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Le choix entre un filtre à tambour et un filtre à disque n’est pas simplement une question de savoir quelle technologie offre une « meilleure filtration ». Pour les usines de traitement des eaux usées, les systèmes d'aquaculture en recirculation, les projets de réutilisation de l'eau industrielle et les applications de polissage tertiaire, le bon choix dépend du débit hydraulique, de la concentration de matières en suspension, de l'élimination requise des particules, de l'empreinte disponible, de la stratégie de lavage à contre-courant et des exigences de maintenance à long terme.
Il existe également une distinction terminologique importante. Dans les applications de traitement des eaux usées et d'aquaculture, un le filtre à tambour fait normalement référence à un micro-tamis à tambour rotatif , tandis qu'un filtre à disque utilise généralement plusieurs disques filtrants rotatifs ou des panneaux en tissu pour fournir une grande surface de filtration dans une structure compacte. Ceci est différent des filtres à tambour rotatifs sous vide et des filtres à disques sous vide utilisés pour la déshydratation des gâteaux dans les mines et le traitement chimique.
Hangzhou NIHAO Environmental se concentre sur les applications de traitement de l'eau et des eaux usées. La comparaison suivante porte donc principalement sur les systèmes de microfiltration mécanique et de filtration tertiaire.
Un filtre à tambour rotatif utilise un tamis cylindrique qui tourne lentement tandis qu'une partie du tambour reste immergée. Les eaux usées pénètrent généralement dans le tambour axialement et s'échappent à travers le tamis. Les particules en suspension plus grandes que les ouvertures du tamis restent sur la surface intérieure du tamis. À mesure que les solides s'accumulent, la résistance hydraulique augmente jusqu'à ce qu'un capteur de niveau ou un contrôle différentiel du niveau d'eau lance le nettoyage.
Le tambour tourne ensuite pendant que les buses de pulvérisation lavent les solides piégés dans un bac de collecte interne. Les systèmes de filtres à tambour NIHAO utilisent ce principe pour des applications telles que l'eau de circulation d'aquaculture, le traitement de l'eau brute, l'élimination des algues et le prétraitement des eaux usées.
Un filtre à disques pour eaux usées atteint un objectif similaire d'élimination des solides, mais distribue le média filtrant sur plusieurs disques verticaux ou partiellement immergés. L'eau passe à travers un tissu ou un micro-écran fixé aux segments de disque individuels. À mesure que les solides s'accumulent, les disques tournent à travers une zone de nettoyage où des pulvérisations à contre-courant ou des systèmes d'aspiration éliminent les matériaux retenus.
Le principal avantage technique de la configuration du disque est surface de filtrage par unité d'encombrement . L'ajout de disques augmente la surface de filtration active sans augmenter proportionnellement l'encombrement de l'équipement. Les filtres à disques en tissu du commerce sont donc fréquemment utilisés pour l'élimination tertiaire des matières en suspension lorsque l'espace de l'usine est limité.
La différence peut être résumée comme suit :
| Facteur de conception | Filtre à tambour rotatif | Filtre à disque |
|---|---|---|
| Géométrie du filtre | Tambour cylindrique | Plusieurs disques verticaux |
| Surface filtrante | Circonférence du tambour | Les deux faces de plusieurs disques |
| Rétention des solides | Surface de l'écran | Panneaux en tissu ou en écran |
| Nettoyage | Buses de pulvérisation à tambour rotatif | Nettoyage par pulvérisation/aspiration à disques rotatifs |
| Principal avantage | Circuit d'écoulement et évacuation des solides simples | Zone de filtration élevée dans un encombrement compact |
| Rôle typique dans le traitement de l'eau | Prétraitement, aquaculture, interception de matières solides | Polissage tertiaire, réutilisation, traitement municipal compact |
La question d'achat la plus importante n'est donc pas de savoir si un tambour ou un disque « filtre mieux », mais quelle est la surface de filtration requise pour la charge hydraulique et solide attendue.
La cote en microns est l’une des premières spécifications que les acheteurs comparent, mais elle ne doit pas être évaluée seule.
Les microcribles à tambour rotatif NIHAO peuvent utiliser des ouvertures de tamis approximativement Plage de 30 à 200 microns , avec 60 à 200 microns couramment utilisés dans la filtration mécanique de l'aquaculture. Un tamis plus fin peut capturer des particules plus petites, mais il accumule également des solides plus rapidement et nécessite normalement un lavage à contre-courant plus fréquent.
