Аэрационные буферные резервуары для выравнивания потока на очистных сооружениях
Создано 02.12
Буферные резервуары аэрации для выравнивания потока на очистных сооружениях
Аэрационный буферный резервуар удерживает сточные воды достаточно долго, чтобы сгладить пики, которые иначе обрушились бы на биологическую ступень в виде гидравлического скачка или токсичного залпа. Его ценность заключается в выравнивании, которое он обеспечивает: стабильный расход и стабильная нагрузка позволяют системе аэрации удерживать растворённый кислород вблизи заданного значения, а не гоняться за ним. Проектируйте его с учётом реальной суточной кривой плюс наихудшей аварийной нагрузки, предусмотрите покрытие, которое контролирует запах, не улавливая газ, и выберите внутреннюю отделку, которая выдерживает среду с сульфидами и пеной, где поверхность из стеклоплавкого стекла по стали в диапазоне pH от 1 до 14 с шероховатостью Ra ниже 0,8 мкм обычно служит дольше, чем нанесённые покрытия.
Насосная станция подачи сточных вод рассчитана на пик в дождливую погоду, а остальная часть очистных сооружений — на гораздо меньший объём. Без буфера каждый сток от грузовиков, каждая смена на подключённых предприятиях и каждый ночной бытовой сброс направляются прямиком в аэрационный бассейн. Затем воздуходувки наращивают обороты, растворённый кислород колеблется, бассейн теряет биомассу, которую выращивали годами, а показания разрешения на сброс расскажут об этом лишь неделю спустя. Аэрационный буферный резервуар, установленный перед биологической стадией, — самое простое решение, но это также ёмкость с собственными проблемами: пена, запах, осадок на дне и внутренняя поверхность, которая должна выдерживать всё, что канализация принесла тем утром. Иными словами, аэрационные буферные резервуары — это гидравлический амортизатор, который очистные сооружения никогда не закладывают в бюджет, пока не провалится первое измерение по разрешению, и приведённый ниже расчёт объёма исходит из кривой расхода, а не из эмпирического правила.
Что фактически поглощает буфер
Аэрационный буферный резервуар выравнивает гидравлическую и органическую нагрузку, и для этих двух целей требуются разные размеры. Гидравлическое выравнивание — это вопрос объёма: интегрируйте разницу между входящим потоком и потоком, который может принять биологическая ступень, во времени, и площадь под этой кривой и есть необходимый объём хранения. Органическое выравнивание — это вопрос массы, потому что залповый сброс высококонцентрированных сточных вод несёт углерод, который никакой объём хранения не удаляет; его можно только распределить во времени. На практике очистные сооружения рассчитывают размер под суточную кривую плюс запас на наихудший единичный пик, а затем проверяют, может ли полученный объём быть подан при располагаемом напоре или требуется насос. Аэрационный буферный резервуар недостаточного размера хуже, чем его полное отсутствие, потому что он добавляет время удержания, не добавляя пиковой мощности, и незаметно усугубляет проблему осаждения на дне.
Конфигурация: поршневой поток, полное смешение или последовательный режим
Конфигурация резервуара определяет, какое усреднение вы получите. Полностью смешанный буфер с интенсивной аэрацией обеспечивает наилучшее гидравлическое сглаживание и наилучший контроль запахов, поскольку весь объём находится в движении, но для этого требуется большая нагрузка на воздуходувное или механическое перемешивание. Схема с пробковым потоком или последовательными секциями позволяет станции использовать буфер как предшествующую ступень и поддерживать более низкую потребность в воздухе. Многие станции находят компромисс, используя последовательный циклический подход: наполнение, перемешивание, опорожнение, — так объём выполняет двойную функцию: и усреднения, и частичной очистки. Какова бы ни была конфигурация, поддерживайте достаточное перемешивание на низком уровне, чтобы предотвратить заиливание дна, и убедитесь, что опорожнение может опустошить резервуар до уровня, позволяющего насосу работать без сухого хода, поскольку буфер, который никогда полностью не опорожняется, начинает пахнуть.
