Выбор и спецификация резервуара для хранения осадка для сложных жидкостей
Создано 09.04
Выбор и спецификация резервуара для хранения осадка для сложных жидкостей
Резервуар для хранения осадка рассчитывается исходя из количества сухих solids, которое он должен вмещать, и количества дней хранения, а не из показателя расхода. Полезный объём равен суточному количеству сухих solids, делённому на концентрацию хранения, умноженному на количество дней хранения, плюс запас над уровнем жидкости для осадка и пены, которые оседают. Стеклоэмалированная сталь подходит для этой среды, поскольку эмаль инертна в диапазоне pH 1–14 и имеет поверхность ниже Ra 0,8 мкм, что снижает адгезию липкого осадка. Два конструктивных решения, определяющих работоспособность резервуара, — это перемешивание для поддержания подвижности solids и обработка вентиляции и газового пространства для сероводорода, который выделяет хранимый осадок.
Шлам — наименее привлекательный поток на очистных сооружениях и наиболее разрушительный для резервуара. Он густой, оседает, в течение нескольких часов после остановки переходит в анаэробное состояние, издаёт запах и содержит коррозионную смесь сульфида, аммиака и органических кислот. Резервуар из углеродистой стали с окрашенной внутренней поверхностью выдерживает его несколько лет, а затем разрушается на линии жидкости и под осадком. В этой статье рассматриваются расчёт объёма, требования к перемешиванию, вопрос футеровки, часто упускаемое из виду газовое пространство, а также контроль уровня и inspections, которые не позволяют шламовому резервуару превратиться в источник перелива.
Расчёт по сухому веществу и дням хранения
Вопрос объема — это баланс массы по сухому веществу, и он надежнее любого показателя расхода. Начните с суточной массы сухого вещества из вышестоящего процесса, разделите на концентрацию, которую будет удерживать резервуар, и вы получите суточный объем; умножьте на количество дней, которое должен покрывать резервуар, а это определяется графиком сброса или обезвоживания и необходимостью буферизации выходных или остановки на техническое обслуживание. Затем добавьте запас над уровнем жидкости для осадка, который оседает, и пены, которая поднимается, поскольку и то, и другое в течение нескольких недель сокращает полезный объем.
Практический пример: 8 тонн сухого вещества в день, поступающего при концентрации 5 процентов, — это 160 м³ в день осадка. Пятидневное хранение означает 800 м³ полезного объёма, а с допуском на осадок и пену примерно 15 процентов корпус рассчитывается примерно на 920 м³. Эта цифра умеренна для болтового резервуара и неудобна для сооружаемого на месте бассейна — обычная причина, по которой владелец в итоге покупает резервуар, а не выкапывает его. Более крупные станции масштабируются таким же образом, и одиночные болтовые резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³ там, где потребность в буферной ёмкости возрастает.
Перемешивание: фактор, определяющий, удержит ли резервуар свой объём
Резервуар для осадка без перемешивания — это отстойник, а отстойник теряет объём по мере уплотнения слоя осадка. Осадок оседает быстро; в течение одной смены на дне резервуара без перемешивания образуется уплотнённый слой, а через месяц этот слой может занимать треть резервуара. Механическое перемешивание или газовое смешивание поддерживает твёрдые частицы во взвешенном состоянии или сохраняет их достаточно подвижными для перекачивания, и оба способа имеют стоимостные последствия: механические мешалки требуют электроэнергии и защиты подшипников от абразивных частиц, газовое смешивание использует биогаз из метантенка или воздуходувку и требует распределительного коллектора, который не засоряется.
Две детали важнее типа смесителя. Первая — компоновка: мешалки должны быть расположены так, чтобы не создавать застойный угол, где скапливается тяжёлый песок, а выпускное отверстие должно забирать из места, откуда уплотнённый слой не попадёт в насос. Вторая — газовая полость: перемешиваемый ил выделяет сероводород и метан в надводное пространство, поэтому вентиляция должна быть рассчитана на объём газовыделения, а сталь надводного пространства должна быть защищена от коррозионной атмосферы. Перемешивание без стратегии обращения с газами просто переносит проблему коррозии из жидкостной линии на крышу.
