Ленточные фильтрпрессы.

Известны трудности фильтрования малоконцентрированных тонкодисперсных суспензий. Эта проблема особенно актуальна при очистке сточных вод от содержащихся в них органических коллоидных примесей, илов, растворимых протеинов и т.д. Последние десятилетия, после появления доступных коагулянтов и флокулянтов (в частности, катионитовых полиэлэктролитов), стало возможным при добавлении микродоз этих веществ в исходную суспензию и эффективного их перемешивания добиваться эффекта укрупнения микрочастиц твердой фазы за счет эффектов коакуляции и флокуляции.

Ленточные фильтрпрессы требуют относительно больших капитальных затрат. Поэтому они применяются лишь в тех случаях, когда осадки не мо­гут быть обезвожены до требуемой остаточной влажности другими средствами или когда другое оборудование, необходимое для обез­воживания, дороже стоимости ленточных фильтрпрессов. Преиму­щества ленточных фильтрпрессов: возможность установки в одно­этажных зданиях, отсутствие быстроходных узлов, надежность в ра­боте и простота эксплуатации, не требующая высококвалифициро­ванного обслуживания.

Развитие этого вида оборудования направлено на уменьшение конечной влажности осадка после его обработки, что достигается главным образом введением дополнительных зон механического отжима слоя осадка, заключенного между двумя фильтрующими лентами-сетками. В большинстве конструкций движение слоя осадка с огибанием лент-сеток вокруг барабанов и нажимных роликов, осуществляет механический отжим осадка и соответствующее уменьшение его влажности.

Все ленточные фильтрпрессы имеют первоначальную зону гравитационного обезвоживания (горизонтальную или наклонную) в которой из осадка удаляется значи­тельная часть содержащейся в нем влаги. В эту зону осадок посту­пает с содержанием влаги 96-98 масс. %. Постепенное уве­личение давления в аппаратах достигается удлинением лент, т.е. увеличением времени пребывания осадка в зоне отжима в пространстве между сближающимися лентами. Наряду с этим, для упрощения кон­струкции, длину лент, а также число роликов, вокруг которых пере­мещаются обе сближающиеся ленты, желательно уменьшать. Поэтому при конструировании аппаратов находят оптимальный вари­ант сочетания эффективности обезвоживания, производительности и экономической целесообразности. Важны также материал и конструк­ция лент. Вследствие больших, размеров хлопьев, образуемых при воз­действии флокулянтов, размеры ячеек фильтрую­щих лент не имеют решающего значения, но от их структуры зависит прилипание осадка к ленте и ее механическая прочность. Часто исполь­зуют ленты, применяемые в бумагоделательной промышленности, но наряду с этим изготовляют специальные ленты, обычно вытканные из однониточных полиэфирных волокон и имеющие разнообразное пере­плетение. Конструкция соединений концов лент (заимствованная из бумагоделательной промышленности) — это стальные скобы, в кото­рые вставляют концы лент. Между собой скобы соединены штифтом, являющимся осью шарнира. Место соединения должно быть достаточ­но прочным и гладким, чтобы оно не цеплялось за нож, снимающий осадок.

Кинематическая схема работы ленточного фильтр-пресса представлена на рис. 222.

Рис.222. Кинематическая схема ленточного фильтр-пресса:

1- емкость исходной флокулированной суспензии; 2- участок гравитационно – вакуумного обезвоживания; 3- вторая лента; 4- система нажимных роликов; 5- ведущий барабан.

Зона гравитационного обезвоживания расположена на горизонтальном участке 2 бесконечной ленты. На этот участок обрабатываемый осадок поступает из емкости 1 для исходной флокулированной суспензии.

Сходящиеся вертикальные участки 2 и 3 ленты образуют вертикальную зону обез­воживания, где в фильтровании участвуют обе ленты. Третья зона образуется лентой, зигзагообразно изогнутой при помощи системы роликов 4. После выхода из этой зоны осадок удаляется, а ленты промываются. Промышленная эксплуатация подобного ленточного фильтрпресса показала, что при обработке сырого осадка гумуса содержание сухого вещества увеличивается с 3,8 до 36,2%, а концентрация взвеси в фильтрате не превышает 85 мг/л. Расход химических реагентов составляет 0.182 кг/м³

Конструкции ленточных фильтр-прессов при идентичном технологическом назначении отличаются большим разнообразием устройств, в которых осуществляется механический отжим осадка (нажимные гусенечные устройства, системы нажимных шаров, неподвижных или перемещающихся нажимных плит и т.д.)

