Барабанный фильтр или дисковый фильтр? Как выбрать фильтр для сточных вод и аквакультуры

Выбор между барабанным и дисковым фильтром — это не просто вопрос того, какая технология обеспечивает «лучшую фильтрацию». Для станций очистки сточных вод, рециркуляционных систем аквакультуры, проектов повторного использования воды в промышленности и приложений третичной очистки правильный выбор зависит от гидравлического потока, концентрации взвешенных твердых частиц, требуемого удаления частиц, доступной площади, стратегии обратной промывки и требований к долгосрочному техническому обслуживанию.

Существует также важное терминологическое различие. В сточных водах и аквакультуре Барабанный фильтр обычно представляет собой микросито с вращающимся барабаном. , тогда как в дисковом фильтре обычно используются несколько вращающихся фильтрующих дисков или панелей из тканевого материала, чтобы обеспечить большую площадь фильтрации в компактной конструкции. Это отличается от вращающихся вакуумных барабанных фильтров и вакуумных дисковых фильтров, используемых для обезвоживания кека в горнодобывающей и химической промышленности.

Hangzhou NIHAO Environmental фокусируется на приложениях по очистке воды и сточных вод, поэтому следующее сравнение в первую очередь касается механических микросеток и систем третичной фильтрации.

Принципы работы и ключевые различия в конструкции барабанных и дисковых фильтров

Во вращающемся барабанном фильтре используется цилиндрический экран, который медленно вращается, в то время как часть барабана остается погруженной. Сточные воды обычно попадают в барабан в осевом направлении и выходят наружу через сито. Взвешенные частицы размером больше отверстий сита остаются на внутренней поверхности сита. По мере накопления твердых частиц гидравлическое сопротивление увеличивается до тех пор, пока датчик уровня или дифференциальный контроль уровня воды не инициирует очистку.

Затем барабан вращается, а распылительные форсунки смывают захваченные твердые частицы во внутренний лоток для сбора. Системы барабанных фильтров NIHAO используют этот принцип для таких применений, как циркуляционная вода для аквакультуры, очистка сырой воды, удаление водорослей и предварительная очистка сточных вод.

Дисковый фильтр для сточных вод достигает аналогичной цели по удалению твердых частиц, но распределяет фильтрующий материал по нескольким вертикальным или частично погруженным дискам. Вода проходит через ткань или микроэкран, прикрепленный к отдельным сегментам диска. По мере накопления твердых частиц диски вращаются в зоне очистки, где обратная промывка или системы всасывания удаляют оставшийся материал.

Основным инженерным преимуществом дисковой конфигурации является площадь фильтрации на единицу площади . Добавление дисков увеличивает активную площадь фильтрации без пропорционального увеличения занимаемой площади. Поэтому коммерческие дисковые фильтры с тканевыми материалами часто используются для третичного удаления взвешенных частиц в условиях ограниченного пространства установки.

Разницу можно резюмировать следующим образом:

Поэтому самый важный вопрос при покупке заключается не в том, «фильтрует ли лучше» барабан или диск, а в том, какая площадь фильтрации требуется при ожидаемой гидравлической нагрузке и нагрузке по твердым частицам.

Производительность фильтрации: номиналы в микронах, размер частиц, энергопотребление и расход воды для обратной промывки.

Рейтинг микронов — одна из первых характеристик, которые покупатели сравнивают, но ее не следует оценивать отдельно.

Микросито с вращающимся барабаном NIHAO может использовать отверстия сита примерно в Диапазон 30–200 микрон , с размером частиц 60–200 микрон, обычно используемым в механической фильтрации в аквакультуре. Более мелкое сито может улавливать более мелкие частицы, но оно также быстрее накапливает твердые частицы и обычно требует более частой обратной промывки.

Дисковые фильтры также могут быть оснащены тонким тканым или ворсистым материалом. Большая общая площадь фильтрации обеспечивает относительно высокую пропускную способность гидравлики при компактной занимаемой площади. Veolia описывает дисковую фильтрацию с тканевым материалом как технологию тонкого удаления взвешенных частиц и очистки сточных вод.