Облицовка и случай с эмалью
Иловый слой — это наиболее агрессивная среда, с которой сталкивается внутренняя поверхность резервуара, и она является кислой и содержит сульфиды. Как только ил перестаёт двигаться, анаэробные бактерии производят летучие жирные кислоты и сероводород, pH локально снижается, и сульфиды атакуют сталь. Стеклоэмалевое покрытие по стали устраняет эту проблему для футеровки: эмаль сплавляется со сталью при 820–930 °C в слой толщиной 0,25–0,45 мм с прочностью выше 3 450 Н/см², химически инертна в диапазоне pH 1–14, проходит испытание на пробой при 1500 В постоянного тока после сборки и рассчитана на срок службы не менее 30 лет. Её поверхность имеет шероховатость ниже Ra 0,8 мкм, что стоит отметить для липкого ила, поскольку это снижает адгезию на стенке и днище.
Остающиеся виды отказов — это расслоение и точечные поры, и практическим ответом на них является заводской протокол испытания искровым разрядом, а не ремонт на месте. Альтернативой является эпоксидное покрытие, нанесённое методом напыления и оплавления, толщиной плёнки 180–280 мкм с сопротивлением солевому туману более 4000 часов согласно AWWA C550 — это тот путь нанесения покрытия, где предпочтительна облицовка; горячее цинкование здесь не подходит, поскольку цинк быстро разрушается кислым и сульфидсодержащим шламом. На болтовом корпусе соединения уплотнены прокладками и стянуты болтами класса 8.8, они доступны для осмотра, и панель может быть заменена, а корпус повторно испытан без опорожнения резервуара, если это позволяет режим эксплуатации.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Основа расчёта | суточное сухое вещество, делённое на хранимую концентрацию, умноженное на дни хранения | материальный баланс, а не расход |
Пример расчёта | 8 т/сут сухого вещества при 5% СВ, выдержка 5 суток | около 920 м³ оболочки со свободным бортом |
Свободный борт | примерно 15 процентов для осадка и пены | оба потребляют полезный объем |
Перемешивание | механическое или газовое перемешивание | предотвращает потерю объема из-за образования покрова |
Выпуск | отбор из места, избегающего уплотненного слоя | защищает насос |
Температура плавления эмали | 820–930 °C | один цикл термического сплавления |
Толщина слоя эмали | 0,25–0,45 мм | Испытание искрой 1500 В пост. тока после сборки |
Химическая стойкость эмали к pH | 1–14 | инертен в анаэробном слое |
Шероховатость внутренней поверхности | Ra < 0,8 мкм | снижает адгезию липкого осадка |
Газовое пространство | H₂S и метан из осаждённого осадка | вентиляция, рассчитанная на газообразование |
Класс давления | от атмосферного до низкого давления | крыша и вентиляция определяют границу |
Расчётный срок службы | не менее 30 лет | в указанных условиях эксплуатации по шламу |
Контроль уровня, вентиляция и перелив, который никто не планировал
В публичной отчетности резервуар для шлама фиксируется как вышедший из строя при переполнении, и причина почти никогда не связана с облицовкой. Это уровнемер: резервуар для шлама, заполняемый вслепую, не подает сигнала тревоги, пока уровень визуально не достигнет верха, а выходные дни снижают пропускную способность сброса, в то время как вышестоящий процесс продолжает производить. Укажите уровнемер с дистанционной индикацией в диспетчерскую, сигнализацией верхнего уровня и определенным протоколом сброса, в котором указано, что происходит при аварийном отключении. Это элемент системы управления, а не элемент резервуара, и это самая дешевая страховка в проекте.
