Запитання для самоконтролю

1. Коли застосовуються відстійники?

2. На які типи розділяються відстійники безперервної дії?

3. Як працює одноярусний відстійник?

4. Як працюють двоярусні та багатоярусні відстійники?

5. Охарактеризуйте переваги та недоліки кожного типу відстійників.

1. 5 Фільтрування (лекція)

Мета: ознайомитися з загальними відомостями про фільтрування та з теорією фільтрування; вивчити, як проводять розрахунок фільтрів.

План

1. Визначення фільтрування.

2. Види фільтрування.

3. Теорія фільтрування.

4. Порівняння та вибір фільтрів.

Фільтруванням називають процес розділення суспензій за допомогою пористої перегородки, яка пропускає рідину (фільтрат) і затримує зважені в ній речовини.

Розділяють наступні види фільтрування:

1. фільтрування з утворенням шару осаду на фільтрувальній перегородці;

2. згущення – відділення твердої фази від рідкої не в вигляді осаду, а в вигляді висококонцентрованої суспензії;

3. освітлення – фільтрування рідин з незначним вмістом твердої фази.

Можна умовно вважати, що фільтрування з утворенням осаду характеризується вмістом в суспензії, яку фільтрують, більше 1 % об’ємн. твердої фази, освітлення – менш 0,1%. Суспензії, які містять 0,1 – 1% твердої фази, перед фільтруванням бажано піддавати попередньому згущенню у відстійниках. Фільтрування з утворенням осаду є найбільш розповсюдженим.

Фільтрування з утворенням осаду найбільш часто проводиться при постійному тиску, так як цей режим процесу простий та зручний в практичному відношенні. Але при проведенні процесу під постійним тиском швидкість фільтрування зі збільшенням шару осаду буде зменшуватися. Для підтримання постійної швидкості фільтрування доводиться збільшувати перепад тиску на фільтрі по мірі протікання процесу. В деяких випадках фільтрування проводять при постійній швидкості, наприклад, у фільтрпресах.

Згущення застосовується для часткового відділення рідкої фази шляхом фільтрування, тобто для тієї ж мети, що і відстоювання, під дією сил тяжіння. Але згущення шляхом фільтрування можна проводити в значно більш компактній апаратурі та отримати більш чистий фільтрат.

Освітлення рідин часто проводиться шляхом добавки допоміжних речовин у суспензію, або створення намивного шару цих речовин на фільтрі.

В якості допоміжних речовин застосовують кізельгур та діатоміт, а також паперову масу, азбест, відбілюючи землю та інше.

Фільтрування часто супроводжується осадженням часток під дією сил тяжіння. Осадження сприяє фільтруванню, якщо рух суспензії, внаслідок різниці тисків, і рух часток, які осаджуються, співпадають за напрямом, тобто якщо фільтрувальна перегородка горизонтальна і знаходиться під шаром суспензії. В іншому випадку осадження частинок заважає фільтруванню.

Осад, який отримуємо при фільтруванні, поділяють на: зтискаємий, частки якого деформуються та розмір пор зменшується з підвищенням тиску, та незтискаємий, в якому розмір та форма часток практично не змінюється зі зміною тиску.

Теорія фільтрування

При фільтруванні відбувається рух суспензії через шар осаду та фільтрувальну перегородку.

Опір фільтрування R визначають:

, Н·сек/м³

де R_ос – опір осаду; R_пер – опір фільтрувальної перегородки.

Опір осаду пропорційний його товщині δ:

R_ос=r · δ

де δ – товщина осаду; r – коефіцієнт пропорційності, який називається питомий опір осаду.

Питома продуктивність фільтру q представляє собою об’єм фільтрату, який отримали з одиниці поверхні фільтру під час фільтрування τ:

, м³/м²

де F – площа фільтру, м²; V – об’єм фільтрату, м³.

Швидкість руху рідини через шар осаду:

, м³/м² сек.

де ΔР – різниця тисків над та під фільтрувальною перегородкою; R – опір фільтрування.

Опір фільтрування за мірою утворення осаду та збільшенню його товщини зростає, а швидкість фільтрування зменшується.