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Scegliere tra un filtro a tamburo e un filtro a disco non è semplicemente una questione di quale tecnologia offra la “migliore filtrazione”. Per gli impianti di trattamento delle acque reflue, i sistemi di acquacoltura a ricircolo, i progetti di riutilizzo dell'acqua industriale e le applicazioni di depurazione terziaria, la scelta corretta dipende dal flusso idraulico, dalla concentrazione di solidi sospesi, dalla rimozione delle particelle richiesta, dall'impronta disponibile, dalla strategia di controlavaggio e dai requisiti di manutenzione a lungo termine.
C'è anche un'importante distinzione terminologica. Nelle applicazioni relative alle acque reflue e all'acquacoltura, a il filtro a tamburo normalmente si riferisce a un microvaglio a tamburo rotante , mentre un filtro a disco utilizza solitamente più dischi filtranti rotanti o pannelli in tessuto per fornire un'ampia area di filtrazione in una struttura compatta. Questo è diverso dai filtri rotanti a tamburo sottovuoto e dai filtri a disco sottovuoto utilizzati per la disidratazione dei panelli nelle lavorazioni minerarie e chimiche.
Hangzhou NIHAO Environmental si concentra sulle applicazioni di trattamento dell'acqua e delle acque reflue, quindi il seguente confronto riguarda principalmente i sistemi di microfiltrazione meccanica e di filtrazione terziaria.
Un filtro a tamburo rotante utilizza uno schermo cilindrico che ruota lentamente mentre parte del tamburo rimane sommersa. Le acque reflue entrano comunemente nel tamburo assialmente e passano verso l'esterno attraverso lo schermo. Le particelle sospese più grandi delle aperture dello schermo rimangono sulla superficie interna dello schermo. Man mano che i solidi si accumulano, la resistenza idraulica aumenta finché un sensore di livello o un controllo del livello differenziale dell'acqua non avvia la pulizia.
Il tamburo quindi ruota mentre gli ugelli spruzzatori lavano i solidi intrappolati in una vasca di raccolta interna. I sistemi di filtraggio a tamburo NIHAO utilizzano questo principio per applicazioni come la circolazione dell'acqua di acquacoltura, il trattamento delle acque non depurate, la rimozione delle alghe e il pretrattamento delle acque reflue.
Un filtro a disco per le acque reflue raggiunge un obiettivo simile di rimozione dei solidi ma distribuisce il mezzo filtrante su più dischi verticali o parzialmente sommersi. L'acqua passa attraverso un tessuto o un microschermo attaccato ai singoli segmenti del disco. Man mano che i solidi si accumulano, i dischi ruotano attraverso una zona di pulizia dove gli spray di controlavaggio o i sistemi di aspirazione rimuovono il materiale trattenuto.
Il principale vantaggio ingegneristico della configurazione del disco è area di filtraggio per unità di ingombro . L'aggiunta di dischi aumenta l'area di filtrazione attiva senza aumentare proporzionalmente l'ingombro dell'apparecchiatura. I filtri a disco in tessuto commerciali vengono quindi spesso utilizzati per la rimozione terziaria dei solidi sospesi dove lo spazio dell'impianto è limitato.
La differenza può essere riassunta come segue:
| Fattore di progettazione | Filtro a tamburo rotante | Filtro a disco |
|---|---|---|
| Geometria del filtro | Tamburo cilindrico | Dischi verticali multipli |
| Superficie di filtrazione | Circonferenza del tamburo | Entrambi i lati di più dischi |
| Ritenzione dei solidi | Superficie dello schermo | Pannelli in tessuto o schermo |
| Pulizia | Ugelli di spruzzatura a tamburo rotante | Pulizia a spruzzo/aspirazione a dischi rotanti |
| Vantaggio principale | Percorso di flusso semplice e scarico dei solidi | Area di filtrazione elevata in un ingombro compatto |
| Ruolo tipico del trattamento dell'acqua | Pretrattamento, acquacoltura, intercettazione solidi | Lucidatura terziaria, riutilizzo, trattamento urbano compatto |
La domanda d'acquisto più importante quindi non è se un tamburo o un disco “filtra meglio”, ma quanta superficie di filtraggio è necessaria con il carico idraulico e di solidi previsto.
La valutazione in micron è una delle prime specifiche confrontate dagli acquirenti, ma non dovrebbe essere valutata da sola.
I microvagli a tamburo rotante NIHAO possono utilizzare aperture del vaglio approssimativamente nel Intervallo 30–200 micron , con 60–200 micron comunemente usati nella filtrazione meccanica dell'acquacoltura. Un vaglio più fine può catturare le particelle più piccole, ma accumula anche i solidi più rapidamente e normalmente richiede controlavaggi più frequenti.
