Резервуары для очистки сточных вод: проектирование, материалы и ввод в эксплуатацию
Создано 09.04
Резервуары для очистки сточных вод: проектирование, материалы и ввод в эксплуатацию
Резервуар для очистки сточных вод является частью технологической цепочки, поэтому его необходимо проектировать вместе с соседними элементами: усреднительным резервуаром, который сглаживает поток, анаэробным или аноксидным реактором, выполняющим биологическую работу, и резервуаром доочистки, защищающим сброс. Резервуары из стеклоэмалированной стали имеют эмалевый слой, наплавленный при 820–930 °C, толщиной 0,25–0,45 мм, испытанный на пробой при 1500 В постоянного тока и рассчитанный на pH 1–14, что выводит корпус из коррозионного контура, при этом болтовые соединения остаются доступными для повторной затяжки. Мезофильный анаэробный режим работает при 35–38 °C с временем удержания 20–30 суток, а покрытие остаётся атмосферной системой низкого давления.
Инженер-технолог, проектирующий технологическую цепочку очистки, редко получает возможность выбирать резервуары первыми, но именно резервуары обычно определяют график и бюджет на техническое обслуживание. Резервуар в технологической цепочке — это не статичная ёмкость: он испытывает переменную нагрузку, изменяющийся в течение суток уровень pH, газ, который становится тем агрессивнее, чем дольше стоит, и цикл уровня, который обнажает одну полосу соединений и оставляет другую постоянно погружённой. Инженерный вопрос заключается в том, какой материал выдерживает этот цикл, а затем — как резервуар закрывается, испытывается и инспектируется, чтобы предприятие могло эксплуатировать свою цепочку без того, чтобы резервуар стал критическим путём.
Место каждого резервуара в технологической цепочке очистки
Поезд — это последовательность функций хранения, и каждая из них выполняет разную задачу на одном и том же материале оболочки. Усреднительный резервуар вмещает смешанный, часто септический поток и защищает нижестоящие установки от колебаний нагрузки. Анаэробный резервуар, работающий в мезофильном режиме при 35–38 °C с временем удержания 20–30 дней для обычной нагрузки, преобразует органическую нагрузку в биогаз и требует газонепроницаемой крышки, устройства сброса давления и пламегасителя. Аноксидный или биологический резервуар вмещает более длительную, аэрируемую или перемешиваемую жидкость и в основном требует коррозионностойких стенок плюс перемешивания, избегающего застойных зон. Финальный полирующий или третичный резервуар вмещает effluent хорошего качества и часто является источником жалоб на запах, потому что вода тёплая, а поверхность активна. Указание одного семейства резервуаров с одинаковой эмалевой системой, схемой патрубков и спецификацией соединений для всех них упрощает эксплуатацию гораздо больше, чем оптимизация каждого узла по отдельности.
Выбор материала для коррозионно-активных участков технологической цепочки
Резервуар очистных сооружений выходит из строя по футеровке, поэтому выбор футеровки — это выбор материала. Стеклоэмалевое покрытие, наплавленное на сталь, спекается при 820–930 °C, формируется толщиной 0,25–0,45 мм, рассчитано на нагрузку свыше 3 450 Н/см², проходит испытание искровым разрядом при 1500 В постоянного тока, имеет гладкость Ra ниже 0,8 мкм и выдерживает pH 1–14; это основное решение для муниципальных и промышленных потоков, включая кислотную фазу после окисления сульфидов и щелочную фазу после дозирования. Эпоксидное покрытие горячего отверждения толщиной 180–280 мкм, соответствующее AWWA C550 и испытанное в соляном тумане свыше 4000 часов, применяется там, где химический состав чередуется, где площадка находится на побережье или где ремонтопригодность важнее замены панелей. Горячее цинкование по GB/T 13912-2020 предназначено для чистой воды и сухих сыпучих материалов, а нержавеющая сталь 316L зарезервирована для условий с высоким содержанием хлоридов или высокой чистоты. Резервуары технологической цепочки очистки являются атмосферными сосудами; единственное давление в системе — это несколько килопаскалей в анаэробном газовом пространстве.
