ПОРІВНЯННЯ МУЛЬТИДИСКОВИХ ДЕГІДРАТОРІВ ТА ПРЕСІВ

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).

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.

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

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.

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

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

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

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.