Risposta rapida: La dose di polimero per un filtro pressa si stabilisce con il jar test, non con regole empiriche, e poi si rifinisce sulla pressa. Si parte dall'intervallo tipico per il fango (fango biologico 3–8 kg di polimero attivo per tonnellata secca, municipale misto 2–5, fango chimico e minerale 0,5–2 o nessuno), si trova la dose che nel jar dà il drenaggio libero più rapido e il filtrato più limpido, poi si fa funzionare la pressa a quella dose e si riduce a step finché il tempo di ciclo o la limpidezza del filtrato iniziano a peggiorare. Il sovradosaggio è l'errore più comune: costa denaro, intasa il telo con polimero non reagito e produce una torta viscida. I coagulanti inorganici (cloruro ferrico, allume, calce) si dosano per primi quando il fango è oleoso, fine o ha una scarsa resistenza del fiocco, e possono dimezzare il fabbisogno di polimero.
Cosa fa il condizionamento in un filtro pressa
Un filtro pressa separa l'acqua dai solidi forzando l'acqua attraverso un panello di solidi stessi. Questo funziona solo se i solidi formano un panello poroso. I solidi fini, gelatinosi o colloidali, che descrivono la maggior parte dei fanghi biologici e molti fanghi chimici, si compattano in uno strato impermeabile e bloccano il flusso in pochi minuti. I prodotti chimici di condizionamento legano quelle particelle fini in fiocchi più grandi che lasciano canali per l'acqua per fuggire, e rimuovono parte dell'acqua che è legata alle superfici delle particelle.
Vengono utilizzate due famiglie. Coagulanti inorganici (cloruro ferrico, solfato ferrico, allume, cloruro di polialluminio, calce) neutralizzano la carica superficiale e aggiungono uno scheletro minerale al panello. Polimeri organici (poliacrilammidi, per lo più cationiche per i fanghi) collegano le particelle in fiocchi grandi e resistenti a dosi cento volte inferiori in peso. Storicamente i filtri-pressa utilizzavano calce e ferro ferrico; oggi la maggior parte delle presse per fanghi utilizza solo polimero oppure una bassa dose di coagulante seguita da polimero. La scelta è importante per il panello: calce e ferro ferrico aggiungono il 15–30% ai solidi secchi inviati allo smaltimento, il polimero non aggiunge quasi nulla. Il nostro articolo su Tessuto filtrante per biosolidi condizionati con polimeri copre il lato in tessuto.
Intervalli di dosaggio tipici
| Fango | Polimero cationico, kg di attivo per tonnellata secca | Coagulante (se utilizzato) | Note |
|---|---|---|---|
| Fanghi attivi di scarto (WAS) soltanto | 5–10 | Ferro 3–6% del DS o PAC dove il fiocco è debole | Caso più difficile; elevata richiesta di carica; la pressa a membrana aiuta |
| Misto primario + WAS, non digerito | 3–6 | Di solito nessuno | La fibra primaria aiuta |
| Biossolidi digeriti anaerobicamente | 6–12 | Ferro o calce per il controllo dello struvite e degli odori | Maggiore domanda di carica dopo la digestione |
| Digerito aerobicamente | 5–9 | Raramente | Flocculazione fine, drenaggio lento |
| Biologico industriale (alimentare, birrario, cartario) | 3–8 | PAC 100–300 mg/L in presenza di olio o particelle fini | Ampia gamma; test in barattolo essenziale |
| Fango fisico-chimico (coagulazione/precipitazione) | 0.5–2 | Già coagulato a monte | Spesso necessita solo di un piccolo polimero anionico o non ionico |
| Fanghi di idrossido metallico | 0.5–1.5 | Nessuno | Polimero anionico comune |
| Minerale, sterili, lavaggio della sabbia, ceramica | 0–1 | Nessuno o calce per il pH | Spesso filtrato senza sostanze chimiche; anionico se utilizzato |
| Fanghi oleosi (raffineria, fondi di serbatoio, flottante DAF) | 2–5 | Ferrico o PAC per primo, 5–15% del DS | Il coagulante rompe l'emulsione; il polimero da solo fa poco |
Questi sono punti di partenza per il test in barattolo, non impostazioni. Due fanghi con lo stesso nome possono differire di un fattore tre nella richiesta di polimero a seconda dell'età del fango, della temperatura, della presenza di batteri filamentosi e di ciò che l'impianto scarica a monte.
