Resposta rápida: A dose de polímero para um filtro-prensa é definida por ensaio de jarro, não por regra empírica, e depois ajustada na prensa. Comece pela faixa típica para o lodo (lodo biológico 3–8 kg de polímero ativo por tonelada seca, municipal misto 2–5, lodo químico e mineral 0,5–2 ou nenhum), encontre a dose que proporciona a drenagem livre mais rápida e o filtrado mais claro no jarro, depois opere a prensa com essa dose e reduza-a gradualmente até que o tempo de ciclo ou a clareza do filtrado comecem a piorar. A sobredosagem é o erro mais comum: custa dinheiro, obstrui o tecido com polímero não reagido e produz uma torta viscosa. Coagulantes inorgânicos (cloreto férrico, alúmen, cal) são dosados primeiro quando o lodo é oleoso, fino ou tem baixa resistência do floco, e podem reduzir pela metade a necessidade de polímero.
O que o condicionamento faz em um filtro-prensa
Uma prensa-filtro separa a água dos sólidos forçando a água através de uma torta dos próprios sólidos. Isso só funciona se os sólidos formarem uma torta porosa. Sólidos finos, gelatinosos ou coloidais, que descrevem a maioria dos lodos biológicos e muitos lodos químicos, compactam-se numa camada impermeável e interrompem o fluxo em poucos minutos. Os produtos químicos de condicionamento ligam essas partículas finas em flocos maiores que deixam canais para a água escapar, e removem parte da água que está ligada às superfícies das partículas.
Duas famílias são usadas. Coagulantes inorgânicos (cloreto férrico, sulfato férrico, alúmen, cloreto de polialumínio, cal) neutralizam a carga superficial e adicionam um esqueleto mineral à torta. Polímeros orgânicos (poliacrilamidas, principalmente catiônicas para lodo) ligam as partículas em flocos grandes e resistentes em doses cem vezes menores em peso. As prensas de filtro usavam historicamente cal e férrico; hoje a maioria das prensas de lodo usa polímero sozinho ou uma dose baixa de coagulante seguida de polímero. A escolha importa para a torta: cal e férrico adicionam 15–30% aos sólidos secos enviados para descarte, o polímero não adiciona quase nada. Nosso artigo sobre tecido filtrante para biossólidos condicionados com polímero cobre o lado do tecido.
Faixas de dose típicas
| Lamas | Polímero catiônico, kg ativo por tonelada seca | Coagulante (se utilizado) | Notas |
|---|---|---|---|
| Lodo ativado residual (WAS) apenas | 5–10 | Ferro férrico 3–6% do DS ou PAC onde o floco é fraco | Caso mais difícil; alta demanda de carga; prensa de membrana ajuda |
| Misto primário + WAS, não digerido | 3–6 | Normalmente nenhum | A fibra primária ajuda |
| Biossólidos digeridos anaerobicamente | 6–12 | Ferro ou cal para controle de estruvita e odores | Maior demanda de carga após a digestão |
| Digerido aerobicamente | 5–9 | Raramente | Flocos finos, drenagem lenta |
| Biológico industrial (alimentar, cervejeiro, papel) | 3–8 | PAC 100–300 mg/L quando óleo ou finos estiverem presentes | Ampla faixa; teste de jarro essencial |
| Lodo físico-químico (coagulação/precipitação) | 0.5–2 | Já coagulado a montante | Frequentemente precisa apenas de um pequeno polímero aniônico ou não iônico |
| Lodo de hidróxido metálico | 0.5–1.5 | Nenhuma | Polímero aniônico comum |
| Mineral, rejeitos, lavagem de areia, cerâmica | 0–1 | Nenhum ou cal para o pH | Frequentemente filtrado sem produtos químicos; aniônico se usado |
| Lodo oleoso (refinaria, fundos de tanque, flotação DAF) | 2–5 | Ferro férrico ou PAC primeiro, 5–15% do DS | Coagulante quebra a emulsão; polímero sozinho faz pouco |
Estes são pontos de partida para o teste de jarros, não configurações. Dois lodos com o mesmo nome podem diferir por um fator de três na demanda de polímero, dependendo da idade do lodo, da temperatura, da presença de bactérias filamentosas e do que a estação descarrega a montante.