I filtri a disco possono anche essere dotati di media a trama fine o a pelo lungo. La loro ampia area di filtrazione totale consente una portata idraulica relativamente elevata mantenendo un ingombro di installazione compatto. Veolia descrive la filtrazione con dischi in tessuto specificatamente come una tecnologia per la rimozione fine dei solidi sospesi e la depurazione delle acque reflue.
Diverse variabili prestazionali dovrebbero essere considerate insieme:
| Parametro di prestazione | Filtro a tamburo | Filtro a disco |
|---|---|---|
| Obiettivo di filtrazione tipico | Solidi sospesi da grossolani a fini | Solidi fini/lucidatura terziaria |
| Scala di filtrazione comune | Da decine a centinaia di micron a seconda dello schermo | Dipendente dai media; spesso selezionato per una lucidatura più fine |
| Caricamento idraulico | Ottimo per lo screening continuo ad alto flusso | L'area elevata consente un'elevata capacità con un ingombro compatto |
| Tolleranza al caricamento dei solidi | Buono quando i solidi vengono rimossi continuamente | Più adatto quando l'influente è ragionevolmente controllato |
| Perdita di testa | Aumenta man mano che lo schermo viene caricato | Aumenta man mano che il tessuto/disco viene caricato |
| Richiesta di controlavaggio | Dipende fortemente dal TSS e dall'apertura dello schermo | Dipende dal supporto, dal caricamento dei solidi e dal design della pulizia |
| Domanda di energia | Pompa di controlavaggio a tamburo | Sistema di controlavaggio/aspirazione dell'unità disco |
Nessuna delle due tecnologie prevede una percentuale universale di acqua di controlavaggio o un valore kWh per metro cubo. Questi numeri variano in modo significativo a seconda del TSS dell'influente, delle caratteristiche delle particelle, dell'apertura del mezzo, del carico idraulico, della pressione degli ugelli, della logica di automazione e se l'acqua filtrata viene riutilizzata per la pulizia.
Per gli impianti di trattamento delle acque reflue statunitensi, questa distinzione è importante perché spesso viene installata la filtrazione terziaria per ridurre ulteriormente i solidi sospesi prima dello scarico, del riutilizzo o della disinfezione. L'attuale guida normativa della California include esplicitamente i mezzi in tessuto e la filtrazione a disco tra le tecnologie di filtrazione del trattamento terziario utilizzate per ridurre i TSS residui e le sostanze organiche biodegradabili.
Per l’acquacoltura, la rimozione delle particelle può essere ancora più delicata perché il mangime non consumato e i solidi fecali dovrebbero essere rimossi prima che si decompongano in inquinanti più fini disciolti o colloidali. L'EPA rileva che gli impianti di acquacoltura che operano con i permessi NPDES possono essere soggetti a limitazioni numeriche o narrative degli effluenti che controllano lo scarico di sostanze inquinanti.
Confrontare solo il prezzo di acquisto dell'attrezzatura può portare a una scelta errata del filtro.
Il costo totale di installazione dovrebbe includere:
I filtri a disco possono fornire un'area di filtrazione sostanziale con un ingombro relativamente ridotto, ma ogni disco aggiuntivo introduce più pannelli multimediali, guarnizioni, componenti interni e parti di ricambio. Il costo iniziale dell'attrezzatura può quindi aumentare rapidamente con l'aumentare della capacità idraulica.
I filtri a tamburo hanno generalmente una disposizione dello schermo cilindrico meccanicamente semplice. Tuttavia, danni o oscuramento dello schermo principale possono influenzare contemporaneamente una porzione relativamente ampia dell'area di filtraggio.
I costi pubblicati dei progetti municipali statunitensi illustrano perché gli acquirenti dovrebbero evitare di considerare un numero come un “prezzo del filtro a disco” universale. Un documento di pianificazione delle acque reflue dell'Illinois includeva circa $ 200.000 in costi di capitale associati alla filtrazione con dischi in tessuto in un progetto, mentre un rapporto di ingegneria sull'acqua riciclata di Fresno stimava approssimativamente Costo di capitale totale di 4,1 milioni di dollari e O&M annuale di 90.000 dollari per un'installazione di filtrazione con tessuto in tessuto da 5 MGD . Questi numeri rappresentano sistemi installati specifici del progetto piuttosto che preventivi relativi alle sole apparecchiature.
Per gli appalti preliminari è quindi più utile richiedere:
CAPEX per flusso di progettazione OPEX annuale costo di sostituzione dei supporti previsto costo del ciclo di vita di 10 o 20 anni
piuttosto che confrontare solo i prezzi di acquisto dei filtri.
