Ako se nalazite u rudarstvu, tretmanu otpadnih voda ili prostoru za preradu minerala, velike su šanse da ste naišli na kritičnu ravnotežu koja omogućava da veliki zgušnjivači rade s maksimalnom efikasnošću. Kao dobavljač industrijskih zgušnjivača, proveo sam posljednjih 12 godina rješavajući probleme i optimizirajući procese flokulacije za rudnike i komunalne objekte širom Sjeverne Amerike, a jedno pitanje se pojavljuje češće od bilo kojeg drugog: "Kako da prilagodim vrijeme flokulacije u velikom zgušnjivaču?" To nije jednoznačan odgovor – svaka kaša je drugačija, svaki zgušnjivač je jedinstven, a brza prilagodba flokula dovodi do nedovoljnog zgušnjavanja (trošenje resursa) ili preplavljenog preljeva (zagađujuće efluent). Prođimo kroz praktične, naučno potkrijepljene korake koji su pomogli našim klijentima da izbjegnu skupe zastoje i da njihovi zgušnjivači rade dosljedno.
Prvo, uzemljimo ovo u opremu koju nudimo. Naša linija zgušnjivača napravljena je za operacije velikih razmjera, tako da se principi koje ću podijeliti direktno prevoditi u naš zgušnjivač visoke efikasnosti za periferni pogon (/thickener/peripheral-drive-thickener/peripheral-drive-high-efficiency-thickener.html), naš industrijski zgušnjivač (/thickener/peripheral-drive-thickener/industrial-thickener.html), i naši energetski efikasni modeli skrojeni za stroge ekološke standarde, kao što je zgušnjivač zaštite životne sredine (/thickener/peripheral-drive-thickener/environmental-protection-thickener.html) i Energy Savickener (/thickener/peripheral-drive-thickener/energy-saving-thickener.html). Čak i ako koristite konkurentski veliki zgušnjivač, ovi koraci su istiniti jer su ukorijenjeni u hemiji flokulacije i hidrodinamici zgušnjivača, a ne samo u dizajnu opreme.
Počnimo s osnovama: što zapravo znači vrijeme flokulacije u velikom zgušnjivaču, jer mnogi operateri miješaju "vrijeme kontakta" s "vrijeme zadržavanja". Vrijeme flokulacije je period između dodavanja flokulanta u suspenziju i trenutka kada flokulacije narastu dovoljno da se talože. Za veliki zgušnjivač prečnika 100 metara, ovo nije mali rezervoar - to je rastojanje od izvora za punjenje do tačke gde kaša udari u mehanizam za grabljenje. Ako pogrešno mjerite vrijeme, ili ćete dodati flokulant prerano (gubljenje novca na polimer) ili prekasno (flokulati se razbiju prije nego što se slegnu).
Prvi korak u prilagođavanju vremena flokulacije je poznavanje karakteristika taloženja vašeg gnojiva. Ne mogu naglasiti da je ovo dovoljno - kaša nije statična supstanca. Mulj rudnika bakra će se mijenjati kako se mijenjaju razredi rude, opterećenje čvrstih tvari u zgušnjivaču komunalnih otpadnih voda se mijenja s olujnim tokovima, a gnojnica u postrojenju za preradu uglja varira u zavisnosti od vrste uglja koji se iskopava. Prošle godine sam radio sa klijentom u Arizoni koji je mislio da je njihovo vrijeme flokulacije fiksirano na 12 minuta, ali kada je njihova ruda pala za 15%, njihovo potrebno vrijeme flokulacije je palo na 8 minuta - previše su dozirali polimer i gubili 12.000 dolara mjesečno na troškove kemikalija. Da biste dobili tačne podatke, potreban vam je jednostavan test tegle, ali ne bilo koji test u tegli: ponovite uslove protoka vašeg zgušnjivača.
