Kurze Antwort: Die Polymerdosis für eine Filterpresse wird durch den Jar-Test bestimmt, nicht nach Faustregel, und dann an der Presse feinjustiert. Beginne mit dem typischen Bereich für den Schlamm (biologischer Schlamm 3–8 kg aktives Polymer pro Trockentonnen, gemischt kommunal 2–5, chemischer und mineralischer Schlamm 0,5–2 oder keiner), finde die Dosis, die im Jar die schnellste freie Entwässerung und das klarste Filtrat ergibt, dann betreibe die Presse mit dieser Dosis und reduziere sie schrittweise, bis Zykluszeit oder Filtratklarheit beginnen nachzulassen. Überdosierung ist der häufigere Fehler: Sie kostet Geld, verstopft das Tuch mit nicht umgesetztem Polymer und erzeugt einen schleimigen Kuchen. Anorganische Koagulanzien (Eisenchlorid, Alaun, Kalk) werden zuerst dosiert, wo der Schlamm ölig, fein oder mit schlechter Flockenfestigkeit ist, und können den Polymerbedarf halbieren.
Was die Konditionierung in einer Filterpresse bewirkt
Eine Filterpresse trennt Wasser von Feststoffen, indem sie das Wasser durch einen Kuchen aus den Feststoffen selbst presst. Das funktioniert nur, wenn die Feststoffe einen porösen Kuchen bilden. Feine, gelatinöse oder kolloidale Feststoffe, was auf die meisten biologischen und viele chemische Schlämme zutrifft, verdichten sich zu einer undurchlässigen Schicht und stoppen den Durchfluss innerhalb von Minuten. Konditionierungschemikalien binden diese feinen Partikel zu größeren Flocken, die Kanäle für das entweichende Wasser hinterlassen, und sie entfernen einen Teil des Wassers, das an den Partikeloberflächen gebunden ist.
Es werden zwei Familien verwendet. Anorganische Koagulationsmittel (Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-sulfat, Alaun, Polyaluminiumchlorid, Kalk) neutralisieren die Oberflächenladung und fügen dem Kuchen ein mineralisches Gerüst hinzu. Organische Polymere (Polyacrylamide, meist kationisch für Schlamm) verbinden Partikel zu großen, starken Flocken bei Dosen, die hundertmal kleiner sind nach Gewicht. Filterpressen verwendeten historisch Kalk und Eisen(III); heute verwenden die meisten Schlammpressen Polymer allein oder eine niedrige Koagulansdosis gefolgt von Polymer. Die Wahl ist wichtig für den Kuchen: Kalk und Eisen(III) fügen 15–30% zu den zur Entsorgung gesendeten Trockensubstanzen hinzu, Polymer fügt fast nichts hinzu. Unser Artikel über Filtertuch für polymerkonditionierte Biosolids bedeckt die Stoffseite.
Typische Dosisbereiche
| Schlamm | Kationisches Polymer, kg Aktivsubstanz pro Tonne Trockenmasse | Koagulans (falls verwendet) | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Belebtschlamm (WAS) nur | 5–10 | Eisen(III) 3–6 % des TS oder PAC bei schwacher Flockung | Härtester Fall; hoher Ladungsbedarf; Membranpresse hilft |
| Gemischt primär + WAS, unverdaut | 3–6 | Normalerweise keine | Primärfaser hilft |
| Anaerobisch verdaute Biosolids | 6–12 | Eisen(III) oder Kalk zur Kontrolle von Struvit und Geruch | Höhere Ladungsnachfrage nach der Verdauung |
| Aerob geschlämmt | 5–9 | Selten | Feiner Flock, langsame Entwässerung |
| Industrielle Biologie (Lebensmittel, Brauerei, Papier) | 3–8 | PAC 100–300 mg/L, wenn Öl oder Feinteile vorhanden sind | Große Bandbreite; Jar-Test unerlässlich |
| Physikalisch-chemischer Schlamm (Koagulation/Fällung) | 0.5–2 | Bereits stromaufwärts koaguliert | Oft benötigt nur ein kleines anionisches oder nichtionisches Polymer |
| Metallhydroxid-Schlamm | 0.5–1.5 | Keine | Anionisches Polymer üblich |
| Mineral, Tailings, Sandwäsche, Keramik | 0–1 | Keine oder Kalk für den pH-Wert | Häufig ohne Chemikalien gefiltert; anionisch, wenn verwendet |
| Ölschlamm (Raffinerie, Tankböden, DAF-Flotation) | 2–5 | Eisen(III) oder PAC zuerst, 5–15 % des TS | Koagulans bricht die Emulsion; Polymer allein bewirkt wenig |
Das sind Ausgangspunkte für den Jar-Test, keine Einstellungen. Zwei Schlämme mit demselben Namen können sich im Polymerbedarf um den Faktor drei unterscheiden, je nach Schlammalter, Temperatur, dem Vorhandensein von fadenförmigen Bakterien und dem, was die Anlage stromaufwärts einleitet.
