مرشح الطبل أو مرشح القرص؟ كيفية اختيار تصفية مياه الصرف الصحي وتربية الأحياء المائية

إن الاختيار بين مرشح الأسطوانة ومرشح القرص ليس مجرد مسألة تتعلق بالتكنولوجيا التي توفر "ترشيحًا أفضل". بالنسبة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي، وأنظمة تربية الأحياء المائية المعاد تدويرها، ومشاريع إعادة استخدام المياه الصناعية، وتطبيقات التلميع العالي، يعتمد الاختيار الصحيح على التدفق الهيدروليكي، وتركيز المواد الصلبة العالقة، وإزالة الجسيمات المطلوبة، والبصمة المتاحة، واستراتيجية الغسيل العكسي، ومتطلبات الصيانة طويلة المدى.

هناك أيضًا تمييز مهم في المصطلحات. في تطبيقات مياه الصرف الصحي وتربية الأحياء المائية، أ يشير مرشح الأسطوانة عادةً إلى شاشة دقيقة للأسطوانة الدوارة ، بينما يستخدم مرشح القرص عادةً أقراص مرشح دوارة متعددة أو لوحات وسائط من القماش لتوفير مساحة ترشيح كبيرة في هيكل مدمج. وهذا يختلف عن المرشحات الأسطوانية الدوارة والمرشحات القرصية المفرغة المستخدمة في نزح الماء من الكعك في التعدين والمعالجة الكيميائية.

تركز شركة Hangzhou NIHAO Environmental على تطبيقات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي، وبالتالي فإن المقارنة التالية تتناول في المقام الأول أنظمة الشاشات الدقيقة الميكانيكية وأنظمة الترشيح الثالثي.

مبادئ العمل والاختلافات الرئيسية في التصميم بين مرشحات الأسطوانة والأقراص

يستخدم مرشح الأسطوانة الدوارة شاشة أسطوانية تدور ببطء بينما يظل جزء من الأسطوانة مغمورًا. عادة ما تدخل مياه الصرف الصحي إلى الأسطوانة بشكل محوري وتمر إلى الخارج من خلال الشاشة. تبقى الجسيمات العالقة الأكبر من فتحات الشاشة على سطح الشاشة الداخلي. مع تراكم المواد الصلبة، تزداد المقاومة الهيدروليكية حتى يبدأ مستشعر المستوى أو التحكم التفاضلي في مستوى الماء في التنظيف.

تدور الأسطوانة بعد ذلك بينما تقوم فوهات الرش بغسل المواد الصلبة المحتبسة في حوض التجميع الداخلي. تستخدم أنظمة الترشيح الأسطواني NIHAO هذا المبدأ لتطبيقات مثل مياه تدوير تربية الأحياء المائية، ومعالجة المياه الخام، وإزالة الطحالب، والمعالجة المسبقة لمياه الصرف الصحي.

يحقق مرشح قرص مياه الصرف الصحي هدفًا مشابهًا لإزالة المواد الصلبة ولكنه يوزع وسائط الترشيح عبر أقراص عمودية متعددة أو مغمورة جزئيًا. يمر الماء عبر القماش أو الوسائط ذات الشاشة الدقيقة المرتبطة بأجزاء القرص الفردية. ومع تراكم المواد الصلبة، تدور الأقراص عبر منطقة التنظيف حيث تعمل رشاشات الغسيل العكسي أو أنظمة الشفط على إزالة المواد المحتجزة.

الميزة الهندسية الرئيسية لتكوين القرص هي منطقة الترشيح لكل وحدة بصمة . تؤدي إضافة الأقراص إلى زيادة منطقة الترشيح النشطة دون زيادة مساحة المعدات بشكل متناسب. لذلك يتم استخدام مرشحات الأقراص القماشية التجارية بشكل متكرر لإزالة المواد الصلبة العالقة من الدرجة الثالثة حيث تكون مساحة المصنع محدودة.

ويمكن تلخيص الفرق فيما يلي:

ولذلك فإن سؤال الشراء الأكثر أهمية ليس ما إذا كانت الأسطوانة أو القرص "يتم ترشيحها بشكل أفضل"، ولكن ما مقدار مساحة الترشيح المطلوبة عند التحميل الهيدروليكي والمواد الصلبة المتوقعة.

أداء الترشيح: تقييمات الميكرون، وحجم الجسيمات، والطاقة، واستخدام مياه الغسيل العكسي

يعد تصنيف الميكرون أحد المواصفات الأولى التي يقارنها المشترون، ولكن لا ينبغي تقييمها بمفردها.

