Wybór pomiędzy filtrem bębnowym a filtrem dyskowym nie polega po prostu na tym, która technologia zapewnia „lepszą filtrację”. W przypadku oczyszczalni ścieków, systemów akwakultury z recyrkulacją, projektów ponownego wykorzystania wody przemysłowej i zastosowań doczyszczania trzeciego stopnia właściwy wybór zależy od przepływu hydraulicznego, stężenia zawiesin, wymaganego usuwania cząstek, dostępnej powierzchni, strategii płukania wstecznego i wymagań dotyczących długoterminowej konserwacji.
Istnieje również ważne rozróżnienie terminologiczne. W zastosowaniach związanych ze ściekami i akwakulturą, a filtr bębnowy zwykle odnosi się do obrotowego mikrosita bębnowego , podczas gdy filtr dyskowy zwykle wykorzystuje wiele obracających się dysków filtracyjnych lub paneli z tkaniny, aby zapewnić duży obszar filtracji w zwartej konstrukcji. Różni się to od obrotowych próżniowych filtrów bębnowych i próżniowych filtrów tarczowych stosowanych do odwadniania placków w górnictwie i przetwórstwie chemicznym.
Firma Hangzhou NIHAO Environmental koncentruje się na zastosowaniach związanych z oczyszczaniem wody i ścieków, dlatego poniższe porównanie dotyczy przede wszystkim mechanicznych systemów mikrositowych i systemów filtracji trzeciorzędowej.
Obrotowy filtr bębnowy wykorzystuje cylindryczne sito, które obraca się powoli, podczas gdy część bębna pozostaje zanurzona. Ścieki zwykle wpływają do bębna osiowo i przepływają na zewnątrz przez sito. Zawieszone cząstki większe niż otwory sita pozostają na wewnętrznej powierzchni sita. W miarę gromadzenia się cząstek stałych opór hydrauliczny wzrasta, aż czujnik poziomu lub regulator różnicy poziomów wody zainicjuje czyszczenie.
Bęben następnie obraca się, podczas gdy dysze natryskowe zmywają uwięzione ciała stałe do wewnętrznego koryta zbiorczego. Systemy filtrów bębnowych NIHAO wykorzystują tę zasadę do zastosowań takich jak woda obiegowa w akwakulturze, uzdatnianie wody surowej, usuwanie glonów i wstępna obróbka ścieków.
Filtr dyskowy do ścieków osiąga podobny cel w zakresie usuwania cząstek stałych, ale rozprowadza media filtracyjne na wielu pionowych lub częściowo zanurzonych dyskach. Woda przepływa przez tkaninę lub mikrosito przymocowane do poszczególnych segmentów dysku. W miarę gromadzenia się cząstek stałych dyski obracają się w strefie czyszczenia, gdzie spryskiwacze lub systemy ssania usuwają zatrzymany materiał.
Główną zaletą inżynieryjną konfiguracji dyskowej jest obszar filtrowania na jednostkę powierzchni . Dodanie dysków zwiększa obszar aktywnej filtracji bez proporcjonalnego zwiększania powierzchni zajmowanej przez sprzęt. Dlatego komercyjne filtry tarczowe z materiałami tekstylnymi są często używane do usuwania trzeciorzędowych zawiesin stałych, gdy przestrzeń zakładu jest ograniczona.
Różnicę można podsumować w następujący sposób:
| Współczynnik projektowy | Obrotowy filtr bębnowy | Filtr dyskowy |
|---|---|---|
| Geometria filtra | Cylindryczny bęben | Wiele pionowych dysków |
| Powierzchnia filtracyjna | Obwód bębna | Obie strony wielu płyt |
| Zatrzymywanie ciał stałych | Powierzchnia ekranu | Panele z tkaniny lub ekranu |
| Czyszczenie | Obrotowe dysze bębnowe | Czyszczenie natryskowo-ssące z obrotowymi tarczami |
| Główna zaleta | Prosta ścieżka przepływu i odprowadzanie cząstek stałych | Wysoka powierzchnia filtracyjna w kompaktowej obudowie |
| Typowa rola w uzdatnianiu wody | Obróbka wstępna, akwakultura, przechwytywanie ciał stałych | Polerowanie trzeciorzędne, ponowne użycie, kompaktowe oczyszczanie komunalne |
Najważniejszą kwestią przy zakupie nie jest zatem to, czy bęben czy tarcza „filtruje lepiej”, ale jaka powierzchnia filtracji jest wymagana przy oczekiwanym obciążeniu hydraulicznym i zawartością cząstek stałych.