Der Jar-Test: Wie man ihn für eine Filterpresse durchführt
Ein Glastest für eine Presse unterscheidet sich von einem für einen Klärer, weil es um die Entwässerung geht, nicht um die Absetzung. Die Methode, die die meisten Anlagen verwenden:
- Das Polymer mit 0,1–0,2 % Aktivsubstanz in sauberem Wasser ansetzen, 30–60 Minuten reifen lassen und die Konzentration mit den Daten des Lieferanten bestätigen.
- Nehmen Sie 500 mL Schlamm mit der Konzentration, die die Presse speist. Testen Sie den tatsächlichen Zulauf, nicht eine verdünnte oder eingedickte Probe.
- Polymer in fünf Dosierungen über den erwarteten Bereich hinweg zugeben (zum Beispiel 3, 4, 5, 6, 8 kg/t), jede 10–20 Sekunden bei gleichmäßiger mittlerer Geschwindigkeit mischen. Zu starkes Mischen schert das Flockungsmittel; zu schwaches Mischen lässt Polymer unreagiert.
- Geben Sie jede Probe auf ein Stück des eigenen Filtertuchs der Presse, das über einen Trichter gespannt ist, und messen Sie die Zeit, die benötigt wird, um 200 mL Filtrat zu sammeln (der Freiwasserablauf- oder „Time to Filter“-Test). Notieren Sie die Klarheit des Filtrats und ob die auf dem Tuch verbleibenden Feststoffe fest sind und sich sauber ablösen.
- Die beste Dosierung ist die niedrigste, die eine nahezu maximale Entwässerungsrate und ein klares Filtrat liefert. Darüber verbessert sich die Entwässerung nicht mehr, und der Flock wird schleimig und haftet am Tuch.
Die Kapillarsaugzeit (CST) und der spezifische Filtrationswiderstand (SRF) sind Laborvarianten desselben Tests mit zugehörigen Zahlenwerten; eine CST unter etwa 20 Sekunden deutet in der Regel auf einen Schlamm hin, der sich gut pressen lässt. Ein Buchner-Trichtertest unter Vakuum liefert den SRF und mit etwas Rechenarbeit eine Schätzung der Zykluszeit. Senjie führt diese Tests an Kundenproben im Rahmen der Pressenauslegung durch; siehe unsere Laborfilterpresse und Scale-up Artikel.
Die Dosis an der Presse trimmen
Der Bechertest liegt innerhalb von etwa 20 % der richtigen Dosis. Die Presse findet den Rest. Führen Sie drei oder vier Zyklen bei der Dosis des Bechertests durch und erfassen Sie die Zykluszeit bis zum Erreichen des Zieldrucks, die Klarheit des Filtrats in den ersten zehn Minuten, die Feststoffe im Kuchen und wie sauber der Kuchen abfällt. Reduzieren Sie dann die Dosis in 10-%-Schritten. Die Anzeichen dafür, dass Sie zu niedrig gegangen sind, sind in dieser Reihenfolge: Filtrat wird zu Beginn des Zyklus trüb, Zykluszeit verlängert sich, Kuchen wird in der Mitte weich und nass. Die Anzeichen für zu viel sind schleimiger Kuchen, Tuch, das nach dem Waschen glatt bleibt, und ein Filtrat, das schäumt. Die richtige Dosis ist eine Stufe über dem Punkt, an dem das erste Anzeichen einer Unterdosierung auftritt.
