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Seleccionar entre un filtro de tambor y un filtro de disco no es simplemente una cuestión de qué tecnología proporciona "mejor filtración". Para plantas de tratamiento de aguas residuales, sistemas de recirculación de acuicultura, proyectos de reutilización de agua industrial y aplicaciones de pulido terciario, la elección correcta depende del flujo hidráulico, la concentración de sólidos en suspensión, la eliminación de partículas requerida, la huella disponible, la estrategia de retrolavado y los requisitos de mantenimiento a largo plazo.
También existe una distinción terminológica importante. En aplicaciones de aguas residuales y acuicultura, un El filtro de tambor normalmente se refiere a una micropantalla de tambor giratorio. , mientras que un filtro de disco generalmente utiliza múltiples discos de filtro giratorios o paneles de tela para proporcionar un área de filtración grande en una estructura compacta. Esto es diferente de los filtros de tambor de vacío giratorio y los filtros de disco de vacío utilizados para la deshidratación de tortas en minería y procesamiento químico.
Hangzhou NIHAO Environmental se centra en aplicaciones de tratamiento de agua y aguas residuales, por lo que la siguiente comparación aborda principalmente los sistemas de filtración terciaria y de micropantalla mecánica.
Un filtro de tambor giratorio utiliza una pantalla cilíndrica que gira lentamente mientras parte del tambor permanece sumergida. El agua residual comúnmente ingresa al tambor axialmente y sale hacia afuera a través de la rejilla. Las partículas suspendidas más grandes que las aberturas de la pantalla permanecen en la superficie interior de la pantalla. A medida que se acumulan sólidos, la resistencia hidráulica aumenta hasta que un sensor de nivel o un control diferencial de nivel de agua inicia la limpieza.
Luego, el tambor gira mientras las boquillas rociadoras lavan los sólidos atrapados en un canal de recolección interno. Los sistemas de filtrado de tambor NIHAO utilizan este principio para aplicaciones como agua de circulación de acuicultura, tratamiento de agua cruda, eliminación de algas y pretratamiento de aguas residuales.
Un filtro de disco para aguas residuales logra un objetivo similar de eliminación de sólidos, pero distribuye el medio filtrante en múltiples discos verticales o parcialmente sumergidos. El agua pasa a través de un paño o un medio de micropantalla adherido a segmentos de disco individuales. A medida que se acumulan los sólidos, los discos giran a través de una zona de limpieza donde los rociadores de retrolavado o los sistemas de succión eliminan el material retenido.
La principal ventaja de ingeniería de la configuración de disco es área de filtrado por unidad de huella . Agregar discos aumenta el área de filtración activa sin aumentar proporcionalmente la huella del equipo. Por lo tanto, los filtros de disco de tela comerciales se utilizan con frecuencia para la eliminación de sólidos suspendidos terciarios cuando el espacio de la planta es limitado.
La diferencia se puede resumir de la siguiente manera:
| Factor de diseño | Filtro de tambor rotatorio | Filtro de disco |
|---|---|---|
| Geometría del filtro | tambor cilíndrico | Múltiples discos verticales |
| Superficie de filtración | circunferencia del tambor | Ambos lados de múltiples discos |
| Retención de sólidos | Superficie de la pantalla | Paneles de tela o pantalla |
| limpieza | Boquillas de aspersión de tambor giratorio | Limpieza por aspersión/aspiración con discos giratorios |
| Ventaja principal | Ruta de flujo simple y descarga de sólidos. | Alta área de filtración en un espacio compacto |
| Función típica de tratamiento de agua | Pretratamiento, acuicultura, interceptación de sólidos. | Pulido terciario, reutilización, tratamiento municipal compacto. |
Por lo tanto, la pregunta de compra más importante no es si un tambor o un disco "filtra mejor", sino cuánta área de filtración se requiere con la carga hidráulica y de sólidos esperada.
La clasificación en micrones es una de las primeras especificaciones que comparan los compradores, pero no debe evaluarse sola.
Las micropantallas de tambor giratorio NIHAO pueden usar aberturas de pantalla en aproximadamente el mismo tamaño. Rango de 30 a 200 micrones , con 60-200 micrones comúnmente utilizados en la filtración mecánica de acuicultura. Una malla más fina puede capturar partículas más pequeñas, pero también acumula sólidos más rápidamente y normalmente requiere un retrolavado más frecuente.
