Các loại bể chứa nước khác nhau là gì? Hướng dẫn lựa chọn cơ bản

Các loại bể chứa nước chính là bể phân đoạn, bể polyetylen (nhựa), bể sợi thủy tinh (GRP), bể bê tông, bể thép và bể bàng quang - mỗi loại phù hợp với công suất, điều kiện lắp đặt và yêu cầu chất lượng nước khác nhau. Trong số này, bể nước cắt nổi bật với các ứng dụng thương mại và công nghiệp khối lượng lớn vì nó có thể được lắp ráp tại chỗ ở những không gian mà bình nguyên khối không bao giờ có thể lắp vừa, được cấu hình theo hầu hết mọi công suất và có thể mở rộng hoặc di dời mà không cần thay thế hoàn toàn. Việc chọn loại bể phù hợp phụ thuộc vào năm yếu tố chính: dung tích lưu trữ cần thiết, không gian lắp đặt sẵn có, tiêu chuẩn chất lượng nước, ngân sách và thời gian sử dụng dự kiến.

Tổng quan: Các loại bồn chứa nước chính

Bể chứa nước có nhiều kích cỡ khác nhau, từ bể nhựa gia dụng 200 lít đến bể nước Bể chứa GRP 500.000 lít phục vụ khu phức hợp bệnh viện. Sáu loại chính khác nhau về vật liệu, phương pháp xây dựng, yêu cầu lắp đặt và ứng dụng điển hình:

Bể chứa nước từng phần là gì và tại sao nó được sử dụng rộng rãi?

Bể chứa nước từng phần là một hệ thống lưu trữ mô-đun được lắp ráp từ các tấm phẳng riêng lẻ - phổ biến nhất được làm từ nhựa gia cường thủy tinh (GRP/FRP) hoặc thép không gỉ cấp thực phẩm - được bắt vít với nhau tại chỗ bằng các miếng đệm cao su an toàn thực phẩm ở mọi khớp. Kích thước bảng tiêu chuẩn thường là 0,5 m × 0,5 m hoặc 1 m × 1 m , cho phép xây dựng bể chứa hầu như bất kỳ cấu hình hình chữ nhật hoặc hình vuông nào chỉ bằng cách thay đổi số lượng tấm ở mỗi kích thước.

Ưu điểm quan trọng so với xe tăng nguyên khối là truy cập . Bởi vì mỗi bảng đi qua một ô cửa tiêu chuẩn ( mỗi tấm chỉ nặng khoảng 3–8 kg ), bể phân đoạn có thể được lắp đặt trong các phòng thực vật, mái nhà, tầng hầm và các không gian cơ khí mà bể được tạo hình sẵn có thể tích tương đương không bao giờ có thể chạm tới. Ví dụ, một bể chứa 100.000 lít có thể được lắp ráp hoàn toàn thông qua một Cửa 900 mm × 2.100 mm - một kỳ tích không thể có được đối với bất kỳ chiếc xe tăng nguyên khối nào có kích thước như vậy.

Bể phân đoạn là giải pháp lưu trữ nước lạnh tiêu chuẩn trong các tòa nhà thương mại, bệnh viện, khách sạn, trường học và trung tâm dữ liệu trên khắp Vương quốc Anh, Trung Đông, Đông Nam Á và hơn thế nữa. Chúng được sản xuất để tuân thủ BS EN 13280 (xe tăng GRP) và WRAS (Chương trình tư vấn quy định về nước) tiêu chuẩn phê duyệt ở Vương quốc Anh và các tiêu chuẩn NSF/ANSI 61 tương đương ở Bắc Mỹ.

Bể phân đoạn GRP so với bể phân đoạn bằng thép không gỉ

Hai vật liệu chủ đạo cho tấm bể nước dạng cắt - GRP và thép không gỉ - mỗi loại đều có những ưu điểm riêng biệt. Sự lựa chọn giữa chúng được xác định bởi môi trường, yêu cầu về chất lượng nước, ngân sách và thời gian sử dụng dự kiến.

Tấm cắt GRP (Nhựa gia cố bằng thủy tinh)

Tấm GRP là loại được lắp đặt rộng rãi nhất trên toàn cầu. Chúng rất nhẹ ( 3–8 kg trên mỗi tấm 1 m2 ), chống ăn mòn, cách nhiệt và tiết kiệm chi phí. Bên trong lớp phủ gel cấp thực phẩm chống lại sự bám dính của vi khuẩn và ngăn ngừa sự phát triển của tảo khi bể được che phủ và che nắng đúng cách. Bể phân đoạn GRP thường Rẻ hơn 20–40% hơn các cấu hình thép không gỉ tương đương và có tuổi thọ đã được chứng minh là 25–50 năm với việc thay thế miếng đệm định kỳ (khuyến nghị 10–15 năm một lần).

