Trommefilter eller platefilter? Hvordan velge for avløps- og akvakulturfiltrering

Å velge mellom et trommelfilter og et platefilter er ikke bare et spørsmål om hvilken teknologi som gir «bedre filtrering». For avløpsvannbehandlingsanlegg, resirkulerende akvakultursystemer, industrielle gjenbruksprosjekter for vann og tertiær poleringsapplikasjoner, avhenger det riktige valget av hydraulisk strømning, konsentrasjon av suspenderte faste stoffer, nødvendig fjerning av partikler, tilgjengelig fotavtrykk, tilbakespylingsstrategi og langsiktige vedlikeholdskrav.

Det er også et viktig terminologiskille. I avløpsvann og akvakulturapplikasjoner, a trommelfilter refererer normalt til en roterende trommelmikroskjerm , mens et skivefilter vanligvis bruker flere roterende filterskiver eller stoff-mediapaneler for å gi et stort filtreringsområde i en kompakt struktur. Dette er forskjellig fra roterende vakuumtrommelfiltre og vakuumskivefiltre som brukes til kakeavvanning i gruvedrift og kjemisk prosessering.

Hangzhou NIHAO Environmental fokuserer på vann- og avløpsvannbehandlingsapplikasjoner, så den følgende sammenligningen omhandler primært mekaniske mikroskjermer og tertiære filtreringssystemer.

Arbeidsprinsipper og nøkkeldesignforskjeller mellom trommel- og platefiltre

Et roterende trommelfilter bruker en sylindrisk sikt som roterer sakte mens en del av trommelen forblir nedsenket. Avløpsvann kommer vanligvis inn i trommelen aksialt og passerer utover gjennom silen. Suspenderte partikler større enn silåpningene forblir på den indre siloverflaten. Når faste stoffer samler seg, øker den hydrauliske motstanden inntil en nivåsensor eller differensiell vannnivåkontroll starter rengjøringen.

Trommelen roterer deretter mens spraydyser vasker de faste stoffene inn i et internt oppsamlingskar. NIHAO trommelfiltersystemer bruker dette prinsippet for applikasjoner som sirkulasjonsvann fra akvakultur, behandling av råvann, fjerning av alger og forbehandling av avløpsvann.

Et avløpsvannskivefilter oppnår et lignende mål for fjerning av faste stoffer, men fordeler filtermediet over flere vertikale eller delvis nedsenkede skiver. Vann passerer gjennom klut eller mikroskjermmedier festet til individuelle skivesegmenter. Når faste stoffer samler seg, roterer skivene gjennom en rensesone hvor tilbakespylingssprayer eller sugesystemer fjerner tilbakeholdt materiale.

Den viktigste tekniske fordelen med platekonfigurasjonen er filtreringsareal per enhet footprint . Å legge til plater øker det aktive filtreringsområdet uten proporsjonalt å øke utstyrets fotavtrykk. Kommersielle tøy-media-platefiltre brukes derfor ofte for fjerning av tertiært suspendert stoff der planteplassen er begrenset.

Forskjellen kan oppsummeres som følger:

Det viktigste innkjøpsspørsmålet er derfor ikke om en trommel eller en skive "filtrerer bedre", men hvor mye filtreringsareal som kreves ved forventet hydraulikk- og faststoffbelastning.

Filtreringsytelse: mikronklassifisering, partikkelstørrelse, energi og bruk av returvann

Micron rating er en av de første spesifikasjonene kjøpere sammenligner, men den bør ikke vurderes alene.

NIHAO roterende trommelmikrosikter kan bruke skjermåpninger i ca 30–200 mikron rekkevidde , med 60–200 mikron som vanligvis brukes i akvakultur mekanisk filtrering. En finere skjerm kan fange opp mindre partikler, men den akkumulerer også faste stoffer raskere og krever normalt hyppigere tilbakespyling.

Skivefiltre kan også utstyres med finvevde eller luvdukede medier. Deres store totale filtreringsområde tillater relativt høy hydraulisk gjennomstrømning samtidig som de opprettholder et kompakt installasjonsfotavtrykk. Veolia beskriver filtrering av tøymedier spesifikt som en teknologi for fjerning av fine suspenderte faste stoffer og polering av avløpsvann.

