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.
фильтр пресс 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.
