Шнековый пресс для осадка: как работает обезвоживание шнекового пресса, типы и выбор

Что такое Шнековый пресс для осадка ?

A шнековый пресс для осадка представляет собой механическую обезвоживающую машину непрерывного действия, которая удаляет воду из осадка, пропуская ее через постепенно сужающийся винтовой шнек, заключенный в цилиндрическую фильтрующую сетку. По мере вращения шнека он продвигает осадок к разгрузочному концу, одновременно увеличивая давление сжатия, вытесняя свободную и поровую воду через отверстия сита и уплотняя оставшиеся твердые частицы в полусухой осадок для выгрузки.

В отличие от оборудования периодического действия, винтовой пресс работает непрерывно и требует минимального вмешательства оператора после установления условий подачи. Фильтрат (прессовая вода) стекает под действием силы тяжести через сито в сборный желоб под агрегатом, а обезвоженный осадок выгружается на конце шнека под контролируемым противодавлением, устанавливаемым регулируемым разгрузочным конусом или дроссельной заслонкой.

Машины для обезвоживания винтовых прессов теперь являются стандартным оборудованием в очистке городских сточных вод, пищевой промышленности, целлюлозно-бумажной промышленности, уборке навоза и очистке промышленных сточных вод — везде, где необходимо уменьшить объем и стабилизировать осадок большого объема перед утилизацией, компостированием или энергетической регенерацией.

Как работает обезвоживание шнековым прессом: принцип работы

Механизм обезвоживания в шнековом прессе сочетает в себе три физические силы: дренаж под действием силы тяжести, механического сжатия и сдвига . Понимание того, как взаимодействуют эти силы, помогает инженерам выбрать правильную конфигурацию пресса и оптимизировать рабочие параметры.

Зона подачи и кондиционирования

Кондиционированный ил, обычно предварительно обработанный полимерным флокулянтом для агрегирования мелких частиц в более крупные фильтруемые хлопья, поступает в пресс через входное отверстие. Начальная секция шнека (дренажная или гравитационная зона) позволяет свободной воде быстро стекать через сито с минимальным приложенным давлением, достигая значительного уменьшения объема до того, как ил попадет в зону сжатия.

Зона сжатия и обезвоживания

По мере продвижения осадка шаг винта уменьшается и/или диаметр вала винта увеличивается, что приводит к уменьшению объемной производительности каждого витка винта и постепенному увеличению давления сжатия. Такая конструкция позволяет избежать резких скачков сжатия, которые могут ослепить экран или повредить хрупкую структуру хлопьев. Пиковое давление сжатия в промышленных винтовых прессах обычно составляет от 0,3 до 1,5 МПа. , в зависимости от типа осадка и целевой сухости кека.

Контроль разгрузки и противодавления

На выпускном конце коническая заглушка, подпружиненный конус или дроссельная заслонка с гидравлическим управлением оказывает противодавление на осадок, гарантируя, что шлам полностью сжимается перед выходом. Увеличение противодавления обычно повышает сухость кека за счет снижения пропускной способности — компромисс, который необходимо калибровать для каждого типа шлама во время ввода в эксплуатацию.

Типы машин для обезвоживания осадка: шнековый пресс, фильтр-пресс и другие технологии

Рынок прессов для обезвоживания осадка включает несколько конкурирующих технологий. Выбор подходящей машины требует соответствия характеристик оборудования свойствам шлама, требуемой сухости кека, доступной занимаемой площади, энергетическому бюджету и уровню производственного персонала.

фильтр-пресс для обезвоживания осадка достигает самой высокой сухости кека среди всех методов механического обезвоживания — часто 35–50% сухого вещества, что делает его предпочтительным для потоков осадка, предназначенных для захоронения (где взимаются сборы за вес/объем) или сжигания (где влага напрямую влияет на теплотворную способность). Однако пакетная обработка, большая занимаемая площадь и более высокая потребность в рабочей силе ограничивают ее конкурентоспособность в приложениях, где непрерывная производительность и автоматизация имеют приоритет.

обезвоживание осадка шнекового пресса Этот подход предлагает наилучший баланс между низким энергопотреблением, низким расходом промывочной воды, закрытой работой и автоматизированной непрерывной работой, что делает его выбором по умолчанию для городских очистных сооружений, предприятий пищевой промышленности и животноводческих предприятий, где требуется круглосуточная работа без присмотра.

