فیلترپرس چیست؟

فیلتر پرس Filter press دستگاهی متشکل از صفحات متعدد و کنار هم قرار می گیرد و با روکش پارچه فیلتری مخصوص می باشد.  عبور فاضلاب از آن و تحت فشار قرار گرفتن صفحات منجر به جداسازی مواد جامد در آن می شود. این دستگاه با توجه به نحوه کار و آبگیری از دوغاب های صنعتی، قادر به تولید لایه ای شبیه به کیک از مواد جامد موجود در فاضلاب هستند که در محیط های مختلف و به دلایل متفاوت مورد استفاده قرار می گیرد.

در ساختار سیستم فیلتر پرس چندین صفحه با روکش پارچه فیلتر پرس وجود دارد که با کمک نیروی دست یا هیدرولیکی فشرده میشود و با فشار وارد کردن به فاضلاب عملیات جداسازی با بازدهی بالا صورت می گیرد. در دستگاه های فیلتر پرس که صفحات با کمک نیروی هیدورلیکی فشرده می گردند، نیروی لازم برای فشرده سازی آنها توسط جک هیدرولیکی تامین میشود. جک های هیدرولیکی با توجه به تعداد صفحات و اندازه دستگاه دارای اندازه و ابعاد متفاوتی هستند. اجزای فیلتر فشاری شامل شاسی یا بدنه، صفحات فیلتر، فیتینگ، پارچه فیلتر پرس، الکتروموتور، پمپ هیدرولیک، شیر هیدرولیک، کنترل پنل، تابلو برق، جک و سیستم هیدرولیک می باشد.

انواع فیلترپرس

فیلتر فشاری یا پرسی را بر اساس فاکتورهای مختلف می توان تقسیم بندی کرد که هر یک دارای ویژگی هی خاصی هستند. به عنوان مثال، این گروه از سیستم های تصفیه فاضلاب را می توان با توجه به نیروی مورد نیاز جهت فشرده سازی صفحات در دو گروه دستی و هیدورلیکی قرار داد.

فیلترپرس دستی

در نوع دستی فشرده سازی صفحات توسط اپراتور صورت می گیرد که البته این نوع فیلتر پرس دارای سایز و ابعاد کوچکی می باشد و در محیط های صنعتی و بزرگ کاربرد ندارد.

فیلترپرس دستی
فیلترپرس دستی

فیلتر پرس اتوماتیک

این نوع فیلتر پرس بیشتر در محیط های بزرگ و معادن کاربرد داشته و مهم ترین ویژگی آن، تخلیه کیک ها به صورت خودکار می باشد. این نوع فیلتر فشاری سرعت کار را تا حد زیادی افزایش داده و به دلیل عدم نیاز به اپراتور انسانی برای تخلیه کیک ها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود.

فیلتر پرس هیدورلیکی

در طراحی و ساخت فیلتر پرس هیدرولیکی از جک های هیدرولیکی با قدرت و اندازه های مختلف استفاده می گردد که پس از قرار گرفتن فاضلاب در دستگاه، صفحات را فشرده می کند.

در نهایت و پس از اتمام جداسازی جامد از مایع، مجدد صفحات در حالت قبل قرار گرفته و از هم فاصله میگیرند. فیلتر پرس هیدرولیکی در محیط های صنعتی و بزرگ کاربرد زیادی دارند و با کاهش خطای انسانی بازدهی دستگاه را افزایش می دهند.

در دسته بندی دیگر می توان سیستم فیلتر پرس فاضلاب را با توجه به نوع صفحات و فرآیند جداسازی جامد از مایع در دستگاه به دو نوع ممبران (حجم متغییر) و چمبر (حجم ثابت) تقسیم کرد.

فیلتر پرس ممبران (حجم متغیر)

فیلتر فشاری ممبران یا حجم متغیر یکی از رایج ترین انواع سیستم های تصفیه و جداسازی جامد از مایع فاضلاب می باشد که بیشتر در محیط های صنعتی و بزرگ کاربرد دارد. در این نوع فیلترپرس ،پس از ورود فاضلاب وسایل به دستگاه و فشرده شدن صفحات، نیروی فشار مازاد به سیال وارد میشود و جداسازی بهتر و با بازدهی 90 درصد صورت می گیرد.