Il test del barattolo: come eseguirlo per un filtro pressa
Una prova di coagulazione in barattolo per un filtropressa è diversa da quella per un chiarificatore perché la questione riguarda il drenaggio, non la sedimentazione. Il metodo più usato dagli impianti:
- Preparare il polimero allo 0,1–0,2% di principio attivo in acqua pulita, lasciarlo maturare per 30–60 minuti e confermare la concentrazione con i dati del fornitore.
- Prelevare 500 mL di fango alla concentrazione che alimenterà il filtropressa. Testare l'alimentazione effettiva, non un campione diluito o addensato.
- Aggiungere il polimero a cinque dosi che coprono l'intervallo previsto (ad esempio 3, 4, 5, 6, 8 kg/t), mescolando ciascuna per 10–20 secondi a una velocità moderata costante. Un mescolamento eccessivo rompe il fiocco; un mescolamento insufficiente lascia il polimero non reagito.
- Versare ciascun campione su un pezzo del tessuto filtrante della pressa stessa, teso su un imbuto, e cronometrare quanto tempo impiega a raccogliere 200 mL di filtrato (il test di drenaggio libero o "time to filter"). Annotare la limpidezza del filtrato e se i solidi rimasti sul tessuto sono compatti e si staccano facilmente.
- La dose migliore è la più bassa che fornisce una velocità di drenaggio quasi massima e un filtrato limpido. Al di sopra di essa il drenaggio smette di migliorare e il fiocco diventa viscido e si attacca al tessuto.
Il tempo di suzione capillare (CST) e la resistenza specifica alla filtrazione (SRF) sono versioni di laboratorio dello stesso test con valori numerici associati; un CST inferiore a circa 20 secondi indica solitamente un fango che si pressa bene. Un test con imbuto Buchner sotto vuoto fornisce la SRF e, con qualche calcolo, una stima del tempo di ciclo. Senjie esegue questi test su campioni dei clienti come parte della dimensionamento della pressa; consulta il nostro Filtropressa da laboratorio e scale-up articolo.
Ridurre la dose sulla pressa
Il test del barattolo si colloca entro circa il 20% della dose corretta. La pressa trova il resto. Esegui tre o quattro cicli alla dose del test del barattolo e registra il tempo di ciclo per raggiungere la pressione target, la limpidezza del filtrato nei primi dieci minuti, i solidi della torta e la facilità con cui la torta si stacca. Poi riduci la dose in passi del 10%. I segnali che sei sceso troppo in basso sono, in ordine: filtrato che diventa torbido all'inizio del ciclo, tempo di ciclo che si allunga, torta che diventa morbida e bagnata al centro. I segnali di troppo sono torta viscida, telo che rimane scivoloso dopo il lavaggio e un filtrato che schiuma. La dose corretta è un passo sopra il punto in cui appare il primo segnale di sotto-dosaggio.
Ripeti questo esercizio ogni volta che il fango cambia: stagione, cambiamento nel processo biologico, nuovo scarico a monte o nuovo lotto di polimero. Gli impianti che impostano la dose una volta e la lasciano tale in genere sovradosano del 30–50% per anni.
Selezione del polimero: carica, peso molecolare e forma
I poliacrilammidi cationici sono venduti in base alla densità di carica (bassa, media, alta) e al peso molecolare (da medio a molto alto), in forma di polvere secca, emulsione o perle. Per i filtri pressa lo schema generale è:
- Carica: il fango biologico richiede una carica cationica da media ad alta; il fango digerito spesso molto alta; i fanghi chimici e minerali sono di solito anionici o non ionici. La carica è la prima variabile da selezionare.
- Peso molecolare: le presse preferiscono un peso molecolare medio-alto, non il più alto in assoluto. Un peso molecolare molto elevato crea un fiocco grande e morbido ideale per una pressa a nastro o una centrifuga, ma sotto la pressione della pressa a filtro si comprime in uno strato viscido.
- Modulo: la polvere è la più economica per chilogrammo di principio attivo e si conserva bene ma richiede un'unità di preparazione adeguata con maturazione; l'emulsione è più facile da dosare nei piccoli impianti ma contiene il 50–60% di olio e acqua che si paga per spedire.
Seleziona tre o quattro prodotti dalla gamma del fornitore mediante jar test prima di decidere; la differenza tra il prodotto migliore e quello peggiore su un dato fango è comunemente di due a uno nella dose.
