Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Схема ленточного фильтра: шлам в загрузочном бункере зажат между двумя фильтрующими тканями (показаны зеленым и фиолетовым). Жидкость извлекается сначала под действием силы тяжести, а затем путем продавливания ткани через ролики. Фильтрат выходит через слив, а твердые частицы соскабливаются в контейнер.

Ленточный фильтр (иногда называемый пресс - фильтр ремня , или ленточный фильтр - пресс ) представляет собой промышленный станок , используемый для твердых / жидких процессов разделения, в частности, для отвода воды из шламов в химической промышленности , горнодобывающая и водной обработке . Ленточные фильтр-прессы также используются при производстве яблочного сока, сидра и виноделия. [1] Процесс фильтрации в основном достигается путем пропускания пары фильтрующих полотен и лент через систему роликов. Система принимает отстойили суспензия в качестве сырья и разделяет ее на фильтрат и твердый осадок.

Приложения [ править ]

Ленточный фильтр в основном используется для обезвоживания [2] осадка и шлама, а также для извлечения сока из яблок, груш и других фруктов, а также винограда для виноделия и т. Д. Ленточные фильтры используются как в муниципальных, так и в промышленных целях в различных областях, включая городские. очистка сточных и сточных вод , металлургия и горнодобывающая промышленность, металлургические заводы, угольные заводы, пивоваренные заводы, красильные, кожевенные, а также химические и бумажные заводы. [3]

Применение ленточного фильтра ограничивается только осадком, суспензией или фруктовым пюре, которые он может перерабатывать. Шлам от бытового использования включает сырой, анаэробно сброженный и аэробно сброженный ил, квасцовый ил, отстой для умягчения извести и ил речной воды. [4] В промышленности любой шлам или шлам получают из отходов пищевой промышленности, отходов целлюлозы и бумаги, химических шламов, фармацевтических отходов, шламов промышленных отходов и нефтехимических отходов. [4] Эти отходы могут включать смешанный ил, минеральную суспензию, пылевые отложения, отобранный промывочный шлам для угля, биологический отстой, первичный отстой и солому, древесную массу или макулатуру. [3]

Некоторые цели обезвоживания включают уменьшение объема для снижения затрат на транспортировку и хранение, удаление жидкостей перед их захоронением, снижение потребности в топливе перед дальнейшей сушкой или сжиганием, производство соответствующего материала для компостирования, предотвращение стекания и накопления при использовании для наземных применений и оптимизацию других видов сушки. процессы. [2] Ленточные фильтры специально разработаны для каждого из этих конкретных применений и типов кормов.

Преимущества / ограничения [ править ]

Существует множество процессов физического разделения, аналогичных ленточным фильтр-прессам, используемым для обезвоживания, включая центрифуги , вакуумно-дисковые фильтры, а также пластинчатый и рамный фильтр-пресс . По сравнению с другими компрессионными фильтрами в ленточных фильтрах используется относительно более низкое давление. [5] Хотя центрифуги имеют более низкое содержание влаги, более низкую стоимость и более простые операции по переработке угольных хвостов, [6] ленточные фильтры, как правило, производят меньше шума и имеют гораздо более быстрое время запуска и остановки. [2]

Ленточные фильтры считаются простыми и надежными, с хорошей доступностью, низкой укомплектованностью персоналом, простотой обслуживания и длительным сроком службы. [2] [4] [7] Ленточный фильтр наиболее предпочтителен, если он установлен таким образом, чтобы его можно было видеть на уровне пола, что упрощает регулировку и контроль. Это, конечно, зависит от освещения и вентиляции. [7]

Ленточный фильтр-пресс часто используется при очистке сточных вод, поэтому запах подаваемого осадка, летучие выбросы и химические вещества, используемые при очистке, могут стать проблемой. [2] Один из методов борьбы - использование нейтрализующих запах химикатов, таких как перманганат калия. [2] Однако это только нейтрализует запахи и не влияет на газы или химические вещества. Несмотря на то, что все проблемы можно контролировать, закрывая фильтр, ограждение снижает необходимую видимость и упрощает доступ к машине для обслуживания и ремонта, что приводит к дорогостоящей автоматизации процесса. [2] [5]

