Una domanda comune sulla disidratazione dei fanghi inizia con un numero: "Il mio flusso di fanghi è di 5 m³/h. Quale pressa a vite dovrei scegliere?" Purtroppo il solo flusso dei fanghi non è sufficiente per dimensionare correttamente una pressa a coclea. Due flussi di fanghi possono avere esattamente lo stesso flusso idraulico ma carichi di solidi completamente diversi. Il parametro di progettazione più utile è il carico di solidi secchi, normalmente espresso in kg-DS/h. La corretta selezione della pressa a vite dovrebbe iniziare con i solidi secchi, quindi essere verificata rispetto al tipo di fango, alla concentrazione dell'alimentazione, alla risposta del polimero, alle ore di funzionamento, alla secchezza del panello e alla qualità del filtrato.
Perché m³/h da solo è il modo sbagliato di dimensionare una pressa a vite
Le presse a vite ricevono fanghi costituiti principalmente da acqua. La percentuale di solidi effettivi può variare notevolmente a seconda del processo di trattamento, del metodo di ispessimento, della fonte delle acque reflue e delle apparecchiature a monte.
Consideriamo due flussi di fanghi:
Fango diluito
- Portata: 5 m³/h
- Solidi di alimentazione: 0,5%
- Solidi secchi approssimativi: 25 kg-DS/h
Fanghi concentrati
- Portata: 5 m³/h
- Solidi di alimentazione: 4%
- Solidi secchi approssimativi: 200 kg-DS/h
Il flusso idraulico è identico, ma il fango B contiene circa otto volte più solidi secchi. Il carico della vite, la richiesta di compressione, il fabbisogno di polimero, la produzione di torta e il carico di scarico sono quindi completamente diversi.
La capacità del torchio a vite deve essere adattata principalmente al caricamento dei solidi secchi, mentre il flusso dei fanghi determina la quantità di volume del liquido che deve passare attraverso la macchina.
Cosa significa kg-DS/h?
DS sta per solidi secchi . L'unità kg-DS/h descrive quanti chilogrammi di materiale secco effettivo entrano ogni ora nella macchina di disidratazione.
Un metro cubo di fanghi non significa un metro cubo di solidi. La maggior parte di quel volume è acqua.
Per una stima semplificata, se la densità dei fanghi è vicina all'acqua:
| Concentrazione dei solidi nell'alimentazione | Solidi secchi approssimativi per 1 m³ di fango |
|---|---|
| 0,5% | 5 kg DS |
| 1% | 10 kg DS |
| 2% | 20 kg DS |
| 3% | 30 kg DS |
| 4% | 40 kg DS |
Questi valori sono stime ingegneristiche semplificate. La densità e la composizione effettiva dei fanghi possono variare, soprattutto per i fanghi ricchi di minerali, ricchi di grasso o precipitati chimicamente.
Come calcolare il carico di solidi secchi
Quando è nota la concentrazione dei fanghi di alimentazione, il carico di solidi secchi può essere stimato dal flusso di fanghi e dalla percentuale di solidi.
Esempio 1: 4 m³/ora all'1,5% di solidi
4 × 1,5 × 10 = 60 kg-DS/h
Esempio 2: 4 m³/h al 4% di solidi
4 × 4 × 10 = 160 kg-DS/h
Entrambi i flussi hanno lo stesso flusso idraulico di 4 m³/h, tuttavia il secondo fango contiene più del doppio del carico di solidi secchi.
Questo calcolo dovrebbe essere uno dei primi passi in qualsiasi richiesta di offerta per la disidratazione dei fanghi.
Perché la concentrazione dei fanghi cambia così tanto la capacità della pressa a vite
Una pressa a vite non si limita a pompare i fanghi da un lato all'altro. Deve separare progressivamente l'acqua trasportando e comprimendo i solidi.
All’aumentare della concentrazione dei solidi, aumentano contemporaneamente più carichi:
- carico del trasporto a coclea;
- resistenza alla compressione;
- massa di scarico della torta;
- domanda di polimeri;
- attrito all'interno della sezione di disidratazione;
- solidi catturati dalla struttura ad anello o schermo.
Ciò significa che una macchina può essere in grado di accettare m³/h relativamente elevati di fanghi molto diluiti ma m³/h molto più bassi di fanghi concentrati.
Un torchio a vite deve essere controllato rispetto ad entrambi. Un volume elevato di acqua può creare un carico idraulico, mentre un elevato contenuto di solidi secchi crea un carico meccanico e di drenaggio.
