Việc lựa chọn giữa bộ lọc trống và bộ lọc đĩa không chỉ đơn giản là câu hỏi công nghệ nào cung cấp khả năng lọc tốt hơn. Đối với các nhà máy xử lý nước thải, hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn, dự án tái sử dụng nước công nghiệp và ứng dụng đánh bóng cấp ba, lựa chọn chính xác phụ thuộc vào dòng thủy lực, nồng độ chất rắn lơ lửng, loại bỏ hạt cần thiết, dấu chân sẵn có, chiến lược rửa ngược và yêu cầu bảo trì dài hạn.
Ngoài ra còn có một sự khác biệt quan trọng về thuật ngữ. Trong các ứng dụng xử lý nước thải và nuôi trồng thủy sản, bộ lọc trống thường đề cập đến một màn hình hiển vi trống quay , trong khi bộ lọc đĩa thường sử dụng nhiều đĩa lọc quay hoặc tấm vải để cung cấp diện tích lọc lớn trong một cấu trúc nhỏ gọn. Điều này khác với bộ lọc trống chân không quay và bộ lọc đĩa chân không được sử dụng để khử nước bánh trong khai thác mỏ và xử lý hóa chất.
Môi trường NIHAO Hàng Châu tập trung vào các ứng dụng xử lý nước và nước thải, do đó, phần so sánh sau đây chủ yếu đề cập đến các hệ thống lọc cấp ba và vi lọc cơ học.
Bộ lọc trống quay sử dụng màn hình hình trụ quay chậm trong khi một phần của trống vẫn chìm trong nước. Nước thải thường đi vào trống theo chiều dọc và đi ra ngoài qua lưới lọc. Các hạt lơ lửng lớn hơn lỗ sàng vẫn còn trên bề mặt màn hình bên trong. Khi chất rắn tích tụ, lực cản thủy lực tăng lên cho đến khi cảm biến mức hoặc bộ điều khiển mức nước chênh lệch bắt đầu làm sạch.
Trống sau đó quay trong khi vòi phun rửa chất rắn bị mắc kẹt vào máng thu gom bên trong. Hệ thống lọc trống NIHAO sử dụng nguyên lý này cho các ứng dụng như tuần hoàn nước nuôi trồng thủy sản, xử lý nước thô, loại bỏ tảo và xử lý sơ bộ nước thải.
Bộ lọc đĩa nước thải đạt được mục tiêu loại bỏ chất rắn tương tự nhưng phân phối vật liệu lọc trên nhiều đĩa thẳng đứng hoặc chìm một phần. Nước đi qua vải hoặc phương tiện vi màn hình được gắn vào các phân đoạn đĩa riêng lẻ. Khi chất rắn tích tụ, các đĩa sẽ quay qua khu vực làm sạch, nơi các hệ thống phun hoặc hút rửa ngược sẽ loại bỏ vật liệu còn sót lại.
Ưu điểm kỹ thuật chính của cấu hình đĩa là diện tích lọc trên mỗi đơn vị dấu chân . Việc thêm đĩa sẽ tăng diện tích lọc hoạt động mà không làm tăng diện tích thiết bị theo tỷ lệ. Do đó, các bộ lọc đĩa vải thương mại thường được sử dụng để loại bỏ chất rắn lơ lửng bậc ba ở những nơi có không gian nhà máy hạn chế.
Sự khác biệt có thể được tóm tắt như sau:
| Yếu tố thiết kế | Bộ lọc trống quay | Bộ lọc đĩa |
|---|---|---|
| Lọc hình học | Trống hình trụ | Nhiều đĩa dọc |
| Bề mặt lọc | Chu vi trống | Cả hai mặt của nhiều đĩa |
| Giữ chất rắn | Bề mặt màn hình | Tấm vải hoặc màn hình |
| Vệ sinh | Vòi phun trống quay | Đĩa quay phun/hút làm sạch |
| Ưu điểm chính | Đường dẫn dòng chảy đơn giản và xả chất rắn | Diện tích lọc cao trong diện tích nhỏ gọn |
| Vai trò xử lý nước điển hình | Tiền xử lý, nuôi trồng thủy sản, ngăn chặn chất rắn | Đánh bóng cấp ba, tái sử dụng, xử lý đô thị nhỏ gọn |
Do đó, câu hỏi quan trọng nhất khi mua không phải là trống hay đĩa “lọc tốt hơn” mà là cần bao nhiêu diện tích lọc khi tải thủy lực và chất rắn dự kiến.
