Bubnový filtr nebo kotoučový filtr? Jak si vybrat filtraci odpadních vod a akvakultury

Výběr mezi bubnovým filtrem a kotoučovým filtrem není jen otázkou toho, která technologie poskytuje „lepší filtraci“. Pro čistírny odpadních vod, recirkulační systémy akvakultury, projekty opětovného využití průmyslové vody a aplikace terciárního leštění závisí správná volba na hydraulickém průtoku, koncentraci nerozpuštěných látek, požadovaném odstranění částic, dostupné stopě, strategii zpětného proplachu a požadavcích na dlouhodobou údržbu.

Je zde také důležité terminologické rozlišení. V aplikacích pro odpadní vody a akvakulturu, a bubnový filtr obvykle označuje rotační bubnové mikrosíto , zatímco diskový filtr obvykle používá více rotujících filtračních disků nebo panelů s látkovým médiem k zajištění velké filtrační plochy v kompaktní struktuře. Tím se liší od rotačních vakuových bubnových filtrů a vakuových kotoučových filtrů používaných pro odvodňování koláčů při těžbě a chemickém zpracování.

Hangzhou NIHAO Environmental se zaměřuje na aplikace na úpravu vody a odpadních vod, takže následující srovnání se primárně týká mechanických mikrosítových a terciárních filtračních systémů.

Pracovní principy a rozdíly v designu klíčů mezi bubnovými a diskovými filtry

Rotační bubnový filtr využívá válcové síto, které se pomalu otáčí, zatímco část bubnu zůstává ponořená. Odpadní voda běžně vstupuje do bubnu axiálně a prochází sítem ven. Na vnitřním povrchu síta zůstávají suspendované částice větší než otvory síta. Jak se pevné částice hromadí, zvyšuje se hydraulický odpor, dokud snímač hladiny nebo diferenciální regulace hladiny vody nezahájí čištění.

Buben se poté otáčí, zatímco rozprašovací trysky promývají zachycené pevné látky do vnitřního sběrného žlabu. Bubnové filtrační systémy NIHAO využívají tento princip pro aplikace, jako je cirkulační voda z akvakultury, úprava surové vody, odstraňování řas a předčištění odpadních vod.

Kotoučový filtr odpadních vod dosahuje podobného cíle při odstraňování pevných látek, ale rozděluje filtrační médium na více vertikálních nebo částečně ponořených kotoučů. Voda prochází látkou nebo mikrosítovým médiem připevněným k jednelivým segmentům disku. Jak se pevné částice hromadí, kotouče rotují v čisticí zóně, kde proplachovací spreje nebo sací systémy odstraňují zadržený materiál.

Hlavní konstrukční výhodou konfigurace disku je filtrační plocha na jednotku stopy . Přidáním disků se zvětší aktivní filtrační plocha, aniž by se proporcionálně zvětšila stopa zařízení. Komerční diskové filtry s látkovým médiem se proto často používají pro odstraňování terciárních nerozpuštěných látek tam, kde je prostor pro zařízení omezený.

Rozdíl lze shrnout takto:

Nejdůležitější otázkou nákupu tedy není, zda buben nebo kotouč „lépe filtruje“, ale jak velká filtrační plocha je potřeba při očekávaném hydraulickém zatížení a zatížení pevnými látkami.

Výkon filtrace: Hodnocení v mikronech, velikost částic, energie a spotřeba vody pro zpětný proplach

Hodnocení Micron je jednou z prvních specifikací, které kupující porovnávají, ale nemělo by být hodnoceno samostatně.

Rotační bubnová mikrosíta NIHAO mohou používat otvory síta přibližně v Rozsah 30–200 mikronů s 60–200 mikrony běžně používanými při mechanické filtraci v akvakultuře. Jemnější síto může zachytit menší částice, ale také rychleji akumuluje pevné částice a obvykle vyžaduje častější zpětné proplachování.

Diskové filtry mohou být také vybaveny jemně tkanými nebo vlasovými tkaninami. Jejich velká celková filtrační plocha umožňuje relativně vysoký hydraulický výkon při zachování kompaktní instalační plochy. Veolia popisuje látkovou diskovou filtraci specificky jako technologii pro odstraňování jemných nerozpuštěných látek a leštění odpadních vod.

