Kiezen tussen een trommelfilter en een schijffilter is niet alleen een kwestie van welke technologie ‘betere filtratie’ biedt. Voor afvalwaterzuiveringsinstallaties, recirculerende aquacultuursystemen, industriële projecten voor hergebruik van water en tertiaire polijsttoepassingen hangt de juiste keuze af van de hydraulische stroming, de concentratie zwevende vaste stoffen, de vereiste verwijdering van deeltjes, de beschikbare voetafdruk, de terugspoelstrategie en de onderhoudsvereisten op de lange termijn.
Er is ook een belangrijk terminologisch onderscheid. Bij afvalwater- en aquacultuurtoepassingen kan a trommelfilter verwijst normaal gesproken naar een roterende trommelmicrozeef , terwijl een schijffilter gewoonlijk meerdere roterende filterschijven of stoffen mediapanelen gebruikt om een groot filtratiegebied in een compacte structuur te bieden. Dit is anders dan de roterende vacuümtrommelfilters en vacuümschijffilters die worden gebruikt voor het ontwateren van koek in de mijnbouw en chemische verwerking.
Hangzhou NIHAO Environmental richt zich op water- en afvalwaterzuiveringstoepassingen, dus de volgende vergelijking heeft voornamelijk betrekking op mechanische microscherm- en tertiaire filtratiesystemen.
Een roterend trommelfilter maakt gebruik van een cilindrische zeef die langzaam draait terwijl een deel van de trommel onder water blijft. Afvalwater komt gewoonlijk axiaal de trommel binnen en stroomt door de zeef naar buiten. Zwevende deeltjes groter dan de zeefopeningen blijven op het binnenste zeefoppervlak achter. Naarmate vaste stoffen zich ophopen, neemt de hydraulische weerstand toe totdat een niveausensor of differentiële waterniveauregeling de reiniging initieert.
De trommel draait vervolgens terwijl sproeikoppen de opgevangen vaste stoffen in een interne opvangbak wassen. NIHAO trommelfiltersystemen gebruiken dit principe voor toepassingen zoals circulatiewater in de aquacultuur, behandeling van ruw water, algenverwijdering en voorbehandeling van afvalwater.
Een afvalwaterschijffilter bereikt een soortgelijk doel voor het verwijderen van vaste stoffen, maar verdeelt de filtermedia over meerdere verticale of gedeeltelijk ondergedompelde schijven. Water stroomt door stoffen of microzeefmedia die aan individuele schijfsegmenten zijn bevestigd. Terwijl vaste stoffen zich ophopen, draaien de schijven door een reinigingszone waar terugspoelsproeiers of zuigsystemen het achtergebleven materiaal verwijderen.
Het belangrijkste technische voordeel van de schijfconfiguratie is filteroppervlak per voetafdrukeenheid . Het toevoegen van schijven vergroot het actieve filtratiegebied zonder de voetafdruk van de apparatuur proportioneel te vergroten. Commerciële schijffilters met stoffen media worden daarom vaak gebruikt voor het verwijderen van tertiaire zwevende deeltjes waar de installatieruimte beperkt is.
Het verschil kan als volgt worden samengevat:
| Ontwerpfactor | Roterend trommelfilter | Schijffilter |
|---|---|---|
| Filtergeometrie | Cilindrische trommel | Meerdere verticale schijven |
| Filtratie oppervlak | Omtrek van de trommel | Beide zijden van meerdere schijven |
| Retentie van vaste stoffen | Schermoppervlak | Doek- of schermpanelen |
| Reiniging | Roterende trommelsproeikoppen | Roterende schijven sproei-/zuigreiniging |
| Belangrijkste voordeel | Eenvoudig stromingspad en afvoer van vaste stoffen | Groot filteroppervlak in compacte footprint |
| Typische rol bij waterbehandeling | Voorbehandeling, aquacultuur, onderschepping van vaste stoffen | Tertiair polijsten, hergebruik, compacte gemeentelijke behandeling |
De belangrijkste aankoopvraag is daarom niet of een trommel of een schijf ‘beter filtert’, maar hoeveel filtratieoppervlak er nodig is bij de verwachte hydraulische en vaste stofbelasting.
Micron-rating is een van de eerste specificaties die kopers vergelijken, maar deze mag niet alleen worden beoordeeld.
NIHAO-microschermen met roterende trommel kunnen zeefopeningen gebruiken in ongeveer de Bereik van 30–200 micron , met 60–200 micron die gewoonlijk wordt gebruikt in mechanische filtratie in de aquacultuur. Een fijnere zeef kan kleinere deeltjes opvangen, maar verzamelt ook sneller vaste stoffen en vereist normaal gesproken vaker terugspoelen.