قد تستخدم الشاشات الدقيقة للأسطوانة الدوارة NIHAO فتحات الشاشة في حوالي نطاق 30-200 ميكرون ، مع 60-200 ميكرون شائع الاستخدام في الترشيح الميكانيكي لتربية الأحياء المائية. يمكن للشاشة الدقيقة أن تلتقط جزيئات أصغر، ولكنها تتراكم أيضًا المواد الصلبة بسرعة أكبر وتتطلب عادةً الغسيل العكسي بشكل متكرر.

يمكن أيضًا تجهيز المرشحات القرصية بوسائط منسوجة بشكل جيد أو من القماش الوبر. تسمح منطقة الترشيح الإجمالية الكبيرة الخاصة بها بإنتاجية هيدروليكية عالية نسبيًا مع الحفاظ على مساحة تركيب مدمجة. تصف فيوليا الترشيح القرصي باستخدام وسائط القماش على وجه التحديد كتقنية لإزالة المواد الصلبة العالقة الدقيقة وتلميع مياه الصرف الصحي.

ينبغي النظر في العديد من متغيرات الأداء معًا:

ولا تحتوي أي من التقنيتين على نسبة مئوية عالمية من مياه الغسيل العكسي أو قيمة كيلوواط ساعة لكل متر مكعب. تختلف هذه الأرقام بشكل كبير مع TSS المؤثر، وخصائص الجسيمات، وفتح الوسائط، والتحميل الهيدروليكي، وضغط الفوهة، ومنطق التشغيل الآلي، وما إذا كان يتم إعادة استخدام المياه المفلترة للتنظيف.

بالنسبة لمحطات مياه الصرف الصحي في الولايات المتحدة، فإن هذا التمييز مهم لأنه غالبًا ما يتم تركيب الترشيح الثلاثي لتقليل المواد الصلبة العالقة بشكل أكبر قبل التصريف أو إعادة الاستخدام أو التطهير. تتضمن التوجيهات التنظيمية الحالية لولاية كاليفورنيا صراحةً وسائط القماش والترشيح القرصي بين تقنيات الترشيح للمعالجة الثلاثية المستخدمة لتقليل المواد الصلبة الذائبة المتبقية والمواد العضوية القابلة للتحلل.

بالنسبة لتربية الأحياء المائية، يمكن أن تكون إزالة الجسيمات أكثر حساسية لأنه يجب إزالة الأعلاف غير المأكولة والمواد الصلبة البرازية قبل أن تتحلل إلى ملوثات ذائبة أو غروية دقيقة. تشير وكالة حماية البيئة إلى أن مرافق تربية الأحياء المائية العاملة بموجب تصاريح NPDES قد تواجه قيودًا رقمية أو سردية على تدفق الملوثات.

توزيع التكلفة: النفقات الرأسمالية والنفقات التشغيلية والتكلفة الإجمالية للملكية

يمكن أن تؤدي مقارنة سعر شراء المعدات فقط إلى اختيار مرشح خاطئ.

يجب أن تشمل التكلفة الإجمالية المثبتة ما يلي:

• معدات التصفية
• هيكل خرساني أو داعم
• المضخات والأنابيب
• الضوابط الكهربائية وPLC
• نظام الغسيل العكسي
• عمالة التثبيت
• استبدال الشاشة أو القماش
• صيانة فوهة الرش
• المحامل والأختام
• كهرباء
• التعامل مع مياه الغسيل العكسي
• التخلص من الحمأة أو الغربلة

يمكن أن توفر المرشحات القرصية مساحة ترشيح كبيرة في مساحة صغيرة نسبيًا، ولكن كل قرص إضافي يقدم المزيد من لوحات الوسائط والأختام والمكونات الداخلية وقطع الغيار. وبالتالي يمكن أن تزيد تكلفة المعدات الأولية بسرعة مع زيادة القدرة الهيدروليكية.

تحتوي المرشحات الأسطوانية عمومًا على ترتيب شبكي أسطواني مباشر ميكانيكيًا. ومع ذلك، يمكن أن يؤثر تلف الشاشة الرئيسية أو تعميتها على جزء كبير نسبيًا من منطقة الترشيح في وقت واحد.

