Sistema di disidratazione dei fanghi con pressa a vite: guida completa

Gli impianti di trattamento delle acque reflue municipali e industriali che gestiscono i costi di smaltimento dei fanghi si sono rivolti sempre più al sistema di disidratazione dei fanghi con pressa a vite come alternativa operativamente superiore alle centrifughe e alle filtropresse a nastro. Combinando la compressione meccanica a bassa velocità con l'anello autopulente continuo e l'azione della vite, questi sistemi raggiungono un contenuto di solidi della torta compreso tra il 18 e il 28% del peso secco consumando una frazione dell'energia e delle risorse di manutenzione richieste dalle tecnologie di disidratazione convenzionali.

Come la disidratazione dei fanghi con pressa a vite raggiunge un'elevata efficienza

Un sistema di disidratazione dei fanghi con pressa a coclea funziona mediante compressione progressiva della cavità: il fango condizionato entra all'estremità di alimentazione di una coclea rotante alloggiata all'interno di un vaglio cilindrico e, quando il passo della coclea si restringe verso l'estremità di scarico, la pressione idraulica aumenta e l'acqua libera viene espulsa attraverso gli spazi del vaglio. L'azione autopulente degli anelli mobili e fissi previene l'accecamento, la principale modalità di guasto delle tecnologie di schermatura statica.

L’efficienza di disidratazione, misurata come riduzione percentuale del volume dei fanghi consegnati allo smaltimento finale, raggiunge tipicamente l’80-90% nelle applicazioni comunali a fanghi attivi. Un impianto di trattamento delle acque reflue che tratta 10.000 m3/giorno con 3.000 mg/l di TSS in ingresso può ridurre il volume del pannello di fango da circa 30 m3/giorno (con fango addensato al 3% DS) a meno di 6 m3/giorno con 18% DS: una riduzione di cinque volte che riduce direttamente i costi di trasporto e discarica.

Capacità di produzione: adattare la macchina al flusso

La capacità della pressa a vite è specificata in chilogrammi di solidi secchi all'ora (kgDS/h) anziché in flusso volumetrico, poiché la concentrazione dei fanghi di alimentazione varia in modo significativo tra le installazioni. Le unità standard monoalbero gestiscono da 15 a 130 kgDS/h; le configurazioni multialbero o impilate scalano fino a 500 kgDS/h per ingombro di installazione.

• Piccoli Impianti Comunali (sotto i 20.000 AE) Unità monoalbero da 15 a 40 kgDS/h: ingombro compatto inferiore a 1,5 m2, adatte per il funzionamento remoto senza operatore con dosaggio di polimeri controllato da PLC e avvio/arresto automatico sul segnale di alimentazione.
• Strutture medie (da 20.000 a 100.000 AE) Configurazioni a doppio o triplo albero da 80 a 200 kgDS/h: le unità parallele forniscono ridondanza in modo che la manutenzione su un albero non interrompa le operazioni di drenaggio.
• Industriale e Grandi Comunali (100.000 AE) Installazioni in stack con più unità con integrazione SCADA centralizzata: la capacità scala in modo lineare; la maggior parte dei produttori offre moduli skid standardizzati per l'implementazione parallela senza progettazione personalizzata su ciascuna unità.

Consumo energetico: il vantaggio del torchio a vite rispetto alle alternative ad alta velocità

Il consumo di energia è l’argomento operativo più convincente per la tecnologia delle presse a vite. A una velocità di azionamento compresa tra 3 e 10 giri al minuto, il motore della pressa a vite assorbe da 0,5 a 2,2 kW per unità, a differenza delle centrifughe decanter che funzionano a 2.500-3.500 giri al minuto e che consumano da 15 a 45 kW per una produttività equivalente. Nell’arco di 20 anni di vita operativa, questa differenza rappresenta centinaia di migliaia di dollari in costi elettrici evitati alle tipiche tariffe industriali.

Non è necessaria acqua di lavaggio durante il funzionamento della pressa a vite: un ulteriore risparmio energetico e di costi rispetto ai sistemi di filtropressa a nastro che consumano da 3 a 8 m3 di acqua pulita all'ora per evitare l'accecamento del nastro. Nelle regioni con stress idrico o negli impianti con costi elevati dell’acqua potabile, questo da solo può giustificare il premio di capitale di un impianto di pressatura a vite.

Profilo di manutenzione: Basso intervento in base alla progettazione

Il design della pressa a vite elimina i componenti che richiedono la manutenzione più elevata presenti nelle tecnologie concorrenti: nessun nastro filtrante da sostituire ogni 2.000-4.000 ore, nessun cuscinetto ad alta velocità soggetto a fatica da vibrazioni e nessun ugello di spruzzatura da decalcificare o sostituire. La manutenzione ordinaria di una pressa a vite ben specificata consiste in tre attività:

• Settimanalmente: ispezionare l'unità di miscelazione del polimero, pulire i filtri dell'aria del pannello di controllo, controllare il livello dell'olio della scatola della trasmissione
• Ogni mese: verificare le impostazioni del gioco dell'anello rispetto alla linea di base del registro del processo, ispezionare il bordo della rampa della vite per verificare l'eventuale presenza di usura abrasiva
• Ogni anno: sostituire la tenuta meccanica e il pacco cuscinetti, eseguire il cambio dell'olio della scatola del cambio, ricalibrare il meccanismo di regolazione della contropressione

Secondo i sondaggi condotti tra gli operatori negli impianti municipali europei, il tempo di manutenzione annuale totale per unità è in media compreso tra 16 e 24 ore di manodopera, rispetto alle 80-120 ore per i sistemi di filtropressa a nastro di capacità equivalente quando sono incluse la sostituzione del nastro e la manutenzione degli ugelli.

Pressa a vite e filtropressa a nastro: un confronto diretto

La scelta tra a sistema di disidratazione dei fanghi con pressa a vite e una filtropressa a nastro è la decisione tecnologica più comune nella progettazione e nei progetti di aggiornamento di nuovi impianti di trattamento delle acque reflue. La tabella seguente presenta i criteri di definizione.

Disidratazione dei fanghi con pressa a vite per il trattamento delle acque reflue: applicazione adatta

La tecnologia del torchio a vite funziona con un'ampia gamma di tipi di fanghi incontrati nel trattamento delle acque reflue municipali e industriali, sebbene le prestazioni varino in base alle caratteristiche dell'alimentazione. La seguente matrice definisce le finestre applicative ottimali:

Parametri di selezione dei tasti quando si specifica un'unità

Fornire i seguenti dati a un produttore di presse a vite per ricevere una raccomandazione sul sistema con dimensioni e prezzo accurati:

• Volume medio e picco giornaliero dei fanghi (m3/giorno) e ore di funzionamento giornaliere
• Tipologia e origine dei fanghi di alimentazione (WAS, primari, digeriti, industriali)
• Concentrazione di solidi secchi di alimentazione misurata o stimata (%DS o mg/L TSS)
• Contenuto di solidi secchi della torta target e TSS massimo filtrato accettabile
• Alimentazione elettrica disponibile (tensione, fase, frequenza)
• Ambiente di installazione (interno, esterno, atmosfera corrosiva, zona sismica)
• Infrastruttura per la gestione dello scarico e del filtraggio (tipo di trasportatore, dimensioni dello scarico)