Respuesta rápida: La dosis de polímero para un filtro prensa se establece mediante ensayo de jarra, no por regla empírica, y luego se ajusta en la prensa. Parta del rango típico para el lodo (lodo biológico 3–8 kg de polímero activo por tonelada seca, municipal mixto 2–5, lodo químico y mineral 0,5–2 o ninguno), encuentre la dosis que proporcione el drenaje libre más rápido y el filtrado más claro en la jarra, luego opere la prensa a esa dosis y redúzcala gradualmente hasta que el tiempo de ciclo o la claridad del filtrado comiencen a deteriorarse. La sobredosificación es el error más común: cuesta dinero, obstruye la tela con polímero sin reaccionar y produce una torta viscosa. Los coagulantes inorgánicos (cloruro férrico, alumbre, cal) se dosifican primero cuando el lodo es aceitoso, fino o tiene poca resistencia del flóculo, y pueden reducir a la mitad el requerimiento de polímero.
Qué hace el acondicionamiento en un filtro prensa
Una prensa de filtro separa el agua de los sólidos forzando el paso del agua a través de una torta de los propios sólidos. Esto solo funciona si los sólidos forman una torta porosa. Los sólidos finos, gelatinosos o coloidales, que describen la mayoría de los lodos biológicos y muchos químicos, se compactan en una capa impermeable y detienen el flujo en cuestión de minutos. Los productos químicos de acondicionamiento unen esas partículas finas en flóculos más grandes que dejan canales para que escape el agua, y eliminan parte del agua que está ligada a las superficies de las partículas.
Se utilizan dos familias. Coagulantes inorgánicos (cloruro férrico, sulfato férrico, alumbre, cloruro de polialuminio, cal) neutralizan la carga superficial y añaden un esqueleto mineral a la torta. Polímeros orgánicos (poliacrilamidas, en su mayoría catiónicas para lodos) unen las partículas formando flóculos grandes y fuertes en dosis cien veces menores en peso. Históricamente, las prensas de filtro utilizaban cal y férrico; hoy la mayoría de las prensas de lodos usan polímero solo o una dosis baja de coagulante seguida de polímero. La elección importa para la torta: la cal y el férrico añaden un 15–30% a los sólidos secos enviados a disposición, el polímero no añade casi nada. Nuestro artículo sobre Tela filtrante para biosólidos acondicionados con polímeros cubre el lado de la tela.
Rangos de dosis típicos
| Lodo | Polímero catiónico, kg activo por tonelada seca | Coagulante (si se utiliza) | Notas |
|---|---|---|---|
| Lodo activado residual (WAS) únicamente | 5–10 | Ferrico 3–6 % de DS o PAC donde el flóculo es débil | Caso más difícil; alta demanda de carga; la prensa de membrana ayuda |
| Mezcla de primaria + WAS, sin digerir | 3–6 | Normalmente ninguno | La fibra primaria ayuda |
| Biosólidos digeridos anaeróbicamente | 6–12 | Férrico o cal para el control de estruvita y olores | Mayor demanda de carga después de la digestión |
| Digerido aeróbicamente | 5–9 | Rara vez | Flóculo fino, drenaje lento |
| Industrial biológico (alimentación, cervecería, papel) | 3–8 | PAC 100–300 mg/L cuando haya presencia de aceite o finos | Amplio rango; prueba de jarra esencial |
| Lodo fisicoquímico (coagulación/precipitación) | 0.5–2 | Ya coagulado aguas arriba | A menudo solo necesita un pequeño polímero aniónico o no iónico. |
| Lodo de hidróxido metálico | 0.5–1.5 | Ninguna | Polímero aniónico común |
| Mineral, relaves, lavado de arena, cerámica | 0–1 | Ninguno o cal para el pH | A menudo filtrado sin productos químicos; aniónico si se utiliza |
| Lodos aceitosos (refinería, fondos de tanque, flotación de DAF) | 2–5 | Férrico o PAC primero, 5–15% de DS | El coagulante rompe la emulsión; el polímero por sí solo hace poco |
Estos son puntos de partida para la prueba de jarra, no ajustes. Dos lodos con el mismo nombre pueden diferir en un factor de tres en la demanda de polímero dependiendo de la edad del lodo, la temperatura, la presencia de bacterias filamentosas y lo que la planta descarga aguas arriba.
