2. Види фільтрів

Однієї з основних характеристик, які використовуються для класифікації фільтрів, є періодичність чи безперервність їхньої дії, у зв'язку з чим вони поділяються на: фільтри періодичної і безперервної дії. Для здійснення процесів фільтрування з утворенням осаду застосовують як періодичні, так і безперервнодіючі фільтри. Для проведення процесів фільтрування з закупорюванням пор використовують фільтри періодичної дії. На фільтрах періодичної дії здійснюють будь-які режими фільтрування, на фільтрах безперервної дії практично — лише режим фільтрування при постійній різниці тисків. Для виробництв малої потужності при великому асортименті продуктів, що випускаються, можуть бути рекомендовані фільтри періодичної дії. Для виробництв великої потужності і виробництв із безперервним технологічним процесом необхідні фільтри безперервної дії.

За способом створення різниці тисків фільтрувальне устаткування може бути поділене на фільтри, що працюють під вакуумом, і фільтри, що працюють під тиском. У ряді випадків фільтр, в основі дії якого лежить певний принцип, може працювати і під вакуумом, і під тиском при відповідній зміні його конструкції. За конструктивним розуміннях доцільно використовувати, де це можливо, фільтри, що працюють під вакуумом, оскільки фільтри, що працюють під тиском, повинні бути механічно більш міцними. Однак у тих випадках, коли осад володіє істотним гідравлічним опором, але не занадто великим стисканням, доцільно застосовувати фільтри, що працюють під тиском.

Прийнята також класифікація за взаємним напрямом сили ваги і руху фільтрату. Така класифікація базується на тому, що для проведення процесів фільтрування і створення оптимальних умов для роботи фільтрів велике значення мають процеси осадження твердих часток суспензії під дією сили ваги. Відповідно до цієї класифікації розрізняють фільтри з протилежними (кут 180°), співпадаючими (кут 0°) і перпендикулярними (кут 90°) напрямками сили ваги і руху фільтрату.

Кількість конструкцій фільтрувального устаткування дуже велика.

1. Нутч-фільтри

Нутч являє собою найбільш простий фільтр періодичної дії, що працює під вакуумом або тиском, у якому напрямок сили ваги і руху фільтрату збігаються.

Нутч, що працює під вакуумом, виготовляється у вигляді прямокутного чи круглого відкритого резервуара з плоским або опуклим дном, над яким на деякій відстані знаходиться обманне дно, призначене для підтримки горизонтальної фільтрувальної перегородки. Суспензія заливається у нутч зверху й у просторі під помилковим дном створюється вакуум, у результаті чого рідка фаза суспензії проходить у вигляді фільтрату крізь фільтрувальну перегородку і видаляється з нутча, а тверда фаза суспензії у вигляді осаду накопичується на цій перегородці. Перевагою такого нутча є простота конструкції, а недоліком — необхідність видалення осаду вручну.

Існують трохи більш складні конструктивні модифікації описаного нутча, розроблені з метою виключити видалення осаду з нутча вручну. До них відносяться: перекидний нутч, нутч із відкидним дном і нутч із мішалкою, що піднімається, за допомогою якої осад збовтується і видаляється з фільтра у вигляді суспензії.

Однак ці зміни не вирішили цілком питання про раціональний спосіб видалення осаду з нутча: ручна праця частково зберігся; збільшилася висота приміщення в зв'язку з конструкцією бункерів (для прийому осаду з перекидного нутча) і мішалок, що піднімаються; можливість видалення осаду у вигляді суспензії обмежена.

Одна з конструкцій нутча, що працює під тиском не більш 3 ат, показана на рис. 1. Нутч складається з корпуса 1 із сорочкою 2, знімної кришки 3 і дна, що переміщується, 4; фільтрувальна перегородка 5, розташована на опорній перегородці 6, являє собою тканину чи шар волокон (в останньому випадку над перегородкою 5 встановлють захисну сітку 7). Над фільтрувальною перегородкою знаходиться кільцева перегородка 8 висотою 150 мм, що підтримує осад під час його вивантаження. Обидві перегородки закріплені на дні нутча, що для видалення осаду опускається на 200 мм і повертається на такий кут, щоб осад можна було зняти з фільтрувальної перегородки вручну. Для подачі суспензії і стиснутого повітря служать штуцери 9 і 10, для видалення фільтрату — штуцер 11; фільтр оснащений також запобіжним клапаном 12.

	Рис. 1. Нутч, який працює під тиском до 3 ат: 1 – корпус; 2 – сорочка; 3 – знімна кришка; 4 – дно, яке переміщується; 5 – фільтрувальна перегородка; 6 – опорна перегородка; 7 – захисна сітка; 8 – кільцева перегородка; 9 – штуцер для подачі суспензії; 10 – штуцер для подачі стиснутого повітря; 11 – штуцер для видалення фільтрату; 12 – запобіжний клапан.
	Рис. 2. Фільтропрес із вертикальними рамами (плитково-рамний фільтропрес): 1 — плити; 2 — рами; 3 — опорний брус; 4 — нерухома плита; 5 — рухома плита; 6 — гідравлічна система; 7 — штуцер для подачі суспензії; 8 — штуцера для подачі промивної рідини; 9 — кран для видалення фільтрату.
	Рис. 3. Плити і рами фільтропреса: а — плита; б — рама; 1 - гладка поверхня плити; 2 - жолобок; 3 - фільтрувальна перегородка; 4 — канал для видалення фільтрату і промивної рідини; 5 — отвір для проходу суспензії; 6 — отвір для проходу промивної рідини.
	Рис. 4. Вертикальний аркушевий фільтр: 1 — циліндричний резервуар; 2 — конічне дно; 3 — знімна кришка; 4 — плоский фільтрувальний аркуш; 5 – опорна планка; 6 – колектор для фільтрату; 7 – штуцер для подачі суспензії; 8 – штуцер для відводу фільтрату; 9 – штуцер для видалення осаду
	Рис.5. Фільтрувальний патрон у поперечному розрізі: 1 — пористе кільце; 2 — центральна труба; 3 — радіальний отвір; 4 — поздовжнє ребро; 5 — шар осаду; 6 — вертикальний канал.
	Рис. 6. Автоматизований фільтропрес із горизонтальними камерами(ФПАКМ): 1-верхня частина плити; 2 — перфорований аркуш; 3 - простір для прийому фільтрату; 4 - нижня частина плити у вигляді рами; 5 - камера для суспензії й осаду; 6 - еластична водонепроникна діафрагма; 7 - фільтрувальна тканина; 8 - колектор для подачі суспензії, промивної рідини і стиснутого повітря; 9, 10, 13 - канали; 11 — колектор для відводу фільтрату, промивної рідини і повітря; 12 — простір для води.

У найпростішому випадку цикл роботи на описаному нутчі складається з наступних операцій: наповнення нутча суспензією, поділ суспензії під тиском стиснутого газу, видалення осаду з фільтрувальної перегородки і регенерація останньої. Такі нутчи мають діаметр до 1 м і ємність до 0,5 м³.

Перевагою всіх нутчів є можливість рівномірного і повного промивання осаду, оскільки промивна рідина може бути рівномірно розподілена по всій його поверхні в необхідній кількості. Загальний недолік нутчів — відносно велика займаюча ними площа приміщення, що припадає на 1 м² поверхні фільтрування.

У даний час застосовуються лише порівняно невеликі нутчі, що використовуються для лабораторних і напівзаводських робіт, а також для поділу суспензій у виробництвах малої потужності.