Thiết kế Bể Chứa Bùn: Thể Tích, Tỷ Lệ, Thành Bể và Neo Giữ
Tạo vào 09.04
Tỷ lệ thể tích thiết kế bể chứa bùn Tường và neo
Thiết kế bể chứa bùn bắt đầu từ cân bằng khối lượng chất rắn khô, sau đó cố định tỷ lệ đường kính trên chiều cao, độ dày thành vỏ, mái, lớp cách nhiệt ở nơi bùn không được nguội đi, và nền móng cùng hệ neo giữ bể. Đối với bể lắp ghép bằng bu lông, thể tích làm việc được tính từ lượng chất rắn khô hàng ngày chia cho nồng độ lưu trữ nhân với số ngày lưu giữ cộng với khoảng trống an toàn; sau đó tỷ lệ được chọn từ biểu đồ và máy bơm; độ dày thành tuân theo thiết kế tấm panel; và nền móng phải kiểm soát chênh lệch lún vì vỏ không tròn sẽ rò rỉ ở tầng trên cùng. Lớp cách nhiệt quan trọng ở bất cứ nơi nào bùn phải duy trì trên nhiệt độ giúp nó có thể bơm được.
Các cuộc họp thiết kế về bể chứa bùn thường đi sai hướng theo một trình tự có thể đoán trước. Ai đó đề xuất một đường kính, người khác hỏi về máy bơm, và độ dày thành bể được quyết định bởi tấm thép nào đang có sẵn trên kệ. Trong khi đó, bài toán cân bằng khối lượng lẽ ra phải tạo ra thể tích vẫn đang được tính toán, và móng bể đang được một kiến trúc sư vẽ thành tấm phẳng, người chưa từng thấy dầm vòng bể thép liên kết bu lông. Bài viết này trình bày trình tự thiết kế theo đúng thứ tự cần thực hiện, với mỗi bước tạo ra con số mà bước tiếp theo cần đến.
Bước một: cân bằng khối lượng xác định thể tích
Khối lượng đến từ chất rắn khô, không phải từ lưu lượng, và đó là dòng quan trọng nhất trong thiết kế bể bùn. Lấy lượng chất rắn khô sản sinh hàng ngày từ quá trình phía trước, chia cho nồng độ mà bể có thể chứa, nhân với số ngày lưu giữ, và cộng thêm khoảng trống cho phần cặn lắng xuống và bọt nổi lên. Một loại bùn có 6 phần trăm chất rắn và 10 tấn chất rắn khô mỗi ngày tương đương khoảng 167 m³ mỗi ngày; năm ngày lưu giữ là 835 m³ thể tích khả dụng; với mức dự phòng 15 phần trăm cho cặn và bọt, vỏ bể vào khoảng 960 m³.
Freeboard không phải là sai số làm tròn trên bể chứa bùn. Một lớp bùn nén chặt chiếm thể tích thực và lớp bọt sẽ dâng lên khi có bất kỳ quá trình sinh khí nào, vì vậy một bể được thiết kế với thể tích làm việc chính xác sẽ đầy trước khi đạt đến trường hợp thiết kế. Hãy chỉ định freeboard một cách rõ ràng, sau đó kiểm tra rằng mức cao vẫn giữ cho vòi xả nằm dưới đường chất lỏng để máy bơm không bao giờ chạy trên lớp bọt.
Bước hai: tỷ lệ đường kính trên chiều cao
Tỷ lệ được quyết định bởi mặt bằng bố trí, máy bơm và trình tự lắp dựng chứ không phải bởi thể tích. Thể tích bằng 0,785 nhân với bình phương đường kính nhân với chiều cao chất lỏng, vì vậy một thể tích cố định có thể là một bể rộng nông hoặc một bể cao mảnh. Bể rộng nông là giải pháp thông thường tại công trường xử lý: nhịp máy vớt bọt hoặc máy khuấy ngắn hơn, thang ngắn hơn, vỏ chắn gió thấp hơn, dầm vòng dễ hơn và đào nông hơn nếu bể nằm dưới mặt đất. Bể cao mảnh phù hợp với mặt bằng hạn chế nhưng cần cầu hoặc tay khuấy dài hơn để khuấy trộn, cầu thang cao hơn và móng sâu hơn.
