Интегрированные технологические решения. Системы осветлительных резервуаров GFS для разделения жидкости и твердых частиц
Создано 03.06
Интегрированные решения для очистки: системы осветлительных резервуаров GFS для разделения жидкости и твердых частиц
Осветлитель отделяет твердые частицы от жидкости под действием силы тяжести, и его производительность определяется скоростью поверхностного перелива, а не толщиной стенки. Поверхностная нагрузка от 0,5 до 2,0 м³/м²·сутки является проектным диапазоном для большинства муниципальных и промышленных осветлителей, корректируемым с учетом скорости осаждения твердых частиц и требуемого качества очищенной воды. Когда этот расчет указывает на большую площадь застройки, практичным решением является сборный резервуар из стеклоэмалированной стали: эмалевое покрытие устойчиво к анаэробным и кислотным условиям, которые развиваются в слое осадка, а сборные панели могут быть поставлены в виде комплектного резервуара со скребком, бункером и крышей. Два проектных решения, от которых зависит работоспособность резервуара, — это механизм сбора осадка и скорость отвода осадка.
Введение
Завод уже построен вокруг отстойника. Трубопроводы проложены, здание воздуходувной станции забетонировано, и инженеру-технологу нужны объём резервуара и время удержания, прежде чем можно будет закрыть объём гражданских работ. Сложность в том, что отстойник — это не резервуар-хранилище со спокойным впуском: это устройство гравитационного разделения, в котором время пребывания, энергия впуска и глубина слоя осадка должны быть согласованы между собой, а стенка резервуара должна выдерживать зону осадка, которая становится анаэробной, издаёт запах и вызывает коррозию. В этой статье рассматриваются расчёт разделения, сборные механизмы и то, как специфицируется отстойник из стеклоэмалированной стали, чтобы резервуар и процесс работали как единая система. То, что завод фактически покупает под заголовком интегрированные решения для очистки, — это системы отстойных резервуаров GFS для разделения жидкости и твёрдых частиц, специфицированные как одна линия с общим впускным коллектором и единым отбором осадка, а не сосуд, купленный по чертежу.
Что фактически отделяет твердые частицы
Осветление определяется гидравлической нагрузкой на поверхность, а всё остальное — детали. Расчётное выражение простое: поверхностная нагрузка в кубических метрах на квадратный метр в сутки равна расходу, делённому на площадь в плане. Большинство муниципальных первичных отстойников и многие задачи промышленного усреднения находятся в диапазоне 0,5–2,0 м³/м²·сут, причём точное значение определяется скоростью осаждения частиц и качеством очищенной воды, которое разрешено для станции. После выбора требуемой поверхностной нагрузки площадь в плане определяется по расчётному расходу, а диаметр — по площади. Расход 2 000 м³/ч при 1,2 м³/м²·сут требует примерно 1 400 м² площади в плане, что соответствует диаметру около 42 м — именно тот размер, при котором болтовая панельная система начинает иметь больше смысла, чем монолитный резервуар. При таком размере интегрированные решения для очистки — системы отстойников GFS для разделения жидкости и твёрдых частиц — обычно дешевле в монтаже, чем заливной резервуар, поскольку панели поставляются плоскими, а строительные работы сводятся к кольцевой балке.
К этому числу применимы две поправки. Первая — входная зона: неудачно расположенный вход создаёт короткое замыкание, которое уничтожает эффективную зону осаждения, поэтому входной колодец и перегородка должны быть рассчитаны с той же тщательностью, что и сам отстойник. Вторая — слой осадка: осветлитель, который отводит свой слой слишком быстро, теряет улавливание, а тот, что отводит слишком медленно, позволяет слою загнивать и подниматься в зону осаждения. Практическое решение — скребок с регулируемой скоростью, скорость перемещения которого согласована с глубиной слоя осадка, измеренной у конуса. Заданные в рамках работ интегрированные решения для очистки — системы осветлительных резервуаров GFS для разделения жидкости и твёрдых частиц — стоит покупать только тогда, когда скорость скребка, глубина слоя осадка и скорость отвода заданы совместно.
Конструкция резервуара для осветлителя
Обечайка резервуара должна выдерживать воздействие иловой зоны — наименее благоприятной части любого очистного сооружения. Под зоной осаждения находится слой органических твёрдых частиц, который переходит в анаэробное состояние, локально снижает pH и производит сульфиды. Окрашенная изнутри углеродистая сталь в этой зоне выходит из строя на уровне ватерлинии в течение нескольких лет. Стеклоэмалевые панели решают эту проблему иначе: эмаль сплавляется со сталью при 820–930 °C в слой толщиной 0,25–0,45 мм, инертна в диапазоне pH 1–14 и имеет шероховатость поверхности ниже Ra 0,8 мкм. Тогда критичными становятся такие виды отказов, как расслоение и точечная пористость, которые являются предметом контроля при производстве, а не полевым ремонтом, и которые выявляются испытанием на искровой пробой постоянным током 1500 В после сборки.
