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A seleção entre um filtro de tambor e um filtro de disco não é simplesmente uma questão de qual tecnologia fornece “melhor filtragem”. Para estações de tratamento de águas residuais, sistemas de recirculação de aquicultura, projetos de reutilização de água industrial e aplicações de polimento terciário, a escolha correta depende do fluxo hidráulico, da concentração de sólidos suspensos, da remoção necessária de partículas, da pegada disponível, da estratégia de retrolavagem e dos requisitos de manutenção a longo prazo.
Há também uma importante distinção terminológica. Em aplicações de águas residuais e aquicultura, um filtro de tambor normalmente se refere a uma microtela de tambor rotativo , enquanto um filtro de disco geralmente usa vários discos de filtro giratórios ou painéis de tecido para fornecer uma grande área de filtração em uma estrutura compacta. Isso é diferente dos filtros de tambor rotativo a vácuo e dos filtros de disco a vácuo usados para desidratação de torta em mineração e processamento químico.
Hangzhou NIHAO Environmental concentra-se em aplicações de tratamento de água e águas residuais, portanto, a comparação a seguir aborda principalmente microtelas mecânicas e sistemas de filtragem terciária.
Um filtro de tambor rotativo utiliza uma tela cilíndrica que gira lentamente enquanto parte do tambor permanece submersa. As águas residuais geralmente entram no tambor axialmente e passam para fora através da tela. Partículas suspensas maiores que as aberturas da tela permanecem na superfície interna da tela. À medida que os sólidos se acumulam, a resistência hidráulica aumenta até que um sensor de nível ou controle de nível diferencial de água inicie a limpeza.
O tambor então gira enquanto os bicos de pulverização lavam os sólidos presos em uma calha de coleta interna. Os sistemas de filtro de tambor NIHAO usam esse princípio para aplicações como circulação de água em aquicultura, tratamento de água bruta, remoção de algas e pré-tratamento de águas residuais.
Um filtro de disco para águas residuais atinge um objetivo semelhante de remoção de sólidos, mas distribui o meio filtrante por vários discos verticais ou parcialmente submersos. A água passa através de tecido ou microtela fixada em segmentos individuais do disco. À medida que os sólidos se acumulam, os discos giram através de uma zona de limpeza onde sprays de retrolavagem ou sistemas de sucção removem o material retido.
A principal vantagem de engenharia da configuração do disco é área de filtragem por unidade de área ocupada . A adição de discos aumenta a área de filtração ativa sem aumentar proporcionalmente a área ocupada pelo equipamento. Filtros de disco comerciais de tecido são, portanto, frequentemente usados para remoção terciária de sólidos suspensos onde o espaço da planta é limitado.
A diferença pode ser resumida da seguinte forma:
| Fator de projeto | Filtro de Tambor Rotativo | Filtro de disco |
|---|---|---|
| Geometria do filtro | Tambor cilíndrico | Vários discos verticais |
| Superfície de filtragem | Circunferência do tambor | Ambos os lados de vários discos |
| Retenção de sólidos | Superfície da tela | Painéis de tecido ou tela |
| Limpeza | Bicos de pulverização de tambor rotativo | Limpeza por pulverização/sucção de discos rotativos |
| Principal vantagem | Caminho de fluxo simples e descarga de sólidos | Alta área de filtração em tamanho compacto |
| Função típica de tratamento de água | Pré-tratamento, aquicultura, interceptação de sólidos | Polimento terciário, reutilização, tratamento municipal compacto |
A questão de compra mais importante, portanto, não é se um tambor ou um disco “filtra melhor”, mas quanta área de filtração é necessária na carga hidráulica e de sólidos esperada.
A classificação Micron é uma das primeiras especificações que os compradores comparam, mas não deve ser avaliada sozinha.
As microtelas de tambor rotativo NIHAO podem usar aberturas de tela aproximadamente no Faixa de 30–200 mícrons , com 60–200 mícrons comumente usados em filtração mecânica em aquicultura. Uma tela mais fina pode capturar partículas menores, mas também acumula sólidos mais rapidamente e normalmente requer retrolavagem mais frequente.