Ленточный фильтр-пресс также известен своей высокой производительностью [5], поскольку он предназначен для работы с избыточной производительностью. [2] Он имеет низкие начальные затраты [5] и низкие эксплуатационные расходы на электроэнергию, [4] однако, если пропускная способность составляет менее 4 миллионов галлонов в день, ленточный фильтр-пресс может быть менее рентабельным, чем транспортировка жидкости. или использование немеханических методов обезвоживания, таких как сушильные кровати или тростниковые пласты. [2]

Ленточные фильтры менее эффективны при переработке некоторых кормов. Если корм не будет хорошо перемешан из варочного котла , использование ленточных фильтров будет более дорогостоящим при переработке корма с различным содержанием твердых частиц, поскольку это требует большего внимания оператора, что увеличивает расходы на персонал. [2] Корма с высоким содержанием жира и масла могут снизить процентное содержание твердых частиц в кеке, засоряя ленточный фильтр [2], и все корма необходимо фильтровать, чтобы защитить ленту от повреждения острыми предметами. Тип корма также может повлиять на процесс стирки. Ленточный фильтр необходимо часто мыть, что требует большого количества воды и времени. [2] Потери воды и времени, а также связанные с этим расходы могут быть сокращены за счет автоматизации системы мойки и использованиясточные воды . [2]

Доступные дизайны [ править ]

Конструкции ленточных фильтров разрабатываются с использованием данных производителя о конструкции и производительности, действующих установок, пилотных испытаний, обследований аналогичных заводов и испытаний твердых частиц сточных вод [2] для получения желаемого процента обезвоженных твердых веществ из ила или суспензии, подлежащей переработке.

Ленточные фильтры пресса имеют 4 основные зоны: зону предварительного кондиционирования, зону гравитационного дренажа, зону линейного сжатия (низкого давления) и зону роликового сжатия (высокого давления). [2] [5] Предварительно кондиционированная суспензия, которая флокулируется и / или коагулируется в зависимости от сырья и процесса, сгущается в зоне гравитационного дренажа. [5] Зона гравитационного дренажа представляет собой плоский или наклонный пояс, где происходит гравитационный дренаж свободной воды [2]Площадь гравитационного дренажа рассчитывается в соответствии с концентрацией твердых веществ в сырье. Стандартный размер может использоваться для концентраций твердых частиц 1,5 процента или выше, но установка с большей площадью дренажа или увеличенными размерами должна использоваться для исходных твердых частиц от 1,5 до 2,5 процентов для большего отвода свободной воды перед сжатием. Для разбавленного ила с содержанием твердых частиц менее 1,5% можно использовать независимую самотечную дренажную ленту. Этот пояс используется только в зоне гравитационного дренажа, а не в зонах давления. [8] В зонах давления или клина используются две ленты, верхняя и нижняя, для размещения корма между собой, [2]но независимая зона тяжести имеет свой собственный отдельный пояс, что делает ленточный фильтр трехленточной системой. В зависимости от требуемых условий кека, ленточные фильтры могут иметь дополнительные стадии промывки, а также стадии сушки с помощью инфракрасного излучения, горячего газа или даже сушки в микроволновой печи. [7]

Ленточные фильтры очень универсальны и предназначены для обработки шламов, суспензий или фруктовых пюре. Для процесса подачи или обработки, который вызывает неприятные запахи, летучие выбросы, патогенные микроорганизмы и опасные газы, такие как сероводород [2] [7], ленточный фильтр может включать вытяжные шкафы или даже быть полностью заключен в газонепроницаемый корпус. [7] Из-за ограниченной видимости и повышенной коррозии корпуса процесс ленточного фильтра также можно автоматизировать. [2] Большие площади фильтрации, дополнительные ролики и регулируемая скорость ленты можно найти в усовершенствованных конструкциях фильтров ленточного пресса. [2]

Характеристики процесса [ править ]