توضح تكاليف المشروعات البلدية الأمريكية المنشورة لماذا يجب على المشترين تجنب التعامل مع رقم واحد باعتباره "سعر مرشح القرص" العالمي. تضمنت وثيقة تخطيط مياه الصرف الصحي في إلينوي تقريبًا 200000 دولار أمريكي من التكلفة الرأسمالية المرتبطة بترشيح قرص الوسائط القماشية في أحد المشاريع، في حين قدر تقرير هندسة المياه المعاد تدويرها في فريسنو بحوالي إجمالي تكلفة رأسمالية تبلغ 4.1 مليون دولار أمريكي و90.000 دولار أمريكي للتشغيل والصيانة السنوية لتركيب مرشح وسائط القماش بقدرة 5 مليون جالون يوميًا . تمثل هذه الأرقام الأنظمة المثبتة الخاصة بالمشروع وليس عروض أسعار المعدات فقط.

بالنسبة للمشتريات الأولية، فمن المفيد أن نطلب ما يلي:

النفقات الرأسمالية لكل تدفق تصميم، تكاليف التشغيل السنوية المتوقعة لاستبدال الوسائط، تكلفة دورة حياة تبلغ 10 أو 20 عامًا

بدلاً من مقارنة أسعار شراء المرشحات وحدها.

مصفوفة قرار التطبيق: البلدية والصناعية وتربية الأحياء المائية والتعدين والأغذية

تضع الصناعات المختلفة متطلبات مختلفة جدًا على الترشيح الميكانيكي.

مياه الصرف الصحي البلدية

يصبح الترشيح القرصي جذابًا بشكل خاص عندما تحتاج البلدية إلى إضافة ترشيح ثالثي دون إنشاء مبنى مرشح جديد كبير. تعترف الأدبيات الفنية لوكالة حماية البيئة (EPA) أيضًا بالترشيح الثلاثي كطريقة مهمة لتقليل المواد الصلبة العالقة الدقيقة المتبقية بعد التنقية الثانوية.

تربية الأحياء المائية

تعد مرشحات الأسطوانة الدوارة من بين المرشحات الميكانيكية الأكثر عملية لإعادة تدوير أنظمة تربية الأحياء المائية لأنها تزيل باستمرار نفايات الأسماك المعلقة قبل أن تدخل المعالجة البيولوجية.

يمكن لمرشحات الأسطوانة NIHAO استخدام شاشات دقيقة دقيقة لاعتراض جزيئات التغذية والبراز والألياف والمواد العالقة الأخرى.

على سبيل المثال، تصف وثيقة تربية الأحياء المائية الحديثة في ولاية ماين مياه الصرف الصحي التي تمر أولاً عبر مرشح أسطواني مزود بحوالي قماش شاشة 36-40 ميكرون ، مما يوضح كيف يمكن استخدام غربلة الطبل الدقيقة في أنظمة تربية الأحياء المائية المكثفة.

مياه الصرف الصناعي

لا يوجد فائز عالمي.

إن المصنع الذي ينتج مياه صرف متسقة نسبيًا مع TSS معتدل ولكنه يتطلب مساحة صغيرة من المعدات قد يفضل المرشح القرصي. قد يكون من الأسهل إدارة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على ألياف أو طحالب أو مواد صلبة عضوية أكبر أو تحميل متغير باستخدام مرشح الأسطوانة الدوارة.

يُنصح بشدة بإجراء الاختبار التجريبي عندما تكون المواد الصلبة لزجة أو زيتية أو ليفية أو قابلة للضغط بشكل غير عادي.

التعدين

وهنا تصبح المصطلحات مهمة.

يجب أن يكون الملاط المعدني عالي التركيز بشكل عام لا يمكن مقارنتها باستخدام الشاشات الدقيقة لأسطوانة مياه الصرف الصحي العادية ومرشحات الأقراص القماشية.

التعدين plants frequently use المرشحات الأسطوانية الفراغية، أو المرشحات القرصية الفراغية، أو المرشحات القرصية الخزفية، أو المرشحات الحزامية، أو مكابس الترشيح لإنتاج كعكة مرشح منزوعة الماء. تقدم شركة ANDRITZ، على سبيل المثال، ترشيحًا قرصيًا مفرغًا خصيصًا للملاط المعدني المركز، مع مناطق ترشيح معيارية تصل إلى مئات الأمتار المربعة.

هذه آلات مختلفة بشكل أساسي عن مرشحات الأسطوانة ذات الشاشة الدقيقة المستخدمة في RAS.

الأطعمة والمشروبات

تتطلب مشاريع تجهيز الأغذية الاهتمام ليس فقط بدقة الترشيح ولكن أيضًا بقابلية التنظيف والصرف وتوافق المواد وجودة اللحام والمناطق الميتة والوصول الصحي.

تؤكد إرشادات إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) الخاصة بتجهيز الأغذية على الأسطح الناعمة وغير الماصة والقابلة للتنظيف وتصميم المعدات التي تقلل من المنافذ التي يمكن أن يتراكم فيها التلوث.

