Ленточный фильтр
Ленточный фильтр (иногда называемый ленточным фильтром-прессом или ленточным фильтр-прессом ) — это промышленная машина , используемая для процессов разделения твердой и жидкой фаз, в частности, в химической обезвоживания шламов промышленности , горнодобывающей промышленности и водоочистке . Ленточные фильтр-прессы также используются при производстве яблочного сока, сидра и виноделия. [1] Процесс фильтрации в основном осуществляется путем пропускания пары фильтрующих полотен и лент через систему роликов. Система принимает осадок или суспензию в качестве сырья и разделяет его на фильтрат и твердый осадок.
Приложения
[ редактировать ]
Ленточный фильтр в основном используется для обезвоживания. [2] для извлечения осадка и шлама, а также сока из яблок, груш и других фруктов, а также винограда для виноделия и т. д. Ленточные фильтры используются как в коммунальном, так и в промышленном масштабе в ряде областей, включая городскую канализацию и очистку сточных вод , металлургию и горнодобывающую промышленность, сталелитейные заводы. , угольные заводы, пивоваренные, красильные, кожевенные заводы, а также химические и бумажные фабрики. [3]
Применение ленточного фильтра ограничивается только шламом, навозной жижей или фруктовым пюре, которые он может перерабатывать. К осадкам, образующимся в результате муниципального использования, относятся сырые, анаэробно и аэробно сбраживаемые осадки, квасцовый шлам, известково-умягчающий ил и ил речных вод. [4] В промышленности любой шлам или шлам получают из отходов пищевой промышленности, отходов целлюлозно-бумажной промышленности, химических шламов, фармацевтических отходов, шламов переработки промышленных отходов и нефтехимических отходов. [4] Эти отходы могут включать смешанный ил, минеральный шлам, пылевой осадок, отборный шлам от промывки угля, биологический ил, первичный ил, а также солому, древесину или бумажную массу. [3]
Некоторые цели обезвоживания включают уменьшение объема для снижения затрат на транспортировку и хранение, удаление жидкостей перед вывозом на свалку, снижение потребности в топливе перед дальнейшей сушкой или сжиганием, производство достаточного количества материала для компостирования, предотвращение стока и скопления при использовании на суше, а также оптимизацию других задач по сушке. процессы. [2] Ленточные фильтры специально разработаны для каждого из этих конкретных применений и кормов.
Преимущества/ограничения
[ редактировать ]Существует множество процессов физического разделения, аналогичных ленточным фильтр-прессам, используемым для обезвоживания, включая центрифуги , вакуумно-дисковые фильтры, а также пластинчатые и рамные фильтр-прессы . По сравнению с другими компрессионными фильтрами ленточные фильтры используют относительно более низкое давление. [5] Хотя центрифуги имеют более низкое содержание влаги, более низкие затраты и более простые операции по переработке угольных хвостов, [6] ленточные фильтры, как правило, издают меньше шума и имеют гораздо более быстрое время запуска и выключения. [2]
Ленточные фильтры считаются простыми и надежными, имеют хорошую доступность, небольшой штат сотрудников, простоту обслуживания и длительный срок службы. [2] [4] [7] Ленточный фильтр наиболее выгоден, когда он установлен так, чтобы он был открыт и виден на уровне пола, что облегчает регулировку и контроль. Это, конечно, зависит от того, насколько позволяют освещение и вентиляция. [7]
Ленточный фильтр-пресс часто используется при очистке сточных вод, поэтому запах исходного осадка, летучих выбросов и химикатов, используемых при очистке, может стать проблемой. [2] Одним из методов борьбы является использование химикатов, нейтрализующих запах, таких как перманганат калия. [2] Однако это только нейтрализует запахи и не влияет на какие-либо газы или химические вещества. Хотя все проблемы можно решить, закрыв фильтр, кожух снижает необходимую видимость и облегчает 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 обработки избыточной мощности. [2] Имеет низкие первоначальные 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 экономически эффективным, чем транспортировка жидкости, аренда перерабатывающего предприятия или использование немеханических методов обезвоживания, таких как сушильные слои или тростниковые заросли. [2]
Ленточные фильтры менее эффективны при обработке некоторых кормов. Если корм не будет хорошо перемешан из варочного котла, использование ленточных фильтров будет более дорогостоящим при переработке корма с различным содержанием твердых веществ, поскольку это требует большего внимания оператора, что увеличивает затраты на персонал. [2] Корма с высоким содержанием жиров и масел могут снизить процентное содержание твердых веществ в кеке за счет засорения ленточного фильтра. [2] Все подачи должны быть экранированы, чтобы защитить ленту от повреждения острыми предметами. Тип корма также может влиять 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 затраты можно сократить за счет автоматизации системы мойки и использования стоков . [2]
Доступные дизайны
[ редактировать ]Конструкции ленточных фильтров разрабатываются с использованием данных о конструкции и производительности производителя, данных о действующих установках, пилотных испытаниях, исследованиях аналогичных установок и тестировании твердых частиц в сточных водах. [2] для получения желаемого процента обезвоженного твердого вещества из ила или суспензии, подлежащей переработке.
