Lựa chọn và thông số kỹ thuật bể chứa bùn cho chất lỏng khó xử lý
Tạo vào 09.04
Lựa chọn và thông số kỹ thuật bể chứa bùn cho chất lỏng khó xử lý
Một bể chứa bùn được định cỡ dựa trên lượng chất rắn khô mà nó phải chứa và số ngày lưu giữ chúng, không phải từ một con số lưu lượng. Thể tích hữu dụng bằng lượng chất rắn khô hàng ngày chia cho nồng độ lưu trữ, nhân với số ngày lưu giữ, cộng thêm khoảng trống an toàn cho lớp trầm tích và bọt lắng xuống. Bể thép tráng men nung chảy xử lý được chất lỏng này vì lớp men trơ trong dải pH 1–14 và có bề mặt dưới Ra 0,8 µm, giúp giảm độ bám dính của bùn dính. Hai yếu tố thiết kế quyết định bể có hoạt động hiệu quả hay không là hệ thống khuấy trộn để giữ chất rắn luôn di động, và xử lý lỗ thông hơi cùng không gian khí đối với khí hydro sunfua do bùn lưu trữ sinh ra.
Bùn là dòng kém hấp dẫn nhất trong một nhà máy xử lý và cũng gây hư hại nhiều nhất cho bể chứa. Nó đặc, nó lắng, nó chuyển sang kỵ khí trong vòng vài giờ sau khi ngừng hoạt động, nó bốc mùi, và nó chứa một hỗn hợp ăn mòn gồm sulphide, amoniac và axit hữu cơ. Một bể thép carbon với nội thất sơn phủ sẽ xử lý được nó trong vài năm rồi hỏng tại đường mực chất lỏng và dưới lớp trầm tích. Bài viết này đề cập đến việc tính toán thể tích, yêu cầu khuấy trộn, vấn đề lớp lót, không gian khí thường bị bỏ qua, cùng với kiểm soát mức và kiểm tra giúp ngăn bể bùn trở thành một sự cố tràn.
Định cỡ từ chất rắn khô và số ngày lưu trữ
Câu hỏi về thể tích là một bài toán cân bằng khối lượng trên chất rắn khô, và nó đáng tin cậy hơn bất kỳ con số lưu lượng nào. Hãy bắt đầu với khối lượng chất rắn khô hàng ngày từ quy trình thượng nguồn, chia cho nồng độ mà bể sẽ chứa, và bạn có thể tích hàng ngày; nhân với số ngày mà bể phải đáp ứng, được xác định bởi lịch xả hoặc khử nước và bởi nhu cầu đệm cho một ngày cuối tuần hoặc một lần dừng bảo trì. Sau đó cộng thêm khoảng trống an toàn cho trầm tích lắng xuống và bọt nổi lên, vì cả hai đều chiếm dụng thể tích khả dụng trong vòng vài tuần.
Một trường hợp thực tế: 8 tấn chất rắn khô mỗi ngày đến với nồng độ 5 phần trăm là 160 m³ bùn mỗi ngày. Lưu giữ năm ngày nghĩa là 800 m³ dung tích hữu dụng, và với mức dự phòng cho cặn lắng và bọt khoảng 15 phần trăm, vỏ bể được chỉ định gần 920 m³. Con số đó là khiêm tốn đối với một bể lắp ghép bằng bu lông và khó xử đối với một bể xây dựng tại hiện trường, đó là lý do thông thường khiến chủ sở hữu cuối cùng mua một bể thay vì đào một bể. Các nhà máy lớn hơn cũng mở rộng theo cách này, và các bể lắp ghép bằng bu lông đơn lẻ được cung cấp lên đến 60.000 m³ khi yêu cầu đệm tăng lên.
Khuấy trộn: hạng mục quyết định liệu bể có giữ được thể tích của mình hay không
Bể chứa bùn không có khuấy trộn là bể lắng, và bể lắng sẽ mất thể tích khi lớp bùn đặc lại. Bùn lắng nhanh; trong vòng một ca làm việc, đáy của bể không khuấy trộn sẽ hình thành một lớp bùn nén chặt, và một tháng sau lớp bùn đó có thể chỉ còn chiếm một phần ba bể. Khuấy trộn cơ học hoặc trộn bằng khí giữ cho chất rắn lơ lửng hoặc duy trì độ linh động đủ để bơm được, và cả hai đều có hệ quả về chi phí: máy khuấy cơ học cần điện năng và bảo vệ ổ trục chống lại cát sạn, trộn bằng khí sử dụng khí biogas của bể phân hủy hoặc máy thổi khí và cần một ống phân phối không bị tắc nghẽn.