Các tỷ lệ thực tế cho bể bùn bulông nằm trong một dải vừa phải, khoảng từ 0,8 đến 2,0 đối với vỏ hình trụ tròn. Dưới khoảng 0,6, vỏ trở nên đủ cao để tải trọng gió và hệ neo giữ chiếm ưu thế và thiết bị khuấy trộn trở nên đắt đỏ; cao hơn nhiều so với 2,5 thì diện tích sàn bắt đầu tốn kém cho công trình xây dựng và đầu ra cần một ống quét để tiếp cận mọi góc. Tỷ lệ này nên được kiểm tra so với bố trí khuấy trộn ngay từ đầu, vì nhịp của thiết bị khuấy dẫn động kết cấu sàn.
Bước ba: độ dày thành, tấm panel và bulông
Độ dày thành trên bồn bắt vít là giá trị thiết kế của tấm panel, và cần được nêu rõ theo từng đai. Chiều rộng tấm panel khoảng gần 1,2 m và độ dày được chọn cho trường hợp áp suất bên trong và bên ngoài, tải trọng đất tại vị trí bồn được chôn một phần, và trường hợp vận chuyển trong nhà máy. Các đai dưới dày hơn và các đai trên mỏng hơn là bình thường đối với vỏ hàn; hệ thống tấm panel bắt vít thông thường sử dụng độ dày tấm panel đồng nhất cho phần trụ với các đai trên cùng được phép thay đổi biên dạng, điều này đơn giản hóa đáng kể việc dự phòng phụ tùng.
Mối nối là nơi thiết kế sống còn hoặc đổ vỡ. Mối nối có gioăng với EPDM và bu lông cấp 8.8, được siết đến một giá trị ghi trong văn bản và kiểm tra lại sau lần nạp đầu tiên, là thông số kỹ thuật thực tế. Một gioăng không tương thích với độ pH và nhiệt độ của bùn sẽ cứng lại và rò rỉ ở vành trên cùng trước tiên, đây cũng là nơi đầu tiên người vận hành nhìn thấy. Hãy quy định cấp bu lông, vật liệu gioăng và khoảng thời gian siết lại trong hợp đồng thay vì để cho đơn vị lắp đặt tự quyết, và giữ một tấm panel dự phòng cùng bộ gioăng trong suốt vòng đời của bồn.
Bước bốn: cách nhiệt, nhiệt độ và mái
Cách nhiệt là một quyết định trong quy trình: nó tồn tại để giữ bùn ở trên nhiệt độ mà tại đó nó ngừng hoạt động như một chất lỏng. Bùn đặc ở 20 °C tại quy trình thượng nguồn sẽ mất nhiệt vào bể lạnh và khu vực lạnh trong vài ngày, và sự sụt giảm qua ứng suất chảy có nghĩa là kích thước máy bơm tăng lên và hệ thống đường ống cần hệ thống gia nhiệt riêng. Cách nhiệt vỏ và mái nơi quy trình nhạy cảm, và chi tiết hóa lớp niêm phong hơi vì lớp cách nhiệt ẩm còn tệ hơn không có cách nhiệt nào cả.
Mái che tuân theo vấn đề khí. Khoảng không gian đầu chứa bùn lưu trữ sinh ra hydrogen sulphide và methane, và mái che cùng lỗ thông hơi phải được thiết kế cho sự sinh khí đó, không phải cho trường hợp hô hấp thông thường. Mái hai màng với màng bên trong có áp suất danh nghĩa khoảng 2–3 kPa và thiết bị xả áp là phổ biến cho bể kín; một phương án cứng được tham chiếu theo AWWA D108 hoặc API 650 với tải trọng gió và tuyết từ ADM 2015 hoặc ASCE 7-10. Trong cả hai trường hợp, thép phần không gian đầu là một cấp ăn mòn riêng, đó là lý do tại sao lớp lót và mái che được chỉ định cùng nhau.