Ленточные фильтр-прессы 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 плоскую или наклонную полосу, где происходит гравитационный дренаж свободной воды. [2] Площадь гравитационного дренажа определяется в зависимости от концентрации твердых веществ в питании. Стандартный размер можно использовать для концентраций твердых частиц 1,5 процента и выше, но установку с более длинной площадью дренажа или увеличенного размера следует использовать для 1,5–2,5 процента твердых веществ в питании для большего отвода свободной воды перед сжатием. Для разбавленного осадка с содержанием твердых частиц менее 1,5 процентов можно использовать независимую ленту гравитационного дренажа. Этот ремень используется только в зоне гравитационного дренажа, а не в зонах давления. [8] В зонах давления или клина используются два ремня, верхний и нижний, для объединения корма между собой. [2] но независимая гравитационная зона имеет свою отдельную ленту, что делает ленточный фильтр трехленточной системой. В зависимости от требуемого состояния кека ленточные фильтры могут иметь дополнительные этапы промывки, а также этапы инфракрасной, горячей газовой или даже микроволновой сушки. [7]
Ленточные фильтры очень универсальны и предназначены для обработки шлама, суспензий или фруктового пюре. Для процесса подачи или обработки, который производит неприятные запахи, летучие выбросы, болезнетворные 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 снижения видимости и повышенной коррозии, связанной с корпусом, процесс ленточной фильтрации также можно автоматизировать. [2] Усовершенствованные конструкции фильтров ленточных прессов характеризуются большой площадью фильтрации, дополнительными роликами и регулируемой скоростью ленты. [2]
Характеристики процесса
[ редактировать ]Ленточные пресс-фильтры предназначены для улавливания твердых частиц по весу или объему, а не потока сточных вод. Концентрацию твердых веществ необходимо определять на основе концентрации первичных твердых веществ в сырье и дополнительных твердых веществ, которые могут осаждаться во время обработки. Концентрация твердых веществ в процессе может меняться, поэтому конструкция должна быть способна работать с различной концентрацией твердых веществ в сырье. [2]
Подача в ленточный пресс-фильтр зависит от типа твердых частиц, желаемого продукта и конструкции фильтра. Для большинства типов осадка концентрация сухих веществ в питании обычно находится в диапазоне 1-10%. [2] Концентрация сухих твердых веществ в полученном обезвоженном осадке (или кеке) обычно находится в диапазоне 12-50%. [9] Разбавленная концентрация твердых веществ в сырье приводит к получению кека с более высоким содержанием влаги, в то время как более высокая концентрация твердых веществ в сырье приводит к улучшенной скорости фильтрации твердых частиц и более сухому конечному продукту. [5]
Входная мощность ленточного пресс-фильтра обычно измеряется как скорость загрузки сухих твердых частиц (масса сухих твердых веществ за единицу времени на ширину ленты). Опять же, загрузка входных твердых частиц зависит от типа осадка и фильтрующего материала, поэтому существует большая разница в нормах загрузки сухих твердых веществ в работающих ленточных пресс-фильтрах. Обычно скорость загрузки твердых частиц в нижнем диапазоне находится в диапазоне 40–230 кг/ч/м ширины ленты, а скорость загрузки твердых частиц в высоком диапазоне находится в диапазоне 300–910 кг/ч/м ширины ленты. [9] Хотя загрузка важна для измерения производительности, также важно учитывать толщину осадка, который образуется в секции гравитационного дренажа. Толщина корки влияет на проницаемость фильтрующего материала и скорость фильтрации. [5] Для определения оптимальной толщины осадка необходимо провести тестирование конкретного типа осадка. В некоторых случаях, когда важно извлечение фильтрата, может оказаться необходимым ввести этап промывки осадка .