Xếp hạng micron là một trong những thông số kỹ thuật đầu tiên mà người mua so sánh, nhưng không nên đánh giá nó một mình.
Màn hình hiển vi trống quay NIHAO có thể sử dụng các lỗ màn hình trong khoảng Phạm vi 30–200 micron , với 60–200 micron thường được sử dụng trong lọc cơ học nuôi trồng thủy sản. Màn lọc mịn hơn có thể thu được các hạt nhỏ hơn nhưng nó cũng tích tụ chất rắn nhanh hơn và thường cần rửa ngược thường xuyên hơn.
Bộ lọc dạng đĩa cũng có thể được trang bị vật liệu dệt mịn hoặc vải nhung. Tổng diện tích lọc lớn của chúng cho phép lưu lượng thủy lực tương đối cao trong khi vẫn duy trì diện tích lắp đặt nhỏ gọn. Veolia mô tả cụ thể quá trình lọc bằng đĩa vải là công nghệ loại bỏ chất rắn lơ lửng và đánh bóng nước thải.
Một số biến hiệu suất nên được xem xét cùng nhau:
| Thông số hiệu suất | Bộ lọc trống | Bộ lọc đĩa |
|---|---|---|
| Mục tiêu lọc điển hình | Chất rắn lơ lửng từ thô đến mịn | Chất rắn mịn / đánh bóng cấp ba |
| Thang lọc thông thường | Hàng chục đến hàng trăm micron tùy theo màn hình | Phụ thuộc vào phương tiện truyền thông; thường được lựa chọn để đánh bóng tốt hơn |
| Tải thủy lực | Tốt cho sàng lọc dòng chảy cao liên tục | Diện tích cao cho phép công suất cao trong diện tích nhỏ gọn |
| Dung sai tải chất rắn | Tốt khi chất rắn được loại bỏ liên tục | Phù hợp hơn khi dòng chảy vào được kiểm soát hợp lý |
| Mất đầu | Tăng khi màn hình được tải | Tăng khi vải/đĩa được nạp |
| Nhu cầu rửa ngược | Phụ thuộc nhiều vào TSS và độ mở màn hình | Phụ thuộc vào phương tiện, thiết kế nạp chất rắn và làm sạch |
| Nhu cầu năng lượng | Bơm rửa ngược dẫn động trống | Hệ thống rửa/hút ngược ổ đĩa |
Cả hai công nghệ đều không có tỷ lệ phần trăm nước rửa ngược phổ biến hoặc giá trị kWh trên mét khối. Những con số này thay đổi đáng kể với TSS dòng vào, đặc tính hạt, độ mở của phương tiện, tải trọng thủy lực, áp suất vòi phun, logic tự động hóa và liệu nước lọc có được tái sử dụng để làm sạch hay không.
Đối với các nhà máy xử lý nước thải của Hoa Kỳ, sự khác biệt này rất quan trọng vì bộ lọc cấp ba thường được lắp đặt để giảm hơn nữa chất rắn lơ lửng trước khi xả, tái sử dụng hoặc khử trùng. Hướng dẫn quy định hiện tại của California bao gồm rõ ràng phương tiện vải và lọc đĩa trong số các công nghệ lọc xử lý bậc ba được sử dụng để giảm TSS dư thừa và các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học.
Đối với nuôi trồng thủy sản, việc loại bỏ hạt thậm chí còn nhạy cảm hơn vì thức ăn thừa và chất rắn trong phân phải được loại bỏ trước khi chúng phân hủy thành các chất ô nhiễm dạng keo hoặc hòa tan mịn hơn. EPA lưu ý rằng các cơ sở nuôi trồng thủy sản hoạt động theo giấy phép NPDES có thể phải đối mặt với những hạn chế về số lượng hoặc tường thuật về nước thải trong việc kiểm soát xả thải chất ô nhiễm.
