Typowe zapytanie dotyczące odwadniania osadów zaczyna się od jednej liczby: „Mój przepływ osadu wynosi 5 m³/h. Którą prasę śrubową powinienem wybrać?” Niestety sam przepływ osadu nie wystarczy do prawidłowego doboru prasy śrubowej. Dwa strumienie osadu mogą mieć dokładnie taki sam przepływ hydrauliczny, ale zupełnie różne ładunki ciał stałych. Bardziej użytecznym parametrem projektowym jest zawartość suchej masy, zwykle wyrażana w kg-DS/h. Prawidłowy dobór prasy śrubowej należy rozpocząć od suchych substancji stałych, a następnie sprawdzić pod kątem rodzaju osadu, stężenia surowca, reakcji polimeru, godzin pracy, suchości placka i jakości filtratu.
Dlaczego sam m³/h to zły sposób doboru rozmiaru prasy śrubowej
Prasy śrubowe odbierają osad składający się głównie z wody. Procent rzeczywistej zawartości substancji stałych może się znacznie różnić w zależności od procesu oczyszczania, metody zagęszczania, źródła ścieków i wyposażenia poprzedzającego.
Rozważmy dwa strumienie osadu:
Rozcieńczyć osad
- Przepływ: 5 m³/h
- Substancje stałe paszy: 0,5%
- Przybliżona zawartość suchej masy: 25 kg-DS/h
Skoncentrowany osad
- Przepływ: 5 m³/h
- Substancje stałe paszy: 4%
- Przybliżona zawartość suchej masy: 200 kg-DS/h
Przepływ hydrauliczny jest identyczny, ale osad B zawiera około osiem razy więcej suchych substancji stałych. Obciążenie ślimaka, zapotrzebowanie na ściskanie, zapotrzebowanie na polimer, wytwarzanie placka i obciążenie wyładowcze są zatem zupełnie inne.
Wydajność prasy śrubowej powinna być dostosowana przede wszystkim do zawartości suchej masy, natomiast przepływ osadu określa, ile objętości cieczy musi przejść przez maszynę.
Co oznacza kg-DS/h?
DS oznacza suche ciała stałe . Jednostka kg-DS/h opisuje, ile kilogramów rzeczywistego suchego materiału wchodzi do maszyny odwadniającej w ciągu godziny.
Metr sześcienny osadu nie oznacza jednego metra sześciennego substancji stałych. Większość tej objętości to woda.
Dla uproszczonego oszacowania, jeśli gęstość osadu jest bliska gęstości wody:
| Stężenie substancji stałych w paszy | Przybliżona zawartość suchej masy na 1 m3 osadu |
|---|---|
| 0,5% | 5 kg DS |
| 1% | 10 kg DS |
| 2% | 20 kg DS |
| 3% | 30 kg DS |
| 4% | 40 kg DS |
Wartości te są uproszczonymi szacunkami inżynieryjnymi. Rzeczywista gęstość i skład osadu może się różnić, zwłaszcza w przypadku osadów bogatych w minerały, tłuszcze lub osadów wytrąconych chemicznie.
Jak obliczyć obciążenie suchymi substancjami stałymi
Gdy znane jest stężenie osadu zasilającego, zawartość suchej masy można oszacować na podstawie przepływu osadu i procentowej zawartości części stałych.
Przykład 1: 4 m3/h przy 1,5% zawartości substancji stałych
4 × 1,5 × 10 = 60 kg-DS/h
Przykład 2: 4 m3/h przy 4% zawartości substancji stałych
4 × 4 × 10 = 160 kg-DS/h
Obydwa strumienie mają ten sam przepływ hydrauliczny wynoszący 4 m3/h, jednakże drugi osad zawiera ponad dwukrotnie większą ilość suchej masy.
Obliczenia te powinny stanowić jeden z pierwszych kroków w każdym zapytaniu ofertowym dotyczącym odwadniania osadów.
Dlaczego stężenie osadu tak bardzo zmienia wydajność prasy ślimakowej
Prasa śrubowa nie tylko pompuje osad z jednej strony na drugą. Musi stopniowo oddzielać wodę podczas przenoszenia i ściskania ciał stałych.
