Фильтрование

Фильтрование представляет собой процесс отделения твердых веществ от жидкости, происходящий при разности давлений над фильтрующей средой и под ней. Для обезвоживания осадков и шламов обычно используют вакуум-фильтры и фильтр-прессы. Фильтрующей средой на фильтрах является фильтровальная ткань и слой осадка, прилипающий к ткани и образующий в процессе фильтрования дополнительно фильтрующий вспомогательный слой, который собственно и обеспечивает задержание мельчайших частиц суспензии. По мере увеличения слоя роль фильтрующей перегородки (ткани) сводится лишь к поддержанию фильтрующего вспомогательного слоя. Увеличение толщины слоя обеспечивает улучшение качества фильтрата, но в то же время в результате увеличения сопротивления прохождению воды через поры и капилляры кека уменьшается скорость фильтрации.

Фильтруемость суспензий характеризуется удельным сопротивлением осадка. В данном случае под осадком имеется в виду слой кека, отлагающегося на фильтровальной перегородке при фильтровании суспензий.

Удельным сопротивлением осадка называется сопротивление единицы массы твердой фазы, отлагающейся на единице площади фильтра при фильтровании под постоянным давлением суспензии, вязкость жидкой фазы которой равна единице.

Рис. 42. Схема вакуум-фильтра с непрерывной регенерацией фильтровальной ткани

1 - фильтроткань; 2 -возвратный ролик; 3 - натяжной ролик: 4 - разгрузочный ролик; 5 - нож для съема кека; 6 - желоб промывной воды; 7 - отвод промывной воды: 8 - корыто фильтра; 9 - барабан. фильтра; 10 - распределительная головка; 11 -трубы с насадками для промывки ткани

Удельное сопротивление осадка, характеризующее сопротивление фильтрации и фильтруемость (водоотдачу) осадков, определяют по формуле

где Р - давление (вакуум), при котором происходит фильтрование; F -площадь фильтрующей поверхности; h - вязкость фильтрата; с' - масса твердой фазы кека, отлагающегося на фильтровальной перегородке при получении единицы объема фильтрата; b=t/U² — параметр, получаемый опытным путем (t.- время фильтрации); U - объем выделяемого фильтрата.

Среди фильтрующих аппаратов наиболее распространены барабанные вакуум-фильтры. Они выпускаются в вариантах без сходящего фильтрующего полотна и со сходящим полотном.

Вакуум-фильтр со сходящим полотном (рис. 42) состоит из горизонтально расположенного цилиндрического полого барабана 9, частично (на 35—40 %) погруженного в корыто 8 с фильтруемой суспензией. Разделенный внутри на изолированные секции барабан вращается на валу, один конец которого соединен с электроприводом, а другой имеет распределительную головку 10. Назначение последней заключается в поочередном сообщении отдельных секций барабана с вакуумной и напорной линиями. При вращении барабана часть его поверхности погружена в находящуюся в корыте 8 суспензию. Фильтрат под действием вакуума проходит через фильтровальную ткань секции барабана и отводится наружу, кек, задержанный на фильтровальной ленте, подсушивается при помощи вакуума и отдувается сжатым воздухом.

Фильтровальная ткань 1 при вращении барабана сходит на систему роликов 4, 3 и 2. При прохождении ее через разгрузочный ролик 4 кек отделяется от ткани и снимается ножом 5. При этом происходит одновременная отдувка кека и очистка ткани сжатым воздухом, подающимся в полый ролик 4. При движении ткани от ролика 4 к натяжному и возвратному роликам 3 и 2 происходит промывка ее с обеих сторон водой, подающейся под давлением из насадок 11. Ролики 3 и 2 самоустанавливающиеся, благодаря чему ткань на барабане всегда натянута должным образом. При недостаточной регенерации фильтровальной ткани в разбрызгивающую систему вместо воды может подаваться ингибированная соляная кислота.

Барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном наиболее совершенные аппараты этой категории. Преимуществами этих фильтров являются не только хорошая регенерация ткани, но и возможность отделять достаточно тонкие слои осадка (1—3 мм), что позволяет увеличить частоту вращения барабана и за счет этого повысить производительность установки в 1,2—2 раза по сравнению с обычными барабанными фильтрами. Показатели работы барабанных вакуум-фильтров приведены в табл. 2.3.

Кроме барабанных, в технике обезвоживания осадков промышленных сточных вод применяются дисковые и ленточные вакуум-фильтры. Фильтровальные элементы дисковых фильтров выполнены в виде набора вертикальных дисков, обтянутых с обеих сторон фильтровальной тканью. Диски крепятся на горизонтально вращающемся валу, внутри которого расположены отводящие коллекторы. Секторные ячейки дисков присоединены к отводящим коллекторам. Число дисков в фильтре достигает 12, а общая поверхность фильтрования в зависимости от типоразмера измеряется от 9 до 102 м. Наибольшее распространение дисковые фильтры получили при обработке осадков сточных вод предприятий черной металлургии и угольной промышленности.

Ленточные вакуум-фильтры применяют преимущественно для обезвоживания быстро расслаивающихся осадков с неоднородной крупностью частиц, таких как окалины, осадки газоочисток доменного и конвертерного газов и т.п.

Ленточный вакуум-фильтр (рис. 43) состоит из бесконечной резинотканевой ленты 6, натянутой на двух барабанах 3, и фильтровального стола 5. Посреди стола по всей его длине имеется щелевое отверстие, сообщающееся с расположенной ниже вакуумной камерой. Рабочая поверхность ленты имеет поперечные и продольные сквозные прорези 9. На ленту 6 укладывают фильтровальную ткань 1 и закрепляют в пазах резиновым шнуром 11. Верхняя рабочая ветвь ленты протягивается по фильтровальному столу так, что ее продольные прорези совпадают с щелевым отверстием стола 9. Фильтрат, образующийся в процессе обезвоживания, отводится с внутренней стороны ткани по поперечным пазам ленты и через продольное отверстие поступает в вакуумную камеру и сборный коллектор. Края верхней рабочей ветви ленты загибаются кверху направляющими 10, так что лента принимает форму желоба или корыта. Преимуществом ленточного вакуум-фильтра является то, что направление движения потока при фильтровании совпадает с направлением действия силы тяжести. При фильтровании быстро осаждающихся суспензий сначала осаждаются грубые частицы, образуя крупнокристаллический слой, через который идет дальнейшее фильтрование. Это создает оптимальные условия для процесса и повышает его скорость. К недостаткам ленточных вакуум-фильтров следует отнести их сравнительно большие габариты.

Дата добавления: 2015-07-19