Основной задачей ленточного пресс-фильтра является обезвоживание технологического осадка, причем большая часть этого обезвоживания происходит в зоне гравитационного дренажа. Зона гравитационного дренажа может обеспечить увеличение концентрации твердых веществ на 5–10 процентов. [2] Степень обезвоживания в зоне гравитационного дренажа во многом зависит от типа твердых частиц, фильтрующего материала и условий кондиционирования осадка. Обезвоживание, достигаемое в зоне гравитационного дренажа, ухудшается, если ил плохо распределяется по ленте или время пребывания недостаточно. [9] Кондиционирование осадка — это добавление химикатов, способствующих флокуляции частиц с образованием уплотненного осадка и способствующих обезвоживанию. Обезвоживанию можно способствовать добавлением поверхностно-активного вещества , а флокуляция достигается добавлением высокомолекулярного полимера. Флокуляция улучшается за счет оптимальной дозировки полимера, его разбавления и смешивания. Уровень pH подаваемой суспензии также необходимо контролировать и контролировать, поскольку низкий уровень pH снижает флокуляцию. [10] Важно найти оптимальное значение для каждого параметра кондиционирования, поскольку слишком большое количество полимера или слишком большое количество смешивания могут оказать негативное влияние на флокуляцию и значительно увеличить эксплуатационные расходы. [10] Эффекты кондиционирования осадка наиболее очевидны в зоне гравитационного дренажа, что можно легко воспроизвести в лабораторном масштабе, где можно определить оптимальную стратегию кондиционирования. [10] Чтобы ленточный пресс-фильтр был промышленно жизнеспособным, он должен быть экономически эффективным и, следовательно, желательной максимальной пропускной способностью. Без достаточного кондиционирования гравитационный дренаж обычно является ограничивающей стадией процесса, но при оптимальном разбавлении ограничивающая стадия процесса может быть перенесена в зону сжатия. [10]
В зоне сжатия ленточного пресс-фильтра осадок на фильтре сжимается между двумя лентами и проходит через ролики, оказывая давление на осадок. Существует оптимальное количество валков, при превышении которого не обязательно получается более сухой продукт. Более сухой продукт получается за счет снижения скорости ленты, а не за счет увеличения времени прессования. [11]
Общая производительность ленточного пресс-фильтра улучшается, если сводятся к минимуму изменения таких параметров, как тип осадка, концентрация твердых веществ в питании и кондиционирование. [9]
Эффективность ленточного пресс-фильтра часто оценивается на основе содержания сухих твердых частиц в оке продукта, улавливания твердых частиц и боковой миграции осадка на ленте. [11] Извлечение твердых веществ представляет собой процент сухих твердых веществ, извлеченных из подаваемого ила. Извлечение твердых частиц зависит от фильтрующего материала, который должен выбираться с хорошей проницаемостью, чтобы способствовать обезвоживанию, но с достаточно малым диаметром пор, чтобы извлечение твердых частиц не снижалось значительно. Важно, чтобы ленточный пресс-фильтр имел эффективную секцию промывки ленты, чтобы засорение не уменьшало проницаемость ленты. [5] Извлечение твердых частиц напрямую связано с качеством фильтрата, поэтому фильтрующий материал и технологическая схема должны обеспечивать желаемое качество кека 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), м 0 = массовая нагрузка (кг/м 2 ), s b = скорость ленты (м/с) и L sludge0 = начальная ширина осадка поперек ленты (м). Таким образом, для поддержания экономичной производительности промышленного масштаба при более низкой скорости ленты необходимо увеличить массовую нагрузку и ширину осадка поперек ленты. Было обнаружено, что увеличение загрузки твердых частиц немного снижает концентрацию сухих твердых веществ в кеке, одновременно значительно увеличивая вероятность выхода осадка через ленту. [11] Боковая миграция осадка по ленте является мерой того, как осадок распространяется по ширине ленты. Повышенная боковая миграция осадка означает, что осадок выходит за пределы ленты и попадает в фильтрат. Таким образом, повышенная боковая миграция ила отрицательно влияет на качество фильтрата и извлечение сухих веществ.
Обычно минимальная расчетная толщина сливного корка составляет 3–5 мм. [5] Это гарантирует, что осадок будет достаточно толстым, чтобы его можно было разгрузить, и его можно было легко снять с ленты.
