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

ก.คืออะไร เครื่องอัดตะกอนสกรู ?

A กดสกรูตะกอน เป็นเครื่องแยกน้ำเชิงกลแบบต่อเนื่องที่จะกำจัดน้ำออกจากตะกอนโดยการลำเลียงผ่านสกรูเกลียวที่แคบลงเรื่อยๆ ซึ่งอยู่ในตัวกรองทรงกระบอก ในขณะที่สกรูหมุน กากตะกอนจะเลื่อนไปทางปลายระบายในขณะเดียวกันก็เพิ่มแรงดันการอัดไปพร้อมๆ กัน โดยบังคับให้น้ำที่ว่างและมีสิ่งกีดขวางไหลออกทางช่องตะแกรง และอัดแน่นของแข็งที่เหลือให้เป็นเค้กกึ่งแห้งเพื่อระบายออก

เครื่องอัดสกรูทำงานอย่างต่อเนื่องซึ่งต่างจากอุปกรณ์ที่ทำงานเป็นชุด และต้องมีการแทรกแซงจากผู้ปฏิบัติงานเพียงเล็กน้อยเมื่อกำหนดเงื่อนไขการป้อนแล้ว น้ำที่กรอง (น้ำกด) จะระบายตามแรงโน้มถ่วงผ่านตะแกรงไปยังรางรวบรวมด้านล่างตัวเครื่อง ในขณะที่เค้กที่แยกน้ำออกจะถูกระบายออกที่ปลายสกรูด้วยแรงดันย้อนกลับที่ควบคุมซึ่งกำหนดโดยกรวยระบายที่ปรับได้หรือแผ่นโช้ค

ขณะนี้เครื่องแยกน้ำแบบกดสกรูเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับการบำบัดน้ำเสียชุมชน การแปรรูปอาหาร เยื่อและกระดาษ การจัดการมูลสัตว์ และการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรม ไม่ว่าที่ใดก็ตามที่ตะกอนปริมาณสูงจะต้องถูกลดปริมาตรและทำให้เสถียรก่อนการกำจัด การทำปุ๋ยหมัก หรือการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่

วิธีการทำงานของ สกรูกด Dewatering: หลักการทำงาน

กลไกการแยกน้ำออกจากเครื่องอัดแบบสกรูจะรวมแรงทางกายภาพสามประการเข้าด้วยกัน: การระบายน้ำภายใต้แรงโน้มถ่วง แรงอัดทางกล และแรงเฉือน . การทำความเข้าใจว่าแรงเหล่านี้มีปฏิกิริยาอย่างไรช่วยให้วิศวกรเลือกการกำหนดค่าการกดที่ถูกต้องและปรับพารามิเตอร์การปฏิบัติงานให้เหมาะสมได้

โซนฟีดและการปรับสภาพ

ตะกอนที่มีการปรับสภาพ — โดยทั่วไปจะได้รับการบำบัดล่วงหน้าด้วยสารตกตะกอนโพลีเมอร์เพื่อรวมอนุภาคละเอียดให้เป็นตะกอนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและกรองได้ — เข้าสู่การอัดที่ทางเข้าฟีด ส่วนเริ่มต้นของสกรู (บริเวณระบายน้ำหรือโซนแรงโน้มถ่วง) ช่วยให้น้ำอิสระระบายอย่างรวดเร็วผ่านตะแกรงโดยใช้แรงกดเพียงเล็กน้อย ส่งผลให้ปริมาตรลดลงอย่างมีนัยสำคัญก่อนที่ตะกอนจะเข้าสู่บริเวณการบีบอัด

โซนการบีบอัดและแยกน้ำ

เมื่อตะกอนเคลื่อนตัว ระยะพิตช์ของสกรูจะลดลง และ/หรือเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาของสกรูจะเพิ่มขึ้น — ลดความจุเชิงปริมาตรของการบินของสกรูแต่ละครั้งและสร้างแรงดันในการบีบอัดอย่างต่อเนื่อง การออกแบบนี้หลีกเลี่ยงการบีบอัดอย่างกะทันหันซึ่งจะทำให้หน้าจอบังตาหรือสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้าง floc ที่เปราะบาง แรงกดดันในการอัดสูงสุดในเครื่องอัดสกรูอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.3 MPa ถึง 1.5 MPa ขึ้นอยู่กับชนิดของตะกอนและความแห้งของเค้กเป้าหมาย