Les filtres à disques peuvent également être équipés d'un média tissé fin ou en tissu velours. Leur grande surface totale de filtration permet un débit hydraulique relativement élevé tout en conservant un encombrement d'installation compact. Veolia décrit spécifiquement la filtration sur disque sur tissu comme une technologie d'élimination des matières fines en suspension et de polissage des eaux usées.
Plusieurs variables de performance doivent être considérées ensemble :
| Paramètre de performances | Filtre à tambour | Filtre à disque |
|---|---|---|
| Objectif de filtration typique | Solides en suspension grossiers à fins | Solides fins / polissage tertiaire |
| Échelle de filtration commune | Des dizaines à des centaines de microns selon l'écran | Dépendant des médias ; souvent sélectionné pour un polissage plus fin |
| Chargement hydraulique | Idéal pour le dépistage continu à haut débit | La surface élevée permet une capacité élevée dans un encombrement réduit |
| Tolérance de chargement des solides | Idéal lorsque les solides sont éliminés en continu | Mieux adapté lorsque l’influent est raisonnablement contrôlé |
| Perte de tête | Augmente à mesure que l'écran est chargé | Augmente à mesure que le chiffon/les disques sont chargés |
| Demande de lavage à contre-courant | Dépend fortement du TSS et de l'ouverture de l'écran | Dépend du support, du chargement des solides et de la conception du nettoyage |
| Demande énergétique | Pompe de lavage à contre-courant à entraînement par tambour | Système de lavage/aspiration à disque |
Aucune des deux technologies n’a de pourcentage d’eau de lavage à contre-courant universel ou de valeur de kWh par mètre cube. Ces chiffres varient considérablement en fonction des MES influentes, des caractéristiques des particules, de l'ouverture du média, du chargement hydraulique, de la pression des buses, de la logique d'automatisation et de la réutilisation ou non de l'eau filtrée pour le nettoyage.
Pour les usines de traitement des eaux usées américaines, cette distinction est importante car une filtration tertiaire est souvent installée pour réduire davantage les matières en suspension avant leur rejet, leur réutilisation ou leur désinfection. Les directives réglementaires californiennes actuelles incluent explicitement la filtration sur tissu et sur disque parmi les technologies de filtration à traitement tertiaire utilisées pour réduire les MES résiduelles et les matières organiques biodégradables.
Pour l'aquaculture, l'élimination des particules peut être encore plus sensible, car les aliments non consommés et les matières fécales doivent être éliminés avant qu'ils ne se décomposent en polluants dissous ou colloïdaux plus fins. L'EPA pase que les installations aquacoles exploitées sous permis NPDES peuvent être confrontées à des limitations numériques ou narratives en matière d'effluents contrôlant les rejets de polluants.
Comparer uniquement le prix d’achat de l’équipement peut conduire à une mauvaise sélection de filtre.
Le coût total installé doit inclure :
Les filtres à disque peuvent fournir une zone de filtration importante dans un encombrement relativement réduit, mais chaque disque supplémentaire introduit davantage de panneaux multimédias, de joints, de composants internes et de pièces de rechange. Le coût initial de l’équipement peut donc augmenter rapidement à mesure que la capacité hydraulique augmente.
Les filtres à tambour ont généralement une disposition de tamis cylindrique mécaniquement simple. Cependant, un endommagement ou un aveuglement du tamis principal peut affecter d’un coup une partie relativement importante de la zone de filtration.
Les coûts publiés des projets municipaux aux États-Unis illustrent pourquoi les acheteurs devraient éviter de traiter un chiffre comme un « prix de filtre à disque » universel. Un document de planification des eaux usées de l'Illinois comprenait environ 200 000 $ de coût en capital associé à la filtration sur disque en tissu dans un projet, tandis qu'un rapport d'ingénierie sur l'eau recyclée de Fresno estimait environ Coût d'investissement total de 4,1 millions de dollars et 90 000 dollars d'exploitation et d'entretien annuels pour une installation de filtration sur tissu de 5 MGD . Ces chiffres représentent des systèmes installés spécifiques au projet plutôt que des devis portant uniquement sur l'équipement.
Pour un approvisionnement préalable, il est donc plus utile de demander :
CAPEX par flux de conception OPEX annuel Coût de remplacement du support prévu Coût du cycle de vie sur 10 ou 20 ans
plutôt que de comparer uniquement les prix d’achat des filtres.