Hai chi tiết quan trọng hơn loại máy khuấy. Thứ nhất là cách bố trí: các thiết bị khuấy được đặt sao cho không tạo ra góc chết nơi cát nặng tích tụ, và cửa xả được đặt ở vị trí không thể hút lớp cặn nén chặt vào bơm. Thứ hai là không gian khí: bùn được khuấy sẽ giải phóng hydrogen sulphide và methane vào khoảng không phía trên, vì vậy lỗ thông hơi phải được tính toán kích thước theo lượng khí sinh ra và thép ở khoảng không phía trên phải được xử lý để chống lại môi trường ăn mòn. Khuấy trộn mà không có chiến lược xử lý khí chỉ đơn giản là chuyển vấn đề ăn mòn từ đường ống chất lỏng lên mái.
Lớp lót và trường hợp men
Lớp bùn là môi trường khắc nghiệt nhất mà bên trong bồn chứa sẽ phải đối mặt, và nó có tính axit và chứa sulphua. Ngay khi bùn ngừng di chuyển, vi khuẩn kỵ khí sản sinh axit béo bay hơi và hydro sulphua, pH cục bộ giảm xuống, và sulphua tấn công thép. Thép phủ kính nung chảy loại bỏ lớp lót khỏi vấn đề đó: men được nung chảy với thép ở 820–930 °C thành một lớp dày 0,25–0,45 mm có định mức trên 3.450 N/cm², trơ về mặt hóa học trong khoảng pH 1–14, được kiểm tra tia lửa ở 1500 V DC sau khi lắp ráp, và được chỉ định cho tuổi thọ ít nhất 30 năm. Bề mặt của nó nằm dưới Ra 0,8 µm, điều đáng lưu ý đối với bùn dính vì nó làm giảm độ bám dính trên thành và đáy.
Các chế độ hỏng hóc còn lại là tách lớp và lỗ kim, và biện pháp ứng phó thực tế là biên bản thử nghiệm tia lửa tại nhà máy thay vì sửa chữa tại hiện trường. Một giải pháp thay thế epoxy liên kết nóng chảy với độ dày màng 180–280 µm có khả năng chống ăn mòn sương muối trên 4000 giờ theo AWWA C550 là hướng phủ lớp nơi ưu tiên sử dụng lớp lót; mạ kẽm nhúng nóng không phải là lựa chọn ở đây, vì kẽm bị tấn công nhanh chóng bởi bùn có tính axit và chứa sunfua. Trên thân bồn bắt bu lông, các mối nối được đệm kín và bắt bu lông bằng bu lông cấp 8.8, chúng có thể kiểm tra được, và một tấm panel có thể được thay thế và thân bồn được kiểm tra lại mà không cần xả hết bồn nếu điều kiện vận hành cho phép.
