Фильтр-пресс

Фильтр-прессы мануфактуры Джонсона, 1884 г.

Фильтр-пресс (англ. filter-press) — это аппарат периодического действия для разделения под давлением жидких неоднородных систем (суспензий, осадков, пульп) на жидкую фазу (фильтрат) и твердую фазу (осадок, кек). Фильтр-прессы применяются для фильтрации широкого класса суспензий, а также они пригодны для разделения суспензий с небольшой концентрацией твердых частиц и суспензий с повышенной температурой, охлаждение которых недопустимо вследствие выпадения кристаллов из жидкости.

Принцип действия

Движущей силой процесса фильтрации является напор подаваемой в аппарат суспензии. Суспензия под давлением поступает внутрь пакета плотно сжатых фильтровальных плит (плит и рам). Плиты обтягиваются фильтровальной тканью. Частицы твердой фаза задерживаются на поверхности фильтровального полотна, а жидкая фаза свободно проникает через мелкие поры фильтроткани и далее через систему каналов выводится из фильтра.

История

Фильтр-пресс Энзингера, 1888 г.

Первые фильтр-прессы появились в Англии и США в середине XIX века. Одно из первых предприятий успешно применявших фильтр-прессы на очистных сооружения — сахарный завод в г. Вустер (Worcester) штат Массачусетс США в период с 1898 по 1917. До начала 1970-х фильтр-прессы не могли обходиться без применением тяжелого физического труда, что делало их малоэффективными по сравнению с вакуум-фильтрами. Определенный прогресс в технологиях механизации и автоматизации позволил создать системы раздвижки плит, выгрузки осадка, промывки и регенерации фильтроткани. Фильтр-прессы широко применяются как в промышленности, так и в коммунальном хозяйстве. С 1888 г. (официальная дата изобретения фильтр-пресса — 27 ноября) в мире было зарегистрировано более 400 патентов на фильтр-прессы и элементы их конструкции. Основная масса изобретений касается устройства пакета фильтровальных элементов — рам и плит.

С конца 50-х гг. XX века можно отсчитывать новый этап в истории и технологии фильтр-прессов. Бурное развитие индустрии пластмасс привело к созданию конструкционных термопластов, пригодных для использования в качестве материала пластин и плит. В настоящее время для производства фильтровальных плит в основном применяются полипропилен (PP), поливинилиденфторид (PVDF), этилен-пропилен-диен-метилен (EPDM, СКЭПТ, этилен-пропиленовый каучук). Их применение оправдано уникальным сочетание их качеств: механическая прочность, малый вес, химическая стойкость.

Первоначально зажим и раздвижка плит на фильтр-прессе осуществлялся с помощью механического винта вручную. Далее вместо ручного привода стал использоваться электромеханический привод. Но у системы зажима плит винтом был один существенный недостаток — низкое давление фильтрации, не более 0,6 МПа. Во второй половине XX века в конструкции фильтр-пресса появился объемый гидравлический привод, ситуация изменилась, стало возможной фильтрация при давлении до 3,0 МПа. Также был механизирован и автоматизирован процесс раздвижки фильтровальных плит (рам), съема осадка, регенерации фильтровальной ткани. Но настоящую революцию пережили фильтр-прессы с созданием в середине 60-х гг. фильтровальных плит с отжимной мембраной (диафрагмой). Мембраны значительно расширяют возможности фильтр-пресса. Принцип их действия таков: мембраны под действием давления (жидкости или газа) вздуваются, объем фильтровальных камер уменьшается и осадок под действием давления сжимается, поры в осадке сокращаются, из-за чего происходит дополнительное выделение жидкой фазы из осадка.

Основные параметры

• Площадь фильтрации у современных фильтр-прессов может достигать значения более 1200 м²
• Объем фильтровальных камер у современных фильтр-прессов может достигать значения более 30 м³
• Толщина осадка от 5 до 50 мм
• Размеры фильтровальных плит, мм: 200х200, 250х250, 300х300, 350х350, 400х400, 450х450, 470х470, 500х500, 630х630, 660x660, 700х700, 711x711, 800х800, 810x590, 815х815, 900х900, 914x914, 930x930, 1000х1000, 1048x1048, 1067x1067, 1092x1092, 1170x865, 1200х1200, 1210x1210, 1250х1250, 1300x1000, 1300х1300, 1320x1320, 1450x1450, 1500х1500, 1600x1200, 1700х1700, 1900x1300, 2000х1500, 2000х2000, 3000х2500, 4000х1700, 4000х2000, 4000х4000, φ800, φ1000 и др.
• Рабочая температура от — 20 до + 150 °C
• Давление фильтрации до 3,0 МПа.
• Давление прессования (отжима) осадка до 6,0 МПа.

Классификация фильтр-прессов

Автоматический фильтр-пресс с верхней подвеской плит, 2008 г.

По типу фильтровального пакета

• Рамный фильтр-пресс
• Камерный фильтр-пресс
• Мембранный (камерно-мембранный)фильтр-пресс

По типу привода

• С ручным приводом
• С электромеханическим приводом
• С электрогидравлическим приводом

По типу подвески плит

• С боковой подвеской плит
• С верхней подвеской плит

По расположению плит

• Горизонтальный фильтр-пресс
• Вертикальный фильтр-пресс

По типу отвода фильтрата

• С открытым отводом фильтрата
• С закрытым отводом фильтрата

Ссылки

• Engineering Aspects in Solid-Liquid Separation
• Filter calculations