Los filtros de disco también pueden equiparse con medios de tejido fino o de tela de pelo. Su gran área de filtración total permite un rendimiento hidráulico relativamente alto manteniendo al mismo tiempo un espacio de instalación compacto. Veolia describe la filtración con discos de tela específicamente como una tecnología para la eliminación de sólidos finos en suspensión y el pulido de aguas residuales.
Se deben considerar juntas varias variables de rendimiento:
| Parámetro de rendimiento | Filtro de tambor | Filtro de disco |
|---|---|---|
| Objetivo de filtración típico | Sólidos suspendidos de gruesos a finos | Sólidos finos / pulido terciario |
| Escala de filtración común | Decenas a cientos de micrones dependiendo de la pantalla | Dependiente de los medios; a menudo seleccionado para un pulido más fino |
| Carga hidráulica | Bueno para cribado continuo de alto flujo | El área alta permite una gran capacidad en un espacio compacto |
| Tolerancia de carga de sólidos | Bueno cuando los sólidos se eliminan continuamente | Más adecuado cuando el afluente está razonablemente controlado |
| pérdida de cabeza | Aumenta a medida que se carga la pantalla | Aumenta a medida que se cargan la tela/los discos |
| Demanda de retrolavado | Depende en gran medida del TSS y la apertura de la pantalla. | Depende del medio, la carga de sólidos y el diseño de limpieza. |
| Demanda de energía | Bomba de retrolavado con accionamiento de tambor | Sistema de retrolavado/succión de la unidad de disco |
Ninguna tecnología tiene un porcentaje universal de agua de retrolavado o un valor de kWh por metro cúbico. Estos números varían significativamente según el TSS afluente, las características de las partículas, la apertura del medio, la carga hidráulica, la presión de la boquilla, la lógica de automatización y si el agua filtrada se reutiliza para la limpieza.
Para las plantas de aguas residuales de EE. UU., esta distinción es importante porque la filtración terciaria a menudo se instala para reducir aún más los sólidos en suspensión antes de su descarga, reutilización o desinfección. La guía regulatoria actual de California incluye explícitamente medios de tela y filtración de disco entre las tecnologías de filtración de tratamiento terciario utilizadas para reducir los TSS residuales y los compuestos orgánicos biodegradables.
Para la acuicultura, la eliminación de partículas puede ser aún más delicada porque los alimentos no consumidos y los sólidos fecales deben eliminarse antes de que se descompongan en contaminantes más finos disueltos o coloidales. La EPA señala que las instalaciones de acuicultura que operan bajo permisos NPDES pueden enfrentar limitaciones numéricas o narrativas de efluentes para controlar la descarga de contaminantes.
Comparar únicamente el precio de compra del equipo puede llevar a una selección de filtro incorrecta.
El costo total de instalación debe incluir:
Los filtros de disco pueden proporcionar un área de filtración sustancial en un espacio relativamente pequeño, pero cada disco adicional introduce más paneles de medios, sellos, componentes internos y piezas de repuesto. Por lo tanto, el costo inicial del equipo puede aumentar rápidamente a medida que aumenta la capacidad hidráulica.
Los filtros de tambor generalmente tienen una disposición de malla cilíndrica mecánicamente sencilla. Sin embargo, el daño o el cegamiento de la pantalla principal pueden afectar una porción relativamente grande del área de filtración a la vez.
Los costos de proyectos municipales publicados en Estados Unidos ilustran por qué los compradores deben evitar tratar un número como un “precio de filtro de disco” universal. Un documento de planificación de aguas residuales de Illinois incluía aproximadamente $200,000 en costo de capital asociado con la filtración de discos de tela en un proyecto, mientras que un informe de ingeniería de agua reciclada de Fresno estimó aproximadamente Costo de capital total de $4,1 millones y $90 000 de operación y mantenimiento anuales para una instalación de filtración con medio de tela de 5 MGD . Estos números representan sistemas instalados específicos del proyecto en lugar de cotizaciones de equipos únicamente.
Por lo tanto, para la contratación preliminar, resulta más útil solicitar:
CAPEX por flujo de diseño OPEX anual Costo de reemplazo de medios esperado Costo del ciclo de vida de 10 o 20 años
en lugar de comparar únicamente los precios de compra de filtros.
