آرشیو مطالب

بررسی پیشرفت و تحولات در فیلتر پرس اتوماتیک

 تاریخچه پیدایش فیلتر پرس نشان می دهد که اولین بار فیلتر پرس در سال 1853 در انگلستان برای گرفتن روغن از دانه های روغنی با استفاده از تعداد زیادی سل های فشاری ایجاد شده است.

مزایای فیلتر پرس سرعت بالای فیلتراسیون و رطوبت کم باقیمانده در کیک تشکیل شده است که این امر ناشی از فشار بالایی ست که در فرایند فیلتراسیون اعمال می شود. در نتیجه فیلتر پرس در طیف گسترده ای از فرایندها و بسیار بیشتر از سایر فیلتر ها مورد استفاده قرار می گیرد با این حال این دستگاه معایبی هم دارد که عمل ناپیوسته و نیاز به اپراتور مستقیم  از آن جمله است.

از این جهت ممکن است فیلتر پرس نسبت به فیلترهای خلاء و وپیوسته در رتبه پائین تری قرار گیرد.

در اواسط قرن بیستم با وارد شدن صنعت به تولید انبوه توجهات به اتوماتیک شدن عملیات فیلتر پرس زیاد شد و نمونه کاملا اتوماتیک فیلتر پرس افقی و کاملا متفاوت از نمونه های دیگر در ژاپن ساخته شد.

 

نمونه فیلتر پرس افقی اتوماتیک با صفحات چمبر:

برای پاسخ به نیاز رشد صنعت ،در سال 1953 K. Kurita   و   S. Suwa در شرکت Kurita Machinery Mfg  (یکی از تولیدکنندگان عمده فیلتر پرس از سال 1930) در اوزاکا شروع به کار بر روی فیلتر پرس اتوماتیک کردند. ابتدا آنها تخلیه اتوماتیک کیک از صفحات چمبر را ایجاد کردند و بعد از چندین شکست، آنها در سال 1959 اولین نمونه فیلتر پرس افقی اتوماتیک را ایجاد کردند که در همان سال به صنعت معرفی شد.

مکانیسم تخلیه اتوماتیک کیک در صفحات چمبر به این صورت است که صفحات یکی ، یکی حرکت می کنند تا یک فاصله منظم به اندازه 60 درصد از ابعاد صفحه را ایجاد کنند (در شکل 1 نشان داده شده است).با استفاده از دستگاه های فیکس کننده مناسب پارچه فیلتر بین دو صفحه چمبر به شکل V قرار میگیرد همانطور که در شکل نشان داده شده است و کیک تشکیل شده بر روی پارچه بر اثر نیروی وزن سقوط می کند. برای کیک های چسبناک به صورت مکانیکی برای مدت زمان کوتاهی ،هر ثانیه دوباربه  قسمت بالای معکوس v شکل(در شکل نشان داده شده است)  ضربه زده می شود تا ازتخلیه کیک از پارچه اطمینان حاصل شود. با این حال تحولات  واقعی در این مورد زمانی رخ داد که ترکیبات سطح فیلتراسیون پیشرفت کرد ومنجر به بهبود تخلیه کیک از پارچه، مقاومت در برابر گرفتگی یا کورشدگی پارچه و کاهش جذب رطوبت و همچنین کنترل اتوماسیون دستگاه شد .

برای کاهش زمان تخلیه کیک در فرایند فیلتراسیون اتوماتیک، پارچه فیلتر در نوع متحرک و به شکل جداگانه در نمونه فیلتر پرس افقی  کاملا اتوماتیک در سال 1972 بوجود آمد.

اساس روش به این گونه است که در ابتدا تمام صفحات فیلتر به طور همزمان برای ایجاد  فضای یکسان صفحات  در حدود 50-70 میلی متر حرکت داده می شوند و سپس در مرحله دوم با استفاده از رول ها جهت رو به پائین پارچه های متحرک فیلتر را به شکل رو به بالا تغییر می دهد (در شکل 2 نشان داده است).

بنابراین نمونه پارچه فیلتر متحرک مجزا زمان تخلیه کیک را کاهش می دهد حتی در مورد کیک هایی که چسبنده و نازک هستند و از معایب این روش می توان به پیچیده شدن مکانیسم دستگاه، بزرگ تر شدن دستگاه و پیچیدگی در تعویض پارچه اشاره کرد.