Flere ytelsesvariabler bør vurderes sammen:

Ingen av teknologiene har en universell tilbakespylingsvannprosent eller kWh-per-kubikkmeter-verdi. Disse tallene varierer betydelig med innflytende TSS, partikkelegenskaper, medieåpning, hydraulisk lasting, dysetrykk, automatiseringslogikk og om filtrert vann gjenbrukes til rengjøring.

For amerikanske avløpsanlegg er denne forskjellen viktig fordi tertiær filtrering ofte er installert for å redusere suspendert stoff ytterligere før utslipp, gjenbruk eller desinfeksjon. Gjeldende reguleringsveiledning i California inkluderer eksplisitt klutmedier og skivefiltrering blant tertiærbehandlingsfiltreringsteknologier som brukes for å redusere gjenværende TSS og biologisk nedbrytbare organiske stoffer.

For akvakultur kan fjerning av partikler være enda mer følsom fordi uspist fôr og fekale faste stoffer bør fjernes før de brytes ned til finere oppløste eller kolloidale forurensninger. EPA bemerker at akvakulturanlegg som opererer under NPDES-tillatelser kan møte numeriske eller narrative avløpsbegrensninger som kontrollerer utslipp av forurensende stoffer.

Kostnadsfordeling: CAPEX, OPEX og Total Cost of Ownership

Å sammenligne kun utstyrets innkjøpspris kan føre til feil filtervalg.

Total installert kostnad bør inkludere:

• Filterutstyr
• Betong eller støttekonstruksjon
• Pumper og rør
• Elektriske og PLS kontroller
• Tilbakespylingssystem
• Installasjonsarbeid
• Utskifting av skjerm eller klut
• Vedlikehold av spraydyse
• Lagre og tetninger
• Elektrisitet
• Håndtering av returvann
• Avhending av slam eller sikter

Platefiltre kan gi et betydelig filtreringsareal i et relativt lite fotavtrykk, men hver ekstra plate introduserer flere mediepaneler, tetninger, interne komponenter og reservedeler. Den opprinnelige utstyrskostnaden kan derfor øke raskt ettersom den hydrauliske kapasiteten øker.

Trommelfiltre har generelt et mekanisk ukomplisert sylindrisk silarrangement. Skader eller blending av hovedskjermen kan imidlertid påvirke en relativt stor del av filtreringsområdet på en gang.

Publiserte amerikanske kommunale prosjektkostnader illustrerer hvorfor kjøpere bør unngå å behandle ett nummer som en universell "platefilterpris." Et planleggingsdokument for avløpsvann fra Illinois inkluderte ca 200 000 dollar i kapitalkostnader knyttet til filtrering av tøy-medieplater i ett prosjekt, mens en Fresno-rapport for resirkulert vann estimerte ca $4,1 millioner totale kapitalkostnader og $90 000 årlig O&M for en 5 MGD stoff-mediafiltreringsinstallasjon . Disse tallene representerer prosjektspesifikke installerte systemer i stedet for tilbud kun for utstyr.

For foreløpige anskaffelser er det derfor mer nyttig å be om:

CAPEX per designflyt årlig OPEX forventede utskiftingskostnader for medier 10- eller 20-års livssykluskostnad

i stedet for å sammenligne filterkjøpspriser alene.

Applikasjonsbeslutningsmatrise: Kommunal, industri, akvakultur, gruvedrift og mat

Ulike bransjer stiller svært ulike krav til mekanisk filtrering.

Kommunalt avløpsvann

Skivefiltrering blir spesielt attraktivt når en kommune skal legge til tertiærfiltrering uten å bygge et stort nytt filterbygg. EPA teknisk litteratur anerkjenner også tertiær filtrering som en viktig metode for å redusere fine suspenderte faste stoffer som gjenstår etter sekundær klaring.

Akvakultur

Roterende trommelfiltre er blant de mest praktiske mekaniske filtrene for resirkulering av akvakultursystemer fordi de kontinuerlig fjerner suspendert fiskeavfall før det går i biologisk behandling.

NIHAO trommelfiltre kan bruke fine mikroskjermer for å fange opp fôrpartikler, avføring, fibre og annet suspendert materiale.

Et ferskt akvakulturdokument fra Maine beskriver for eksempel avløpsvann som først passerer gjennom et trommelfilter utstyrt med ca. 36–40 mikron skjermduk , som demonstrerer hvordan fintrommelsiling kan brukes i intensive akvakultursystemer.

