MIESZADŁA I KOPUŁY DO WKF
Mieszadła do Komór Fermentacyjnych z rurą centralną
Skuteczne mieszanie osadu w WKF i biogazowniach
Mieszadło WesTech z rurą centralną, nazywaną również rurą wznoszącą, jest przeznaczone do mieszania osadu w zamkniętych komorach fermentacyjnych — WKF — oraz w zbiornikach biogazowni.
Urządzenie wytwarza intensywną cyrkulację w całej objętości komory. Pomaga wyrównywać temperaturę i stężenie suchej masy, ograniczać strefy martwe, rozbijać kożuch oraz zmniejszać ilość piany. Prawidłowe mieszanie poprawia warunki fermentacji, stabilizację osadu i wykorzystanie potencjału produkcji biogazu.
Mieszadło jest dobierane indywidualnie do geometrii zbiornika, właściwości osadu i wymaganej liczby wymian objętości komory.
Najważniejsze korzyści dla oczyszczalni i biogazowni
- równomierne mieszanie całej objętości komory fermentacyjnej,
- możliwość pompowania osadu w obu kierunkach,
- ograniczanie piany i zatapianie kożucha,
- wyrównywanie temperatury i stężenia osadu,
- ograniczanie odkładania osadu i powstawania stref martwych,
- wspomaganie stabilnego przebiegu fermentacji,
- możliwość poprawy produkcji biogazu,
- łatwiejsze odwadnianie lepiej ustabilizowanego osadu,
- praca przy zmieniającym się poziomie osadu,
- odporność wirnika na włókniny i zatykanie,
- możliwość wyjęcia urządzenia bez opróżniania WKF,
- możliwość wykonania umożliwiającego demontaż bez odgazowania komory,
- kontrola skuteczności smarowania przez przewody powrotne smaru,
- ograniczone zużycie smaru i ochrona osadu przed jego nadmiarem,
- dostępne wykonania materiałowe dopasowane do warunków obiektu,
- polski serwis i dostęp do części eksploatacyjnych.
Jak działa mieszadło z rurą centralną?
Wirnik mieszadła wymusza przepływ osadu przez pionową rurę umieszczoną centralnie w komorze fermentacyjnej.
W zależności od kierunku obrotów osad może być pompowany:
- od dna do góry komory,
- od powierzchni w kierunku dna.
Zmiana kierunku przepływu pozwala dopasować pracę urządzenia do aktualnych warunków technologicznych, obecności piany i kożucha oraz sposobu prowadzenia procesu fermentacji.
Cykle pracy i kierunki pompowania ustala się indywidualnie, uwzględniając między innymi geometrię WKF, skład osadu, temperaturę i produkcję biogazu.
Pompowanie od dna do góry
Podczas pompowania ku górze osad jest zasysany z dolnej części komory i transportowany rurą centralną do powierzchni.
Po wyjściu z rury strumień trafia na dysk rozbryzgowy — deflektor — który rozprowadza go po powierzchni zbiornika. Powstająca fala pomaga ograniczyć pianę bez intensywnego rozdrabniania i napowietrzania osadu.
Następnie osad opada wzdłuż ścian zbiornika i ponownie trafia do dolnego wlotu rury centralnej. Tworzy się zamknięty obieg obejmujący całą objętość WKF.
Ten kierunek pracy wspomaga:
- mieszanie osadu zalegającego w dolnych partiach komory,
- wyrównywanie temperatury,
- ograniczanie osadów dennych,
- rozprowadzanie substratów,
- gaszenie piany za pomocą szerokiego strumienia osadu.
Pompowanie od góry do dna
Po zmianie kierunku obrotów mieszadło zasysa osad z górnej części komory i transportuje go rurą centralną w stronę dna.
Razem z osadem wciągane mogą być piana i fragmenty kożucha. Materiał zostaje zatopiony i ponownie wprowadzony do całej objętości komory.
Po opuszczeniu rury osad rozchodzi się po dnie, a następnie przemieszcza ku górze wzdłuż ścian zbiornika.
Taki kierunek pomaga:
- zatapiać pianę i kożuch,
- ograniczać ryzyko przedostawania się osadu do instalacji gazowej,
- przywracać materiał powierzchniowy do procesu fermentacji,
- mieszać górne i dolne warstwy osadu,
- ograniczać różnice stężenia w komorze.