Hạn chế của GRP là dễ bị phân hủy bởi tia cực tím nếu các tấm tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời mà không có lớp phủ mờ đục và không thể sử dụng để chứa nước nóng ở trên 23°C trong hầu hết các thiết kế được WRAS phê duyệt.

Tấm cắt thép không gỉ

Bể phân đoạn bằng thép không gỉ - thường được chế tạo từ thép không gỉ loại 304 hoặc 316L — được ưu tiên sử dụng trong các cơ sở dược phẩm, nhà máy sản xuất thực phẩm và bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu tiêu chuẩn vệ sinh cao nhất. Lớp 316L có khả năng kháng clhoặcua vượt trội, khiến nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho môi trường ven biển hoặc nơi nước được xử lý có nồng độ clo tăng cao. Tấm không gỉ nặng hơn ( 12–25 kg mỗi m2 ) nhưng hầu như không thể phá hủy trong điều kiện sử dụng bình thường, với tuổi thọ sử dụng thường xuyên vượt quá 50 năm .

Bề mặt bên trong của tấm không gỉ thường 2B hoặc đánh bóng bằng điện đến Ra ≤ 0,8 µm, giúp giảm thiểu độ bám dính của màng sinh học và đơn giản hóa việc xác nhận quá trình làm sạch — một yêu cầu quy định trong hệ thống cấp nước cấp dược phẩm và thực phẩm.

Cách lắp ráp các bể chứa nước theo từng phần

Quá trình lắp ráp một bể chứa nước từng phần tuân theo một trình tự xác định thường cần một nhóm hai người thực hiện. 1–3 ngày cho bể lên tới 50.000 lít, tùy thuộc vào số lượng bảng điều khiển và điều kiện tiếp cận.

1. Lắp đặt khung cơ sở: Khung cơ sở kết cấu bằng thép không gỉ hoặc mạ kẽm được san bằng và cố định vào sàn hoặc tấm mái. Điều này phân phối toàn bộ tải nước - một bể chứa 50.000 lít tạo ra tải trọng sàn xấp xỉ 50 tấn (490 kN) - xuyên qua kết cấu đỡ. Tính toán kết cấu phải xác nhận sàn có thể chịu được tải trọng này trước khi tiến hành lắp đặt.
2. Vị trí của bảng cơ sở: Các tấm sàn được đặt trên khung đế và được kết nối bằng bu lông thép không gỉ ở mặt bích của tấm, với miếng đệm cao su EPDM hoặc SBR an toàn thực phẩm được nén giữa mỗi khớp để đạt được độ kín nước.
3. Thi công tấm tường: Các tấm bên được lắp đặt theo trình tự, thường bắt đầu từ một góc, với mỗi tấm được bắt vít vào cạnh của nó và vào mặt bích của tấm đế. Các thanh giằng bên trong hoặc các giá đỡ bằng sắt góc giúp đỡ các bức tường chống lại áp suất thủy tĩnh trên các bể lớn hơn.
4. Lắp tấm mái: Các tấm mái hoàn thiện phần bao vây. Một lối đi (tối thiểu 600 mm × 600 mm theo BS EN 13280) được tích hợp để kiểm tra và làm sạch. Ở giai đoạn này, các cửa thông gió có lưới chống sâu bọ và ống tràn có lưới chắn được kết nối.
5. Kết nối đường ống: Các kết nối đầu vào, đầu ra, tràn và thoát nước được lắp thông qua các khe hở của bảng điều khiển được khoan trước bằng cách sử dụng các đầu nối bể và các phụ kiện nén hoặc mặt bích được WRAS phê duyệt.
6. Kiểm tra và vận hành nước: Bể được đổ đầy từ từ để kiểm tra rò rỉ ở tất cả các khớp. Bất kỳ mối nối rò rỉ nào đều được xả hết, miếng đệm được kiểm tra và thay thế nếu cần thiết, và mối nối được vặn lại. Quy trình khử trùng bằng cách sử dụng định lượng clo tới 50 mg/L trong 1 giờ (hoặc theo yêu cầu của cơ quan cấp nước địa phương) được thực hiện trước khi bể đi vào hoạt động.

Bể chứa Polyethylene: Tiêu chuẩn dân dụng và nông nghiệp

Bể chứa polyetylen (poly) đúc xoay là giải pháp lưu trữ nước phổ biến nhất cho gia đình, trang trại và doanh nghiệp nhỏ. Được sản xuất như một khối liền mạch duy nhất có công suất từ 100 lít đến 50.000 lít , chúng không yêu cầu lắp ráp tại chỗ và có thể được lắp đặt bởi một người đối với kích thước nhỏ hơn.