O teste do jarro: como realizá-lo para um filtro-prensa
Um teste de jarro para uma prensa é diferente de um para um clarificador porque a questão é a drenagem, não a sedimentação. O método que a maioria das plantas usa:
- Prepare o polímero a 0,1–0,2% de ativo em água limpa, deixe maturar por 30–60 minutos e confirme a concentração com os dados do fornecedor.
- Tome 500 mL de lodo na concentração que alimentará a prensa. Teste a alimentação real, não uma amostra diluída ou adensada.
- Adicione o polímero em cinco doses abrangendo a faixa esperada (por exemplo, 3, 4, 5, 6, 8 kg/t), misturando cada uma por 10–20 segundos a uma velocidade moderada constante. A mistura excessiva cisalha o floco; a mistura insuficiente deixa o polímero sem reagir.
- Despeje cada amostra sobre um pedaço do próprio tecido filtrante da prensa esticado sobre um funil e cronometre quanto tempo leva para coletar 200 mL de filtrado (o teste de drenagem livre ou "tempo para filtrar"). Observe a clareza do filtrado e se os sólidos deixados no tecido são firmes e se soltam facilmente.
- A melhor dose é a mais baixa que proporciona uma taxa de drenagem quase máxima e um filtrado claro. Acima dela, a drenagem deixa de melhorar e o floco torna-se viscoso e adere ao tecido.
O tempo de sucção capilar (CST) e a resistência específica à filtração (SRF) são versões de laboratório do mesmo teste com números associados; um CST abaixo de cerca de 20 segundos geralmente indica lodo que prensará bem. Um teste de funil Buchner sob vácuo fornece a SRF e, com alguns cálculos, uma estimativa do tempo de ciclo. A Senjie realiza esses testes em amostras de clientes como parte do dimensionamento da prensa; veja nosso filtro-prensa de laboratório e ampliação de escala artigo.
Aparando a dose na prensa
O teste do frasco fica dentro de cerca de 20% da dose correta. A prensa encontra o resto. Execute três ou quatro ciclos na dose do teste do frasco e registre o tempo de ciclo para atingir a pressão alvo, a clareza do filtrado nos primeiros dez minutos, os sólidos da torta e a facilidade com que a torta se solta. Em seguida, reduza a dose em passos de 10%. Os sinais de que você baixou demais são, em ordem: filtrado turvando no início do ciclo, tempo de ciclo aumentando, torta ficando mole e úmida no centro. Os sinais de excesso são torta viscosa, tecido que permanece escorregadio após a lavagem e um filtrado que espuma. A dose correta é um passo acima do ponto em que aparece o primeiro sinal de subdosagem.
Repita este exercício sempre que o lodo mudar: estação do ano, alteração no processo biológico, um novo efluente a montante ou um novo lote de polímero. As estações que definem a dose uma vez e a deixam inalterada normalmente aplicam uma sobredosagem de 30–50% durante anos.
Seleção de polímeros: carga, peso molecular e forma
As poliacrilamidas catiônicas são vendidas por densidade de carga (baixa, média, alta) e peso molecular (médio a muito alto), em forma de pó seco, emulsão ou pérola. Para filtros-prensa, o padrão geral é:
- Carregar: lodo biológico precisa de carga catiônica média a alta; lodo digerido frequentemente muito alta; lodos químicos e minerais são geralmente aniônicos ou não iônicos. A carga é a primeira variável a ser triada.
- Massa molecular: As prensas preferem pesos moleculares médios a altos, não os mais altos. Um peso molecular muito alto forma um floco grande e macio, ideal para uma prensa de correia ou centrífuga, mas comprime-se numa camada viscosa sob a pressão da prensa de filtro.
- Formulário: o pó é o mais barato por quilograma de ativo e armazena-se bem, mas precisa de uma unidade de preparação adequada com maturação; a emulsão é mais fácil de dosear em plantas pequenas, mas contém 50–60% de óleo e água que você paga para transportar.
Selecione três ou quatro produtos da gama do fornecedor por meio de teste de jarro antes de decidir; a diferença entre o melhor e o pior produto em um dado lodo é comumente de dois para um na dosagem.
