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A Macchina per la disidratazione dei fanghi con pressa a vite funziona alimentando il fango in un tamburo cilindrico del vaglio dove una vite elicoidale rotante comprime gradualmente il materiale contro una piastra terminale fissa, forzando l'acqua fuori attraverso gli spazi del vaglio mentre fa avanzare il pannello di fango disidratato verso l'uscita di scarico. Il risultato: una disidratazione continua e a basso consumo energetico che raggiunge costantemente un contenuto di solidi del panello pari al 15–30% DS (solidi secchi) a seconda del tipo di fango di alimentazione.
Che cos'è una pressa a vite e a cosa serve?
Una pressa a vite è un dispositivo di disidratazione meccanico utilizzato nel trattamento delle acque reflue, nella lavorazione degli alimenti e nella gestione dei fanghi industriali per separare i liquidi dai solidi. Nelle applicazioni per l'acqua e le acque reflue, l'uso principale è disidratazione dei fanghi : ridurre il contenuto di acqua dei fanghi biologici, urbani o industriali prima dello smaltimento, dell'essiccazione o del compostaggio.
Le aree di applicazione comuni includono:
- Impianti di depurazione municipali (fanghi attivi, fanghi digeriti)
- Acque reflue della lavorazione di alimenti e bevande (birreria, caseificio, macello)
- Effluenti di cartiere e cartiere
- Acque reflue dell'acquacoltura e della pesca
- Effluenti di impianti chimici e farmaceutici
- Lavorazione del letame zootecnico e agricolo
Poiché le presse a vite funzionano in modo continuo e non presidiato, vengono spesso scelte rispetto alle filtropresse a nastro o alle centrifughe in strutture in cui il basso coinvolgimento dell'operatore e il basso consumo energetico sono priorità.
Come funziona una pressa a vite: il meccanismo principale
Per capire come funziona un torchio a vite è necessario osservare quattro zone sequenziali all'interno della macchina:
| Zona | Cosa succede | Parametro chiave |
|---|---|---|
| Zona di alimentazione/concentrazione | Il fango condizionato entra e viene inizialmente addensato per drenaggio per gravità attraverso la griglia | Concentrazione di solidi nell'alimentazione: 0,2–1% |
| Zona di compressione | Diminuendo il passo o aumentando il diametro della vite si comprime progressivamente il pannello di fango | Rapporto del passo della vite: da 2:1 a 4:1 |
| Zona di pressione | Il fango preme contro la piastra di contropressione; qui si verifica la massima espulsione dell'acqua | Contropressione: regolabile 0,01–0,05 MPa |
| Zona di scarico | La torta disidratata esce attraverso lo spazio regolabile; filtrare gli scarichi nel serbatoio di raccolta sottostante | Torta DS: 15–30% |
L'albero della vite ruota molto lentamente, in genere 1-5 giri al minuto, e questo è uno dei motivi per cui il consumo energetico è notevolmente inferiore rispetto a quello di una centrifuga. Un'unità di pressatura a vite da 55 mm di diametro consuma circa 0,01–0,05 kWh per chilogrammo di solidi secchi lavorati, rispetto a 0,05–0,2 kWh/kg per una centrifuga decanter.
Il ruolo del condizionamento dei polimeri
Prima che i fanghi entrino nella pressa a coclea, nel tubo di alimentazione viene dosato un flocculante polimerico. Il polimero fa sì che le particelle fini sospese si aggreghino in fiocchi più grandi e più resistenti. Senza un adeguato condizionamento:
- I solidi fini passano attraverso gli spazi tra gli schermi, riducendo la qualità del filtrato
- Il contenuto di solidi della torta diminuisce di 5-10 punti percentuali
- Aumentano l'oscuramento dello schermo e gli intervalli di lavaggio
I dosaggi tipici del polimero vanno da 3–8 kg di polimero attivo per tonnellata di solidi secchi (kgAP/tDS) per i fanghi attivi urbani e 1–4 kgAP/tDS per i fanghi digeriti anaerobicamente.
Design a vite impilata: differenze rispetto a una pressa a vite singola
La configurazione del torchio a vite più adottata nei moderni impianti di trattamento delle acque reflue è la Design a vite impilata (o vite lamellare). , dove lo schermo cilindrico è sostituito da anelli fissi e mobili alternati impilati lungo l'albero della vite.
Mentre la vite ruota, gli anelli mobili si spostano leggermente rispetto agli anelli fissi, creando un'azione autopulente che impedisce l'accecamento, eliminando la necessità di acqua di lavaggio continua richiesta dalle presse a nastro. Una singola unità a vite impilata utilizza meno di 1 l/min di acqua di lavaggio, contro i 5–20 l/min di una pressa a nastro di capacità equivalente.