Wraz ze wzrostem stężenia substancji stałych zwiększa się jednocześnie kilka obciążeń:
- ślimak przenoszący obciążenie;
- odporność na ściskanie;
- masa wyładowcza placka;
- zapotrzebowanie na polimery;
- tarcie wewnątrz sekcji odwadniającej;
- ciała stałe wychwytywane przez strukturę pierścienia lub ekranu.
Oznacza to, że maszyna może przyjąć stosunkowo dużą ilość m3/h bardzo rozcieńczonego osadu, ale znacznie niższą m3/h skoncentrowanego osadu.
Prasę śrubową należy sprawdzić pod kątem obu. Wysoka objętość wody może powodować obciążenie hydrauliczne, podczas gdy duża ilość suchej masy powoduje obciążenie mechaniczne i odwadniające.
Różne rodzaje osadów zachowują się inaczej nawet przy tych samych kg-sm/h
Zawartość suchej masy jest właściwym punktem wyjścia, ale nie jest to jedyny parametr wymiarowania. Dwa strumienie osadu przy 100 kg sm/h mogą nadal zachowywać się bardzo różnie podczas odwadniania.
| Rodzaj osadu | Typowe zachowanie podczas odwadniania | Główna obawa |
|---|---|---|
| Odpady osadu czynnego | Często trudne | Wysoka woda związana i ściśliwość |
| Szlam DAF-a | Bardzo zmienna | MGŁA, lepkie ciała stałe i wrażliwość na polimery |
| Szlam chemiczny | Bardziej bogate w minerały | Gęste osady i ładunek nieorganiczny |
| Szlam pierwotny | Często łatwiejsze niż osad biologiczny | Grube ciała stałe i włókna |
| Przetrawiony osad | Zmienna | Słaba struktura kłaczków i zmieniająca się reologia |
Odpady osadu czynnego
Osad biologiczny zawiera komórki, zewnątrzkomórkowe substancje polimerowe oraz duże ilości związanej wody. Nawet jeśli zawartość suchych substancji stałych jest umiarkowana, usuwanie wody może być trudne.
Szlam DAF-a
Szlam DAF może zawierać tłuszcze, oleje, smary, stałe składniki żywności lub kłaczki powstałe chemicznie. Może być lekki i unosić się w górę rzeki, ale lepki i trudny do sprasowania w maszynie odwadniającej.
Szlam z opadów chemicznych
Wodorotlenki metali, wytrącenia fosforu i ciała stałe mineralne mogą zwiększać gęstość i zmieniać strukturę placka. Ważniejsza może być także ścieralność i obciążenie nieorganiczne.
Rodzaj osadu informuje o tym, jak trudno jest odwodnić daną substancję stałą.
Kondycjonowanie polimeru może zmienić efektywną wydajność prasy ślimakowej
Wiele strumieni osadów wymaga kondycjonowania polimerów przed wejściem do sekcji odwadniania. Polimer pomaga drobnym ciałom stałym łączyć się w mocniejsze kłaczki i skuteczniej uwalniać wolną wodę.
Dobra kondycja może:
- poprawić wychwytywanie ciał stałych;
- zwiększyć klarowność filtratu;
- wspierają stabilne tworzenie ciasta;
- zmniejszyć utratę części stałych przez szczeliny pierścieniowe;
- poprawić praktyczną przepustowość.
Drobne cząstki stałe mogą wydostawać się z filtratem, tworzenie się placka staje się niestabilne, a efektywna wydajność może spaść.
Wolna woda oddziela się łatwiej, a ciała stałe tworzą łatwiejsze do opanowania ciasto.
Nadmiar środków chemicznych może zwiększyć koszty operacyjne, a czasami utrudnić obsługę osadu.
Rodzaj polimeru również ma znaczenie. Zwiększanie dawki nie może w nieskończoność kompensować obecności polimeru słabo dopasowanego do osadu.
Jeśli flokulacja jest słaba, rzeczywista przepustowość i jakość filtratu mogą być znacznie gorsze, niż oczekiwano na podstawie samej specyfikacji maszyny.
Jakie stężenie substancji stałych w paszy jest najlepsze dla prasy śrubowej?
