Вода служит основным компонентом многих жидких веществ и частью сложных соединений разной степени мягкости-твердости. В отдельных случаях приходится отделять жидкость от твердой составляющей. Для разложения гетерогенных жидких смесей (суспензий) применяют особые фильтры (фильтр-прессы), в которых фильтрат подвергают давлению с усилием 2-6 МПа. Рассмотрим, что такое пресс-фильтр, почему в его названии присутствует слово «пресс».

Что такое фильтр-пресс

Промышленный фильтр пресс  - это оборудование для фильтрации суспензий, пульп, ила. Отличается от других фильтровальных установок тем, что в нем механизм уплотнения рабочих камер сконструирован наподобие прессов, которые используют для прессования (уплощения) различных предметов в разных отраслях промышленности.

Основные рабочие элементы пресс-оборудования  - плиты и рамы, обтянутые фильтровальной тканью с микропорами. Между плитами и рамами размещают суспензию или иной материал, который нужно отфильтровать. Его закачивают под давлением внутрь рабочей камеры и прессуют: плотно сжимают плиты гидравлическим затвором (при небольшом числе рабочих элементов используют винтовой затвор). 

Рабочая поверхность оборудования (площадь фильтровального материала) 2-800 кв. метров. Толщина плит 20-50 мм. Численность рабочих рам зависит от производительности оборудования, от выхода концентрированного осадка. Их может быть 10-60 штук.

Жидкость свободно проходит сквозь ткань. Образующийся фильтрат выводится через желобки-каналы в отдельную емкость. Твердый уплотненный осадок (фильтрационная корка) остается внутри, на фильтрационном материале, откуда его легко удалить.
Для подогрева или охлаждения суспензии (в соответствии с технологическим процессом) предусмотрены каналы для циркуляции теплоносителя или хладагента. Подогрев нужен для растворов, которые кристаллизуются при падении температуры, что недопустимо. 

Принцип работы фильтра

Технологический процесс включает периодически повторяющиеся циклы:

1. В камеру насосом закачивают суспензию.
2. Производят фильтрацию состава до получения осадка определенной толщины.
3. Промывают и высушивают твердую часть, осаженную на фильтре.
4. Открывают рамы, вынимают осадок, утилизируют или используют для дальнейшей переработки.

После освобождения рабочей камеры начинается новый технологический цикл обработки очередной партии суспензии для разделения жидкой и твердой фракции. 

Виды фильтр-прессов

Фильтрационное прессовое оборудование классифицируют по разным признакам в зависимости от особенностей работы, конструкции, размеров.

Рамный  - применяется наиболее часто в химической промышленности. К прочной опоре прикреплены пластины и рамы прямоугольной формы, обтянутые фильтрационным материалом. Между ними закачивают суспензию, сжимают. Жидкость легко проходит сквозь фильтр, отводится в емкость, предназначенную для сбора отфильтрованной жидкости. Твердые вещества остаются на поверхности рам. После завершения отжима рабочие элементы разводятся в стороны, осадок падает вниз под собственной тяжестью.

Камерный  - используется там, где нужно промыть осажденный осадок. Фильтрующая плита и прилегающие к ней плиты (упорная, концевая, несколько прижимных) установлены вертикально. Они перемещаются при помощи направляющих, а пространство между ними образует рабочую камеру толщиной 30 мм. Через специальные отверстия подается чистая вода для промывки образующегося осадка, для обработки горячим паром или сжатым воздухом.

Мембранный (разновидность камерного)  - наиболее прогрессивная технология. Фильтровальный осадок для удаления влаги сжимают надувными мембранами.

Ленточный  - полученный осадок проходит через фильтровальные ленты, где подвергается сгущению, рыхлению, дополнительному отжиму. Давление между прижимными лентами постепенно возрастает, что приводит к полному обезвоживанию фильтрационной корки. Ленточный механизм применяют для отжима минеральных осадков, для которых характерно высокое сопротивление сжатию (низкая способность к сжимаемости).

Автоматизированный - плиты покрыты перфорированными листами, неплотно прилегающими к поверхности. Между плитами и листами оставлено небольшое пространство для прохождения отфильтрованной жидкости. Под давлением внутрь камеры поступает вода для лучшего отжима образующегося осадка. При сборке оборудования все отверстия в плитах совмещают так, что они образуют сплошные каналы для отвода фильтрата и промывочной воды. Осадок сбрасывается на конвейерную ленту, которая движется по обеим сторонам пресса. Весь процесс автоматизирован: подача в камеры рабочего материала, промывка, счистка осадочного слоя, сброс осадка.

Применение камерных, рамных, ленточных фильтр-прессов

Фильтровальные прессы предназначены для физико-механического обезвоживания осадков в технологических процессах. Оборудование применяют там, где нужно суспензии разложить на фракции. 

Отрасли промышленности, где используют фильтр-прессы:

• Нефтеперерабатывающая  - при получении бензина, керосина, дизтоплива, растворителей и прочих веществ из нефти.
• Горная  - для очистки воды, образующейся при обогащении полезных ископаемых при добыче угля, камня, железных руд.
• Производство бетона  - для отделения твердых частиц из воды, которую используют для промывки емкостей, миксеров, смесителей.
• Фармацевтика  - для удаления примесей.
• Металлургическая  - для фильтрации шламов, для очистки сточных вод от отходов производства.
• Пищевая  - для фильтрации сахарных сиропов, для получения масла из масличных растений (подсолнечника, рапса, кукурузы, сои, льна, конопли).
• Волоконная  - для очистки прядильных растворов при производстве синтетических или искусственных волокон.
• Производство стекла, каолина, фарфора ¬¬ - при обработке песчаных и глинистых суспензий, прессовании осадка.
• Сельское хозяйство  - при переработке отходов животноводства, для очистки фермерских стоков.
• Предприятия водоочистки  - для удаления шлама, ила и прочих отложений, которые в изобилии образуются на дне емкостей водоочистных сооружений.

Наибольшим спросом пресс-фильтры пользуются в химическом производстве и при водоочистке природных и сточных вод. Их применяют в локальных очистных сооружениях для обработки канализационных стоков, для обезвоживания и утилизации твердого осадка. В домашнем виноделии используют при приготовлении вин и соков без мякоти.

Заключение

Для очистки суспензий, для разделения чистого фильтрата и твердых фракций применяют специальное фильтрующее оборудование: камерные, рамочные или автоматические фильтр-прессы. Несмотря на различие конструкций у всех видов прессов схожий принцип работы: состав плотно сжимается рабочими рамами, фильтрат выводится из системы по отводным каналам, осадок удаляют, утилизируют или используют по назначению.