Sludge Screw Press: How Screw Press Dewatering Works, Types & Selection

Mikä on a Lietteen ruuvipuristin ?

A lieteruuvipuristin on jatkuva mekaaninen vedenpoistokone, joka poistaa vettä lietteestä kuljettamalla sitä asteittain kapenevan kierreruuvin läpi, joka on suljettu sylinterimäiseen suodatinseulaan. Kun ruuvi pyörii, se siirtää lietettä kohti poistopäätä ja samalla lisää puristuspainetta – pakottaa vapaan ja väliveden ulos seulan aukoista ja tiivistää jäljellä olevat kiinteät aineet puolikuivaksi kakuksi poistoa varten.

Toisin kuin eräkäyttöiset laitteet, ruuvipuristin toimii jatkuvasti ja vaatii vain vähän käyttäjän toimia, kun syöttöolosuhteet on määritetty. Suodos (puristusvesi) valuu painovoiman avulla sihdin läpi yksikön alla olevaan keräyskaukaloon, kun taas kuivattu kakku poistetaan ruuvin päästä säädettävällä poistokartiolla tai kuristuslevyllä säädetyllä vastapaineella.

Ruuvipuristinvedenpoistokoneet ovat nykyään vakiovarusteita kunnallisissa jätevesien käsittelyssä, elintarvikejalostuksessa, sellun ja paperin käsittelyssä, lannan käsittelyssä ja teollisuuden jätevesien käsittelyssä – aina, kun suurimääräisen lietteen tilavuutta on vähennettävä ja stabiloitava ennen hävittämistä, kompostointia tai energian talteenottoa.

Kuinka ruuvipuristin vedenpoisto toimii: Toimintaperiaate

Ruuvipuristimen vedenpoistomekanismi yhdistää kolme fyysistä voimaa: vedenpoisto painovoiman vaikutuksesta, mekaaninen puristus ja leikkaus . Näiden voimien vuorovaikutuksen ymmärtäminen auttaa insinöörejä valitsemaan oikean puristimen kokoonpanon ja optimoimaan toimintaparametrit.

Syöttö- ja hoitovyöhyke

Käsitelty liete – joka on tyypillisesti esikäsitelty polymeerihöytälöintiaineella hienojen hiukkasten aggregoimiseksi suuremmiksi, suodatettaviksi flokkeiksi – tulee puristimeen syöttöaukon kautta. Ruuvin alkuosa (tyhjennys- tai painovoimavyöhyke) mahdollistaa vapaan veden nopean valumisen sihdin läpi mahdollisimman pienellä paineella, mikä saavuttaa merkittävän tilavuuden pienenemisen ennen kuin liete tulee puristusvyöhykkeelle.

Puristus- ja vedenpoistoalue

Lietteen edetessä ruuvin nousu pienenee ja/tai ruuvin akselin halkaisija kasvaa – mikä vähentää kunkin ruuvin lennon tilavuuskapasiteettia ja rakentaa puristuspainetta asteittain. Tämä muotoilu välttää äkilliset puristuspiikit, jotka sokaisisivat näytön tai vahingoittaisivat herkkää flokkirakennetta. Teollisuuden ruuvipuristimien huippupuristuspaineet vaihtelevat tyypillisesti välillä 0,3 MPa - 1,5 MPa , riippuen lietetyypistä ja kakun kuivuustavoitteesta.

Purkauksen ja vastapaineen hallinta

Poistopäässä kartiomainen tulppa, jousikuormitettu kartio tai hydraulisesti ohjattu kuristinlevy kohdistaa vastapainetta kakkuun varmistaen, että liete puristuu täysin kokoon ennen poistumista. Lisääntyvä vastapaine nostaa yleensä kakun kuivuutta pienentyneen tuotantokapasiteetin kustannuksella – kompromissi, joka on kalibroitava kullekin lietetyypille käyttöönoton aikana.

