uwięzienia gazu oraz wybrać wnętrze odporne na środowisko siarczkowe i pianowe, gdzie powierzchnia szkliwa łączonego ze stalą w zakresie pH od 1 do 14 z wykończeniem Ra poniżej 0,8 µm zazwyczaj przewyższa trwałością powłoki nakładane.
Przepompownia dopływowa jest zbudowana na szczyt podczas deszczowej pogody, a reszta oczyszczalni jest zbudowana na coś znacznie mniejszego. Bez bufora każdy spływ z ciężarówek, każda zmiana w podłączonych fabrykach i każde nocne zapotrzebowanie bytowe trafiają prosto do komory napowietrzania. Dmuchawy następnie przyspieszają, stężenie tlenu rozpuszczonego się waha, komora traci biomasę, którą budowała przez lata, a odczyt pozwolenia na wylocie opowiada tę historię tydzień później. Zbiornik buforowy napowietrzania umieszczony przed stopniem biologicznym to najprostsza odpowiedź, ale jest to również zbiornik z własnymi problemami: piana, odór, osadzone dno i wnętrze, które musi przetrwać wszystko, co kanalizacja dostarczyła tego ranka. Innymi słowy, zbiorniki buforowe napowietrzania to hydrauliczny amortyzator, którego oczyszczalnia nigdy nie uwzględnia w budżecie, dopóki pierwszy odczyt pozwolenia nie zawiedzie, a poniższe wymiarowanie opiera się na krzywej przepływu, a nie na praktycznej regule.
Co faktycznie absorbuje bufor
Zbiornik buforowy z napowietrzaniem wyrównuje hydraulikę i ładunek organiczny, a oba te aspekty wymagają odmiennego wymiarowania. Wyrównanie hydrauliczne to kwestia objętości: należy scałkować w czasie różnicę między dopływem a przepływem, który stopień biologiczny może przyjąć, a pole pod tą krzywą to niezbędna pojemność retencyjna. Wyrównanie organiczne to kwestia masy, ponieważ skokowy ładunek wysokozanieczyszczonych ścieków niesie ze sobą węgiel, którego żadna objętość retencji nie usunie; można go jedynie rozłożyć w czasie. W praktyce oczyszczalnie wymiarują zbiornik na podstawie krzywej dobowej plus margines na najgorsze pojedyncze zdarzenie, a następnie sprawdzają, czy wynikowa objętość jest możliwa do przetłoczenia przy dostępnym spadku hydraulicznym, czy wymaga pompy. Zbyt mały zbiornik buforowy z napowietrzaniem jest gorszy niż brak jakiegokolwiek, ponieważ wydłuża czas przetrzymania, nie zwiększając zdolności szczytowej, i po cichu pogłębia problem sedymentacji na dnie.
Konfiguracja: przepływ tłokowy, całkowite mieszanie lub sekwencyjny
Konfiguracja zbiornika decyduje o tym, jaki rodzaj wyrównywania uzyskasz. Całkowicie wymieszany bufor z intensywnym napowietrzaniem zapewnia najlepsze wyrównanie hydrauliczne i najlepszą kontrolę zapachów, ponieważ cała objętość jest w ruchu, ale wymaga dużego zapotrzebowania na powietrze lub mieszanie mechaniczne. Układ przepływu tłokowego lub szeregowych komór pozwala zakładowi wykorzystać bufor jako etap poprzedzający i utrzymać niższe zapotrzebowanie na powietrze. Wiele zakładów znajduje kompromis dzięki sekwencyjnemu podejściu porcjowemu: napełnianie, mieszanie, spuszczanie, dzięki czemu objętość pełni podwójną funkcję — wyrównywania i częściowego oczyszczania. Niezależnie od konfiguracji, należy utrzymywać wystarczające mieszanie na niskim poziomie, aby zapobiec zamulaniu dna, oraz zapewnić, że spuszczanie może opróżnić zbiornik do poziomu pozwalającego pompie pracować bez ryzyka suchego biegu, ponieważ bufor, który nigdy nie opróżnia się całkowicie, zaczyna wydzielać nieprzyjemny zapach.
