Quant d'eficient és el sistema rasclador en la retirada de fangs?

Comprendre el sistema de rascat i el seu paper en la retirada de fangs

Què és un sistema de rascat i com funciona?

Els sistemes de rasquetes representen una d'aquestes solucions mecàniques presents a les instal·lacions de tractament d'aigües residuals, treballant constantment per eliminar el fang sedimentat dels dipòsits de decantació. La majoria d'aquestes configuracions inclouen braços accionats per motors o mecanismes de cadenes equipats amb vores tallants que es desplacen pel fons dels dipòsits, dirigint progressivament els residus acumulats cap a zones de recollida designades. En el cas concret dels decantadors primaris, el correcte funcionament d'aquestes rasquetes és força important, ja que l'acumulació no controlada de fangs pot reduir l'eficiència global del tractament entre un 15 i un 30 per cent, segons dades recents del Informe d'Optimització d'Aigües Residuals del 2023. No obstant això, en els decantadors secundaris, els enginyers solen modificar les configuracions habituals de les rasquetes per gestionar millor el fang biològic més lleuger, assegurant-se alhora de no trencar les estructures microbianes delicades que es formen durant el procés de tractament.

La Funció dels Mecanismes de Rasqueta en les Operacions dels Decantadors

Els sistemes de clarificació depenen de mecanismes rascadors per mantenir el funcionament fluid, principalment perquè realitzen dues tasques importants al mateix temps. Primer, aquests rascadors eliminen constantment l'acumulació de fangs perquè els dipòsits primaris no es converteixin en embolics sèptics. Segon, aborden els problemes d'escuma superficial eliminant tots els residus flotants als clarificadors secundaris. La majoria de basses rectangulars solen utilitzar sistemes accionats per cadenes, mentre que els tancs circulars sovint tenen rascadors rotatius muntats al voltant d'un punt pivot central. Si s'instal·len correctament, qualsevol d'aquests sistemes pot recollir entre el 95 i gairebé el 100 per cent del fang, segons les normes de la indústria. Aquest nivell de rendiment marca una gran diferència en les operacions diàries de les plantes.

Components clau dels sistemes mecànics de retirada de fangs

• Motors d'accionament : Proporcionen un parell de 0,5–3 RPM per a un funcionament constant
• Fulls dels rasquers : Les vores reforçades amb tungstè resisteixen el desgast abrasiu
• Rails guia : Pistes alineades amb làser asseguren la precisió de les fulles
• Sensors de càrrega : Detecten canvis en la densitat del fang per sobre de 1.200 mg/L

Els sistemes moderns integren aquests components amb PLC per ajustar la freqüència de raspatge segons els nivells reals del mantell de fangs, reduint el consum d'energia fins a un 22% en comparació amb els controls basats en temporitzadors.

Optimització del disseny del raspador i de la geometria del dipòsit per cobrir completament

Eliminar el fang de manera efectiva implica disposar de sistemes de rasquetes que s'ajustin a la mida i forma del clarificador en què treballen. Les fulles han de seguir la corba de les parets del dipòsit perquè no hi hagi cap punt on el fang es quedi estacionari en lloc de moure's. La majoria de sistemes tenen mecanismes d'accionament que poden manejar fangs bastant espessos, normalment entre 30 i 50 newtons per metre quadrat. Pel que fa als dipòsits rectangulars, aquells amb volades bidireccionals redueixen significativament la distància que ha de recórrer el fang en comparació amb els dissenys radials tradicionals. Això suposa una gran diferència, ja que evita que els sòlids sedimentats tornin a suspensió. I si l'angle del embut és superior a 60 graus, això ajuda a impulsar millor tot cap al punt de descàrrega. Els operadors que han treballat amb aquests sistemes saben de primera mà quant importen realment aquests detalls de disseny.

Impacte de la forma i mida del dipòsit en el rendiment dels rascadors

Per als clarificadors circulars, els rasps radials que giren contínuament són essencials per evitar que l'aigua es quedi quieta i causi problemes. Els dipòsits rectangulars funcionen millor amb sistemes lineals en què els operadors poden ajustar la distància que el rasp recorre endavant i endarrere. Quan es treballa amb dipòsits circulars grans (d'uns 30 metres o més de diàmetre), els enginyers solen instal·lar bigues addicionals de suport anomenades travesses. Aquestes ajuden a mantenir l'estructura del dipòsit estable perquè no es deformi més de 2 mm quan està carregat. Pel que fa a les dimensions del dipòsit, la majoria d'experts coincideixen que mantenir una relació profunditat-amplada inferior a 1:4 crea un millor flux d'aigua a tot el sistema. Aquesta senzilla elecció de disseny realment marca una gran diferència en la pràctica, reduint aquelles molestes acumulacions de fangs que tendeixen a formar-se en certes zones. Algunes proves in situ indiquen que aquest enfocament redueix l'acumulació localitzada de fangs entre un 15% i potser fins i tot un 20%.