Lietteen vedenpoistokoneiden tyypit: ruuvipuristin vs. suodatinpuristin ja muut tekniikat

Lietteen vedenpoistopuristimien markkinat sisältävät useita kilpailevia teknologioita. Oikean koneen valitseminen edellyttää laitteiden ominaisuuksien ja lietteen ominaisuuksien, vaaditun kakun kuivuuden, käytettävissä olevan jalanjäljen, energiabudjetin ja käyttöhenkilöstön yhteensovittamista.

The suodatinpuristin lietteen vedenpoistoon saavuttaa kaikista mekaanisista vedenpoistomenetelmistä korkeimman kakun kuivuuden – usein 35–50 % DS – joten se sopii ensisijaisesti kaatopaikalle (jos paino/tilavuusmaksuja) tai poltettavaksi (jos kosteus vaikuttaa suoraan lämpöarvoon) tarkoitettuihin lietevirtoihin. Sen eräkäyttö, suuri jalanjälki ja suurempi työvoiman kysyntä rajoittavat kuitenkin sen kilpailukykyä sovelluksissa, joissa jatkuva suoritus ja automaatio ovat etusijalla.

The ruuvipuristinlietteen vedenpoisto lähestymistapa tarjoaa parhaan tasapainon alhaisen energiankulutuksen, alhaisen pesuveden käytön, suljetun toiminnan ja automatisoidun jatkuvan käytön välillä – tehden siitä oletusvaihtoehdon kunnallisissa jätevesilaitoksissa, elintarvikejalostuslaitoksissa ja karjatalouksissa, joissa vaaditaan ympärivuorokautista ilman valvontaa.

Tärkeimmät suorituskykyparametrit ruuvipuristimen vedenpoistoon

Arvioimassa a ruuvi vedenpoistopuristin edellyttää useiden mitattavissa olevien suoritustulosten välisen vuorovaikutuksen ymmärtämistä. Nämä parametrit on määriteltävä ja sopimuksella taattava laitehankinnassa.

Kakun kuivuus (DS %)

Kakun kuiva-ainepitoisuus on minkä tahansa lietteen vedenpoistopuristimen ensisijainen tuotosmitta. Yhdyskuntajätteen aktiivilietettä (WAS) käyttäville ruuvipuristimille tyypillinen kakun kuivuus vaihtelee 18-30 % DS riippuen polymeeriannoksesta, ruuvin nopeudesta, vastapaineasetuksesta ja lietteen vedenpoistokyvystä (mitattu kapillaariimuajalla, CST). Mädätetty sekaliete saavuttaa tyypillisesti 22–35 % DS. Elintarvikejäteliete, jonka orgaaninen pitoisuus on korkea, on usein kuivattu 20–28 %:iin.

Kiinteiden aineiden sieppausnopeus

Kiinteiden aineiden sieppausnopeus (kutsutaan myös kiinteiden aineiden talteenotoksi) mittaa saapuvien kuiva-aineiden prosenttiosuutta, joka poistuu kakkuun suodoksen sijaan. Hyvin optimoitu ruuvipuristinlietteen vedenpoistojärjestelmä onnistuu tyypillisesti 95–99 % kiintoainesosia asianmukaisella polymeerikäsittelyllä. Alhaisen kiintoaineen talteenotto lisää nesteenkäsittelyyn palautettua kiintoainekuormaa, mikä nostaa koko laitoksen käyttökustannuksia.

Suorituskyky

Ruuvipuristimen kapasiteetti on ilmoitettu kg DS/tunti (kilogrammaa kuiva-ainetta tunnissa) tilavuusvirtauksen sijaan, koska syöttölietteen pitoisuus vaihtelee suuresti (tyypillisesti 0,5–6 % DS). Yksi ruuvi, jonka seulan halkaisija on 200 mm, kestää 30–80 kg DS/h; halkaisijaltaan suuret yksiköt (350–500 mm) pystyvät käsittelemään 200–600 kg DS/tunti. Moniakseliset tai usean yksikön kokoonpanot ovat vakiona suurikapasiteettisissa asennuksissa, joiden massa on yli 1 000 kg DS/h.