Ulteriori vantaggi del design a vite impilata:
- Nessun tempo di intasamento: Lo spazio dinamico dell'anello impedisce la formazione di ponti solidi, consentendo il funzionamento non presidiato 24 ore su 24, 7 giorni su 7
- Basso rumore: Il rumore operativo è generalmente inferiore a 60 dB(A) a 1 m di distanza
- Ingombro ridotto: Un'unità che movimenta 30 kg DS/ora occupa circa 0,3 m² di superficie
- Gestisce fanghi fibrosi e oleosi: L'ampio spazio tra gli anelli (regolabile da 0,2 a 1,2 mm) accoglie materiali difficili che intasano i vagli convenzionali
Dati sulle prestazioni: cosa aspettarsi realisticamente
Le effettive prestazioni di disidratazione variano in base al tipo di fango e alla selezione del polimero. La tabella seguente mostra i risultati rappresentativi delle installazioni su vasta scala:
| Tipo di fango | Concentrazione dell'alimentazione | Torta DS (%) | Cattura solidi (%) |
|---|---|---|---|
| WS municipale (aerobico) | 0,5–1,0% | 16-22% | 90–95% |
| Fanghi misti (WAS primari) | 1,0–2,5% | 20-28% | 93–97% |
| Fanghi digeriti anaerobicamente | 2,0–4,0% | 22-30% | 94–98% |
| Fanghi di lavorazione alimentare | 0,5–2,0% | 18-26% | 88–95% |
| Fanghi di cartiera | 1,0–3,0% | 25–35% | 92–97% |
La cattura dei solidi superiore al 95% è ottenibile con un dosaggio ottimizzato del polimero, che influisce direttamente sulla qualità del filtrato e sul volume restituito ai vitoni di trattamento.
Confronto dei costi energetici e operativi
Uno dei motivi più citati per cui gli stabilimenti passano alle presse a vite è il costo totale di proprietà. Rispetto alle tecnologie di disidratazione alternative:
| Tecnologia | Potenza (kW per unità) | Acqua di lavaggio (l/min) | Intervallo di manutenzione | Attenzione dell'operatore |
|---|---|---|---|---|
| Pressa a vite impilata | 0,2–0,75 | <1 | Controllo annuale dei cuscinetti/tenute | Basso (funzionamento automatico) |
| Filtropressa a nastro | 2–7 | 5–20 | Sostituzione della cinghia ogni 2-4 anni | Continuo |
| Centrifuga decantatrice | 15–55 | 0–2 | Alta (usura dei cuscinetti) | Moderato |
| Filtropressa a piastre e telaio | 3–15 (pompa di alimentazione) | 10–40 | Sostituzione del tessuto ogni 1-3 anni | Alto (operazione batch) |
Come funziona una pressa a vite in una linea di trattamento completa
Un torchio a vite non funziona in modo isolato. In un tipico impianto municipale, si trova all'estremità di un treno di movimentazione dei fanghi:
- Vasca di stoccaggio/addensamento fanghi — ispessimento per gravità o flottazione dell'aria disciolta allo 0,5–2% DS
- Unità di dosaggio polimeri — miscelatore statico in linea o serbatoio di flocculazione
- Pompa di alimentazione della pressa a vite — pompa a cavità progressiva o peristaltica, a flusso controllato
- Pressa a vite — disidratazione per ottenere la torta DS
- Trasportatore o salto della torta — trasporto allo stoccaggio, al compostaggio o alla discarica
- Tubo di ritorno del filtrato — ritorno per gravità alle opere di presa o al trattamento secondario
L'intera sequenza dall'avvio della pompa dei fanghi allo scarico dei residui può essere automatizzata con il controllo PLC, consentendo il funzionamento notturno senza personale: un vantaggio operativo significativo per lavori di trattamento di piccole e medie dimensioni con personale limitato.
Dimensionamento: parametri chiave per ottenere il giusto risultato
La selezione della dimensione corretta della pressa a vite dipende da tre input principali:
- Carico giornaliero di solidi secchi (kg DS/giorno): Derivato dalla portata dell'impianto e dalla produzione dei fanghi. I tipici impianti a fanghi attivi producono 60-100 g di DS per popolazione equivalente al giorno.
- Orari di funzionamento al giorno: La maggior parte delle installazioni funziona dalle 8 alle 16 ore al giorno; un'unità con una portata nominale di 30 kg DS/ora gestisce 240-480 kg DS/giorno in quella finestra.
- Fattore di picco: Consentire un fattore di sicurezza pari a 1,3–1,5 rispetto al carico medio giornaliero per gestire i periodi di picco di produzione di fanghi.
Più unità più piccole che funzionano in parallelo sono spesso preferite rispetto a un'unità di grandi dimensioni, fornendo ridondanza e la capacità di abbinare la produttività ai volumi di fanghi effettivi senza funzionare a frazioni di carico molto basse.
Manutenzione e durata
Le presse a vite hanno meno parti soggette ad usura rispetto alle centrifughe o alle presse a nastro. Le attività di manutenzione ordinaria includono:
- Lubrificazione o sostituzione dei cuscinetti: in genere ogni 20.000–30.000 ore di funzionamento
- Ispezione dell'usura degli anelli fissi e mobili: solitamente prima sostituzione dopo 5-8 anni di servizio municipale
- Ispezione della tenuta meccanica: annuale
- Ricalibrazione del gioco della piastra di contropressione: ogni 6-12 mesi
La durata di servizio pubblicata per l'albero a vite e il pacco di anelli nelle applicazioni con fanghi urbani puliti supera abitualmente i 10 anni con il corretto condizionamento del polimero, poiché il contatto abrasivo tra le particelle solide e la superficie del vaglio è ridotto al minimo dalla struttura soft floc.
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