Schijffilters kunnen ook worden uitgerust met fijngeweven of pooldoekmedia. Hun grote totale filtratieoppervlak maakt een relatief hoge hydraulische doorvoer mogelijk, terwijl de installatieruimte compact blijft. Veolia beschrijft schijffiltratie met doekmedia specifiek als een technologie voor het verwijderen van fijne zwevende deeltjes en het polijsten van afvalwater.
Verschillende prestatievariabelen moeten samen worden beschouwd:
| Prestatieparameter | Trommelfilter | Schijffilter |
|---|---|---|
| Typisch filtratiedoel | Grove tot fijne zwevende stoffen | Fijne vaste stoffen / tertiair polijsten |
| Gemeenschappelijke filtratieschaal | Tientallen tot honderden microns, afhankelijk van het scherm | Media-afhankelijk; vaak geselecteerd voor fijner polijsten |
| Hydraulisch laden | Goed voor continue screening met hoge doorstroming | Het grote oppervlak maakt een hoge capaciteit mogelijk in een compact formaat |
| Tolerantie bij het laden van vaste stoffen | Goed als vaste stoffen continu worden verwijderd | Beter geschikt als de influent redelijk onder controle is |
| Hoofd verlies | Neemt toe naarmate het scherm wordt geladen | Neemt toe naarmate er doekjes/schijven worden geladen |
| Vraag naar terugspoeling | Hangt sterk af van TSS en schermopening | Afhankelijk van het medium, het laden van vaste stoffen en het reinigingsontwerp |
| Vraag naar energie | Trommelaangedreven terugspoelpomp | Terugspoel-/zuigsysteem voor schijfaandrijving |
Geen van beide technologieën heeft een universeel terugspoelwaterpercentage of kWh-per-kubieke meter-waarde. Deze cijfers variëren aanzienlijk afhankelijk van de influent-TSS, deeltjeskarakteristieken, media-opening, hydraulische belasting, spuitmonddruk, automatiseringslogica en of gefilterd water wordt hergebruikt voor reiniging.
Voor Amerikaanse afvalwaterzuiveringsinstallaties is dit onderscheid van belang omdat tertiaire filtratie vaak wordt geïnstalleerd om de zwevende deeltjes verder te verminderen vóór lozing, hergebruik of desinfectie. De huidige regelgeving in Californië omvat expliciet doekmedia en schijffiltratie als tertiaire behandelingsfiltratietechnologieën die worden gebruikt om resterende TSS en biologisch afbreekbare organische stoffen te verminderen.
Voor de aquacultuur kan het verwijderen van deeltjes zelfs nog gevoeliger zijn, omdat niet opgegeten voer en vaste fecaliën moeten worden verwijderd voordat ze worden afgebroken tot fijnere opgeloste of colloïdale verontreinigende stoffen. EPA merkt op dat aquacultuurfaciliteiten die onder NPDES-vergunningen opereren, te maken kunnen krijgen met numerieke of narratieve effluentbeperkingen die de lozing van verontreinigende stoffen beheersen.
Het vergelijken van alleen de aanschafprijs van apparatuur kan leiden tot de verkeerde filterselectie.
De totale geïnstalleerde kosten moeten het volgende omvatten:
Schijffilters kunnen een substantieel filteroppervlak bieden met een relatief kleine footprint, maar elke extra schijf introduceert meer mediapanelen, afdichtingen, interne componenten en vervangende onderdelen. De initiële uitrustingskosten kunnen daarom snel stijgen naarmate de hydraulische capaciteit toeneemt.
Trommelfilters hebben over het algemeen een mechanisch eenvoudige cilindrische zeefopstelling. Beschadiging of verblinding van het hoofdscherm kan echter in één keer een relatief groot deel van het filteroppervlak aantasten.
Gepubliceerde Amerikaanse gemeentelijke projectkosten illustreren waarom kopers moeten vermijden één getal als een universele ‘schijffilterprijs’ te behandelen. Een afvalwaterplanningsdocument uit Illinois bevatte ongeveer $ 200.000 aan kapitaalkosten in verband met schijffiltratie met stoffen media in één project, terwijl een Fresno-technisch rapport over gerecycleerd water een schatting gaf van ongeveer $4,1 miljoen totale kapitaalkosten en $90.000 jaarlijkse O&M voor een 5 MGD doek-media filtratie-installatie . Deze cijfers vertegenwoordigen projectspecifieke geïnstalleerde systemen en niet alleen offertes voor apparatuur.
Voor voorlopige aanbestedingen is het daarom nuttiger om te vragen:
CAPEX per ontwerpstroom jaarlijkse OPEX verwachte kosten voor vervanging van media Levenscycluskosten over 10 of 20 jaar
in plaats van alleen de aankoopprijzen van filters te vergelijken.