Je třeba zvážit několik proměnných výkonu společně:

Žádná z technologií nemá univerzální procento zpětného proplachu ani hodnotu kWh na metr krychlový. Tato čísla se výrazně liší podle přítoku TSS, charakteristik částic, otevření média, hydraulického zatížení, tlaku v trysce, automatizační logiky a toho, zda se filtrovaná voda znovu používá k čištění.

U amerických čistíren odpadních vod je toto rozlišení důležité, protože terciární filtrace je často instalována k dalšímu snížení suspendovaných pevných látek před vypuštěním, opětovným použitím nebo dezinfekcí. Současné kalifornské regulační pokyny výslovně zahrnují látková média a diskovou filtraci mezi filtrační technologie s terciární úpravou používané ke snížení zbytkového TSS a biologicky odbouratelných organických látek.

Pro akvakulturu může být odstraňování částic ještě citlivější, protože nespotřebované krmivo a pevné fekální látky by měly být odstraněny dříve, než se rozloží na jemnější rozpuštěné nebo koloidní znečišťující látky. EPA poznamenává, že akvakulturní zařízení provozovaná na základě povolení NPDES mohou čelit numerickým nebo narativním omezením odpadních vod, které řídí vypouštění znečišťujících látek.

Rozdělení nákladů: CAPEX, OPEX a celkové náklady na vlastnictví

Porovnání pouze pořizovací ceny zařízení může vést k nesprávnému výběru filtru.

Celkové náklady na instalaci by měly zahrnovat:

• Filtrační zařízení
• Betonová nebo nosná konstrukce
• Čerpadla a potrubí
• Elektrické a PLC řízení
• Systém zpětného proplachu
• Montážní práce
• Výměna obrazovky nebo látky
• Údržba stříkacích trysek
• Ložiska a těsnění
• Elektřina
• Manipulace s proplachovací vodou
• Likvidace kalů nebo shrabků

Diskové filtry mohou poskytnout značnou filtrační plochu na relativně malé ploše, ale každý další disk obsahuje více panelů médií, těsnění, vnitřních součástí a náhradních dílů. Počáteční náklady na zařízení se proto mohou rychle zvyšovat se zvyšující se hydraulickou kapacitou.

Bubnové filtry mají obecně mechanicky přímočaré uspořádání válcového síta. Poškození nebo oslepení hlavního síta však může postihnout poměrně velkou část filtrační plochy najednou.

Zveřejněné náklady na obecní projekt v USA ilustrují, proč by se kupující měli vyhnout tomu, aby jedno číslo považovali za univerzální „cenu diskového filtru“. Dokument o plánování odpadních vod z Illinois obsahoval přibližně 200 000 USD v kapitálových nákladech spojených s diskovou filtrací na látkovém médiu v jednom projektu, zatímco inženýrská zpráva o recyklované vodě Fresno odhaduje přibližně Celkové kapitálové náklady 4,1 milionu USD a roční O&M 90 000 USD na instalaci filtrace látkových médií 5 MGD . Tato čísla představují instalované systémy specifické pro projekt spíše než nabídky pouze pro zařízení.

Pro předběžné zadávání zakázek je proto užitečnější požadovat:

CAPEX na návrhový tok roční OPEX očekávané náklady na výměnu média Náklady na 10 nebo 20 let životního cyklu

spíše než srovnávat samotné nákupní ceny filtru.

Aplikační rozhodovací matice: komunální, průmyslová, akvakultura, těžba a potravinářství

Různá průmyslová odvětví kladou velmi odlišné požadavky na mechanickou filtraci.

Komunální odpadní vody

Kotoučová filtrace se stává obzvláště atraktivní, když obec potřebuje přidat terciární filtraci bez výstavby velké nové filtrační budovy. Technická literatura EPA také uznává terciární filtraci jako důležitou metodu snižování jemných suspendovaných pevných látek zbývajících po sekundárním čištění.

Akvakultura

Rotační bubnové filtry patří mezi nejpraktičtější mechanické filtry pro recirkulační systémy akvakultury, protože nepřetržitě odstraňují suspendovaný rybí odpad před tím, než vstoupí do biologického čištění.

Bubnové filtry NIHAO mohou používat jemné mikrosíta k zachycení částic krmiva, výkalů, vláken a dalšího suspendovaného materiálu.

Nedávný dokument o akvakultuře v Maine například popisuje odpadní vodu nejprve procházející bubnovým filtrem vybaveným přibližně 36–40 mikronový sítový hadřík , která ukazuje, jak lze jemné bubnové prosévání použít v systémech intenzivní akvakultury.