Ocena w mikronach jest jedną z pierwszych specyfikacji, które kupujący porównują, ale nie należy jej oceniać samodzielnie.
Mikrosita bębnowe obrotowe NIHAO mogą wykorzystywać otwory sitowe w przybliżeniu Zakres 30–200 mikronów , o średnicy 60–200 mikronów powszechnie stosowanych w filtracji mechanicznej w akwakulturze. Drobniejsze sito może wychwytywać mniejsze cząstki, ale szybciej gromadzi również ciała stałe i zwykle wymaga częstszego płukania wstecznego.
Filtry dyskowe mogą być również wyposażone w media drobno tkane lub runowe. Ich duża całkowita powierzchnia filtracyjna pozwala na stosunkowo dużą przepustowość hydrauliczną przy zachowaniu niewielkich rozmiarów instalacji. Veolia opisuje filtrację dyskową z mediami tkaninowymi w szczególności jako technologię usuwania drobnych zawiesin i doczyszczania ścieków.
Należy rozważyć łącznie kilka zmiennych wydajnościowych:
| Parametr wydajności | Filtr bębnowy | Filtr dyskowy |
|---|---|---|
| Typowy cel filtracji | Grube i drobne zawiesiny stałe | Drobne ciała stałe / polerowanie trzeciorzędne |
| Wspólna skala filtracji | Dziesiątki do setek mikronów w zależności od ekranu | Zależne od mediów; często wybierany do dokładniejszego polerowania |
| Załadunek hydrauliczny | Nadaje się do ciągłego przesiewania przy dużym przepływie | Duża powierzchnia zapewnia dużą wydajność przy niewielkich rozmiarach |
| Tolerancja obciążenia ciałami stałymi | Dobre, gdy ciała stałe są usuwane w sposób ciągły | Lepiej nadaje się, gdy wpływy są rozsądnie kontrolowane |
| Utrata głowy | Zwiększa się w miarę ładowania ekranu | Zwiększa się w miarę ładowania materiału/płyt |
| Zapotrzebowanie na płukanie wsteczne | Zależy w dużym stopniu od TSS i otwarcia ekranu | Zależy od mediów, ładowania ciał stałych i projektu czyszczenia |
| Zapotrzebowanie na energię | Pompa płukania wstecznego z napędem bębna | Układ płukania/ssania napędu tarczowego |
Żadna z technologii nie ma uniwersalnej wartości procentowej wody popłucznej ani wartości kWh na metr sześcienny. Liczby te różnią się znacznie w zależności od dopływającego TSS, charakterystyki cząstek, otwarcia mediów, obciążenia hydraulicznego, ciśnienia w dyszy, logiki automatyzacji i tego, czy przefiltrowana woda jest ponownie wykorzystywana do czyszczenia.
W przypadku oczyszczalni ścieków w USA to rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ często instaluje się filtrację trzeciorzędową w celu dalszej redukcji zawieszonych cząstek stałych przed wypuszczeniem, ponownym użyciem lub dezynfekcją. Aktualne wytyczne regulacyjne Kalifornii wyraźnie uwzględniają media tkaninowe i filtrację dyskową wśród technologii filtracji trzeciego stopnia stosowanych w celu ograniczenia pozostałości TSS i biodegradowalnych substancji organicznych.
W przypadku akwakultury usuwanie cząstek może być jeszcze bardziej czułe, ponieważ niezjedzona pasza i stałe odchody powinny zostać usunięte, zanim rozłożą się na drobniejsze, rozpuszczone lub koloidalne zanieczyszczenia. EPA zauważa, że zakłady akwakultury działające na podstawie zezwoleń NPDES mogą napotkać liczbowe lub narracyjne ograniczenia dotyczące ścieków kontrolujące odprowadzanie zanieczyszczeń.