Industrielt avløpsvann

Det er ingen universell vinner.

En fabrikk som produserer relativt jevnt avløpsvann med moderat TSS, men som krever et lite utstyrsfotavtrykk, kan favorisere et skivefilter. Avløpsvann som inneholder fibre, alger, større organiske faste stoffer eller variabel belastning kan være lettere å håndtere med et roterende trommelfilter.

Pilottesting er sterkt tilrådelig når faste stoffer er klebrige, oljete, fibrøse eller uvanlig komprimerbare.

Gruvedrift

Det er her terminologi blir viktig.

Høykonsentrasjon mineraloppslemming bør generelt ikke sammenlignes ved bruk av vanlige avløpsvanntrommelmikroskjermer og tøy-media skivefiltre.

Gruvedrift plants frequently use vakuumtrommelfiltre, vakuumskivefiltre, keramiske skivefiltre, beltefiltre eller filterpresser for å produsere en avvannet filterkake. ANDRITZ, for eksempel, tilbyr vakuumskivefiltrering spesielt for konsentrerte mineraloppslemminger, med modulære filtreringsområder som når hundrevis av kvadratmeter.

Dette er fundamentalt forskjellige maskiner fra mikroskjermtrommelfiltrene som brukes i RAS.

Mat og drikke

Matforedlingsprosjekter krever oppmerksomhet ikke bare på filtreringsnøyaktighet, men også på rengjørbarhet, drenering, materialkompatibilitet, sveisekvalitet, døde soner og hygienisk tilgang.

FDA-veiledning for matforedling legger vekt på glatte, ikke-absorberende, rengjørbare overflater og utstyrsdesign som minimerer nisjer der forurensning kan samle seg.

For disse bruksområdene kan rustfri stålkonstruksjon og et lett tilgjengelig rengjøringssystem være viktigere enn å velge "trommel" eller "skive" utelukkende basert på filtreringsområde.

Vedlikehold, tilbakespylingssykluser og vanlige feilpunkter

Begge systemene er konstruert for automatisk drift, men ingen av dem skal anses som vedlikeholdsfrie.

Vanlige problemer med trommelfilter

Typiske inspeksjonspunkter inkluderer:

• Skjermbegroing eller biologisk vekst
• Skadede skjermpaneler
• Blokkerte sprøytedyser
• Kjede- eller drivslitasje
• Lagerslitasje
• Feil kalibrering av vannstandssensor
• Faste stoffer bygger seg opp i utslippskaret
• Tap av pumpetrykk

Tilbakespyling bør normalt kontrolleres i henhold til vannnivåforskjell eller hydraulisk motstand i stedet for en vilkårlig fast tidsplan.

Høy TSS, fine silåpninger, alger, olje eller fibrøst avløpsvann vil forkorte intervallet mellom rengjøringssyklusene.

Vanlige diskfilterproblemer

Operatører bør inspisere:

• Klut-media blendende
• Skadede eller forvrengte skivesegmenter
• Spraydyseblokkering
• Tetningsslitasje
• Aksel og lagertilstand
• Drive justering
• Faststoffansamling rundt platemodulene
• Tilbakespylingspumpens ytelse

Fordi skivesystemer inneholder flere individuelle filterpaneler, kan vedlikehold noen ganger utføres på individuelle segmenter i stedet for å erstatte hele filtreringsoverflaten. En stor installasjon kan imidlertid inneholde mange paneler, noe som øker antallet deler som må inspiseres.

EPA mikroskjermforskning har lenge identifisert faststoffoverføring og tilbakespyling som kritiske deler av mekanisk mikroskjermytelse.

For begge teknologiene bør operatører registrere tilbakespylingsfrekvens, differensiell vannstand, innflytende TSS, avløps-TSS, motorstrøm, dysetrykk og medietilstand. En plutselig økning i rengjøringsfrekvensen indikerer vanligvis enten stigende faststoffbelastning eller tap av effektivt filtreringsområde.

Trommefilter eller platefilter: Hvilket bør du velge?

