فیلتر فشاری

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
گونه‌ای از فیلتر پرس

فیلتر پرس یا فیلتر فشاری(به انگلیسی: Filter press) تجهیزی می باشد که در فرایندهای جداسازی به خصوص جداسازی جامد و مایع با ایجاد فشار توسط یک پمپ لجن کش مورد استفاده قرار می گیرد.فیلترپرس در فرایندهای ناپیوسته ای استفاده می شود که در آنها عملیات می بایست متوقف شده تا کیک فیلتری قبل از آغاز سیکل بعد تخلیه گردد.

اجزای فیلتر پرس[ویرایش]

برای درک کامل از ساز و کار یک فیلتر پرس ابتدا مروری کوتاه بر اجزای اصلی آن کرده، سپس نگاهی به سیکل و فرآیند فیلتراسیون خواهیم داشت. یک فیلترپرس دارای 3 قسمت اصلی: بدنه(شاسی)، فیلتر پک و فیلتر مدیا می باشد.

بدنه(شاسی)[ویرایش]

بدنه(اسکلت یا چارچوب)شامل اجزای زیر می باشد: هد ثابت، هد متحرک(دنبال کننده)، سیستم فشار دهنده، ستون های فرعی(کناری) و لوله کشی جلویی. وظیفه ی اصلی شاسی کنار هم نگه داشتن صفحات فیلتر در مقابل فشار درونی ایجاد شده در طول فرآیند فیلتراسیون می باشد. هم چنین ایجاد اتصالات لازم برای جریان ورودی و خروجی با فیلتر پک ها نیز از دیگر وظایف آن می باشد(لوله کشی) که این اتصالات از درون هد ثابت عبور کرده و قسمت تخلیه را به فیلتر پک متصل می نماید. بسته به سایر تجهیزات فرعی (اضافی) بدنه فیلتر پرس می تواند شامل چند عملکرد دیگر مانند: جابجایی صفحات جهت تخلیه کیک، جداسازی اتوماتیک کیک یا شستشوی پارچه ی فیلتر نیز باشد.

فیلتر مدیا[ویرایش]

بازدهی و راندمان فرآیند فیلتراسیون شدیداً وابسته به دو عامل زیر می باشد: خواص مواد جامد موجود دردوغاب(لجن) و فیلتر مدیای استفاده شده که نوع فیلتر مدیای انتخاب شده، نوع فیلتراسیونی که صورت خواهد پذیرفت را تعیین می کند. در فیلتراسیون سطحی اجازه ی عبور به ذراتی که اندازه ی آنها بزرگتر از منافذ مدیا می باشد داده نشده و باقرار گرفتن ذرات بر روی سطح فیلتر کیک شروع به تشکیل می نماید. با ادامه تشکیل کیک بازدهی فیلتراسیون نیز بالاتر رفته چرا که ذرات ریزتر نیز توسط کیک فیلتر جدا شده و عبور نمی کنند. از آنجا که فرآیند فیلتراسیون بر روی سطح پارچه فیلتر رخ می دهد، مدیا را می توان بدون نیاز به تعویض در سیکل های فیلتراسیون زیادی مورد استفاده قرار داد. در فیلترهای عمقی جهت جدا سازی ذرات از مراحل مختلفی شامل: الک، جداسازی، جذب سطحی و جذب عمقی استفاده می شود. همانند روش فیلتراسیونسطحی تشکیل کیک فیلتر منجر به افزایش بازدهی می گردد. مدیای عمقی در طول سیکل فیلتراسیون با پر شدن فضاهای بینابینی توسط ذرات شروع به اشباع شدن نموده و هنگامی که این اتفاق رخ دهد با تعویض پارچه فیلترپرس می توان فرآیند را دوباره از سر گرفت.

فیلتر پک[ویرایش]

به منظور حفظ شکل و امکان اعمال نیروی جک و در نتیجه آبگیری دوغاب لازم است که فیلتر مدیا بر روی یک قاب نصب گردد. به همین سبب فیلتر مدیا بر روی قالبی که جنس آن به طور معمول پلی پروپیلن می باشد نصب می گردد.

سیکل فیلتراسیون[ویرایش]

سیکل فیلتراسیون را می توان به مراحل زیر تقسیم نمود: پر کردن(ورود دوغاب یا لجن)، آبگیری(جدا سازی مایع و جامد)، شستشوی کیک و هوادهی، ممبران(در صورت نیاز) و در آخر نیز تخلیه. فرآیند آبگیری توسط پارچه فیلتر پرس یا کاغذ مدیاو فرآیندهای فشار بالا صورت می گیرد. مدیای عمقی غالباً در واحدهای پولیشینگ یا فیلتراسیون ذرات ریزتر بوسیله فرآیندهای کم فشار مورد استفاده قرار می گیرد.