Đặc điểm 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 nhân với số ngày lưu giữ | cân bằng khối lượng quyết định thể tích |
Trường hợp ví dụ | 10 t/ngày chất rắn khô ở 6 phần trăm TS, 5 ngày | khoảng 960 m³ vỏ có khoảng trống |
Khoảng trống | khoảng 15 phần trăm cho cặn và bọt | bảo vệ đầu ra và trường hợp thiết kế |
Tỷ lệ đường kính trên chiều cao | khoảng 0,8 đến 2,0 cho vỏ tròn bắt bu lông | được xác định bởi mặt bằng, máy bơm và khoảng khuấy |
Chiều rộng tấm | khoảng 1,2 m | hình trụ nhất quán, phụ tùng đơn giản hóa |
Cấp bu lông | bu lông cấp 8.8 | ức chế ăn mòn, giá trị mô-men xoắn bằng văn bản |
Gioăng | EPDM phổ biến, được xác minh với độ pH của bùn | siết lại sau lần đổ đầy đầu tiên |
Nhiệt độ nung chảy men | 820–930 °C | thủy tinh nung chảy vào thép trong một chu kỳ |
Độ dày lớp men | 0,25–0,45 mm | kiểm tra tia lửa 1500 V DC sau khi lắp ráp |
Khả năng chịu pH của men | 1–14 | trơ qua lớp phủ kỵ khí |
Mái | hai màng, hoặc AWWA D108 / API 650 cứng | tải trọng ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Nền móng | dầm vòng, kiểm soát chênh lệch lún | mẫu neo khớp với tấm panel |
Bước năm: nền móng, neo giữ và hư hỏng biểu hiện dưới dạng rỉ nước
Nền móng là phần của thiết kế bể bùn thường được vẽ bởi người chưa từng lắp ráp bể bulông. Vỏ bulông cần dầm vòng hoặc bệ có kiểm soát chênh lệch lún trên đường kính, và mẫu neo khớp với lỗ tấm panel. Vỏ không tròn khiến các mối nối bị nghiêng, mở gioăng ở tầng trên cùng, và tầng trên cùng bị rỉ nước vào mùa đông thứ hai là sự cố sửa chữa liên quan đến máy bơm và bể.
Lực nâng do gió quyết định neo giữ. Một bồn mảnh đường kính lớn trên một địa điểm lộ thiên sẽ bị nâng tại neo phía đón gió trong điều kiện rỗng, đây là trường hợp xấu nhất vì bồn nhẹ nhất và lực hút lớn nhất. Hãy tính lực nâng trong điều kiện rỗng, kiểm tra độ chôn sâu của neo trong dầm vòng, và không được định cỡ neo giữ từ trường hợp đầy. Trình tự lắp dựng cũng quan trọng: các tấm được dựng từ dầm vòng lên, độ tròn được kiểm tra tại đỉnh của mỗi vòng, và mô-men xoắn bu-lông được áp dụng theo một trình tự xác định thay vì tùy tiện bởi đội thi công.
Dự án tiêu biểu
Dự án | Vị trí | Sản phẩm | Dung tích | Phạm vi |
Bể xử lý nước thải nhà máy bia | Trung Quốc, Tứ Xuyên | Bể GFS | 14.655 m³ | cung cấp bể bulông và mái |
Phần kỵ khí cho nước thải chế biến đậu | Trung Quốc, Hà Bắc | Bể phân hủy GFS | phần quy trình kỵ khí | cung cấp bể và tích hợp quy trình |
Bể nước thải đô thị, 10 đơn vị | Trung Quốc, Tứ Xuyên | Bể GFS | Tổng cộng 17.420 m³ | cung cấp và lắp ráp tại công trường |
Bể nước thải công nghiệp, 27 đơn vị | Trung Quốc, Tân Cương | Bồn GFS | Tổng cộng 30.469 m³ | cung cấp và giám sát |
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 để 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 thiết kế bồn bùn, năng lực đó có nghĩa là toàn bộ chuỗi từ cân bằng khối lượng đến neo: lớp lót tráng men cùng hồ sơ kiểm tra tia lửa, độ dày tấm và lịch trình mô-men xoắn bu lông, ranh giới mái và khí, cùng các trường hợp dầm vòng và lực nâng được tính toán cùng nhau.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Khối lượng thiết kế nên dựa trên cơ sở nào?