Polymeerin kulutus

Polymeerinen (flokkulantti) käsittely on välttämätöntä ruuvipuristimen suorituskyvyn kannalta. Tyypilliset polymeeriannokset kunnallislietteen vedenpoistoon vaihtelevat 3-10 kg aktiivista polymeeriä kuiva-ainetonnia kohden . Polymeerikustannukset ovat usein suurin yksittäinen käyttökustannus ruuvipuristimen vedenpoistossa, joten g polymeerin / kg DS:n vertailu kilpailevien koneiden ja polymeerituotteiden välillä pilottitestauksen aikana on kriittinen koko elinkaaren kustannusanalyysin kannalta.

Lietetyypit, jotka sopivat ruuvipuristimen vedenpoistoon

Kaikki lietetyypit eivät reagoi samalla tavalla ruuvipuristimen vedenpoistoon. Seuraavilla lieteluokilla on hyvin dokumentoitu suorituskykyhistoria ruuvipuristintekniikalla:

• Kunnallinen jätevesiliete — jäteaktiiviliete (WAS), primääriliete ja sekoitettu tai mädätetty sekoitettu liete; yleisin sovellus maailmanlaajuisesti
• Elintarvikkeiden ja juomien jalostusliete — hedelmien ja vihannesten prosessointijätteet, maitotuotteiden jätevesiliete, panimoiden ja tislaamoiden biokiintoaineet; korkea orgaaninen pitoisuus reagoi hyvin ruuvipuristukseen
• Karja ja eläinten lantaa — sikaliet, karjanlanta ja siipikarjatalon valuma; ruuvipuristimet ovat hallitseva vedenpoistotekniikka maatalouden biokaasulaitosten esikäsittelyssä
• Sellu- ja paperitehtaan liete — primäärikuituliete ja biologisen käsittelyn liete paperitehtaan jätevesistä; kuitupitoisuus auttaa kakun muodostumista ja valumista
• Vesiviljelyliete — kalanviljelylaitosten jätevesi, RAS (recirculating Aquaculture System) -liete; kompaktit ruuvipuristimet sopivat hyvin kalanviljelylle tyypillisiin pienempiin vaakoihin ja syrjäisiin paikkoihin
• Levät ja bioreaktoribiomassa — mikrolevien korjuu biopolttoainetta, eläinten rehua tai lannoitteita varten; hellävarainen puristus säilyttää solurakenteen eheyden, kun jatkokäsittely vaatii ehjää biomassaa

Liete, jossa on paljon hiekkaa, hiekkaa tai hankaavia mineraaleja, ei yleensä sovellu vedenpoistoon ruuvipuristimella – hankaavat hiukkaset nopeuttavat seulan kulumista ja lisäävät huollon tiheyttä merkittävästi. Suodatinpuristimet tai sentrifugidekantterit soveltuvat tyypillisesti paremmin mineraaliraskaisiin lietevirtoihin louhinnasta, kaivostoiminnasta tai keramiikan käsittelystä.

Ruuvipuristinkoneen suunnitteluominaisuudet arvioitavaksi

Suunnittelussa on merkittäviä eroja valmistajien välillä lietteen puristuskoneet . Seuraavilla suunnitteluelementeillä on suurin vaikutus pitkän aikavälin suorituskykyyn, ylläpitokustannuksiin ja käyttövarmuuteen.

Näytön materiaali ja aukon suunnittelu

Suodatinverkko on kaikkien ruuvipuristimen vedenpoistokoneen eniten kuluva komponentti. Seulat ovat saatavilla kiilalangalla (profiloitu lanka), rei'itetyllä ruostumattomasta teräksestä valmistettuna levynä ja kudotulla lankakankaalla. Kiilalankaverkot — V-profiililangalla, joka on suunnattu siten, että aukko on kapea — tarjoaa erinomaisen kestävyyden sokeuttamiselle ja pidemmän käyttöiän kuin rei'itetty levy kuitu- tai tahmealle lietetyypille. Näytön aukon koko (yleensä 0,2–1,0 mm raon leveys) on sovitettava polymeerikäsittelyllä tuotettuun flokkikokoon.

