Расчет и проектирование фильтр-пресса для тонкой очистки воды (стр. 5 из 8)

Микрофильтры (МФ) конструктивно ничем не отличаются от барабанных сит, за исключением размеров сетки, натянутой по образующей барабана. Скорость вращения барабана МФ принимается 0,1...0,5 м/с. Барабаны МФ погружают в воду на

диаметра в камеру, которая предназначена для сбора фильтрата.

Интенсивность фильтрования назначается в пределах 10...25 л/ (с∙м²) полезной площади микросетки, погруженной в воду.

Исследования В.Ф. Соколова, Я.Я. Кару показали, что микрофильтры задерживают до 75% диатомовых и до 95% синезеленых водорослей, и до 100% задерживается зоопланктон. Микрофильтры целесообразно использовать при содержании фитопланктона более 1000 клеток в 1 см³ исходной воды.

3. Описание работы фильтр-пресса [4]

Основным рабочим органом любого фильтра является фильтрующая перегородка. Последняя может быть одинарной из различных тканей - бязь, бельтинг, лавсан, нейлон и специальный капрон, керамические и металлические материалы - или состоять из двух слоев - один слой ткани и другой слой осадка из уплотненных взвешенных частиц. Уплотненный слой, или осадок, образующийся в большинстве случаев при фильтровании полидисперсных суспензий, частицы взвесей которых тиксотропны, является основным рабочим органом фильтра.

В процессе фильтрования толщина слоя осадка и его гидравлическое сопротивление увеличиваются. Исходя из этого, процесс фильтрования ведут двумя способами: при постоянном давлении фильтруемой среды, поступающей на процесс (при этом уменьшается скорость фильтрования); при постоянной скорости фильтрования и переменном возрастающем давлении.

Существуют различные конструкции фильтров, работающих периодически и непрерывно. В пищевой промышленности используются в основном фильтры периодического действия. Наиболее распространен в пищевой промышленности фильтр-пресс, который используется для тонкой очистки воды.

Фильтр-пресс IIP 19,5 - 565×60/13С предназначен для тонкой очистки воды и состоит из станины 1, на которой смонтированы задняя упорная плита 2, передняя нажимная плита 3 и плиты 4 установленные на два горизонтальных стержня 5.

Насос 6, нагнетающий воду в канал 7, приводится в движение электродвигателем 8. Нажимная плита 3 перемещается винтом 9 при помощи маховика 10. Уплотнение плит 4 производится винтом 9 с помощью рычага 11 или механическим приводом. Собранные в пакет плиты с размещенными между ними фильтрующими пластинами плотно сжимаются. При этом фильтрующие пластины делят зазор между двумя плитами на две части, что достигается благодаря ребристой поверхности плит. Поэтому различают четные и нечетные отсеки. Если исходная вода поступает в четный отсек, очищенная вода будет выходить из нечетного отсека.

Каждая плита имеет по два фасонных прилива с отверстиями. Эти приливы расположены в двух углах четных плит с одной стороны, в нечетных плитах - с противоположной стороны. Таким образом, при сборе плит в пакет создаются два канала в четных и два канала в нечетных плитах, соединенных с полостями, образуемыми каждой парой плит с разделяющей их фильтрующей пластиной.

При работе фильтра фильтруемая вода нагнетается в каналы четных плит, затем через отверстия в них поступает в отсеки для исходной воды и под давлением проходит через фильтрующие пластины, при этом частицы взвесей задерживаются, а очищенная вода попадает в отсеки для конечной очищенной воды, затем по двум каналам нечетных пластин выходит из фильтра в сборник для очищенной воды.

Таблица № 3

Техническая характеристика фильтр-пресса

Производительность, дал/ч	950
Площадь фильтрующей поверхности, м2	20,5
Максимальное давление фильтрования, МПа	0,95
Потребляемая мощность, кВт	5,5
Габаритные размеры, мм	2950x1090x1240
Масса, кг	1575

Пластинчатый (камерный) фильтр-пресс состоит из ряда рифленых плит, помещенных между задней упорной и передней нажимной плитами. Плиты своими ручками упираются на продольные опорные балки. Плиты отлиты из силумина, поверхность покрывают защитным слоем.

Фильтрующим элементом камерных фильтров является фильтровальный картон, помещенный между плитами. Уплотнения между плитами создают, зажимая набор плит с помощью ручного зажима. Набор плит в зажатом состоянии образует ряд камер, каждая из которых разделена на две половины фильтрующим материалом.