การควบคุมการคายประจุและแรงดันย้อนกลับ

ที่ปลายทางระบาย ปลั๊กทรงกรวย กรวยแบบสปริง หรือแผ่นโช้คที่ควบคุมด้วยระบบไฮดรอลิกจะส่งแรงกดย้อนกลับไปยังเค้ก เพื่อให้แน่ใจว่ากากตะกอนจะถูกบีบอัดจนสุดก่อนจะออก โดยทั่วไป การเพิ่มแรงดันต้านจะทำให้เค้กแห้งมากขึ้น โดยมีต้นทุนของกำลังการผลิตที่ลดลง ซึ่งเป็นข้อที่ต้องปรับเทียบสำหรับตะกอนแต่ละประเภทระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง

ประเภทของเครื่องบำบัดน้ำเสียแบบตะกอน: เครื่องอัดแบบสกรูเทียบกับแบบกรองและเทคโนโลยีอื่น ๆ

ตลาดเครื่องกดบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนประกอบด้วยเทคโนโลยีที่แข่งขันกันหลายอย่าง การเลือกเครื่องจักรที่เหมาะสมจำเป็นต้องมีคุณลักษณะของอุปกรณ์ที่ตรงกับคุณสมบัติของตะกอน ความแห้งของเค้กที่ต้องการ รอยเท้าที่มีอยู่ งบประมาณด้านพลังงาน และระดับพนักงานในการปฏิบัติงาน

ที่ กดกรองสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากตะกอน ทำให้ได้ความแห้งเค้กสูงสุดในบรรดาวิธีการแยกน้ำแบบเชิงกล — ซึ่งมักจะอยู่ที่ 35–50% DS — ทำให้เป็นที่นิยมสำหรับกากตะกอนที่ปลายทางสำหรับการฝังกลบ (ที่มีการคิดค่าธรรมเนียมน้ำหนัก/ปริมาตร) หรือการเผา (ซึ่งความชื้นส่งผลโดยตรงต่อค่าความร้อน) อย่างไรก็ตาม การดำเนินงานเป็นชุด พื้นที่ขนาดใหญ่ และความต้องการแรงงานที่สูงขึ้นจำกัดความสามารถในการแข่งขันในการใช้งานที่ให้ความสำคัญกับปริมาณงานอย่างต่อเนื่องและระบบอัตโนมัติ

ที่ สกรูกดตะกอนแยกน้ำ แนวทางนี้นำเสนอสมดุลที่ดีที่สุดของการใช้พลังงานต่ำ การใช้น้ำล้างต่ำ การทำงานแบบปิด และการทำงานต่อเนื่องแบบอัตโนมัติ ทำให้เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียชุมชน โรงงานแปรรูปอาหาร และการปฏิบัติงานด้านปศุสัตว์ที่ต้องมีการดำเนินการแบบไม่ต้องดูแลตลอด 24 ชั่วโมง

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักสำหรับการแยกน้ำแบบ Screw Press

การประเมินก เครื่องรีดน้ำแบบสกรู จำเป็นต้องมีความเข้าใจซึ่งกันและกันระหว่างผลลัพธ์ด้านประสิทธิภาพที่วัดได้หลายรายการ ควรระบุพารามิเตอร์เหล่านี้และรับประกันตามสัญญาในการจัดซื้ออุปกรณ์

ความแห้งของเค้ก (DS%)

