У статті наведено порівняльний аналіз мультидискових дегідраторів і шнекових пресів. На підставі даних з відкритих джерел та інформації, отриманої від муніципальних і промислових підприємств, які експлуатують обладнання для зневоднення осаду різних виробників, був проведений порівняльний аналіз параметрів роботи і особливостей конструкції цих двох типів обладнання. Стаття адресована фахівцям, які приймають рішення про вибір обладнання, яке зневоднює.

Сьогодні в сфері очищення стічних вод одним з найбільш актуальних питань є обробка осадів, що утворюються на різних етапах цього процесу. На жаль, складування осадів на мулових картах на сьогодні залишається одним з найбільш поширених способів обробки осаду [1, 2]. Проте обмежена кількість доступних для цього територій і погіршення екологічної обстановки в регіонах обумовлюють необхідність переходу від цього застарілого методу до сучасних технологій зневоднення.

До одного з найважливіших критеріїв під час вибору методу зневоднення належить максимальне зниження обсягу осаду, оскільки це призводить до зниження подальших витрат на його обробку, транспортування й утилізацію. При цьому важливим також є застосування більш ефективного обладнання та методів рекуперації енергії, що дозволяє додатково знизити експлуатаційні витрати [3, 4].

Наш багаторічний досвід роботи в галузі свідчить, що немає одного універсального типу обладнання для зневоднення, яке могло б стати панацеєю для організацій, які експлуатують, і успішно працювати на будь-якому осаді та при будь-якому навантаженні. Більш того, кожен вид устаткування має як свої незаперечні плюси, так і свої незаперечні мінуси, які необхідно враховувати при розробці технологічної схеми конкретного підприємства. Найчастіше, коли проводиться попередній аналіз існуючих на ринку пропозицій, враховуються лише переваги обладнання, які гордо випинають виробники, а особливості експлуатації залишаються за кадром та спливають на поверхню вже після того, як обладнання змонтоване, запущене та введене в експлуатацію.

Компанією ESMIL було реалізовано понад 200 проектів зі зневоднення осаду у всьому світі. Вибір обладнання для багатьох з них був заснований на глибоке опрацювання з проведенням пілотних випробувань різних типів устаткування, адже індивідуальний підхід до кожного об’єкта забезпечує прийняття найбільш ефективного вирішення для поставлених завдань по обробці та утилізації осаду [5]. Це дозволило нам накопичити величезну кількість інформації, пов’язану з особливостями експлуатації кожного виду обладнання. У циклі статей, присвяченому особливостям вибору обладнання для зневоднення, ми зробили спробу привести якомога більшу кількість об’єктивних фактів, які дозволять фахівцям галузі усвідомлено підійти до оцінки існуючих на ринку альтернатив.

У попередній статті ми докладно розглянули такі види обладнання, як стрічкові фільтр-преси, центрифуги і мультидискові шнекові дегідратори. Оскільки перші два типи обладнання традиційно вважаються найбільш підходящим рішенням для великих очисних споруд (понад 100 000 м3 / добу), то ми свідомо виносимо їх за дужки нової статті, і хочемо зупинитися на порівнянні представлених на ринку різновидів зневоднювачів меншої продуктивності, а саме шнекових пресів і мультидискових дегідраторів, які часто також називають шнековими, проте в даній статті, щоб уникнути плутанини ми будемо дотримуватися саме такої термінології.

Порівняння технологій зневоднення осаду на мультидисковому дегідраторі та шнековому пресі

В обох з цих пристроїв відділення вод від осаду відбувається на зневоднюючих барабанах, однак, їх конструкція і принцип роботи суттєво різняться.

Мультидисковий шнековий дегідратор

Зневоднюючий барабан мультидискового дегідратора складається із зібраного у спільній рамі набору кілець (дисків), виготовлений з нержавіючої сталі (рис. 1 та рис. 2).