Геометрия следует за механизмом. Круглый отстойник с центральным подающим колодцем и радиальным или мостовым скребком в коническое центральное днище является стандартным решением для одноблочной установки. Квадратные или прямоугольные болтовые отстойники возможны, но нерационально используют площадь в плане и усложняют скребок. Днище с бункером обеспечивает компактную зону осадка с высоким отбором твёрдых частиц, подходит для корпуса GFS, поскольку бункер можно собрать из тех же панелей с изменённым профилем, и сопоставляется с более глубокой выемкой грунта. Плоское днище со скребком и боковым отводом мельче, но вмещает больший объём слоя осадка, который служит буфером за счёт эффективности улавливания.
Скребок, привод и механическая часть
Механический пакет определяет, будет ли резервуар осветлителем или накопителем грязи. Скребок с центральным приводным мостом движется медленно, обычно со скоростью, которая перемещает собранный ил к центральному бункеру, не взмучивая его; скребок с периферийным приводом движется по стенке резервуара и подходит для больших диаметров, где центральный мост потребовал бы чрезмерной конструкции. Выбор привода, защита подшипников от сероводорода и конструкция скребковых лопастей, предотвращающая вспахивание слоя осадка, — это три пункта, которые следует тщательно оговаривать. На болтовом резервуаре GFS мост может быть изготовленной стальной конструкцией, поставляемой секциями и собираемой на болтах на месте, что позволяет избежать полевой сварки и термообработки, которые потребовались бы для монолитного или сварного осветлителя.
Вентиляция — вторая механическая тема. Газовое пространство осветлителя будет содержать сероводород и метан из слоя осадка, поэтому крыша и вентиляционное отверстие должны рассматриваться как объект коррозионной защиты и безопасности, а не как второстепенный вопрос. Эмаль защищает сторону, контактирующую с жидкостью; сталь крыши, вентиляционная труба и привод скребка требуют нанесения покрытия или выбора материала для газового пространства. Там, где газовое пространство закрыто, обычным решением является крыша с опцией газонепроницаемой мембраны и предохранительными клапанами давления и вакуума, а вентиляционное отверстие должно быть рассчитано на газовыделение слоя осадка при пиковой нагрузке.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Скорость поверхностного перелива | 0,5–2,0 м³/м²·сут | проектный диапазон для большинства осветлителей |
Расчетный расход, пример | 2 000 м³/ч | определяет площадь в плане и, следовательно, диаметр |
Площадь планировки, пример объекта | около 1 400 м² | расход, делённый на поверхностную нагрузку |
Время пребывания | обычно несколько часов | сверка с требуемым удержанием |
Глубина слоя осадка | регулируется скоростью отбора | отбирать быстрее для увеличения удержания, медленнее для буферизации |
Температура плавления эмали | 820–930 °C | стекло, сплавленное со сталью за один цикл |
Толщина слоя эмали | 0,25–0,45 мм | испытание искрой 1500 В пост. тока после сборки |
Устойчивость эмали к pH | 1–14 | инертный в зоне анаэробного покрова |
Шероховатость внутренней поверхности | Ra < 0,8 мкм | снижает отложения на стенке |
Ширина панели | около 1,2 м | модульная болтовая панельная система |
Класс болтов | болты класса 8.8 | антикоррозионное соединение |
Расчётный срок службы | не менее 30 лет | в заданных условиях химического воздействия |
Интеграция осветлителей в комплексное решение для очистки
Комплексное решение для очистки заслуживает доверия только в том случае, если осветлитель был рассчитан с учётом его соседних звеньев — как вышестоящих, так и нижестоящих, — а не рассчитан изолированно, а затем подключён. Расположенный перед ним усреднитель сглаживает поток, чтобы осветлитель не был вынужден принимать пиковую нагрузку, которую он не в состоянии осадить. Расположенная перед ним биологическая ступень определяет нагрузку по твёрдым веществам. Расположенный за ним сгуститель или узел сгущения задаёт концентрацию отводимого ила, а расположенный за ним метантенк или анаэробный реактор принимает отводимый ил. На промышленной площадке, где ил направляется на анаэробное сбраживание, выходная концентрация осветлителя определяет время удержания в метантенке, что, в свою очередь, определяет объём метантенка.