Polyetylen mật độ cao (HDPE) và polyetylen mật độ thấp tuyến tính (LLDPE) là loại thực phẩm, ổn định tia cực tím (thường kết hợp 2–4% cacbon đen trong bể màu đen để chặn mọi ánh sáng và ngăn chặn tảo), đồng thời có khả năng chống lại hầu hết các hóa chất loãng. Bể poly tiêu chuẩn mang theo một Bảo hành 3-7 năm của nhà sản xuất với tuổi thọ sử dụng thực tế của 10–20 năm tùy thuộc vào mức độ tiếp xúc với tia cực tím và chất lượng nước.

Hạn chế chính của bể polyetylen là kích thước: bể đơn mảnh ở trên 25.000–30.000 lít việc vận chuyển và lắp đặt trở nên không thực tế, đó chính xác là lúc các bể chứa phân đoạn sẽ đảm nhận công việc này.

Bể nguyên khối bằng sợi thủy tinh (GRP): Kho chứa ngầm và hóa chất

Bể chứa sợi thủy tinh được đặt bằng tay hoặc quấn bằng sợi thủy tinh thành một khối duy nhất và là lựa chọn ưu tiên để lưu trữ nước ngầm vì khả năng chống ăn mòn của chúng giúp loại bỏ nguy cơ suy thoái do đất gây ra ảnh hưởng đến bể thép. Bể GRP ngầm chống lại áp lực nước ngầm và được đánh giá cho độ sâu chôn lấp thường lên tới 3,5 mét che phủ.

Khả năng kháng hóa chất của chúng khiến chúng thích hợp để lưu trữ nước đã qua xử lý có dư lượng clo cao hơn hoặc nước có tính axit hoặc kiềm nhẹ có thể ăn mòn thép hoặc bê tông. Công suất lên tới 200.000 lít trong một tàu duy nhất đều có sẵn, mặc dù các yêu cầu về hậu cần và cần cẩu khiến việc lắp đặt các bồn GRP nguyên khối rất lớn rất tốn kém.

Bể bê tông: Tuổi thọ tối đa cho các ứng dụng trong đô thị

Bể bê tông cốt thép là xương sống của cơ sở hạ tầng nước đô thị, được sử dụng cho các hồ chứa dịch vụ, bể điều áp và thu nước mưa quy mô lớn. Ưu điểm chính của họ là tuổi thọ — bể bê tông được xây dựng tốt thường xuyên phục vụ cho 50–100 năm — và khối lượng nhiệt của chúng giữ cho nước mát được lưu trữ, giảm nguy cơ phát triển của vi khuẩn.

Yêu cầu bảo trì quan trọng đối với bể bê tông là kiểm tra định kỳ và lót lại bề mặt bên trong. Bê tông có tính kiềm (pH ~12–13 khi còn mới), có thể tạm thời làm tăng độ pH của nước dự trữ và làm mất canxi. Lớp lót epoxy hoặc xi măng được áp dụng bên trong để tạo ra bề mặt nhẵn, trơ về mặt hóa học, đáp ứng các tiêu chuẩn về nước uống được. Việc lót lại thường được yêu cầu mỗi 15–25 năm .

Bồn thép: Chữa cháy và xử lý nước công nghiệp

Bể thép hàn và bắt vít chiếm ưu thế trong việc lưu trữ nước chữa cháy và các ứng dụng xử lý nước công nghiệp lớn. Đối với hệ thống chữa cháy, bồn thép phải đáp ứng các tiêu chuẩn như NFPA 22 (Mỹ) hoặc BS EN 1825 (Anh) , trong đó chỉ định công suất tối thiểu, yêu cầu về kết cấu và cấu hình ống hút cho nguồn cấp nước phun và vòi.

Bình chứa bằng thép cacbon không tráng phủ sẽ bị ăn mòn mạnh khi tiếp xúc với nước, vì vậy việc bảo vệ bên trong là rất quan trọng. Tùy chọn bao gồm lớp lót nhựa than đá epoxy, cầu chì thủy tinh hoặc bảo vệ cathode . Bể chứa bằng thép không gỉ (304 hoặc 316) loại bỏ mối lo ngại về ăn mòn nhưng chi phí 3–5× nữa hơn so với bể thép carbon tương đương. Bồn thép bắt vít mạ kẽm nhúng nóng chiếm vị trí trung bình - chống ăn mòn tốt hơn thép cacbon trơn, giá cả phải chăng hơn thép không gỉ, nhưng bị giới hạn ở pH 6–12 nước và tuổi thọ sử dụng của 25–35 năm .

