Kalový šnekový lis: Jak funguje odvodňování šnekovým lisem, typy a výběr

Co je a Kalový šroubový lis ?

A kalový šroubový lis je kontinuální mechanický odvodňovací stroj, který odstraňuje vodu z kalu jejím vedením přes progresivně se zužující šroubovitý šnek uzavřený ve válcovém filtračním sítu. Jak se šnek otáčí, posouvá kal směrem k vypouštěcímu konci a současně zvyšuje kompresní tlak – vytlačuje volnou a intersticiální vodu ven skrz otvory síta a zhutňuje zbývající pevné látky do polosuchého koláče pro vypuštění.

Na rozdíl od dávkově provozovaného zařízení pracuje šnekový lis nepřetržitě a vyžaduje minimální zásah operátora, jakmile jsou nastaveny podmínky podávání. Filtrát (lisová voda) odtéká samospádem přes síto do sběrného žlabu pod jednotkou, přičemž odvodněný koláč je vypouštěn na konci šneku při řízeném protitlaku nastaveném nastavitelným výtlačným kuželem nebo škrticí deskou.

Odvodňovací stroje se šnekovým lisem jsou nyní standardním vybavením pro čištění komunálních odpadních vod, zpracování potravin, buničiny a papíru, nakládání se zvířecím hnojem a zpracování průmyslových odpadních vod – všude tam, kde je třeba před likvidací, kompostováním nebo energetickou rekuperací snížit objem a stabilizovat velkoobjemový kal.

Jak funguje odvodňování šnekovým lisem: Princip činnosti

Odvodňovací mechanismus ve šroubovém lisu kombinuje tři fyzikální síly: drenáž pod gravitací, mechanickou kompresí a smykem . Pochopení toho, jak se tyto síly vzájemně ovlivňují, pomáhá inženýrům vybrat správnou konfiguraci lisu a optimalizovat provozní parametry.

Zóna krmení a kondicionování

Upravený kal – obvykle předem upravený polymerním flokulantem pro agregaci jemných částic do větších, filtrovatelných vloček – vstupuje do lisu na vstupu vsázky. Počáteční sekce šneku (drenážní nebo gravitační zóna) umožňuje volné vodě rychle odtékat přes síto s minimálním aplikovaným tlakem, čímž se dosáhne významného zmenšení objemu předtím, než kal vstoupí do kompresní zóny.

Kompresní a odvodňovací zóna

Jak kal postupuje, stoupání šneku se zmenšuje a/nebo se zvyšuje průměr hřídele šneku – snižuje se objemová kapacita každého závitu šneku a postupně se vytváří kompresní tlak. Tato konstrukce zabraňuje náhlým kompresním špičkám, které by oslepily síto nebo poškodily křehkou strukturu vloček. Špičkové kompresní tlaky v průmyslových šnekových lisech se typicky pohybují od 0,3 MPa do 1,5 MPa v závislosti na typu kalu a cílové suchosti koláče.

Regulace vypouštění a zpětného tlaku

Na výstupním konci kuželová zátka, odpružený kužel nebo hydraulicky ovládaná škrticí deska vytváří zpětný tlak na koláč a zajišťuje, že kal je před výstupem plně stlačen. Zvýšení protitlaku obecně zvyšuje suchost koláče za cenu snížení kapacity průchodu – kompromis, který musí být kalibrován pro každý typ kalu během uvádění do provozu.

Typy strojů na odvodňování kalu: Šnekový lis vs. kalolis a další technologie

Trh lisů na odvodňování kalů zahrnuje několik konkurenčních technologií. Výběr správného stroje vyžaduje přizpůsobení charakteristik zařízení vlastnostem kalu, požadované suchosti koláče, dostupné ploše, energetickému rozpočtu a úrovni provozního personálu.

The kalolis pro odvodnění kalu dosahuje nejvyšší suchosti koláče ze všech metod mechanického odvodnění – často 35–50 % DS – což je preferováno pro kalové proudy určené na skládku (kde se platí poplatky za hmotnost/objem) nebo spalování (kde vlhkost přímo ovlivňuje výhřevnost). Jeho dávkový provoz, velké rozměry a vyšší poptávka po pracovní síle však omezují jeho konkurenceschopnost v aplikacích, kde je prioritou nepřetržitá propustnost a automatizace.

The odvodňování kalu šroubovým lisem Tento přístup nabízí nejlepší rovnováhu mezi nízkou spotřebou energie, nízkou spotřebou mycí vody, uzavřeným provozem a automatickým nepřetržitým provozem – což z něj činí výchozí volbu pro komunální čistírny odpadních vod, zařízení na zpracování potravin a chovy dobytka, kde je vyžadován nepřetržitý bezobslužný provoz.