Конструкція зневоднюючого барабана мультидискового дегідратора

Рис. 1. Конструкція зневоднюючого барабана мультидискового дегідратора

Нерухомо закріплені диски в барабанах і чергуються з рухливими дисками через дистанційні вставки, які забезпечують відстань між дисками від 0,5 до 0,12 мм і є фільтрувальними порами для відводу вільної вологи з осаду. Усередині барабана розташований шнек зі відстанню, яка зменшується, між витками від зони надходження зфлокульованого осаду (зона згущення) до виходу з барабана (зона зневоднення). При повільному обертанні шнека (1–5 обертів на хвилину) осад, під впливом витків, просувається до зони вивантаження, поступово втрачаючи вільну вологу через фільтрувальні пори і ущільнюючись за рахунок зменшення обсягу камер між витками. При обертанні шнека його витки впливають на внутрішню поверхню рухомих дисків, за рахунок чого вони знаходяться в постійному русі щодо нерухомих дисків. Таке плоскопараллельное рух дисків призводить до постійного очищення фільтрувальних пор навіть при роботі з осадами, що містять жири і масла (в т.ч. флотошлами). Таким чином, вода для очищення фільтрувальних пір при роботі дегідратора не потрібно. На виході з барабана розташована пластина, яка створює додаткове протитиск осадку і сприяє його віджимання. Відстань між виходом з барабана і пластиною регулюється і, відповідно, тиск на осад можна змінювати в залежності від потрібних технологічних показників.

мультидисковий шнековий зневоднювач mdq 450

Рис. 2. Зневоднюючі барабани мультидискового дегідратора

Шнековий прес

Зневоднюючий воживающий циліндричного перфорованого полотна або щілинного полотна з нержавіючої сталі. Отвори або щілини є фільтрувальними порами для відводу вільної вологи з осаду. Усередині барабана розташований шнек, по суті, аналогічний шнеку мультидискового дегідратора. При повільному обертанні шнека (0,1-2 обертів на хвилину, тобто ще повільніше, ніж у мультидискових конструкцій) осад так само під впливом витків шнека просувається до зони вивантаження, поступово втрачаючи вільну вологу через фільтрувальні пори. Для очищення фільтрувальних пір використовується рухома полукільцева рама з форсунками, до якої підведена вода під тиском 3-5 бар. Рама при русі вздовж барабана промиває фільтрувальні пори його полотна і внутрішню поверхню захисного кожуха. На виході з барабана розташований конус з пневматичною системою притиснення, який створює протитиск осадку на виході з барабана і сприяє його віджимання. Сила противодавления регулюється і, відповідно, тиск на осад можна змінювати в залежності від потрібних технологічних показників.

Рис. 3. Конструкція зневоднюючого барабана шнекового із фіксованим полотном

Рис. 3. Конструкція зневоднюючого барабана шнекового із фіксованим полотном

Основною відмінністю барабанів є структура фільтруючого полотна. У мультидискового дегідратора полотно барабана рухливе і володіє ефектом самоочищення фільтрувальних пір, у шнекового преса – нерухоме, яке потребує постійної промивки. Це зумовлює ряд технологічних і експлуатаційних переваг мультидискових дегідраторів, а саме:

  • значно менша витрата флокулянта (у 2-3 рази);
  • значно менша витрата води для промивання (у 7-10 разів);
  • можливість ефективно зневоднювати жиро-маловмісні осади.

З чим же пов’язана така різниця в споживанні промивної води і реагентів? У барабанів з фіксованим полотном пори швидко забиваються осадами, і ефективність зневоднення падає. До того ж для очищення пор використовується відносно складна система промивання, яка оснащується рухомим механізмом, що працюють в умовах випарів від осадів. Цей механізм вимагає сервісного обслуговування персоналу експлуатує підприємства. У мультидисковому дегідраторі вода подається періодично і з відносно низьким тиском (досить звичайного тиску водопровідної мережі). Вона необхідна для змиву недостатньо зфлокульованого частинок сухої речовини, іноді просочуються через пори і створюють плівку тільки на зовнішній поверхні барабана. Для барабанів ж з фіксованим полотном вода необхідна практично постійно для очищення і самих пор і зовнішньої поверхні барабана. Причому вода для шнекових пресів необхідна під великим тиском, що призводить до необхідності додаткової системи підвищення тиску і, відповідно, збільшення капітальних і експлуатаційних витрат комплексу зневоднення на базі такого агрегату.