Verschillende industrieën stellen zeer verschillende eisen aan mechanische filtratie.
| Toepassing | Voorkeursrichting | Waarom |
|---|---|---|
| Recirculerende aquacultuur | Trommelfilter heeft vaak de voorkeur | Uitstekende continue afvoer van voer, ontlasting en zwevende deeltjes |
| Gemeentelijke voorbehandeling | Trommelfilter | Robuuste onderschepping vóór stroomafwaartse processen |
| Gemeentelijke tertiaire behandeling | Schijffilter heeft vaak de voorkeur | Hoog filteroppervlak en compacte voetafdruk |
| Industrieel waterhergebruik | Afhankelijk van TSS en vereiste effluentkwaliteit | Beide kunnen geschikt zijn |
| Afvalwater uit de voedselverwerking | Trommel- of hygiënisch schijfontwerp | Reinigbaarheid en corrosiebestendigheid zijn van cruciaal belang |
| Mijnbouwslurry met een hoog vastestofgehalte | Meestal geen standaard afvalwatermicroscherm | Vereist speciale mestontwateringsapparatuur |
| Algen-/ruwwaterscreening | Trommelfilter | Continue oppervlaktescreening is zeer geschikt |
| Retrofit met beperkte ruimte | Schijffilter | Groot actief mediagebied per voetafdruk |
Schijffiltratie wordt bijzonder aantrekkelijk wanneer een gemeente tertiaire filtratie moet toevoegen zonder een groot nieuw filtergebouw te hoeven bouwen. De technische literatuur van de EPA erkent tertiaire filtratie ook als een belangrijke methode voor het verminderen van fijne zwevende deeltjes die achterblijven na secundaire klaring.
Roterende trommelfilters behoren tot de meest praktische mechanische filters voor recirculerende aquacultuursystemen, omdat ze continu zwevend visafval verwijderen voordat het een biologische behandeling ondergaat.
NIHAO trommelfilters kunnen fijne microschermen gebruiken om voerdeeltjes, uitwerpselen, vezels en ander zwevend materiaal te onderscheppen.
Een recent aquacultuurdocument uit Maine beschrijft bijvoorbeeld dat afvalwater eerst door een trommelfilter gaat dat is uitgerust met ongeveer Zeefdoek van 36–40 micron , waarmee wordt gedemonstreerd hoe fijne trommelzeef kan worden gebruikt in intensieve aquacultuursystemen.
Er is geen universele winnaar.
Een fabriek die relatief consistent afvalwater produceert met een gematigde TSS, maar een kleine voetafdruk van de apparatuur vereist, kan de voorkeur geven aan een schijffilter. Afvalwater dat vezels, algen, grotere organische vaste stoffen of een variabele belasting bevat, kan gemakkelijker te beheren zijn met een roterende trommelfilter.
Pilottesten zijn ten zeerste aan te raden als vaste stoffen kleverig, olieachtig, vezelig of ongewoon samendrukbaar zijn.
Dit is waar terminologie belangrijk wordt.
In het algemeen zou minerale slurry met een hoge concentratie nodig zijn niet worden vergeleken met gewone microschermen in afvalwatertrommels en schijffilters met stoffen media.
Mijnbouw plants frequently use vacuümtrommelfilters, vacuümschijffilters, keramische schijffilters, bandfilters of filterpersen om een ontwaterde filterkoek te produceren. ANDRITZ biedt bijvoorbeeld vacuümschijffiltratie specifiek voor geconcentreerde minerale slurries, met modulaire filtratiegebieden van honderden vierkante meters.
Dit zijn fundamenteel andere machines dan de microzeeftrommelfilters die in RAS worden gebruikt.
Voedselverwerkingsprojecten vereisen niet alleen aandacht voor de nauwkeurigheid van de filtratie, maar ook voor de reinigbaarheid, drainage, materiaalcompatibiliteit, laskwaliteit, dode zones en hygiënische toegang.
De FDA-richtlijnen voor voedselverwerking leggen de nadruk op gladde, niet-absorberende, reinigbare oppervlakken en apparatuurontwerp dat niches waar besmetting zich kan ophopen, minimaliseert.
Voor deze toepassingen kunnen de roestvrijstalen constructie en een gemakkelijk toegankelijk reinigingssysteem belangrijker zijn dan het kiezen van een “trommel” of “schijf” uitsluitend op basis van het filteroppervlak.
Beide systemen zijn ontworpen voor automatische werking, maar mogen geen van beide als onderhoudsvrij worden beschouwd.
Typische inspectiepunten zijn onder meer:
Het terugspoelen moet normaal gesproken worden gecontroleerd op basis van het verschil in waterniveau of de hydraulische weerstand, in plaats van op basis van een willekeurig vast schema.
Hoge TSS, fijne zeefopeningen, algen, olie of vezelig afvalwater verkorten het interval tussen reinigingscycli.