Эвристика проектирования
[ редактировать ]В порядке возрастания стоимости и снижения влажности продукта наиболее распространенными вариантами обезвоживания являются сгуститель , глубокое сгущение , ленточные прессы и мембранные фильтр-прессы . В целом, центрифуги и другие конкурирующие технологии не демонстрируют значительного преимущества в стоимости по сравнению с ленточным пресс-фильтром при той же степени сухости кека. Стоимость флокулянта часто является основной статьей эксплуатационных расходов обезвоживающего оборудования. Ленточные пресс-фильтры в целом имеют самый низкий расход флокулянта для любого из перечисленных процессов, за исключением мембранных фильтр-прессов и центрифуг. [12]
Увеличение концентрации твердого сырья увеличивает скорость фильтрации твердых частиц, минимизирует содержание влаги в кеке и дает более однородный осадок, что является желательным результатом. Если увеличение концентрации твердого сырья в сырье нецелесообразно, добавление флокулянтов на этапе предварительной обработки дает аналогичный результат. Оптимальный уровень дозировки флокулянта можно найти, контролируя вязкость суспензии.
однородные Желательны лепешки, поскольку если подаваемая суспензия слишком разбавлена, в результате расслоения фильтровальная лепешка будет содержать более высокое содержание влаги. Минимальная концентрация сырья, при которой образуется гомогенный осадок, определяется путем наблюдения за образцом навозной жижи. Если происходит быстрое осаждение, образовавшаяся на фильтре корка не будет однородной, и скорость фильтрации уменьшится. [5]
Минимальная толщина кека на выходе горизонтальных ленточных пресс-фильтров составляет около 5 мм. [5]
Выбор ленты имеет решающее значение для функционирования ленточного пресс-фильтра, поскольку доступен широкий выбор материалов и переплетений. Фильтровальная ткань для ленточного пресс-фильтра должна быть как можно более открытой, сохраняя при этом желаемую прозрачность фильтрата или, если используется предварительное покрытие, чтобы предотвратить потерю предварительного слоя. Более легкие ткани производят более чистый фильтрат и не блокируют 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 швами быстрее изнашиваются по шву и вызывают износ роликов и ракеля. Также доступны шовные ремни с застежкой-молнией и клипсатором, причем ремни с застежкой-молнией имеют более длительный срок службы, поскольку они обеспечивают меньший разрыв непрерывности. Бесшовные ремни имеют самый длительный срок службы, но стоят дороже. Также следует убедиться, что ленточный пресс совместим с бесшовной лентой. [9]
Повышение температуры подаваемой суспензии снижает вязкость жидкой фазы. Это выгодно, поскольку увеличивает скорость фильтрации и снижает влажность осадка. Те же преимущества можно получить с помощью других методов сушки, таких как пропускание сухого пара через обезвоженный осадок для повышения температуры остаточной влаги, или сушки . можно использовать другие методы [5]
Толщину кека необходимо контролировать или ограничивать, когда требуется промывка кека или конечная влажность кека является критическим параметром. Когда время промывки кека является доминирующим фактором, максимальная скорость фильтрации будет достигнута при достижении минимальной толщины кека для выгрузки. Время, необходимое для промывки, увеличивается на квадрат соотношения толщин кека. Например, если толщина коржа увеличится вдвое, время мытья увеличится примерно в 4 раза.
Необходимые системы последующей обработки
[ редактировать ]Полностью чистый фильтрат невозможно получить с помощью ленточных пресс-фильтров, за исключением редких случаев. Таким образом, может потребоваться дальнейшая обработка фильтрата перед его повторным использованием или сбросом в качестве отходов. Если фильтр находится после осветлителя или сгустителя, фильтрат (и промывную воду) можно вернуть обратно в осветлитель, чтобы снизить требуемую прозрачность фильтрата и позволить использовать более прочные ткани. Если переработка или повторное использование невозможны, фильтрат следует сбрасывать в соответствии с законодательством и лицензионными требованиями. Перед сбросом может потребоваться дальнейшая обработка осветленной воды (фильтрация или химическая обработка). [5]
Фильтрационный осадок обычно имеет достаточно высокую концентрацию твердых веществ, что позволяет использовать все виды методов утилизации без дальнейшей обработки, включая возврат в процесс, захоронение/компостирование и сжигание. Содержание полимера делает осадок ленточного пресс-фильтра более подходящим для вышеупомянутых методов утилизации, чем осадок, обработанный хлоридом железа и известью, который может возникнуть при других процессах обезвоживания. [9]
Последние события