Зневоднюючі барабани шнекового преса з фіксованим полотном

Рис. 4. Зневоднюючі барабани шнекового преса з фіксованим полотном

Більший діаметр отворів у фільтруючому барабані шнекового преса вимагає більш якісної флокуляції, а відповідно, і більш високих доз реагентів. У мультидискових дегідраторах фільтрування відбувається через прозори між дисками, ширина яких в кілька разів менше діаметра отворів фільтруючого полотна. Це дозволяє розширити коло застосовуваних флокулянтів і створювати більш тонке регулювання їхніх доз. На комунальних об’єктах без втрат ефективності зневоднення вдається домогтися зниження доз флокулянта в середньому в 2 рази, що наприклад, при витраті осаду в 10 тСВ/г, призводить до зниження споживання флокулянта до 400 тонн щорічно.

Таблиця 1. Порівняння основних конструктивних особливостей агрегатів

ПараметрМультидисковий дегідраторШнековий прес
Структура барабанаКільця з прозором 0,12-0,5 мм із зовнішньою підтримною рамоюПерфоровані полотно товщиною 2-4 мм із зовнішньою рамою
Ефект самоочищення фільтрувальних порЄНема
Робота з оліє-жиромісними осадамиНе впливає на ефективність зневодненняЗнижує ефективність зневоднення
Витрата промивної води16-150 л/г2000-4000 л/г
Призначення промивної водиЗовнішнє очищення барабанаОчищення фільтрувальних пор, зовнішнє очищення барабана і очищення захисного кожуха
Система промивної водиПроста конструкція з фіксованими форсункамиСкладна рухлива система з гнучкими з'єднаннями
Спосіб кріплення шнекаПростий вузел ковзанняПідшипниковий механізм
Розподіл навантаженняНа кілька барабанівНа один шнек
Можливість використання декількох барабанів в одній установціТак (до 5)Нема

Критерії вибору обладнання для зневоднення осаду

Вище нами були розглянуті основні конструктивні особливості двох нібито обладнання. Однак, які ж з них є вирішальними? На що обов’язково потрібно звернути увагу, а чим можна знехтувати? Як вони відображаються на роботі комплексу зневоднення в цілому? Нами виділено такі критерії, які обов’язково повинні розглядатися експлуатуючими підприємствами при виборі обладнання:

  • Капитальні витрати. Мультидискові дегідратори трохи дорожче. Однак вони вимагають значно менше місця для установки. Таким чином різниця в ціні обладнання нівелюється за рахунок зниження витрат на будівництво вже на етапі інвестиції.
  • Експлуатаційні витрати. Специфіка зневоднення осаду на барабані з перфорованим полотном вимагає в 2-3 рази більше реагентів, ніж при фільтруванні осаду через диски. Що стосується інших витрат, може здатися, що обидві одиниці споживають досить мало електроенергії і промивної води. Однак при ближчому погляді з’ясовується, що шнекові преси вимагають більш тривалого і трудомісткого процесу планової мийки барабана, тим самим підвищуючи кількість робочих годин оператора і зупиняючи повністю роботу цеху зневоднення. Мультидискові дегідратори не вимагають такої глибокого очищення, при цьому можливість установки декількох барабанів в одній одиниці обладнання дозволяє мінімізувати вплив зупинки одного з них на роботу цеху зневоднення в цілому.
  • Ефективність зневоднення. Для муніципальних осадів, ефективність зневоднення в обох типах обладнання приблизно однакова. За необхідності роботи з жировмісними осадами, дегідратор виграє за цим параметром за рахунок ефекту самоочищення.
  • Чистота фільтрату. Фільтрування зфлокульованого осаду на барабані з перфорованим полотном шнекових пресів не може забезпечити таку ж високу чистоту фільтрату, як при фільтруванні осаду через диски. У дегідратором, залежно від технологічної схеми очисних споруд, фільтрат зазвичай містить 50-400 мг / л, а в шнековому пресі – 400-1000 мг / л. Найчастіше, це призводить до необхідності окремо вирішувати проблему очищення фільтрату, коли не існує можливості збільшувати навантаження на споруди по зважених речовинах, повертаючи фільтрат в основний процес очищення.
  • Надійність. Одним з найбільших недоліків шнекових пресів залишається недовговічність фільтруючого полотна, які вимагає періодичної заміни. Складність системи промивки та використання підшипникового механізму для кріплення шнека також знижують надійність обладнання в цілому.
  • Зручність експлуатації. Конструкції обох зневоднювачів дозволяють обладнанню працювати з мінімальним шумом і вібраціями, а також перешкоджають поширенню запахів. Шнековий прес має повністю закриту конструкцію, проте мультидискові дегідратори більш зручні в обслуговуванні і компактні, завдяки наявності вбудованої системи кондиціонування (флокулірованія) осаду, а також не вимагають додаткових одиниць обладнання та ємностей.
  • Компактність. При тому що мультидисковий дегідратор і шнековий прес мають приблизно однакову ефективність зневоднення,останні пропонуються в більш широкому діапазоні продуктивностей, але при цьому значно втрачають в компактності. А це часто може виявитися критичним параметром при виборі зневоднює обладнання.

Основні технічні параметри мультидискових і шнекових дегідраторів представлені в табл. 2 [6–7].

Таблиця 2. Порівняння технологічних і технічних параметрів мультидискових дегідраторів та шнекових пресів

ПараметрОд.вим.Мультидисковий дегідраторШнековий прес
Продуктивністьм3/г
кгСР/г
1-23
3–420
1,5-50
1–800
Діапазон вологості вихідного осаду%99,8 – 94,597,5–94,5
Вологість зневодненого осаду міських стічних вод%75 – 8575 – 85
Витрата реагентівкг/тонну СР осаду2–55-12
Потреба в промивній воділ/г16-1502000-4000
ЕнергоспоживаннякВт/г на 1 кг СР осаду≈0,03≈0,03
Ступінь відділення сухої речовини%95 – 99,8не менше 95
Зміст зважених у фільтраті (для комунальних осадів)мг/л50-400400-1000
АвтоматизаціяВисокаВисока
Потреба в обслуговуванніНизькаСередня
Поширення запахівВідсутнєВідсутнє
Швидкість обертання шнекаОб/хв1-50,3-1,5
Шум та вібраціяНизькіНизькі

Як видно з представлених у таблиці даних, обидва види обладнання характеризуються зіставним ступенем зневоднення осаду, низьким енергоспоживанням, низьким рівнем поширення запахів, шуму та вібрації. Більш того, шнековий прес часто виглядає досить підходящим варіантом з точки зору капітальних витрат: його вартість нижча, ніж вартість мультидискового дегидратора аналогічної продуктивності. Однак великою помилкою було б не враховувати при виборі обладнання експлуатаційні витрати, які у мультидискових дегідраторів значно нижче, а саме:

  • кількість споживаних реагентів;
  • кількість промивної води;
  • час, необхідний персоналу для обслуговування обладнання.

У табл. 3-4 більш наочно представлені переваги та недоліки двох типів зневоднювачів.