Несколько переменных производительности следует рассматривать вместе:

Ни одна из технологий не имеет универсального процентного содержания обратной промывной воды или значения кВтч на кубический метр. Эти цифры значительно варьируются в зависимости от приходящего TSS, характеристик частиц, отверстия среды, гидравлической нагрузки, давления в форсунках, логики автоматизации, а также от того, используется ли повторно фильтрованная вода для очистки.

Для предприятий по очистке сточных вод в США это различие имеет значение, поскольку третичная фильтрация часто устанавливается для дальнейшего снижения содержания взвешенных веществ перед сбросом, повторным использованием или дезинфекцией. Текущие нормативные рекомендации штата Калифорния прямо включают тканевые фильтры и дисковую фильтрацию в число технологий фильтрации третичной очистки, используемых для уменьшения остаточных TSS и биоразлагаемых органических веществ.

В аквакультуре удаление частиц может быть еще более чувствительным, поскольку несъеденный корм и твердые фекалии необходимо удалять до того, как они распадутся на более мелкие растворенные или коллоидные загрязнители. Агентство по охране окружающей среды отмечает, что предприятия аквакультуры, работающие в соответствии с разрешениями NPDES, могут столкнуться с числовыми или описательными ограничениями на сбросы загрязняющих веществ.

Разбивка затрат: CAPEX, OPEX и общая стоимость владения

Сравнение только стоимости покупки оборудования может привести к неправильному выбору фильтра.

Общая стоимость установки должна включать:

• Фильтровальное оборудование
• Бетон или опорная конструкция
• Насосы и трубопроводы
• Электрическое управление и управление ПЛК
• Система обратной промывки
• Монтажные работы
• Замена экрана или ткани
• Обслуживание форсунок
• Подшипники и уплотнения
• Электричество
• Обращение с обратной промывной водой
• Утилизация осадка или отбросов

Дисковые фильтры могут обеспечить значительную площадь фильтрации при относительно небольшой занимаемой площади, но каждый дополнительный диск требует большего количества защитных панелей, уплотнений, внутренних компонентов и запасных частей. Поэтому первоначальная стоимость оборудования может быстро возрасти по мере увеличения гидравлической мощности.

Барабанные фильтры обычно имеют механически простую цилиндрическую сетку. Однако повреждение или засорение основного экрана может затронуть сразу относительно большую часть площади фильтрации.

Опубликованные расходы на муниципальные проекты в США иллюстрируют, почему покупателям не следует рассматривать одну цифру как универсальную «цену дискового фильтра». Документ по планированию сточных вод штата Иллинойс включал примерно Капитальные затраты в размере 200 000 долларов США, связанные с тканевой дисковой фильтрацией. в одном проекте, в то время как отчет по проектированию оборотной воды во Фресно оценивает примерно Общие капитальные затраты составляют 4,1 миллиона долларов США, а ежегодные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание составляют 90 000 долларов США для установки тканевой фильтрации производительностью 5 мегасуток. . Эти цифры представляют собой установленные системы для конкретного проекта, а не расценки только на оборудование.

Поэтому для предварительных закупок более полезно запросить:

CAPEX на расчетный поток, ежегодные OPEX, ожидаемая стоимость замены среды, стоимость жизненного цикла в течение 10 или 20 лет

вместо того, чтобы сравнивать только закупочные цены на фильтры.

Матрица решений для применения: муниципальная, промышленная, аквакультурная, горнодобывающая и пищевая промышленность

Различные отрасли предъявляют очень разные требования к механической фильтрации.

Муниципальные сточные воды

Дисковая фильтрация становится особенно привлекательной, когда муниципалитету необходимо добавить третичную фильтрацию без строительства большого нового здания фильтра. В технической литературе Агентства по охране окружающей среды также признается третичная фильтрация как важный метод уменьшения количества мелких взвешенных веществ, остающихся после вторичного осветления.

Аквакультура

Барабанные фильтры являются одними из наиболее практичных механических фильтров для систем рециркуляции аквакультуры, поскольку они непрерывно удаляют взвешенные рыбные отходы, прежде чем они попадут на биологическую очистку.

Барабанные фильтры NIHAO могут использовать тонкие микросетки для улавливания частиц корма, фекалий, волокон и других взвешенных материалов.

Например, в недавнем документе по аквакультуре штата Мэн описывается сточная вода, сначала проходящая через барабанный фильтр, оснащенный приблизительно Ткань сита толщиной 36–40 микрон , демонстрируя, как тонкое барабанное просеивание можно использовать в интенсивных системах аквакультуры.