La prueba del frasco: cómo realizarla para un filtro prensa
Una prueba de jarra para una prensa es diferente de una para un clarificador porque la cuestión es el drenaje, no la sedimentación. El método que utilizan la mayoría de las plantas:
- Prepare el polímero al 0,1–0,2 % de activo en agua limpia, déjelo madurar de 30 a 60 minutos y confirme la concentración con los datos del proveedor.
- Tome 500 mL de lodo a la concentración que alimentará la prensa. Pruebe la alimentación real, no una muestra diluida o espesada.
- Añadir el polímero en cinco dosis que abarquen el intervalo esperado (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 8 kg/t), mezclando cada una durante 10–20 segundos a una velocidad moderada y constante. Una mezcla excesiva corta el flóculo; una mezcla insuficiente deja el polímero sin reaccionar.
- Vierta cada muestra sobre un trozo de la propia tela filtrante de la prensa extendida sobre un embudo y cronometre cuánto tarda en recogerse 200 mL de filtrado (la prueba de drenaje libre o "tiempo de filtrado"). Anote la claridad del filtrado y si los sólidos que quedan sobre la tela son firmes y se desprenden limpiamente.
- La mejor dosis es la más baja que proporcione una velocidad de drenaje casi máxima y un filtrado claro. Por encima de ella, el drenaje deja de mejorar y el flóculo se vuelve viscoso y se adhiere a la tela.
El tiempo de succión capilar (CST) y la resistencia específica a la filtración (SRF) son versiones de laboratorio de la misma prueba con números asociados; un CST por debajo de aproximadamente 20 segundos generalmente indica un lodo que prensará bien. Una prueba de embudo Buchner al vacío proporciona la SRF y, con algo de aritmética, una estimación del tiempo de ciclo. Senjie realiza estas pruebas en muestras de clientes como parte del dimensionamiento de la prensa; consulte nuestra Filtro prensa de laboratorio y escalado .
Recortando la dosis en la prensa
La prueba del frasco acierta dentro de aproximadamente el 20 % de la dosis correcta. La prensa encuentra el resto. Realice tres o cuatro ciclos con la dosis de la prueba del frasco y registre el tiempo de ciclo para alcanzar la presión objetivo, la claridad del filtrado en los primeros diez minutos, los sólidos de la torta y la facilidad con que la torta se desprende. Luego reduzca la dosis en pasos del 10 %. Las señales de que ha bajado demasiado son, en orden: el filtrado se vuelve turbio al inicio del ciclo, el tiempo de ciclo se alarga, la torta se vuelve blanda y húmeda en el centro. Las señales de exceso son torta viscosa, tela que permanece resbaladiza después del lavado y un filtrado que forma espuma. La dosis correcta es un paso por encima del punto donde aparece la primera señal de subdosificación.
Repita este ejercicio siempre que el lodo cambie: temporada, un cambio en el proceso biológico, un nuevo vertido aguas arriba o un nuevo lote de polímero. Las plantas que fijan la dosis una vez y la dejan suelen sobredosificar entre un 30 y un 50 % durante años.
Selección de polímeros: carga, peso molecular y forma
Las poliacrilamidas catiónicas se venden según la densidad de carga (baja, media, alta) y el peso molecular (de medio a muy alto), en forma de polvo seco, emulsión o perlas. Para las prensas de filtro, el patrón general es:
- CargoEl lodo biológico necesita una carga catiónica de media a alta; el lodo digerido a menudo muy alta; los lodos químicos y minerales suelen ser aniónicos o no iónicos. La carga es la primera variable que se debe evaluar.
- Peso molecular: Las prensas prefieren un peso molecular medio a alto, no el más alto. Un peso molecular muy alto forma un flóculo grande y blando que es ideal para una prensa de banda o centrífuga, pero se comprime en una capa viscosa bajo la presión de la prensa de filtro.
- Formulario: el polvo es el más barato por kilogramo de activo y se almacena bien, pero necesita una unidad de preparación adecuada con maduración; la emulsión es más fácil de dosificar en plantas pequeñas, pero contiene 50–60% de aceite y agua que usted paga por transportar.
Seleccione tres o cuatro productos de la gama del proveedor mediante ensayo de jarra antes de decidirse; la diferencia entre el mejor y el peor producto en un lodo determinado suele ser de dos a uno en la dosis.