Os filtros de disco também podem ser equipados com mídia de tecido fino ou tecido felpudo. Sua grande área total de filtragem permite um rendimento hidráulico relativamente alto, mantendo uma instalação compacta. A Veolia descreve a filtração de disco com mídia de tecido especificamente como uma tecnologia para remoção fina de sólidos suspensos e polimento de águas residuais.
Várias variáveis de desempenho devem ser consideradas em conjunto:
| Parâmetro de desempenho | Filtro de Tambor | Filtro de disco |
|---|---|---|
| Objetivo de filtração típico | Sólidos suspensos grossos a finos | Sólidos finos/polimento terciário |
| Escala de filtração comum | Dezenas a centenas de mícrons dependendo da tela | Dependente da mídia; frequentemente selecionado para polimento mais fino |
| Carregamento hidráulico | Bom para triagem contínua de alto fluxo | A área alta permite alta capacidade em dimensões compactas |
| Tolerância de carregamento de sólidos | Bom quando os sólidos são removidos continuamente | Mais adequado quando o influente é razoavelmente controlado |
| Perda de cabeça | Aumenta conforme a tela é carregada | Aumenta à medida que os tecidos/discos são carregados |
| Demanda de retrolavagem | Depende fortemente do TSS e da abertura da tela | Depende da mídia, carregamento de sólidos e projeto de limpeza |
| Demanda de energia | Bomba de retrolavagem de acionamento de tambor | Sistema de retrolavagem/sucção da unidade de disco |
Nenhuma das tecnologias possui uma porcentagem universal de água de retrolavagem ou valor de kWh por metro cúbico. Esses números variam significativamente com o TSS do afluente, características das partículas, abertura do meio, carga hidráulica, pressão do bico, lógica de automação e se a água filtrada é reutilizada para limpeza.
Para as estações de águas residuais dos EUA, esta distinção é importante porque a filtragem terciária é frequentemente instalada para reduzir ainda mais os sólidos suspensos antes da descarga, reutilização ou desinfecção. A orientação regulatória atual da Califórnia inclui explicitamente meios de tecido e filtração de disco entre as tecnologias de filtração de tratamento terciário usadas para reduzir TSS residual e produtos orgânicos biodegradáveis.
Para a aquicultura, a remoção de partículas pode ser ainda mais sensível porque os alimentos não consumidos e os sólidos fecais devem ser removidos antes de se decomporem em poluentes mais finos dissolvidos ou coloidais. A EPA observa que as instalações de aquicultura que operam sob licenças NPDES podem enfrentar limitações numéricas ou narrativas de efluentes que controlam a descarga de poluentes.
Comparar apenas o preço de compra do equipamento pode levar à seleção errada do filtro.
O custo total instalado deve incluir:
Os filtros de disco podem fornecer uma área de filtragem substancial em um espaço relativamente pequeno, mas cada disco adicional introduz mais painéis de mídia, vedações, componentes internos e peças de reposição. O custo inicial do equipamento pode, portanto, aumentar rapidamente à medida que a capacidade hidráulica aumenta.
Os filtros de tambor geralmente possuem um arranjo de tela cilíndrica mecanicamente simples. Contudo, danos ou cegamento da tela principal podem afetar uma porção relativamente grande da área de filtração de uma só vez.
Os custos publicados de projetos municipais dos EUA ilustram por que os compradores devem evitar tratar um número como um “preço de filtro de disco” universal. Um documento de planejamento de águas residuais de Illinois incluía aproximadamente US$ 200.000 em custo de capital associado à filtragem de disco em mídia de tecido em um projeto, enquanto um relatório de engenharia de água reciclada de Fresno estimou aproximadamente Custo total de capital de US$ 4,1 milhões e US$ 90.000 de O&M anual para uma instalação de filtração de mídia de tecido de 5 MGD . Esses números representam sistemas instalados específicos do projeto, em vez de cotações apenas de equipamentos.
Para a aquisição preliminar, é portanto mais útil solicitar:
CAPEX por fluxo de projeto OPEX anual Custo esperado de substituição de mídia Custo do ciclo de vida de 10 ou 20 anos
em vez de comparar apenas os preços de compra dos filtros.