В верхнем и нижнем углах каждой плиты имеются два прилива с отверстиями для получения после сборки общих каналов, сообщенных с рифлеными полостями на обеих сторонах плиты. Толщина прилива равна двум толщинам тела плиты. При сборке фильтр-пресса плиты укладывают так, чтобы приливы соседних плит располагались по разные стороны фильтр-пресса. В собранном фильтр-прессе образуются четыре общих канала; по двум из них - верхнему и нижнему - с одной стороны фильтр-пресса подается неочищенная вода, по двум другим, расположенным на противоположной стороне, - отводится очищенная вода.

Контактные (привалочные) поверхности плит уплотнены фильтровальным материалом, а каналов - специальными резиновыми прокладками.

Вода в фильтр-прессе фильтруется через пористую перегородку и постепенно накапливающийся слой осадка. Подачу неочищенной воды на перегородку осуществляют под давлением насосом, установленным на раме фильтр-пресса.

Неочищенная вода, проходя по каналам через отверстие в нижней части плит, распределяется по напорным камерам, продавливается через фильтр-картон, поступает в каналы для очищенной воды, а оттуда в отводящий водопровод и сборник.

Для сбора капель воды, просачивающихся через фильтровальный картон, под набором плит смонтирован поддон.

Фильтр-пресс снабжен необходимой запорной арматурой. Контроль за работой фильтр-пресса ведут с помощью пробно-спускных краников, фонарей и манометров. Аппарат снабжен четырьмя домкратами для создания устойчивости при стационарной работе.

При подготовке к работе на специальном столе производят сборку фильтровальных секции, затем надевают их на полый вал и закрепляют зажимной гайкой. Днище закрывают и затягивают с помощью рым-болтов. Для герметизации под днище подкладывают резиновую прокладку. После этого можно приступить к процессу.

После того как перепад давления на фильтре достигнет 0,18 МПа, процесс фильтрации прекращают и приступают к мойке фильтра. Для этого воду из внутренней полости выпускают через нижний кран, соединяют корпус фильтра с компрессором и воздушным давлением отфильтровывают остаток воды до уровня полого вала. Остаток воды ниже уровня полого вала вытесняют сжатым воздухом через пробковый кран, размещенный в нижней части съемного днища. Корпус фильтра заполняют наполовину водой. Включают электродвигатель, соединенный с редуктором, и чехлы, вращаясь в чистой проточной воде в течение 30-40 минут, полностью промываются. После промывки подачу воды прекращают и остаток ее из корпуса сливают через тот же кран в днище. Затем включают компрессор, который через полый вал подает в течение 20-30 минут в чехлы воздух для просушивания.

При использовании таких фильтров в качестве намывных между плитами закладываются специальные рамы с редкими перегородками или без них, предназначенные для увеличения пространства перед фильтрационной пластиной; для намывного слоя.

В качестве фильтрующих пластин в пластинчатых фильтрах применяют картон марок T и Ш. Производительность картона марки T на 25-30% выше, чем картона марки Ш. Для стерилизующей фильтрации служат отечественные пластины СФ, с недавнего времени отечественная промышленность выпускает также пластины КТФ-1, КТФ-2, КОФ-3.

4. Расчет фильтр-пресса

Определить необходимое число фильтр-прессов для тонкой очистки Q=4 м³/ч водной суспензии, толщину осадка в раме фильтра, а также продолжительность фильтрования и промывки, если давление p=3,5·10⁴ Па, удельное сопротивление осадка r_ос=0,9·10¹² м/кг, плотность фильтруемой водной суспензии ρ_ф=1050 кг/м³, плотность сухого осадка ρ_ос =2500 кг/м³, динамический коэффициент вязкости фильтруемой воды µ=1,25·10^-3 Па·с, концентрация сухого вещества в водной суспензии с₁=0,1 кг/кг и в осадке с₂=0,9 кг/кг, число одновременно промываемых слоев осадка n_c=2, начальная концентрация растворимого вещества в промывной жидкости

=5% и конечная =0,1%, константа промывки k_пр=3, сопротивление фильтрующей перегородки R=1,065·10¹⁰ м^-1, площадь поверхности фильтрования F_ф=50 м², вспомогательное время =0,5 ч. Количество твердой фазы осадка:

(4.1)

где

-плотность фильтруемой водной суспензии, кг/м³;

-концентрация сухого вещества в водной суспензии, кг/кг;

- концентрация сухого вещества в осадке, кг/кг.

Объем влажного осадка в 1 м³ фильтрата:

(4.2)