For de fleste prosjekter kan beslutningen reduseres til flere spørsmål:

1. Hva er gjennomsnittlig og toppflyt?
2. Hva er den innflytende TSS-konsentrasjonen?
3. Hvilken partikkelstørrelse må fjernes?
4. Hvilken avløps-TSS kreves?
5. Hvor mye installasjonsplass er tilgjengelig?
6. Kan filtrert vann gjenbrukes til tilbakespyling?
7. Hvor variabel er belastningen av faste stoffer?
8. Er faststoffene fibrøse, klebrige, oljete, slipende eller biologiske?
9. Hvilken vedlikeholdstilgang er tilgjengelig?
10. Hvilken utslipps- eller gjenbruksstandard må systemet oppfylle?

A roterende trommelfilter er ofte det sterkere valget for akvakultur, sikting av råvann, fjerning av alger, forbehandling og kontinuerlig varierende mengde suspendert stoff .

A skivefilter er ofte attraktivt for kommunal tertiær behandling, gjenbruk av vann, ettermonteringsinstallasjoner og prosjekter som krever svært høyt filtreringsområde innenfor et begrenset fotavtrykk .

For utfordrende industrielt avløpsvann bør det riktige svaret komme fra vannanalyse og pilottesting i stedet for utstyrsgeometri alene.

Hangzhou NIHAO Environmental kan evaluere strømningshastighet, TSS-konsentrasjon, nødvendig mikronvurdering, tilgjengelig fotavtrykk, konstruksjonsmaterialer og krav til tilbakespyling før du anbefaler en passende filtreringskonfigurasjon.

For amerikanske prosjekter bør kjøpere også bekrefte at det foreslåtte behandlingstoget er kompatibelt med gjeldende utslippstillatelse, krav om gjenbruk og – der det er relevant – sanitærkravene for matforedling.

FAQ

Hva er den typiske filtreringseffektiviteten eller mikronvurderingen til et trommelfilter sammenlignet med et skivefilter?

Roterende trommelmikroskjermer opererer vanligvis i området titalls til hundrevis av mikron. NIHAO trommelfiltre kan bruke omtrent 30–200 mikron skjermer avhengig av bruksområde. Skivefilterytelsen avhenger sterkt av den installerte kluten eller mikroskjermmediet.

Hvordan sammenligner trommelfiltre og skivefiltre seg når det gjelder energiforbruk og tilbakespylingsvannbruk?

Begge bruker normalt relativt beskjeden mekanisk drivkraft, med ekstra energi som kreves for tilbakespylingspumper eller suge-rensesystemer. Faktisk energi- og vaskevannsforbruk avhenger mer av hydraulisk belastning, TSS, mediaåpning og rengjøringsfrekvens enn om maskinen bruker trommel eller skiver.

Hvilken filtertype er bedre for akvakulturapplikasjoner?

Roterende trommelfiltre er generelt det mer etablerte valget for mekanisk RAS-filtrering fordi de kontinuerlig fanger opp fôravfall, avføring og andre suspenderte faste stoffer mens de automatisk skyller skjermen tilbake.

Hva er de vanligste vedlikeholdsproblemene?

Trommelfiltre opplever ofte tilgroing av skjermen, blokkering av dyse, lagerslitasje og oppbygging av utslippstrau. Skivefiltre kan oppleve blending av tøy, skadede skivesegmenter, tetningsslitasje, blokkerte rengjøringsdyser og problemer med akseljustering.

Hvor mye koster trommelfiltre og skivefiltre over hele livssyklusen?

Det er ingen pålitelig pris for universell utstyr. Kapasitet, filtreringsområde, metallurgi, automasjon, sivil konstruksjon og tilbakespylingsinfrastruktur kan endre installerte kostnader dramatisk. Sammenlign tilbud med total installert CAPEX pluss årlige kostnader for energi, vann, reservedeler og utskifting av medier.

Hva er den minste partikkelstørrelsen et trommel- eller skivefilter kan fjerne pålitelig?

Den praktiske fjerningsgrensen bestemmes hovedsakelig av skjerm- eller medieåpning, sammen med partikkelform og driftsforhold. Fintrommelmikroskjermer kan nå flere titalls mikron, mens spesialiserte platemediesystemer kan konfigureres for fin tertiær polering.

Kan skivefiltre håndtere gruveslurry like effektivt som trommelfiltre?

Standard avløpsvannskivefiltre og roterende trommelmikrosikter er generelt ikke det riktige utstyret for konsentrert gruveoppslemming. Avvanning av gruvedrift krever normalt vakuumplatefiltre, keramiske filtre, vakuumtrommelfiltre eller trykkfiltreringsutstyr spesielt utviklet for å danne og tømme en filterkake.