Nie ma jednego idealnego procentu części stałych w paszy dla każdej prasy śrubowej i każdego rodzaju osadu. Najlepsze stężenie zależy od konstrukcji maszyny, reologii osadu, reakcji polimeru i wymaganego wyniku ciasta.
Jeśli osad jest zbyt rozcieńczony
Maszyna musi przetworzyć dużą ilość wody, aby odzyskać stosunkowo niewielką ilość substancji stałych.
Może to:
- zwiększyć obciążenie hydrauliczne;
- zmniejszyć efektywny przepływ substancji stałych;
- zwiększyć czas pracy pompy;
- zwiększyć objętość roztworu polimeru;
- sprawić, że sekcja odwadniania będzie mniej wydajna.
Jeśli osad jest zbyt stężony
Bardzo stężony osad może być trudny do pompowania, mieszania i kondycjonowania. Polimer może nie być równomiernie rozprowadzony, a obciążenie ślimaka może gwałtownie wzrosnąć.
Kiedy pomaga wstępne zagęszczenie
Wstępne zagęszczenie może znacznie zmniejszyć objętość cieczy wchodzącej do prasy śrubowej.
Załóżmy na przykład, że dzienna produkcja suchej masy wynosi 200 kg.
| Podawaj produkty stałe | Przybliżona objętość osadu potrzebna na 200 kg suchej masy |
|---|---|
| 0,5% | 40m3 |
| 1% | 20 m³ |
| 2% | 10 m³ |
| 4% | 5 m³ |
Suche substancje stałe są takie same, ale objętość hydrauliczna zmienia się dramatycznie.
Dlaczego szczytowe obciążenie suchymi substancjami ma większe znaczenie niż średnia dzienna
Innym częstym błędem w zaklejaniu jest dzielenie dziennej produkcji części stałych przez 24 godziny, nawet jeśli prasa śrubowa nie pracuje w sposób ciągły.
Załóżmy, że oczyszczalnia ścieków produkuje:
Dzielenie przez 24 dałoby:
1200 ÷ 24 = 50 kg-sm/h
Ale maszyna ma tylko osiem godzin na przetworzenie osadu:
1200 ÷ 8 = 150 kg-sm/h
Rzeczywista wymagana zdolność operacyjna jest zatem około trzykrotnie wyższa od wprowadzającej w błąd średniej 24-godzinnej.
Projektanci powinni również wziąć pod uwagę:
- wsadowy zrzut osadu;
- objętość zbiornika do przechowywania osadu;
- przestoje w sprzątaniu;
- okresy konserwacji;
- weekendowe rozkłady jazdy;
- przyszły wzrost zawartości substancji stałych.
Nie dopasowuj prasy dokładnie do 100% wydajności nominalnej
Prasa śrubowa wybrana dokładnie przy oczekiwanym maksymalnym obciążeniu ciałami stałymi może mieć bardzo małą elastyczność działania.
Rzeczywiste warunki osadu zmieniają się wraz z:
- wielkość produkcji;
- sezonowa charakterystyka ścieków;
- wydajność procesów biologicznych;
- dozowanie środków chemicznych;
- wiek osadu;
- stężenie mgły;
- procent suchej masy paszowej.
Należy zatem wybrać odpowiedni margines operacyjny w oparciu o zmienność osadu i znaczenie redundancji.
Instalacje o znaczeniu krytycznym mogą również wymagać wielu pras lub pracy w trybie gotowości, aby odwadnianie mogło być kontynuowane podczas konserwacji.
Rozmiar prasy śrubowej musi również pasować do docelowego ciasta i filtratu
Przepustowość nie jest jedynym celem wydajności. Kupujący powinni również określić, czego oczekują od odwodnionego placka i filtratu.
Ciasto stałe
Bardziej suchy placek może zmniejszyć transport osadu i objętość jego usuwania, ale wyższa suchość placka może wymagać większego sprasowania, mniejszej prędkości ślimaka, silniejszego kondycjonowania lub dłuższego czasu przebywania.