Diferentes indústrias impõem demandas muito diferentes à filtragem mecânica.
| Aplicação | Direção preferida | Por que |
|---|---|---|
| Aquicultura de recirculação | Filtro de tambor frequentemente preferido | Excelente remoção contínua de alimentos, fezes e partículas suspensas |
| Pré-tratamento municipal | Filtro de tambor | Interceptação robusta antes dos processos downstream |
| Tratamento terciário municipal | Filtro de disco frequentemente preferido | Alta área de filtração e pegada compacta |
| Reutilização de água industrial | Depende do TSS e da qualidade exigida do efluente | Ambos podem ser adequados |
| Águas residuais de processamento de alimentos | Design de tambor ou disco higiênico | A capacidade de limpeza e a resistência à corrosão são críticas |
| Lama de mineração com alto teor de sólidos | Geralmente nem a microtela padrão para águas residuais | Requer equipamento dedicado de desidratação de polpa |
| Triagem de algas/água bruta | Filtro de tambor | A triagem contínua de superfície é adequada |
| Retrofit com restrição de espaço | Filtro de disco | Grande área de mídia ativa por área ocupada |
A filtragem de disco torna-se particularmente atraente quando um município precisa adicionar filtragem terciária sem construir um grande edifício de filtro novo. A literatura técnica da EPA também reconhece a filtração terciária como um método importante de redução de sólidos suspensos finos remanescentes após a clarificação secundária.
Os filtros de tambor rotativo estão entre os filtros mecânicos mais práticos para sistemas de recirculação de aquicultura porque removem continuamente os resíduos de peixes em suspensão antes de entrarem no tratamento biológico.
Os filtros de tambor NIHAO podem usar microtelas finas para interceptar partículas de ração, fezes, fibras e outros materiais suspensos.
Um documento recente sobre aquicultura do Maine, por exemplo, descreve águas residuais passando primeiro por um filtro de tambor equipado com aproximadamente Pano de tela de 36–40 mícrons , demonstrando como a peneiração fina em tambor pode ser usada em sistemas intensivos de aquicultura.
Não existe um vencedor universal.
Uma fábrica que produz águas residuais relativamente consistentes com TSS moderado, mas que exige um equipamento pequeno, pode preferir um filtro de disco. Águas residuais contendo fibras, algas, sólidos orgânicos maiores ou carga variável podem ser mais fáceis de gerenciar com um filtro de tambor rotativo.
O teste piloto é altamente aconselhável quando os sólidos são pegajosos, oleosos, fibrosos ou invulgarmente compressíveis.
É aqui que a terminologia se torna importante.
A pasta mineral de alta concentração geralmente deve não ser comparado usando microtelas comuns de tambor de águas residuais e filtros de disco de tecido.
Mineração plants frequently use filtros de tambor a vácuo, filtros de disco a vácuo, filtros de disco cerâmicos, filtros de correia ou filtros-prensa para produzir uma torta de filtro desidratada. A ANDRITZ, por exemplo, oferece filtração a disco a vácuo especificamente para pastas minerais concentradas, com áreas de filtração modulares que chegam a centenas de metros quadrados.
Estas são máquinas fundamentalmente diferentes dos filtros de tambor de microtela usados no RAS.
Projetos de processamento de alimentos exigem atenção não apenas à precisão da filtração, mas também à facilidade de limpeza, drenagem, compatibilidade de materiais, qualidade da solda, zonas mortas e acesso higiênico.
As orientações da FDA para processamento de alimentos enfatizam superfícies lisas, não absorventes e limpáveis e projetos de equipamentos que minimizam nichos onde a contaminação pode se acumular.
Para estas aplicações, a construção em aço inoxidável e um sistema de limpeza de fácil acesso podem ser mais importantes do que escolher “tambor” ou “disco” com base apenas na área de filtração.
Ambos os sistemas são projetados para operação automática, mas nenhum deles deve ser considerado isento de manutenção.
Os pontos de inspeção típicos incluem:
A retrolavagem normalmente deve ser controlada de acordo com a diferença de nível da água ou a resistência hidráulica, em vez de um cronograma fixo arbitrário.
Alto TSS, aberturas de telas finas, algas, óleo ou águas residuais fibrosas encurtarão o intervalo entre os ciclos de limpeza.
