Risposta rapida: I fanghi vengono addensati prima della disidratazione perché le apparecchiature di disidratazione sono dimensionate sul volume di fango che devono trattare, non sui solidi secchi in esso contenuti. Portare un fango dall'1% al 4% di solidi rimuove tre quarti dell'acqua e riduce il volume del 75%, quindi il filtropressa, la sua pompa di alimentazione, la dose di polimero e il tempo di ciclo si riducono di conseguenza. I sedimentatori a gravità, la flottazione ad aria disciolta, gli addensatori a tamburo rotante e gli addensatori a nastro a gravità sono le scelte comuni; quale dipende dal fatto che il fango sia primario, biologico, chimico o minerale. Un filtropressa alimentato al 3–6% di solidi esegue da due a quattro volte più cicli al giorno rispetto a uno alimentato all'1%.
Cosa fa l'addensamento e perché viene prima
L'ispessimento e la disidratazione sono la stessa operazione su scale diverse. Entrambi rimuovono l'acqua dai fanghi; l'ispessimento la porta da meno dell'1% a 3–8% di solidi, e la disidratazione la porta da lì a 20–40% di solidi o più. La ragione per cui sono fasi separate è che l'attrezzatura che svolge il primo compito in modo economico non può svolgere il secondo, e l'attrezzatura che svolge il secondo compito non può permettersi di svolgere il primo.
Considera un impianto che produce una tonnellata di solidi secchi al giorno come fanghi attivi di scarto allo 0,8% di solidi. Si tratta di 125 m³ di fanghi. Addensati al 4%, sono 25 m³. Un filtropressa che riceve i fanghi non addensati impiegherebbe la maggior parte di ogni ciclo semplicemente riempiendosi d'acqua, e la pompa spingerebbe 100 m³ d'acqua al giorno attraverso il telo senza alcun beneficio. Una volta addensati, lo stesso tonnellaggio entra in una pressa di un terzo delle dimensioni che opera con un ciclo normale. La stessa aritmetica vale per presse a nastro, centrifughe e presse a vite.
L'ispessimento stabilizza anche l'alimentazione. Le apparecchiature di disidratazione funzionano al meglio con una concentrazione di alimentazione costante; un ispessitore attenua le fluttuazioni che derivano dallo spurgo del chiarificatore e dai disturbi di processo, e fornisce un volume tampone in modo che la pressa possa funzionare secondo un programma a turni mentre l'impianto di trattamento opera 24 ore su 24. Il nostro articolo su Quanto fango produce un impianto di trattamento delle acque reflue fornisce il metodo per la stima del carico giornaliero.
I metodi di addensamento
| Metodo | Alimentazione tipica | Solidi tipicamente addensati | Migliore su | Debole su |
|---|---|---|---|---|
| Ispessitore a gravità (vasca circolare con rastrello a denti) | 0.5–2% | 3–8% (primario), 2–3% (biologico) | Fanghi primari, chimici e minerali che sedimentano | Fanghi attivi di scarto (diventano settici, galleggiano, raggiungono solo il 2–3%) |
| Flottazione ad aria disciolta (DAF) | 0.3–1% | 3–5% | Fanghi attivi di scarto, fanghi oleosi e leggeri | Solidi minerali pesanti; energia per la saturazione dell'aria |
| Addensatore a nastro gravitazionale | 0.5–1.5% | 4–7% | Fango biologico con polimero; semplice e compatto | Necessita di polimero; aperto agli odori; acqua di lavaggio del nastro |
| Addensatore a tamburo rotante | 0.5–1.5% | 5–9% | Fango biologico con polimero; confinato, ingombro ridotto | Richiede polimero; intasamento della griglia da fibre o grasso |
| Centrifuga (modalità di ispessimento) | 0.5–1.5% | 4–8% | Dove lo spazio è molto limitato e gli odori devono essere contenuti | Potenza, manutenzione, polimero |
| Serbatoio statico di raccolta fanghi (decantazione e chiarificazione) | 1–3% | 2–5% | Piccoli impianti, fanghi chimici e minerali | Lento; il fango biologico va in putrefazione |
Il modello è che i fanghi che sedimentano da soli, ovvero i fanghi primari, fisico-chimici e minerali, vengono ispessiti per gravità, mentre i fanghi biologici che non sedimentano bene vengono ispessiti per flottazione o mediante un ispessitore meccanico assistito da polimeri. La nostra guida a quando è necessario il DAF tratta il caso della flottazione in modo più dettagliato.
