فلتر الحزام (يسمى أحيانًا فلتر ضغط الحزام أو ضغط فلتر الحزام) هو ماكينة صناعية تُستخدم في عمليات فصل المواد الصلبة/السائلة، وبخاصة إزالة الشقوق في الصناعة الكيميائية والتعدين ومعالجة المياه. كما تستخدم مكابس فلاتر الحزام في إنتاج عصير التفاح، والكيدر، وتصفيح اللونماش. [1] يتم الحصول على عملية الترشيح بشكل أساسي من خلال تمرير زوج من قطع القماش والسيور الفلترة عبر نظام البكرات. يأخذ النظام ضغينة أو روزة كوجبة، ويفصله إلى فلترة وكعكة صلبة
رسم تخطيطي لفلتر سير: تقع الرواسب في قادوس التغذية بين مرحاضين للفلتر (مبينة باللون الأخضر والأرجواني). يتم استخراج السائل في البداية بفعل الجاذبية، ثم بالضغط على قطعة القماش عبر البكرات. يخرج فيلتريتي من خلال التصريف، بينما يتم تصفيح المواد الصلبة في حاوية.
تطبيقات
يستخدم فلتر الحزام بشكل أساسي في تصريف الرواسب والكسالى واستخراج العصير من التفاح والكمثرى والفواكه الأخرى، بالإضافة إلى العنب في صناعة النبيذ، إلخ. وتستخدم فلاتر الحزام على الصعيدين البلديات والصناعي في مجموعة من المناطق بما في ذلك معالجة مياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي ومعالجة المياه المعدنية والتعدين، مصانع الصلب، مصانع الفحم، مصانع البيرة، الصباغة، مصانع التانير، بالإضافة إلى مصانع الكيماويات والورق.
تقتصر تطبيقات فلتر الحزام على الفاكهة المائلة أو المجروبة أو المهروسة التي يمكن معالجتها. وتشمل هذه القذف من الاستخدام البلدي الحمى الخام وغير الميكروي المهزّ هوائياً والملوطأة بأيكلوروبكيا، وحقد الطمي، وحشيقة الليموني الملتفة، وحرير مياه النهر. وفي الصناعة، يتم الحصول على أي حقد أو ذعوب من نفايات معالجة الأغذية، ولب الورق، ونفايات كيميائية، والنفايات الصيدلانية، والنفايات الصناعية، وسدقات معالجة النفايات الصناعية، ونفايات البتروكيماويات. ويمكن أن تشمل هذه النفايات الرواسب المختلطة، والرعوت المعدنية، والرواسب الترابية، وطين الغسيل بالفحم، والحمأة البيولوجية، والحمأة الأولية، والقش، والخشب أو بقايا الورق.
وتشمل بعض أهداف الري تقليل الحجم لتقليل تكاليف النقل والتخزين، وإزالة السوائل قبل التخلص من النفايات، وتقليل متطلبات الوقود قبل مواصلة التجفيف أو الحرق، وإنتاج المواد الكافية للتجفيف، وتجنب الجريان السطحي، والتجميع عند استخدامه في تطبيقات الأراضي، وتحسين عمليات التجفيف الأخرى. تم تصميم فلاتر الحزام خصيصًا لكل من هذه التطبيقات وعمليات التغذية الخاصة.
مزايا/ قيود
هناك العديد من عمليات الفصل المادي المشابهة لضغط فلتر الحزام المستخدم في إزالة الماء، بما في ذلك أجهزة الطرد المركزي، وفلاتر أقراص التفريغ، والضغط على اللوحة وفلتر الإطار. عند المقارنة بفلاتر الضغط الأخرى، تستخدم فلاتر الحزام مستويات ضغط أقل نسبيًا. على الرغم من أن أجهزة الطرد المركزي تحتوي على محتوى رطوبة أقل وتكاليف أقل وعمليات أبسط في معالجة أطراف الفحم،[6] تميل فلاتر الحزام إلى تقليل الضوضاء وتقليل أوقات بدء التشغيل وإيقاف التشغيل بشكل أسرع. belt filters tend to make less noise and have much quicker startup and shutdown times.