Průmyslové odpadní vody

Univerzální vítěz neexistuje.

Továrna produkující relativně konzistentní odpadní vodu s mírným TSS, ale vyžadující malé nároky na zařízení, může upřednostňovat kotoučový filtr. Odpadní voda obsahující vlákna, řasy, větší organické pevné látky nebo proměnlivé zatížení může být snáze řízena rotačním bubnovým filtrem.

Pilotní testování je vysoce vhodné, když jsou pevné látky lepkavé, mastné, vláknité nebo neobvykle stlačitelné.

Těžba

Zde začíná být důležitá terminologie.

Minerální suspenze s vysokou koncentrací by obecně měla not lze porovnat pomocí běžných bubnových mikrosít na odpadní vodu a diskových filtrů s látkovým médiem.

Těžba plants frequently use vakuové bubnové filtry, vakuové kotoučové filtry, keramické kotoučové filtry, pásové filtry nebo filtrační lisy k vytvoření odvodněného filtračního koláče. ANDRITZ například nabízí vakuovou kotoučovou filtraci speciálně pro koncentrované minerální kaly s modulárními filtračními plochami dosahujícími stovek metrů čtverečních.

Jedná se o stroje zásadně odlišné od mikrosítových bubnových filtrů používaných v RAS.

Jídlo a pití

Potravinářské projekty vyžadují pozornost nejen na přesnost filtrace, ale také na čistitelnost, odvodnění, materiálovou kompatibilitu, kvalitu svarů, mrtvé zóny a hygienický přístup.

Pokyny FDA pro zpracování potravin kladou důraz na hladké, nesavé, čistitelné povrchy a design zařízení, který minimalizuje výklenky, kde se může hromadit kontaminace.

Pro tyto aplikace může být konstrukce z nerezové oceli a snadno přístupný čisticí systém důležitější než výběr „buben“ nebo „kotouče“ pouze podle oblasti filtrace.

Údržba, cykly zpětného proplachování a běžné body poruch

Oba systémy jsou navrženy pro automatický provoz, ale ani jeden by neměl být považován za bezúdržbový.

Běžné problémy s bubnovým filtrem

Mezi typické kontrolní body patří:

• Znečištění obrazovky nebo biologický růst
• Poškozené panely obrazovky
• Zablokované rozprašovací trysky
• Opotřebení řetězu nebo pohonu
• Opotřebení ložisek
• Nesprávná kalibrace snímače hladiny vody
• Nahromadění pevných látek ve vypouštěcím žlabu
• Ztráta tlaku čerpadla

Zpětné proplachování by mělo být normálně řízeno podle rozdílu hladiny vody nebo hydraulického odporu spíše než podle libovolného pevného plánu.

Vysoká TSS, jemné otvory síta, řasy, olej nebo vláknitá odpadní voda zkrátí interval mezi čisticími cykly.

Běžné problémy s diskovým filtrem

Operátoři by měli zkontrolovat:

• Zaslepení tkaninou
• Poškozené nebo zdeformované segmenty disku
• Zablokování stříkací trysky
• Opotřebení těsnění
• Stav hřídele a ložiska
• Vyrovnání pohonu
• Hromadění pevných látek kolem diskových modulů
• Výkon čerpadla zpětného proplachu

Protože kotoučové systémy obsahují více jednotlivých filtračních panelů, může být někdy údržba prováděna na jednotlivých segmentech namísto výměny celého filtračního povrchu. Velká instalace však může obsahovat mnoho panelů, což zvyšuje počet dílů, které je třeba kontrolovat.

Výzkum mikrosíta EPA již dlouho identifikuje přenos pevných látek a zpětné proplachování jako kritické součásti výkonu mechanického mikrosíta.

U obou technologií by měli operátoři zaznamenat frekvenci zpětného proplachu, diferenciální hladinu vody, přítok TSS, odpadní TSS, proud motoru, tlak trysky a stav média. Náhlé zvýšení frekvence čištění obvykle indikuje buď rostoucí zatížení pevnými částicemi nebo ztrátu účinné filtrační plochy.

Bubnový filtr nebo kotoučový filtr: který byste si měli vybrat?