Piana, kożuch i kwestia przykrycia
Zakryty zbiornik buforowy z napowietrzaniem wydziela zapach, chyba że pokrywa jest zaprojektowana, a nie tylko zamontowana. Piana i kożuch gromadzą się tam, gdzie powierzchnia jest spokojna, więc całkowicie zakryty zbiornik bez mieszania powierzchni staje się kożuchem, który blokuje wymianę gazową i pogarsza zapach. Praktycznym rozwiązaniem jest ograniczenie zakrytej powierzchni do minimum potrzebnego do zbierania gazów, zamontowanie zgarniacza kożucha lub napowietrzacza szczotkowego wzdłuż powierzchni oraz odprowadzenie gazów z przestrzeni nadcieczowej do jednostki kontroli zapachu zamiast ich odpowietrzania. Zbiornik ze stali szkliwionej jest tu pomocny, ponieważ wykończenie wnętrza ma chropowatość Ra poniżej 0,8 µm, dzięki czemu piana i biofilm odrywają się, a nie przylegają, a obojętna powierzchnia w zakresie pH od 1 do 14 radzi sobie z kwaśnymi strefami tworzącymi się pod kożuchem.
Materiał wewnętrzny w środowisku siarczkowym
Przestrzeń nad zbiornikiem uśredniającym to przypadek korozji, a nie ciecz. Beztlenowe kieszenie na dnie generują siarkowodór, a przy pH powyżej 8 amoniak również staje się istotny, co atakuje gołą stal węglową na granicy faz powietrze-ciecz i wzdłuż górnego pierścienia. Zastosowane powłoki opóźniają ten proces, ale ostatecznie odpadają płatami, a defekt w postaci płata staje się mikrootworem, który następnie przecieka. Szkliwo stapiane wewnątrz zbiornika stalowego szkliwionego eliminuje ten mechanizm: warstwa o grubości od 0,25 do 0,45 mm jest stapiana w temperaturze od 820 do 930 °C, ma wytrzymałość powyżej 3 450 N/cm², a każdy panel jest testowany iskrowo przy 1500 V DC przed wysyłką. Dla takich strumieni żywica epoksydowa utwardzana termicznie o grubości od 180 do 280 µm zgodnie z AWWA C550 jest rozsądną drugą opcją, natomiast cynkowanie ogniowe zgodnie z GB/T 13912-2020 nie jest tu odpowiednie.
Specyfikacja techniczna
Parametr | Typowa wartość / zakres | Uwaga |
Temperatura topnienia emalii | 820–930 °C | Jednoprzebiegowe stapianie z panelem stalowym |
Grubość powłoki emaliowanej | 0,25–0,45 mm | Inertne wnętrze w zakresie pH 1–14 |
Wytrzymałość warstwy emalii | ≥ 3 450 N/cm² | Odporność na zginanie i uderzenia |
Chropowatość powierzchni | Ra < 0,8 µm | Uwalnianie piany i biofilmu |
Napięcie testu iskrowego | 1500 V DC | Na panel przed wysyłką |
Grubość powłoki epoksydowej FBE | 180–280 µm | Alternatywa wnętrza AWWA C550 |
Odporność na działanie mgły solnej FBE | > 4 000 h | Trwałość antykorozyjna |
Projektowana żywotność | ≥ 30 lat | Z określonym systemem wnętrza |
Lista kontrolna doboru rozmiaru i oprzyrządowania
Najpierw wykonaj bilans masowy: przedstaw wykres godzinowego dopływu ścieków w reprezentatywnym tygodniu, odejmij przepływ, który może przyjąć stopień biologiczny, i scałkuj obszar dodatni, aby uzyskać wymaganą objętość; następnie dodaj zapas na deszcz projektowy lub najgorszy zrzut przemysłowy. Potwierdź rzędne wlotu i wylotu, aby zapewnić przepływ grawitacyjny, albo wyceń pompowanie. Dobierz miernik poziomu, który nadal wskazuje prawidłowo przy obecności piany, co zwykle oznacza kilka metod zamiast jednej. Zapewnij wolną przestrzeń na rozprężanie piany, drogę zbierania skratek do części wstępnej oraz dno, które można przepłukać z powrotem do procesu, a nie do kanalizacji deszczowej. I wymagaj od dostawcy zaprojektowania fundamentu na maksymalne obciążenie cieczą i osadem, ponieważ buforowy zbiornik napowietrzania przez długie okresy pozostaje pełny, a obciążenie nie jest oczywiste na podstawie masy własnej pustego zbiornika.