فیلتر پرس چمبر (حجم ثابت)

نوع دیگر فیلترهای فشاری به حجم ثابت یا چمبر شناخته می شوند. که بیشتر در کارخانجات صنایع غذایی کاربرد دارد. در این نوع سیستم فیلتراسیون، پس از فشردن صفحات فشار مازاد به سیال وارد نمی شود و به همین خاطر حجم ثابت می نامند.

طرز کار Filter press

مراحل انجام کار توسط دستگاه فیلتر پرس به صورت زیر می باشد:

  • فاضلاب یا سیال از شیرهای ورودی وارد دستگاه می شود. و فضای بین صفحات را کاملا پر می کند.
  • پس از پر شدن کامل فضای بین صفحات، جت هیدرولیک به صفحات متحرک فشار می اورد. با وارد شدن فشار به صفحات و سیال، مایع جدامیشود. و جامدات محلول در آن در اثر برخورد با پارچه فیلتراسیون روی صفحه انباشته میشوند.
  • مایع تصفیه از شیر خروجی تخلیه می شود. و به بیرون از دستگاه منتقل می گردند.
  • پس از اتمام فرآیند جداسازی جامد از مایع، صفحات سیستم که توسط زنجیرهای مقاوم به هم متصل هستند. به سمت راست هدایت و لایه انباشته میشود. روی پارچه فیلتراسیون که اصطلاحا آن را کیک میگویند از صفحات جدا و از دستگاه تخلیه می گردند.

اجزای فیلترپرس:

اجزاي تشكيل دهنده ي دستگاه فيلترپرس شامل موارد زیر می باشد:
شاسي دستگاه فيلترپرس
شاسي دستگاه فيلترپرس شامل قسمت هاي ورودي فيلتر، عقبه فيلتر، صفحه متحرك و بازوها است.
صفحه دستگاه فيلترپرس
صفحات بكارگرفته در دستگاه فيلترپرس از مواد پلاستيكي، چدني و يا آلمنيومي تهيه می گردند
قاب دستگاه فيلترپرس
قاب بكارگرفته در دستگاه فيلترپرس میتوان از مواد پلاستيكي، چدني و يا آلمنيومي تهيه کرد.
يونيت هيدروليك
قسمت يونيت هيدروليك دستگاه فيلترپرس. از اجزای الكتروموتور، پمپ هيدروليك، شير هيدروليك و شيلنگ ها تشكيل میشود.

1. ساختار و اجزای اصلی فیلترپرس

الف) فریم (Frame):

ساختار اصلی دستگاه که تمامی اجزا روی آن نصب می‌شوند. معمولاً از فولاد مقاوم یا مواد ضد خوردگی ساخته می‌شود.

  • ثابت و متحرک: شامل یک صفحه ثابت در یک سمت و یک صفحه متحرک در سمت دیگر.

  • ریل‌ها و ستون‌ها: برای حرکت دادن صفحات و توزیع یکنواخت نیرو.

ب) صفحات فیلترپرس (Filter Plates):

جایی که عملیات فیلتراسیون انجام می‌شود.

  • انواع صفحات:

    • صفحات Chamber (حفره‌ای): مناسب برای فیلتراسیون مواد جامد-مایع با راندمان بالا.

    • صفحات Membrane (غشایی): برای افزایش فشار اضافی و کاهش رطوبت کیک.

    • صفحات Plate and Frame: مناسب برای مواد ریزدانه و شیمیایی خاص.

  • جنس صفحات: پلی‌پروپیلن، چدن، فولاد ضد زنگ، یا پوشش‌دار برای کاربردهای خاص.

ج) پارچه فیلترپرس (Filter Cloths):

روی صفحات نصب می‌شود و نقش جداکننده اصلی جامد و مایع را ایفا می‌کند.

د) سیستم هیدرولیک:

برای باز و بسته کردن صفحات و اعمال فشار لازم. این سیستم می‌تواند دستی، نیمه‌اتوماتیک، یا تمام‌اتوماتیک باشد.