Промышленные сточные воды

Универсального победителя не существует.

Завод, производящий относительно стабильные сточные воды с умеренным содержанием TSS, но требующий небольшой площади оборудования, может отдать предпочтение дисковому фильтру. Сточные воды, содержащие волокна, водоросли, более крупные органические твердые частицы или переменную загрузку, легче очищать с помощью вращающегося барабанного фильтра.

Пилотное тестирование настоятельно рекомендуется, когда твердые вещества являются липкими, маслянистыми, волокнистыми или необычайно сжимаемыми.

Горное дело

Здесь терминология становится важной.

Минеральный раствор высокой концентрации, как правило, должен нет можно сравнить с использованием обычных барабанных микросеток для сточных вод и дисковых фильтров с тканевыми материалами.

Горное дело plants frequently use вакуумные барабанные фильтры, вакуумные дисковые фильтры, керамические дисковые фильтры, ленточные фильтры или фильтр-прессы. для получения обезвоженного осадка на фильтре. ANDRITZ, например, предлагает вакуумную дисковую фильтрацию специально для концентрированных минеральных суспензий с модульными площадями фильтрации, достигающими сотен квадратных метров.

Это принципиально отличающиеся машины от микросетчатых барабанных фильтров, используемых в УЗВ.

Еда и напитки

Проекты пищевой промышленности требуют внимания не только к точности фильтрации, но также к очищаемости, дренажу, совместимости материалов, качеству сварных швов, мертвым зонам и гигиеническому доступу.

В руководствах FDA для пищевой промышленности особое внимание уделяется гладким, неабсорбирующим, поддающимся чистке поверхностям и конструкции оборудования, которая сводит к минимуму ниши, в которых может накапливаться загрязнение.

Для этих применений конструкция из нержавеющей стали и легкодоступная система очистки могут быть более важными, чем выбор «барабана» или «диска», основанного исключительно на площади фильтрации.

Техническое обслуживание, циклы обратной промывки и распространенные точки отказа

Обе системы предназначены для автоматической работы, но ни одну из них нельзя считать не требующей технического обслуживания.

Распространенные проблемы с барабанным фильтром

Типичные точки проверки включают в себя:

• Засорение экрана или биологический рост
• Поврежденные панели экрана
• Засорены распылительные форсунки
• Износ цепи или привода
• Износ подшипников
• Неправильная калибровка датчика уровня воды
• Скопление твердых частиц в разгрузочном желобе
• Потеря давления на насосе

Обратная промывка обычно должна контролироваться в зависимости от разницы уровней воды или гидравлического сопротивления, а не по произвольному фиксированному графику.

Высокое содержание TSS, мелкие отверстия сетки, водоросли, масло или волокнистые сточные воды сокращают интервал между циклами очистки.

Распространенные проблемы с дисковым фильтром

Операторы должны проверять:

• Ткань-медиа для ослепления
• Поврежденные или деформированные сегменты диска
• Засорение форсунки
• Износ уплотнения
• Состояние вала и подшипников
• Выравнивание привода
• Накопление твердых частиц вокруг дисковых модулей
• Производительность насоса обратной промывки

Поскольку дисковые системы содержат несколько отдельных фильтрующих панелей, иногда можно выполнять обслуживание отдельных сегментов, а не заменять всю фильтрующую поверхность. Однако большая установка может содержать много панелей, что увеличивает количество деталей, которые необходимо проверить.

Исследования микросеток Агентства по охране окружающей среды уже давно определили перенос твердых частиц и обратную промывку как важнейшие части механических характеристик микросеток.

Для любой технологии операторы должны записывать частоту обратной промывки, перепад уровня воды, TSS входящей и выходящей воды, ток двигателя, давление в форсунках и состояние среды. Внезапное увеличение частоты очистки обычно указывает либо на увеличение содержания твердых частиц, либо на потерю эффективной площади фильтрации.

Барабанный или дисковый фильтр: что выбрать?

