Фильтр-прессы представляют собой группу агрегатов для отделения (фильтрации) твёрдой фазы суспензий. Характерной чертой работы подобных агрегатов является их периодическое действие (цикл работы разделён на отдельные фазы), а также внешняя принудительная подача фильтрата под сравнительно большим давлением (до 2-6 МПа).
Общее название фильтров данного типа происходит от конструкции механизма уплотнения рабочих камер, сходного с таковым для механических прессов или гидропрессов.
пресс фильтр широко применяют для фильтрации суспензий со сравнительно небольшой долей твёрдой фазы. В зависимости от типа конструкции различают рамные и камерные, а также автоматические камерные пресс-фильтр со сходным принципом работы. Под действием внешнего насоса фильтруемая взвесь поступает во внутренние полости рам/камер фильтра. При этом жидкая фаза проходит сквозь фильтрующие перегородки и по дренажным каналам сливается в поддон или замкнутый коллектор (в первом случае говорят об «открытом отводе фильтрата», во втором – о «замкнутом отводе фильтрата»). Выгрузка образующегося осадка может осуществляться вручную (стряхиванием, смывом водой или съёмом лопатой) или автоматически. В последнем случае фильтр не требует ручного управления и функционирует по строго заданному программному циклу.
Площадь поверхности фильтрации может составлять от 2 до 800 м2. Входное давление суспензии – до 2 МПа. Рамы и плиты изготовляются из чугуна, стали или стали с антикоррозионным покрытием. В конструкции фильтров также используются сплавы алюминия, титана, применяются изделия из резины и пластмассы.
Фильтр-прессы характеризуются большой поверхностью фильтрования на единицу площади, значительным показателем перепада давления (т.е. мощной движущей силой), отсутствием движущихся частей, а также возможностью контроля работы отдельных плит.
Рабочий процесс пресс-фильтра состоит из четырёх циклов, повторяющихся периодически:
- подача суспензии;
- процесс фильтрования (до получения осадка заданной толщины);
- промывка и сушка осадка;
- раскрытие фильтра, выгрузка осадка и последующее закрытие.
Фильтр-пресс
Распространенным фильтром периодического действия является фильтр-пресс. Он представляет собой систему из плит и рам, между которыми расположен фильтрующий материал — «салфетка». Рамы и плиты устанавливаются вертикально в один ряд и боковыми лапами опираются на рельсы станины. Плиты имеют гладкую поверхность по краю и рифленую в средней части. Желобки в нижней части плиты имеют выход в канал для отвода фильтрата. В верхней части плит расположены отверстия: центральное – для подачи суспензии и два по краям – для подачи промывной жидкости. Такие же отверстия есть на рамах.
Пакет из рам и плит стягивается между двумя поддерживающими плитами – одна из них неподвижная, другая перемещается на роликах. При сборе пакета отверстия плит совмещаются с отверстиями рам и образуют сквозные каналы, куда подаются жидкости и воздух. Рамы между плитами образуют камеры для осадка. Края «салфеток» выполняют роль уплотняющих прокладок.
В фильтровальные камеры по сквозным каналам подается суспензия под давлением, в процессе чего фильтрат проходит через салфетки, стекает по желобкам в каналы и собирается в емкость. Осадок остается внутри камеры. После того, как камеры будут заполнены твердым содержимым, подачу суспензии останавливают и подают жидкость для промывки. При этом каждый второй сливной канал закрывается, и промывная жидкость проходит через обе салфетки и осадок между ними. На следующем этапе камеры продуваются воздухом или горячим паром. В завершении плиты и рамы отодвигают и удаляют слой осадка. После этого цикл фильтрования повторяется.
При необходимости стальные, чугунные или керамические плиты и рамы оснащают специальными каналами, по которым подаются теплоносители или хладагенты. Рабочая поверхность фильтр-прессов может достигать 140 м², давление 1,5 МПа.
