Các loại bể chứa nước: Thép không gỉ, công nghiệp và tùy chọn từng phần

Các loại bể chứa nước: Tổng quan

Bể chứa nước được sử dụng trong các khu dân cư, thương mại và công nghiệp để lưu trữ nước uống, xử lý nước, nước mưa, dự trữ chữa cháy và chất lỏng công nghiệp. Loại bể phù hợp cho một ứng dụng nhất định được xác định bởi yêu cầu về dung tích, tiêu chuẩn chất lượng nước, hạn chế lắp đặt, tải trọng kết cấu và tuổi thọ dự kiến. Không có vật liệu hoặc cấu hình nào phù hợp với mọi tình huống — hiểu rõ các tùy chọn có sẵn là điểm khởi đầu cho bất kỳ thông số kỹ thuật của bồn chứa nào.

Các loại chính được sử dụng hiện nay là:

• Bể thép không gỉ - được hàn hoặc tạo hình từ tấm thép không gỉ austenit, được sử dụng trong cả lĩnh vực công nghiệp gia dụng và thực phẩm, trong đó yêu cầu chính là vệ sinh và chống ăn mòn.
• Bồn thép công nghiệp — bình chứa bằng thép cacbon hoặc thép tráng được thiết kế để lưu trữ dung tích lớn nước xử lý, hóa chất, nhiên liệu hoặc dự trữ lửa trong môi trường công nghiệp nặng.
• Bể nước phân đoạn — các hệ thống dựa trên bảng mô-đun được lắp ráp tại chỗ từ các phần được tạo hình sẵn, mang lại kích thước linh hoạt và khả năng lắp đặt ở những vị trí mà các bình chế tạo sẵn không thể tiếp cận được.
• Bể GRP / sợi thủy tinh — bình nhựa gia cố bằng thủy tinh có trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bể chứa nước trên mái nhà và dưới lòng đất.
• Bể chứa nhựa HDPE và polyetylen — thùng nhựa đúc xoay phù hợp với kho chứa hóa chất, nông nghiệp và gia dụng quy mô nhỏ hơn, nơi chi phí và tính dễ lắp đặt được ưu tiên hơn độ cứng của kết cấu.
• Bể bê tông - các bể chứa bê tông cốt thép đúc hoặc đúc sẵn được sử dụng để lắp đặt dưới lòng đất hoặc bán chôn, nơi yêu cầu dung tích rất lớn và độ bền lâu dài.

Các phần dưới đây tập trung vào ba loại thép — bể thép không gỉ dùng trong gia đình, bể thép công nghiệp và bể chứa nước từng phần — chiếm phần lớn dung lượng lưu trữ nước được lắp đặt trong cả ứng dụng thương mại và công nghiệp nặng trên toàn cầu.

Bồn nước inox dùng trong gia đình

Bồn chứa nước bằng thép không gỉ để sử dụng trong gia đình là bản nâng cấp được chỉ định nhiều nhất so với các bồn chứa nhựa tiêu chuẩn tại các thị trường nơi chất lượng nước uống, tuổi thọ và bảo quản hợp vệ sinh là ưu tiên hàng đầu. Các đặc tính của vật liệu giải quyết các hạn chế cốt lõi của bể polyetylen: sự suy giảm tia cực tím, sự phát triển của tảo được thúc đẩy bởi sự truyền ánh sáng, sự lọc mùi và vị từ nhựa và tuổi thọ kết cấu tương đối ngắn.

Lớp vật liệu và an toàn thực phẩm

Bồn chứa nước bằng thép không gỉ trong nước được sản xuất từ ​​một trong hai Lớp 304 (18/8) hoặc Lớp 316 (18/10/2) thép không gỉ austenit. Lớp 304 là tiêu chuẩn cho hầu hết các ứng dụng nước uống - thành phần crom-niken của nó tạo thành lớp oxit thụ động chống ăn mòn trong nước sạch và tuân thủ đầy đủ các quy định về tiếp xúc với thực phẩm bao gồm NSF/ANSI 61 và Chỉ thị về Nước uống Châu Âu. Loại 316, bổ sung molypden, được chỉ định khi nước được lưu trữ có hàm lượng clorua cao (khu vực ven biển, nước được làm mềm với khả năng tái tạo muối cao) hoặc nơi bể được sử dụng để chế biến thực phẩm hoặc ứng dụng sữa.

Bề mặt hoàn thiện bên trong cũng quan trọng như loại hợp kim. Lớp bên trong được đánh bóng bằng điện hoặc 2B (hoàn thiện bằng máy nghiền) giúp giảm thiểu độ nhám bề mặt, giảm vị trí bám màng sinh học và giúp việc vệ sinh định kỳ trở nên đơn giản bằng chất khử trùng tiêu chuẩn dành cho thực phẩm.