بالنسبة لهذه التطبيقات، قد يكون البناء المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ونظام التنظيف الذي يسهل الوصول إليه أكثر أهمية من اختيار "الأسطوانة" أو "القرص" استنادًا إلى منطقة الترشيح فقط.

الصيانة ودورات الغسيل العكسي ونقاط الفشل الشائعة

تم تصميم كلا النظامين للتشغيل التلقائي، ولكن لا ينبغي اعتبار أي منهما خاليًا من الصيانة.

مشاكل مرشح الطبل الشائعة

تشمل نقاط التفتيش النموذجية ما يلي:

• قاذورات الشاشة أو النمو البيولوجي
• لوحات الشاشة التالفة
• فوهات الرش المسدودة
• ارتداء السلسلة أو القيادة
• تحمل ارتداء
• معايرة مستشعر مستوى الماء غير صحيحة
• تراكم المواد الصلبة في حوض التفريغ
• فقدان ضغط المضخة

يجب عادةً التحكم في الغسيل العكسي وفقًا لاختلاف مستوى الماء أو المقاومة الهيدروليكية بدلاً من جدول زمني محدد اعتباطي.

سوف تؤدي نسبة المواد الصلبة الصلبة العالية أو فتحات الشاشة الدقيقة أو الطحالب أو الزيت أو مياه الصرف الصحي الليفية إلى تقصير الفترة الفاصلة بين دورات التنظيف.

مشاكل تصفية القرص الشائعة

يجب على المشغلين فحص:

• تعمية وسائل الإعلام القماشية
• أجزاء القرص التالفة أو المشوهة
• انسداد فوهة الرش
• ارتداء الختم
• رمح وحالة تحمل
• محاذاة القيادة
• تراكم المواد الصلبة حول وحدات القرص
• أداء مضخة الغسيل العكسي

نظرًا لأن أنظمة الأقراص تحتوي على لوحات ترشيح فردية متعددة، يمكن أحيانًا إجراء الصيانة على أجزاء فردية بدلاً من استبدال سطح الترشيح بالكامل. ومع ذلك، قد يحتوي التثبيت الكبير على العديد من اللوحات، مما يزيد من عدد الأجزاء التي يجب فحصها.

لقد حددت أبحاث وكالة حماية البيئة (EPA) منذ فترة طويلة نقل المواد الصلبة والغسيل العكسي كأجزاء مهمة من أداء الشاشة الدقيقة الميكانيكية.

بالنسبة لأي من التقنيتين، يجب على المشغلين تسجيل تردد الغسيل العكسي، ومستوى الماء التفاضلي، والمواد الصلبة العالقة المتدفقة، والمواد الصلبة العالقة المتدفقة، وتيار المحرك، وضغط الفوهة، وحالة الوسائط. تشير الزيادة المفاجئة في وتيرة التنظيف عادة إما إلى ارتفاع تحميل المواد الصلبة أو فقدان منطقة الترشيح الفعالة.

مرشح الأسطوانة أو مرشح القرص: أيهما يجب أن تختار؟

بالنسبة لمعظم المشاريع، يمكن اختزال القرار في عدة أسئلة:

1. ما هو متوسط وذروة التدفق؟
2. ما هو تركيز TSS المؤثر؟
3. ما حجم الجسيمات التي يجب إزالتها؟
4. ما هي النفايات السائلة TSS المطلوبة؟
5. ما مقدار مساحة التثبيت المتوفرة؟
6. هل يمكن إعادة استخدام المياه المفلترة في الغسيل العكسي؟
7. ما مدى تغير تحميل المواد الصلبة؟
8. هل المواد الصلبة ليفية أم لزجة أم زيتية أم كاشطة أم بيولوجية؟
9. ما هو الوصول إلى الصيانة المتاحة؟
10. ما هو معيار التفريغ أو إعادة الاستخدام الذي يجب أن يفي به النظام؟

A غالبًا ما يكون مرشح الأسطوانة الدوارة هو الخيار الأقوى لتربية الأحياء المائية، وفحص المياه الخام، وإزالة الطحالب، والمعالجة المسبقة، وتغيير أحمال المواد الصلبة المعلقة بشكل مستمر .

A غالبًا ما يكون مرشح القرص جذابًا للمعالجة الثلاثية البلدية، وإعادة استخدام المياه، والمنشآت التحديثية، والمشاريع التي تتطلب مساحة ترشيح عالية جدًا ضمن مساحة محدودة .

بالنسبة لتحدي مياه الصرف الصناعي، يجب أن تأتي الإجابة الصحيحة من تحليل المياه والاختبار التجريبي بدلاً من هندسة المعدات وحدها.