Différentes industries imposent des exigences très différentes en matière de filtration mécanique.
| Demande | Direction préférée | Pourquoi |
|---|---|---|
| Aquaculture en recirculation | Filtre à tambour souvent préféré | Excellente élimination continue des aliments, des matières fécales et des particules en suspension |
| Prétraitement municipal | Filtre à tambour | Interception robuste avant les processus en aval |
| Traitement tertiaire municipal | Filtre à disque souvent préféré | Zone de filtration élevée et empreinte compacte |
| Réutilisation industrielle de l'eau | Dépend du TSS et de la qualité requise des effluents | Les deux peuvent convenir |
| Eaux usées de l’industrie agroalimentaire | Conception de tambour ou de disque hygiénique | La nettoyabilité et la résistance à la corrosion sont essentielles |
| Boue minière à haute teneur en solides | Généralement, aucun microfiltre pour eaux usées standard | Nécessite un équipement dédié à la déshydratation des boues |
| Filtre algues/eau brute | Filtre à tambour | Le tamisage continu des surfaces est bien adapté |
| Rénovation dans un espace limité | Filtre à disque | Grande zone de support actif par empreinte |
La filtration à disque devient particulièrement intéressante lorsqu'une municipalité a besoin d'ajouter une filtration tertiaire sans construire un nouveau grand bâtiment de filtration. La littérature technique de l'EPA reconnaît également la filtration tertiaire comme une méthode importante de réduction des matières fines en suspension restant après la clarification secondaire.
Les filtres à tambour rotatif font partie des filtres mécaniques les plus pratiques pour les systèmes d'aquaculture à recirculation, car ils éliminent en permanence les déchets de poisson en suspension avant qu'ils ne soient traités biologiquement.
Les filtres à tambour NIHAO peuvent utiliser des microfiltres fins pour intercepter les particules alimentaires, les matières fécales, les fibres et autres matières en suspension.
Un document récent sur l'aquaculture du Maine, par exemple, décrit les eaux usées passant d'abord à travers un filtre à tambour équipé d'environ Tissu d'écran de 36 à 40 microns , démontrant comment le tamisage fin des fûts peut être utilisé dans les systèmes d'aquaculture intensive.
Il n’y a pas de gagnant universel.
Une usine produisant des eaux usées relativement constantes avec des MES modérées mais exigeant un faible encombrement d'équipement peut préférer un filtre à disque. Les eaux usées contenant des fibres, des algues, des solides organiques plus gros ou une charge variable peuvent être plus faciles à gérer avec un filtre à tambour rotatif.
Les tests pilotes sont fortement recommandés lorsque les solides sont collants, huileux, fibreux ou inhabituellement compressibles.
C'est là que la terminologie devient importante.
Les boues minérales à haute concentration doivent généralement not être comparé à l'aide de micro-tamis ordinaires pour tambours d'eaux usées et de filtres à disques en tissu.
Exploitation minière plants frequently use filtres à tambour sous vide, filtres à disques sous vide, filtres à disques en céramique, filtres à bande ou filtres-presses pour produire un gâteau de filtration déshydraté. ANDRITZ, par exemple, propose une filtration à disque sous vide spécifiquement pour les boues minérales concentrées, avec des zones de filtration modulaires atteignant des centaines de mètres carrés.
Ce sont des machines fondamentalement différentes des filtres à tambour à micro-écran utilisés dans RAS.
Les projets de transformation des aliments nécessitent une attention non seulement à la précision de la filtration, mais également à la nettoyabilité, au drainage, à la compatibilité des matériaux, à la qualité des soudures, aux zones mortes et à l'accès hygiénique.
Les directives de la FDA en matière de transformation des aliments mettent l'accent sur des surfaces lisses, non absorbantes et nettoyables et sur une conception d'équipement qui minimise les niches où la contamination peut s'accumuler.
Pour ces applications, une construction en acier inoxydable et un système de nettoyage facilement accessible peuvent être plus importants que le choix d'un « tambour » ou d'un « disque » basé uniquement sur la surface de filtration.
Les deux systèmes sont conçus pour un fonctionnement automatique, mais aucun ne doit être considéré comme ne nécessitant aucun entretien.
Les points d'inspection typiques comprennent :
Le rétrolavage doit normalement être contrôlé en fonction de la différence de niveau d’eau ou de la résistance hydraulique plutôt que d’un programme fixe arbitraire.
Des TSS élevés, des ouvertures de tamis fines, des algues, de l'huile ou des eaux usées fibreuses raccourciront l'intervalle entre les cycles de nettoyage.