Пена, шлам и вопрос покрытия
Закрытый аэрационный буферный резервуар пахнет, если крышка спроектирована, а не просто установлена. Пена и шлам накапливаются там, где поверхность спокойна, поэтому полностью закрытый резервуар без перемешивания поверхности превращается в шламовую корку, которая блокирует газообмен и усиливает запах. Рабочее решение — свести закрытую площадь к минимуму, необходимому для сбора, установить шламосборник или щёточный аэратор вдоль поверхности и направить газовое пространство в блок очистки запахов, а не выпускать его в атмосферу. Здесь помогает резервуар из стекла, сплавленного со сталью, потому что внутренняя отделка имеет шероховатость Ra ниже 0,8 мкм, поэтому пена и биоплёнка отрываются, а не прилипают, а инертная поверхность в диапазоне pH от 1 до 14 справляется с кислотными зонами, которые образуются под шламовой коркой.
Внутренний материал в среде с сульфидами
Паровая зона над усреднительным резервуаром — это случай коррозии, а не жидкость. Анаэробные карманы в днище генерируют сероводород, а при pH выше 8 аммиак также становится значимым, что поражает незащищённую углеродистую сталь на границе раздела воздух-жидкость и вдоль верхнего кольца. Нанесённые покрытия замедляют это, но в конечном итоге отслаиваются пятнами, а дефект в виде пятна превращается в точечное отверстие, которое затем протекает. Стеклоэмаль внутри резервуара из стеклоэмалированной стали устраняет этот механизм: слой толщиной от 0,25 до 0,45 мм сплавляется при температуре от 820 до 930 °C, рассчитан на нагрузку выше 3 450 Н/см², и каждая панель проходит испытание искровым разрядом при 1500 В постоянного тока перед отгрузкой. Для таких потоков наплавленное эпоксидное покрытие внутренней поверхности толщиной от 180 до 280 мкм в соответствии с AWWA C550 является разумным вторым вариантом, тогда как горячее цинкование по GB/T 13912-2020 здесь не подходит.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Температура плавления эмали | 820–930 °C | Однопроходное оплавление на стальной панели |
Толщина эмалевого покрытия | 0,25–0,45 мм | Инертная внутренняя поверхность в диапазоне pH 1–14 |
Прочность эмалевого слоя | ≥ 3 450 Н/см² | Сопротивление изгибу и удару |
Шероховатость поверхности | Ra < 0,8 мкм | Выделение пены и биопленки |
Напряжение испытания на искру | 1500 В пост. тока | Для каждой панели перед отгрузкой |
Толщина эпоксидного покрытия FBE | 180–280 мкм | Альтернатива внутренней отделки по AWWA C550 |
Устойчивость FBE к солевому туману | > 4 000 ч | Коррозионная долговечность |
Расчётный срок службы | ≥ 30 лет | При указанной системе внутренней отделки |
Контрольный список для подбора размеров и КИП
Сначала постройте баланс масс: постройте график почасового притока сточных вод за характерную неделю, вычтите расход, который может принять биологическая ступень, и проинтегрируйте положительную площадь, чтобы получить требуемый объём; затем добавьте запас на расчётный ливень или наихудший промышленный сброс. Подтвердите отметки входа и выхода, чтобы самотёчное поступление работало, или заложите стоимость перекачки. Подберите уровнемер, который сохраняет точность показаний при наличии пены, что обычно означает несколько методов, а не один. Предусмотрите запас высоты борта на вспенивание, путь сбора плавающей корки к головным сооружениям и днище, которое можно промывать обратно в процесс, а не в ливневую канализацию. И потребуйте от поставщика рассчитать фундамент на максимальную нагрузку от жидкости плюс осадка, поскольку аэрационный буферный резервуар подолгу стоит заполненным, и по массе пустого резервуара эта нагрузка неочевидна.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Объём | Область применения |
Крупногабаритное хранение воды | Намибия | Резервуар GFS | 44 900 м³ | поставка + надзор |
Противопожарный запас воды | Сычуань, Китай | Резервуар GFS, 2 единицы | 8 930 м³ | поставка + руководство по монтажу |
Программа муниципальных сточных вод | Сычуань, Китай | Резервуар GFS, 10 единиц | 17 420 м³ | поставка + руководство по монтажу |
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и изготовлением сборных резервуаров с 2008 года. Будучи первым в Китае производителем резервуаров из стеклоэмалированной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, выпускает примерно 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 службы аэрации и выравнивания это охватывает эмалевые и эпоксидные внутренние покрытия, описанные выше, крышки и маршрутизацию вентиляции к системе контроля запахов, а также нагрузку на фундамент для резервуара, который длительное время находится на полном уровне.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: В чём разница между буферным резервуаром аэрации и аэрационным бассейном?
