Solução para desidratação de lodo de esgoto
30/10/2024
Aplicação de desidratador de parafuso empilhado no tratamento de lodo em usinas termelétricas
No processo de produção de usinas termelétricas a carvão, o lodo gerado pelo pré-tratamento da água bruta e pelo tratamento de efluentes da dessulfurização é geralmente tratado por desidratação e transporte. Esta empresa é uma das poucas usinas que utilizam esse equipamento atualmente e acumulou alguma experiência prática no processo de utilização. Este artigo visa ampliar a compreensão sobre a seleção de equipamentos no processo de tratamento de água, discutindo o princípio e o efeito de uso desse sistema de equipamentos.
Princípio de funcionamento da máquina de desidratação tipo parafuso
O processo de desidratação da lama no sistema de pré-tratamento de água bruta em usinas termelétricas utiliza, em sua maioria, desidratadores de placas e centrífugas. A aplicação de desidratadores de parafuso em usinas termelétricas tem se intensificado nos últimos anos. O princípio de funcionamento do desidratador de parafuso é semelhante ao de um filtro de lâminas. Um eixo helicoidal gira dentro de um lúmen composto por um conjunto de lâminas circulares dinâmicas e estáticas dispostas alternadamente. O diâmetro interno do anel móvel é ligeiramente menor que o do anel fixo, e o anel móvel se desloca em relação ao anel fixo devido à agitação do eixo helicoidal. Após a concentração, a lama é impulsionada pelo eixo helicoidal central e concentrada, transformando-se em escória de lama. Na extremidade do conjunto de lâminas e do eixo helicoidal, a escória de lama é comprimida e desidratada pela força gerada pelo eixo helicoidal, chegando finalmente à saída de lama. Os blocos de lama desidratada caem na tremonha de coleta, sendo coletados e transportados para fora da usina.
O eixo helicoidal da máquina de desidratação por parafuso em cascata é acionado por um motor de conversão de frequência. Ajustando a velocidade do motor, é possível controlar a capacidade de processamento da lama. Com o ajuste da vazão da bomba de alimentação de lama com conversor de frequência, é possível controlar a operação contínua do equipamento em diferentes níveis de produção. Após a lama entrar no tanque de mistura de floculação da máquina de desidratação por parafuso, adiciona-se uma quantidade adequada de coagulante (PAM) para que a lama forme uma massa maior, facilitando a separação da lama e da água.
A velocidade do eixo helicoidal é controlada entre 5 e 20 RPM por meio de um motor de conversão de frequência. A velocidade é baixa, e a operação é suave e silenciosa. Comparado com a máquina de desidratação centrífuga, o ruído é significativamente reduzido, assim como o desgaste entre as partes dinâmicas e estáticas. Em comparação com o desidratador de placas e molduras, o desidratador de parafuso permite operação contínua. Após o operador ajustar a vazão de lama, a velocidade do eixo helicoidal e a dosagem do coagulante, o desidratador de parafuso funciona de forma contínua e suave, sem necessidade de outras operações. Basta providenciar a retirada do veículo quando a caçamba de lama estiver cheia, permitindo assim a operação autônoma.
Aplicação da máquina de desidratação por parafuso em cascata em usinas hidrelétricas
A máquina de desidratação por parafuso empilhável é amplamente utilizada no tratamento de esgoto urbano, mas raramente em usinas termelétricas. Ela é adequada para o pré-tratamento de água bruta e para a desidratação da lama em sistemas de tratamento de efluentes de dessulfurização. Atualmente, a empresa instalou uma máquina de desidratação por parafuso empilhável no sistema de tratamento de efluentes de dessulfurização e duas máquinas no sistema de pré-tratamento de água bruta. Desde a entrada em operação, o funcionamento tem sido estável e sem necessidade de supervisão.
Em comparação com as máquinas de desidratação de placas e molduras e as máquinas de desidratação centrífugas, o setor de energia tem um conhecimento relativamente limitado deste modelo, carecendo de informações relevantes e experiência prática. Com um pequeno número de usinas de energia começando a utilizar este processo de desidratação de lodo, seu excelente desempenho e menor necessidade de manutenção têm despertado o interesse de mais profissionais da área química. Para diferentes tipos de lodo de efluentes, diferentes materiais são necessários na seleção do equipamento. Para lodo gerado por sistemas de pré-tratamento de água bruta e lodo proveniente de águas urbanas, o aço inoxidável comum atende às necessidades. No entanto, para efluentes de dessulfurização com alto teor de íons cloreto e sulfato, é necessário selecionar aço mais resistente à corrosão, com tubulações e acessórios de suporte adequados. O material com a resistência à corrosão correspondente também deve ser selecionado.