Wiederholen Sie diese Übung, wann immer sich der Schlamm ändert: Jahreszeit, eine Änderung im biologischen Prozess, eine neue Einleitung aus dem Upstream-Bereich oder eine neue Polymercharge. Anlagen, die die Dosierung einmal festlegen und dann unverändert lassen, überdosieren typischerweise über Jahre hinweg um 30–50 %.
Polymerauswahl: Ladung, Molekulargewicht und Form
Kationische Polyacrylamide werden nach Ladungsdichte (niedrig, mittel, hoch) und Molekulargewicht (mittel bis sehr hoch) verkauft, in Form von Trockenpulver, Emulsion oder Perlen. Für Filterpressen gilt allgemein folgendes Muster:
- LadenBiologischer Schlamm benötigt eine mittlere bis hohe kationische Ladung; Faulschlamm oft sehr hoch; chemische und mineralische Schlämme sind in der Regel anionisch oder nichtionisch. Die Ladung ist die erste Variable, die gescreent wird.
- MolekulargewichtPressen bevorzugen mittlere bis hohe, nicht die allerhöchsten Werte. Sehr hohes Molekulargewicht bildet einen großen, weichen Flock, der ideal für eine Bandpresse oder Zentrifuge ist, sich jedoch unter dem Druck einer Filterpresse zu einer schleimigen Schicht verdichtet.
- FormularPulver ist pro Kilogramm Wirkstoff am günstigsten und lagert gut, benötigt aber eine ordnungsgemäße Ansatzanlage mit Alterung; Emulsion ist in kleinen Anlagen leichter zu dosieren, enthält jedoch 50–60 % Öl und Wasser, die Sie beim Transport mitbezahlen.
Screenen Sie drei oder vier Produkte aus dem Sortiment des Lieferanten durch Jar-Test, bevor Sie sich entscheiden; der Unterschied zwischen dem besten und dem schlechtesten Produkt bei einem gegebenen Schlamm beträgt üblicherweise zwei zu eins bei der Dosierung.
Make-up- und Dosieranlagen
Die meisten Polymerprobleme an Pressen sind Ansetzprobleme. Pulver, das nicht vollständig gelöst ist, bildet „Fischaugen“, die das Tuch verstopfen und Produkt verschwenden; Lösung, die zu konzentriert dosiert wird, mischt sich nicht in den Schlamm ein. Die Regeln: bei 0,1–0,5 % ansetzen und am Injektionspunkt weiter auf 0,05–0,1 % verdünnen; Pulverlösungen 30–60 Minuten reifen lassen; über einen Mischer oder statischen Mischer in die Schlammleitung injizieren, mit 10–30 Sekunden Kontaktzeit vor der Beschickungspumpe; und niemals Polymer in den Saugraum einer Zentrifugalbeschickungspumpe dosieren, die den Flock schert. Eine Exzenterschnecken- oder Membranbeschickungspumpe ist schonender. Unsere Seite über luftbetriebene Membranpumpen und unsere Abwasserbehandlungsanlagen Das Sortiment umfasst Polymeraufbereitungseinheiten und Dosierpumpen, dimensioniert auf die Presse.
Wann sollte man auch ein Koagulans verwenden?