Фильтры ленточного пресса рассчитаны на объем твердых или массовых твердых частиц, а не на поток сточных вод. Концентрация твердых веществ должна определяться на основе концентрации первичных твердых веществ в сырье и дополнительных твердых веществ, которые могут выпадать в осадок во время обработки. Концентрация твердых частиц для процесса будет варьироваться, поэтому конструкция должна иметь возможность работать с изменяющейся концентрацией твердых частиц в сырье. [2]

Подача на фильтр ленточного пресса зависит от типа твердых частиц, желаемого продукта и конструкции фильтра. Для большинства типов шлама концентрация сухих веществ в сырье обычно находится в диапазоне 1-10%. [2] Концентрация сухих твердых веществ в обезвоженном иле (или кеке) обычно находится в диапазоне 12-50%. [9] Концентрация разбавленных твердых веществ в сырье приводит к получению кека с более высоким содержанием влаги, в то время как более высокая концентрация твердых веществ в исходном сырье дает улучшенную скорость фильтрации твердых частиц и более сухой конечный продукт. [5]

Подача в фильтр ленточного пресса обычно измеряется как скорость загрузки сухих твердых частиц (масса сухих твердых частиц в единицу времени на ширину ленты). Опять же, загрузка твердых частиц на входе зависит от типа ила и фильтрующего материала, поэтому скорость загрузки сухих частиц в фильтрах ленточного пресса сильно различается. Как правило, скорость загрузки твердых частиц в нижнем диапазоне находится в диапазоне 40–230 кг / ч / м ширины ленты, а скорость загрузки твердых частиц в диапазоне высоких значений - в диапазоне 300–910 кг / ч / м ширины ленты. [9] Хотя загрузка важна для измерения производительности, также важно учитывать толщину корки, которая образуется в секции гравитационного дренажа. Толщина корки влияет на проницаемость фильтрующего материала и скорость фильтрации. [5]Для определения оптимальной толщины осадка необходимо провести испытания на конкретный тип осадка. В некоторых случаях, когда важно извлечение фильтрата, может потребоваться промывка кека .

Основная задача фильтра ленточного пресса - обезвоживание технологического шлама, и большая часть этого обезвоживания происходит в зоне гравитационного дренажа. В зоне гравитационного дренажа концентрация твердых частиц может увеличиваться на 5-10 процентов. [2] Степень обезвоживания в зоне гравитационного дренажа в значительной степени зависит от типа твердых частиц, фильтрующего материала и кондиционирования осадка. На обезвоживание, достигаемое в зоне гравитационного дренажа, отрицательно сказывается, если ил плохо распределен по ленте или время пребывания недостаточное. [9] Кондиционирование ила - это добавление химикатов, способствующих флокуляции частиц с образованием густого ила и способствующим обезвоживанию. Обезвоживание может быть обеспечено добавлением поверхностно-активного вещества.и флокуляция достигается за счет добавления высокомолекулярного полимера. Флокуляция улучшается за счет оптимальной дозировки полимера, разбавления и перемешивания полимера. РН суспензии подачи также должен контролироваться и управляться , как низкий рН снижает флокуляции. [10] Важно найти оптимальное значение для каждого параметра кондиционирования, так как слишком большое количество полимера или его перемешивание могут отрицательно повлиять на флокуляцию и значительно увеличить эксплуатационные расходы. [10] Эффекты кондиционирования ила наиболее очевидны в зоне гравитационного дренажа, что может быть легко воспроизведено в лабораторных масштабах, где может быть определена оптимальная стратегия кондиционирования. [10]Чтобы фильтр ленточного пресса был промышленно жизнеспособным, он должен быть экономически эффективным, и, следовательно, желательна максимальная производительность. Без достаточного кондиционирования гравитационный дренаж обычно является этапом ограничивающего процесса, но при оптимальном разбавлении этап ограничения процесса может быть перенесен в зону сжатия. [10]

В зоне сжатия фильтра ленточного пресса фильтровальная лепешка сжимается между двумя лентами и проходит через ролики для оказания давления на лепешку. Существует оптимальное количество роликов, при превышении которого продукт не обязательно будет сушить. Более сухой продукт получается за счет снижения скорости ленты, а не увеличения времени прессования. [11]