ه) سیستم تغذیه (Feed System):

پمپ‌های تغذیه مواد به دستگاه که معمولاً شامل پمپ‌های دیافراگمی، پیستونی یا سانتریفیوژ است.

و) سیستم جمع‌آوری مایع (Filtrate Collection):

خروجی‌های مخصوص برای جمع‌آوری مایع تصفیه‌شده.

2. عملکرد دستگاه فیلترپرس

  1. ورود مواد: دوغاب (جامد و مایع مخلوط) از طریق پمپ تغذیه وارد صفحات می‌شود.

  2. توزیع مواد: مواد به‌صورت یکنواخت در فضای بین صفحات توزیع می‌شوند.

  3. اعمال فشار: با بسته شدن صفحات، فشار هیدرولیک اعمال می‌شود تا مایع از جامد جدا شود.

  4. فیلتراسیون: مایع از طریق پارچه فیلتر عبور کرده و جامدات به‌صورت کیک (Cake) باقی می‌مانند.

  5. تخلیه کیک: پس از اتمام فیلتراسیون، صفحات باز شده و کیک جامد تخلیه می‌شود.

3. انواع دستگاه‌های فیلترپرس

الف) دستی (Manual Filter Press):

  • عملیات باز و بسته کردن صفحات به‌صورت دستی انجام می‌شود.

  • مناسب برای کاربردهای کوچک و حجم کم.

ب) نیمه‌اتوماتیک (Semi-Automatic Filter Press):

  • صفحات به‌صورت اتوماتیک باز و بسته می‌شوند، اما تخلیه کیک ممکن است دستی باشد.

ج) تمام‌اتوماتیک (Fully Automatic Filter Press):

  • تمام فرایندها شامل تغذیه، فیلتراسیون، و تخلیه کیک به‌صورت اتوماتیک انجام می‌شود.

  • مناسب برای کاربردهای صنعتی با حجم بالا.

د) فیلترپرس با صفحات غشایی (Membrane Filter Press):

  • دارای صفحات غشایی برای فشرده‌سازی کیک و کاهش رطوبت باقی‌مانده.

ه) فیلترپرس نواری (Belt Filter Press):

  • ترکیب فیلترپرس و سیستم نوار نقاله برای جداسازی پیوسته.

4. ویژگی‌های تخصصی

  • فشار کاری: از 6 تا 30 بار یا بیشتر بسته به نوع دستگاه.

  • دما: قابل استفاده برای مواد با دمای محیط یا مواد داغ (تا 200 درجه سانتی‌گراد).

  • ظرفیت: از چند لیتر تا صدها مترمکعب در روز.

  • ابعاد صفحات: از 300x300 میلی‌متر تا 2000x2000 میلی‌متر.

5. کاربردهای فیلترپرس

  • صنایع معدنی: جداسازی مواد معدنی و بازیافت آب.

  • صنایع غذایی: فیلتراسیون شربت، روغن، یا نوشیدنی.

  • صنایع شیمیایی: تصفیه مواد شیمیایی و بازیافت.

  • صنایع دارویی: جداسازی و خالص‌سازی مواد دارویی.

  • تصفیه فاضلاب: کاهش حجم لجن و تصفیه آب.

مطالعه موردی: بهینه‌سازی فرآیند جداسازی جامد-مایع در صنعت معدن

زمینه پروژه

در صنعت معدن‌کاری مس در شیلی، نیاز به بهبود فرآیند جداسازی جامد-مایع از دوغاب‌های معدنی به‌منظور بازیابی محلول‌های ارزشمند معدنی و کاهش حجم ضایعات صنعتی مورد تأکید قرار گرفت. مشکلاتی از جمله راندمان پایین جداسازی، اتلاف محلول و مصرف انرژی بالا وجود داشت.

اهداف پروژه

  1. افزایش راندمان بازیابی محلول معدنی به بیش از 95٪.

  2. کاهش زمان چرخه جداسازی برای افزایش ظرفیت تولید.