Вентиляционное отверстие — второе. Герметичное надводное пространство над активным илом генерирует газ, поэтому резервуар нуждается в вентиляционном отверстии или устройстве сброса давления и вакуума, рассчитанном на газообразование и температурные колебания, с учётом любой последующей обработки, где газ отводится. Если надводное пространство закрыто для устранения запаха, обычным решением является газонепроницаемая мембранная крыша с внутренней мембраной номинальным давлением около 2–3 кПа и устройством сброса, а расчётные случаи для варианта жёсткой крыши берутся из ADM 2015 или ASCE 7-10.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Вместимость | Область применения |
Резервуары для сточных вод пивоварни | Китай, Сычуань | Резервуары GFS | 14 655 м³ | поставка болтового резервуара и крыши |
Анаэробная секция для сточных вод бобового производства | Китай, Хэбэй | Метатенки GFS | секция анаэробного процесса | поставка резервуара плюс интеграция процесса |
Промышленные сточные воды, 27 единиц | Китай, Синьцзян | Резервуары GFS | общий объем 30 469 м³ | поставка и надзор |
Городские сточные воды, 10 единиц | Китай, Сычуань | Резервуары GFS | 17 420 м³ всего | поставка и монтаж на площадке |
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 стеклоэмалированной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, производит 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 работы с осадком соответствующий объём работ включает эмалированную внутреннюю поверхность с записью испытания на искру, компоновку перемешивающего устройства и выпускного отверстия, обеспечивающую полезность объёма, а также крышу, вентиляцию и границу сброса давления, поставляемые вместе с корпусом, чтобы газовая среда учитывалась с самого начала.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: Как подобрать размер резервуара для хранения осадка?
Ответ 1: Разделите суточную массу сухих твёрдых веществ на концентрацию хранения, чтобы получить суточный объём, умножьте на количество дней хранения, затем добавьте запас на осадок и пену. Баланс масс гораздо надёжнее, чем показатель расхода, для неньютоновской жидкости.
Вопрос 2: Почему необходимо перемешивание?
A2: Потому что осадок осаждается и уплотняется, а уплотнённый слой занимает полезный объём и в конечном итоге блокирует выпускное отверстие. Перемешивание поддерживает подвижность твёрдых частиц, поэтому резервуар по-прежнему вмещает тот объём, на который он был рассчитан годом позже.
Q3: Может ли резервуар GFS вмещать сырой осадок?
A3: Да. Эмаль инертна в диапазоне pH 1–14, что охватывает кислый слой, содержащий сульфиды. Уточните конфигурацию выпускного отверстия и насоса с учётом хранимой концентрации, а не исходите из предположения о режиме перекачивания.
Q4: Нужна ли резервуару вентиляция?
A4: Да. Газообразование хранимого осадка поступает в газовое пространство, поэтому требуется вентиляция или устройство сброса давления и вакуума, рассчитанное на это газообразование, с учётом последующей обработки газа.
Q5: Является ли резервуар сосудом под давлением?
A5: Нет. Это атмосферное или низкое давление, граница определяется крышей, вентиляционным отверстием и предохранительным клапаном. Сосуды под давлением, когда они требуются по процессу, проектируются в соответствии со спецификацией и нормами, согласованными в договоре.
Q6: Что вызывает переполнение шламового резервуара?
A6: Управление уровнем, а не отказ облицовки. Шламовый резервуар, заполняемый вслепую без дистанционной сигнализации и без определённого протокола сброса, переполнится, и обычно корневой причиной является сливное соединение, которое все считали существующим.
Q7: Какова программа инспекций?
A7: Наружное покрытие и головки болтов, прокладка на открываемых соединениях, вентиляционное отверстие и устройство сброса, уровнемер, выпускное отверстие и глубина осадка при каждом опорожнении, а также повторная проверка на искры после любой замены панели.
Резервуар для хранения осадка работает, когда удерживает свой объём: рассчитан по сухому веществу, перемешивается так, чтобы слой осадка не съедал вместимость, облицован материалом, устойчивым к сульфидам и кислоте, и оснащён сигнализатором уровня и вентиляцией, которые были заданы осознанно. Правильно составьте материальный баланс и перемешивание — и резервуар будет незаметен; упустите их — и он станет ежегодной статьёй расходов на обслуживание завода.
Сообщите нам объём производства сухих веществ, концентрацию, которую вы можете хранить, сроки хранения и условия площадки, и мы предоставим расчёт объёма, подбор резервуара, предложение по перемешиванию и вентиляции, а также пакет технической документации.
Связаться с инженером
Поделитесь характеристиками осадка, суточной нагрузкой по твёрдым веществам и графиком, который вам нужно соблюдать, и мы подберём резервуар вместе с вами. Вы получите материальный баланс, геометрию корпуса, рекомендации по футеровке и перемешиванию, а также чертежи для рассмотрения. Сначала инженерный ответ, без обязательств.
WhatsApp