Геометрия, перемешивание и детали, определяющие время безотказной работы
В технологическом резервуаре геометрия — это часть технологического оборудования, а застойные зоны — это места, где начинается коррозия. Днище должно иметь уклон или быть оснащено сборным конусом, чтобы осевшие твёрдые частицы попадали в узел отбора шлама, а не лежали на эмали в виде влажного слоя; выпускное отверстие должно находиться в истинной низшей точке, чтобы резервуар можно было опорожнить для осмотра; мешалки должны быть расположены так, чтобы избежать неподвижного слоя пены на поверхности, который в анаэробном резервуаре и газ удерживает, и создаёт локальную агрессивную среду вблизи крыши; и каждый патрубок, лаз и проход должны находиться в заменяемом уплотнении, а не быть вклеенными в эмаль. Добавьте форсунку для промывки с контролируемой схемой распыления, и резервуар можно будет очистить за часы, что превращает остановку из простоя в смену смены.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Температура плавления эмали | 820–930 °C | Стекло, сплавленное со сталью за один цикл |
Толщина эмали | 0,25–0,45 мм | Свыше 3 450 Н/см² |
Испытание на искру | 1500 В пост. тока | Проверка на наличие проколов перед отгрузкой |
Устойчивость к pH | 1–14 | Кислотная и щелочная фазы |
Шероховатость внутренней поверхности | Ra < 0,8 мкм | Удобство мойки |
Мезофильное сбраживание | 35–38 °C | Типичная анаэробная эксплуатация |
Анаэробное удержание | 20–30 дней | Диапазон обычной нагрузки |
Давление газа в крышке метантенка | ±3–5 кПа с предохранительным клапаном и пламегасителем | Атмосферное низкое давление |
Соединение | Фланцевое, прокладка EPDM, болты класса 8.8 | С возможностью повторной затяжки |
Крышка | Алюминиевый купол AWWA D108 / API 650 или двухмембранный | Нагрузки ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Срок службы | 30 лет и старше | Эмалированная оболочка |
Системы покрытия и граница биогаза
Крышка закрывает процесс, и она должна быть спроектирована как газовое оборудование, а не как крыша. На анаэробном резервуаре двухмембранная крышка поддерживает газовое пространство при номинальном давлении 2–3 кПа, при этом внешняя мембрана несёт погодную нагрузку, а сборка сбрасывает давление через устройство сброса давления и пламегаситель; сторона газообработки — десульфурация перед нижестоящим оборудованием, воздуходувка или газгольдер, рассчитанные на производительность — относится к тому же объёму работ. На открытом полировочном или усреднительном резервуаре, где газ не собирается, жёсткий алюминиевый геодезический купол по AWWA D108 и API 650 с ветровыми и снеговыми нагрузками по ADM 2015 или ASCE 7-10 обеспечивает долговечную герметичную поверхность, способную нести пешеходные дорожки. Схема отказа, которой следует избегать, — это газонепроницаемая мембрана на вентилируемом резервуаре, которая создаёт избыточное давление в газовом пространстве в жаркий день, или открытый резервуар под куполом, который собирает газ под крышей без пути к системе обработки.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Мощность | Объем работ |
Резервуары для промышленных сточных вод, 27 единиц | Синьцзян, Китай | Резервуары GFS | Общий объем 30 469 м³ | поставка и надзор за строительством |
Резервуары для муниципальных сточных вод, 10 единиц | Сычуань, Китай | Резервуары GFS | Общий объем 17 420 м³ | поставка и надзор за строительством |
Крупногабаритный резервуар для химических сточных вод | Чжэцзян, Китай | Резервуар GFS | 11 613 м³ | поставка и надзор за строительством |
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 обслуживания технологической цепочки это превращается в технологическое снабжение: метантенки и усреднительные резервуары с мембранными или купольными крышами, детали давления газового пространства, интеграция мешалок и форсунок, а также руководство по эксплуатации, которое подсказывает персоналу, что и когда подтягивать.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: Должны ли все резервуары в технологической цепочке быть одного типа?
A1: Очень часто да. Использование одной эмалевой системы, одного типа прокладок и одной спецификации соединений для выравнивающих, биологических и полировальных резервуаров сокращает запасы запчастей, упрощает процедуру затяжки болтов экипажем и обеспечивает согласованность чертежей, что обычно перевешивает небольшую оптимизацию для каждого резервуара.
В2: Каково правильное время удержания для анаэробного резервуара?
А2: Мезофильное анаэробное сбраживание обычно проводится при 35–38 °C с временем удержания 20–30 дней при обычной нагрузке; для субстратов с высоким содержанием твердых веществ время может быть сокращено примерно до 15–20 дней при том же температурном диапазоне, а термофильный режим при 50–55 °C является альтернативой, когда пар или отработанное тепло дешевы.
В3: Работает ли анаэробный резервуар под давлением?
A3: Нет. Резервуар работает при атмосферном давлении; биогаз удерживается в пространстве под покрытием при давлении всего в несколько килопаскалей, а сборку защищают предохранительное устройство сброса давления и пламегаситель. Любой технологический резервуар следует рассматривать как сосуд низкого давления, но никогда как сосуд под давлением.
Q4: Какой тип покрытия лучше всего подходит для метантенка?
A4: Обычно выбирают двухмембранное покрытие: внутренняя мембрана при номинальном давлении 2–3 кПа удерживает газ, внешняя мембрана защищает от погодных воздействий, а установка легче и дешевле, чем жёсткий купол над большим резервуаром. Жёсткий алюминиевый купол предпочтителен там, где требуется прочная поверхность, по которой можно ходить.
Q5: Как проводят испытания технологических резервуаров на герметичность?
A5: Панели из эмали перед отгрузкой проходят испытание на искру при 1500 В постоянного тока, соединения собираются с заданным крутящим моментом, а готовый резервуар заполняется и проверяется на рабочем уровне. Затем в план технического обслуживания вносится график повторной затяжки после первого заполнения и после зимнего периода.
Q6: Как часто требуется внутренний осмотр технологического резервуара?
A6: Для действующего предприятия — визуальный внутренний осмотр при каждом плановом входе в резервуар, обычно каждые два-пять лет для аэробных условий и чаще для анаэробных или высоконагруженных промышленных потоков, где газовая фаза агрессивна.
Резервуар для очистки сточных вод следует указывать как часть технологической цепочки, а не как закупаемую емкость: футеровка, подобранная под химический состав среды, геометрия, обеспечивающая движение твердых частиц, крышка, спроектированная как газовое оборудование, и регламент inspections, составленный до ввода в эксплуатацию. При соблюдении этого порядка резервуары перестают быть критическим звеном объекта. Передайте инженеру требования по нагрузке, прочности, температуре и времени удержания, а также условия нагрузки на площадке — и вы получите конфигурацию по каждому резервуару с указанием крышки, газового оборудования и объема испытаний.
Связаться с инженером
Отправьте вашу схему потоков и нагрузок, показатели ХПК или БПК, колебания pH и температуры, требуемое время удержания, применяется ли рекуперация биогаза, ограничения участка, а также данные о ветре и снеговой нагрузке на площадке. Мы предоставим перечень резервуаров для линии, рекомендации по материалам и футеровке, детали крышки и газового пакета, а также комплект чертежей и спецификаций для вашего тендера.
WhatsApp