Jakość filtratu
Jeśli zbyt wiele cząstek stałych wydostanie się przez szczeliny odwadniające, wzrasta TSS filtratu i te ciała stałe mogą powrócić na przód oczyszczalni.
Cele te mogą ze sobą konkurować. Konfiguracja zoptymalizowana wyłącznie pod kątem maksymalnej przepustowości może nie dać najsuchszego ciasta.
Porównaj wydajność z zawartością brył, jakością filtratu, zapotrzebowaniem na polimer, zużyciem energii i stabilnością działania.
Przykład praktyczny: wybór prasy śrubowej do systemu DAF
Weźmy pod uwagę oczyszczalnię ścieków z przetwórstwa spożywczego, w której system DAF wytwarza osad pływający, który zostanie przesłany do prasy śrubowej.
Krok 1: Oblicz chwilowe obciążenie suchymi substancjami stałymi
4 × 3 × 10 = 120 kg-DS/h
Krok 2: Kontrola krzyżowa pod kątem dziennej produkcji substancji stałych
Jeśli system osadu wytwarza około 1200 kg sm/dzień, a prasa pracuje przez 10 godzin:
1200 ÷ 10 = 120 kg-DS/h
Obydwa obliczenia są zgodne, co stanowi użyteczną kontrolę krzyżową.
Krok 3: Nie wybieraj maszyny spośród samych 120 kg-DS/h
Ostateczny wybór musi jeszcze potwierdzić:
- czy osad jest osadem DAF bogatym w MGŁA;
- rzeczywista reakcja polimeru;
- wymagane składniki stałe ciasta;
- szczytowe stężenie substancji stałych;
- dzienne godziny pracy;
- wymagania konserwacyjne;
- czy wymagana jest pojemność w trybie gotowości.
Jakie informacje należy uwzględnić w zapytaniu ofertowym dotyczącym prasy śrubowej?
Kompletne zapytanie ofertowe pozwala dostawcy ocenić rzeczywiste wymagania dotyczące odwadniania, zamiast po prostu dopasowywać maszynę do jednego numeru przepływu.
Źródło osadu
- Szlam DAF-a
- Odpady osadu czynnego
- Szlam pierwotny
- Szlam chemiczny
- Przetrawiony osad
Dane hydrauliczne
- Przepływ osadu, m³/h
- Dzienna objętość osadu
- Szczytowy przepływ zasilania
Dane ciał stałych
- Procent substancji stałych w paszy
- kg-sm/dzień
- Szczyt kg-DS/h
Charakterystyka osadu
- FOG
- Włókna
- Nieorganiczne ciała stałe
- pH
- Temperatura
Harmonogram operacyjny
- Godziny dziennie
- Dni w tygodniu
- Wymagana redundancja
Wymagany wynik
- Docelowe ciała stałe
- Jakość filtratu
- Ostateczna metoda utylizacji
Kondycjonowanie chemiczne
- Aktualny typ polimeru
- Dawka polimeru
- Istniejący sprzęt do flokulacji
- Dostępna próbka osadu do badań
Typowe błędy w doborze pras śrubowych
Wybór wyłącznie na podstawie m³/h
Przepływ hydrauliczny nie pokazuje, ile rzeczywistej substancji stałej musi przetworzyć maszyna.
Brak pomiaru zawartości substancji stałych w paszy
Bez stężenia substancji stałych nie można wiarygodnie obliczyć kg-DS/h.
Dzielenie dziennego DS przez 24
Jeśli prasa pracuje tylko osiem godzin dziennie, wymagana wydajność godzinowa jest znacznie wyższa.
Ignorowanie rodzaju osadu
Osad biologiczny, DAF i chemiczny może zachowywać się bardzo różnie przy tej samej zawartości suchych substancji stałych.
Ignorowanie reakcji polimeru
Słaba flokulacja może zmniejszyć wydajność i zwiększyć utratę części stałych w filtracie.
Wybieranie dokładnie przy maksymalnej wydajności
Rzeczywiste stężenie osadu i obciążenie produkcyjne mogą wahać się powyżej normalnego punktu projektowego.
Patrząc tylko na przepustowość
Suchość ciasta, jakość filtratu i koszt polimeru również mają wpływ na rzeczywistą wydajność odwadniania.