Bình đựng bàng quang và gối: Kho lưu trữ tạm thời và khẩn cấp di động

Bể bàng quang - còn được gọi là bể gối hoặc bể hành tây - là các bình đóng mở được chế tạo từ nhựa PVC gia cố hoặc polyurethane nhiệt dẻo (TPU). Khi trống, một Bể bàng quang 100.000 lít có thể gấp lại thành một gói nhỏ đủ để nhét vào một chiếc xe bán tải; khi được lấp đầy, nó tự đứng vững trên mặt đất bằng phẳng mà không có lớp vỏ cứng.

Những chiếc xe tăng này là giải pháp tiêu chuẩn cho phân phối nước cứu trợ thiên tai, hoạt động quân sự và cung cấp nước cho công trường xây dựng tạm thời . Thời gian triển khai cho bể bàng quang 20.000 lít thường dưới 2 giờ với hai nhân sự. Lớp vỏ ổn định tia cực tím và vật liệu được NSF chứng nhận khiến chúng thích hợp để đựng nước uống, mặc dù tuổi thọ sử dụng của chúng khá cao. 5–15 năm ngắn hơn các loại thùng cứng do bị uốn cong và dễ bị thủng.

Các yếu tố chính khi lựa chọn giữa các loại bể nước

Cây quyết định để chọn loại bể nước được điều khiển bởi năm biến chính. Áp dụng chúng theo thứ tự sẽ loại bỏ các lựa chọn không phù hợp một cách nhanh chóng:

1. Dung lượng lưu trữ cần thiết

Đối với các tập dưới 25.000 lít , bể chứa polyetylen thường là lựa chọn đơn giản và tiết kiệm chi phí nhất. Giữa 25.000 và 500.000 lít , bể GRP hoặc bể thép không gỉ thường là lựa chọn ưu tiên cho việc lắp đặt trong nhà trên mặt đất. Ngoài ra 500.000 lít , thép hàn, thép bắt vít hoặc bê tông trở nên cần thiết.

2. Vị trí cài đặt và quyền truy cập

Nếu bể phải được lắp đặt bên trong một tòa nhà hiện có không có khe hở lớn, bể phân đoạn hầu như luôn là lựa chọn khả thi duy nhất cho thể tích trên 5.000 lít. Đối với việc lắp đặt trên mặt đất ngoài trời có cần cẩu tiếp cận, bể chứa bằng thép hoặc nguyên khối GRP trở nên cạnh tranh. Để lắp đặt dưới lòng đất, GRP hoặc bê tông được ưu tiên.

3. Chất lượng nước và tiêu chuẩn quy định

Việc lưu trữ nước uống được (uống) cần có WRAS, NSF/ANSI 61 hoặc chứng nhận vật liệu cấp thực phẩm tương đương. Đối với các ứng dụng chế biến dược phẩm hoặc thực phẩm, cần có thép không gỉ với bề mặt được đánh bóng bằng điện. Đối với nước chữa cháy không thể uống được, có thể chấp nhận nhiều loại vật liệu và lớp lót hơn.

4. Ngân sách: Chi phí vốn so với chi phí trọn đời

Bồn nhựa có giá mua thấp nhất nhưng tuổi thọ sử dụng ngắn nhất. Bể bê tông có chi phí xây dựng ban đầu cao nhất nhưng chi phí mỗi thập kỷ thấp nhất trong khoảng thời gian 50 năm. Bể phân đoạn GRP mang lại sự cân bằng mạnh mẽ — giá mua vừa phải, Tuổi thọ sử dụng 25–50 năm và chi phí bảo trì thấp khi các miếng đệm được thay thế đúng lịch. Sự so sánh chi phí sơ bộ sau đây minh họa sự đánh đổi cho một Bể chứa nước uống trên mặt đất 50.000 lít :

• Bể phân đoạn GRP: Cung cấp và lắp đặt £8.000– £18.000 (thay đổi tùy theo nhà cung cấp và khu vực)
• Bể cắt bằng thép không gỉ: Cung cấp và lắp đặt £20.000– £45.000
• Bể thép hàn: Cung cấp và lắp đặt £12.000– £25.000, cộng với chi phí lót định kỳ
• Bể polyetylen (nếu có ở kích thước này): £5.000–£10.000, nhưng thời gian sử dụng ~10–15 năm

5. Yêu cầu mở rộng trong tương lai

Nếu nhu cầu lưu trữ có thể tăng lên, bể cắt có thể mở rộng độc đáo - các tấm bổ sung có thể được thêm vào để tăng công suất mà không cần thay thế cấu trúc hiện có. Không có loại xe tăng nào khác có thể được mở rộng thực tế theo cách này. Điều này làm cho bể phân đoạn trở nên đặc biệt hấp dẫn đối với các cơ sở đang phát triển như khách sạn đang được xây dựng theo từng giai đoạn, mở rộng trung tâm dữ liệu và phát triển các khu công nghiệp.