Porównywanie jedynie ceny zakupu sprzętu może prowadzić do błędnego doboru filtra.
Całkowity koszt instalacji powinien obejmować:
Filtry dyskowe mogą zapewnić znaczną powierzchnię filtracji na stosunkowo niewielkiej powierzchni, ale każdy dodatkowy dysk zawiera więcej paneli medialnych, uszczelek, elementów wewnętrznych i części zamiennych. Dlatego początkowy koszt wyposażenia może szybko wzrosnąć wraz ze wzrostem wydajności hydraulicznej.
Filtry bębnowe mają zazwyczaj prosty mechanicznie cylindryczny układ sit. Jednak uszkodzenie lub zaślepienie ekranu głównego może od razu wpłynąć na stosunkowo dużą część powierzchni filtracyjnej.
Opublikowane koszty projektów komunalnych w USA ilustrują, dlaczego kupujący powinni unikać traktowania jednej liczby jako uniwersalnej „ceny filtra dyskowego”. Dokument dotyczący planowania ścieków w Illinois obejmował około Koszty inwestycyjne w wysokości 200 000 USD związane z filtracją dyskową z tkaniną w jednym projekcie, podczas gdy raport dotyczący inżynierii wody pochodzącej z recyklingu we Fresno szacuje się na około Całkowity koszt inwestycyjny wynoszący 4,1 mln USD oraz roczny koszt eksploatacji i konserwacji wynoszący 90 000 USD dla instalacji filtracyjnej o wydajności 5 MGD z materiałami tekstylnymi . Liczby te reprezentują systemy zainstalowane dla konkretnego projektu, a nie oferty dotyczące samego sprzętu.
Dlatego w przypadku zamówień wstępnych bardziej przydatne jest zażądanie:
CAPEX na przepływ projektowy roczny oczekiwany koszt wymiany mediów OPEX 10- lub 20-letni koszt cyklu życia
zamiast porównywać same ceny zakupu filtrów.
Różne gałęzie przemysłu stawiają bardzo różne wymagania filtracji mechanicznej.
| Zastosowanie | Preferowany kierunek | Dlaczego |
|---|---|---|
| Akwakultura recyrkulacyjna | Często preferowany jest filtr bębnowy | Doskonałe, ciągłe usuwanie paszy, odchodów i cząstek zawieszonych |
| Miejskie przygotowanie wstępne | Filtr bębnowy | Solidne przechwytywanie przed dalszymi procesami |
| Miejskie leczenie trzeciego stopnia | Często preferowany jest filtr dyskowy | Wysoka powierzchnia filtracji i kompaktowa powierzchnia |
| Ponowne wykorzystanie wody przemysłowej | Zależy od TSS i wymaganej jakości ścieków | Obydwa mogą być odpowiednie |
| Ścieki z przetwórstwa spożywczego | Konstrukcja bębna lub higienicznego dysku | Możliwość czyszczenia i odporność na korozję mają kluczowe znaczenie |
| Szlam wydobywczy o wysokiej zawartości części stałych | Zwykle nie jest to standardowy mikrosit do ścieków | Wymaga specjalnego sprzętu do odwadniania gnojowicy |
| Badanie glonów/wody surowej | Filtr bębnowy | Dobrze nadaje się do tego ciągłe przesiewanie powierzchni |
| Modernizacja w ograniczonej przestrzeni | Filtr dyskowy | Duży obszar aktywnych multimediów na powierzchnię |
Filtracja dyskowa staje się szczególnie atrakcyjna, gdy gmina musi dodać filtrację trzeciorzędową bez konieczności budowy nowego, dużego budynku filtrującego. Literatura techniczna EPA również uznaje filtrację trzeciorzędową za ważną metodę redukcji drobnych zawiesin stałych pozostałych po wtórnym klarowaniu.
Obrotowe filtry bębnowe należą do najbardziej praktycznych filtrów mechanicznych do systemów akwakultury z recyrkulacją, ponieważ w sposób ciągły usuwają zawieszone odchody rybne, zanim trafią one do oczyszczania biologicznego.