Ключевые параметры производительности обезвоживания шнековым прессом

Оценка винтовой обезвоживающий пресс требует понимания взаимодействия между несколькими измеримыми результатами деятельности. Эти параметры должны быть указаны и гарантированы контрактом при закупке оборудования.

Сухость кека (DS%)

Содержание сухих веществ в кеке является основным показателем производительности любого пресса для обезвоживания осадка. Для шнековых прессов, работающих на активном иле бытовых отходов (ВАС), типичная сухость кека колеблется от от 18% до 30% СВ в зависимости от дозы полимера, скорости шнека, настройки противодавления и обезвоживаемости осадка (измеряется по времени капиллярного всасывания, CST). Переваренный смешанный ил обычно имеет содержание сухого вещества 22–35%. Осадки пищевых отходов с высоким содержанием органических веществ часто обезвоживаются до 20–28% сухого вещества.

Скорость улавливания твердых частиц

Скорость улавливания твердых частиц (также называемое восстановлением твердых веществ) измеряет процент поступающих сухих твердых веществ, которые выходят в осадок, а не в фильтрат. Хорошо оптимизированная система обезвоживания шнекового осадка обычно обеспечивает Улавливание твердых частиц 95–99 % при соответствующем кондиционировании полимера. Низкий уровень улавливания твердых частиц увеличивает количество взвешенных твердых частиц, возвращаемых в линию очистки жидкости, что увеличивает эксплуатационные расходы по всей установке.

Пропускная способность

Производительность винтового пресса оценивается в кг сухого вещества/час (килограммов сухих веществ в час), а не объемный расход, поскольку концентрация исходного ила варьируется в широких пределах (обычно 0,5–6% сухого вещества). Один шнек с диаметром сита 200 мм может обрабатывать 30–80 кг сухого вещества в час; Агрегаты большого диаметра (350–500 мм) могут перерабатывать 200–600 кг сухого вещества в час. Многовальные или многоблочные конфигурации являются стандартными для установок с производительностью выше 1000 кг сухого вещества/час.

Расход полимера

Кондиционирование полимера (флокулянта) важно для производительности шнекового пресса. Типичные дозы полимера для обезвоживания муниципального осадка варьируются от От 3 до 10 кг активного полимера на тонну сухого вещества . Стоимость полимера часто представляет собой крупнейшую операционную статью расходов при обезвоживании в шнековом прессе, поэтому сравнение г полимера/кг сухого вещества конкурирующих машин и полимерных продуктов во время пилотных испытаний имеет решающее значение для анализа затрат на протяжении всего срока службы.

Типы осадка, подходящие для обезвоживания шнековым прессом

Не все типы осадков одинаково реагируют на обезвоживание шнековым прессом. Следующие категории шлама имеют хорошо задокументированную историю использования технологии шнекового прессования:

• Осадок городских сточных вод — отработанный активный ил (WAS), первичный ил и смешанный или сброженный смешанный ил; самое распространенное приложение в мире
• Шлам от переработки пищевых продуктов и напитков — отходы переработки фруктов и овощей, осадки молочных стоков, твердые биологические вещества пивоваренных и ликеро-водочных заводов; высокое содержание органических веществ хорошо реагирует на винтовое прессование
• Навоз и навоз животных — свиной навоз, навоз крупного рогатого скота и сточные воды птичников; винтовые прессы являются доминирующей технологией обезвоживания при предварительной обработке сельскохозяйственных биогазовых установок.
• Шлам целлюлозно-бумажных комбинатов — осадки первичного волокна и осадки биологической очистки из сточных вод бумажных фабрик; содержание волокон способствует образованию осадка и дренажу
• Аквакультурный осадок — твердые вещества сточных вод рыбоводных ферм, осадок УЗВ (рециркуляционной системы аквакультуры); компактные шнековые прессы хорошо подходят для небольших масштабов и удаленных мест, типичных для рыбоводства.
• Биомасса водорослей и биореактора — сбор микроводорослей для производства биотоплива, корма для животных или удобрений; мягкое сжатие сохраняет целостность клеточной структуры там, где для последующей обработки требуется неповрежденная биомасса

Шлам с высоким содержанием песка, крупки или абразивных минералов, как правило, менее пригоден для обезвоживания шнековым прессом — абразивные частицы ускоряют износ сит и значительно увеличивают частоту технического обслуживания. Фильтр-прессы или центрифуги-декантеры обычно лучше подходят для потоков тяжелых минералов от карьеров, горнодобывающей промышленности или операций по переработке керамики.