Общие характеристики фильтра ленточного пресса улучшаются там, где минимизированы вариации таких параметров, как тип шлама, концентрация твердых частиц в сырье и кондиционирование. [9]

Эффективность фильтра ленточного пресса часто оценивается на основе содержания сухих твердых веществ в лепешке продукта, извлечения твердых частиц и поперечной миграции ила на ленте. [11] Извлечение твердых частиц - это процент сухих твердых частиц, извлеченных из исходного шлама. Извлечение твердых частиц зависит от фильтрующего материала, который должен быть выбран с учетом хорошей проницаемости, чтобы способствовать обезвоживанию, но с достаточно малым диаметром пор, чтобы извлечение твердых частиц не сильно уменьшалось. Очень важно , что ленточный пресс - фильтр имеет эффективную секцию ремня для стирки , так что ослепление не уменьшает проницаемость ленты. [5]Улавливание твердых частиц напрямую связано с качеством фильтрата, и, следовательно, фильтрующий материал и технологическая схема должны соответствовать желаемым качествам осадка и фильтрата. Содержание сухих веществ является мерой степени обезвоживания. Степень обезвоживания увеличивается при уменьшении скорости ленты. [11] Снижение скорости ленты снижает производительность процесса. Следующая корреляция связывает входной массовый расход со скоростью ленты: [11]

Где Q 0 = массовый расход (кг / с), m 0 = массовая нагрузка (кг / м 2 ), s b = скорость ленты (м / с) и L sludge0 = начальная ширина ила на ленте (м). Таким образом, для поддержания экономической производительности промышленного масштаба при более низкой скорости ленты необходимо увеличить массовую нагрузку и ширину ила на ленте. Было обнаружено, что увеличение содержания твердых частиц немного снижает концентрацию сухих твердых частиц в кеке, в то же время значительно увеличивая вероятность перетекания осадка через ленту. [11]Боковое перемещение ила на ленте является мерой того, как ил распространяется по ширине ленты. Повышенная боковая миграция ила означает, что ил выходит за край ленты и перетекает в фильтрат. Следовательно, повышенная боковая миграция ила отрицательно влияет на качество фильтрата и извлечение сухих твердых частиц.

Как правило, минимальная расчетная толщина разгрузочной корки составляет 3–5 мм. [5] Это гарантирует, что кек будет достаточно толстым для разгрузки и легко снимается с ленты.

Эвристика дизайна [ править ]

Для увеличения стоимости и уменьшения влажности продукта наиболее распространенными вариантами обезвоживания являются сгуститель , сгущение с глубоким слоем , ленточные прессы и мембранные фильтр-прессы . Как правило, центрифуги и другие конкурирующие технологии не показывают значительного преимущества в стоимости по сравнению с фильтром ленточного пресса при такой же степени сухости кека. Стоимость флокулянта часто составляет основную стоимость эксплуатации оборудования для обезвоживания. Фильтры ленточного пресса обычно имеют самый низкий расход флокулянта для любого из перечисленных процессов, за исключением мембранных фильтр-прессов и центрифуг. [12]

Увеличение концентрации исходных твердых веществ увеличивает скорость фильтрации твердых частиц, минимизирует содержание влаги в кеке и дает более однородный осадок, что является желательным результатом. Если увеличение концентрации твердых исходных веществ нецелесообразно, добавление флокулянтов на стадии предварительной обработки дает аналогичный результат. Оптимальный уровень дозировки флокулянта можно найти, отслеживая вязкость суспензии.

