Bể chứa bùn là gì và cách bùn được giữ lơ lửng mà không bị lắng
Tạo vào 07.29
Bồn chứa bùn là gì và cách chứa bùn mà không bị lắng
Một silo bùn là một bồn hình trụ đứng chứa hỗn hợp rắn-lỏng ở trạng thái lơ lửng đủ lâu để bơm, khử nước hoặc xả bằng trọng lực. Vì chất rắn nặng hơn nước, câu hỏi thiết kế luôn là khuấy trộn: một bồn tĩnh sẽ để lớp cặn lắng nén chặt ở đáy và các hạt mịn cứng lại trên thành, do đó bồn cần một vòng tuần hoàn, một máy trộn phun tia hoặc một cánh khuấy chậm, cùng với một lớp lót không bám dính vào vật liệu lắng đọng. Các tấm thép tráng men nung cung cấp một bề mặt trơ, ma sát thấp và chịu được sự dao động pH rộng mà các dòng bùn thường có, đó là lý do chúng phổ biến trong các ứng dụng khoáng sản, thực phẩm và nước thải.
Giới thiệu
Mỗi dòng bùn mà nhà máy tạo ra đều đến một bồn chứa có hàm lượng chất rắn cao hơn nước và có thói quen lắng chất rắn đó xuống bất cứ khi nào dòng chảy dừng lại. Máy khuấy được chọn kích thước cho toàn bộ đường bơm, đường chuyển được xả rửa, rồi bồn nằm đó qua một cuối tuần và lớp cặn cố kết thành thứ mà máy bơm không thể di chuyển. Điều trông như một vấn đề lưu trữ thực ra là ba vấn đề gắn kết với nhau: giữ hạt lơ lửng, giữ thành bồn không bị bám cặn, và giữ một tín hiệu mức vẫn còn ý nghĩa sau nhiều tháng lắng đọng. Giải quyết những điều đó trên giấy rẻ hơn nhiều so với việc phát hiện chúng trong quá trình chạy thử, và đó là sự khác biệt giữa một silo bùn vận hành được nhiều năm và một silo cần phải đào xúc mỗi mùa đông. Nêu những điều cơ bản và silo bùn là gì? Một thể tích kín trên mặt đất đổi một hố đào lấy một lượng tồn chứa đo được, có kiểm soát, và các phần tiếp theo sẽ đề cập đến chiến lược khuấy trộn, vật liệu thành bồn và tín hiệu mức quyết định liệu lượng tồn chứa đó có còn di chuyển được hay không.
Bồn chứa bùn chứa gì và tại sao nó tốt hơn hố
Một silo bùn là một thể tích kín, trên mặt đất, đánh đổi việc đào bới lấy khả năng kiểm soát. Một hố bùn hoặc đầm bùn thông thường thì rẻ nhưng không bao giờ thực sự sạch: mùi thoát ra ngoài, nước mưa làm loãng nồng độ, nước ngầm thấm vào, và khoảng không an toàn luôn là vấn đề mỗi khi khu vực bị ngập. Một silo trên mặt đất giữ dòng bùn được bao kín, cho bạn một lượng tồn kho đo lường được để cân bằng nhà máy, và cho phép bạn đưa bể trở lại hoạt động mà không cần giấy phép bơm. Cái giá phải trả là chiều cao và tải trọng kết cấu: một silo đầy đặt toàn bộ mật độ của bùn lên sàn và vỏ, vì vậy nền móng được thiết kế cho mật độ ướt với biên độ dự phòng cho lớp lắng đọng, chứ không chỉ cho nước trong.
Khuấy trộn, Lắng và Vấn đề lớp cặn
Chiến lược khuấy trộn quyết định chi phí vận hành của một silo bùn hơn bất kỳ chi tiết nào khác. Lựa chọn đơn giản nhất là một vòng tuần hoàn hút từ đáy và hoàn lưu về bề mặt, giúp toàn bộ khối bùn chuyển động với chi phí năng lượng thấp nhưng cần một chế độ bơm rõ ràng và một máy dự phòng. Một máy khuấy tia hoặc máy khuấy chân vịt gắn trên cầu mang lại chuyển động cục bộ mạnh hơn và xử lý được hàm lượng chất rắn cao hơn, đổi lại là chi phí bảo trì phớt và công suất tiêu thụ của chính máy khuấy. Cả hai đều không hiệu quả nếu bùn có ứng suất chảy, vì bể được khuấy nhưng không bị cắt vẫn giữ một lớp lắng mềm không bao giờ tái huyền phù hoàn toàn. Trong trường hợp đó, hãy thiết kế một máy thu gom bùn cơ khí cào đáy về một cửa xả duy nhất, và trang bị cho cửa xả một bộ truyền động mô-men xoắn cao với van quá cỡ, vì vật liệu ở đó là đặc nhất mà bể từng chứa.