Ответ 1: Аэрационный бассейн — это реактор обработки, в котором воздух барботируется через смешанную жидкость для выращивания биомассы. Буферный резервуар аэрации — это в основном накопительная ёмкость, которая сглаживает поток перед этапом обработки, хотя в нём может проводиться аэрация для предотвращения осаждения. Некоторые установки используют один резервуар для обеих задач.
Вопрос 2: Как рассчитать объём выравнивания?
A2: Постройте график почасового притока в зависимости от расхода, который может принять нижняя ступень, проинтегрируйте положительную разницу за наихудшую неделю и добавьте запас на расчетный ливень. Органические пиковые нагрузки нельзя накопить и убрать, их можно только распределить во времени, поэтому для высококонцентрированных сбросов требуется отдельная проверка.
В3: Нужна ли крышка для резервуара?
О3: Там, где запах регулируется, да, но крышка, которая задерживает спокойный слой плавающей корки, только ухудшает ситуацию. Держите закрытую площадь умеренной, перемешивайте или снимайте поверхностный слой и направляйте газовое пространство в биологический скруббер или установку с активированным углем.
В4: Какая внутренняя отделка подходит для потока, содержащего сульфиды?
О4: Внутренняя отделка из плавленой эмали является надежным выбором во всем диапазоне pH от 1 до 14, а вторым вариантом является эпоксидное покрытие, нанесенное методом спекания, толщиной от 180 до 280 мкм. Оцинкованная сталь не подходит для работы с сульфидами и кислотами.
В5: Можно ли использовать болтовой резервуар в качестве аэрационного буфера?
О5: Да. Наземные болтовые резервуары с подходящей внутренней отделкой используются для выравнивания и хранения, и поскольку панели поставляются с заводским покрытием и прошли испытание искровым разрядом, состояние внутренней поверхности документируется с самого начала.
В6: Как решается проблема пенообразования?
О6: С помощью поверхностного перемешивания, например щёточных аэраторов, скиммера для удаления пены, возвращающего поток в голову сооружения, и достаточного надводного борта для расширения пены. Гладкая эмалевая поверхность с Ra ниже 0,8 мкм снижает силу прилипания пены к стенке.
Аэрационный буферный резервуар — один из самых дешёвых способов не дать биологическим очистным сооружениям гнаться за собственным поступающим стоком; его ценность заключается в сглаживании гидравлической кривой и распределении органических пиков до того, как они достигнут биомассы. Проектирование сводится к балансу масс и честному учёту пены, плавающего мусора и насыщенного сульфидами газового пространства, и именно эти три фактора определяют объём, покрытие и внутреннее устройство в большей степени, чем что-либо ещё. Рассчитывайте его по реальной суточной кривой, поддерживайте движение поверхности и выбирайте внутреннее исполнение, рассчитанное на газ, а не на жидкость.
Свяжитесь с инженером
Отправьте нам почасовой профиль притока и его пик, колебания концентрации загрязнений в потоке, расход ниже по течению, который может принять аэрационная ступень, предельно допустимый уровень запаха для площадки и доступную площадь застройки. Вы получите расчёт размеров, вариант конфигурации, рекомендацию по внутреннему оснащению, а также полный комплект чертежей и сертификатов.
WhatsApp