Для большинства проектов решение можно свести к нескольким вопросам:

1. Каков средний и пиковый расход?
2. Какова входящая концентрация TSS?
3. Какой размер частиц необходимо удалить?
4. Какой TSS сточных вод требуется?
5. Сколько места для установки доступно?
6. Можно ли повторно использовать фильтрованную воду для обратной промывки?
7. Насколько варьируется загрузка твердых веществ?
8. Являются ли твердые вещества волокнистыми, липкими, маслянистыми, абразивными или биологическими?
9. Какой доступ для обслуживания доступен?
10. Какому стандарту сброса или повторного использования должна соответствовать система?

A вращающийся барабанный фильтр часто является лучшим выбором для аквакультуры, фильтрации сырой воды, удаления водорослей, предварительной очистки и постоянно меняющейся нагрузки по взвешенным веществам. .

A Дисковый фильтр часто привлекателен для муниципальной доочистки, повторного использования воды, модернизации установок и проектов, требующих очень большой площади фильтрации на ограниченной площади. .

В случае проблем с промышленными сточными водами правильный ответ должен быть получен на основе анализа воды и пилотных испытаний, а не только на геометрии оборудования.

Компания Hangzhou NIHAO Environmental может оценить скорость потока, концентрацию TSS, требуемый микронный рейтинг, доступную площадь, конструкционные материалы и требования к обратной промывке, прежде чем рекомендовать подходящую конфигурацию фильтрации.

Для проектов в США покупатели также должны подтвердить, что предлагаемая линия очистки соответствует применимому разрешению на сброс, требованиям повторного использования и, где это применимо, санитарным требованиям пищевой промышленности.

Часто задаваемые вопросы

Какова типичная эффективность фильтрации или номинал в микронах барабанного фильтра по сравнению с дисковым фильтром?

Микроэкраны с вращающимся барабаном обычно работают в диапазоне от десятков до сотен микрон. В барабанных фильтрах NIHAO могут использоваться сетки размером примерно 30–200 микрон в зависимости от применения. Производительность дискового фильтра во многом зависит от установленного тканевого или микросеточного носителя.

Как барабанные и дисковые фильтры сравниваются с точки зрения энергопотребления и использования воды для обратной промывки?

Оба типа обычно потребляют относительно умеренную мощность механического привода, при этом дополнительная энергия требуется для насосов обратной промывки или систем всасывающей очистки. Фактический расход энергии и промывочной воды больше зависит от гидравлической нагрузки, TSS, открытия носителя и частоты очистки, чем от того, использует ли машина барабан или диски.

Какой тип фильтра лучше подходит для аквакультуры?

Вращающиеся барабанные фильтры, как правило, являются более предпочтительным выбором для механической фильтрации RAS, поскольку они непрерывно улавливают отходы корма, фекалии и другие взвешенные твердые частицы, одновременно автоматически промывая сито.

Каковы наиболее распространенные проблемы с обслуживанием?

Барабанные фильтры обычно засоряются сеткой, забиваются соплами, изнашиваются подшипники и накапливаются отложения в выпускном желобе. Дисковые фильтры могут испытывать засорение ткани, повреждение сегментов диска, износ уплотнений, засорение чистящих сопел и проблемы с выравниванием валов.

Сколько стоят барабанные и дисковые фильтры в течение всего их жизненного цикла?

Надежной универсальной цены на оборудование не существует. Производительность, площадь фильтрации, металлургия, автоматизация, гражданское строительство и инфраструктура обратной промывки могут существенно изменить установленные затраты. Сравните расценки, используя общие капитальные затраты на установку плюс ежегодные затраты на электроэнергию, воду, запасные части и замену среды.

Какой минимальный размер частиц может надежно удалить барабанный или дисковый фильтр?

Практический предел удаления в основном определяется размером сита или отверстия носителя, а также формой частиц и условиями эксплуатации. Тонкие барабанные микросетки могут достигать нескольких десятков микрон, а специализированные системы дисковых носителей могут быть настроены на тонкую третичную полировку.

Могут ли дисковые фильтры перерабатывать шлам так же эффективно, как и барабанные фильтры?

Стандартные дисковые фильтры для сточных вод и микросито с вращающимся барабаном, как правило, не являются подходящим оборудованием для концентрированного горнодобывающего шлама. Для обезвоживания в горнодобывающей промышленности обычно требуются вакуумные дисковые фильтры, керамические фильтры, вакуумные барабанные фильтры или оборудование для фильтрации под давлением, специально предназначенное для формирования и разгрузки фильтрационной корки.