Vật liệu thành và Sự bám bẩn
Lớp lót thành bể quyết định tần suất phải đưa bể ra khỏi vận hành. Thép carbon trần là loại vỏ rẻ nhất và có tuổi thọ ngắn nhất trong bất kỳ dòng bùn nào chứa sulfide hoặc chloride, vì bản thân các sản phẩm ăn mòn trở thành cặn lắng đọng cứng lại thành lớp vỏ. Bột epoxy liên kết nóng chảy, được phủ ở độ dày 180 đến 280 µm và đóng rắn trên 200 °C, tạo ra một rào cản dày đặc với độ bền kéo đứt trong khoảng vài MPa và kết quả phun sương muối vượt quá 4.000 giờ, phù hợp với các dòng chảy mài mòn và ăn mòn nhẹ. Đối với các dòng chảy dao động từ axit mạnh đến kiềm mạnh, hoặc mang theo chloride, lớp lót thép nung chảy thủy tinh là lựa chọn dài hạn an toàn hơn: lớp men dày 0,25 đến 0,45 mm được nung chảy vào tấm panel ở nhiệt độ 820 đến 930 °C, bề mặt hoàn thiện với độ nhám Ra dưới 0,8 µm để vật liệu trượt đi thay vì bám dính, và lớp này được đánh giá trên 3.450 N/cm² trong dải pH từ 1 đến 14.
Thiết bị đo lường, Kiểm soát tràn và Mức
Một silo bùn có tín hiệu mức không đáng tin cậy chỉ là một ẩn số lớn hơn. Các thiết bị đo mức kiểu độ dẫn điện hoặc sóng vô tuyến nhanh chóng bị bám bẩn gần bề mặt nơi hình thành lớp vỏ cứng, vì vậy hầu hết các nhà máy sử dụng nhiều phép đo độc lập: một thiết bị sục khí hoặc điểm lấy áp trên sàn cho mức sâu, một radar cho bề mặt tự do, và một van lấy mẫu được bảo trì đơn giản để hiệu chuẩn. Bảo vệ chống tràn quan trọng ở đây hơn so với trong bể nước trong, vì tràn bùn trên dầm vòng sẽ lan rộng và đông cứng thành vết ố vĩnh viễn và nguy cơ trượt ngã. Lắp đặt cảnh báo mức cao để ngắt nguồn cấp phía thượng nguồn thay vì dựa vào tràn xả, và dẫn bất kỳ hệ thống thoát nước giếng ướt nào trở lại đầu quy trình để chất rắn lắng đọng quay trở lại nhà máy thay vì vào hệ thống thoát nước mưa.
Thông số kỹ thuật
Thông số | Giá trị / Phạm vi điển hình | Ghi chú |
Nhiệt độ nung chảy men | 820–930 °C | Nung chảy một lần vào tấm thép |
Độ dày lớp phủ men | 0,25–0,45 mm | Bề mặt bên trong trơ, ma sát thấp |
Độ bền lớp tráng men | ≥ 3.450 N/cm² | Khả năng chống uốn và chống va đập |
Độ dày màng epoxy FBE | 180–280 µm | Bột tĩnh điện được phủ và đóng rắn |
Khả năng chống phun muối của FBE | > 4.000 h | Theo tiêu chuẩn AWWA C550 |
Độ nhám bề mặt | Ra < 0,8 µm | Giảm độ bám dính của chất rắn lắng đọng |
Phát hiện rò rỉ | Kiểm tra tia lửa 1500 V DC | Sau khi hợp nhất tấm |
Tuổi thọ thiết kế | ≥ 30 năm | Với hệ thống nội thất được chỉ định |
Chỉ định Silo chứa bùn cho một nhiệm vụ cụ thể
Làm ngược từ trạng thái lắng đọng thay vì từ trạng thái bơm. Lấy một mẫu đại diện, đo thể tích lớp lắng sau hai mươi bốn giờ đứng yên, và dùng đó để tính thể tích khả dụng, vì dung tích lưu trữ hiệu quả là phần chất lỏng trong phía trên lớp lắng cộng với phần bùn lỏng di động phía trên nó. Xác nhận phạm vi pH và hàm lượng clorua trước khi chọn giữa epoxy và men, và xác nhận bất kỳ dung môi hoặc dầu nào trong dòng, vì hydrocarbon có thể ăn mòn một số hệ thống phủ. Sau đó xác định nhiệm vụ khuấy trộn theo toàn bộ thể tích bồn thay vì theo công suất bơm, chỉ định một máy trộn dự phòng hoặc một bơm thứ hai, và yêu cầu nhà cung cấp nộp trường hợp tải trọng móng với lớp lắng ở mật độ thiết kế. Cuối cùng, yêu cầu một cửa kiểm tra và một kết nối rửa xả ở phía trên, cả hai đều gần như không tốn kém gì khi xây dựng và tiết kiệm một lần ngừng hoạt động toàn bộ khi vệ sinh.