Однородные корки желательны, поскольку, если исходная суспензия слишком разбавлена, фильтровальная корка будет содержать более высокое содержание влаги в результате расслоения. Минимальная концентрация сырья, которая приводит к однородной лепешке, определяется путем наблюдения за образцом суспензии. Если происходит быстрое осаждение, образовавшийся осадок на фильтре не будет однородным, и скорость фильтрации снизится. [5]

Минимальная толщина выгрузки кека для горизонтальных фильтров ленточного пресса составляет около 5 мм. [5]

Выбор ремня имеет решающее значение для работы фильтра ленточного пресса, поэтому доступно большое количество различных материалов и переплетений. Фильтровальная ткань для фильтра ленточного пресса должна быть максимально открытой, сохраняя при этом желаемую прозрачность фильтрата или, если используется предварительное покрытие, чтобы предотвратить потерю предварительного покрытия. Более легкие ткани производят более чистый фильтрат и не блокируются так быстро, однако их долговечность и срок службы значительно короче, чем у более тяжелых тканей. [5]Доступны как бесшовные, так и шовные ремни. Ремни со швом изнашиваются быстрее и вызывают износ роликов и ракельного ножа. Также доступны шовные ремни типа «молния» и «клипса» с застежкой-молнией, имеющей более длительный срок службы, поскольку они обеспечивают меньшую прерывистость. У бесшовных ремней самый долгий срок службы, но они более дорогие. Также необходимо убедиться, что ленточный пресс совместим с бесшовной лентой. [9]

Повышение температуры загружаемой суспензии снижает вязкость жидкой фазы. Это полезно, поскольку увеличивает скорость фильтрации и снижает влажность кека. Те же преимущества могут быть получены с помощью других методов сушки, таких как пропускание сухого пара через обезвоженный осадок для повышения температуры оставшейся влаги, или могут быть использованы другие методы сушки . [5]

Толщину кека, возможно, придется контролировать или ограничивать, когда требуется промывка кека или когда конечная влажность кека является критическим параметром. Когда время промывки кека является доминирующим фактором, максимальная скорость фильтрации будет иметь место при достижении минимальной толщины кека для выгрузки. Время, необходимое для промывки, увеличивается пропорционально соотношению толщин лепешки в квадрат. Например, если толщина кека увеличится вдвое, время промывки увеличится примерно в 4 раза.

Необходимые системы последующей обработки [ править ]

Полностью чистый фильтрат не может быть получен с использованием фильтров ленточного пресса, за исключением редких случаев. Таким образом, может потребоваться дополнительная обработка фильтрата перед его повторным использованием или сбросом в качестве отходов. Если фильтр находится после осветлителя или загустителя, фильтрат (и промывочная вода) может быть возвращен обратно в осветлитель, чтобы снизить требуемую прозрачность фильтрата и использовать более прочные ткани. Если рециркуляция или повторное использование недопустимы, фильтрат следует выгружать в соответствии с законодательством и требованиями лицензии. Перед сливом может потребоваться дополнительная очистка осветленной воды (фильтрация или химическая обработка). [5]

Фильтровальный кек обычно имеет достаточно высокую концентрацию твердого вещества, чтобы можно было использовать все типы методов утилизации без дополнительной обработки, включая возврат в технологический процесс, захоронение / компостирование и сжигание. Содержание полимера делает фильтровальную лепешку из фильтра ленточного пресса более подходящей для вышеупомянутых методов утилизации, чем лепешку, кондиционированную хлоридом железа и известью, которая может происходить с другими процессами обезвоживания. [9]

Последние события [ править ]

К значительным достижениям в технологии фильтрации ленточных прессов относятся: разработка ткани с использованием трех ремней и клинового ремня. Разработки ткани включают двойное переплетение, которое включает в себя различные типы пряжи, чтобы объединить конкретные преимущества каждой из них. [5] Также доступна тканая лента с двойным переплетением, которая имеет больший срок службы и долговечность, чем обычная проволочная лента. [13]

Фильтр ленточного пресса, использующий три ленты, может достигать независимых скоростей и иметь разные типы лент для зон давления и силы тяжести. [8] [14] Это позволяет системе фильтрации выдерживать более высокие гидравлические нагрузки, возникающие с разбавленным исходным шламом (концентрация исходных твердых веществ ниже 1,5%). Трехленточная система более эффективна как с более высокой производительностью, так и с концентрацией твердого кека за счет механической сложности. [8]