Las distintas industrias imponen exigencias muy diferentes a la filtración mecánica.
| Solicitud | Dirección preferida | ¿Por qué? |
|---|---|---|
| Acuicultura recirculante | A menudo se prefiere el filtro de tambor | Excelente eliminación continua de pienso, heces y partículas en suspensión. |
| Pretratamiento municipal | Filtro de tambor | Interceptación robusta antes de los procesos posteriores. |
| Tratamiento terciario municipal | A menudo se prefiere el filtro de disco | Área de filtración alta y tamaño compacto |
| Reutilización de aguas industriales | Depende de los TSS y de la calidad requerida del efluente | Ambos pueden ser adecuados |
| Aguas residuales del procesamiento de alimentos | Diseño de tambor o disco higiénico | La facilidad de limpieza y la resistencia a la corrosión son fundamentales |
| Lodo minero con alto contenido de sólidos | Normalmente ni la micropantalla estándar para aguas residuales | Requiere equipo exclusivo de deshidratación de lodos |
| Detección de algas/agua cruda | Filtro de tambor | El cribado continuo de superficies es muy adecuado |
| Modernización con limitaciones de espacio | Filtro de disco | Gran área de medios activos por huella |
La filtración de discos se vuelve particularmente atractiva cuando un municipio necesita agregar filtración terciaria sin construir un gran edificio de filtrado nuevo. La literatura técnica de la EPA también reconoce la filtración terciaria como un método importante para reducir los sólidos finos en suspensión que quedan después de la clarificación secundaria.
Los filtros de tambor giratorio se encuentran entre los filtros mecánicos más prácticos para los sistemas de recirculación de acuicultura porque eliminan continuamente los desechos de pescado en suspensión antes de que entren en el tratamiento biológico.
Los filtros de tambor NIHAO pueden utilizar micropantallas finas para interceptar partículas de alimento, heces, fibras y otros materiales suspendidos.
Un documento reciente sobre acuicultura de Maine, por ejemplo, describe que las aguas residuales pasan primero a través de un filtro de tambor equipado con aproximadamente Tela de pantalla de 36 a 40 micrones , demostrando cómo se puede utilizar el tamizado fino en tambores en sistemas de acuicultura intensiva.
No hay un ganador universal.
Una fábrica que produce aguas residuales relativamente consistentes con TSS moderados pero que exige un tamaño de equipo pequeño puede preferir un filtro de disco. Las aguas residuales que contienen fibras, algas, sólidos orgánicos más grandes o cargas variables pueden ser más fáciles de manejar con un filtro de tambor giratorio.
Las pruebas piloto son muy recomendables cuando los sólidos son pegajosos, aceitosos, fibrosos o inusualmente comprimibles.
Aquí es donde la terminología cobra importancia.
Los lodos minerales de alta concentración generalmente deben no compararse utilizando micropantallas de tambor de aguas residuales comunes y filtros de disco de tela.
Minería plants frequently use filtros de tambor de vacío, filtros de disco de vacío, filtros de disco cerámicos, filtros de correa o filtros prensa para producir una torta de filtración deshidratada. ANDRITZ, por ejemplo, ofrece filtración de discos al vacío específicamente para lodos minerales concentrados, con áreas de filtración modulares que alcanzan cientos de metros cuadrados.
Estas son máquinas fundamentalmente diferentes de los filtros de tambor de micropantalla utilizados en RAS.
Los proyectos de procesamiento de alimentos requieren atención no sólo a la precisión de la filtración sino también a la facilidad de limpieza, el drenaje, la compatibilidad de los materiales, la calidad de la soldadura, las zonas muertas y el acceso higiénico.
La guía de procesamiento de alimentos de la FDA enfatiza las superficies lisas, no absorbentes y limpiables y el diseño de equipos que minimice los nichos donde se puede acumular la contaminación.
Para estas aplicaciones, la construcción de acero inoxidable y un sistema de limpieza de fácil acceso pueden ser más importantes que elegir "tambor" o "disco" basándose únicamente en el área de filtración.
Ambos sistemas están diseñados para funcionamiento automático, pero ninguno debe considerarse libre de mantenimiento.
Los puntos de inspección típicos incluyen:
El retrolavado normalmente debería controlarse según la diferencia del nivel del agua o la resistencia hidráulica en lugar de un programa fijo arbitrario.
Los niveles altos de TSS, las aberturas finas de la malla, las algas, el aceite o las aguas residuales fibrosas acortarán el intervalo entre los ciclos de limpieza.