Composição do sistema de desidratação de lodo de parafuso
O sistema de desidratação por rosca helicoidal é composto por uma bomba de lama com conversor de frequência, um tanque de mistura para floculação, um componente de desidratação por rosca helicoidal, um sistema de preparação e dosagem de coagulante e um sistema de aspersão de água. A lama proveniente do sistema de pré-tratamento de água bruta é enviada para o tanque de mistura para floculação pela bomba de lama com conversor de frequência, onde é misturada com o coagulante, homogeneizada e condensada em um bloco de escória de grandes dimensões, sendo então enviada para o módulo de desidratação por rosca helicoidal para completar a desidratação. O sistema possui um sistema de lavagem intermitente para remover pequenas quantidades de lama e escória expelidas pelas frestas da rosca helicoidal, mantendo o equipamento limpo.
Sistema de dosagem automática (máquina de espuma automática). A máquina de desidratação por parafuso empilhador necessita da adição contínua de coagulante, cuja quantidade é grande, e a compra de coagulante líquido apresenta baixa relação custo-benefício. O sistema geralmente é equipado com um equipamento automático de preparação do coagulante. O equipamento consiste em um funil de pó seco, um tanque de preparação, um tanque de cura e um tanque de armazenamento. O pó seco de poliacrilamida é alimentado de forma precisa e uniforme no dispositivo de distribuição de água, acionado pelo parafuso alimentador movido por um motor de conversão de frequência. Após mistura contínua e uniforme com a água, o pó cai no tanque de preparação, onde é dissolvido e homogeneizado pela ação do agitador. O líquido resultante flui para o tanque de cura, onde sofre agitação e cura adicionais, sendo finalmente armazenado no tanque de armazenamento. Através do controle do nível de líquido no tanque de armazenamento, o dispositivo de dosagem automática é acionado. De acordo com o nível de líquido no tanque de armazenamento, a preparação da solução é iniciada automaticamente. O líquido preparado do auxiliar de coagulação pode ser controlado pela válvula elétrica da caixa de dosagem do auxiliar de coagulação, e o auxiliar de coagulação pode ser adicionado automaticamente à caixa de dosagem.
Problemas encontrados durante o uso
1. Problema de correspondência entre a dosagem da pasta e do auxiliar de coagulação
Ajuste a quantidade de coagulante auxiliar para corresponder à vazão da lama e controlar o teor de água. Quando a quantidade de coagulante é grande, a água na lama não é facilmente filtrada pelas fendas de laminação devido ao seu conteúdo, a viscosidade da água aumenta e o efeito de exsudação e extrusão subsequentes piora, resultando em lama de má qualidade. Quando a quantidade de coagulante auxiliar é pequena, o efeito de separação entre partículas sólidas e água na lama é deficiente, as partículas de lama bloqueiam as fendas de laminação, impedindo a infiltração de água e aumentando o teor de umidade da lama. Na prática, a faixa de dosagem adequada de coagulante auxiliar pode ser determinada por meio de testes de ajuste em cilindros para obter um efeito de desidratação satisfatório.
2. Ajuste da folga da placa de contrapressão de lama do conjunto do parafuso
A folga da placa de contrapressão da lama no conjunto da rosca afetará o teor de umidade da lama. Uma folga pequena na placa de contrapressão exigirá uma grande força motriz para expelir a lama. Ao mesmo tempo, a pressão na cavidade da lama na seção de desidratação aumentará, e o efeito de extrusão da rosca também aumentará. A lama endurece durante a secagem, o torque de extrusão da rosca aumenta, podendo causar danos e fraturas na rosca.
3. Concentração da preparação auxiliar de coagulação
Quando o equipamento automático de preparação de coagulante está em funcionamento, a concentração definida é muito alta e a quantidade de pó seco enviada pela rosca alimentadora é grande, o que impede sua dispersão oportuna e uniforme na água do distribuidor. Isso pode causar aglomeração e bloqueio no tanque de preparação, além de baixa fluidez. É necessário controlar a concentração do coagulante de forma adequada e ajustar a velocidade da rosca alimentadora de pó seco por meio de testes, para evitar a aglomeração no tanque de preparação durante o processo. Dessa forma, o líquido coagulante curado apresenta a fluidez adequada e o funcionamento automático do equipamento de preparação de coagulante pode ser realizado, atendendo às necessidades de dosagem. Geralmente, a concentração do coagulante pode ser ajustada entre 0,4 e 0,5 ppm.