ปริมาณของแข็งแห้งของเค้กคือการวัดผลลัพธ์หลักของเครื่องกดบำบัดน้ำเสียแบบตะกอน สำหรับการกดสกรูที่ทำงานบนตะกอนเร่งของเสียจากชุมชน (WAS) ความแห้งของเค้กโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 18% ถึง 30% DS ขึ้นอยู่กับปริมาณโพลีเมอร์ ความเร็วของสกรู การตั้งค่าแรงดันต้าน และความสามารถในการแยกน้ำของตะกอน (วัดโดยเวลาในการดูดของเส้นเลือดฝอย, CST) โดยทั่วไปแล้วตะกอนผสมที่ผ่านการย่อยจะมี DS 22–35% กากตะกอนจากอาหารที่มีปริมาณอินทรียวัตถุสูง มักจะถูกแยกน้ำออกจนถึงระดับ 20–28% DS

อัตราการดักจับของแข็ง

อัตราการดักจับของแข็ง (เรียกอีกอย่างว่าการนำของแข็งกลับมาใช้ใหม่) จะวัดเปอร์เซ็นต์ของของแข็งแห้งที่เข้ามาซึ่งไหลออกจากเค้ก แทนที่จะเป็นปริมาณการกรอง โดยทั่วไประบบบำบัดน้ำเสียแบบสกรูกดที่ได้รับการปรับปรุงอย่างดีมักจะประสบความสำเร็จ การจับของแข็ง 95–99% ด้วยการปรับสภาพโพลีเมอร์ที่เหมาะสม การดักจับของแข็งต่ำจะเพิ่มปริมาณของแข็งแขวนลอยที่ส่งกลับไปยังขบวนบำบัดของเหลว ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานทั่วทั้งโรงงานเพิ่มขึ้น

ความจุปริมาณงาน

จัดอันดับความสามารถในการกดสกรู กิโลกรัม DS/ชม (กิโลกรัมของของแข็งแห้งต่อชั่วโมง) แทนที่จะไหลตามปริมาตร เนื่องจากความเข้มข้นของตะกอนอาหารแตกต่างกันไปอย่างมาก (โดยทั่วไปคือ 0.5–6% DS) สกรูตัวเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตะแกรง 200 มม. อาจรับน้ำหนักได้ 30–80 กก. DS/ชม. หน่วยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (350–500 มม.) สามารถประมวลผล DS 200–600 กก./ชม. การกำหนดค่าแบบหลายเพลาหรือหลายยูนิตเป็นมาตรฐานสำหรับการติดตั้งที่มีความจุสูงมากกว่า 1,000 กก. DS/ชม.

การบริโภคโพลีเมอร์

การปรับสภาพโพลีเมอร์ (ตกตะกอน) เป็นสิ่งจำเป็นต่อประสิทธิภาพการอัดสกรู ปริมาณโพลีเมอร์โดยทั่วไปสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากตะกอนชุมชนมีตั้งแต่ โพลีเมอร์แอคทีฟ 3 ถึง 10 กก. ต่อตันของของแข็งแห้ง . ต้นทุนโพลีเมอร์มักแสดงถึงค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่ใหญ่ที่สุดในการบำบัดน้ำเสียด้วยสกรู ดังนั้นการเปรียบเทียบกรัมโพลีเมอร์ / กิโลกรัม DS กับเครื่องจักรและผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ของคู่แข่งในระหว่างการทดสอบนำร่องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิเคราะห์ต้นทุนตลอดชีวิต

ประเภทของตะกอนที่เหมาะสำหรับการแยกน้ำแบบสกรูกด

กากตะกอนบางชนิดไม่ตอบสนองเท่ากันกับการแยกน้ำแบบสกรู ประเภทของตะกอนต่อไปนี้มีประวัติประสิทธิภาพที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีด้วยเทคโนโลยีการกดสกรู:

• กากตะกอนน้ำเสียชุมชน — ตะกอนเร่งของเสีย (WAS) ตะกอนปฐมภูมิ และตะกอนผสมแบบผสมหรือย่อย แอปพลิเคชันที่ใช้กันทั่วไปทั่วโลก
• กากตะกอนแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม — ของเสียจากการแปรรูปผักและผลไม้ กากตะกอนน้ำทิ้งจากนม ของแข็งชีวภาพจากโรงเบียร์และโรงกลั่น ปริมาณสารอินทรีย์สูงตอบสนองได้ดีต่อการกดสกรู
• ปศุสัตว์และมูลสัตว์ — มูลสุกร มูลวัว และน้ำไหลบ่าของโรงเรือนสัตว์ปีก เครื่องอัดสกรูเป็นเทคโนโลยีการแยกน้ำที่โดดเด่นในกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพทางการเกษตรเบื้องต้น
• กากตะกอนโรงงานเยื่อกระดาษและกระดาษ — กากตะกอนเส้นใยปฐมภูมิและกากตะกอนบำบัดทางชีวภาพจากน้ำทิ้งจากโรงงานกระดาษ ปริมาณเส้นใยช่วยสร้างเค้กและการระบายน้ำ
• ตะกอนจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ — ของแข็งของเสียจากฟาร์มเลี้ยงปลา, ตะกอน RAS (ระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน) เครื่องอัดสกรูขนาดกะทัดรัดเหมาะอย่างยิ่งกับเครื่องชั่งขนาดเล็กและสถานที่ห่างไกลตามแบบฉบับของการเลี้ยงปลา
• สาหร่ายและชีวมวลเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ — การเก็บเกี่ยวสาหร่ายขนาดเล็กเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ อาหารสัตว์ หรือปุ๋ย การบีบอัดอย่างอ่อนโยนช่วยรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเซลล์ซึ่งการประมวลผลขั้นปลายต้องใช้ชีวมวลที่สมบูรณ์

กากตะกอนที่มีทราย กรวด หรือแร่ธาตุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง โดยทั่วไปไม่เหมาะกับการแยกน้ำแบบสกรูเพรส — อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะเร่งการสึกหรอของตัวกรองและเพิ่มความถี่ในการบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องกรองแบบกดหรือเครื่องหมุนเหวี่ยงจะเหมาะสมกว่าสำหรับตะกอนที่มีแร่ธาตุหนักจากการทำเหมืองหิน การทำเหมือง หรือการดำเนินการแปรรูปเซรามิก

คุณสมบัติการออกแบบเครื่องกดสกรูเพื่อประเมิน

มีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่สำคัญระหว่างผู้ผลิต เครื่องกดตะกอน . องค์ประกอบการออกแบบต่อไปนี้มีผลกระทบมากที่สุดต่อประสิทธิภาพในระยะยาว ค่าบำรุงรักษา และความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงาน

วัสดุหน้าจอและการออกแบบรูรับแสง

ที่ filter screen is the highest-wear component in any screw press dewatering machine. Screens are available in wedge wire (profiled wire), perforated stainless steel plate, and woven wire cloth configurations. หน้าจอลวดลิ่ม — ด้วยลวดโปรไฟล์รูปตัว V ที่มุ่งเน้นให้มีช่องเปิดแคบ — ให้ความต้านทานต่อการมองไม่เห็นและอายุการใช้งานนานกว่าแผ่นเจาะรูสำหรับประเภทตะกอนที่เป็นเส้นใยหรือเหนียว ขนาดรูรับแสงของหน้าจอ (โดยทั่วไปคือความกว้างของช่อง 0.2–1.0 มม.) จะต้องจับคู่กับขนาด floc ที่เกิดจากการปรับสภาพโพลีเมอร์

ไดรฟ์ความเร็วตัวแปรและการควบคุมความเร็วของสกรู

เครื่องกดแยกน้ำแบบสกรูสมัยใหม่มีการติดตั้งไดรฟ์ความถี่แบบแปรผัน (VFD) ซึ่งช่วยให้สามารถปรับความเร็วในการหมุนของสกรูได้ระหว่างประมาณ 1–5 RPM ความเร็วของสกรูที่ต่ำกว่าจะเพิ่มเวลาการพักตัวและการบีบอัด ปรับปรุงความแห้งของเค้กโดยต้นทุนของปริมาณงาน การควบคุม VFD อัตโนมัติเชื่อมโยงกับการป้อนกลับแรงบิด ช่วยให้เครื่องอัดสามารถปรับความเร็วของสกรูได้เองเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของตะกอนป้อน — คุณลักษณะที่สำคัญสำหรับพืชที่มีความแปรปรวนของฟีดสูง