Dwie metody ograniczania piany i kożucha
Mieszadło WesTech może ograniczać problemy powierzchniowe na dwa sposoby.
Gaszenie piany strumieniem osadu
Podczas pompowania od dołu osad uderza w dysk rozbryzgowy i tworzy szeroką falę rozchodzącą się po powierzchni.
Niska prędkość obrotowa i duża powierzchnia wirnika ograniczają gwałtowne rozchlapywanie, które mogłoby powodować wtórne pienienie.
Zatapianie piany i kożucha
Po zmianie kierunku pracy materiał znajdujący się przy powierzchni zostaje zassany do rury centralnej i przetransportowany w stronę dna.
Jest to szczególnie przydatne w komorach, w których piana lub kożuch utrudniają ocenę poziomu osadu albo stwarzają ryzyko przedostawania się materiału do instalacji biogazu.
Wirnik odporny na włókniny i trudny osad
Wirnik mieszadła ma kształt śruby i jest dostępny w wersji dwu- lub trójłopatowej. Duża średnica i niewielka prędkość obrotowa pozwalają uzyskać wysoki przepływ przy ograniczonych obciążeniach mechanicznych.
Otwarta konstrukcja pomaga ograniczać zaczepianie włóknin i zatykanie wirnika.
W zależności od wymagań dostępne są wykonania z:
- żeliwa,
- stali węglowej,
- stali nierdzewnej,
- stali odkuwanej,
- materiałów odpornych na podwyższoną zawartość piasku.
W odpowiednio dobranej konfiguracji urządzenie może pracować w osadach o zawartości suchej masy dochodzącej do około 14%.
Ostateczne dopuszczalne stężenie zależy od właściwości osadu, lepkości, temperatury i konstrukcji całego układu.
Duża rura centralna i niskie straty przepływu
Średnica rury centralnej jest dobierana tak, aby ograniczyć prędkość przepływu i straty hydrauliczne.
Duży przekrój zmniejsza ryzyko blokowania rury przez włókniny i gęsty osad. Wewnątrz mogą być stosowane przegrody antywirowe ograniczające obracanie się całej kolumny cieczy.
Rura centralna:
- wykonywana jest najczęściej ze stali nierdzewnej,
- może być składana z odcinków kołnierzowych,
- jest podparta na dnie zbiornika,
- stabilizowana jest odciągami na dwóch albo trzech poziomach,
- ma podpory odsunięte od wlotu, aby nie utrudniały zasysania osadu.
Takie rozwiązanie pozwala uzyskać uporządkowaną cyrkulację nawet w dużych komorach fermentacyjnych.
Długie wały do dużych komór WKF
Niska prędkość obrotowa ogranicza siły działające na wał, łożyska i konstrukcję wsporczą.
Pozwala to wykonywać mieszadła z długimi wałami — w odpowiednich konfiguracjach nawet do około 12 m. Dzięki temu urządzenie może zostać dopasowane do istniejącej komory bez konieczności kosztownej przebudowy zbiornika.
Długi wał może również umożliwić pozostawienie większej przestrzeni gazowej nad poziomem osadu.
Każdy przypadek wymaga jednak obliczeń uwzględniających długość wału, prędkość obrotową, moment, drgania i konstrukcję zbiornika.
Praca przy zmieniającym się poziomie osadu
Duży wirnik, niska prędkość obrotowa i odpowiednio dobrana szczelina względem rury centralnej umożliwiają pracę przy stosunkowo szerokim zakresie zmian poziomu osadu.
Jest to ważne w komorach, w których:
- ilość osadu zmienia się w czasie,
- występuje trudny do oceny kożuch,
- piana utrudnia odczyt rzeczywistego poziomu,
- zmieniają się warunki dopływu i odbioru osadu.
Warunkiem prawidłowej pracy pozostaje odpowiednie zanurzenie wirnika określone podczas doboru.
System smarowania z przewodami powrotnymi
Jednym z istotnych elementów konstrukcji mieszadła jest system doprowadzania i odbioru smaru.
Przewody zasilające doprowadzają smar do łożysk i uszczelnień. Oddzielne przewody powrotne odprowadzają zużyty smar do zbiornika znajdującego się nad komorą.