Diversi tipi di fango si comportano diversamente anche con gli stessi kg-DS/h
Il caricamento dei solidi secchi è il punto di partenza corretto, ma non è l'unico parametro di dimensionamento. Due flussi di fango da 100 kg-DS/h possono comportarsi in modo molto diverso durante la disidratazione.
| Tipo di fango | Comportamento tipico di disidratazione | Preoccupazione principale |
|---|---|---|
| Fanghi attivi di scarto | Spesso difficile | Acqua ad alto legame e comprimibilità |
| Fanghi DAF | Altamente variabile | NEBBIA, solidi appiccicosi e sensibilità ai polimeri |
| Fanghi chimici | Più ricco di minerali | Precipitati densi e carico inorganico |
| Fanghi primari | Spesso più semplice dei fanghi biologici | Solidi grossolani e fibre |
| Fango digerito | Variabile | Flocificazione debole e reologia mutevole |
Fanghi attivi di rifiuto
I fanghi biologici contengono cellule, sostanze polimeriche extracellulari e grandi quantità di acqua legata. Anche quando il carico di solidi secchi è moderato, rimuovere l’acqua può essere difficile.
Fanghi DAF
I fanghi DAF possono contenere grassi, oli, grassi, solidi alimentari o fiocchi generati chimicamente. Può essere leggero e galleggiante a monte ma appiccicoso e difficile da comprimere in una macchina di disidratazione.
Fanghi di precipitazione chimica
Gli idrossidi metallici, i precipitati di fosforo e i solidi minerali possono aumentare la densità e modificare la struttura della torta. Anche l'abrasività e il carico inorganico possono diventare più importanti.
Il tipo di fango indica quanto può essere difficile disidratare quel solido.
Il condizionamento dei polimeri può modificare la capacità effettiva della pressa a vite
Molti flussi di fanghi necessitano di condizionamento dei polimeri prima di entrare nella sezione di disidratazione. Il polimero aiuta i solidi fini a combinarsi in fiocchi più forti e a rilasciare l'acqua libera in modo più efficace.
Un buon condizionamento può:
- migliorare la cattura dei solidi;
- aumentare la limpidezza del filtrato;
- supportare la formazione stabile della torta;
- ridurre la perdita di solidi attraverso gli spazi anulari;
- migliorare la produttività pratica.
I solidi fini possono fuoriuscire con il filtrato, la formazione di residui diventa instabile e la capacità effettiva può diminuire.
L'acqua libera si separa più facilmente e i solidi formano una torta più gestibile.
Un eccesso di sostanze chimiche può aumentare i costi operativi e talvolta rendere più difficile la gestione dei fanghi.
Anche il tipo di polimero è importante. L'aumento del dosaggio non può compensare indefinitamente un polimero che non si adatta bene ai fanghi.
Se la flocculazione è scarsa, la produttività effettiva e la qualità del filtrato potrebbero essere molto peggiori di quanto previsto dalle sole specifiche della macchina.
Qual è la concentrazione di solidi di alimentazione migliore per una pressa a vite?
Non esiste un'unica percentuale ideale di solidi in alimentazione per ogni pressa a coclea e per ogni tipo di fango. La migliore concentrazione dipende dal design della macchina, dalla reologia dei fanghi, dalla risposta del polimero e dal risultato della torta richiesto.
Se il fango è troppo diluito
La macchina deve trattare un grande volume di acqua per recuperare una quantità relativamente piccola di solidi.
Questo può:
- aumentare il carico idraulico;
- ridurre la portata effettiva dei solidi;
- aumentare il tempo di funzionamento della pompa;
- aumentare il volume della soluzione polimerica;
- rendere meno efficiente la sezione di disidratazione.
Se il fango è troppo concentrato
I fanghi molto concentrati possono diventare difficili da pompare, miscelare e condizionare. Il polimero potrebbe non distribuirsi in modo uniforme e il carico sulla vite può aumentare rapidamente.
Quando il pre-addensamento aiuta
Il pre-addensamento può ridurre significativamente il volume del liquido che entra nella pressa a vite.
Ad esempio, supponiamo che la produzione giornaliera di solidi secchi sia di 200 kg.
| Alimentare solidi | Volume approssimativo di fango necessario per 200 kg di DS |
|---|---|
| 0,5% | 40 m³ |
| 1% | 20 m³ |
| 2% | 10 m³ |
| 4% | 5 m³ |
I solidi secchi sono gli stessi, ma il volume idraulico cambia drasticamente.
Perché il picco di carico di solidi secchi è più importante della media giornaliera
Un altro errore di dimensionamento comune è dividere la produzione giornaliera di solidi per 24 ore, anche quando la pressa a vite non funziona in modo continuo.
Supponiamo che un impianto di trattamento delle acque reflue produca:
Dividendo per 24 si otterrebbe:
1.200 ÷ 24 = 50 kg-DS/h
Ma la macchina ha solo otto ore per trattare i fanghi:
1.200 ÷ 8 = 150 kg-DS/h
La capacità operativa effettiva richiesta è quindi circa tre volte superiore alla media ingannevole su 24 ore.