Chcesz wybrać prasę śrubową do swojego osadu?
NIHAO może pomóc w ocenie wydajności prasy śrubowej na podstawie rzeczywistego ładunku suchych substancji stałych, a nie samego przepływu ścieków. Prześlij nam źródło osadu, przepływ osadu, stężenie substancji stałych w paszy, dzienną produkcję suchej masy, godziny pracy, aktualne informacje o polimerach i wymaganą suchość placka.
Dzięki tym parametrom można sprawdzić system odwadniający pod kątem obciążenia hydraulicznego, wydajności w kg s.m./h, wymagań dotyczących kondycjonowania osadu, produkcji placka i marginesu operacyjnego przed wyborem sprzętu.
Często zadawane pytania
Jak obliczyć wydajność prasy śrubowej?
Rozpocznij od obliczenia ładunku suchych substancji stałych w kg-DS/h na podstawie przepływu osadu i stężenia substancji stałych w paszy. Następnie sprawdź maszynę pod kątem rodzaju osadu, godzin pracy, reakcji polimeru, przepływu hydraulicznego, cząstek stałych i wymagań dotyczących filtratu.
Co oznacza kg-sm/h w odwadnianiu osadów?
kg-DS/h oznacza kilogramy suchej masy na godzinę. Reprezentuje rzeczywistą masę stałą, którą maszyna odwadniająca musi przetworzyć, z wyłączeniem większości wody zawartej w osadzie.
Czy wydajność prasy śrubowej można wybrać w m3/h?
Niezawodnie. Należy sprawdzić przepływ osadu, ale dwa strumienie o tym samym m³/h mogą mieć bardzo różne stężenia substancji stałych, a zatem bardzo różne ładunki suchych substancji stałych.
Jak stężenie osadu wpływa na wielkość prasy śrubowej?
Wyższe stężenie cząstek stałych zwiększa obciążenie suchymi substancjami stałymi przy tym samym przepływie hydraulicznym. Zwiększa to obciążenie ślimaka, produkcję ciasta i zapotrzebowanie na odwadnianie.
Jak przeliczyć przepływ osadu na kg suchej masy na godzinę?
Aby uzyskać uproszczone oszacowanie, gdy gęstość osadu jest bliska wody, pomnóż przepływ osadu w m3/h przez stężenie substancji stałych w procentach, a następnie pomnóż przez 10.
Czy osad DAF wymaga innej prasy śrubowej niż osad czynny?
Może. Szlam DAF może zawierać więcej mgły, kłaczków chemicznych i lepkich ciał stałych, podczas gdy osad czynny często zawiera więcej związanej wody. Należy ocenić zarówno ładunek suchych substancji stałych, jak i zachowanie odwadniania osadu.
Czy dozowanie polimeru wpływa na wydajność prasy ślimakowej?
Tak. Właściwe kondycjonowanie polimeru może poprawić wychwytywanie cząstek stałych, uwalnianie wolnej wody i tworzenie się placków. Zły dobór lub dozowanie polimeru może zmniejszyć praktyczną wydajność i pogorszyć jakość filtratu.
Czy osad należy zagęszczać przed prasą śrubową?
Wstępne zagęszczanie może być przydatne, gdy osad jest bardzo rozcieńczony, ponieważ zmniejsza objętość hydrauliczną wchodzącą do prasy. To, czy jest to konieczne, zależy od stężenia osadu, dostępnego sprzętu i wybranej prasy śrubowej.
Ile wolnych mocy produkcyjnych powinna mieć prasa ślimakowa do osadu?
Nie ma uniwersalnego procentu. Marża operacyjna powinna odzwierciedlać zmienność osadu, szczytową zawartość suchej masy, wymagania konserwacyjne, redundancję i przyszły rozwój roślin.
Czy większa ilość cząstek stałych w placku zmniejsza wydajność prasy ślimakowej?
Może. Uzyskanie bardziej suchego placka może wymagać większego sprasowania, mniejszej prędkości ślimaka lub lepszego kondycjonowania, dlatego też wydajność i suchość placka często muszą być zrównoważone podczas pracy.
język angielski
عربي
hiszpański