  3. به حداقل رساندن مصرف انرژی و اثرات زیست‌محیطی.

راه‌حل ارائه‌شده

شرکت ANDRITZ از فیلترپرس‌های با فشار بالا (High-Pressure Filter Presses) مجهز به سیستم اتوماسیون هوشمند استفاده کرد. این دستگاه‌ها توانایی اعمال فشار تا 30 بار را داشتند که به تخلیه حداکثری آب از کیک جامد کمک می‌کرد.

ویژگی‌های کلیدی فناوری:

  • سیستم‌های حسگر هوشمند: برای نظارت لحظه‌ای بر فشار و جریان مایع.

  • صفحات فیلتر با طراحی بهینه: کاهش زمان پرشدن و تخلیه.

  • مصرف انرژی کارآمد: استفاده از پمپ‌های فشار قوی با راندمان بالا.

نتایج پروژه

  • راندمان جداسازی: بازیابی محلول معدنی از 85٪ به 97٪ افزایش یافت.

  • کاهش حجم کیک جامد: ضخامت کیک جامد به طور متوسط 20٪ کاهش یافت، که ذخیره‌سازی ضایعات را آسان‌تر کرد.

  • بهبود زمان چرخه: زمان چرخه از 45 دقیقه به 30 دقیقه کاهش یافت.

  • صرفه‌جویی در مصرف انرژی: استفاده از پمپ‌های پیشرفته، مصرف انرژی را حدود 15٪ کاهش داد.

این پروژه نشان داد که استفاده از فناوری‌های پیشرفته در فیلترپرس‌ها می‌تواند تأثیرات اقتصادی و زیست‌محیطی قابل‌توجهی داشته باشد. موفقیت در این پروژه موجب گسترش استفاده از فیلترپرس‌های فشار بالا در دیگر معادن منطقه شد.

نمودار یا دیاگرام فیلترپرس (Filter Press Diagram) معمولاً به‌صورت شماتیک یا فنی طراحی می‌شود و اجزا و عملکرد این دستگاه را نمایش می‌دهد. فیلترپرس‌ها برای جداسازی جامدات از مایعات در صنایع مختلف مانند معدن، شیمیایی، غذایی و دارویی به‌کار می‌روند. در این دیاگرام‌ها می‌توان بخش‌های مختلف دستگاه را مشاهده کرد که شامل موارد زیر هستند:

 

 

1. صفحات فیلترپرس (Filter Plates):

صفحات موازی که بین آنها کیک (مواد جامد) تشکیل می‌شود. این صفحات به دو نوع صفحه فیلتر و صفحه چکه تقسیم می‌شوند.

2. پارچه فیلتر (Filter Cloth):

یک پارچه خاص که روی صفحات نصب می‌شود تا ذرات جامد را جدا کرده و اجازه عبور مایع (فیلترات) را بدهد.

3. مجموعه هیدرولیکی:

سیستمی که برای بستن و فشرده کردن صفحات استفاده می‌شود و از نشتی جلوگیری می‌کند.

4. ورودی خوراک (Feed Inlet):

محلی که دوغاب (مخلوط جامد و مایع) وارد دستگاه می‌شود.

5. خروجی فیلترات (Filtrate Outlet):

مکان‌هایی که مایع تصفیه‌شده از دستگاه خارج می‌شود.

6. سیستم تخلیه کیک:

بعد از کامل شدن فرآیند فیلتراسیون، کیک تشکیل‌شده بین صفحات باید تخلیه شود. این کار می‌تواند دستی یا اتوماتیک انجام شود.

7. پمپ تغذیه (Feed Pump):

پمپی که وظیفه دارد دوغاب را به دستگاه ارسال کند.

عملکرد کلی:

  • دوغاب از طریق ورودی خوراک به صفحات منتقل می‌شود.

  • مایع از پارچه فیلتر عبور کرده و جامدات بین صفحات به‌صورت کیک باقی می‌مانند.

  • پس از پر شدن صفحات، کیک‌ها تخلیه شده و فرآیند تکرار می‌شود.

صفحه اصلیبازگشت به بالاپروژه ها