I progettisti dovrebbero anche considerare:
- scarico fanghi batch;
- volume del serbatoio di stoccaggio dei fanghi;
- tempi di inattività della pulizia;
- periodi di manutenzione;
- orari operativi del fine settimana;
- futura crescita dei solidi.
Non dimensionare la pressa esattamente al 100% della capacità nominale
Una pressa a vite selezionata esattamente in base al carico massimo di solidi previsto può avere una flessibilità operativa molto ridotta.
Le condizioni reali dei fanghi cambiano con:
- volume di produzione;
- caratteristiche stagionali delle acque reflue;
- prestazione del processo biologico;
- dosaggio chimico;
- età dei fanghi;
- Concentrazione di NEBBIA;
- percentuale di solidi di alimentazione.
È pertanto necessario selezionare un margine operativo adeguato in base alla variabilità dei fanghi e all'importanza della ridondanza.
Gli impianti critici possono anche richiedere più presse o capacità di standby in modo che la disidratazione possa continuare durante la manutenzione.
Anche le dimensioni del torchio a vite devono corrispondere ai target della torta e del filtrato
Il throughput non è l'unico obiettivo prestazionale. Gli acquirenti dovrebbero anche definire cosa si aspettano dal panello disidratato e dal filtrato.
Solidi della torta
Un panello più asciutto può ridurre il volume di trasporto e smaltimento dei fanghi, ma una maggiore secchezza del panello può richiedere una maggiore compressione, una velocità della coclea inferiore, un condizionamento più forte o un tempo di permanenza più lungo.
Qualità del filtrato
Se troppi solidi fuoriescono attraverso gli spazi di disidratazione, il TSS del filtrato aumenta e tali solidi potrebbero ritornare nella parte anteriore dell'impianto delle acque reflue.
Questi obiettivi possono competere tra loro. Una configurazione ottimizzata solo per la massima produttività potrebbe non produrre la torta più secca.
Confronta la capacità con i solidi della torta, la qualità del filtrato, la richiesta di polimeri, il consumo energetico e la stabilità operativa.
Esempio realizzato: selezione di una pressa a vite dopo un sistema DAF
Si consideri un impianto di trattamento delle acque reflue del settore alimentare in cui un sistema DAF produce fanghi galleggianti che verranno inviati a una pressa a coclea.
Passaggio 1: calcolare il carico istantaneo di solidi secchi
4 × 3 × 10 = 120 kg-DS/h
Fase 2: controllo incrociato con la produzione giornaliera di solidi
Se l'impianto fanghi produce circa 1.200 kg DS/giorno e la pressa funziona per 10 ore:
1.200 ÷ 10 = 120 kg-DS/h
I due calcoli coincidono, il che fornisce un utile controllo incrociato.
Passaggio 3: non selezionare una macchina solo da 120 kg-DS/h
La selezione finale deve ancora essere confermata:
- se i fanghi sono fanghi DAF ricchi di NEBBIA;
- risposta effettiva del polimero;
- solidi della torta richiesti;
- picco di concentrazione dei solidi;
- orari di funzionamento giornalieri;
- requisiti di manutenzione;
- se è necessaria capacità di standby.
Quali informazioni dovrebbero essere incluse in una richiesta di offerta per un torchio a vite?
Una richiesta di offerta completa consente al fornitore di valutare il reale rendimento di disidratazione invece di associare semplicemente una macchina a un numero di flusso.
Fonte dei fanghi
- Fanghi DAF
- Fanghi attivi di scarto
- Fanghi primari
- Fanghi chimici
- Fango digerito
Dati idraulici
- Portata dei fanghi, m³/h
- Volume giornaliero dei fanghi
- Flusso di alimentazione di picco
Dati sui solidi
- Percentuale di solidi di alimentazione
- kg-DS/giorno
- Picco kg-DS/h
Caratteristiche dei fanghi
- FOG
- Fibre
- Solidi inorganici
- pH
- Temperatura
Programma operativo
- Ore al giorno
- Giorni alla settimana
- Ridondanza richiesta
Risultato richiesto
- Prendi di mira i solidi della torta
- Qualità del filtraggio
- Metodo di smaltimento finale
Condizionamento chimico
- Tipo di polimero attuale
- Dose di polimero
- Attrezzature di flocculazione esistenti
- Campione di fango disponibile per test
Errori comuni di dimensionamento della pressa a vite
Selezione solo per m³/h
Il flusso idraulico non mostra la quantità di solido effettivo che la macchina deve elaborare.
Mancata misurazione dei solidi del mangime
Senza la concentrazione di solidi, i kg-DS/h non possono essere calcolati in modo affidabile.