Maximització de l'eficiència en l'eliminació de fangs en clarificadors primaris i secundaris

Els decantadors primaris processen fangs espessos (4–6% de sòlids) mitjançant fulles robustes amb un angle de 45–55°, mentre que els decantadors secundaris gestionen suspensions diluïdes (0,5–1,5% de sòlids) amb control de precisió. Els variadors de freqüència (VFD) permeten ajustar la velocitat entre 0,1 i 1,5 m/min, adaptant-se als nivells de fang en temps real mesurats per sensors ultrasònics.

Estudi de cas: Millora del rendiment del decantador en una instal·lació municipal de tractament d’aigües residuals

Una planta de tractament de 50 anys va reduir la freqüència de desfanguatge de diària a setmanal després de modernitzar les rasquetes amb polímers resistents a la corrosió i optimitzar la geometria dels colzals. Aquesta millora va reduir el consum energètic en un 18% (de 5,2 kWh a 4,3 kWh per ML tractat) mantenint una eficiència de retirada de fangs del 98% durant les variacions estacionals.

Com les característiques del fang influeixen en l'eficàcia del sistema de rasquetes

Com la viscositat i la densitat del fang influeixen en l'eficàcia del mecanisme de rasqueta

L'espessor i el pes de la fang importanten molt a l'hora de determinar la força que han de suportar els equips i el rendiment de les fulles. Quan es treballa amb fangs més espessos de 500 mPa·s, els operadors experimenten aproximadament un 30 a 40 per cent més de resistència en comparació amb sòlids normals. Això implica necessitar transmissors de cadena més robusts juntament amb materials capaços d'aguantar aquest desgast, com components d'acer inoxidable o peces compostes de PRFV que estem veient cada cop més sovint. Les coses es compliquen encara més quan el fang conté més del 12% de matèria sòlida. Els motors dels decantadors primaris han de treballar aproximadament mig cop més en aquestes condicions. Per això moltes plantes instal·len actualment variadors de velocitat no només per evitar cremar fusibles sinó també per mantenir el moviment en aquell punt òptim entre 2 i 4 centímetres per segon per al transport adequat sense malgastar energia.

Desafiaments en el gruix per gravetat i les interaccions dels rascladors

Quan es treballa amb concentracions de fangs superiors al 25 % de sòlids, els espessidors per gravetat presenten alguns problemes operatius greus. Els sistemes habituals de rasquetes amb voltes solen deixar enrere aproximadament entre un 18 i un 22 per cent de residu de fang en aquests dipòsits de fons cònics, fet que explica per què moltes plantes canvien a sistemes duals amb fulles tala- dores oscil·lants. Les rutines de manteniment també tenen una gran importància aquí. La majoria d'operadors descobreixen que revisar la tensió de les cadenes un cop al mes i ajustar els angles de les fulles cada tres mesos (mantenint-los entre uns 35 i 45 graus) redueix aproximadament tres quartes parts les parades inesperades en instal·lacions que tracten biosòlids espessos. Aquestes revisions rutinàries reben molt perquè eviten problemes com pontificació del fang i embussaments del dipòsit, qüestions que afecten la majoria d'instal·lacions que treballen dia rere dia amb materials altament concentrats.

Llindars operatius claus per a les rasquetes dels espessidors:

Aquest enfocament equilibrat assegura una eficient eliminació del fang mentre gestiona l'esforç mecànic en diferents consistències.

Tipus habituals i beneficis dels sistemes rascadors mecànics

Tipus habituals de rascadors de fang i els seus principis de funcionament

Bàsicament hi ha tres tipus diferents de sistemes mecànics de retirada de fangs utilitzats habitualment en instal·lacions de tractament d'aigües residuals. El primer tipus que analitzarem són els rascadors amb accionament perifèric, que tenen motors muntats al voltant dels vores de dipòsits circulars. Aquestes màquines empenyen el fang cap als punts de sortida, funcionant eficaçment fins i tot en dipòsits grans de fins a 40 metres de diàmetre. Una altra opció popular són els rascadors de celosia, que funcionen bé en basons rectangulars. Aquests disposen de braços muntats sobre un pont que recorren el dipòsit, recollint el fang en uns canalons col·lectors. Dades del sector indiquen que aquests sistemes poden assolir rendiments de retirada entre el 92% i el 97% en processos de decantació primària. En situacions amb fangs d'alta densitat en dipòsits rectangulars llargs, els sistemes de cadenes i politges solen ser la solució més adequada. Aquests sistemes consisteixen en bucles continus fets de cadenes resistents a la corrosió amb politges fixades per al transport. Segons una enquesta recent del sector de 2023, la majoria de les plantes municipals (aproximadament el 78%) van informar d'una reducció significativa de problemes de manteniment quan van canviar des de sistemes accionats per cadena a tecnologia de rascadors de celosia, amb un 30% menys de problemes en general.

