دستگاه آبگیری لجن: انواع، اصول کار و راهنمای انتخاب

چه دستگاه آبگیری لجن آیا و چرا اهمیت دارد

دستگاه آبگیری لجن، محتوای آب لجن تولید شده توسط تصفیه فاضلاب، فرآیندهای صنعتی و سیستم های شهری را کاهش می دهد - دوغاب قابل پمپاژ را به یک کیک نیمه جامد تبدیل می کند که می تواند با کسری از هزینه حمل لجن مایع قابل حمل، دفن، کمپوست یا سوزاندن باشد. هدف اصلی کاهش حجم کل لجن تا حد امکان تهاجمی است، زیرا محتوای آب معمولاً 95-99 درصد لجن خام بر حسب وزن قبل از آبگیری

کاهش حجم لجن به طور مستقیم هزینه های دفع پایین دست را کاهش می دهد. یک کارخانه فاضلاب شهری که سالانه 10000 تن لجن را با رطوبت 97 درصد تولید می کند، می تواند این حجم را به کمتر از 1500 تن کیک با رطوبت 75 درصد کاهش دهد - کاهش حمل و نقل، هزینه تخلیه زباله و مصرف سوخت سوزاندن تا بیش از 80 درصد. این محرک اقتصادی به همین دلیل است که تجهیزات آب‌گیری یکی از سرمایه‌گذاری‌های با بالاترین نرخ بازگشت سرمایه در زیرساخت‌های مدیریت لجن را نشان می‌دهد.

این ماشین‌ها در سراسر تصفیه فاضلاب شهری، تولید مواد غذایی و آشامیدنی، کارخانه‌های کاغذ و خمیر کاغذ، مدیریت باطله‌های معدنی، تولید دارو، و فرآوری‌های شیمیایی - هر جا که جداسازی جامد از مایع در مقیاس مورد نیاز باشد، کار می‌کنند.

انواع اصلی ماشین آلات آبگیری لجن

چندین فناوری آبگیری در حال استفاده فعال هستند که هر کدام بر اساس اصول فیزیکی متفاوتی عمل می کنند و برای انواع لجن، نیازهای توان عملیاتی و اهداف نهایی خشکی کیک مناسب هستند.

پرس فیلتر کمربند

فیلتر پرس تسمه ای از دو تسمه متخلخل متخلخل به طور مداوم در حال حرکت برای ساندویچ کردن لجن مطبوع و به تدریج آن را از طریق یک سری غلتک با قطر در حال کاهش فشار می دهد. این فرآیند دارای سه منطقه است: زهکشی گرانشی، جایی که آب آزاد از طریق کمربند پایینی می ریزد. یک منطقه گوه، جایی که تسمه ها همگرا می شوند و شروع به اعمال فشار می کنند. و یک منطقه فشار، که در آن لجن از میان پیکربندی های غلتکی S شکل که برش و فشرده سازی را به طور همزمان اعمال می کند، عبور می کند. خشکی کیک معمولاً به 18 تا 25 درصد جامدات خشک می رسد برای جامدات زیستی شهری پرس های تسمه ای برای کار مداوم با حجم بالا مناسب هستند و مصرف انرژی نسبتاً کمی دارند، اما برای تمیز نگه داشتن تسمه ها به آب شستشوی قابل توجهی نیاز دارند و به لجن های الیافی یا ساینده حساس هستند که سایش تسمه را تسریع می کند.

دکانتر سانتریفیوژ

دکانترهای سانتریفیوژ معمولاً از سرعت چرخش بالایی استفاده می کنند 2000 تا 4000 دور در دقیقه ، ایجاد نیروهای گریز از مرکز 1500-3000 × g - برای تسریع رسوب. لجن به یک کاسه چرخان افقی وارد می شود. جامدات سنگین تر به دیواره کاسه مهاجرت می کنند و به طور مداوم توسط یک نوار نقاله پیچ داخلی که با سرعت کمی متفاوت می چرخد ​​(سرعت دیفرانسیل) به درگاه تخلیه منتقل می شوند. مرکز شفاف شده از طرف مقابل خارج می شود. سانتریفیوژها در بسیاری از انواع لجن - 22 تا 30 درصد جامدات خشک برای جامدات زیستی هضم شده - به خشکی کیک بالاتری نسبت به پرس های تسمه ای دست می یابند و غلظت های خوراک متغیر را به خوبی مدیریت می کنند. آنها نسبت به توان جمع و جور هستند، کاملا محصور هستند (برای کنترل بو مهم است)، و به حداقل توجه اپراتور نیاز دارند، اما مصرف انرژی بالاتر و تعمیر و نگهداری پیچیده تری نسبت به سیستم های مبتنی بر تسمه دارند.