Dividendo il DS giornaliero per 24
Se la macchina da stampa funziona solo otto ore al giorno, la capacità oraria richiesta è molto più elevata.
Ignorare il tipo di fango
I fanghi biologici, DAF e chimici possono comportarsi in modo molto diverso con lo stesso carico di solidi secchi.
Ignorare la risposta del polimero
Una scarsa flocculazione può ridurre la produttività e aumentare la perdita di solidi nel filtrato.
Selezione esattamente alla capacità massima
La concentrazione reale dei fanghi e il carico di produzione possono variare al di sopra del normale punto di progettazione.
Guardando solo al throughput
Anche la secchezza del panello, la qualità del filtrato e il costo dei polimeri fanno parte delle effettive prestazioni di disidratazione.
Hai bisogno di selezionare una pressa a vite per i tuoi fanghi?
NIHAO può aiutare a valutare la capacità della pressa a vite dal carico effettivo di solidi secchi piuttosto che dal solo flusso di acque reflue. Inviateci la fonte dei fanghi, il flusso dei fanghi, la concentrazione dei solidi di alimentazione, la produzione giornaliera di solidi secchi, le ore di funzionamento, le informazioni attuali sui polimeri e il grado di secchezza del panello richiesto.
Con questi parametri, è possibile controllare il carico idraulico del sistema di disidratazione, la capacità in kg-DS/h, i requisiti di condizionamento dei fanghi, la produzione di panelli e il margine operativo prima della selezione dell'attrezzatura.
Domande frequenti
Come calcolo la capacità della pressa a vite?
Iniziare calcolando il carico di solidi secchi in kg-DS/h dal flusso di fanghi e dalla concentrazione di solidi di alimentazione. Quindi verificare la macchina rispetto al tipo di fango, alle ore di funzionamento, alla risposta del polimero, al flusso idraulico, ai solidi della torta e ai requisiti di filtrato.
Cosa significa kg-DS/h nella disidratazione dei fanghi?
kg-DS/h significa chilogrammi di solidi secchi all'ora. Rappresenta la massa solida effettiva che il disidratatore deve trattare, esclusa la maggior parte dell'acqua contenuta nei fanghi.
È possibile selezionare la capacità del torchio a vite in m³/h?
Non in modo affidabile. È necessario controllare il flusso dei fanghi, ma due flussi con gli stessi m³/h possono avere concentrazioni di solidi molto diverse e quindi carichi di solidi secchi molto diversi.
In che modo la concentrazione dei fanghi influisce sulle dimensioni della pressa a vite?
Una maggiore concentrazione di solidi di alimentazione aumenta il carico di solidi secchi allo stesso flusso idraulico. Ciò aumenta il caricamento delle coclee, la produzione di torte e la domanda di disidratazione.
Come posso convertire il flusso di fanghi in kg di solidi secchi all'ora?
Per una stima semplificata quando la densità dei fanghi è vicina a quella dell'acqua, moltiplicare il flusso dei fanghi in m³/h per la concentrazione di solidi in percentuale e quindi moltiplicare per 10.
I fanghi DAF richiedono una pressa a vite diversa rispetto ai fanghi attivi?
Può. I fanghi DAF possono contenere più FOG, fiocchi chimici e solidi appiccicosi, mentre i fanghi attivi spesso contengono più acqua legata. Dovrebbero essere valutati sia il carico di solidi secchi che il comportamento di disidratazione dei fanghi.
Il dosaggio del polimero influisce sulla capacità della pressa a vite?
SÌ. Un adeguato condizionamento dei polimeri può migliorare la cattura dei solidi, il rilascio di acqua libera e la formazione di panelli. Una selezione o un dosaggio inadeguati del polimero possono ridurre la produttività pratica e peggiorare la qualità del filtrato.
È opportuno addensare i fanghi prima di una pressa a vite?
Il pre-addensamento può essere utile quando i fanghi sono molto diluiti perché riduce il volume idraulico in ingresso alla pressa. La necessità dipende dalla concentrazione dei fanghi, dall'attrezzatura disponibile e dalla pressa a vite selezionata.
Quanta capacità inutilizzata dovrebbe avere una pressa a coclea per fanghi?
Non esiste una percentuale universale. Il margine operativo dovrebbe riflettere la variabilità dei fanghi, il carico massimo di solidi secchi, i requisiti di manutenzione, la ridondanza e la crescita futura degli impianti.
I solidi più elevati della torta riducono la produttività della pressa a vite?
Può. Per ottenere una torta più asciutta può essere necessaria una maggiore compressione, una velocità della vite più lenta o un maggiore condizionamento, quindi la produttività e la secchezza della torta spesso devono essere bilanciate durante il funzionamento.
Inglese
عربي
spagnolo