Bảo trì bể nước từng phần: Người vận hành phải làm gì

Bể chứa nước từng phần yêu cầu bảo trì có cấu trúc để bảo vệ chất lượng nước và tính toàn vẹn của cấu trúc. Ở Anh, HSG274 Phần 2 (Hướng dẫn Legionella) và Quy định về Cấp nước (Phụ kiện Nước) năm 1999 đặt ra các nghĩa vụ cụ thể đối với người vận hành bể chứa nước lạnh. Các yêu cầu tương tự được áp dụng ở hầu hết các khu vực pháp lý theo quy định về nước uống quốc gia.

Một trong những yêu cầu vận hành quan trọng nhất đối với bể chứa nước lạnh từng phần là duy trì nhiệt độ nước dự trữ dưới mức 20°C mọi lúc. Trên ngưỡng này, Legionella viêm phổi — vi khuẩn gây bệnh Legionnaires — có thể sinh sôi nảy nở nhanh chóng, với mức tăng trưởng tối ưu xảy ra giữa 25°C và 45°C . Các bể cách nhiệt đặt trong các phòng trồng cây ấm áp hoặc trên mái nhà lộ thiên và tối đa hóa lượng nước luân chuyển để tránh tình trạng ứ đọng là các biện pháp kiểm soát chính.

Kích thước bể theo từng phần: Cách tính công suất bạn cần

Việc xác định kích thước chính xác của một bể chứa nước theo từng phần sẽ tránh được hai vấn đề là kích thước dưới mức (dự trữ không đủ trong thời gian nhu cầu cao điểm) và kích thước quá lớn (nước đọng quá mức và nguy cơ Legionella). Khung sau đây áp dụng cho việc lưu trữ nước lạnh thương mại và công nghiệp:

• Tính toán nhu cầu hàng ngày: Ước tính lượng nước tiêu thụ hàng ngày cho mỗi loại người cư trú. Một tòa nhà văn phòng điển hình sử dụng khoảng 40–60 lít/người/ngày ; một bệnh viện sử dụng 200–400 lít mỗi giường mỗi ngày ; một khách sạn sử dụng 150–250 lít/phòng/ngày .
• Thời gian bảo quản dự trữ: Bể chứa phải cung cấp một lượng dự trữ 24 giờ nhu cầu cao điểm hàng ngày ở mức tối thiểu hoặc lên đến 48–72 giờ trong trường hợp rủi ro bị gián đoạn nguồn cung cấp (ví dụ: các địa điểm ở xa hoặc cơ sở hạ tầng cung cấp đơn lẻ).
• Thiết kế 2 ngăn: Đối với các ứng dụng quan trọng (bệnh viện, trung tâm dữ liệu), CIBSE và BS 8558 khuyên bạn nên chia dung lượng lưu trữ giữa hai ngăn có kích thước bằng nhau vì vậy người ta có thể cách ly để làm sạch và bảo trì mà không làm gián đoạn nguồn cung cấp. Điều này giúp tăng gấp đôi số lượng bảng cần thiết một cách hiệu quả nhưng rất cần thiết cho các cơ sở hoạt động liên tục.
• Kiểm tra tỷ lệ doanh thu: Để giảm thiểu rủi ro ứ đọng, toàn bộ thể tích bể phải được thay thế trong vòng 24 giờ trong điều kiện hoạt động bình thường. Nếu nhu cầu hàng ngày chỉ bằng 10% dung tích bể thì bể quá khổ và tuổi thọ nước sẽ kéo dài nguy hiểm.

Đối với tòa nhà văn phòng có sức chứa 500 người với mức tiêu thụ 50 lít/người/ngày, dung tích bể tối thiểu sẽ là 500 × 50 = 25.000 lít để dự trữ 24 giờ. Một bể chứa hai ngăn trong một 5 m × 2,5 m × 2,5 m cấu hình (hai ngăn 12.500 lít cạnh nhau) được lắp ráp từ các tấm GRP 1 m × 1 m sẽ đáp ứng yêu cầu này và vừa vặn thoải mái trong một phòng máy tiêu chuẩn.