پر کردن[ویرایش]

در فرآیند پر کردن، دوغاب مملو از جامدات، تحت فشار توسط لوله کشی انجام شده در قسمت هد ثابت فیلترپرس به درون محفظه های آن پمپ می شود. مواد جامد درون دوغاب(لجن) با کمترین اختلاف(افت) فشار به سمتی که کیک فیلتر تشکیل می شود جریان یافته که این امر موجب ایجاد کیک بر روی قسمت تخلیه در دیواره های محفظه به طور یکنواخت می گردد. با پر شدن هر محفظه کیک توسط دوغاب(لجن)، مایع از درون پارچه فیلتر، کاغذ فیلتر یا مدیای عمقی از میان قسمت تخلیه(زه کشی) عبورکرده و توسط نیروی جاذبه(ثقلی) از قسمت های تخلیه خارج می گردد. با وجود یک زه کشی(تخلیه) ثقلی در سمت فیلتراسیون پرس، اختلاف فشاری میان فشار ورودی(تغذیه) و تخلیه ثقلی در طول(هنگام عبور از) مدیا و هم چنین با ضخیم شدن کیک فیلتر جامدات ایجاد می گردد. وجود این اختلاف فشار علاوه بر فشار ایجاد شده به وسیله پمپ تغذیه برای انجام عمل فیلتراسیون لازم می باشد. از بازه ی ⅓ ابتدایی تا ½ سیکل فیلتراسیون که در طول آن عمده ی ذرات جامد کیک به پرس پمپ شده اند، به عنوان مرحله ی سریع پر شدن نیز یاد می گردد.

آبگیری[ویرایش]

آبگیری که با عناوین فشرده سازی یا مرحله ی تثبیت نیز از آن یاد می شود زمانی رخ می دهد که نرخ جریان با ضخیم شدن کیک و افزایش اختلاف فشار، کم کم متوقف می گردد. فرآیند رسوب گذاری جامدات تا زمانی که تشکیل کیک های فیلتر بر روی دیواره های محفظه باعث پر شدن کامل پرس توسط جامدات گردد، ادامه می یابد. جامدات به طور مداوم به درون محفظه پمپ شده و باعث کاهش فضای بینابینی توسط ذرات فشرده شده می شوند که درخلال این مرحله پایانی کیک فیلتر به بیشینه مقدار خشکی خود می رسد. هنگامی که یک کیک فیلتر به طور کامل تشکیل می گردد، نرخ جریان فیلتراسیونبه بسیار کم شده به طوری که تقریبا ثابت به نظر می رسد. در عمل این نرخ به قدری کم می شود که ادامه ی کارکرد فیلتر پرس امری ناکارامد می باشد.هنگامی که برای اولین بار اقدام به انجام عملیات فیلتراسیون می نماییم یک عامل راهنما جهت تشخیص پایان فرآیند فیلتر زمانی می باشد که نرخ تخلیه فیلتراسیون تا مقدار 0/16 گالون بر دقیقه بر فوت مربع پایین بیاید(هر کیک نرخ جریان تخلیه فیلتر متفاوتی داشته که بنابر خصوصیات کیک بوده ومی بایست به طور عملی استخراج گردد).

شستشوی کیک و هوادهی[ویرایش]

اگر یک کیک دارای اجزای مفیدی باشد نیازمند فرآیندی دیگر جهت جداسازی اجزای اضافی آن می باشیم که معمولاً توسط آب یا یک حلال مناسب از کیک جدا وی شوند. قانون کلی برای شستشوی کیک 1/5 گالون بر ساعت بر فوت مربع سطح فیلتر می باشد. این مقدار به عنوان میانگینی برای نرخ جریان شستشو در نظر گرفته می شود در حالی که نرخ جریان واقعی شدیداً وابسته به چگالی کیک و میزان پر بودن محفظه می باشد. شستشوی کیک می تواند از مینیمم میانگین نرخ جریان از مقدار 0/5 تا 5 گالون بر ساعت بر فوت مربع یا بیشتر تغییر کند. هوادهی کیک ها را می توان جهت کاهش بیشتر رطوبت مورد استفاده قرار داد. در اغلب شرایط جریان هوا به صورت زیر در نظر گرفته می شود: ¼ تا ½ SCFM بر فوت مربع سطح فیلتر به همراه مقدار ماکزیمم 30 تا 50 PSIG.

تخلیه[ویرایش]

آخرین مرحله در سیکل فیلتراسیون جدا کردن کیک فیلتر آبگیری شده و آماده سازی فیلتر پرس برای فرآیند جدید می باشد. سیستم فشرده سازی پرسبه عقب برگشته، پلیت های فیلتر یکی یکی جدا شده و جامدات جمع آوری شده(کیک) معمولاً به صورت ثقلی در مکانی مناسب تخلیه می گردند. هنگامی که پلیت های فیلترپرس جدا می شوند می بایست آنها را مورد بازرسی قرار داده تا از عدم وجود پسماندهای کیک بر روی سطوح آب بندیو یا آسیب صفحات و پارچه فیلتر اطمینان حاصل گردد و در صورت استفاده از مدیای عمقی بایستی برای سیکل بعد آنها را سر جای خود محکم نماییم.


جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Filter press»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۵ خرداد ۱۳۹۵).