Settori diversi pongono esigenze molto diverse alla filtrazione meccanica.
| Applicazione | Direzione preferita | Perché |
|---|---|---|
| Acquacoltura a ricircolo | Spesso si preferisce il filtro a tamburo | Eccellente rimozione continua di mangime, feci e particelle sospese |
| Pretrattamento comunale | Filtro a tamburo | Intercettazione robusta prima dei processi a valle |
| Trattamento terziario comunale | Il filtro a disco è spesso preferito | Elevata area di filtrazione e ingombro compatto |
| Riutilizzo dell'acqua industriale | Dipende dal TSS e dalla qualità dell'effluente richiesta | Entrambi possono essere adatti |
| Acque reflue di lavorazione alimentare | Design a tamburo o a disco igienico | La pulibilità e la resistenza alla corrosione sono fondamentali |
| Liquami minerari ad alto contenuto di solidi | Di solito né il microschermo standard per le acque reflue | Richiede attrezzature dedicate per la disidratazione dei liquami |
| Screening di alghe/acqua non depurata | Filtro a tamburo | La schermatura continua della superficie è particolarmente adatta |
| Retrofit con vincoli di spazio | Filtro a disco | Ampia area multimediale attiva per ingombro |
La filtrazione a disco diventa particolarmente interessante quando un comune ha bisogno di aggiungere la filtrazione terziaria senza costruire un nuovo grande edificio di filtraggio. La letteratura tecnica dell'EPA riconosce anche la filtrazione terziaria come un metodo importante per ridurre i solidi sospesi fini rimanenti dopo la chiarificazione secondaria.
I filtri a tamburo rotante sono tra i filtri meccanici più pratici per i sistemi di acquacoltura a ricircolo perché rimuovono continuamente gli scarti di pesce sospesi prima che entrino nel trattamento biologico.
I filtri a tamburo NIHAO possono utilizzare microschermi fini per intercettare particelle di mangime, feci, fibre e altro materiale sospeso.
Un recente documento sull'acquacoltura del Maine, ad esempio, descrive il passaggio delle acque reflue attraverso un filtro a tamburo dotato di circa Tessuto per schermi da 36–40 micron , dimostrando come la vagliatura a tamburo fine possa essere utilizzata nei sistemi di acquacoltura intensiva.
Non esiste un vincitore universale.
Uno stabilimento che produce acque reflue relativamente consistenti con TSS moderato ma che richiede un ingombro ridotto per le apparecchiature può preferire un filtro a disco. Le acque reflue contenenti fibre, alghe, solidi organici più grandi o carichi variabili possono essere più facili da gestire con un filtro a tamburo rotante.
Il test pilota è altamente consigliabile quando i solidi sono appiccicosi, oleosi, fibrosi o insolitamente comprimibili.
È qui che la terminologia diventa importante.
In genere, i liquami minerali ad alta concentrazione dovrebbero essere utilizzati no essere confrontati utilizzando normali microschermi a tamburo per acque reflue e filtri a disco in tessuto.
Estrazione mineraria plants frequently use filtri a tamburo sottovuoto, filtri a disco sottovuoto, filtri a dischi ceramici, filtri a nastro o filtropresse per produrre un panello filtrante disidratato. ANDRITZ, ad esempio, offre filtrazione a dischi sottovuoto specifica per fanghi minerali concentrati, con aree di filtrazione modulari che raggiungono centinaia di metri quadrati.
Si tratta di macchine fondamentalmente diverse dai filtri a tamburo microscreen utilizzati in RAS.
I progetti di trasformazione alimentare richiedono attenzione non solo alla precisione della filtrazione ma anche alla pulibilità, al drenaggio, alla compatibilità dei materiali, alla qualità della saldatura, alle zone morte e all'accesso igienico.
Le linee guida della FDA sulla lavorazione degli alimenti enfatizzano le superfici lisce, non assorbenti e pulibili e il design delle apparecchiature che riduce al minimo le nicchie in cui può accumularsi la contaminazione.
Per queste applicazioni, la costruzione in acciaio inossidabile e un sistema di pulizia facilmente accessibile possono essere più importanti della scelta di “tamburo” o “disco” basata esclusivamente sull’area di filtrazione.
Entrambi i sistemi sono progettati per il funzionamento automatico, ma nessuno dei due deve essere considerato esente da manutenzione.
I tipici punti di ispezione includono:
Il controlavaggio dovrebbe normalmente essere controllato in base alla differenza del livello dell'acqua o alla resistenza idraulica piuttosto che a un programma fisso arbitrario.
TSS elevato, aperture sottili della griglia, alghe, olio o acque reflue fibrose ridurranno l'intervallo tra i cicli di pulizia.