Come l'ispessimento modifica il filtro pressa
Un filtropressa è una macchina a funzionamento discontinuo con un volume fisso delle camere. Ogni ciclo riempie le camere con il panello, e il tempo di ciclo è il tempo necessario per formare quel panello dall'alimentazione. I solidi in alimentazione lo influenzano in tre modi:
- Tempo di riempimento. All'1% di solidi, una camera deve ricevere circa 30 volte il proprio volume di fango per riempirsi di torta; al 4%, circa 8 volte. La fase di riempimento si riduce da ore a ben meno di un'ora.
- Usura e intasamento della tela. Ogni metro cubo d'acqua spinto attraverso il tessuto vi trascina le particelle fini. Un alimento addensato significa meno acqua per chilogrammo di torta e tessuti più puliti.
- Polimero. Il polimero viene dosato per chilogrammo di solidi secchi, ma la miscelazione è migliore e il dosaggio è inferiore quando il fango viene concentrato prima del condizionamento anziché dopo.
Il risultato pratico è che una pressa alimentata con solidi al 3–6% completa due o quattro volte più cicli al giorno rispetto alla stessa pressa alimentata all'1%, quindi la pressa che gestisce il carico è più piccola ed economica. In termini di dimensionamento, il valore dei solidi in alimentazione è il primo dato che chiediamo, perché modifica il numero di piastre più di qualsiasi altro singolo parametro. Vedi Come calcolare la capacità del filtro pressa e Quanti pannelli filtranti mi servono.
Quando puoi saltare l'addensante
Non tutte le piante necessitano di una fase di addensamento separata:
- Fanghi chimici e minerali Da un underflow del chiarificatore sono spesso già al 3–10% di solidi e vanno direttamente alla pressa. I fanghi di galvanoplastica, conceria, tessili e minerari di solito rientrano in questo gruppo.
- Piccoli STP ed ETP Al di sotto di circa 500 m³/giorno, di solito si addensa nel serbatoio di accumulo dei fanghi per sedimentazione e decantazione durante la notte, il che è sufficiente per alimentare una piccola pressa al 2–3%.
- Impianti MBR mantengono il loro liquore misto a 8–12 g/L, quindi il loro fango di scarto è già vicino all'1% e generalmente è necessario un addensatore a tamburo rotante o un DAF prima di una pressa; non c'è fango primario che possa aiutare.
se il fango che arriva alla pressa ha una concentrazione di solidi inferiore al 2%, l'ispessimento si ripaga da solo in termini di dimensioni della pressa; se è superiore al 3%, un ispessitore aggiunge poco. Tra il 2% e il 3% dipende da quante ore al giorno può funzionare la pressa.
Addensamento nella linea di trattamento
In un tipico STP il treno è chiarificatore primario e chiarificatore secondario → miscelazione dei fanghi → addensatore → (digestore, se presente) → condizionamento → disidratazione. In un ETP di solito è chiarificatore o DAF → serbatoio di stoccaggio dei fanghi → condizionamento → disidratazione, con il serbatoio di stoccaggio che svolge l'addensamento. Nell'industria mineraria e nella lavorazione dei minerali l'addensatore è un'unità ad alto rendimento di grande diametro che alimenta la pressa al 30–60% di solidi, e i ruoli di "addensatore" e "disidratazione" sono gli stessi di cui sopra a una concentrazione molto più elevata. Il nostro ETP vs STP e disidratazione degli sterili di miniera gli articoli mostrano dove si colloca la stampa in ciascuno.