 

نمونه فیلتر پرس افقی اتوماتیک نوع صفحات چمبر با فشردن دیافراگمی

کم کردن میزان کیک ناشی از فیلتراسیون یک نیاز اساسی است که درنتیجه  افزایش بازده خشک کردن کیک در فیلتراسیون ایجاد می شود و به ذخیره انرژی در فرایند سوختن لجن ، حمل و نقل ، تبدیل به کمپوست و تخلیه در لند فیل کمک می کند برای مثال در سال 1968 در Kurita Co برای  کاهش میزان رطوبت کیک خروجی شروع به کار کردند و با استفاده از دیافراگم های انعطاف پذیر و بوسیله نیروی هیدرولیکی یا پنوماتیکی(در شکل 3 نشان داده شده است)نتیجه داد.تا اینکه در سال 1971 فیلتر پرس افقی تمام اتوماتیک با فشرده سازی دیافراگمی معرفی شد.با نیروی دیافراگمی شرایط عملیاتی بهینه برای ضخامت ثابت فیلتر چمبر براحتی به دست می آید.

این وسیله برای بهینه کردن چرخه های فرایند فیلتراسیون اتوماتیک، فشرده سازی کیک (شستشوی کیک ، و دمیدن هوا در صورت نیاز)، تخلیه کیک و شستشوی پارچه های فیلتر مناسب است.

این کار باعث افزایش فضاهای مناسب کاربردی بر ای عملیات روی لجن فاضلاب می شود.

 

فیلتر پرس اتوماتیک نوع فیلترچمبر

علاوه بر دیافراگم های متراکم ساز این امر منجر به ساخت فیلتر پرس های جدیدی با تعداد صفحات کمتر شد که تنها از فیلتر چمبر تشکیل شده است(نشان داده شده در شکل4).نقش فیلتر چمبر به گونه ای ست که محفظه  چمبر تحت فشارهای تقریبا مساوی اما مخالف بر روی هر دو سطح صفحات چمبر قرار می گیرد و همچنین تکیه گاه  پارچه فیلتر و کانال جریان های فیلتریت را فراهم می  کند.

در شکل 4 فیلتر پرس با تعداد صفحات کمتر شامل یک سری ازچمبر مجهز با سیستم فشردن دیافراگمی نشان داده شده است که ، پارچه فیلتر و همچنین شبکه جمع آوری آب ، برای ورودی لجن به داخل چمبر بلوک های فاصله ایجاد شده است.

از مزایای فیلتر پرس با صفحات کمتر می توان به طول کوتاه تر دستگاه و وزن سبک تر آن و از مهمترین عیب آن می توان که  فشار فیلتراسیون و همچنین  فشار متراکم سازی محدود و تقریبا پائین اشاره کرد است که برای فیلتراسیون حدود 0.7 مگا پاسکال و برای متراکم سازی در حدود 0.4 مگا پاسکال می باشد.

 

مواد:

موادی که برای صفحات فیلتر، چمبرها و دیافراگم های فشردن استفاده می شوند  در رنج وسیعی قرار دارند ازجمله: فلزات مختلف، فلزات پوشش داده شده، پلاستیک و چوب.

80-90 درصد صفحات و فریم های ساخته شده برای  فیلتر پرس های اتوماتیک  در ژاپن از جنس پلی پروپیلن است که اغلب بوسیله طلق یا الیاف شیشه ای تقویت می شوند از جنس پلی پروپیلن می توان در رنج دمایی 5-80 درجه سانتی گراد به راحتی استفاده کرد و دارای مقاومت خوب در برابر مواد اسیدی و قلیائی است گرانروی کم(0.9) و قیمت پائینی دارد و برای دستگاه سبک است.

فیلتر پرس تمام اتوماتیک درماکزیمم ابعاد صفحه در 3 مترو با ماکزیمم تعداد صفحات چمبر  170 صفحه ساخته شده است که حداکثر فضای فیلتراسیون در حدود 2500 مترمربع را ایجاد می کند.

فشار عملیاتی فیلتراسیون معمولا بین 0.4 تا 1.4 مگا پاسکال است که با استفاده از پمپ های سانتریفیوژ و یا ایجاد فشار 4-6 مگا پاسگال با استفاده از پمپ های دیافراگمی و یا پمپ های پیستونی فراهم می شود.

مواد مورد استفاده برای دیافراگم های فشرده ساز لاستیک های طبیعی و یا سنتزی (ترکیبی ) هستند به عنوان مثال (EPDM, EPT, NBR یا  CR)   و انواع مختلفی از الاستومر های رزین مصنوعی ، از لاستیک طبیعی در طیف وسیعی از فرایندها استفاده می شود اما برای دوغاب ها حاوی مواد چرب این امکان وجود ندارد و این کار امکان پذیر نیست مگر در دماهایی بالای 60 درجه سانتی گراد و همچنین برای مواد خوراکی و نوشیدنی که باید از مواد دیافراگمی بدون بو استفاده شود.