يمكن لشركة Hangzhou NIHAO Environmental تقييم معدل التدفق، وتركيز TSS، وتصنيف الميكرون المطلوب، والبصمة المتاحة، ومواد البناء، ومتطلبات الغسيل العكسي قبل التوصية بتكوين ترشيح مناسب.

بالنسبة للمشاريع الأمريكية، يجب على المشترين أيضًا التأكد من أن مجموعة المعالجة المقترحة متوافقة مع تصريح التفريغ المعمول به، ومتطلبات إعادة الاستخدام، ومتطلبات الصرف الصحي لمعالجة الأغذية، عند الاقتضاء.

الأسئلة الشائعة

ما هي كفاءة الترشيح النموذجية أو تصنيف الميكرون لمرشح الأسطوانة مقارنة بمرشح القرص؟

تعمل الشاشات الدقيقة للأسطوانة الدوارة عادةً في نطاق يتراوح من عشرات إلى مئات الميكرونات. قد تستخدم مرشحات الأسطوانة NIHAO ما يقرب من 30-200 ميكرون حسب التطبيق. يعتمد أداء مرشح القرص بشكل كبير على القماش المثبت أو وسائط الشاشة الدقيقة.

كيف يمكن مقارنة المرشحات الأسطوانية والمرشحات القرصية من حيث استهلاك الطاقة واستخدام مياه الغسيل العكسي؟

يستهلك كلاهما عادةً طاقة محرك ميكانيكية متواضعة نسبيًا، مع الحاجة إلى طاقة إضافية لمضخات الغسيل العكسي أو أنظمة التنظيف بالشفط. يعتمد الاستهلاك الفعلي للطاقة ومياه الغسيل على التحميل الهيدروليكي، وTSS، وفتح الوسائط، وتكرار التنظيف أكثر من اعتماده على ما إذا كانت الآلة تستخدم أسطوانة أو أقراص.

ما هو نوع المرشح الأفضل لتطبيقات تربية الأحياء المائية؟

تعد مرشحات الأسطوانة الدوارة بشكل عام الخيار الأكثر رسوخًا للترشيح الميكانيكي RAS لأنها تعترض بشكل مستمر نفايات التغذية والبراز والمواد الصلبة العالقة الأخرى أثناء الغسيل العكسي للشاشة تلقائيًا.

ما هي مشكلات الصيانة الأكثر شيوعًا؟

تواجه المرشحات الأسطوانية عادة تلوث الشاشة، وانسداد الفوهة، وتآكل المحمل، وتراكم حوض التفريغ. يمكن أن تواجه المرشحات القرصية عمى القماش، وأجزاء القرص التالفة، وتآكل الختم، وفوهات التنظيف المسدودة، ومشاكل محاذاة العمود.

ما هي تكلفة مرشحات الأسطوانة ومرشحات الأقراص طوال دورة حياتها الكاملة؟

لا يوجد سعر عالمي موثوق للمعدات. يمكن للسعة ومنطقة الترشيح والمعادن والأتمتة والبناء المدني والبنية التحتية للغسيل العكسي أن تغير تكاليف التركيب بشكل كبير. قارن عروض الأسعار باستخدام إجمالي النفقات الرأسمالية المثبتة بالإضافة إلى تكاليف الطاقة والمياه وقطع الغيار واستبدال الوسائط السنوية.

ما هو الحد الأدنى لحجم الجسيمات الذي يمكن للأسطوانة أو مرشح القرص إزالته بشكل موثوق؟

يتم تحديد حد الإزالة العملي بشكل أساسي من خلال فتح الشاشة أو الوسائط، بالإضافة إلى شكل الجسيمات وظروف التشغيل. يمكن أن تصل الشاشات الدقيقة ذات الأسطوانة الدقيقة إلى عدة عشرات من الميكرونات، في حين يمكن تكوين أنظمة وسائط الأقراص المتخصصة للتلميع العالي الجودة.

هل تستطيع المرشحات القرصية التعامل مع ملاط ​​التعدين بشكل فعال مثل مرشحات الأسطوانة؟

لا تعد المرشحات القرصية القياسية لمياه الصرف الصحي والشاشات الدقيقة للأسطوانة الدوارة بشكل عام المعدات الصحيحة لملاط التعدين المركز. يتطلب نزح المياه في التعدين عادةً مرشحات قرصية مفرغة، أو مرشحات سيراميكية، أو مرشحات أسطوانية مفرغة، أو معدات ترشيح بالضغط مصممة خصيصًا لتشكيل وتفريغ كعكة المرشح.