Таблиця 3. Переваги та недоліки мультидискового дегидратора і шнекового преса

ПеревагиНедоліки
Шнековий прес- низькі капітальні витрати;
- низьке енергоспоживання.
- високі експлуатаційні витрати за рахунок високих доз реагентів і великої кількості промивної води;
- необхідність попереднього згущення осадів з низьким змістом СВ;
- необхідність установки додаткових вузлів для кондиціонування осаду;
- складність технічного обслуговування обладнання.
Мультидисковий дегідратор- низькі дози реагентів;
- низьке енергоспоживання;
- наявність вбудованої системи кондиціонування осаду;
- відсутня необхідність в згущенні осадів з низьким змістом СВ;
- висока надійність і простота технічного обслуговування і експлуатації.
нераціональні при використанні на об'єктах для зневоднення комунальних осадів з продуктивністю вище 25 т СВ / доб в залежності від особливостей осаду.

Таблиця 4. Порівняння мультидискових дегідраторів і шнекових пресів ( ***** - висока, *** - середня, * - низька)

ПараметрМультидисковий дегідраторШнековий прес
Продуктивність******
Зневоднення осадів з низьким змістом СВ********
Зневоднення осадів з високим вмістом жирів і нафтопродуктів********
Ступінь відділення сухої речовини********
Потреба в обслуговуванні****
Потреба в промивній воді******
Капітальні витрати****
Експлуатаційні витрати****
Можливість змінити кількість зневоднюючих модулів в одиниці обладнання******
Простота експлуатації*******

Висновки

Вибір технологічного обладнання є досить складним завданням, оскільки вимагає уточнення не тільки інвестиційних і експлуатаційних витрат, але і гарантованого досягнення необхідних технологічних результатів. На сьогодні одним з найбільш збалансованих рішень в області зневоднення осаду є сучасне покоління мультидискових дегідраторів. Висока надійність, низькі експлуатаційні витрати і простота обслуговування як правило є основними критеріями вибору обладнання для експлуатуючих підприємств. У той же час, для проектувальників одним з основних факторів є гарантоване забезпечення заданих технічних параметрів, компактність і модульність обладнання, а мультидискові дегідратори здатні задовольнити всі перераховані вимоги.

Список літератури:

1- Трунов П.В., Лунин С. В., Шевченко А.А. Современные энергосберегающие технологии обработки осадков. // Водоочистка, Водоподготовка, Водоснабжение 2010 № 11

2- Sewage sludge management in Europe: a critical analysis of data quality / A.Bianchin, M. Pellegrini, L. Bonfiglioli, C. Saccani. // international Journal of Environment and Waste Management. – №18. – С. 226.

3 – Трунов П.В., Лунин С.В., Шевченко А.А. Современные энергосберегающие технологи обработки осадков. Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение: производственно-технический и научно-практический журнал. – 2010 / 11 (35). – ООО «Издательский дом «Орион», 2010. – С. 38-41

4 – Шевченко А.А., Кривень А.П., Мельник Д.В. Сравнительная характеристика оборудования для обезвоживания осадков на муниципальных и промышленных канализационных очистных сооружениях // Научный вестник строительства: научно-технический сборник – Вып. 70. Харков, 2012. – С. 261-268.

5 – Шевченко А. А., Мельник Д. В., Колесников М. Г., Песин С. Д., Гоков Ю. Н. Утилизация осадков сточных вод. Выбор оптимальной технологии в зависимости от местных условий // Научный вестник строительства: научно-технический сборник – Вып. 67. Харков, 2012. – С. 282-285.

6 – Шнековый пресс для обезвоживания осадка [Электронный ресурс] – Режим доступа к ресурсу: http://www.huber-technology.ru/fileadmin/huber-ru/….

7 – Шнековый пресс [Электронный ресурс] – Режим доступа к ресурсу: http://andritz-se.ru/wp-content/uploads/2015/06/Pr….

Технології та обладнання для очищення стічної води

Група Esmil є провідним світовим виробником обладнання для очищення стічних вод і постачальником просунутих технологічних рішень з очищення та відновлення води для різних галузей промисловості.

Центральна Азія та Кавказ

Інженерні рішення та мембранні технології