กลไกหน้าจอทำความสะอาดตัวเอง

การบังหน้าจอ — การอุดช่องตะแกรงอย่างต่อเนื่องด้วยอนุภาคละเอียดหรือสารอินทรีย์ที่เหนียว — ลดการระบายน้ำของตัวกรองและลดประสิทธิภาพการแยกน้ำเมื่อเวลาผ่านไป การออกแบบเครื่องอัดสกรูชั้นนำช่วยแก้ปัญหานี้ผ่าน ระบบทำความสะอาดหน้าจอเป็นระยะหรือต่อเนื่อง : แท่งล้างหัวฉีดสเปรย์ เครื่องทำความสะอาดแปรงแบบหมุน หรือหัวสเปรย์แบบสั่นเพื่อขจัดการสะสมตัวของเค้กบนพื้นผิวระหว่างรอบการผลิต ความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองช่วยลดภาระในการล้างด้วยมือโดยตรง และยืดระยะเวลาการทำงานอย่างต่อเนื่อง

ตัวเครื่องแบบปิดสำหรับบรรจุกลิ่นและละอองลอย

การบำบัดน้ำเสียจากตะกอนจะสร้างไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย และไบโอแอโรซอล ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพอาชีวอนามัยและปัญหากลิ่นไม่พึงประสงค์ในสถานบำบัดในเมือง ตัวเรือนแบบกดสกรูที่ปิดสนิทพร้อมการเชื่อมต่อระบายอากาศแรงดันลบช่วยให้อากาศที่มีกลิ่นเหม็นถูกดักจับและส่งต่อไปยังเครื่องกรองชีวภาพหรือเครื่องฟอกสารเคมี ซึ่งเป็นข้อกำหนดการออกแบบที่บังคับใช้มากขึ้นในการติดตั้งระบบบำบัดน้ำเสียแบบใหม่ของเทศบาล

การเพิ่มประสิทธิภาพการปฏิบัติงานและการแก้ไขปัญหา

แม้กระทั่งการระบุอย่างดี กดสกรูแยกน้ำตะกอน จะทำงานต่ำกว่าหากการปรับสภาพ แรงดันต้าน และการตั้งค่าความเร็วไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับตะกอนจริงที่กำลังดำเนินการ พารามิเตอร์การปฏิบัติงานต่อไปนี้อธิบายถึงปัญหาด้านประสิทธิภาพส่วนใหญ่ที่พบในการติดตั้งภาคสนาม

1. ชนิดและปริมาณของโพลีเมอร์ — โพลีอะคริลาไมด์ประจุบวก (PAM) เป็นมาตรฐานสำหรับตะกอนชีวภาพ น้ำหนักโมเลกุลและความหนาแน่นของประจุจะต้องตรงกับลักษณะของตะกอน การกินยาเกินขนาดทำให้เค้กลื่นและเนื้อไม่หมด การใช้ยาเกินขนาดส่งผลให้จับของแข็งได้ไม่ดีและเค้กเปียก
2. การเจือจางโพลีเมอร์และเวลาในการสัมผัส — โพลีเมอร์จะต้องเจือจางให้มีความเข้มข้นในการทำงานที่ถูกต้อง (0.05–0.2%) และให้เวลาผสมกับตะกอนอย่างเพียงพอก่อนเข้าสู่การอัด เครื่องผสมแบบคงที่แบบอินไลน์หรือถังจับตะกอนที่มีเวลากักเก็บไฮดรอลิกตามที่กำหนด ช่วยให้มั่นใจในการปรับสภาพที่สม่ำเสมอ
3. ความเข้มข้นของฟีด — เครื่องอัดสกรูส่วนใหญ่ทำงานได้ดีที่สุดกับตะกอนป้อนในช่วง 0.5–4% DS การทำให้ตะกอนป้อนอาหารหนาขึ้นก่อนกด (โดยใช้สารเพิ่มความหนาตามแรงโน้มถ่วงหรือหน่วยลอยตัวของอากาศละลาย) ช่วยลดภาระในการกดและปรับปรุงความแห้งของเค้ก
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