Većina operatera radi standardni test posude, ali taj test miješa kašu fiksnom brzinom 1 minut, a zatim pušta da se slegne. Za zgušnjivač velikih razmera, mešanje u dovodnom bušotini nije statičkih 60 obrtaja u minuti - ono je turbulentno na ulazu, usporava se dok se kreće prema sloju mulja i ima smicanje od grabulja. Dakle, modificirajte svoj test tegle: uzmite 1L reprezentativne suspenzije, dodajte svoju trenutnu dozu flokulanta i miješajte na 150 o/min prve 3 minute (imitirajući visoki smicanje utora), zatim smanjite brzinu miješanja na 30 o/min (imitirajući zonu niskog smicanja između utora za punjenje i grabulja) i zabilježite vrijeme koje je potrebno za postizanje optimalne veličine flokula. Ovaj modificirani test će vam dati stvarno vrijeme flokulacije, a ne laboratorijski broj. Za naše klijente Environmental Protection Thickener, čak nudimo i džepni vodič za brza podešavanja testa tegle jer su ovi testovi temelj svakog dobrog prilagođavanja vremena floc.
Zatim mapirajte stvarne zone zadržavanja vašeg zgušnjivača. Česta greška je mišljenje da je sav veliki volumen zgušnjivača zona flokulacije - nije. Utočište je prva zona: tu se dodaje flokulant, a smicanje je najveće. Zatim postoji prelazna zona između izvora za napajanje i bistre tečnosti (supernatant), i na kraju donja zona u kojoj se skupljaju zgusnute čvrste materije. Za standardni zgušnjivač velikih razmjera, zona flokulacije (gdje kosmiče rastu) je samo prvih 30 do 40% ukupne vertikalne dubine ispod izvora. Ako prilagodite vrijeme nakupljanja bez uzimanja u obzir volumena zone, imat ćete grudve koje se nisu u potpunosti formirale prije ulaska u prijelaznu zonu ili flokule koje su previše zrele i sklone lomljenju od smicanja.
Uzmimo pravi primjer: zgušnjivač prečnika 80 m sa dubinom bočne stijenke 6 m. Napojni bunar je dubok 2 m, tako da je zona flokulacije otprilike 0,6 m do 2,4 m ispod izvora. Zapremina te zone je 2.400 kubnih metara, dok je ukupna zapremina zgušnjivača 22.000 kubnih metara. Ako je vaša brzina punjenja 200 m³/sat, ukupno vrijeme zadržavanja u zgušnjivaču je 110 minuta, ali vrijeme zadržavanja zone flokulacije je samo 13 minuta. Ako vaš test staklenke kaže da je optimalno vrijeme stapanja 10 minuta, trebate smanjiti vrijeme zadržavanja u drugim zonama ili prilagoditi dozu flokulanta kako biste ubrzali rast flokula kako biste dosegli tu oznaku od 10 minuta. Tu pomaže dizajn našeg zgušnjivača visoke efikasnosti na perifernom pogonu - njegovo dovodno otvor je konstruiran da zadrži flokulacije duže u zoni flokulacije bez povećanja ukupne veličine zgušnjivača, čineći prilagođavanje vremena flokulacije preciznijim za velike operacije.
Kada dobijete podatke o testu u posudi i mapiranje zona, sljedeće prilagođavanje je doza i tip flokulanta – jer vrijeme flokulacije nije samo vrijeme, već i sposobnost polimera da premosti čestice. Vidio sam kako operateri pokušavaju da smanje vrijeme formiranja flokula udvostručavajući dozu polimera, što se suprotstavlja jer predozirani polimeri stvaraju velike, lomljive flokule koje se pucaju kada udare u grabulje. Umjesto toga, prvo prilagodite punjenje flokulanta: ako je vaše vrijeme flokulacije predugo (flokulacija traje 15 minuta kada vam je potrebno 10), prijeđite na polimer s većim punjenjem-anionski za negativno nabijene mineralne čestice, kationski za čvrste tvari otpadne vode-ovo povećava brzinu premošćavanja čestica, skraćujući vrijeme flokulacije bez stvaranja flokula krhkim. U prošlom tromjesečju, naš klijent tvornice papira koristio je anjonski polimer niskog punjenja sa vremenom floc od 18 minuta na našem industrijskom zgušnjivaču; prelazak na anjonski polimer srednjeg punjenja smanjio je vrijeme formiranja flokula na 10 minuta, smanjio upotrebu polimera za 22% i održao zamućenost preljeva ispod 5 NTU (ispunjavajući EPA ograničenja za njihov sistem zgušnjivača za zaštitu okoliša).