Scegliere l'addensante pensando alla pressa
Due punti sono importanti per la pressa a valle. Primo, il polimero aggiunto in un ispessitore meccanico condiziona il fango una volta; aggiungerne altro alla pressa per un secondo condizionamento è normale, ma i due prodotti devono essere compatibili e la dose totale dovrebbe essere verificata con un jar test anziché presunta. Secondo, il fango ispessito deve essere pompabile alla pressa: al di sopra del 6–8% di solidi, il fango biologico diventa difficile da pompare con una pompa centrifuga e necessita di una pompa a vite eccentrica o a pistone, e il serbatoio di accumulo del fango necessita di un miscelatore per impedirne la stratificazione. La nostra pagina su Apparecchiature per il trattamento delle acque reflue elenca le opzioni di addensamento e pompaggio che si abbinano alle nostre presse, e Condizionamento polimerico per tele filtranti di filtropresse copre il lato del dosaggio.
Domande frequenti
Perché il fango viene ispessito prima della disidratazione?
Poiché le attrezzature di disidratazione sono dimensionate in base al volume dei fanghi. L'ispessimento dall'1% al 4% di solidi rimuove tre quarti dell'acqua, quindi il filtropressa, la pompa di alimentazione, il polimero e il tempo di ciclo sono tutti più piccoli. Inoltre uniforma la concentrazione di alimentazione e fornisce uno stoccaggio tampone.
Quale concentrazione di solidi dovrei alimentare a un filtro pressa?
Per fanghi biologici e misti, un tenore di solidi del 3–6% è un buon obiettivo; per fanghi chimici e minerali provenienti da un chiarificatore, il 3–10% è tipico e non richiede un ispessitore separato. Al di sotto del 2%, un ispessitore si ripaga da solo in termini di dimensioni della pressa.
Quale addensante è migliore per i fanghi attivi di scarto?
Flottazione ad aria disciolta, un ispessitore a nastro a gravità o un ispessitore a tamburo rotante, tutti raggiungono il 4–7% di solidi. Il solo ispessimento a gravità raggiunge solo il 2–3% sui fanghi attivi di scarto e i fanghi tendono a diventare settici.
Posso saltare l'addensante?
Spesso, per i fanghi chimici e minerali che escono già dal chiarificatore al 3% o più, e per i piccoli impianti che sedimentano e decantano nel serbatoio di accumulo dei fanghi. I fanghi biologici diluiti sotto il 2% quasi sempre traggono beneficio da un ispessitore.
L'addensamento riduce il consumo di polimeri?
Il polimero viene dosato per tonnellata secca, quindi il totale non diminuisce automaticamente, ma la miscelazione e la formazione dei fiocchi sono migliori in un fango concentrato, e in pratica la dose combinata ispessitore-più-pressa è solitamente inferiore rispetto al dosaggio diretto del fango diluito nella pressa.
In che modo i solidi in alimentazione influenzano il tempo di ciclo del filtro pressa?
Fortemente. Con l'1% di solidi, una camera necessita di circa 30 volumi di camera di fango per riempirsi di torta; al 4% circa 8. La pressa completa due o quattro volte più cicli al giorno su fango ispessito, quindi una pressa più piccola gestisce lo stesso tonnellaggio.
Dicci il tuo tipo di fango, i solidi secchi giornalieri e la concentrazione attuale dell'alimentazione, e ti diremo se vale la pena aggiungere un ispessitore e dimensioneremo la pressa in ogni caso: richiedere una proposta di ispessimento e disidratazione.
Riferimenti: US EPA — Scheda tecnica sulle tecnologie per i biosolidi: ispessimento per gravità, US EPA — Scheda informativa sulla tecnologia dei biosolidi: Ispessimento e disidratazione mediante centrifuga, US EPA — Scheda informativa sulla tecnologia dei biosolidi: filtropressa a piastre incassate.