Filtry bębnowe NIHAO mogą wykorzystywać drobne mikrosita do przechwytywania cząstek paszy, kału, włókien i innych zawieszonych materiałów.
Na przykład niedawny dokument dotyczący akwakultury ze stanu Maine opisuje ścieki przechodzące najpierw przez filtr bębnowy wyposażony w ok Ściereczka ekranowa o grubości 36–40 mikronów , pokazując, jak drobne przesiewanie bębnowe można zastosować w intensywnych systemach akwakultury.
Nie ma uniwersalnego zwycięzcy.
Fabryka wytwarzająca stosunkowo spójne ścieki o umiarkowanym TSS, ale wymagająca niewielkich rozmiarów sprzętu, może preferować filtr dyskowy. Ścieki zawierające włókna, glony, większe ciała stałe organiczne lub zmienny załadunek mogą być łatwiejsze do oczyszczenia za pomocą obrotowego filtra bębnowego.
Testy pilotażowe są wysoce wskazane, gdy ciała stałe są lepkie, oleiste, włókniste lub niezwykle ściśliwe.
W tym miejscu ważna staje się terminologia.
Ogólnie rzecz biorąc, należy stosować szlam mineralny o wysokim stężeniu nie można porównać przy użyciu zwykłych mikrosita bębnowego do ścieków i filtrów dyskowych z tkaniny.
Górnictwo plants frequently use próżniowe filtry bębnowe, próżniowe filtry tarczowe, ceramiczne filtry dyskowe, filtry taśmowe lub prasy filtracyjne w celu wytworzenia odwodnionego placka filtracyjnego. Na przykład ANDRITZ oferuje próżniową filtrację tarczową specjalnie do stężonych szlamów mineralnych, z modułowymi obszarami filtracji sięgającymi setek metrów kwadratowych.
Są to zasadniczo różne maszyny od mikrositowych filtrów bębnowych stosowanych w RAS.
Projekty związane z przetwórstwem żywności wymagają uwagi nie tylko dokładności filtracji, ale także możliwości czyszczenia, drenażu, kompatybilności materiałowej, jakości spoin, martwych stref i higienicznego dostępu.
Wytyczne FDA dotyczące przetwarzania żywności kładą nacisk na gładkie, niechłonne i nadające się do czyszczenia powierzchnie oraz konstrukcję sprzętu, która minimalizuje nisze, w których mogą gromadzić się zanieczyszczenia.
W przypadku tych zastosowań konstrukcja ze stali nierdzewnej i łatwo dostępny system czyszczenia mogą być ważniejsze niż wybór „bębna” lub „tarczy” wyłącznie na podstawie powierzchni filtracji.
Obydwa systemy są zaprojektowane do pracy automatycznej, jednak żadnego z nich nie należy uważać za bezobsługowe.
Typowe punkty kontrolne obejmują:
Płukanie wsteczne powinno zwykle być kontrolowane w oparciu o różnicę poziomów wody lub opór hydrauliczny, a nie według dowolnego ustalonego harmonogramu.
Wysoki poziom TSS, drobne otwory sita, algi, olej lub włóknista ścieki skracają odstępy między cyklami czyszczenia.
Operatorzy powinni sprawdzić:
Ponieważ systemy dyskowe zawierają wiele oddzielnych paneli filtrujących, czasami można przeprowadzić konserwację poszczególnych segmentów, zamiast wymieniać całą powierzchnię filtracyjną. Jednakże duża instalacja może zawierać wiele paneli, co zwiększa liczbę części wymagających sprawdzenia.
Badania EPA dotyczące mikrosita od dawna identyfikują transport cząstek stałych i płukanie wsteczne jako krytyczne elementy wydajności mechanicznego mikrosita.
W przypadku każdej technologii operatorzy powinni rejestrować częstotliwość płukania wstecznego, różnicę poziomów wody, TSS na dopływie, TSS na wylocie, prąd silnika, ciśnienie w dyszy i stan mediów. Nagły wzrost częstotliwości czyszczenia zwykle wskazuje na wzrost zawartości cząstek stałych lub utratę efektywnej powierzchni filtracji.