Thông số kỹ thuật
Thông số | Giá trị / Phạm vi điển hình | Ghi chú |
Cơ sở thiết kế | chất rắn khô hàng ngày chia cho nồng độ lưu trữ nhân với số ngày lưu trữ | cân bằng khối lượng, không phải lưu lượng |
Trường hợp ví dụ | 8 t/ngày chất rắn khô ở 5 phần trăm TS, lưu giữ 5 ngày | khoảng 920 m³ vỏ với khoảng trống phía trên |
Khoảng trống phía trên | khoảng 15 phần trăm cho cặn lắng và bọt | cả hai đều tiêu thụ thể tích khả dụng |
Khuấy trộn | khuấy trộn cơ học hoặc bằng khí | ngăn ngừa mất thể tích lớp bùn |
Đầu ra | hút từ vị trí tránh lớp cặn nén chặt | bảo vệ máy bơm |
Nhiệt độ nung chảy men | 820–930 °C | một chu kỳ nung chảy nhiệt |
Độ dày lớp men | 0,25–0,45 mm | Thử nghiệm tia lửa 1500 V DC sau khi lắp ráp |
Khả năng chịu pH của men | 1–14 | trơ trên toàn bề mặt kỵ khí |
Độ nhám bề mặt bên trong | Ra < 0,8 µm | giảm độ bám dính của bùn dính |
Khí trong khoảng không đỉnh | H₂S và mêtan từ bùn lắng | lỗ thông hơi có kích thước phù hợp với lượng khí sinh ra |
Cấp áp suất | từ áp suất khí quyển đến áp suất thấp | mái và lỗ thông hơi xác định ranh giới |
Tuổi thọ thiết kế | ít nhất 30 năm | trong điều kiện phục vụ bùn đã chỉ định |
Kiểm soát mức, thông hơi và tràn mà không ai lên kế hoạch
Một bể chứa bùn bị đánh giá là thất bại trong hồ sơ công cộng khi nó tràn, và nguyên nhân hầu như không bao giờ là lớp lót. Đó là thiết bị đo mức: một bể chứa bùn được nạp mà không có giám sát sẽ không có cảnh báo cho đến khi mức được nhìn thấy bằng mắt ở đỉnh, và một ngày cuối tuần làm giảm công suất xả trong khi quy trình thượng nguồn vẫn tiếp tục sản xuất. Hãy chỉ định một thiết bị đo mức với chỉ báo từ xa đến phòng điều khiển, một cảnh báo mức cao, và một quy trình xả được xác định rõ ràng nêu rõ điều gì xảy ra khi có sự cố. Đó là một hạng mục của hệ thống điều khiển, không phải hạng mục của bể, và đó là biện pháp bảo hiểm rẻ nhất cho dự án.
Lỗ thông hơi là thứ hai. Một khoảng không gian kín trên bùn hoạt tính tạo ra khí, vì vậy bể cần có lỗ thông hơi hoặc thiết bị giảm áp và chân không được định cỡ dựa trên lượng khí sinh ra và sự dao động nhiệt độ, cùng với bất kỳ xử lý hạ nguồn nào được xem xét khi khí được hút ra. Khi khoảng không gian trên được bao kín để khử mùi, một mái màng kín khí với màng bên trong có áp suất danh nghĩa khoảng 2–3 kPa và một thiết bị giảm áp là giải pháp thông thường, và các trường hợp tải cho phương án mái cứng đến từ ADM 2015 hoặc ASCE 7-10.
Trường hợp dự án
Dự án | Vị trí | Sản phẩm | Dung tích | Phạm vi |
Bể chứa nước thải nhà máy bia | Trung Quốc, Tứ Xuyên | Bồn GFS | 14.655 m³ | cung cấp bồn và mái lắp bu lông |
Phần kỵ khí cho nước thải chế biến đậu | Trung Quốc, Hà Bắc | Bồn phân hủy GFS | phần xử lý kỵ khí | cung cấp bồn cộng với tích hợp quy trình |
Bồn nước thải công nghiệp, 27 đơn vị | Trung Quốc, Tân Cương | Bồn GFS | tổng cộng 30.469 m³ | cung cấp và giám sát |
Bồn nước thải đô thị, 10 đơn vị | Trung Quốc, Tứ Xuyên | Bồn GFS | Tổng 17.420 m³ | cung cấp và lắp ráp tại chỗ |
Năng lực Kỹ thuật của Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) đã thiết kế và chế tạo bồn chứa lắp ghép bằng bu lông từ năm 2008. Là nhà sản xuất bồn thép tráng men nung chảy (GFS) đầu tiên tại Trung Quốc, công ty sở hữu gần 200 bằng sáng chế liên quan đến men, sản xuất khoảng 300.000 tấm thép phủ men mỗi năm, đã hoàn thành hơn 30.000 dự án lắp đặt và cung cấp bồn chứa cho hơn 100 quốc gia. Cơ sở sản xuất mới rộng 150.000 m² được bổ sung nhằm nâng cao năng lực sản xuất, và các bồn đơn lẻ được cung cấp với dung tích lên đến 60.000 m³. Hoạt động sản xuất được vận hành theo ISO 9001 và ISO 45001, với chứng nhận sản phẩm bao gồm NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI và EUROCODE, và thiết kế tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Đối với dịch vụ bùn, phạm vi liên quan là lớp men bên trong cùng với hồ sơ kiểm tra tia lửa của nó, bố trí khuấy trộn và đầu ra để duy trì thể tích khả dụng, cùng với mái, lỗ thông hơi và ranh giới xả áp được cung cấp cùng với vỏ để không gian khí được xử lý ngay từ đầu.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Làm thế nào để bạn tính kích thước bể chứa bùn?