Studium przypadku
Projekt | Lokalizacja | Produkt | Pojemność | Zakres |
Magazynowanie wody o dużej średnicy | Namibia | Zbiornik GFS | 44 900 m³ | dostawa + nadzór |
Woda rezerwowa przeciwpożarowa | Syczuan, Chiny | Zbiornik GFS, 2 jednostki | 8 930 m³ | dostawa + wskazówki montażowe |
Program ścieków komunalnych | Syczuan, Chiny | Zbiornik GFS, 10 jednostek | 17 420 m³ | dostawa + wskazówki montażowe |
Zdolność inżynieryjna Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) projektuje i wytwarza zbiorniki magazynowe 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 pokrytych emalią rocznie, zrealizowała ponad 30 000 zainstalowanych projektów i dostarcza swoje zbiorniki do ponad 100 krajów. Nowa baza produkcyjna o powierzchni 150 000 m² została dodana w celu zwiększenia zdolności produkcyjnych, 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 usługi napowietrzania i wyrównywania obejmuje to opisane powyżej wnętrza emaliowane i epoksydowe, pokrywy i prowadzenie odpowietrzenia do kontroli zapachów oraz obciążenie fundamentu dla zbiornika, który przez dłuższy czas pozostaje na pełnym poziomie.
Najczęściej zadawane pytania
P1: Jaka jest różnica między zbiornikiem buforowym napowietrzania a komorą napowietrzania?
O1: Komora napowietrzania to reaktor oczyszczania, w którym powietrze jest barbotowane przez mieszaninę cieczy, aby hodować biomasę. Zbiornik buforowy napowietrzania to głównie zbiornik retencyjny, który wygładza przepływ przed etapem oczyszczania, chociaż może być napowietrzany, aby zapobiec sedymentacji. Niektóre oczyszczalnie używają jednego zbiornika do obu tych zadań.
P2: Jak dobrać objętość wyrównawczą?
A2: Wykreśl godzinowy dopływ w funkcji przepływu, jaki może przyjąć stopień dolny, zintegruj dodatnią różnicę w najgorszym tygodniu i dodaj margines na deszcz projektowy. Organiczne ładunki nie mogą być magazynowane, a jedynie rozłożone w czasie, więc zrzuty o wysokim stężeniu wymagają oddzielnej kontroli.
P3: Czy zbiornik wymaga przykrycia?
O3: Tam, gdzie odor jest regulowany, tak, ale przykrycie, które zatrzymuje spokojną warstwę kożucha, pogarsza sytuację. Utrzymuj przykryty obszar niewielki, mieszaj lub zbieraj powierzchnię i kieruj przestrzeń nadcieczową do skrubera biologicznego lub jednostki z węglem aktywnym.
P4: Które wnętrze pasuje do strumienia zawierającego siarczki?
O4: Wnętrze ze stopionego emalii jest solidnym wyborem w zakresie pH od 1 do 14, z epoksydem łączonym termicznie o grubości 180 do 280 µm jako drugą opcją. Stal ocynkowana nie nadaje się do pracy z siarczkami i kwasami.
P5: Czy zbiornik skręcany może być używany jako bufor napowietrzania?
O5: Tak. Zbiorniki skręcane na poziomie gruntu z odpowiednim wnętrzem są używane do wyrównywania i przetrzymywania, a ponieważ panele są dostarczane fabrycznie powlekane i testowane iskrowo, stan wnętrza jest udokumentowany od samego początku.
P6: Jak rozwiązuje się problem piany?
O6: Za pomocą mieszania powierzchniowego, takiego jak aeratory szczotkowe, zgarniacza szumowin zawracającego do głównego węzła oraz wystarczającej wolnej przestrzeni na rozszerzanie się piany. Gładka powierzchnia emaliowana o Ra poniżej 0,8 µm zmniejsza siłę przylegania piany do ściany.
Zbiornik buforowy napowietrzania jest jednym z najtańszych sposobów, aby powstrzymać oczyszczalnię biologiczną przed podążaniem za własnym dopływem; jego wartość wynika ze spłaszczania krzywej hydraulicznej i rozłożenia skoków organicznych, zanim dotrą one do biomasy. Praca projektowa to bilans masowy plus uczciwe spojrzenie na pianę, kożuch i przestrzeń nadcieczową nasyconą siarkowodorem, a te trzy czynniki określają objętość, przykrycie i wnętrze bardziej niż jakikolwiek inny element. Dobierz go do rzeczywistej krzywej dobowej, utrzymuj powierzchnię w ruchu i wybierz wnętrze zbudowane z myślą o gazie, a nie o cieczy.
Porozmawiaj z inżynierem
Prześlij nam godzinowy profil dopływu ścieków i jego szczyt, zmienność stężenia zanieczyszczeń w strumieniu, przepływ na odpływie, jaki może przyjąć stopień napowietrzania, limit regulacji odorów dla obiektu oraz dostępną powierzchnię zabudowy. Otrzymasz obliczenia doboru urządzeń, opcję konfiguracji, rekomendację wyposażenia wnętrza oraz pełny pakiet rysunków i certyfikatów.
WhatsApp