Xây dựng và định cỡ

Bể chứa nước bằng thép không gỉ dân dụng thường có dung tích từ 500 lít đến 10.000 lít ở dạng hình trụ hoặc hình chữ nhật. Bể hình trụ phân phối áp suất thủy tĩnh hiệu quả hơn cho độ dày thành nhất định và là tiêu chuẩn cho việc lắp đặt trên cao và trên mái nhà. Bể hình chữ nhật dễ lắp đặt hơn vào các phòng trồng cây chật hẹp, tầng hầm hoặc không gian dưới cầu thang nơi diện tích sàn bị hạn chế.

Các chi tiết kết cấu chính cần xác minh khi lựa chọn bồn chứa nội địa bao gồm:

• Độ dày của tường: Tối thiểu 1,2–1,5 mm đối với bể lên tới 2.000 lít; thước đo nặng hơn (2,0 mm trở lên) đối với các bình lớn hơn hoặc các công trình lắp đặt trên cao chịu rung động.
• Chất lượng mối hàn: Các mối hàn TIG xuyên thấu hoàn toàn trên tất cả các đường nối, được mài mịn bên trong và thụ động sau khi hàn để khôi phục lớp thụ động bị phá vỡ do nhiệt cấp vào.
• Tùy chọn cách nhiệt: Áo khoác ngoài cách nhiệt bằng bọt polyurethane giúp giảm mức tăng nhiệt ở vùng khí hậu nóng, hạn chế sự phát triển của vi khuẩn do nhiệt độ trong nước dự trữ.
• Đường dẫn vào: Cổng truy cập kín, có thể khóa cho phép kiểm tra và làm sạch bên trong mà không cần tháo dỡ các kết nối đầu vào hoặc đầu ra.

Tuổi thọ sử dụng của bồn chứa gia dụng bằng thép không gỉ được lắp đặt và bảo trì đúng cách vượt quá 25–30 năm trong hầu hết các điều kiện chất lượng nước - gấp khoảng ba đến bốn lần tuổi thọ sử dụng thực tế của một bể chứa polyetylen tương đương trong cùng một môi trường.

Bồn thép công nghiệp: Thiết kế, lớp phủ và ứng dụng

Bể thép công nghiệp là bình chịu áp lực bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim được thiết kế chuyên dụng hoặc bể chứa khí quyển được thiết kế để lưu trữ khối lượng lớn trong các bối cảnh sản xuất, tiện ích, dầu khí, phòng cháy chữa cháy và xử lý nước. Dung tích dao động từ vài nghìn lít cho bể đệm xử lý đến vài triệu lít cho các tháp nước thành phố và kho chứa dầu thô.

Tiêu chuẩn thiết kế

Bể chứa nước bằng thép công nghiệp được thiết kế và chế tạo theo các tiêu chuẩn được công nhận chi phối việc lựa chọn vật liệu, kiểm tra mối hàn, tính toán độ dày vỏ và các yêu cầu thử nghiệm. Các framework được áp dụng rộng rãi nhất bao gồm:

• API 650 — tiêu chuẩn chiếm ưu thế cho các bể chứa thép hàn lớn trên mặt đất, được sử dụng trong kho chứa nước, dầu và hóa chất trên toàn cầu.
• AWWA D100 — tiêu chuẩn của Hiệp hội Công trình Nước Hoa Kỳ quản lý cụ thể các bể chứa bằng thép cacbon hàn dùng cho dịch vụ cấp nước.
• EN 14015 — tương đương với API 650 của Châu Âu, bao gồm các bể thép đáy phẳng hình trụ thẳng đứng được xây dựng tại chỗ để lưu trữ chất lỏng ở nhiệt độ môi trường.

Lớp phủ bên trong và bên ngoài

Thép carbon bị ăn mòn khi tiếp xúc với nước nếu không có lớp phủ bảo vệ, khiến hệ thống lớp phủ trở thành yếu tố chính quyết định tuổi thọ sử dụng và khoảng thời gian bảo trì. Các chiến lược phủ tiêu chuẩn bao gồm:

• Lớp lót Epoxy: Epoxy không chứa dung môi hai hoặc ba lớp được áp dụng cho các bề mặt bên trong đã được làm sạch bằng phun hạt tạo ra một rào cản liên tục chống ăn mòn và được chứng nhận NSF 61 cho khả năng tiếp xúc với nước uống được. Khoảng thời gian sơn lại dự kiến ​​là 10–15 năm nếu chuẩn bị bề mặt thích hợp.
• Mạ kẽm nhúng nóng: Mạ kẽm nhúng toàn bộ các tấm hoặc linh kiện đúc sẵn giúp bảo vệ chống ăn mòn hợp kim kẽm-sắt; thích hợp cho các bể nhỏ hơn và hệ thống cắt hơn là các bể hàn tại chỗ lớn.
• Bảo vệ catốt bằng anode hy sinh: Cực dương magie hoặc kẽm được lắp đặt bên trong bể bổ sung cho hệ thống lớp phủ, ăn mòn hy sinh để bảo vệ nền thép ở bất kỳ khu vực nào lớp phủ bị gián đoạn hoặc không hoạt động.
• Lớp phủ ngoài bằng polyurethane hoặc alkyd: Áp dụng trên lớp sơn lót giàu kẽm để bảo vệ bên ngoài khỏi bị ăn mòn trong khí quyển, tiếp xúc với tia cực tím và ô nhiễm công nghiệp.

Ứng dụng chữa cháy và xử lý nước

Bể thép công nghiệp là giải pháp lưu trữ tiêu chuẩn để dự trữ chữa cháy tuân thủ NFPA 22 (Hoa Kỳ) hoặc BS EN 1825 (Châu Âu), trong đó phải đảm bảo tính toàn vẹn về cấu trúc, công suất xác định và khả năng chống hư hại trong trường hợp hỏa hoạn. Trong các ngành công nghiệp chế biến, bể thép khí quyển đóng vai trò là nơi lưu trữ đệm cho nước làm mát, nước cấp cho nồi hơi, hệ thống hồi lưu nước ngưng và định lượng hóa chất - các ứng dụng trong đó tỷ lệ khối lượng trên chi phí của thép cacbon có tính quyết định đối với hiệu suất ăn mòn của các chất thay thế không gỉ.

Bể chứa nước cắt đoạn : Ưu điểm của thiết kế và lắp đặt theo mô-đun

Các bể chứa nước từng phần được lắp ráp tại chỗ từ các tấm phẳng hoặc tấm định hình được chế tạo sẵn được bắt vít với nhau bằng các mối nối kín, thay vì được phân phối dưới dạng thùng hàn hoàn chỉnh. Cách tiếp cận mô-đun này giải quyết hạn chế tiếp cận giúp loại bỏ các bể chứa thông thường khỏi nhiều địa điểm lắp đặt trong thế giới thực: phòng thực vật, mái nhà, buồng bể chứa ở tầng hầm và các tòa nhà nơi cửa ra vào, cầu thang và các lỗ hở kết cấu quá nhỏ để chứa một bể chứa chế tạo sẵn có thể tích yêu cầu.

Vật liệu bảng

Các tấm bể chứa nước từng phần được sản xuất bằng ba vật liệu chính, mỗi loại có đặc tính hoạt động riêng biệt:

Kích thước linh hoạt và công suất

Các mô-đun bảng tiêu chuẩn — thường có kích thước 1.000 mm × 1.000 mm hoặc 500 mm × 500 mm trong khu vực GRP — được kết hợp theo bất kỳ cấu hình chiều dài, chiều rộng và chiều cao nào để đạt được dung lượng lưu trữ chính xác cần thiết. Điều này có nghĩa là một bể chứa từng phần có thể được chỉ định để phù hợp với diện tích và khoảng trống chính xác của không gian phòng máy có sẵn, thay vì yêu cầu không gian phải được thiết kế xung quanh một bồn chứa có kích thước cố định. Dung tích từ dưới 1.000 lít trở lên 500.000 lít có thể đạt được trong một cụm bể chứa một phần.

Những cân nhắc về lắp đặt và bảo trì

Bởi vì các bể chứa từng phần được lắp ráp tại chỗ nên chúng cũng có thể được tháo rời và cấu hình lại nếu yêu cầu về công suất thay đổi - tính linh hoạt mà bể hàn không thể mang lại. Các tấm được vận chuyển qua các ô cửa tiêu chuẩn và được lắp ráp bằng cách bắt vít vào khung đỡ bằng thép bên trong, với các mối nối được bịt kín bằng miếng đệm EPDM hoặc cao su tổng hợp cấp thực phẩm có thể thay thế mà không cần xả toàn bộ bể nếu các phần riêng lẻ được cách ly.

Yêu cầu bảo trì tập trung vào việc kiểm tra tình trạng miếng đệm, giám sát sự ăn mòn của khung (đối với hệ thống khung thép) và làm sạch bề mặt bên trong. Bể phân đoạn GRP phải được kiểm tra độ bong tróc hoặc rạn nứt trên bề mặt tấm mỗi 3–5 năm; bể chứa không gỉ chỉ yêu cầu vệ sinh bên trong định kỳ trong điều kiện dịch vụ nước uống bình thường.