Klíčové výkonnostní parametry pro odvodňování šnekovým lisem

Hodnocení a šroubový odvodňovací lis vyžaduje pochopení souhry mezi několika měřitelnými výstupy výkonu. Tyto parametry by měly být specifikovány a smluvně garantovány při nákupu zařízení.

Suchost dortu (DS %)

Obsah sušiny v koláči je primární výstupní mírou jakéhokoli lisu na odvodňování kalu. Pro šnekové lisy pracující s aktivovaným kalem komunálního odpadu (WAS) se typická suchost koláče pohybuje od 18 % až 30 % DS v závislosti na dávce polymeru, rychlosti šneku, nastavení protitlaku a odvodnitelnosti kalu (měřeno dobou kapilárního sání, CST). Vyhnilý směsný kal obvykle dosahuje 22–35 % DS. Kal z potravinářského odpadu s vysokým obsahem organických látek je často odvodňován na 20–28 % DS.

Rychlost zachycení pevných látek

Rychlost zachycení pevných látek (také nazývané regenerace pevných látek) měří procento příchozích suchých pevných látek, které opouštějí koláč spíše než filtrát. Dobře optimalizovaný systém odvodňování kalu pomocí šroubového lisu obvykle dosahuje 95–99 % zachycení pevných látek se správnou úpravou polymeru. Nízké zachycování pevných látek zvyšuje zatížení nerozpuštěných látek vracených do vlaku na úpravu kapalin, což zvyšuje provozní náklady v celém závodě.

Propustnost Kapacita

Kapacita šnekového lisu je uvedena v kg DS/hod (kilogramy sušiny za hodinu) spíše než objemový průtok, protože koncentrace vstupního kalu se velmi liší (typicky 0,5–6 % DS). Jediný šnek o průměru síta 200 mm zvládne 30–80 kg DS/h; velkoprůměrové jednotky (350–500 mm) mohou zpracovat 200–600 kg DS/hod. Konfigurace s více hřídeli nebo s více jednotkami jsou standardní pro vysokokapacitní instalace nad 1 000 kg DS/hod.

Spotřeba polymeru

Úprava polymeru (flokulantu) je nezbytná pro výkon šroubového lisu. Typické dávky polymeru pro odvodňování komunálního kalu se pohybují od 3 až 10 kg aktivního polymeru na tunu sušiny . Náklady na polymer často představují největší jednotlivé provozní náklady při odvodňování pomocí šroubového lisu, takže porovnání g polymeru / kg DS mezi konkurenčními stroji a polymerními produkty během pilotního testování je rozhodující pro analýzu nákladů na celý život.

Typy kalů vhodné pro odvodňování šroubovým lisem

Ne všechny typy kalů reagují na odvodňování šnekovým lisem stejně. Následující kategorie kalů mají dobře zdokumentovanou historii výkonu s technologií šroubového lisu:

• Kal z komunálních odpadních vod — odpadní aktivovaný kal (WAS), primární kal a směsný nebo vyhnilý směsný kal; celosvětově nejrozšířenější aplikace
• Kaly ze zpracování potravin a nápojů — odpady ze zpracování ovoce a zeleniny, mlékárenské odpadní kaly, biopevné látky z pivovarů a lihovarů; vysoký obsah organických látek dobře reaguje na šroubové lisování
• Hospodářská zvířata a zvířecí hnůj — prasečí kejda, dobytčí hnůj a odtok z drůbežárny; šnekové lisy jsou dominantní odvodňovací technologií v předzpracování zemědělských bioplynových stanic
• Celulózové a papírenské kaly — kal z primárních vláken a kal z biologického čištění z odpadních vod z papírny; obsah vlákniny napomáhá tvorbě koláčů a odvodňování
• Kal z akvakultury — tuhé odpadní vody z rybích farem, kal RAS (recirkulační akvakulturní systém); kompaktní jednotky šroubového lisu jsou vhodné pro menší měřítka a odlehlá místa typická pro chov ryb
• Řasy a biomasa bioreaktoru — sběr mikrořas pro aplikace biopaliv, krmiva pro zvířata nebo hnojiv; jemné stlačení zachovává integritu buněčné struktury tam, kde následné zpracování vyžaduje neporušenou biomasu

Kal s vysokým obsahem písku, písku nebo abrazivních minerálů je obecně méně vhodný pro odvodňování šroubovým lisem – abrazivní částice urychlují opotřebení síta a výrazně zvyšují frekvenci údržby. Filtrační lisy nebo dekantační odstředivky jsou obvykle vhodnější pro proudy minerálních kalů z těžby, těžby nebo zpracování keramiky.