Клиновой ремень похож на ленточный фильтр-пресс, с тем отличием, что используется только один ремень, сложенный по центральной линии. Технология не получила широкого распространения. Конечное содержание твердых веществ в сухом остатке обычно составляет 9-13%; это меньше, чем у конкурирующих технологий. В настоящее время эта технология подходит для небольших приложений (примерно до 3000 л суспензии в час при максимальном размере ленты 0,75 м). Клиновые ремни имеют небольшую площадь основания, низкое потребление энергии и воды для стирки, а также низкие капитальные и эксплуатационные расходы. Они являются самонастраивающимися и могут перерабатывать шлам различного состава, сокращая при этом участие оператора. [15]

См. Также [ править ]

  • Перечень технологий очистки сточных вод

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Основные ленточные фильтр-прессы, разработанные для производства яблочного сока, сидра и виноделия» . Проверено 5 марта 2014 .
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w Информационный бюллетень по технологии биологических твердых веществ: ленточный фильтр-пресс , Агентство по охране окружающей среды США, 2000 г.
  3. ^ a b http://www.china-blackstone.com Архивировано 6 октября 2017 г. на Wayback Machine , Zhengzhou Black Stone Machinery Co. LTD., 2012 г., 1 октября 2013 г.
  4. ^ a b c d http://www.beltfilterpress.com , Komline-Sanderson, 2013, "Belt Filter Press", Komline-Sanderson Engineering Corporation, Пипак, США, просмотрено 2 октября 2013 г.
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Р. Перри, Д. Грин, Perry's Chemical Engineers 'Handbook , 8-е издание, McGraw-Hill, 2007, Нью-Йорк
  6. ^ Моханти, М.К. Ван, З. Хуанг, З., Хирши, Дж., 2004, Оптимизация характеристик обезвоживания стального ленточного фильтра , Журнал подготовки угля, 24:53 68
  7. ^ a b c d e Спаркс, Т., Жидкостная фильтрация - Руководство пользователя по минимизации затрат и воздействия на окружающую среду; Максимизация качества и производительности , Эльзевир, Портленд, 2012 г.
  8. ^ a b c http://www.beltfilterpress.com , Komline-Sanderson, «Ленточный фильтр-пресс GRS Series III Kompress», Komline-Sanderson, 1 октября 2013 г.
  9. ^ a b c d e f Отчет с информацией о конструкции: ленточные фильтр-прессы , Агентство по охране окружающей среды США, 1986
  10. ^ a b c d Ричард А. Подуска PE Ph.D. И Б. Х. Коллинз мл., Простой лабораторный метод определения работы ленточного фильтр-пресса , Environmental Technology Letters, 1980, 1:12, стр. 547-556
  11. ^ a b c d e Оливер, Дж. и Вакселер, Дж., Обезвоживание ила на городских предприятиях с помощью ленточного фильтр-пресса: влияние рабочих параметров , Журнал химической технологии и биотехнологии, 2005 г., 80, стр. 948-953
  12. ^ http://www.acarp.com.au/abstracts.aspx?repId=C14012 , Бикерт. G, «Технологии обезвоживания хвостов для углеперерабатывающих заводов Австралии», Программа исследований Австралийской угольной ассоциации, отчет № C14012, 2004 г., просмотрено 2 октября 2013 г.
  13. ^ http://spirofil-averinox.com/product-groups/synthetic-woven-belts Архивировано 24 июля 2013 г. на Wayback Machine Spirofil-Averinox, 2012, «Синтетические тканые ремни и синтетическая фильтровальная ткань», Spirofil-Averinox, просмотрено 2 Октябрь 2013
  14. ^ http://www.engamerica.com/uploaded/Doc/BDP_Belt_Filter_Press.pdf [ постоянная мертвая ссылка ] , BDP Industries, «Ленточный фильтр-пресс Model 3DPTM», BDP Industries, Нью-Йорк, США, просмотрено 2 октября 2013 г.
  15. ^ Янг. D, охра. P и Kuijvenhoven. K, Технология обезвоживания ленты с V-образным складыванием , 31-й ежегодный семинар по водоснабжению Qld - рабочие навыки, Университет Центрального Квинсленда, 2006 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с ленточным фильтром, на Викискладе?