Além disso, devido à viscosidade do coagulante, a resistência da tubulação entre o tanque de armazenamento e a caixa de dosagem deve ser cuidadosamente considerada. Tubos e válvulas de grande diâmetro podem ser utilizados no projeto para evitar baixa vazão e fluxo de saída inferior ao fluxo de entrada do equipamento de preparação, o que causaria oscilações constantes no nível do líquido no tanque de armazenamento, acionando o sensor de nível instalado no tanque e, consequentemente, ligando e desligando todo o conjunto do equipamento de preparação do coagulante.
4. Bloqueios causados por interrupções prolongadas de energia
É comum o travamento do eixo da rosca quando o equipamento de deslamagem com rosca empilhada é ligado após um longo período de inatividade. O principal motivo é a secagem gradual da lama residual no conjunto da rosca, formando um bloco de lama seca e endurecida que bloqueia a saída de lama após a partida. Isso resulta em um aumento da pressão em toda a unidade de deslamagem, causando a desidratação e o endurecimento excessivos do resíduo de lama na seção traseira. A resistência à rotação do eixo da rosca aumenta devido ao bloco de lama endurecida, e o alarme é acionado quando o torque máximo do motor da rosca é excedido. O torque excessivo pode até mesmo causar danos à soldagem do eixo da rosca. Portanto, a cada desligamento da máquina de deslamagem com rosca empilhada, deve-se interromper a alimentação de lama para o componente da rosca empilhada e deixá-la funcionando por 10 minutos para eliminar completamente a lama e a escória do eixo da rosca. Outra alternativa é utilizar o modo de operação contínua de baixa frequência para minimizar o impacto de uma longa inatividade. Uma terceira medida recomendada é afrouxar o defletor da saída de lama para drenar completamente o resíduo de lama do conjunto da rosca, garantindo o uso contínuo por longos períodos.
5. Manutenção e revisão após longo período de operação
Após dois anos de operação, ocorreu o bloqueio de lama no eixo helicoidal, e o problema persistiu mesmo após desmontagem e limpeza. Medindo a folga entre o eixo helicoidal e o anel móvel, constatou-se que a folga entre a placa helicoidal e o anel móvel do eixo atinge uma média de 5 a 6 mm. O anel móvel apresenta sulcos uniformes ao longo da borda externa da placa helicoidal devido ao corte transversal oblíquo. Durante a manutenção anterior, a equipe removeu a parte saliente do sulco, reduzindo o diâmetro externo da placa helicoidal e aumentando a folga entre o eixo helicoidal e o anel móvel. Quando a lama é expelida, ela retorna para a parte traseira do eixo helicoidal com pressão relativamente baixa, resultando em desidratação, secagem e endurecimento excessivos da lama no eixo helicoidal, o que afeta o fluxo para a saída de lama e causa o bloqueio. Após dois anos de uso, o desgaste é inferior a 0,1 mm, sendo a maior parte do desgaste observada na borda externa da placa helicoidal. Após o reparo da borda externa da placa espiral, a folga média entre a placa espiral e o anel móvel é de 1 a 1,5 mm. Após a reinstalação, o eixo espiral reparado foi comparado com um eixo espiral novo de reposição, e a condição de descarga de lama do eixo espiral reparado é a mesma do eixo espiral novo. O desempenho original do equipamento foi restaurado e nenhum bloqueio de lama ocorreu após 3 meses de operação.
Vantagens do equipamento de desidratação de lodo por parafuso
1) Baixa velocidade e baixo ruído. O equipamento rotativo em operação apresenta baixa velocidade de rotação, baixo consumo de energia, funcionamento estável sem vibração e baixo nível de ruído, o que contribui para reduzir o desgaste e prolongar a vida útil do equipamento.
2) O controle remoto é fácil de implementar. O equipamento em operação verifica o estado da lama durante inspeções regulares e ajusta a dosagem do coagulante e a velocidade da rosca através do sistema DCS remoto para controlar o efeito da produção de lama.
3) Operação e manutenção reduzidas. O equipamento funciona sem problemas, o desgaste das peças móveis é mínimo, permitindo operação contínua a longo prazo e dispensando manutenção frequente.
4) Economia de espaço. O desidratador de parafuso é pequeno e ocupa pouco espaço, o que ajuda a economizar espaço.
5) Ajuste flexível da produção. Ao ajustar a frequência da bomba de lama para controlar o fornecimento de lama e ajustar a velocidade do eixo da rosca do conjunto da rosca, a produção do equipamento pode ser ajustada suavemente para corresponder à produção de lama, e o funcionamento contínuo do sistema de tratamento de água bruta pode ser mantido.
6) Ampla faixa de adaptação da concentração e do tratamento da lama. A concentração adequada da lama é de 10 kg/m³, equivalente à concentração de lodo do sistema de pré-tratamento de água bruta. Pode ser utilizada para tratamento de desidratação sem a necessidade de processo de concentração. A variação da concentração da lama tem pouca influência no funcionamento da desidratadora de parafuso, e o teor de umidade da lama permanece basicamente constante.