پرس پیچ

پرس پیچ لجن را به یک سبد صفحه استوانه ای وارد می کند که از طریق آن یک پیچ مارپیچ به آرامی می چرخد - معمولاً در 2-5 دور در دقیقه . با پیشروی لجن در امتداد پیچ، گام کاهش می یابد و فشار برگشتی افزایش می یابد و لجن را در برابر صفحه مقاومت انتهایی مخروطی شکل فشرده می کند. تخلیه را به طور مداوم از طریق صفحه فیلتر کنید. پرس های پیچ با سرعت های چرخشی بسیار پایین کار می کنند که به معنای نویز کم، مصرف انرژی کم و حداقل سایش است. آنها به طور فزاینده ای برای تاسیسات در مقیاس کوچک تا متوسط ​​- به ویژه در پردازش مواد غذایی، کارخانه های کاغذسازی، و کارخانه های تصفیه بسته بندی - که در آن سادگی و هزینه عملیاتی کم، نسبت به خشکی متوسط ​​کیک (معمولاً 15 تا 22٪ مواد جامد خشک) نسبت به سانتریفیوژها بیشتر است.

فیلتر پرس (صفحه و قاب)

فیلتر پرس دستگاهی است که به صورت دسته ای کار می کند که از یک سری صفحات پلی پروپیلن فرورفته مجهز به پارچه های فیلتر تشکیل شده است. لجن به داخل محفظه های بین صفحات با فشارهای به تدریج بالاتر پمپ می شود - تا 15-16 بار در نسخه‌های غشایی پرفشار - در حالی که مواد جامد به‌عنوان کیک جمع می‌شوند، فیلتر را از طریق پارچه وارد می‌کند. وقتی محفظه ها پر شد، پرس به طور خودکار باز می شود و کیک از روی بشقاب ها می افتد. فیلتر پرس‌ها به بالاترین میزان خشکی کیک در بین هر فناوری آب‌گیری دست می‌یابند - 35 تا 50 درصد جامدات خشک با طرح‌های صفحه غشایی قابل دستیابی است - آنها را به انتخاب ترجیحی در جایی که خشک کردن حرارتی یا سوزاندن پایین دست به حداقل رطوبت نیاز دارد تبدیل می‌کند. چرخه دسته ای و نیاز به شستشو و نگهداری پارچه ها، مبادلات عملیاتی اولیه هستند.

نقش تهویه شیمیایی در عملکرد آبگیری

تقریباً همه ماشین‌های آب‌گیری مکانیکی زمانی که لجن از قبل به صورت شیمیایی آماده شده باشد عملکرد قابل توجهی بهتری دارند. لجن خام - به ویژه لجن فعال حاصل از تصفیه بیولوژیکی - از ذرات ریز کلوئیدی با بارهای سطحی منفی قوی تشکیل شده است که یکدیگر را دفع می کنند و آب را در یک ماتریس ژل مانند پایدار به دام می اندازند. بدون تهویه، ذرات از محیط فیلتر عبور می کنند و آب محدود شده را نمی توان به صورت مکانیکی حذف کرد.

فلوکولانت های پلیمری - معمولاً پلی آکریل آمیدهای کاتیونی - در خط تغذیه لجن در بالادست دستگاه آبگیری دوز می شوند. پلیمر بار سطحی ذرات لجن را خنثی می‌کند و به آنها اجازه می‌دهد تا در لخته‌های بزرگ‌تری جمع شوند که آب محدود را آزاد می‌کنند و توسط محیط فیلتر حفظ می‌شوند. دوز پلیمر معمولاً از 4 تا 12 کیلوگرم پلیمر فعال در هر تن جامد خشک متغیر است. بسته به منشا لجن، محتوای جامدات فرار و فناوری آبگیری مورد استفاده.

بهینه سازی تهویه یکی از مقرون به صرفه ترین اهرم های موجود برای اپراتورهای نیروگاه است. کم دوز کردن برگ خشکی کیک زیر پتانسیل. مصرف بیش از حد پلیمر را از بین می برد و می تواند کیک چسبناکی ایجاد کند که تخلیه تسمه یا پیچ را مختل می کند. آزمایش کوزه و آزمایش آبگیری آزمایشی با پلیمرهای کاندید باید قبل از نصب در مقیاس کامل انجام شود تا منحنی دوز-پاسخ بهینه برای لجن خاص در حال پردازش ایجاد شود.

پارامترهای کلیدی عملکرد برای تعیین و اندازه گیری

انتخاب و ارزیابی دستگاه آبگیری لجن نیاز به وضوح در مجموعه اصلی معیارهای عملکرد دارد. این پارامترها تعیین می‌کنند که آیا یک ماشین وظایف فرآیندی خود را انجام می‌دهد و باید به صورت قراردادی برای خرید سرمایه مشخص شود.