Автоматизированный фильтр-пресс
На производстве широко используются автоматизированные фильтр-прессы. Пакет такого фильтр-пресса состоит из фильтровальных плит, каждую из них сверху покрывает перфорированный лист. Между листом и поверхностью плиты остается свободное пространство для фильтрата. Между плитами и рамами установлены гидроизоляционные диафрагмы. Плиты и рамы стягиваются между двумя поддерживающими плитами и образуют камеры, в которых происходит процесс разделения суспензии. В качестве фильтровальной перегородки используется длинное полотно, проходящее между плитами и натягивающееся с помощью гидравлического устройства.
При сборке пакета имеющиеся отверстия в плитах совмещаются и образуют сквозные каналы. По ним подается суспензия, затем жидкость для промывки и воздух для продувки. Также предусмотрены каналы для отвода фильтрата, жидкости и воздуха. После разделения суспензии, промывки и просушки твердой фазы, в пространство между диафрагмой и плитой подается вода под давлением для отжима осадка. Затем плиты раздвигаются, и с фильтровального полотна счищается осадочный слой. Пласты осадка сбрасываются на конвейер, идущий по обе стороны пакета.
Основными достоинствами данного типа фильтр-прессов являются: автоматизация процесса, компактные размеры, отжим осадка и минимальные временные затраты на раздвигание плит, выгрузку осадка и сборку пакета (длительность операции не более нескольких минут).
Рамный фильтр-пресс
Для фильтрования существует достаточно много фильтров, различных по конструкции, габаритам и особенностям работы. Одним из наиболее распространенных устройств в химической промышленности является рамный фильтр-пресс.
Рамный фильтр-пресс состоит из пакета прямоугольных пластин и рам, расположенных поочередно в один ряд и подвешенных к опоре. Пластины имеют рифленую поверхность и обтянуты фильтровальной тканью. Суспензия под давлением проходит по каналам в полость рамы и разделяется фильтровальной перегородкой. На поверхности ткани остаются твердые частицы, а жидкость проходит через перегородку и отводится по желобам плиты в емкость для сбора фильтрата. После завершения процесса фильтрования образовавшийся на ткани осадок удаляется. Для этого рамы и пластины разъединяются, а слой твердых частиц сбрасывается под тяжестью собственного веса или счищается ножом. Затем пластины закрываются, и цикл фильтрования повторяется.
Камерные фильтр-прессы
Камерные фильтр-прессы используются для фильтрации и промывки осадков суспензий на различных химических производствах. Данный тип фильтров может применяться в следующих производственных отраслях:
- химической;
- горной металлургии;
- переработке нефти;
- горнорудной;
- для обезвоживания осадков сточных вод после аэробного сбраживания и обработки реагентами.
Конструктивно, камерный фильтр-пресс состоит из набора плит, расположенных вертикально. Выделяют несколько типов плит:
- фильтрующие;
- концевые;
- нажимные;
- упорные.
Все плиты устанавливаются на продольных стяжках. На стяжках есть направляющие, по которым перемещаются плиты. При закрытии пресса фильтрующая плита с прилегающими плитами образует камеру фильтрования и промывки. Толщина камеры составляет 30 мм. Суспензия подается по коллектору, который образуется при зажиме плит. Фильтрат отводится через штуцер, который соединен с коллекторами отвода, расположенными в нижних частях плит. Для промывки осадка фильтр-пресс оснащается отверстиями, предназначенными для подачи промывочной жидкости обратным потоком. Промывочный фильтрат выводится справа от оси фильтра. Промывочная жидкость подается под фильтрующую ткань, после чего проходит двойную толщину осадка, а затем сквозь ткань следующей плиты отводится по каналу в коллектор.
Механизм регенерации ткани состоит из тележки с разбрызгивателем, перемещающимся по направляющим. Регенерация осуществляется при поступательном движении разбрызгивающего устройства вдоль плиты. Качественная регенерация производится чистой водой. Сбор воды производится на поддон. Для выгрузки осадка, поддон открывается посредством двух гидравлических цилиндров.