تاریخچه توسعه و اصل کار فیلترها

فناوری فیلتراسیون از زمان چین باستان در تولید به کار رفته است و کاغذ ساخته شده از الیاف گیاهی تا 200 سال قبل از میلاد وجود داشته است. در سال 105 پس از میلاد، کای لون روش کاغذسازی را بهبود بخشید. او خمیر الیاف گیاهی را روی یک پرده متراکم بامبو در طول فرآیند کاغذ سازی می چرخاند. آب از میان شکاف های پرده بامبو فیلتر می شود و لایه نازکی از خمیر خیس روی سطح پرده بامبو باقی می ماند. بعد از خشک شدن تبدیل به کاغذ می شود.


اولین فیلتراسیون عمدتاً فیلتر ثقلی بود، اما بعداً از فیلتراسیون فشاری برای بهبود سرعت فیلتراسیون استفاده شد که منجر به ظهور فیلتراسیون خلاء شد. فیلتر خلاء درام دوار که در اوایل قرن بیستم اختراع شد به عملیات فیلتراسیون مداوم دست یافت. پس از آن، انواع مختلف فیلترهای پیوسته یکی پس از دیگری پدید آمدند. فیلترهای عملکرد متناوب (مانند فیلترهای فشار صفحه و قاب) به دلیل توانایی آنها در دستیابی به عملکرد خودکار ایجاد شده اند که منجر به افزایش ناحیه فیلتراسیون می شود. به منظور به دست آوردن باقیمانده فیلتر با رطوبت کم، فیلترهای پرس مکانیکی توسعه داده شده اند.


x


آبی که باید توسط فیلتر تصفیه شود از طریق ورودی وارد بدن می شود و ناخالصی های موجود در آب روی توری فیلتر فولادی ضد زنگ رسوب می کند و در نتیجه اختلاف فشار ایجاد می شود. تغییرات اختلاف فشار در ورودی و خروجی را از طریق یک سوئیچ اختلاف فشار کنترل کنید. هنگامی که اختلاف فشار به مقدار تنظیم شده رسید، کنترل کننده الکتریکی سیگنالی را به شیر کنترل هیدرولیک ارسال می کند تا موتور را به حرکت درآورد. پس از نصب تجهیزات، تکنسین ها آن را رفع اشکال می کنند، زمان فیلتراسیون و زمان تبدیل تمیز کردن را تنظیم می کنند. آبی که باید تصفیه شود از ورودی آب وارد بدن می شود و فیلتر به طور معمول شروع به کار می کند. هنگامی که زمان تمیز کردن از پیش تعیین شده رسید، کنترل کننده الکتریکی سیگنال هایی را به شیر کنترل هیدرولیک و موتور محرک ارسال می کند و اقدامات زیر را آغاز می کند: موتور الکتریکی برس را به چرخش می کشاند، عنصر فیلتر را تمیز می کند، و شیر را برای باز شدن برای تخلیه کنترل می کند. کل فرآیند تمیز کردن فقط ده ها ثانیه طول می کشد، هنگامی که تمیز کردن کامل شد، شیر کنترل را ببندید، چرخش موتور متوقف می شود، سیستم به حالت اولیه خود باز می گردد و فرآیند فیلتر بعدی را آغاز می کند. فضای داخلی محفظه فیلتر عمدتاً از صفحه های فیلتر درشت، صفحه های فیلتر ریز، لوله های مکش، برس های فولادی ضد زنگ یا نازل های مکش فولاد ضد زنگ، حلقه های آب بندی، پوشش های ضد خوردگی، شفت های چرخان و غیره تشکیل شده است.


یک فیلتر ساده با جدا کردن ظرف به محفظه های بالا و پایین با استفاده از یک محیط فیلتر تشکیل می شود. سوسپانسیون به محفظه بالایی اضافه می شود و تحت فشار از طریق محیط فیلتر وارد محفظه پایینی می شود تا یک فیلتر تشکیل دهد. ذرات جامد روی سطح محیط فیلتر به دام می افتند تا بقایای فیلتر (یا کیک فیلتر) را تشکیل دهند. در طی فرآیند فیلتراسیون، لایه باقیمانده فیلتر روی سطح محیط فیلتر به تدریج ضخیم می شود و مقاومت مایع عبوری از لایه باقیمانده فیلتر افزایش می یابد و در نتیجه سرعت فیلتراسیون کاهش می یابد. هنگامی که محفظه فیلتر با باقیمانده فیلتر پر شد یا سرعت فیلتر بسیار کم است، فیلتر را متوقف کنید، باقیمانده فیلتر را بردارید و محیط فیلتر را دوباره تولید کنید تا یک چرخه فیلتر کامل شود.


مایع باید هنگام عبور از لایه باقیمانده فیلتر و محیط فیلتر بر مقاومت غلبه کند، بنابراین باید اختلاف فشار در دو طرف محیط فیلتر وجود داشته باشد که نیروی محرکه برای دستیابی به فیلتراسیون است. افزایش اختلاف فشار می تواند فیلتراسیون را تسریع کند، اما ذراتی که تحت فشار تغییر شکل می دهند، مستعد مسدود شدن منافذ محیط فیلتر در اختلاف فشار زیاد هستند و در نتیجه فیلتراسیون کندتر می شود.


سه روش برای فیلتراسیون سوسپانسیونی وجود دارد: فیلتراسیون لایه سرباره، فیلتراسیون عمیق و فیلتراسیون غربالی.


  فیلتراسیون لایه باقیمانده فیلتر: در مرحله اولیه فیلتراسیون، محیط فیلتر فقط می تواند ذرات جامد بزرگ را حفظ کند، در حالی که ذرات کوچک همراه با فیلتر از محیط فیلتر عبور می کنند. پس از تشکیل لایه باقیمانده فیلتر اولیه، لایه باقیمانده فیلتر نقش اصلی را در فیلتراسیون ایفا می کند، جایی که ذرات بزرگ و کوچک رهگیری می شوند، مانند فیلتر پرس صفحه و فریم فیلتر.


فیلتراسیون عمیق: محیط فیلتر ضخیم است و سوسپانسیون حاوی ذرات جامد کمتری است که کوچکتر از منافذ محیط فیلتر هستند. در طی فیلتراسیون، ذرات وارد منافذ می شوند و در منافذ جذب می شوند، مانند فیلترهای لوله پلاستیکی متخلخل و فیلترهای شنی.


¢ فیلتراسیون غربال: ذرات جامد که توسط فیلتراسیون رهگیری می شوند بزرگتر از منافذ محیط فیلتر هستند و ذرات جامد در داخل محیط فیلتر جذب نمی شوند. به عنوان مثال، صفحه فیلتر درام چرخشی ناخالصی های درشت فاضلاب را فیلتر می کند. در فرآیند فیلتر کردن واقعی، این سه روش اغلب به طور همزمان یا متوالی ظاهر می شوند.