Os operadores devem inspecionar:
Como os sistemas de disco contêm vários painéis de filtro individuais, às vezes a manutenção pode ser realizada em segmentos individuais, em vez de substituir toda a superfície de filtração. Contudo, uma instalação grande pode conter muitos painéis, aumentando o número de peças que devem ser inspecionadas.
A pesquisa de microtelas da EPA há muito identificou a transferência de sólidos e a retrolavagem como partes críticas do desempenho mecânico da microtela.
Para qualquer uma das tecnologias, os operadores devem registrar a frequência de retrolavagem, o nível diferencial de água, o TSS afluente, o TSS efluente, a corrente do motor, a pressão do bocal e a condição do meio. Um aumento repentino na frequência de limpeza geralmente indica aumento da carga de sólidos ou perda de área de filtração efetiva.
Para a maioria dos projetos, a decisão pode ser reduzida a várias questões:
A O filtro de tambor rotativo é muitas vezes a escolha mais forte para aquicultura, triagem de água bruta, remoção de algas, pré-tratamento e cargas de sólidos suspensos que variam continuamente .
A O filtro de disco é frequentemente atraente para tratamento terciário municipal, reutilização de água, instalações de modernização e projetos que exigem uma área de filtração muito alta dentro de uma área ocupada limitada .
Para águas residuais industriais desafiadoras, a resposta correta deve vir da análise da água e dos testes piloto, e não apenas da geometria do equipamento.
A Hangzhou NIHAO Environmental pode avaliar a taxa de fluxo, a concentração de TSS, a classificação de mícron necessária, a pegada disponível, os materiais de construção e os requisitos de retrolavagem antes de recomendar uma configuração de filtragem adequada.
Para projetos nos EUA, os compradores também devem confirmar se o trem de tratamento proposto é compatível com a licença de descarga aplicável, os requisitos de reutilização e, quando relevante, os requisitos de saneamento para processamento de alimentos.
As microtelas de tambor rotativo geralmente operam na faixa de dezenas a centenas de mícrons. Os filtros de tambor NIHAO podem usar telas de aproximadamente 30–200 mícrons, dependendo da aplicação. O desempenho do filtro de disco depende muito do tecido instalado ou da mídia de microtela.
Ambos normalmente consomem energia de acionamento mecânico relativamente modesta, sendo necessária energia adicional para bombas de retrolavagem ou sistemas de limpeza por sucção. O consumo real de energia e água de lavagem depende mais da carga hidráulica, do TSS, da abertura do meio e da frequência de limpeza do que do facto de a máquina utilizar um tambor ou discos.
Os filtros de tambor rotativo são geralmente a escolha mais estabelecida para filtração mecânica RAS porque interceptam continuamente resíduos de ração, fezes e outros sólidos suspensos enquanto fazem a retrolavagem automática da tela.
Os filtros de tambor geralmente apresentam sujeira na tela, bloqueio do bico, desgaste dos rolamentos e acúmulo no canal de descarga. Os filtros de disco podem apresentar obstrução do tecido, segmentos de disco danificados, desgaste da vedação, bicos de limpeza bloqueados e problemas de alinhamento do eixo.
Não existe um preço de equipamento universal confiável. Capacidade, área de filtração, metalurgia, automação, construção civil e infraestrutura de retrolavagem podem alterar drasticamente os custos instalados. Compare as cotações usando o CAPEX total instalado mais os custos anuais de energia, água, peças de reposição e substituição de mídia.
O limite prático de remoção é determinado principalmente pela abertura da tela ou do meio, juntamente com o formato das partículas e as condições de operação. Microtelas de tambor fino podem atingir várias dezenas de mícrons, enquanto sistemas especializados de mídia de disco podem ser configurados para polimento terciário fino.
Filtros de disco padrão para águas residuais e microtelas de tambor rotativo geralmente não são os equipamentos corretos para lama concentrada de mineração. A desidratação de mineração normalmente requer filtros de disco a vácuo, filtros cerâmicos, filtros de tambor a vácuo ou equipamento de filtragem de pressão projetado especificamente para formar e descarregar uma torta de filtro.
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