تعتبر فلاتر السيور بسيطة وموثوقة، مع توفر جيد، وتوفير عدد قليل من الموظفين، وسهولة الصيانة، وعمر طويل. The belt filter is most advantageous when installed such that it is open and viewable at floor level for easier adjustment and monitoring. This is of course subject to what lighting and ventilation will allow. ويعتبر فلتر السيور أكثر مزايا عند تركيبه بحيث يكون مفتوحًا ومشاهداً على مستوى الأرضية لتسهيل عملية الضبط والمراقبة. وهذا بالطبع خاضع لما تسمح به الإضاءة والتهوية.
غالبًا ما تُستخدم كبس فلتر الحزام في معالجة مياه الصرف الصحي، وبالتالي فقد تصبح رائحة حمأة الأعلاف والانبعاثات المتطايرة والمواد الكيميائية المستخدمة في العلاج مشكلة. ومن طرق التحكم استخدام المواد الكيميائية التي تؤدي إلى تحييد الروائح مثل برمنغنات البوتاسيوم. إلا أن هذا لا يؤدي إلا إلى تحييد الروائح ولا يؤثر على أي غازات أو مواد كيميائية. على الرغم من إمكانية التحكم في جميع المشكلات عن طريق إغلاق الفلتر، إلا أن الحاوية تقلل من الرؤية الأساسية وإمكانية الوصول السهل إلى الماكينة لإجراء الصيانة والإصلاحات، مما يؤدي إلى التشغيل التلقائي المكلف للعملية.
كما تشتهر مطبعة فلتر الحزام بالإنتاجية العالية السعة as it is designed to handle excess capacity حيث أنها مصممة للتعامل مع السعة الزائدة. كما أنها تتميز بتكاليف أولية منخفضة وتكاليف تشغيل منخفضة للطاقة، ومع ذلك، إذا كان معدل النقل أقل من 4 ملايين جالون في اليوم، قد تكون أداة ضغط فلتر الحزام أقل تكلفة من النقل بالسوائل، أو استئجار منشأة معالجة، أو استخدام طرق غير ميكانيكية لإزالة الماء مثل تجفيف الأسرّة أو الأسرّة المعاد شفرها.
فلاتر السيور أقل فعالية عند معالجة بعض التغذيات. ما لم يتم خلط التغذية جيدًا من جهاز الحفر، فإن استخدام فلاتر السير سيكون أكثر تكلفة عند معالجة تغذية ذات محتوى مختلف من المواد الصلبة، حيث يتطلب ذلك مزيدًا من انتباه المشغل، زيادة تكاليف التوظيف. يمكن أن يؤدي استخدام مواد تغذية ذات شحم وزيت عالي إلى خفض نسبة المواد الصلبة في قالب الحلوى عن طريق إعمادة فلتر الحزام ويجب فحص جميع المواد التي يتم تغذيتها لحماية الحزام من التلف بسبب الأجسام الحادة. قد يؤثر نوع التغذية أيضًا على عملية الغسيل. يجب غسل فلتر الحزام بشكل متكرر وهو يستهلك كمية كبيرة من الماء والوقت. يمكن تقليل هدر الماء والوقت، بالإضافة إلى التكاليف المرتبطة بذلك عن طريق أتمتة نظام الغسيل واستخدام النفايات السائلة. .وسم <ref> غير صحيح؛ أسماء غير صحيحة، على سبيل المثال كثيرة جدا للحصول على نسبة صلبة مرغوبة من الرواسب أو الطين المطلوب معالجتها.
تحتوي عملية ضغط فلاتر الحزام على 4 مناطق رئيسية: منطقة التكييف المسبق، ومنطقة تصريف الجاذبية، ومنطقة الضغط الخطي (الضغط المنخفض)، ومنطقة ضغط البكرات (الضغط العالي). سلسلة مكيفة مسبقًا، والتي يتم تكثيفها و/أو تكثيفها وفقًا للتغذية والعملية، يتم تجفيفها في منطقة تصريف الجاذبية.