Equipos de maquillaje y dosificación
La mayoría de los problemas con polímeros en las prensas son problemas de preparación. El polvo que no se disuelve por completo forma “ojos de pescado” que ciegan la tela y desperdician producto; la solución que se dosifica demasiado concentrada no se mezcla en el lodo. Las reglas: preparar al 0,1–0,5 % y diluir más hasta el 0,05–0,1 % en el punto de inyección; madurar las soluciones de polvo durante 30–60 minutos; inyectar a través de un mezclador o mezclador estático en la línea de lodo con 10–30 segundos de contacto antes de la bomba de alimentación; y nunca dosificar polímero en la succión de una bomba centrífuga de alimentación, que corta el flóculo. Una bomba de alimentación de cavidad progresiva o de diafragma es más suave. Nuestra página sobre bombas de diafragma accionadas por aire y nuestro equipo de tratamiento de aguas residuales El rango incluye unidades de preparación de polímeros y bombas dosificadoras dimensionadas para la prensa.
¿Cuándo usar también un coagulante?
Añada cloruro férrico, PAC o cal antes del polímero cuando la prueba de jarra muestre un flóculo débil que se rompe bajo presión, cuando el lodo sea aceitoso, cuando el filtrado arrastre coloides finos que el polímero por sí solo no puede capturar, o cuando la dosis de polímero supere los 10 kg/t. El férrico al 3–8% de los sólidos secos normalmente reduce la dosis de polímero entre un tercio y la mitad y endurece la torta, a costa de más sólidos secos que disponer y protección contra la corrosión para el equipo de dosificación. La cal al 10–20% de los sólidos secos fue el acondicionador clásico de filtro prensa y todavía se usa donde la torta va a terreno y el aumento de pH es útil para el control de patógenos. Nuestro precipitación de metales pesados El artículo cubre la química de los coagulantes en ese contexto.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto polímero necesita una prensa de filtro?
Normalmente, de 3 a 8 kg de polímero catiónico activo por tonelada seca para lodos biológicos, de 6 a 12 para biosólidos digeridos, de 0,5 a 2 para lodos químicos e hidróxidos metálicos, y a menudo ninguno para suspensiones minerales. Establezca la dosis real mediante ensayo de jarra y ajústela en la prensa.
¿Cómo sé si estoy dosificando demasiado polímero?
Pastel viscoso y pegajoso; tela que permanece resbaladiza después del lavado; filtrado espumoso; y ninguna mejora en el tiempo de ciclo cuando se aumenta la dosis. Reduzca en pasos del 10% hasta que el filtrado empiece a enturbiarse, luego suba un paso.
¿Qué polímero es mejor para un filtro prensa?
Normalmente, para lodos biológicos se utiliza una poliacrilamida catiónica de carga media a alta y de peso molecular medio a alto (no muy alto), y para lodos químicos y minerales, un producto aniónico o no iónico. Seleccione tres o cuatro productos mediante ensayos de jarra; la diferencia en la dosis entre productos puede ser de dos a uno.
¿Debería usar cloruro férrico o cal en lugar de polímero?
Úselos además del polímero cuando la resistencia del flóculo sea deficiente, el lodo sea aceitoso o la dosis de polímero esté aumentando por encima de aproximadamente 10 kg/t. Compactan la torta y reducen la demanda de polímero, pero añaden sólidos secos a la eliminación.
¿Dónde se debe inyectar el polímero?
En la línea de lodos a través de un mezclador estático o mezclador en línea 10–30 segundos antes de la bomba de alimentación, a una concentración de solución del 0,05–0,1%. Nunca en la succión de una bomba centrífuga, que corta el flóculo.
¿Por qué la dosis correcta sigue cambiando?
El lodo cambia con la estación, la edad del lodo, los vertidos aguas arriba y el proceso biológico. Vuelva a realizar el ensayo de jarra y ajuste en la prensa siempre que la planta cambie o llegue un nuevo lote de polímero; las plantas que fijan la dosis una sola vez suelen sobredosificar entre un 30 y un 50%.
Envíenos una muestra de lodo y realizaremos las pruebas de drenaje y CST, recomendaremos el tipo de polímero y la dosis inicial, y dimensionaremos la prensa: solicitar una prueba de acondicionamiento y dimensionamiento.
Referencias: US EPA — Hoja informativa sobre tecnología de biosólidos: Prensa de filtro de placas rehundidas (datos de acondicionamiento y rendimiento), US EPA — Hoja informativa sobre tecnología de biosólidos: Prensa de filtro de banda (rangos de dosis de polímero según el tipo de lodo).