A1: Chia khối lượng chất rắn khô hàng ngày cho nồng độ lưu trữ để có thể tích hàng ngày, nhân với số ngày lưu giữ, sau đó cộng thêm khoảng trống cho trầm tích và bọt. Cân bằng khối lượng đáng tin cậy hơn nhiều so với số liệu lưu lượng đối với chất lỏng phi Newton.
Q2: Tại sao cần khuấy trộn?
A2: Vì bùn lắng và nén chặt, lớp bùn nén chặt chiếm thể tích khả dụng và cuối cùng chặn cửa xả. Khuấy trộn giữ chất rắn luôn chuyển động để bể vẫn chứa được dung tích đã được thiết kế sau một năm.
Q3: Bể GFS có thể chứa bùn thô không?
A3: Có. Lớp men tráng trơ trong khoảng pH 1–14, bao phủ lớp bùn chứa sunfua có tính axit. Xác nhận bố trí cửa xả và máy bơm theo nồng độ lưu trữ thay vì giả định chế độ bơm.
Q4: Bể có cần lỗ thông hơi không?
A4: Có. Khí sinh ra từ bùn lưu trữ đi vào khoảng không phía trên, vì vậy cần có lỗ thông hơi hoặc van giảm áp và chân không có kích thước phù hợp với lượng khí sinh ra đó, đồng thời xem xét việc xử lý khí ở phía hạ lưu.
Q5: Bể có phải là bình chịu áp lực không?
A5: Không. Đó là áp suất khí quyển hoặc áp suất thấp, với ranh giới được xác định bởi mái, lỗ thông hơi và van xả. Các bình chịu áp lực, khi quy trình yêu cầu, được thiết kế theo thông số kỹ thuật và mã tiêu chuẩn đã thỏa thuận trong hợp đồng.
Q6: Điều gì gây ra tràn bể chứa bùn?
A6: Quản lý mức, không phải hỏng lớp lót. Một bể chứa bùn được nạp mù không có cảnh báo từ xa và không có quy trình xả được xác định sẽ đầy, và kết nối xả mà mọi người cho rằng đã có là nguyên nhân gốc rễ thường gặp.
Q7: Chương trình kiểm tra là gì?
A7: Lớp phủ bên ngoài và đầu bu lông, gioăng tại các mối nối đã mở, lỗ thông hơi và thiết bị giảm áp, thiết bị đo mức, cửa xả và độ sâu cặn tại mỗi lần làm rỗng, cộng với kiểm tra lại tia lửa sau bất kỳ lần thay thế tấm panel nào.
Bể chứa bùn hoạt động khi nó giữ được thể tích của mình: được định cỡ từ chất rắn khô, được khuấy trộn để lớp bùn lắng không ăn mòn dung tích, được lót bằng vật liệu không bị ảnh hưởng bởi sulphide và axit, và được trang bị cảm biến mức và lỗ thông hơi được chỉ định một cách có chủ đích. Hãy tính đúng cân bằng khối lượng và khuấy trộn đúng cách thì bể sẽ trở nên vô hình; bỏ qua chúng và nó sẽ trở thành hạng mục bảo trì hàng năm của nhà máy.
Hãy gửi cho chúng tôi sản lượng chất rắn khô, nồng độ bạn có thể lưu trữ, số ngày lưu giữ và điều kiện tại chỗ, chúng tôi sẽ trả lại tính toán thể tích, kích thước bồn, đề xuất khuấy trộn và thông hơi, cùng bộ hồ sơ kỹ thuật.
Nói chuyện với Kỹ sư
Chia sẻ đặc tính bùn, tải lượng chất rắn hàng ngày và lịch trình bạn cần đáp ứng, chúng tôi sẽ cùng bạn tính toán kích thước bồn. Bạn sẽ nhận được cân bằng khối lượng, hình học vỏ bồn, đề xuất lớp lót và khuấy trộn, cùng các bản vẽ để xem xét. Câu trả lời kỹ thuật trước tiên, không ràng buộc.
WhatsApp