Chỉ so sánh giá mua thiết bị có thể dẫn đến lựa chọn sai bộ lọc.
Tổng chi phí lắp đặt sẽ bao gồm:
Bộ lọc đĩa có thể cung cấp diện tích lọc đáng kể trong một diện tích tương đối nhỏ, nhưng mỗi đĩa bổ sung đều có nhiều tấm phương tiện, vòng đệm, bộ phận bên trong và bộ phận thay thế hơn. Do đó, chi phí thiết bị ban đầu có thể tăng nhanh khi công suất thủy lực tăng.
Bộ lọc trống thường có cách bố trí màn hình hình trụ đơn giản về mặt cơ học. Tuy nhiên, hư hỏng hoặc chói mắt màn hình chính có thể ảnh hưởng đến một phần tương đối lớn diện tích lọc cùng một lúc.
Chi phí dự án đô thị được công bố của Hoa Kỳ minh họa lý do tại sao người mua nên tránh coi một con số là “giá bộ lọc đĩa” chung. Một tài liệu quy hoạch nước thải của Illinois bao gồm khoảng 200.000 USD chi phí vốn liên quan đến việc lọc đĩa vải trong một dự án, trong khi báo cáo kỹ thuật nước tái chế của Fresno ước tính khoảng Tổng chi phí vốn 4,1 triệu USD và 90.000 USD vận hành & bảo trì hàng năm cho việc lắp đặt bộ lọc vật liệu vải 5 MGD . Những con số này thể hiện các hệ thống được lắp đặt dành riêng cho dự án thay vì báo giá chỉ dành cho thiết bị.
Do đó, đối với đấu thầu sơ bộ, sẽ hữu ích hơn khi yêu cầu:
CAPEX trên mỗi luồng thiết kế Chi phí thay thế phương tiện truyền thông dự kiến OPEX hàng năm Chi phí vòng đời 10 hoặc 20 năm
thay vì chỉ so sánh giá mua bộ lọc.
Các ngành công nghiệp khác nhau đặt ra những yêu cầu rất khác nhau về lọc cơ học.
| ứng dụng | Hướng ưa thích | tại sao |
|---|---|---|
| Nuôi trồng thủy sản tuần hoàn | Bộ lọc trống thường được ưa thích | Loại bỏ liên tục thức ăn, phân và các hạt lơ lửng một cách xuất sắc |
| Tiền xử lý thành phố | Bộ lọc trống | Đánh chặn mạnh mẽ trước các quy trình xuôi dòng |
| Xử lý cấp ba thành phố | Bộ lọc đĩa thường được ưa thích | Diện tích lọc cao và dấu chân nhỏ gọn |
| Tái sử dụng nước công nghiệp | Phụ thuộc vào TSS và chất lượng nước thải yêu cầu | Cả hai đều có thể phù hợp |
| Nước thải chế biến thực phẩm | Thiết kế trống hoặc đĩa hợp vệ sinh | Khả năng làm sạch và chống ăn mòn là rất quan trọng |
| Bùn khai thác có hàm lượng chất rắn cao | Thông thường không có màn hình vi xử lý nước thải tiêu chuẩn | Yêu cầu thiết bị khử nước bùn chuyên dụng |
| Sàng lọc tảo/nước thô | Bộ lọc trống | Sàng lọc bề mặt liên tục rất phù hợp |
| Trang bị thêm không gian hạn chế | Bộ lọc đĩa | Vùng phương tiện hoạt động lớn trên mỗi dấu chân |
Lọc đĩa trở nên đặc biệt hấp dẫn khi một đô thị cần bổ sung hệ thống lọc cấp ba mà không cần xây dựng một tòa nhà lọc mới lớn. Tài liệu kỹ thuật của EPA cũng công nhận lọc bậc ba là một phương pháp quan trọng để giảm chất rắn lơ lửng mịn còn sót lại sau khi làm rõ lần thứ hai.
Bộ lọc trống quay là một trong những bộ lọc cơ học thiết thực nhất cho các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn vì chúng liên tục loại bỏ chất thải của cá lơ lửng trước khi đưa vào xử lý sinh học.