Aplicações potenciais do desidratador de lodo de parafuso
Com o desenvolvimento contínuo da indústria de energia elétrica, o grau de automação está cada vez maior, e a operação manual está sendo gradualmente substituída pelo controle automático. A confiabilidade e a estabilidade da operação dos equipamentos são fatores-chave que afetam a operação automática. As empresas reduzem o uso de pessoal, e a quantidade de equipamentos controlados por cada funcionário aumenta consideravelmente, o que impõe maiores exigências aos equipamentos não tripulados. Atualmente, desumidificadores de placas e molduras e desumidificadores centrífugos são amplamente utilizados no processo de tratamento de água bruta em empresas de energia. O desumidificador de placas e molduras é um equipamento de operação intermitente, e é difícil limpar a lama aderida à camada intermediária da tela de prensagem durante a operação, sendo necessário monitorá-la e limpá-la manualmente no local. A vida útil da tela de prensagem é limitada e ela precisa ser substituída regularmente. Já a máquina de desumidificação centrífuga apresenta alta velocidade, alta precisão exigida para os rolamentos e outras peças rotativas, grande carga de manutenção, alto custo de peças de alta precisão e alto nível de ruído durante a operação, sendo esses problemas relativamente comuns. Após a fase de depuração, a máquina de desidratação por parafuso em cascata atinge operação contínua e estável, com baixa velocidade de rotação do parafuso, baixo ruído e ajuste adequado do teor de umidade da lama. O desgaste do equipamento é mínimo e a necessidade de manutenção é reduzida. A equipe de plantão realiza inspeções regulares e ajusta a dosagem do coagulante auxiliar de acordo com as condições da lama, controlando o teor de umidade dentro de uma faixa específica. A vazão de alimentação da bomba de lama possui uma ampla faixa de ajuste, permitindo o controle suave da vazão entre o mínimo e o máximo. Com o ajuste da dosagem do coagulante auxiliar, o nível de vazão também pode ser ajustado de forma precisa. A máquina de desidratação por parafuso é equipada com controle remoto de partida e parada, e, em conjunto com o dispositivo de dosagem automática de coagulante auxiliar, utiliza um sistema de controle DCS para atender aos requisitos de operação remota e controle automático.
No processo de geração de energia, as exigências de economia de água estão cada vez maiores, e o uso de água da rede pública impôs requisitos mais rigorosos para o pré-tratamento da água bruta nas usinas termelétricas. A presença de fungos e matéria orgânica na água aumentou significativamente, e a produção de lodo, consequentemente, também. O lodo é viscoso e, quando se utiliza um desidratador de placas e molduras para sua remoção, este tende a aderir ao tecido filtrante durante o processo. A proporção de lodo biológico é relativamente pequena, o que também dificulta o processo de desidratação em desidratadores centrífugos. A aplicação de um desidratador de parafuso permite ajustar a folga do defletor de lodo de acordo com as características do lodo e controlar o teor de umidade do lodo através do ajuste adequado da dosagem do coagulante, atendendo assim às necessidades de diferentes tipos de desidratação de lodo.
Na aplicação do tratamento de efluentes de dessulfurização em usinas termelétricas, é necessário escolher uma desidratadora de parafuso empilhado adequada ao sistema de dessulfurização com materiais de alta concentração de sulfato e cloreto, a fim de evitar a corrosão acelerada e danos ao aço inoxidável comum em ambientes agressivos. A escória de cimento residual da dessulfurização possui viscosidade relativamente alta, e o problema de aderência que frequentemente ocorre na operação de desidratadoras de placas e molduras pode ser melhor resolvido com a aplicação da desidratadora de parafuso.
A máquina de desidratação por parafuso empilhado também pode ser amplamente utilizada na triagem e coleta de partículas em água. Por exemplo, durante um surto de cianobactérias em uma área aquática, ela é usada para coletar as cianobactérias presentes na água. A água misturada contendo um grande número de cianobactérias é continuamente injetada na máquina de desidratação por parafuso empilhado, e as cianobactérias desidratadas são continuamente ensacadas e coletadas, com alta eficiência de coleta e operação simples.
Outras áreas de aplicação, como o tratamento de amolecimento de água bruta com calcário, o tratamento de desidratação da lama de equipamentos de tratamento de água potável municipal, o tratamento de grandes quantidades de lama gerada pela separação de partículas em outras indústrias, etc., também apresentam o desidratador de parafuso empilhado como uma escolha ideal. Combinado com a aplicação de um sistema de controle automático, o aumento do nível geral de controle automático é muito benéfico.