Muuttuvan nopeuden käyttö ja ruuvinopeuden säädin

Nykyaikaiset ruuvivedenpoistopuristimet on varustettu taajuusmuuttajakäytöillä (VFD), jotka mahdollistavat ruuvin pyörimisnopeuden säätämisen välillä noin 1-5 rpm. Pienempi ruuvin nopeus pidentää viipymisaikaa ja puristusta, mikä parantaa kakun kuivuutta läpimenon kustannuksella. Automaattinen VFD-ohjaus yhdistetty vääntömomentin takaisinkytkentään sallii puristimen itseoptimoida ruuvin nopeuden vasteena rehulietteen pitoisuuden muutoksiin – kriittinen ominaisuus laitoksissa, joissa rehun vaihtelu on suuri.

Itsepuhdistuvan näytön mekanismit

Seulan sokeus – seulan aukkojen asteittainen tukkiminen hienoilla hiukkasilla tai tahmeilla orgaanisilla aineilla – vähentää suodoksen valumista ja huonontaa vedenpoistotehoa ajan myötä. Johtavat ruuvipuristimet käsittelevät tätä ajoittaiset tai jatkuvat näytön puhdistusjärjestelmät : suihkutussuuttimien pesutangot, pyörivät harjapuhdistimet tai värähtelevät suihkupäät, jotka poistavat pintakakun kertymisen tuotantojaksojen välillä. Itsepuhdistuskyky vähentää suoraan käsinpesutyötä ja pidentää jatkuvia käyttövälejä.

Suljettu kotelo hajujen ja aerosolien eristämiseksi

Lietteen vedenpoistossa syntyy rikkivetyä, ammoniakkia ja bioaerosoleja, jotka aiheuttavat työterveyshaittoja ja hajuvalituksia kaupunkien käsittelylaitoksissa. Täysin suljettu ruuvipuristinkotelo, jossa on alipaineilmanvaihtoliitännät, mahdollistaa hajuisen ilman sieppaamisen ja ohjaamisen biosuodattimeen tai kemialliseen pesuriin – yhä pakollisempi suunnitteluvaatimus uusissa kunnallisissa vedenpoistolaitteistoissa.

Toiminnan optimointi ja vianmääritys

Jopa hyvin määritelty lietteen vedenpoistoruuvipuristin toimii huonommin, jos ilmastointi-, vastapaine- ja nopeusasetuksia ei ole optimoitu todellista käsiteltävää lietettä varten. Seuraavat toimintaparametrit aiheuttavat suurimman osan kenttäasennuksissa havaituista suorituskykyongelmista.

1. Polymeerin tyyppi ja annos — Kationinen polyakryyliamidi (PAM) on biologisen lietteen standardi; molekyylipaino ja varaustiheys on sovitettava lietteen ominaisuuksiin; yliannostus aiheuttaa liukkaan, alivalutetun kakun; aliannostus johtaa huonoon kiintoaineen talteenottoon ja märkään kakkuun
2. Polymeerin laimennus ja kosketusaika — polymeeri on laimennettava oikeaan käyttöpitoisuuteen (0,05–0,2 %) ja sille on annettava riittävä sekoitusaika lietteen kanssa ennen puristimeen menemistä; Inline-staattiset sekoittimet tai flokkulointisäiliöt, joissa on määritelty hydraulinen viipymäaika, varmistavat tasaisen käsittelyn
3. Rehun keskittyminen — useimmat ruuvipuristimet toimivat parhaiten 0,5–4 % DS:n syöttölietteellä; syöttölietteen sakeuttaminen ennen puristamista (käyttämällä painovoiman sakeuttajia tai liuenneen ilman vaahdotusyksiköitä) vähentää puristimen kuormitusta ja parantaa kakun kuivuutta
4. Back-pressure adjustment — increase back-pressure to raise cake dryness when solids are available; reduce back-pressure if screw torque exceeds safe limits or if throughput must be maximized during peak flow periods
5. Screen inspection frequency — schedule weekly visual inspection of screen condition; partial blinding in localized zones is often the first sign of polymer under-dosing or sludge with elevated fine-particle fraction