Trường hợp dự án
Dự án | Vị trí | Sản phẩm | Dung tích | Phạm vi |
Kho chứa nước đường kính lớn | Namibia | Bồn GFS | 44.900 m³ | cung cấp + giám sát |
Nước dự trữ chữa cháy | Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bồn GFS, 2 bộ | 8.930 m³ | cung cấp + hướng dẫn lắp đặt |
Kho chứa nước uống | Indonesia | Bồn GFS | 21.099 m³ | cung cấp + 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 chứa thép phủ men thủy tinh (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 chứa đơn lẻ được cung cấp 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 bùn và dịch có hàm lượng chất rắn cao, nội dung này bao gồm các tùy chọn nội thất tráng men và epoxy ở trên, bố trí vòi khuấy theo sơ đồ mức, và trường hợp tải trọng nền có bao gồm lớp cặn lắng đọng.
Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Sự khác biệt giữa silo chứa bùn và bể lắng trong là gì?
Trả lời 1: Bể lắng được thiết kế để chất rắn lắng xuống nhằm thu được dòng tràn trong. Silo chứa bùn được thiết kế để giữ chất rắn ở trạng thái lơ lửng hoặc chứa lớp cặn lắng đọng có thể thu hồi, do đó khuấy trộn và xả tháo chi phối thiết kế thay vì quá trình lắng.
Câu hỏi 2: Silo chứa bùn cần công suất khuấy bao nhiêu?
A2: Điều này phụ thuộc vào ứng suất chảy và nồng độ chất rắn của dòng chảy hơn là chỉ dựa vào thể tích. Thực hành thận trọng là chọn kích thước máy trộn hoặc bơm tuần hoàn cho một chu kỳ lưu chuyển giữ cho toàn bộ khối chất luôn chuyển động, và cung cấp một thiết bị dự phòng để một sự cố đơn lẻ không làm lớp lắng đọng cứng lại.
Q3: Bồn bắt bu lông có thể xử lý bùn mài mòn không?
A3: Có, với lớp lót bên trong phù hợp. Epoxy liên kết nóng chảy và thép nung kết hợp thủy tinh đều tạo ra một rào cản cứng, nhẵn chịu được tải mài mòn tốt hơn nhiều so với hệ sơn phủ, và các tấm bắt bu lông có thể được thay thế cục bộ nếu một phần bị hư hỏng.
Q4: Silô chứa bùn có cần nắp đậy không?
A4: Nên có nắp đậy bất cứ khi nào mùi bị quy định, bùn phát thải hydrogen sulfide, hoặc mưa sẽ làm loãng nồng độ. Nắp bắt bu lông với gioăng EPDM và lỗ thông hơi dẫn đến hệ thống xử lý mùi là một phần tiêu chuẩn của gói.
Q5: Làm thế nào để loại bỏ lớp lắng đọng?
A5: Thông qua một cửa xả đáy có kích thước phù hợp với vật liệu dày nhất, được phục vụ bởi một van mô-men xoắn cao và hoặc là một đường hút bơm hoặc một trục vít. Một đường rửa ngược từ trên xuống giúp làm lỏng lớp vật liệu, và trên các bồn lớn hơn, một cơ cấu cạo cơ học thu gom vật liệu về cùng một cửa xả.
Q6: Bồn có thể được mở rộng nếu nhà máy phát triển không?
A6: Có. Kết cấu bắt bu lông có nghĩa là có thể thêm các vòng để tăng dung tích, hoặc đặt một bồn thứ hai bên cạnh trên một dầm vòng chia sẻ, thường rẻ hơn nhiều so với việc phá dỡ và xây dựng lại một bồn hàn.
Một silo bùn thành công dựa trên ba yếu tố: thiết kế khuấy trộn phù hợp với ứng suất chảy thực tế của dòng vật liệu, phần nội thất không bám dính vào cặn lắng, và thiết bị đo lường vẫn đọc chính xác sau khi lớp cặn hình thành. Kết cấu lắp ghép bằng bu-lông trên mặt đất mang lại khả năng chứa, đo lường tồn kho và vỏ có thể sửa chữa, trong khi nội thất bằng thép tráng men nung chảy hoặc epoxy liên kết nóng chảy xử lý khía cạnh ăn mòn - yếu tố luôn chi phối chi phí vòng đời. Hãy đo lớp cặn lắng trước khi bạn quyết định thể tích, và yêu cầu nhà cung cấp nộp tải trọng móng bao gồm cả lớp cặn.
Nói chuyện với Kỹ sư
Gửi thành phần bùn và tỷ lệ phần trăm chất rắn, khoảng pH và hàm lượng clorua, thể tích hàng ngày và thời gian lưu giữ bạn cần, cùng với diện tích sẵn có và liệu khu vực có sàn cao hơn hoặc thấp hơn mặt đất hay không. Bạn sẽ nhận được một tùy chọn bồn chứa, đề xuất vật liệu bên trong, đề xuất bố trí khuấy trộn và hồ sơ bản vẽ đầy đủ cùng chứng nhận để xem xét.
WhatsApp