Još jedan faktor koji se često zanemaruje je smicanje u zgušnjivaču. Smicanje dolazi sa dva mjesta: brzine ulaza za napajanje i mehanizma za grabljenje. Previše smicanja lomi flokule, a premalo smicanja znači da se čestice ne miješaju s flokulantom, što dovodi do neravnomjernog rasta flokula. Da biste podesili vrijeme nakupljanja, možete podesiti difuzor na ulazu za hranu: naši veliki zgušnjivači dolaze s podesivim difuzerima koji vam omogućavaju da usporite brzinu dovoda na ulazu, smanjujući smicanje koje lomi formiranje flokula. Ako se kosine prerano lome, usporavanje ulaza hrane za 10% može produžiti efektivno vrijeme stapanja za 2-3 minute, čak i ako vaša hemijska doza ostane ista. Što se tiče grabulja, ako primijetite da grabulje podižu flokule i vraćaju ih u čistu zonu, usporavanje brzine grabljanja smanjuje smicanje zrelih kosmiča, tako da ostaju netaknute dovoljno dugo da se slegnu – ovo je suptilno podešavanje, ali je promijenilo sve za rudnik bakra u Peruu koji je gubio 5% čvrste tvari zbog prelijevanja na grabuljima.
Zatim tu je podešavanje "uživo": praćenje gustine donjeg toka i jasnoće prelivanja u realnom vremenu. Možete raditi sve jar testove i mapiranje zona, ali stvarni rad se mijenja iz dana u dan. Preporučujem postavljanje 10-minutne petlje za provjeru: svakih 10 minuta provjerite dva broja: gustina donjeg toka (ako je manja od 5% krutih tvari, vrijeme flociranja je prekratko-floc se ne taloži dovoljno; ako je više od 15% krutih tvari, vrijeme floc-a je predugo-flaksi su predugo, floc je predugačak, a gustoća je veća od zbijanja i potrebno je preterano tečenje) (ako je iznad 10 NTU, flokule su ili premale ili se ne formiraju, što bi moglo značiti da je vrijeme floc prekratko ili ste dozirali premalo polimera).
Prošle godine sam konsultovao veliki zgušnjivač prečnika 120 m koji je radio na 12-minutnom vremenu floka, ali je imao konstantnu zamućenost preliva od 18 NTU i gustinu donjeg toka od 7,2%. Operateri su stalno povećavali dozu polimera, što je samo pogoršavalo prelijevanje jer su se flokule lomile. Napravili smo brzi test posude i otkrili da je optimalno vrijeme flociranja 9 minuta – tako da smo podesili difuzor za dovod na sporu ulaznu brzinu, smanjili dozu polimera za 18%, a unutar 4 sata, zamućenost preljeva je pala na 6 NTU, a gustina donjeg toka dostigla je 9,1%. To je vrsta prilagođavanja koja štedi novac i održava operacije na pravom putu.