Rozwiązanie to umożliwia:
- kontrolę, czy smar dotarł do punktu smarnego,
- ocenę działania łożysk i uszczelnień,
- zebranie zużytego smaru poza komorą,
- ograniczenie przedostawania się smaru do osadu,
- zmniejszenie wpływu smaru na fermentację i odwadnianie,
- stosowanie smarów dostępnych od różnych producentów.
W zależności od konfiguracji smarowanie może być automatyczne albo wykonywane okresowo, zazwyczaj dwa razy w roku.
Łożyska i uszczelnienia
Mieszadło wyposażone jest w górne i dolne łożysko wraz z odpowiednimi uszczelnieniami.
Możliwe są między innymi:
- uszczelnienia mechaniczne,
- uszczelnienia wargowe,
- smarowanie automatyczne,
- smarowanie okresowe,
- czujniki temperatury łożysk.
Uszczelnienie mechaniczne pomaga ograniczyć zużycie smaru i jego przedostawanie się do WKF.
Czujniki temperatury mogą wspomagać kontrolę pracy urządzenia i zatrzymywać napęd po przekroczeniu wartości dopuszczalnej.
Elastyczne sprzęgło napędu
Silnik z przekładnią połączony jest z wałem za pomocą sprzęgła elastycznego.
Element elastyczny łagodzi zmiany momentu podczas:
- rozruchu,
- zatrzymywania,
- zmiany kierunku obrotów,
- zmian obciążenia mieszadła.
Zmniejsza to obciążenia przenoszone na wał, przekładnię i łożyska.
W odpowiednim wykonaniu element elastyczny sprzęgła może zostać wymieniony bez demontażu silnika i przesuwania piast.
Serwis bez opróżniania komory fermentacyjnej
Konstrukcja obudowy pozwala wyciągnąć mieszadło bez konieczności opróżniania całego zbiornika WKF.
W wersji wyposażonej w dodatkową rurę osłonową możliwe jest również wyjęcie urządzenia bez odgazowania komory.
Takie rozwiązanie może znacząco ograniczyć:
- czas postoju,
- utratę produkcji biogazu,
- koszty ponownego rozruchu procesu,
- konieczność czyszczenia i wentylowania komory,
- zakres niebezpiecznych prac wewnątrz zbiornika.
Możliwość wykonania takiego systemu należy przewidzieć już podczas doboru i projektowania instalacji.
Dlaczego ciągłość pracy WKF jest ważna?
Wyłączenie komory fermentacyjnej może oznaczać nie tylko koszt serwisu, ale również utratę biogazu, energii elektrycznej i ciepła.
Wartość strat zależy między innymi od:
- dobowej produkcji biogazu,
- zawartości metanu,
- sprawności agregatu kogeneracyjnego,
- ceny energii,
- długości postoju,
- czasu potrzebnego na ponowną stabilizację fermentacji.
Dlatego możliwość przeglądu lub wyjęcia mieszadła bez opróżniania i odgazowania zbiornika może zapewnić bardzo dużą wartość ekonomiczną.
Indywidualny dobór mieszadła
Nie istnieje jedno uniwersalne mieszadło odpowiednie do każdej komory fermentacyjnej.
Dobór wykonywany jest na podstawie parametrów zbiornika i procesu, w szczególności:
- średnicy komory,
- wysokości zbiornika,
- minimalnego i maksymalnego poziomu osadu,
- pojemności czynnej,
- kształtu i kąta nachylenia stożka dolnego,
- konstrukcji stropu i stożka górnego,
- zawartości suchej masy,
- lepkości osadu,
- udziału włóknin i piasku,
- temperatury fermentacji,
- ilości osadu doprowadzanego i odprowadzanego,
- sposobu wstępnej przeróbki osadu,
- planowanej produkcji biogazu,
- wymaganej liczby wymian objętości komory,
- istniejącej instalacji mieszania.
Na tej podstawie określane są między innymi:
- średnica rury centralnej,
- średnica i wykonanie wirnika,
- długość wału,
- moc napędu,
- prędkość obrotowa,
- wydajność pompowania,
- liczba poziomów mocowania rury,
- materiały konstrukcyjne,
- sposób smarowania i monitorowania.
Testowanie przed dostawą
Mieszadła mogą być sprawdzane w zbiorniku testowym przed wysyłką.