• محتوای جامد خشک کیک (%DS): درصد مواد جامد کیک آبگیری شده بر حسب جرم. %DS بیشتر به معنای وزن و حجم کمتر کیک برای دفع است. مقادیر هدف به فرآیند پایین دست بستگی دارد - دفن زباله معمولاً به بیش از 20٪ DS نیاز دارد، سوزاندن همزمان اغلب به بیش از 25٪ DS نیاز دارد و برخی از عملیات کمپوست 18-22٪ DS را می پذیرند.
• نرخ جذب مواد جامد (%): درصد مواد جامد ورودی که در نهایت به کیک ختم می‌شود تا در محلول یا فیلتر. مقادیر کمتر از 90 تا 95 درصد نشان دهنده تلفات جامد بیش از حد به جریان برگشتی است که باعث افزایش بار در فرآیند تصفیه بالادست می شود. لجن با تهویه مناسب در سانتریفیوژی که به درستی کار می کند باید 95 تا 98 درصد جذب شود.
• توان عملیاتی (kg DS/hr): جرم جامدات خشک فرآوری شده در ساعت با میزان خشکی کیک و سرعت جذب به طور همزمان. این اساس طراحی برای اندازه تجهیزات است و باید حداکثر تولید لجن را منعکس کند، نه بارهای متوسط.
• مصرف پلیمر (کیلوگرم پلیمر/تن DS): محرک مستقیم هزینه عملیاتی باید تحت شرایط حالت پایدار در توان عملیاتی نامی اندازه گیری شود، نه در شرایط آزمایشگاهی مطلوب.
• مصرف انرژی (کیلووات ساعت/تن DS): به ویژه برای سانتریفیوژها و فیلتر پرس های فشار بالا مهم است. هزینه انرژی چرخه عمر می تواند از هزینه سرمایه در طول عمر 15 تا 20 ساله ماشین بیشتر شود.

نحوه انتخاب دستگاه آبگیری مناسب برای برنامه شما

هیچ فناوری آبگیری واحدی در همه انواع لجن و زمینه های عملیاتی بهینه نیست. انتخاب باید با ارزیابی ساختاری عوامل زیر انجام شود.

ویژگی های لجن

منشا لجن میزان آبگیری را تعیین می کند. لجن اولیه (مواد جامد خام ته نشین شده) راحت تر از لجن فعال (بیولوژیکی) آبگیری می کند که به نوبه خود راحت تر از لجن هضم شده مخلوط با مواد جامد فرار بالا آبگیری می شود. لجن های صنعتی بسیار متفاوت هستند - لجن روغنی حاصل از فرآیندهای پتروشیمی، لجن فیبری از کارخانه های کاغذ، و لجن معدنی از باطله های معدنی، همگی تحت فشار مکانیکی و نیروی گریز از مرکز رفتار متفاوتی دارند. آزمایش‌های آب‌گیری در مقیاس روی نمونه‌های لجن نماینده قبل از نهایی کردن انتخاب تجهیزات ضروری است.

خشکی کیک مورد نیاز

اگر خشک کردن حرارتی پایین دست یا سوزاندن همزمان برنامه ریزی شده باشد، به حداکثر رساندن خشکی کیک مزیت مستقیم هزینه سوخت دارد. هر 1٪ افزایش در کیک DS انرژی خشک کردن را تقریبا 2-3٪ کاهش می دهد. . در این سناریو، سرمایه و هزینه عملیاتی بالاتر فیلتر پرس غشایی ممکن است کاملاً توجیه شود. در جایی که لجن به زمین های کشاورزی می رود و در اهداف خشکی کمتری پخش یا کمپوست می شود، یک پرس پیچ یا پرس تسمه ممکن است عملکرد مناسبی را با هزینه کمتر ارائه دهد.

ردپای موجود و محدودیت‌های نصب

سانتریفیوژها و پرس های پیچ دارای ردپای فشرده هستند و برای نصب کانتینری یا مدولار مناسب هستند. فیلتر پرس های تسمه ای برای سیستم های ردیابی و شستشوی تسمه به سطح زمین و فضای خالی بیشتری نیاز دارند. فیلتر پرس ها با تعداد صفحات بزرگ می توانند طول قابل توجهی داشته باشند - تا 15 تا 20 متر برای واحدهای با ظرفیت بالا - و به ظرفیت بارگذاری ساختاری قابل توجهی در کف ساختمان نیاز دارند.

مهارت اپراتور و ظرفیت نگهداری

سانتریفیوژها و فیلتر پرس ها نسبت به پیچ پرس یا تسمه پرس نیازمندی های تعمیر و نگهداری پیچیده تری دارند. سایت‌هایی با کارکنان تعمیر و نگهداری محدود یا مکان‌های دور از سادگی و استحکام فناوری پرس پیچ با سرعت آهسته بهره می‌برند، که قطعات سایش کمتری دارد و نیازی به بالانس کردن دقیق یا تعمیر یاتاقان با سرعت بالا ندارد.