U většiny projektů lze rozhodnutí zredukovat na několik otázek:

1. Jaký je průměrný a špičkový průtok?
2. Jaká je přílivová koncentrace TSS?
3. Jaká velikost částic musí být odstraněna?
4. Jaký odpadní TSS je vyžadován?
5. Kolik instalačního prostoru je k dispozici?
6. Lze filtrovanou vodu znovu použít pro zpětné proplachování?
7. Jak proměnlivé je zatížení pevných látek?
8. Jsou pevné látky vláknité, lepkavé, mastné, abrazivní nebo biologické?
9. Jaký přístup pro údržbu je k dispozici?
10. Jakou normu vypouštění nebo opětovného použití musí systém splňovat?

A rotační bubnový filtr je často silnější volbou pro akvakulturu, třídění surové vody, odstraňování řas, předúpravu a kontinuálně se měnící zatížení nerozpuštěných látek .

A kotoučový filtr je často atraktivní pro komunální terciární čištění, opětovné použití vody, dodatečné instalace a projekty vyžadující velmi vysokou filtrační plochu na omezeném půdorysu .

V případě náročných průmyslových odpadních vod by správná odpověď měla pocházet z analýzy vody a pilotního testování spíše než ze samotné geometrie zařízení.

Hangzhou NIHAO Environmental může před doporučením vhodné konfigurace filtrace vyhodnotit průtok, koncentraci TSS, požadované mikronové hodnocení, dostupnou stopu, materiály konstrukce a požadavky na zpětný proplach.

U projektů v USA by kupující měli také potvrdit, že navrhovaná úprava je kompatibilní s příslušným povolením k vypouštění, požadavkem na opětovné použití a případně s požadavky na sanitaci při zpracování potravin.

FAQ

Jaká je typická filtrační účinnost nebo mikronové hodnocení bubnového filtru ve srovnání s kotoučovým filtrem?

Rotační bubnová mikrosíta běžně pracují v rozsahu desítek až stovek mikronů. Bubnové filtry NIHAO mohou používat síta o velikosti přibližně 30–200 mikronů v závislosti na aplikaci. Výkon diskového filtru do značné míry závisí na instalovaném hadříku nebo médiu s mikrofiltrem.

Jak jsou na tom bubnové filtry a kotoučové filtry v porovnání se spotřebou energie a spotřebou proplachovací vody?

Obě normálně spotřebovávají relativně skromnou mechanickou hnací sílu s dodatečnou energií potřebnou pro čerpadla zpětného proplachu nebo systémy sacího čištění. Skutečná spotřeba energie a prací vody závisí více na hydraulickém zatížení, TSS, otevírání média a frekvenci čištění než na tom, zda stroj používá buben nebo kotouče.

Jaký typ filtru je lepší pro aplikace v akvakultuře?

Rotační bubnové filtry jsou obecně zavedenější volbou pro mechanickou filtraci RAS, protože nepřetržitě zachycují odpad z krmiva, fekálie a další suspendované pevné látky a zároveň automaticky proplachují síto.

Jaké jsou nejčastější problémy s údržbou?

Bubnové filtry se běžně setkávají se znečištěním síta, ucpáním trysek, opotřebením ložisek a nahromaděním výtlaku. U diskových filtrů může dojít k zaslepení látky, poškození segmentů disku, opotřebení těsnění, ucpání čisticích trysek a problémům s vyrovnáním hřídele.

Kolik stojí bubnové filtry a kotoučové filtry za celý jejich životní cyklus?

Spolehlivá univerzální cena zařízení neexistuje. Kapacita, filtrační plocha, metalurgie, automatizace, občanská výstavba a infrastruktura zpětného proplachu mohou dramaticky změnit náklady na instalaci. Porovnejte nabídky pomocí celkových instalovaných CAPEX plus roční náklady na energii, vodu, náhradní díly a výměnu médií.

Jakou minimální velikost částic dokáže bubnový nebo kotoučový filtr spolehlivě odstranit?

Praktická mez odstranění je dána hlavně otvorem síta nebo média, spolu s tvarem částic a provozními podmínkami. Jemná bubnová mikrosíta mohou dosahovat několika desítek mikronů, zatímco specializované systémy diskových médií lze nakonfigurovat pro jemné terciární leštění.

Dokážou kotoučové filtry zpracovat těžební kejdu stejně efektivně jako bubnové filtry?

Standardní kotoučové filtry odpadních vod a rotační bubnové mikrosíta obecně nejsou tím správným zařízením pro koncentrovanou těžební kejdu. Důlní odvodnění obvykle vyžaduje vakuové kotoučové filtry, keramické filtry, vakuové bubnové filtry nebo tlakové filtrační zařízení speciálně navržené pro vytváření a vypouštění filtračního koláče.