Geben Sie Eisenchlorid, PAC oder Kalk vor dem Polymer zu, wenn der Jar-Test schwache Flocken zeigt, die unter Druck zerbrechen, wenn der Schlamm ölig ist, wenn das Filtrat feine Kolloide enthält, die das Polymer allein nicht erfassen kann, oder wenn die Polymerdosis über 10 kg/t steigt. Eisen in einer Menge von 3–8 % der Trockensubstanz senkt die Polymerdosis typischerweise um ein Drittel bis die Hälfte und festigt den Kuchen, zum Preis von mehr zu entsorgender Trockensubstanz und Korrosionsschutz für die Dosieranlage. Kalk in einer Menge von 10–20 % der Trockensubstanz war der klassische Filterpressenkonditionierer und wird noch dort eingesetzt, wo der Kuchen auf Land ausgebracht wird und der pH-Anstieg für die Pathogenkontrolle nützlich ist. Unser Schwermetallfällung Der Artikel behandelt die Chemie der Koagulanzien in diesem Kontext.
Häufig gestellte Fragen
Wie viel Polymer benötigt eine Filterpresse?
Typischerweise 3–8 kg aktives kationisches Polymer pro Trockentonnen für biologischen Schlamm, 6–12 für ausgefaulte Biosolids, 0,5–2 für chemischen und Metallhydroxid-Schlamm und oft keines für Mineralsuspensionen. Die tatsächliche Dosis wird durch Jar-Test bestimmt und an der Presse feinjustiert.
Woran erkenne ich, ob ich Polymer überdosiert habe?
Schleimiger, klebriger Kuchen; Stoff, der nach dem Waschen glatt bleibt; schäumendes Filtrat; und keine Verbesserung der Zykluszeit bei Erhöhung der Dosis. In 10-%-Schritten reduzieren, bis das Filtrat beginnt, trüb zu werden, dann einen Schritt zurück nach oben gehen.
Welches Polymer ist am besten für eine Filterpresse geeignet?
Üblicherweise ein kationisches Polyacrylamid mit mittlerer bis hoher Ladung und mittlerem bis hohem (nicht sehr hohem) Molekulargewicht für biologischen Schlamm und ein anionisches oder nichtionisches Produkt für chemischen und mineralischen Schlamm. Drei oder vier Produkte durch Jar-Test screening; der Unterschied in der Dosierung zwischen den Produkten kann zwei zu eins betragen.
Sollte ich Eisen(III)-chlorid oder Kalk anstelle von Polymer verwenden?
Verwenden Sie sie zusätzlich zum Polymer, wenn die Flockenfestigkeit schlecht ist, der Schlamm ölig ist oder die Polymerdosis auf über etwa 10 kg/t steigt. Sie festigen den Kuchen und senken den Polymerbedarf, fügen jedoch dem Entsorgungsgut Trockensubstanz hinzu.
Wo sollte Polymer injiziert werden?
In die Schlammleitung über einen statischen Mischer oder Inline-Mischer 10–30 Sekunden vor der Beschickungspumpe, bei 0,05–0,1 % Lösungskonzentration. Niemals in die Saugseite einer Kreiselpumpe, da diese den Flock schert.
Warum ändert sich die richtige Dosis ständig?
Der Schlamm verändert sich mit der Jahreszeit, dem Schlammalter, den vorgelagerten Einleitungen und dem biologischen Prozess. Führen Sie den Jar-Test erneut durch und justieren Sie an der Presse nach, wann immer die Anlage umgestellt wird oder eine neue Polymercharge eintrifft; Anlagen, die die Dosis einmal festlegen, überdosieren typischerweise um 30–50 %.
Senden Sie uns eine Schlammprobe und wir führen die Entwässerungs- und CST-Tests durch, empfehlen Polymertyp und Startdosis und dimensionieren die Presse: Eine Konditionierungs- und Größenprüfung anfordern.
Referenzen: US EPA — Biosolids Technology Fact Sheet: Recessed-Plate Filter Press (Konditionierungs- und Leistungsdaten), US EPA — Biosolids Technology Fact Sheet: Belt Filter Press (Polymerdosierungsbereiche nach Schlammtyp).