A1: Cân bằng khối lượng chất rắn khô: chất rắn khô hàng ngày chia cho nồng độ lưu trữ, nhân với số ngày lưu giữ, cộng thêm khoảng trống cho cặn lắng và bọt. Các số liệu về lưu lượng không đáng tin cậy đối với chất lỏng phi Newton.
Q2: Làm thế nào để chọn tỷ lệ đường kính trên chiều cao?
A2: Từ biểu đồ, đầu hút của bơm và phạm vi khuấy trộn. Tỷ lệ gần 1,0 là mặc định tốt cho bể tròn ghép bu lông, với bể rộng nông khi có sẵn diện tích sàn và vỏ cao hơn khi không có.
Q3: Độ dày thành vỏ bể ghép bu lông có giống nhau từ dưới lên trên không?
A3: Thường là có đối với hình trụ ghép bu lông, đây là một lợi thế thực tế cho phụ tùng thay thế, với các lớp trên có thể thay đổi biên dạng. Vỏ hàn thường mỏng dần về phía đỉnh. Nêu rõ độ dày tấm cho từng lớp trong thiết kế.
Q4: Khi nào cần cách nhiệt cho bể bùn?
A4: Bất cứ khi nào bùn phải duy trì trên nhiệt độ có thể bơm được qua một giai đoạn lạnh. Cách nhiệt bằng một lớp niêm phong hơi, vì lớp cách nhiệt ẩm còn tệ hơn không có, và xem xét cả mái cũng như thân bể.
Q5: Bể có cần mái kín khí không?
A5: Chỉ khi địa điểm cần bao kín hoặc thu giữ khí. Bùn lưu trữ vẫn tạo ra hydrogen sulphide và methane, vì vậy mái, lỗ thông hơi và van xả phải được thiết kế phù hợp với lượng khí tạo ra bất kể loại mái nào.
Q6: Sai lầm phổ biến nhất về móng là gì?
A6: Chênh lệch lún không kiểm soát. Một dầm vòng được vẽ như tấm phẳng khiến thân bể bị méo, và triệu chứng đầu tiên là rò rỉ ở gioăng tầng trên cùng vào mùa đông thứ hai.
Q7: Xử lý lực nâng do gió như thế nào?
A7: Tính toán lực nâng trong điều kiện rỗng, không phải trường hợp đầy đủ, và định cỡ độ neo chôn trong dầm vòng cho trường hợp đó. Sau đó, các tấm được dựng từ dầm vòng với độ tròn được kiểm tra từng lớp.
Thiết kế bể chứa bùn là một chuỗi trình tự: cân bằng khối lượng xác định thể tích, mặt bằng và máy bơm xác định tỷ lệ, thiết kế tấm panel xác định tường và mối nối, lớp cách nhiệt và mái đáp ứng nhiệt độ và khí, còn dầm vòng và hệ neo giữ tất cả lại với nhau. Thực hiện đúng trình tự thì thiết kế có cơ sở bảo vệ; bỏ qua một bước thì hư hỏng sẽ là một vết rỉ ở tầng trên cùng sau ba mùa đông.
Hãy gửi cho chúng tôi sản lượng chất rắn khô, nồng độ, số ngày lưu giữ, mặt bằng và điều kiện hiện trường, chúng tôi sẽ trả lại tính toán thể tích, tỷ lệ, các trường hợp tường và neo, cùng gói hồ sơ kỹ thuật.
Trao đổi với Kỹ sư
Hãy mang dữ liệu bùn và mặt bằng đến, chúng tôi sẽ chạy trình tự thiết kế cùng bạn. Bạn sẽ nhận được cân bằng khối lượng, đường kính và chiều cao, quy cách tấm panel và mối nối, các trường hợp móng và chống đẩy nổi, cùng các bản vẽ để xem xét. Câu trả lời kỹ thuật trước tiên, không ràng buộc và không chào hàng gay gắt.
WhatsApp