Exploitanten moeten het volgende inspecteren:
Omdat schijfsystemen meerdere individuele filterpanelen bevatten, kan onderhoud soms aan individuele segmenten worden uitgevoerd in plaats van het volledige filteroppervlak te vervangen. Een grote installatie kan echter veel panelen bevatten, waardoor het aantal onderdelen dat moet worden geïnspecteerd toeneemt.
EPA-onderzoek naar microschermen heeft de overdracht van vaste stoffen en het terugspoelen al lang geïdentificeerd als cruciale onderdelen van de mechanische prestaties van microschermen.
Voor beide technologieën moeten operators de terugspoelfrequentie, het verschil in waterniveau, influent-TSS, effluent-TSS, motorstroom, mondstukdruk en mediaconditie registreren. Een plotselinge toename van de reinigingsfrequentie duidt meestal op een toenemende hoeveelheid vaste stoffen of verlies van effectief filtratiegebied.
Voor de meeste projecten kan de beslissing worden teruggebracht tot een aantal vragen:
A Roterend trommelfilter is vaak de betere keuze voor de aquacultuur, het screenen van ruw water, het verwijderen van algen, voorbehandeling en continu variërende hoeveelheden zwevende deeltjes .
A schijffilter is vaak aantrekkelijk voor gemeentelijke tertiaire zuivering, hergebruik van water, retrofit-installaties en projecten die een zeer groot filtratieoppervlak vereisen binnen een beperkte footprint .
Voor de uitdaging van industrieel afvalwater moet het juiste antwoord afkomstig zijn van wateranalyse en pilottests, en niet alleen van de geometrie van de apparatuur.
Hangzhou NIHAO Environmental kan de stroomsnelheid, TSS-concentratie, vereiste micronclassificatie, beschikbare voetafdruk, constructiematerialen en terugspoelvereisten evalueren voordat een geschikte filtratieconfiguratie wordt aanbevolen.
Voor Amerikaanse projecten moeten kopers ook bevestigen dat de voorgestelde behandelingsreeks verenigbaar is met de toepasselijke lozingsvergunning, hergebruiksvereiste en – waar relevant – sanitaire voorzieningen voor voedselverwerking.
Microzeefjes met roterende trommel werken gewoonlijk in het bereik van tientallen tot honderden microns. NIHAO-trommelfilters kunnen, afhankelijk van de toepassing, zeven van ongeveer 30-200 micron gebruiken. De prestaties van schijffilters zijn sterk afhankelijk van het geïnstalleerde doek of microschermmedia.
Beide verbruiken normaal gesproken een relatief bescheiden mechanisch aandrijfvermogen, waarbij extra energie nodig is voor terugspoelpompen of zuigreinigingssystemen. Het werkelijke energie- en waswaterverbruik hangt meer af van de hydraulische belasting, TSS, mediaopening en reinigingsfrequentie dan van het feit of de machine een trommel of schijven gebruikt.
Roterende trommelfilters zijn over het algemeen de meer gevestigde keuze voor mechanische RAS-filtratie, omdat ze voortdurend voerafval, uitwerpselen en andere zwevende vaste stoffen onderscheppen terwijl ze de zeef automatisch terugspoelen.
Trommelfilters hebben vaak last van zeefvervuiling, verstopping van de spuitmonden, lagerslijtage en opbouw van de afvoertrog. Schijffilters kunnen te maken krijgen met verblinding van het doek, beschadigde schijfsegmenten, slijtage van de afdichtingen, verstopte reinigingsmondstukken en problemen met de uitlijning van de assen.
Er is geen betrouwbare universele apparatuurprijs. Capaciteit, filtratieoppervlak, metallurgie, automatisering, civiele bouw en backwash-infrastructuur kunnen de geïnstalleerde kosten dramatisch veranderen. Vergelijk offertes met behulp van de totale geïnstalleerde CAPEX plus jaarlijkse energie-, water-, reserveonderdelen- en mediavervangingskosten.
De praktische verwijderingslimiet wordt hoofdzakelijk bepaald door de zeef- of mediaopening, samen met de deeltjesvorm en de bedrijfsomstandigheden. Fijne trommelmicrozeefjes kunnen enkele tientallen microns bereiken, terwijl gespecialiseerde schijfmediasystemen kunnen worden geconfigureerd voor fijn tertiair polijsten.
Standaard afvalwaterschijffilters en roterende trommelmicrozeven zijn over het algemeen niet de juiste uitrusting voor geconcentreerde mijnbouwslurry. Voor het ontwateren van de mijnbouw zijn normaal gesproken vacuümschijffilters, keramische filters, vacuümtrommelfilters of drukfiltratieapparatuur nodig die speciaal is ontworpen om een filterkoek te vormen en af te voeren.