Kontrola może obejmować:
- wydajność pompowania,
- pobór mocy,
- temperaturę łożysk,
- pracę układu smarowania,
- kierunek obrotów,
- stabilność mechaniczną urządzenia.
Wyniki badań mogą zostać udokumentowane w certyfikacie testowym dostarczanym razem z urządzeniem.
Dostępne warianty wykonania
Mieszadło może zostać skonfigurowane odpowiednio do warunków konkretnego obiektu.
Wirnik
- dwu- lub trójłopatowy,
- żeliwny,
- ze stali węglowej,
- ze stali nierdzewnej,
- ze stali odkuwanej,
- w wykonaniu odpornym na piasek.
Dysk rozbryzgowy
- stały albo obrotowy,
- ze stali węglowej,
- ze stali nierdzewnej,
- o zwiększonym zasięgu rozprowadzania strumienia.
Obudowa i kołnierz
- stal węglowa,
- stal nierdzewna,
- dodatkowa rura osłonowa umożliwiająca demontaż bez odgazowania.
Układ smarowania
- automatyczny,
- ręczny,
- z przewodami powrotnymi,
- ze zbiornikiem na zużyty smar.
Napęd
- przekładnia zębata,
- przekładnia pasowa,
- regulacja przemiennikiem częstotliwości,
- inne wykonania dobrane do parametrów procesu.
Rura centralna
- stal nierdzewna,
- stal węglowa,
- żeliwo,
- dwa albo trzy poziomy mocowania odciągami.
Gdzie stosuje się mieszadła z rurą centralną?
Urządzenia przeznaczone są przede wszystkim do:
- zamkniętych komór fermentacyjnych osadu,
- komór WKF w oczyszczalniach komunalnych,
- fermentacji osadów przemysłowych,
- biogazowni,
- dużych zbiorników z dnem stożkowym,
- instalacji z problemem piany i kożucha,
- komór z dużymi wahaniami poziomu osadu,
- modernizacji istniejących systemów mieszania,
- komór współpracujących z procesami hydrolizy termicznej, w tym instalacjami typu CAMBI.
Najczęściej zadawane pytania
Czy mieszadło pracuje w dwóch kierunkach?
Tak. Może pompować osad od dna ku powierzchni albo od powierzchni w stronę dna. Kierunek i czas pracy dobiera się do warunków technologicznych.
Czy urządzenie pomaga usuwać pianę?
Tak. Przy pompowaniu ku górze strumień osadu trafia na deflektor i ogranicza pianę, a podczas pompowania w dół piana i kożuch mogą zostać zassane oraz zatopione.
Czy mieszadło może pracować w gęstym osadzie?
Tak, ale dopuszczalne stężenie zależy od konfiguracji i właściwości osadu. W specjalnym wykonaniu możliwa jest praca przy zawartości suchej masy do około 14%.
Czy mieszadło można wyjąć bez opróżniania WKF?
Tak. Konstrukcja urządzenia umożliwia wyjęcie mieszadła bez opróżniania zbiornika. Opcjonalna rura osłonowa może dodatkowo pozwolić na demontaż bez odgazowania komory.
Czy smar trafia do osadu?
System przewodów powrotnych odbiera zużyty smar i kieruje go do zbiornika nad komorą. Ogranicza to ilość smaru przedostającego się do osadu.
Czy można dobrać mieszadło do istniejącej komory?
Tak. Długość wału, średnica rury, wirnik, napęd i sposób mocowania dobierane są do konstrukcji istniejącego zbiornika.
Czy możliwa jest modernizacja starego mieszadła?
Tak. Zakres może obejmować dobór nowego urządzenia, wymianę wybranych podzespołów, naprawę układu smarowania albo dostosowanie rozwiązania do istniejącej komory.
Zapytaj o dobór mieszadła do WKF
Prześlij wymiary komory fermentacyjnej, poziom osadu, zawartość suchej masy i podstawowe informacje o prowadzonej fermentacji.
Na ich podstawie przygotujemy:
- dobór mieszadła,
- wymaganą wydajność pompowania,
- konfigurację wirnika i rury centralnej,
- sposób montażu,
- zakres wyposażenia,
- rozwiązanie serwisowe,
- ofertę techniczno-handlową.