Для анаэробного маршрута рабочий диапазон является мезофильным при 35–38 °C с гидравлическим временем удержания 20–30 дней для обычного муниципального осадка и выходом биогаза 0,5–0,6 м³ на кг добавленных летучих твёрдых веществ. Именно эта цепочка является причиной, по которой мы запрашиваем полную технологическую линию обработки, а не только резервуар: осветлитель, который направляет 4 процента твёрдых веществ в метантенк, — это другая машина, нежели та, которая направляет 2 процента. Когда проект относится к классу обслуживания, по которому нет непосредственно сопоставимой документально подтверждённой поставки, мы описываем то, что поставляется в смежных задачах для муниципальных и промышленных сточных вод, с диапазоном производительности, подтверждённым спецификацией проекта, вместо того чтобы подразумевать конкретный прошлый объект.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Вместимость | Область применения |
Резервуар для воды большого диаметра | Намибия | Резервуар GFS | 44 900 м³ | поставка и надзор |
Противопожарные резервуары, две единицы | Китай, Сычуань | резервуары GFS | 8 930 м³ | φ19,87 × 14,4 м каждый, поставка |
Резервуары городских сточных вод, 10 единиц | Китай, Сычуань | резервуары GFS | 17 420 м³ всего | поставка и монтаж на площадке |
Резервуары промышленных сточных вод, 27 единиц | Китай, Синьцзян | резервуары GFS | 30 469 м³ всего | поставка и надзор |
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и производством сборных резервуаров с 2008 года. Являясь первым в Китае производителем резервуаров из стеклоплавильной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, выпускает около 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Для осветления и разделения жидкости и твёрдых веществ это выходит за пределы корпуса в мост сбора осадка, бункер, крышу и вентиляцию, рассчитанную на газ покрова, а также в интерфейс с линией анаэробного сбраживания, где отобранная концентрация определяет объём реактора.
Часто задаваемые вопросы
В1: Как рассчитать размер осветлителя, а не резервуара для хранения?
A1: Исходя из скорости поверхностного перелива, а не только из времени удержания. Разделите расчётный расход на требуемую поверхностную нагрузку, чтобы получить площадь в плане, определите диаметр по этой площади, затем добавьте к высоте корпуса входной колодец, скребковую конструкцию и надводный борт.
Вопрос 2: Можно ли собрать резервуар из стеклоплавильной стали на болтах с коническим днищем?
Ответ 2: Да. Бункер изготавливается из той же панельной системы с измененным профилем, а болтовое соединение делает конус заводским узлом, а не сваркой на месте. Компромиссом является более глубокий котлован.
Вопрос 3: Что вызывает потерю захвата осветлителя после ввода в эксплуатацию?
Ответ 3: Обычно это осаждение ила в зону отстаивания из-за чрезмерно глубокого накопления или скорость скребка, которая взмучивает слой. Оба параметра являются эксплуатационными настройками; конструктивным решением является скребок с регулируемой скоростью и измерение глубины слоя ила в конусе.
Вопрос 4: Помогает ли эмалевое покрытие в осветлителе?
A4: Да. Слой шлама становится анаэробным и кислым, а эмаль инертна в диапазоне pH 1–14. Это исключает коррозию облицовки как причину отказа и оставляет механическую часть, наружное покрытие и болтовые соединения в качестве пунктов inspection.
Q5: Следует ли герметизировать крышу осветлителя?
A5: Только там, где образование газа это оправдывает, и в таком случае с предохранительными клапанами давления и вакуума и вентиляционным отверстием, рассчитанным на пиковую нагрузку. Открытое вентиляционное отверстие в коррозионной газовой среде всё равно требует покрытой или легированной стали в газовой зоне.
Q6: Как осветлитель взаимодействует с анаэробным метантенком?
A6: Осветлитель задаёт концентрацию сгущённого шлама, которая определяет нагрузку на метантенк и, следовательно, требуемый объём при мезофильном времени удержания 20–30 дней. Изменение отбора из осветлителя изменяет размер метантенка.
Вопрос 7: Можно ли расширить осветлитель позже?
Ответ 7: На болтовом корпусе — да, добавив второй блок параллельно или нарастив корпус дополнительными панелями. Параллельное подключение — обычное решение, поскольку производительность осветлителя зависит от площади в плане, и удвоение площади означает второй резервуар, а не более высокий.
Заключение
Система осветлителя работает эффективно, когда поверхностная нагрузка, схема впуска и скорость отвода осадка спроектированы в комплексе, а корпус способен удерживать анаэробный слой в течение десятилетий, не становясь объектом постоянного обслуживания. Стеклоэмалированные стальные болтовые корпуса напрямую отвечают на вторую часть этого требования, а болтовая панельная конструкция делает осветлитель большого диаметра поставляемым на площадки, где монолитный резервуар был бы неприменим.
Пришлите нам расчетный расход, содержание твердых частиц на входе и выходе, доступный участок и маршрут отвода осадка ниже по потоку, и мы предоставим расчет поверхностной нагрузки, диаметр и высоту корпуса, а также механический объем работ для рассмотрения.
Связаться с инженером
Предоставьте нам расход, нагрузку по твёрдым веществам, график и информацию о том, что происходит с осадком. Вы получите расчёт отстаивания, геометрию резервуара, предложение по скребку и бункеру, а также пакет технической документации. Это инженерные решения, которые можно предъявить вашему собственному технологическому консультанту, а не рекламный проспект.
WhatsApp