Les opérateurs doivent inspecter :
Étant donné que les systèmes à disques contiennent plusieurs panneaux filtrants individuels, la maintenance peut parfois être effectuée sur des segments individuels plutôt que de remplacer la totalité de la surface de filtration. Cependant, une grande installation peut contenir de nombreux panneaux, augmentant ainsi le nombre de pièces à inspecter.
Les recherches de l'EPA sur les micro-écrans identifient depuis longtemps le transfert de solides et le lavage à contre-courant comme des éléments essentiels des performances des micro-écrans mécaniques.
Pour l’une ou l’autre technologie, les opérateurs doivent enregistrer la fréquence de lavage à contre-courant, le niveau d’eau différentiel, les MES influentes, les MES effluentes, le courant du moteur, la pression des buses et l’état du fluide. Une augmentation soudaine de la fréquence de nettoyage indique généralement une augmentation de la charge en solides ou une perte de surface de filtration efficace.
Pour la plupart des projets, la décision peut se réduire à plusieurs questions :
A le filtre à tambour rotatif est souvent le meilleur choix pour l'aquaculture, le criblage de l'eau brute, l'élimination des algues, le prétraitement et les charges de matières en suspension qui varient continuellement .
A le filtre à disque est souvent intéressant pour le traitement tertiaire municipal, la réutilisation de l'eau, les installations de rénovation et les projets nécessitant une zone de filtration très élevée dans un encombrement limité .
Pour les eaux usées industrielles difficiles, la bonne réponse devrait provenir de l’analyse de l’eau et des essais pilotes plutôt que de la seule géométrie de l’équipement.
Hangzhou NIHAO Environmental peut évaluer le débit, la concentration en MES, le nombre de microns requis, l'empreinte disponible, les matériaux de construction et les exigences de lavage à contre-courant avant de recommander une configuration de filtration appropriée.
Pour les projets américains, les acheteurs doivent également confirmer que la chaîne de traitement proposée est compatible avec le permis de rejet applicable, les exigences de réutilisation et, le cas échéant, les exigences sanitaires liées à la transformation des aliments.
Les microtamis à tambour rotatif fonctionnent généralement dans la plage des dizaines à des centaines de microns. Les filtres à tambour NIHAO peuvent utiliser des écrans d'environ 30 à 200 microns selon l'application. Les performances du filtre à disque dépendent fortement du tissu ou du support micro-écran installé.
Les deux consomment normalement une puissance d’entraînement mécanique relativement modeste, avec une énergie supplémentaire requise pour les pompes de lavage à contre-courant ou les systèmes de nettoyage par aspiration. La consommation réelle d'énergie et d'eau de lavage dépend davantage de la charge hydraulique, du TSS, de l'ouverture des supports et de la fréquence de nettoyage que du fait que la machine utilise un tambour ou des disques.
Les filtres à tambour rotatif sont généralement le choix le plus répandu pour la filtration mécanique RAS, car ils interceptent en permanence les déchets alimentaires, les matières fécales et autres matières en suspension tout en effectuant automatiquement un contre-lavage du tamis.
Les filtres à tambour subissent généralement un encrassement du tamis, un blocage des buses, une usure des roulements et une accumulation dans les bacs de décharge. Les filtres à disque peuvent présenter un aveuglement du tissu, des segments de disque endommagés, une usure des joints, des buses de nettoyage bloquées et des problèmes d'alignement de l'arbre.
Il n’existe pas de prix d’équipement universel fiable. La capacité, la surface de filtration, la métallurgie, l’automatisation, la construction civile et les infrastructures de lavage à contre-courant peuvent modifier considérablement les coûts d’installation. Comparez les devis en utilisant le CAPEX total installé plus les coûts annuels d'énergie, d'eau, de pièces de rechange et de remplacement des supports.
La limite pratique d'élimination est principalement déterminée par l'ouverture du tamis ou du média, ainsi que par la forme des particules et les conditions de fonctionnement. Les micro-tamis à tambour fin peuvent atteindre plusieurs dizaines de microns, tandis que les systèmes disques-supports spécialisés peuvent être configurés pour un polissage tertiaire fin.
Les filtres à disques pour eaux usées standards et les micro-tamis à tambour rotatif ne sont généralement pas l'équipement approprié pour les boues minières concentrées. La déshydratation minière nécessite normalement des filtres à disques sous vide, des filtres en céramique, des filtres à tambour sous vide ou un équipement de filtration sous pression spécialement conçu pour former et évacuer un gâteau de filtration.
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