[ редактировать ]Значительные разработки в технологии фильтров ленточных прессов включают: разработку ткани с использованием трех лент и V-образной ленты. Разработки в области тканей включают двойное переплетение, в котором используются различные типы пряжи, позволяющие объединить конкретные преимущества каждого из них. [5] Также доступен плетеный проволочный ремень двойного переплетения, который имеет больший срок службы и долговечность, чем обычный проволочный ремень. [13]
Ленточный пресс-фильтр, использующий три ленты, может достигать независимых скоростей и иметь разные типы лент для зон давления и гравитации. [8] [14] Это позволяет системе фильтрации выдерживать более высокие гидравлические нагрузки, возникающие из-за разбавленного исходного ила (концентрация твердого сырья в питании ниже 1,5%). Трехленточная система более эффективна, поскольку обеспечивает более высокую производительность и концентрацию твердого остатка за счет механической сложности. [8]
V-образный ремень аналогичен ленточному фильтр-прессу с той основной разницей, что используется только один ремень, сложенный по центральной линии. Технология не получила широкого распространения. Обычно может быть достигнуто конечное содержание сухих веществ в 9-13%; это меньше, чем у конкурирующих технологий. В настоящее время эта технология подходит для небольших объемов работ (примерно до 3000 л суспензии в час, поскольку максимальный размер ленты составляет 0,75 м). Клиновидные ремни занимают небольшую площадь, потребляют мало энергии и промывочной воды, а также имеют низкие капитальные и эксплуатационные затраты. Они обладают функцией автоматического отслеживания и могут перерабатывать ил различного состава, что снижает необходимость участия оператора. [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Ленточные фильтр-прессы с сердечником, предназначенные для производства яблочного сока, сидра и виноделия» . Проверено 5 марта 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В Информационный бюллетень о технологии твердых биологических веществ: ленточный фильтр-пресс , Агентство по охране окружающей среды США, 2000 г.
- ^ Перейти обратно: а б http://www.china-blackstone.com Архивировано 6 октября 2017 г. в Wayback Machine , Чжэнчжоу Black Stone Machinery Co. LTD., 2012 г., 1 октября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д http://www.beltfilterpress.com , Komline-Sanderson, 2013 г., «Ленточный фильтр-пресс», Komline-Sanderson Engineering Corporation, Peapack, США, просмотрено 2 октября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Р. Перри, Д. Грин, Справочник инженеров-химиков Перри , 8-е издание, McGraw-Hill, 2007, Нью-Йорк.
- ^ Моханти, М.К. Ван, З. Хуанг, З., Хирши, Дж., 2004, Оптимизация эффективности обезвоживания стального ленточного фильтра , Журнал подготовки угля, 24:53 68
- ^ Перейти обратно: а б с д и Спаркс Т. « Твердо-жидкостная фильтрация – Руководство пользователя по минимизации затрат и воздействия на окружающую среду»; Максимизация качества и производительности , Elsevier, Портленд, 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б с http://www.beltfilterpress.com , Komline-Sanderson, «Ленточный фильтр-пресс Kompress GRS Series III», Komline-Sanderson, 1 октября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Отчет с информацией о конструкции: ленточные фильтр-прессы , Агентство по охране окружающей среды США, 1986 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Ричард А. Подуска PE Ph.D. и Б.Х. Коллинз-младший, Простой лабораторный метод определения работы ленточного фильтр-пресса , Environmental Technology Letters, 1980, 1:12, с. 547-556
- ^ Перейти обратно: а б с д и Оливер Дж. и Вакселер Дж. Обезвоживание муниципального осадка с помощью ленточного фильтр-пресса: влияние рабочих параметров , Журнал химической технологии и биотехнологии, 2005, 80, стр. 948-953
- ^ http://www.acarp.com.au/abstracts.aspx?repId=C14012 , Бикерт. G, «Технологии обезвоживания хвостов для австралийских углеперерабатывающих заводов», Исследовательская программа Австралийской угольной ассоциации, номер отчета C14012, 2004 г., просмотрено 2 октября 2013 г.
- ^ http://spirofil-averinox.com/product-groups/synthetic-cloth-belts. Архивировано 24 июля 2013 г. в Wayback Machine Spirofil-Averinox, 2012 г., «Синтетические тканые ремни и синтетическая фильтровальная ткань», Spirofil-Averinox, просмотрено 2. Октябрь 2013 г.
- ^ http://www.engamerica.com/uploaded/Doc/BDP_Belt_Filter_Press.pdf. [ постоянная мертвая ссылка ] , BDP Industries, «Ленточный фильтр-пресс модели 3DPTM», BDP Industries, Нью-Йорк, США, просмотрено 2 октября 2013 г.
- ^ Молодой. Д, Охра. П. и Куйвенховен. К., Технология обезвоживания с V-образным ремнем , 31-й ежегодный семинар Qld по водному хозяйству – Навыки эксплуатации, Университет Центрального Квинсленда, 2006 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с ленточным фильтром, на Викискладе?