Šta je kada se vrijeme stapanja mora povećati? Na primjer, ako vaša kaša ima puno finih čestica gline kojima je potrebno više vremena da formiraju stabilne grudve. U tom slučaju, ne samo da koristite zgušnjivač duže – možete podesiti molekularnu težinu flokulanta: polimeri visoke molekulske težine premošćuju više čestica, tako da se flokule formiraju veće i stabilnije tokom dužeg vremena. Takođe, povećanje zapremine retencionog bunara (naši modeli zgušnjivača velikih razmera imaju uklonjive umetke za punjenje koji vam omogućavaju da proširite zonu flokulacije za 20% za operacije sa finim čvrstim materijama) može produžiti vreme flokulacije bez usporavanja protoka. Jedan od naših klijenata Energy Saving Thickener-a u Njemačkoj imao je kaolinsku suspenziju za koju je bilo potrebno 20-minutno vrijeme flokulacije; dodavanjem umetka u bunar za napajanje stvorio je potrebnu dodatnu zapreminu, tako da nisu morali da smanjuju stope proizvodnje da bi dobili duže vreme stapanja koje im je bilo potrebno.
Uobičajene zamke koje treba izbjegavati: Prvo, nemojte se oslanjati na samo jedan test kao jevanđelje. Mulj se može raslojiti u vašem rezervoaru, pa testirajte više uzoraka tokom dana, posebno nakon promjene procesa (nova ruda, novi izvor vode, itd.). Drugo, nemojte zanemariti temperaturu. U hladnijim klimama, viskozitet kaše je veći, tako da se čestice floka kreću sporije, povećavajući vrijeme flociranja za 2-4 minute. Imamo klijente u Kanadi koji zimi prilagođavaju vrijeme flociranja za 3 minute bez promjene doze polimera - samo uzimajući u obzir nižu temperaturu. Treće, ne zaboravite na zonu prelivanja. Ako flokule stignu do supernatanta, vaše vrijeme stapanja je predugo – talože se u čistu zonu i prenose se, čak i ako je gustina donjeg toka dobra. To je brza popravka: smanjite vrijeme kompresije za 2 minute, bilo blagim povećanjem punjenja polimera ili ubrzavanjem ulazne brzine hrane (unutar razumnog, kako bi se izbjeglo smicanje).
Sada, povežimo ovo sa opremom koju pravimo. Bilo da koristite naš zgušnjivač velikih razmjera (/thickener/peripheral-drive-thickener/large-scale-thickener.html) za velike količine rudarstva, naš zgušnjivač za zaštitu okoliša za usklađenost s komunalnim otpadnim vodama ili bilo koji od naših drugih modela perifernog pogona, podešavanje opreme za miješanje flokulacije, ispitivanje vremena flokulacije u laboratoriji praćenje u realnom vremenu. To nije postavljanje-i-zaboravi-zadatka, vrijeme floc se mijenja svaki put kada se promijene svojstva gnojnice, svaki put kada se promijene brzine dodavanja, svaki put kada vremenske prilike utiču na procesnu vodu.
Ako se borite s vremenom flokulacije u vašem velikom zgušnjivaču, ili ako ste na tržištu za sistem dizajniran da pojednostavi ova prilagođavanja, naš tim je radio sa stotinama operacija u različitim industrijama kako bi optimizirao njihov učinak zgušnjivača. Ne prodajemo samo opremu – mi pružamo podršku na licu mjesta, modificirane vodiče za testiranje posuda i alate za praćenje u realnom vremenu koji će vam pomoći da odredite vrijeme flociranja za vaše specifične potrebe za kašom.
Za više detalja o našim linijama zgušnjivača i kako možemo pomoći pri prilagođavanju vremena flokulacije, obratite se našem timu.
Reference
- Barrera de la Rosa, J. (2021). Kinetika flokulacije u zgušnjivačima za preradu minerala velikih razmjera. International Journal of Mineral Processing, 165, 104327.
- Američko udruženje vodovoda (AWWA). (2019). Priručnik o praksi vodosnabdijevanja: zgušnjavanje i odvodnjavanje mulja. AWWA Publishing.
- Levay, G., et al. (2018). Hidrodinamička optimizacija zgušnjivača perifernog pogona za promjenjive uvjete gnojnice. Mineralno inženjerstvo, 127, 112–121.
- Grupa Svjetske banke. (2020). Smjernice za odvajanje čvrstog i tekućeg u rudarstvu: Operativna najbolja praksa. Washington, DC: Svjetska banka.
