Уравнение фильтрования при постоянных разности давлений и скорости
Такой вид фильтрования осуществим, если чистая жидкость фильтруется через слой осадка постоянной толщины и при постоянном Р. Таким процессом является промывка осадка на фильтре способом вытеснения, когда над осадком находится слой промывной жидкости. Уравнение имеет вид:
V = P*S*/(rо*hос+Rфп),
т.е. дает зависимость объема фильтрата от времени фильтрования чистой жидкости. Т.к. Р постоянно, то уравнение применимо для сжимаемых и несжимаемых осадков.
Фильтровальные перегородки
Выбор ФП зависит от свойств разделяемой суспензии и характеристик ФП. ФП должна иметь поры по возможности большего размера, что уменьшает ее гидравлическое сопротивление, но этот размер не должен превышать некоторой величины, обеспечивающей задержание частиц и получение фильтрата заданной чистоты.
ФП различают:
1. По принципу действия: поверхностные и глубинные. Первые задерживают частицы на поверхности ФП, вторые используются в основном для осветления суспензий с малой концентрацией твердых частиц.
2. По материалу: из х/б, шерстяных и синтетических тканей, стеклянные, керамические и металлические (такая классификация важна при работе с агрессивными веществами).
3. По структуре ФП: гибкие и негибкие. Гибкие могут быть металлическими и неметаллическими. Негибкие м.б. жесткими, состоящими из связанных твердых частиц и нежесткими, состоящими из несвязанных тв. частиц.
Гибкие металлические - перфорированные листы, сетки, ткани из различных металлов и сплавов; гибкие неметаллические - наиболее распространенные тканевые перегородки и ФП из нетканых материалов; негибкие жесткие - диски, патроны, пластины из металлов, керамики, стеклянные, угольные порошки, диатомит - со связующим; негибкие нежесткие - так называемые насыпные (уголь, песок, щебень - только на горизонтальной опорной решетке).
Устройство фильтров
1. Нутч-фильтр - фильтр периодического действия, работающий под вакуумом или под давлением, в котором направление силы тяжести и фильтрации совпадают. Нутч работает под давлением до 3 атм. Состоит из корпуса, откидного днища и опорной решетки, на которой укладывается фильтровальное полотно.
Рис. 47. а) Нутч-фильтр, работающий под давлением: 1 - корпус; 2 - штуцер для подачи сжатого воздуха; 3 - штуцер для подачи суспензии; 4 - рубашка; 5 - фильтровальная перегородка; 6 - опорная перегородка; 7 - днище; 8 - штуцер для удаления фильтрата. б) Ленточный друк-фильтр: 1 - привод; 2 - фильтрующее полотно; 3 - корпус; 4,5 - штуцера для суспензии и сжатого воздуха; 6 - фильтрующая плита; 7 - камера регенерации; 8 - штуцер для отвода фильтрата; 9 - механизм зажима.
2. Рамный фильтр-пресс - представляет собой аппарат периодического действия с вертикально расположенными чередующимися плитами и рамами, установленными на продольных стержнях станины.
Схема работы представлена на рис.48: стадии фильтрации и промывки. На первом (вертикальный разрез) канал для подвода суспензии (через рамы) и для отвода фильтрата (через плиты). На втором - разрез бок-низ: боковой канал для промывки ФП обратным током с подводом жидкости через плиты, вывод внизу через раму (выход через плиты закрывают краны). Выгрузка осадка производится вручную после расжатия плит.
Рис. 48. Схема работы рамного фильтр-пресса: а - стадия фильтрования; б - стадия промывки; 1 - верхний канал для подачи суспензии; 2, 9 - каналы; 3 - пространство между плитами; 4 - плиты; 5 - рама; 6 - канал для отвода фильтрата и промывной жидкости; 7 - кран; 8 - боковой канал для подачи промывной жидкости.
3. Фильтр-прессы автоматические камерные - ФПАКМ. Его можно рассматривать как ряд прямоугольных нутчей небольшой высоты, размещенных друг над другом. Конструктивно представляет набор горизонтальных плит с зажимаемым между ними бесконечным полотном. Включает две опорные плиты и набор фильтровальных плит между ними.
Цикл работы пресса состоит из операций сжатия плит, фильтрования, промывки и продувки осадка, раздвигания плит и разгрузки осадка с одновременным перемещением ткани (аналогично приведенному на рис.47б аппарату).
4. Барабанные фильтры. Барабанный вакуум-фильтр с наружной поверхностью фильтрования - имеет наиболее широкое применение.
Фильтр имеет горизонтальный цилиндрический перфорированный барабан, покрытый снаружи фильтровальной тканью. Барабан вращается вокруг своей оси и на 30-40% своей поверхности погружен в резервуар с суспензией. Внутри барабан разделен на несколько секторов или ячеек, которые при движении по окружности присоединяются к источникам вакуума и сжатого воздуха. Каждая ячейка проходит последовательно зоны фильтрования, первого обезвоживания, промывки, второго обезвоживания, удаления осадка и регенерации ткани.
Проходя две первые зоны, ячейка соединена с источником вакуума. В третьей и четвертой также с источником вакуума но промывная жидкость отводится в другой сборник. В последних двух зонах ячейка соединена с источником сжатого воздуха, который разрыхляет осадок и после срезания его ножом продувает ткань в направлении обратном фильтрации.
Рис. 49. Барабанный вакуум-фильтр: 1 - корыто для суспензии; 2 - цилиндр наружный перфорированный; 3 - цилиндр внутренний сплошной; 4 - фильтровальное полотно; 5 - секции фильтра; 6 - трубы; 7- форсунки; 8 - нож для снятия осадка; 9 - неподвижная часть головки с окнами в виде дуг; I - фильтрование через ткань; II - просушка осадка; III - промывка осадка; IV - отдувка и разрыхление осадка.
5. Ленточные фильтры - по принципу действия непрерывные; фильтрующая поверхность - лента, движущаяся подобно транспортерной. На верхнюю часть ленты в разных зонах поступает суспензия и промывная жидкость, а фильтрат и промой отсасываются снизу. Конструктивно много проще барабанного.
Рис. 50. Ленточный вакуум-фильтр: 1 - фильтровальное полотно; 2 - опорная резиновая лента (проницаемая); 3 - вакуум-камера для фильтрата; 4 - натяжной барабан; 5 - приводной барабан; 6 - лоток для подачи суспензии; 7 - форсунки для подачи промывной жидкости; 8 - коллектор для фильтрата; 9 - коллектор для промывной жидкости; 10 - нож для удаления осадка.
6. Дисковые фильтры - набор полых дисков на валу, разделенных внутри на сектора подобно барабанному; фильтрование осуществляется через боковую поверхность, обтянутую фильтровальной тканью. Достоинство - развитая поверхность.