Avantatges de l'ús de rascadors de fangs en plantes de tractament a gran escala

Els sistemes de rascadors ofereixen una escalabilitat sense igual en plantes que processen més de 50.000 m³/dia. La seva fiabilitat permet el funcionament 24/7, fins i tot amb concentracions de fang d’un 6% de sòlids totals. Els beneficis clau inclouen:

• Costos Energètics Reduïts : Controls automàtics de parell que redueixen el consum energètic en un 25% respecte als sistemes de velocitat fixa
• Manteniment simplificat : Les unitats motrius situades a la part superior permeten el canvi de components sense haver de buidar el dipòsit
• Flexibilitat operativa : Dissenyos intercanviables de politges que s’adapten a viscositats compreses entre 10 i 3.000 mPa·s

Aquests sistemes mantenen una eficiència de recollida superior al 90%, malgrat les fluctuacions estacionals en les característiques del fang, evitant sobrecàrregues en els decantadors i embussos a la línia posterior.

Resolució de problemes i manteniment del rendiment del sistema de rascadors

Identificació dels problemes habituals en la retirada de fangs als decantadors

Quatre problemes recurrents que afecten el rendiment dels rascadors als decantadors:

1. Desalineació de la cadena/pont , provocant una distribució irregular del fang (afecta el 23% de les plantes municipals)
2. Picades excessives de parell provinents de capes de fang amb sòlids superiors al 12%
3. Deteriorament per corrosió , especialment en ambients de baix pH (<6,5)
4. Espais sense recollida d'escuma on el 81% de les instal·lacions reporten zones fora de l'abast de les fulles

El control setmanal de l'amperatge del motor d'accionament—especialment fluctuacions superiors al 15% per sobre de la línia base—pot indicar fallades mecàniques imminent. La termografia infraroja durant el manteniment preventiu detecta punts calents en rodaments 2–3 setmanes abans de la blocatge.

Estratègies per mantenir un rendiment constant del sistema de rasquetes

El manteniment proactiu allarga la vida útil del sistema de raspatge en un 40–60% en comparació amb les reparacions reactives:

Quan les fàbriques instal·len dispensadors automàtics de greix juntament amb sensors intel·ligents de vibració de l'Internet de les Coses, experimenten aproximadament la meitat dels aturades no planificades (uns 53%) en instal·lacions que gestionen cabals superiors a 50.000 galons per dia. Les plantes que passen a ganivets rasquers recoberts amb polímers especials també han de substituir peces molt menys sovint: una reducció d'aproximadament el 37% quan treballen amb materials de fangs industrials molt agressius. I aquí hi ha alguna cosa interessant: les empreses que inverteixen en formació adequada per als seus treballadors al costat d'aquestes millores tecnològiques solen resoldre els problemes a la primera intentona la majoria de vegades. Les fàbriques amb personal format assolen un percentatge d'èxit d'aproximadament el 91% des del principi, sense necessitat de múltiples intents ni ajuda externa.

FAQ

Per a què serveix un sistema rasclador?

Un sistema rasclador s'utilitza en instal·lacions de tractament d'aigües residuals per eliminar el fang sedimentat dels dipòsits de decantació, evitant així l'acumulació de fangs i mantenint l'eficiència del tractament.

Per què són importants els sistemes de rascadors per als clarificadors?

Els sistemes de rascadors són crucials per als clarificadors perquè eliminen l'acumulació de fangs, eviten condicions sèptiques en els dipòsits primaris i retiren l'escuma superficial en els clarificadors secundaris.

Quins factors influeixen en el rendiment dels sistemes de rascadors?

Els factors que influeixen en el rendiment dels sistemes de rascadors inclouen la viscositat i la densitat del fang, la forma i la mida del dipòsit, i el disseny específic dels sistemes de rascadors, com ara els angles de les pales i els mecanismes d'accionament.

Com poden millorar l'eficiència dels sistemes de rascadors en les plantes de tractament?

Els sistemes de rascadors milloren l'eficiència reduint els costos energètics mitjançant controls de parell automàtics, simplificant el manteniment i oferint flexibilitat operativa en diferents consistències de fangs.