Los operadores deben inspeccionar:
Debido a que los sistemas de discos contienen múltiples paneles de filtro individuales, a veces el mantenimiento se puede realizar en segmentos individuales en lugar de reemplazar toda la superficie de filtración. Sin embargo, una instalación grande puede contener muchos paneles, lo que aumenta el número de piezas que deben inspeccionarse.
La investigación de micropantallas de la EPA ha identificado durante mucho tiempo la transferencia de sólidos y el retrolavado como partes críticas del rendimiento mecánico de las micropantallas.
Para cualquiera de las tecnologías, los operadores deben registrar la frecuencia de retrolavado, el nivel diferencial de agua, los TSS del afluente, los TSS del efluente, la corriente del motor, la presión de la boquilla y la condición del medio. Un aumento repentino en la frecuencia de limpieza generalmente indica un aumento en la carga de sólidos o una pérdida del área de filtración efectiva.
Para la mayoría de los proyectos, la decisión se puede reducir a varias preguntas:
A El filtro de tambor giratorio suele ser la mejor opción para la acuicultura, el cribado de agua cruda, la eliminación de algas, el pretratamiento y la variación continua de cargas de sólidos en suspensión. .
A El filtro de disco suele ser atractivo para el tratamiento terciario municipal, la reutilización del agua, las instalaciones de modernización y los proyectos que requieren un área de filtración muy alta dentro de un espacio limitado. .
Para aguas residuales industriales desafiantes, la respuesta correcta debería provenir del análisis del agua y las pruebas piloto en lugar de la geometría del equipo únicamente.
Hangzhou NIHAO Environmental puede evaluar el caudal, la concentración de TSS, la clasificación de micrones requerida, la huella disponible, los materiales de construcción y los requisitos de retrolavado antes de recomendar una configuración de filtración adecuada.
Para proyectos estadounidenses, los compradores también deben confirmar que el tren de tratamiento propuesto es compatible con el permiso de descarga aplicable, el requisito de reutilización y, cuando corresponda, los requisitos sanitarios de procesamiento de alimentos.
Las micropantallas de tambor giratorio normalmente funcionan en el rango de decenas a cientos de micrones. Los filtros de tambor NIHAO pueden usar mallas de aproximadamente 30 a 200 micrones según la aplicación. El rendimiento del filtro de disco depende en gran medida del paño o micropantalla instalado.
Ambos normalmente consumen energía de accionamiento mecánico relativamente modesta, y se requiere energía adicional para las bombas de retrolavado o los sistemas de limpieza por succión. El consumo real de energía y agua de lavado depende más de la carga hidráulica, el TSS, la apertura del medio y la frecuencia de limpieza que de si la máquina utiliza un tambor o discos.
Los filtros de tambor rotatorio son generalmente la opción más establecida para la filtración mecánica RAS porque interceptan continuamente los desechos de alimento, las heces y otros sólidos suspendidos mientras lavan automáticamente la malla.
Los filtros de tambor comúnmente experimentan suciedad en la malla, bloqueo de las boquillas, desgaste de los cojinetes y acumulación en el canal de descarga. Los filtros de disco pueden experimentar obstrucción de la tela, segmentos de disco dañados, desgaste de los sellos, boquillas de limpieza bloqueadas y problemas de alineación del eje.
No existe un precio de equipo universal confiable. La capacidad, el área de filtración, la metalurgia, la automatización, la construcción civil y la infraestructura de retrolavado pueden cambiar drásticamente los costos de instalación. Compare cotizaciones utilizando el CAPEX total instalado más los costos anuales de energía, agua, repuestos y reemplazo de medios.
El límite práctico de eliminación está determinado principalmente por la apertura del tamiz o del medio, junto con la forma de las partículas y las condiciones de funcionamiento. Las micropantallas de tambor fino pueden alcanzar varias decenas de micrones, mientras que los sistemas de discos especializados se pueden configurar para un pulido terciario fino.
Los filtros de disco estándar para aguas residuales y las micropantallas de tambor giratorio generalmente no son el equipo correcto para lodos mineros concentrados. La deshidratación minera normalmente requiere filtros de disco de vacío, filtros cerámicos, filtros de tambor de vacío o equipos de filtración a presión diseñados específicamente para formar y descargar una torta de filtración.
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