В качестве примера рассмотрим кинематическую схему ленточного фильтр-пресса с дополнительным механическим отжимом осадка резиновыми ремнями (рис.223)

Рис.223. Кинематическая схема ленточного фильтр-пресса с дополнительным механическим отжимом осадка резиновыми ремнями:

1,6- две бесконечные фильтрующие ленты; 2- ограничительный лоток; 3- мешалка; 4- желоб исходной флокулированной суспензии; 5- гравитационно – вакуумный фильтровальный стол; 7- ведущий барабан; 8, 18- натяжные гидроцилиндры; 9- гидроцилиндр натяжения резинового прижимного ремня; 10- резиновый ремень; 11,12,13,14,15- нажимные барабаны; 16- сопло сжатого воздуха для выдувки осадка с ленты 6; 17- бункер для сбора обезвоженного осадка.

Две бесконечные фильтрующие ленты 1 и 6 натянуты на барабаны: 7 (ведущий), нажимные 11,12,13,14,15. Суспензия из желоба 4 с мешалкой 3 поступает в ог­раничительный лоток 2 и равномерно распределяется по ленте 1, движущейся на столе 5. Для усиления отжима на барабанах 11, 12, 13, 14 и 15 предусмотрен резиновый ремень 10, натяжение которого осу­ществляется роликами с гидроцилиндром 9. Для натяжения лент 1 и 6 служат гидроцилиндры 8 и 18. Обезвоженный осадок поступает в бункер 17. Для интенсификации удаления осадка из сопел 16 подают сжатый воздух. Скорость движения ленты 1 – 6 м/с.

Вибрационное фильтрование.

Суть процесса вибрационного фильтрования заключается в наложении на традиционный процесс фильтрования суспензий через проницаемую фильтрующую перегородку физических вибрационных полей.

Для рассматриваемого случая к преимуществам вибрационного способа фильтрования следует отнести непрерывность действия вибрационных фильтров, высокую удельную производительность, автоматизированную разгрузку осадка под действием вибрации, способность к интенсивной регенерации фильтрующей перегородки. Вибрационные фильтры (принципиальная кинематическая схема виброфильтра приводится на рис 224).

Р ис.224. Вибрационный фильтр:

1- лоток; 2- патрубок подачи суспензии; 3- фильтрующая перегородка; 4- задвижка; 5- патрубок выгрузки осадка; 6- пружинные опоры; 7- шатун; 8- вибропривод; 9- патрубок отвода фильтрата.

применяют при сгущении и разделении полидисперсных суспензий, в процессах получения узких фракций тонкодисперсных порошков, при очистке жидких систем от тонкодисперсных механических примесей, для разде­ления суспензий, которые вообще не разделяются в отсутствие вибрации вследствие закупоривания пор фильтрующей перего­родки твердыми частицами.

Важным аспектом использования вибрационного воздействия является вибросьем осадка для случаев повышения адгезии его к фильтрующим перегородкам, их залипания. Вибровоздействие может быть продуктивно также при регенерации фильтрующих перегородок.

В высокочастотных виброфильтрах в качестве источника колебаний обычно используются магнитострикционные или пьезокерамические преобразователи, в низкочастотных – электромагнитные, электродинамические и механические вибраторы.

Наиболее полно особенности и преимущества вибрационного способа фильтрования проявляются в области продуктового фильтрования, где целевым продуктом процесса является твердая фаза. При этом обеспе­чивается высокая удельная производительность, постоянная ре­генерация ячеек фильтрующей перегородки, возможность со­вмещения (в процессе движения осадка по фильтрующей перего­родке под действием направленных колебаний) процессов фильт­рования, отмывки осадка и его подсушки.