Vlastnosti konstrukce šroubového lisu k vyhodnocení

Mezi výrobci existují značné konstrukční rozdíly kalové lisy . Následující konstrukční prvky mají největší vliv na dlouhodobý výkon, náklady na údržbu a provozní spolehlivost.

Materiál obrazovky a design clony

Filtrační síto je součástí s nejvyšším opotřebením v jakémkoli odvodňovacím stroji se šroubovým lisem. Síta jsou k dispozici v konfiguraci klínový drát (profilovaný drát), perforovaný plech z nerezové oceli a tkané drátěné pletivo. Klínová drátěná síta — s drátem z V-profilu orientovaným tak, aby představoval úzkou štěrbinu — nabízí vynikající odolnost proti zaslepení a delší životnost než perforovaná deska pro vláknité nebo lepivé typy kalů. Velikost otvoru síta (typicky šířka štěrbiny 0,2–1,0 mm) musí odpovídat velikosti vloček vytvořených úpravou polymeru.

Regulace rychlosti pohonu a šroubu s proměnnou rychlostí

Moderní jednotky šnekového odvodňovacího lisu jsou vybaveny pohony s proměnnou frekvencí (VFD), které umožňují nastavení rychlosti otáčení šneku mezi přibližně 1–5 ot./min. Nižší rychlost šneku prodlužuje dobu zdržení a kompresi, čímž zlepšuje suchost koláče na úkor průchodnosti. Automatické řízení VFD spojené se zpětnou vazbou točivého momentu umožňuje lisu samočinně optimalizovat rychlost šneku v reakci na změny koncentrace vstupního kalu – kritická vlastnost pro zařízení, kde je vysoká variabilita krmiva.

Samočistící mechanismy obrazovky

Zaslepení síta – postupné ucpávání otvorů síta jemnými částicemi nebo lepkavými organickými látkami – snižuje odvodnění filtrátu a časem snižuje odvodňovací výkon. Přední konstrukce šroubových lisů to řeší systémy přerušovaného nebo kontinuálního čištění síta : mycí lišty rozprašovacích trysek, rotační čističe kartáčů nebo oscilační rozprašovací hlavy, které odstraňují usazeniny povrchového koláče mezi výrobními cykly. Samočistící schopnost přímo snižuje ruční mytí a prodlužuje nepřetržité provozní intervaly.

Uzavřené pouzdro pro zachycení zápachu a aerosolu

Odvodňování kalu vytváří sirovodík, čpavek a bioaerosoly, které v městských čistírnách představují zdravotní rizika a stížnosti na zápach. Plně uzavřené pouzdro šroubového lisu s podtlakovými ventilačními přípojkami umožňuje zachycení vzduchu plného zápachu a jeho směrování do biofiltru nebo chemické pračky – což je stále závaznější požadavek na design v nových komunálních odvodňovacích zařízeních.

Provozní optimalizace a odstraňování problémů

Dokonce i dobře specifikovaný šnekový lis na odvodňování kalu bude nedostatečná, pokud nastavení kondicionování, protitlaku a rychlosti není optimalizováno pro aktuálně zpracovávaný kal. Následující provozní parametry odpovídají za většinu výkonnostních problémů pozorovaných u instalací v terénu.

1. Typ a dávka polymeru — kationtový polyakrylamid (PAM) je standardem pro biologické kaly; molekulová hmotnost a hustota náboje musí odpovídat charakteristikám kalu; předávkování způsobuje kluzký, nedostatečně odvodněný koláč; nedostatečné dávkování má za následek špatné zachycování pevných látek a vlhký koláč
2. Ředění polymeru a doba kontaktu — polymer musí být před vstupem do lisu zředěn na správnou pracovní koncentraci (0,05–0,2 %) a musí být poskytnuta dostatečná doba promíchání s kalem; řadové statické mísiče nebo flokulační nádrže s definovanou hydraulickou dobou zdržení zajišťují konzistentní úpravu
3. Koncentrace krmiva — většina šnekových lisů funguje nejlépe s podávaným kalem v rozsahu 0,5–4 % DS; zahušťování vstupního kalu před lisováním (pomocí gravitačních zahušťovadel nebo jednotek flotace rozpuštěným vzduchem) snižuje zatížení lisu a zlepšuje suchost koláče
4. Nastavení protitlaku — zvýšit protitlak ke zvýšení suchosti koláče, když jsou k dispozici pevné látky; snižte zpětný tlak, pokud krouticí moment šroubu překročí bezpečné limity nebo pokud je třeba maximalizovat průchodnost během období špičkového průtoku
5. Frekvence kontroly obrazovky — naplánovat týdenní vizuální kontrolu stavu obrazovky; částečné zaslepení v lokalizovaných zónách je často prvním příznakem nedostatečného dávkování polymeru nebo kalu se zvýšenou frakcí jemných částic