Gli operatori dovrebbero ispezionare:
Poiché i sistemi a dischi contengono più pannelli filtranti individuali, a volte la manutenzione può essere eseguita su singoli segmenti anziché sostituire l'intera superficie filtrante. Tuttavia, un'installazione di grandi dimensioni può contenere molti pannelli, aumentando il numero di parti da ispezionare.
La ricerca sui microvagli EPA ha da tempo identificato il trasferimento dei solidi e il controlavaggio come parti critiche delle prestazioni meccaniche dei microvagli.
Per entrambe le tecnologie, gli operatori devono registrare la frequenza del controlavaggio, il livello differenziale dell'acqua, il TSS dell'affluente, l'TSS dell'effluente, la corrente del motore, la pressione dell'ugello e le condizioni del mezzo. Un improvviso aumento della frequenza di pulizia indica solitamente un aumento del carico di solidi o una perdita di area di filtrazione effettiva.
Per la maggior parte dei progetti, la decisione può essere ridotta a diverse domande:
A il filtro a tamburo rotante è spesso la scelta più efficace per l'acquacoltura, lo screening dell'acqua non depurata, la rimozione delle alghe, il pretrattamento e carichi di solidi sospesi a variazione continua .
A il filtro a disco è spesso interessante per il trattamento terziario comunale, il riutilizzo dell'acqua, le installazioni di retrofit e i progetti che richiedono un'area di filtrazione molto elevata con un ingombro limitato .
Per le acque reflue industriali impegnative, la risposta corretta dovrebbe provenire dall’analisi dell’acqua e dai test pilota piuttosto che dalla sola geometria delle apparecchiature.
Hangzhou NIHAO Environmental può valutare la portata, la concentrazione di TSS, la classificazione in micron richiesta, l'ingombro disponibile, i materiali di costruzione e i requisiti di controlavaggio prima di consigliare una configurazione di filtrazione adeguata.
Per i progetti statunitensi, gli acquirenti devono inoltre confermare che il treno di trattamento proposto è compatibile con il permesso di scarico applicabile, i requisiti di riutilizzo e, ove pertinente, i requisiti igienico-sanitari per la lavorazione degli alimenti.
I microvagli a tamburo rotante funzionano comunemente nell'intervallo da decine a centinaia di micron. I filtri a tamburo NIHAO possono utilizzare schermi da circa 30–200 micron a seconda dell'applicazione. Le prestazioni del filtro a disco dipendono fortemente dal tessuto o dal supporto microscreen installato.
Entrambi normalmente consumano una potenza di azionamento meccanica relativamente modesta, con energia aggiuntiva richiesta per le pompe di controlavaggio o i sistemi di aspirazione e pulizia. Il consumo effettivo di energia e acqua di lavaggio dipende più dal carico idraulico, dal TSS, dall'apertura dei mezzi e dalla frequenza di pulizia che dal fatto che la macchina utilizzi un tamburo o dei dischi.
I filtri a tamburo rotante sono generalmente la scelta più consolidata per la filtrazione meccanica RAS perché intercettano continuamente gli scarti di alimentazione, le feci e altri solidi sospesi mentre effettuano il controlavaggio automatico dello schermo.
I filtri a tamburo spesso presentano incrostazioni, intasamenti degli ugelli, usura dei cuscinetti e accumuli nella vasca di scarico. I filtri a disco possono presentare accecamento del tessuto, segmenti del disco danneggiati, usura delle guarnizioni, ugelli di pulizia bloccati e problemi di allineamento dell'albero.
Non esiste un prezzo universale affidabile per le attrezzature. Capacità, area di filtraggio, metallurgia, automazione, edilizia civile e infrastrutture di controlavaggio possono modificare drasticamente i costi di installazione. Confronta i preventivi utilizzando il CAPEX totale installato più i costi annuali di energia, acqua, pezzi di ricambio e sostituzione dei media.
Il limite pratico di rimozione è determinato principalmente dall'apertura dello schermo o del mezzo, insieme alla forma delle particelle e alle condizioni operative. I microfiltri a tamburo fine possono raggiungere diverse decine di micron, mentre i sistemi specializzati a disco possono essere configurati per la lucidatura terziaria fine.
I filtri a disco standard per le acque reflue e i microvagli a tamburo rotante generalmente non sono l'attrezzatura corretta per i liquami minerari concentrati. La disidratazione in ambito minerario richiede normalmente filtri a disco sottovuoto, filtri ceramici, filtri a tamburo sottovuoto o apparecchiature di filtrazione a pressione appositamente progettate per formare e scaricare una torta di filtraggio.
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