Bộ lọc trống NIHAO có thể sử dụng màn hình vi mô mịn để chặn các hạt thức ăn, phân, sợi và các vật liệu lơ lửng khác.
Ví dụ, một tài liệu nuôi trồng thủy sản gần đây của Maine mô tả nước thải đầu tiên đi qua một bộ lọc trống được trang bị khoảng Vải màn hình 36–40 micron , chứng minh cách sàng lọc trống tốt có thể được sử dụng trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản thâm canh.
Không có người chiến thắng chung.
Một nhà máy sản xuất nước thải tương đối ổn định với TSS vừa phải nhưng yêu cầu diện tích thiết bị nhỏ có thể ưu tiên bộ lọc dạng đĩa. Nước thải chứa sợi, tảo, chất rắn hữu cơ lớn hơn hoặc tải trọng thay đổi có thể được quản lý dễ dàng hơn bằng bộ lọc trống quay.
Việc thử nghiệm thí điểm rất được khuyến khích khi chất rắn dính, nhờn, dạng sợi hoặc có khả năng nén bất thường.
Đây là nơi thuật ngữ trở nên quan trọng.
Bùn khoáng có nồng độ cao nói chung nên không được so sánh bằng cách sử dụng màn hình trống nước thải thông thường và bộ lọc đĩa vải.
Khai thác mỏ plants frequently use bộ lọc trống chân không, bộ lọc đĩa chân không, bộ lọc đĩa gốm, bộ lọc đai hoặc máy ép lọc để sản xuất bánh lọc tách nước. Ví dụ, ANDRITZ cung cấp phương pháp lọc đĩa chân không dành riêng cho bùn khoáng đậm đặc, với diện tích lọc mô-đun lên tới hàng trăm mét vuông.
Về cơ bản, đây là những máy khác với các bộ lọc trống vi màn hình được sử dụng trong RAS.
Các dự án chế biến thực phẩm đòi hỏi phải chú ý không chỉ đến độ chính xác của quá trình lọc mà còn về khả năng làm sạch, thoát nước, khả năng tương thích vật liệu, chất lượng mối hàn, vùng chết và khả năng tiếp cận hợp vệ sinh.
Hướng dẫn chế biến thực phẩm của FDA nhấn mạnh đến thiết kế bề mặt và thiết bị nhẵn, không thấm nước, có thể làm sạch nhằm giảm thiểu các hốc nơi ô nhiễm có thể tích tụ.
Đối với những ứng dụng này, kết cấu bằng thép không gỉ và hệ thống làm sạch dễ tiếp cận có thể quan trọng hơn việc chọn “trống” hoặc “đĩa” chỉ dựa trên diện tích lọc.
Cả hai hệ thống đều được thiết kế để vận hành tự động nhưng không được coi là không cần bảo trì.
Các điểm kiểm tra điển hình bao gồm:
Rửa ngược thường phải được kiểm soát theo sự chênh lệch mực nước hoặc sức cản thủy lực hơn là một lịch trình cố định tùy ý.
TSS cao, lỗ sàng mịn, nước thải có tảo, dầu hoặc dạng sợi sẽ rút ngắn khoảng thời gian giữa các chu kỳ làm sạch.
Người vận hành nên kiểm tra:
Bởi vì hệ thống đĩa chứa nhiều tấm lọc riêng lẻ nên việc bảo trì đôi khi có thể được thực hiện trên từng phân đoạn riêng lẻ thay vì thay thế toàn bộ bề mặt lọc. Tuy nhiên, một hệ thống lắp đặt lớn có thể chứa nhiều bảng điều khiển, làm tăng số lượng bộ phận phải kiểm tra.
Nghiên cứu về màn hình vi mô của EPA từ lâu đã xác định việc chuyển chất rắn và rửa ngược là những phần quan trọng của hiệu suất màn hình vi mô cơ học.
Đối với cả hai công nghệ, người vận hành phải ghi lại tần suất rửa ngược, mực nước chênh lệch, TSS đầu vào, TSS nước thải, dòng điện động cơ, áp suất vòi phun và tình trạng môi trường. Tần suất làm sạch tăng đột ngột thường cho thấy lượng chất rắn tăng lên hoặc mất diện tích lọc hiệu quả.