W przypadku większości projektów decyzję można sprowadzić do kilku pytań:
A obrotowy filtr bębnowy jest często lepszym wyborem w przypadku akwakultury, przesiewania wody surowej, usuwania glonów, obróbki wstępnej i stale zmieniających się ładunków zawiesin stałych .
A filtr dyskowy jest często atrakcyjny w przypadku trzeciorzędowego oczyszczania ścieków komunalnych, ponownego wykorzystania wody, instalacji modernizacyjnych i projektów wymagających bardzo dużej powierzchni filtracyjnej na ograniczonej powierzchni .
W przypadku trudnych ścieków przemysłowych prawidłowa odpowiedź powinna pochodzić z analizy wody i testów pilotażowych, a nie samej geometrii sprzętu.
Firma Hangzhou NIHAO Environmental może ocenić natężenie przepływu, stężenie TSS, wymaganą liczbę mikronów, dostępną powierzchnię, materiały konstrukcyjne i wymagania dotyczące płukania wstecznego, zanim zarekomenduje odpowiednią konfigurację filtracji.
W przypadku projektów w USA nabywcy powinni również potwierdzić, że proponowany zestaw do oczyszczania jest zgodny z obowiązującym zezwoleniem na zrzut, wymogami dotyczącymi ponownego użycia oraz – w stosownych przypadkach – wymogami sanitarnymi w przetwarzaniu żywności.
Obrotowe mikrosita bębnowe zwykle działają w zakresie od dziesiątek do setek mikronów. W zależności od zastosowania w filtrach bębnowych NIHAO można zastosować sita o średnicy około 30–200 mikronów. Wydajność filtra dyskowego zależy w dużej mierze od zainstalowanej tkaniny lub mikrosiatki.
Obydwa zwykle zużywają stosunkowo niewielką moc napędu mechanicznego, a dodatkowa energia jest wymagana dla pomp płukania wstecznego lub systemów odsysania. Rzeczywiste zużycie energii i wody do prania zależy bardziej od obciążenia hydraulicznego, TSS, otwierania mediów i częstotliwości czyszczenia niż od tego, czy w maszynie zastosowano bęben czy tarcze.
Obrotowe filtry bębnowe są na ogół bardziej uznanym wyborem w przypadku mechanicznej filtracji RAS, ponieważ w sposób ciągły przechwytują odpady paszowe, odchody i inne zawieszone ciała stałe, jednocześnie automatycznie płucząc sito.
W filtrach bębnowych często dochodzi do zanieczyszczania sit, blokowania dysz, zużycia łożysk i osadzania się w korycie wylotowym. W filtrach tarczowych może wystąpić zatykanie tkaniny, uszkodzenie segmentów tarczy, zużycie uszczelek, zablokowanie dysz czyszczących i problemy z ustawieniem wałów.
Nie ma wiarygodnej ceny sprzętu uniwersalnego. Wydajność, powierzchnia filtracji, metalurgia, automatyka, budownictwo lądowe i infrastruktura płukania wstecznego mogą radykalnie zmienić koszty instalacji. Porównaj oferty, uwzględniając całkowity zainstalowany CAPEX plus roczne koszty energii, wody, części zamiennych i wymiany mediów.
Praktyczny limit usuwania jest określany głównie przez otwór sita lub medium, a także kształt cząstek i warunki pracy. Drobne mikrosita bębnowe mogą osiągać rozmiary kilkudziesięciu mikronów, natomiast specjalistyczne systemy dysków można skonfigurować do dokładnego polerowania trzeciorzędowego.
Standardowe filtry tarczowe do ścieków i obrotowe mikrosita bębnowe z reguły nie są właściwym sprzętem do przetwarzania zagęszczonych szlamów wydobywczych. Odwadnianie w kopalniach zwykle wymaga próżniowych filtrów tarczowych, filtrów ceramicznych, próżniowych filtrów bębnowych lub sprzętu do filtracji ciśnieniowej specjalnie zaprojektowanego do tworzenia i odprowadzania placka filtracyjnego.