Apparecchiature per la preparazione e il dosaggio
La maggior parte dei problemi dei polimeri nelle presse sono problemi di preparazione. La polvere che non è completamente dissolta forma “occhi di pesce” che accecano il tessuto e sprecano prodotto; la soluzione dosata troppo concentrata non si miscela nel fango. Le regole: preparare allo 0,1–0,5% e diluire ulteriormente allo 0,05–0,1% nel punto di iniezione; far maturare le soluzioni di polvere per 30–60 minuti; iniettare attraverso un miscelatore o un miscelatore statico nella linea del fango con 10–30 secondi di contatto prima della pompa di alimentazione; e non dosare mai il polimero nell’aspirazione di una pompa di alimentazione centrifuga, che taglia il fiocco. Una pompa di alimentazione a cavità progressiva o a diaframma è più delicata. La nostra pagina su Pompe a diaframma ad aria compressa e il nostro Apparecchiature per il trattamento delle acque reflue La gamma comprende unità di preparazione dei polimeri e pompe dosatrici dimensionate in base alla pressa.
Quando usare anche un coagulante
Aggiungere cloruro ferrico, PAC o calce prima del polimero quando il jar test mostra fiocchi deboli che si rompono sotto pressione, quando il fango è oleoso, quando il filtrato trasporta colloidi fini che il solo polimero non riesce a catturare, o quando la dose di polimero supera i 10 kg/t. Il ferro al 3–8% dei solidi secchi tipicamente riduce la dose di polimero di un terzo o della metà e rende la torta più compatta, al prezzo di più solidi secchi da smaltire e della protezione dalla corrosione per l'attrezzatura di dosaggio. La calce al 10–20% dei solidi secchi era il classico condizionatore per filtropressa ed è ancora utilizzata dove la torta va in discarica e l'aumento di pH è utile per il controllo dei patogeni. Il nostro precipitazione di metalli pesanti L'articolo tratta la chimica dei coagulanti in quel contesto.
Domande frequenti
Quanto polimero serve a un filtropressa?
Tipicamente da 3 a 8 kg di polimero cationico attivo per tonnellata secca per fanghi biologici, da 6 a 12 per biosolidi digeriti, da 0,5 a 2 per fanghi chimici e di idrossidi metallici, e spesso nessuno per sospensioni minerali. Impostare la dose effettiva mediante prova in jar test e ritoccarla sulla pressa.
Come faccio a sapere se sto sovradosando il polimero?
Torta viscida e appiccicosa; tessuto che rimane scivoloso dopo il lavaggio; filtrato schiumoso; e nessun miglioramento nel tempo di ciclo quando si aumenta la dose. Ridurre a passi del 10% finché il filtrato inizia a intorbidirsi, poi risalire di un passo.
Quale polimero è il migliore per un filtropressa?
Di solito si utilizza un poliacrilammide cationico a carica medio-alta con peso molecolare medio-alto (non molto alto) per i fanghi biologici, e un prodotto anionico o non ionico per i fanghi chimici e minerali. Selezionare tre o quattro prodotti mediante prova in bicchiere; la differenza di dosaggio tra i prodotti può essere da due a uno.
Dovrei usare cloruro ferrico o calce invece del polimero?
Utilizzateli in aggiunta al polimero quando la forza dei fiocchi è scarsa, il fango è oleoso o la dose di polimero supera circa 10 kg/t. Rendono la torta più compatta e riducono il fabbisogno di polimero, ma aggiungono solidi secchi allo smaltimento.
Dove dovrebbe essere iniettato il polimero?
Nella linea dei fanghi attraverso un miscelatore statico o un miscelatore in linea 10–30 secondi prima della pompa di alimentazione, a una concentrazione della soluzione dello 0,05–0,1%. Mai nell'aspirazione di una pompa centrifuga, che trancia i fiocchi.
Perché la dose giusta continua a cambiare?
I fanghi cambiano con la stagione, l'età del fango, gli scarichi a monte e il processo biologico. Ripetere il jar test e regolare la pressa ogni volta che l'impianto cambia o arriva un nuovo lotto di polimero; gli impianti che impostano la dose una volta sola in genere sovradosano del 30–50%.
Inviaci un campione di fango e eseguiremo i test di drenaggio e CST, consiglieremo il tipo di polimero e la dose iniziale, e dimensioneremo la pressa: richiedere un test di condizionamento e dimensionamento.
Riferimenti: US EPA — Scheda informativa sulla tecnologia dei biosolidi: filtropressa a piastre incassate (dati di condizionamento e prestazioni), US EPA — Scheda informativa sulla tecnologia dei biosolidi: filtropressa a nastro (intervalli di dosaggio del polimero per tipo di fango).