Đối với hầu hết các dự án, quyết định có thể được rút gọn thành một số câu hỏi:
A Bộ lọc trống quay thường là sự lựa chọn mạnh mẽ hơn cho nuôi trồng thủy sản, sàng lọc nước thô, loại bỏ tảo, tiền xử lý và tải lượng chất rắn lơ lửng thay đổi liên tục .
A bộ lọc dạng đĩa thường hấp dẫn đối với việc xử lý cấp ba của thành phố, tái sử dụng nước, lắp đặt trang bị thêm và các dự án yêu cầu diện tích lọc rất cao trong phạm vi diện tích hạn chế .
Đối với thách thức về nước thải công nghiệp, câu trả lời chính xác phải đến từ việc phân tích nước và thử nghiệm thí điểm thay vì chỉ hình học của thiết bị.
Môi trường NIHAO Hàng Châu có thể đánh giá tốc độ dòng chảy, nồng độ TSS, xếp hạng micron yêu cầu, dấu chân có sẵn, vật liệu xây dựng và yêu cầu rửa ngược trước khi đề xuất cấu hình lọc phù hợp.
Đối với các dự án của Hoa Kỳ, người mua cũng phải xác nhận rằng hệ thống xử lý được đề xuất tương thích với giấy phép xả thải hiện hành, yêu cầu tái sử dụng và—nếu phù hợp—các yêu cầu vệ sinh trong chế biến thực phẩm.
Màn hình trống quay thường hoạt động trong phạm vi hàng chục đến hàng trăm micron. Bộ lọc trống NIHAO có thể sử dụng màn hình khoảng 30–200 micron tùy thuộc vào ứng dụng. Hiệu suất của bộ lọc đĩa phụ thuộc nhiều vào vải hoặc phương tiện màn hình vi mô được lắp đặt.
Cả hai thường tiêu thụ công suất truyền động cơ học tương đối khiêm tốn, với năng lượng bổ sung cần thiết cho máy bơm rửa ngược hoặc hệ thống hút-làm sạch. Năng lượng thực tế và mức tiêu thụ nước rửa phụ thuộc nhiều vào tải thủy lực, TSS, tần suất mở và làm sạch vật liệu hơn là vào việc máy sử dụng trống hay đĩa.
Bộ lọc trống quay nói chung là lựa chọn phổ biến hơn cho quá trình lọc cơ học RAS vì chúng liên tục chặn chất thải thức ăn, phân và các chất rắn lơ lửng khác trong khi tự động rửa ngược lưới lọc.
Bộ lọc trống thường gặp hiện tượng tắc nghẽn màn hình, tắc nghẽn vòi phun, mài mòn ổ trục và tích tụ máng xả. Bộ lọc đĩa có thể gặp hiện tượng bịt vải, các đoạn đĩa bị hỏng, bị mòn phớt, vòi làm sạch bị tắc và các vấn đề về căn chỉnh trục.
Không có giá thiết bị phổ thông đáng tin cậy. Công suất, diện tích lọc, luyện kim, tự động hóa, xây dựng dân dụng và cơ sở hạ tầng rửa ngược có thể thay đổi đáng kể chi phí lắp đặt. So sánh các báo giá sử dụng tổng chi phí CAPEX đã lắp đặt cộng với chi phí thay thế năng lượng, nước, phụ tùng và phương tiện truyền thông hàng năm.
Giới hạn loại bỏ thực tế chủ yếu được xác định bằng độ mở của màn chắn hoặc phương tiện, cùng với hình dạng hạt và điều kiện vận hành. Màn hình trống mịn có thể đạt tới vài chục micron, trong khi hệ thống phương tiện đĩa chuyên dụng có thể được cấu hình để đánh bóng cấp ba tốt hơn.
Bộ lọc đĩa nước thải tiêu chuẩn và màn hình trống quay thường không phải là thiết bị phù hợp cho bùn khai thác tập trung. Khử nước trong khai thác mỏ thường yêu cầu bộ lọc đĩa chân không, bộ lọc gốm, bộ lọc trống chân không hoặc thiết bị lọc áp lực được thiết kế đặc biệt để tạo thành và xả bánh lọc.