ماندگاری دیافراگم ها را میتوان با قرار دادن (بکاربردن) رشته های پارچه ای در دیافراگم لاستیکی افزایش داد.فشار متراکم سازی معمولا 0.6 –2.6 مگا پاسکال است.

برخی از ویژگی های مهم برای سطح فیلتراسیون در فیلتر پرس اتوماتیک وجود دارد که عبارتند از :

-کیفیت واشر

-یکنواختی کیک و مقاومت بالا در برابر کورشدگی (گرفتگی روزنه)

-استحکام ابعادی

-کاهش جذب رطوبت

-مقاومت در برابر سایش ، پارگی و ترکیبات شیمیایی

پارچه های پلی پروپیلن و پلی استر در شکل بافته شده بیشترین استفاده را در حال حاضر دارند.

نمونه فیلتر پرس اتوماتیک افقی – در نوع صفحه و چمبر

 

تخلیه کیک از یک فیلتر پرس نوع صفحه و فریم (از نوع فلاشینگ) بسیار سخت تر از تخلیه کیک از فیلتر پرس نوع چمبر است. شرکت  Ito Mfg. Co در   Seto  ژاپن نوعی از فیلتر پرس اتوماتیک را ساخت که در شکل 5 نشان داده شده است در این نوع صفحات فیلتر از فولاد ساخته شده که روی آن را پارچه های فیلتر قرار می گیرد و فریم ها در شکل مربعی طراحی شده اند و مرکز میدان های فولادی با لاستیک ضخیمی  سیل (آب بندی ) می شود.سطح داخلی لاستیک های اب بندی مقعر شکل بوده و  تخلیه اتوماتیک کیک از فریم با چرخش فریم اتفاق می افتد، فیلتر پرس ساختار ساده ای دارد و برای فیلتراسون فاضلاب هایی با درصد جامدات پائین ناشی از سنگ شکن ها ، کارخانه های استخراج از معادن و آسیاب ها مناسب است.

 

پیشرفت های آینده :

تحولات زیادی در صنایع مختلف بر اساس آینده فیلتر پرس اتوماتیک وجود دارد.در طول فرایند فیلتراسیون در یک فیلتر پرس معمولی افقی نمیتواند نمی تواند همیشه کیک یکسانی تشکیل دهد و باعث ایجاد نابرابری نمونه های مختلف می شود.

عدم تعادل در کیک های تشکیل شده در صفحات چمبر باعث تغییر شکل این صفحات شده و برخی اوقات منجر به شکست صفحه می شود.صفحات چمبر در فیلتر پرس های معمولی دارای  برجستگی ها  

بر روی خود هستند(در شکل 6 نشان داده شده است)و درواقع این برجستگی ها  تنها در زمان بسته شدن فیلتر بعنوان حمایت کننده نقش دارد و خیلی اساسی نیست  و نتیجه تجربی در طی فرایند پیشرفت فیلتر پرس بوده و از تخریب صفحه جلوگیری می کند.برای فیلتر پرس ها با سطح متراکم تخریب صفحات هرگز رخ نمی دهد و نیازی به نقاط برجسته بر روی سطح نیست.

فیلتر پرس تمام اتوماتیک افقی مجهز به دیافراگم های متراکم زمینه های کاربردی وسیعی دارند.

شکل شماره 7 نتایج ناشی از لجن چاه های آب با درصد جامد 0.54 درصد در نوع فیلتر پرس معمولی صفحات چمبر و فیلتر پرس با دیافراگم نشان می دهد که نوع چمبر تا 8.5 میلی متر میزان جامد را تغلیظ می کند (ضخامت کیک) و نوع دیافراگم فشرده ساز تا 30 میلی متر (ضخامت کیک) تغلیظ می کند.فشارفیلتراسیون و متراکم سازی برای هر دو دستگاه 0.69 مگا پاسکال بوده و بازده رطوبت کیک  75 درصد می باشد.

بعد از اینکه محفظه چمبر از کیک تشکیل شده پر شد آنگاه رطوبت در نمونه های غیر قابل تراکم خیلی اهسته  در طی فرایند فیلتراسیون کاهش می یابد و این امرتحت تاثیر  الگوی جریان های مایع در کیک می باشد.اگرچه ابگیری بوسیله فشردن دیافر اگمی بسیار سریع بوده و شرایط بهینه عملیاتی می تواند بر پایه خصوصیات ترکیب تخمین زده شود.

 

ifat

.