Особенности конструкции винтового пресса для оценки

Между производителями существуют значительные различия в конструкции. пресс-машины для осадка . Следующие элементы конструкции оказывают наибольшее влияние на долгосрочную производительность, стоимость обслуживания и эксплуатационную надежность.

Материал экрана и конструкция диафрагмы

filter screen is the highest-wear component in any screw press dewatering machine. Screens are available in wedge wire (profiled wire), perforated stainless steel plate, and woven wire cloth configurations. Сита из клиновой проволоки — с проволокой V-образного профиля, ориентированной таким образом, чтобы образовалась узкая щель — обеспечивают превосходную устойчивость к засорению и более длительный срок службы, чем перфорированная пластина, для волокнистых или липких типов ила. Размер отверстия сита (обычно ширина щели 0,2–1,0 мм) должен соответствовать размеру хлопьев, образующихся в результате кондиционирования полимера.

Привод с регулируемой скоростью и регулирование скорости шнека

Современные шнековые обезвоживающие прессы оснащены частотно-регулируемыми приводами (ЧРП), которые позволяют регулировать скорость вращения шнека примерно в пределах 1–5 об/мин. Более низкая скорость шнека увеличивает время пребывания и сжатия, улучшая сухость кека за счет производительности. Автоматическое управление ЧРП, связанное с обратной связью по крутящему моменту позволяет прессу самостоятельно оптимизировать скорость шнека в ответ на изменения концентрации подаваемого ила — важнейшая функция для заводов, на которых высока изменчивость подачи.

Механизмы самоочистки экрана

Засорение сит — постепенное засорение отверстий сит мелкими частицами или липкими органическими веществами — уменьшает дренаж фильтрата и со временем ухудшает эффективность обезвоживания. Ведущие конструкции винтовых прессов решают эту проблему за счет системы периодической или непрерывной очистки сит : промывочные форсунки, вращающиеся щетки или вибрирующие распылительные головки, которые удаляют отложения на поверхности между производственными циклами. Возможность самоочистки напрямую сокращает трудозатраты на ручную промывку и увеличивает интервалы непрерывной работы.

Закрытый корпус для локализации запахов и аэрозолей

При обезвоживании осадка образуются сероводород, аммиак и биоаэрозоли, которые создают угрозу для здоровья и неприятный запах на городских очистных сооружениях. Полностью закрытый корпус винтового пресса с вентиляционными соединениями отрицательного давления позволяет улавливать воздух, насыщенный запахами, и направлять его в биофильтр или химический скруббер — что является все более обязательным требованием при проектировании новых муниципальных водоотливных установок.

Операционная оптимизация и устранение неполадок

Даже четко указанный шнековый пресс для обезвоживания осадка будет работать хуже, если настройки кондиционирования, противодавления и скорости не оптимизированы для фактического обрабатываемого осадка. Следующие рабочие параметры объясняют большинство проблем с производительностью, наблюдаемых при полевых установках.

1. Тип и доза полимера — катионный полиакриламид (ПАМ) является стандартом для биологического ила; молекулярная масса и плотность заряда должны соответствовать характеристикам осадка; передозировка приводит к тому, что пирог становится скользким и плохо осушенным; недостаточная дозировка приводит к плохому улавливанию твердых частиц и образованию влажного кека.
2. Разбавление полимера и время контакта — полимер необходимо разбавить до правильной рабочей концентрации (0,05–0,2%) и дать ему достаточно времени для смешивания со шламом перед подачей в пресс; линейные статические смесители или флокуляционные резервуары с заданным гидравлическим временем удерживания обеспечивают постоянное кондиционирование
3. Концентрация корма — большинство шнековых прессов лучше всего работают при содержании исходного ила в диапазоне 0,5–4% сухого вещества; сгущение исходного осадка перед прессованием (с использованием гравитационных загустителей или установок воздушной флотации) снижает нагрузку на пресс и улучшает сухость кека
4. Регулировка противодавления — увеличить противодавление для повышения сухости кека при наличии твердых веществ; уменьшите противодавление, если крутящий момент винта превышает безопасные пределы или если необходимо максимизировать пропускную способность в периоды пикового расхода.
5. Частота проверки экрана — планируйте еженедельный визуальный осмотр состояния экрана; частичное засорение в локализованных зонах часто является первым признаком недостаточной дозировки полимера или образования осадка с повышенной фракцией мелких частиц