Equipamento de maquiagem e dosagem
A maioria dos problemas com polímeros nas prensas são problemas de preparação. O pó que não está totalmente dissolvido forma “olhos de peixe” que cegam o tecido e desperdiçam produto; a solução dosada demasiado concentrada não se mistura na lama. As regras: preparar a 0,1–0,5% e diluir ainda mais para 0,05–0,1% no ponto de injeção; maturar as soluções de pó durante 30–60 minutos; injetar através de um misturador ou misturador estático na linha de lama com 10–30 segundos de contacto antes da bomba de alimentação; e nunca dosear polímero na aspiração de uma bomba de alimentação centrífuga, que corta o floco. Uma bomba de alimentação de cavidade progressiva ou de diafragma é mais suave. A nossa página sobre bombas de diafragma acionadas por ar e nosso equipamentos de tratamento de efluentes O escopo inclui unidades de preparação de polímeros e bombas dosadoras dimensionadas para a prensa.
Quando usar um coagulante também
Adicione cloreto férrico, PAC ou cal antes do polímero quando o teste de jarros mostrar flocos fracos que se quebram sob pressão, quando o lodo for oleoso, quando o filtrado carregar coloides finos que o polímero sozinho não consegue capturar, ou quando a dose de polímero estiver subindo acima de 10 kg/t. O férrico a 3–8% dos sólidos secos normalmente reduz a dose de polímero em um terço a metade e firma a torta, ao custo de mais sólidos secos para descartar e proteção contra corrosão para o equipamento de dosagem. A cal a 10–20% dos sólidos secos foi o condicionador clássico de filtro-prensa e ainda é usada onde a torta vai para o solo e o aumento do pH é útil para o controle de patógenos. Nosso precipitação de metais pesados O artigo aborda a química dos coagulantes nesse contexto.
Perguntas frequentes
Quanto polímero uma prensa-filtro precisa?
Normalmente, 3–8 kg de polímero catiônico ativo por tonelada seca para lodo biológico, 6–12 para biossólidos digeridos, 0,5–2 para lodo químico e de hidróxido metálico, e frequentemente nenhum para lamas minerais. Defina a dose real por teste de jarro e ajuste-a na prensa.
Como sei se estou dosando polímero em excesso?
Bolo viscoso e pegajoso; tecido que permanece escorregadio após a lavagem; filtrado espumante; e nenhuma melhoria no tempo de ciclo quando a dose é aumentada. Reduza em passos de 10% até que o filtrado comece a turvar, depois volte um passo.
Qual polímero é melhor para um filtro-prensa?
Normalmente, utiliza-se uma poliacrilamida catiônica de carga média a alta, com peso molecular médio a alto (não muito alto), para lodo biológico, e um produto aniônico ou não iônico para lodo químico e mineral. Selecione três ou quatro produtos por meio de teste de jarros; a diferença na dosagem entre os produtos pode ser de dois para um.
Devo usar cloreto férrico ou cal em vez de polímero?
Use-os além do polímero quando a resistência do floco for fraca, o lodo estiver oleoso ou a dose de polímero estiver subindo acima de cerca de 10 kg/t. Eles firmam a torta e reduzem a demanda de polímero, mas adicionam sólidos secos ao descarte.
Onde o polímero deve ser injetado?
Na linha de lodo através de um misturador estático ou misturador em linha 10–30 segundos antes da bomba de alimentação, a uma concentração de solução de 0,05–0,1%. Nunca na sucção de uma bomba centrífuga, que cisalha o floco.
Por que a dose certa continua mudando?
O lodo varia com a estação, a idade do lodo, as descargas a montante e o processo biológico. Repita o teste de jarra e ajuste na prensa sempre que a planta mudar ou chegar um novo lote de polímero; plantas que definem a dose uma única vez normalmente aplicam excesso de 30–50%.
Envie-nos uma amostra de lodo e realizaremos os testes de drenagem e CST, recomendaremos o tipo de polímero e a dose inicial, e dimensionaremos a prensa: solicitar um teste de condicionamento e dimensionamento.
Referências: US EPA — Ficha Técnica de Tecnologia de Biossólidos: Filtro-Prensa de Placas Recessadas (dados de condicionamento e desempenho), US EPA — Ficha Técnica de Tecnologia de Biossólidos: Prensa Desidratadora de Correia (faixas de dosagem de polímero por tipo de lodo).