السير المميل حيث يحدث تصريف للجاذبية من المياه الحرة يتم ضبط حجم منطقة تصريف الجاذبية وفقًا لتركيزات المواد الصلبة. يمكن استخدام الحجم القياسي لتركيزات المواد الصلبة التي تبلغ 1.5 في المائة أو أكثر، ولكن يجب استخدام إعداد به منطقة تصريف أطول أو حجم ممتد من أجل المواد الصلبة التي تغذّي 1.5 إلى 2.5 في المائة لتصريف المياه بشكل أكثر حرية قبل الضغط. بالنسبة للحمأة المخفَّعة ذات المواد الصلبة للتلقيم التي تقل عن 1.5 في المائة، يمكن استخدام حزام صرف مستقل للجاذبية. يستخدم هذا الحزام في منطقة تصريف الجاذبية فقط، وليس في مناطق الضغط. تستخدم مناطق الضغط أو الإسفين سيرين، علوي وسفلي، لتقديم شطيرة التغذية معاً، ولكن منطقة الجاذبية المستقلة لها سيرها الخاص، مما يجعل فلتر الحزام نظام ثلاثي السيور وفقًا للظروف المطلوبة.
تتميز فلاتر الحزام بأنها متعددة الاستخدامات، وهي مصنوعة لتناسب الشقوق أو الشقوق أو الفاكهة المجزأة التي يجب معالجتها. بالنسبة لعملية التغذية أو المعالجة التي تنتج روائح كريهة، انبعاثات متطايرة، مسببات الأمراض والغازات الخطرة مثل كبريتيد الهيدروجين يمكن أن يتضمن فلتر الحزام أغطية للأدخنة أو حتى أن يكون مغلقًا بالكامل في مبيت محكم الإغلاق. نظرًا لانخفاض الرؤية وزيادة التآكل المرتبط بالحاوية، يمكن أيضًا تشغيل عملية فلتر الحزام تلقائيًا. يمكن العثور على مناطق فلترة كبيرة وبكرات إضافية وسرعة سير متغيرة في تصميمات فلاتر ضغط السير المتقدمة.
خصائص العملية
تم تصميم فلاتر ضغط السير للسعة الصلبة، حسب الوزن أو الحجم، بدلاً من تدفق مياه الصرف الصحي. يجب تحديد تركيز المواد الصلبة بناءً على تركيز المواد الصلبة الأساسية في التغذية والمواد الصلبة الأخرى التي قد تترسب أثناء العلاج. سيختلف تركيز المواد الصلبة لعملية ما، وبالتالي يجب أن يكون للتصميم القدرة على التعامل مع تركيزات المواد الصلبة المتفاوتة التغذية.
تعتمد التغذية إلى فلتر ضغط السير على نوع المواد الصلبة، والمنتج المطلوب، وتصميم الفلتر. بالنسبة لمعظم أنواع الرواسب، يكون تركيز المواد الصلبة الجافة في الغذاء يتراوح عادة بين 1 و 10 ٪. الحقد (أو الكعكة) الناتجة عن ذلك. كما أن تركيز المواد الصلبة الجافة ينخفض عادة في نطاق 12-50%.إغلاق </ref> مفقود لوسم <ref>
يتم قياس الإدخال في فلتر ضغط السير بشكل عام بمعدل التحميل من المواد الصلبة الجافة (كتلة المواد الصلبة الجافة في كل مرة في عرض السير). ومرة أخرى، يعتمد التحميل من المواد الصلبة للإدخال على نوع الرواسب ومواد الفلاتر، ولذلك يوجد اختلاف كبير في معدلات التحميل من المواد الصلبة الجافة لفلاتر الضغط الخاصة بسير التشغيل. وبشكل نموذجي، تنخفض معدلات التحميل الصلبة ذات النطاق المنخفض في نطاق يتراوح بين 40 و230 كجم/ساعة/ساعة، ويهبط معدل التحميل من المواد الصلبة ذات النطاق العالي في نطاق يتراوح بين 300 و910 كجم/ساعة/م عرض السير. بينما يعتبر التحميل مهمًا لقياس معدل الإنتاج، من المهم أيضاً مراعاة سمك الكعكة التي تتكون في قسم الجاذبيّة والصرف. يؤثر سمك الكعكة على نفاذية وسائل الترشيح ومعدل الترشيح. يجب إجراء اختبار لنوع التلطيخ المحدد لتحديد سُمك الكعكة الأمثل. في بعض الحالات التي يكون فيها استرداد الفلترة أمرًا مهمًا، قد يكون من الضروري تقديم خطوة لغسيل الكعكة.
الهدف الأساسي لفلتر ضغط الحزام هو إزالة الرواسب من الماء ويحدث الكثير من هذه المياه في منطقة تصريف مياه الجاذبية. يمكن لمنطقة تصريف الجاذبية أن تحقق زيادة بنسبة 5 إلى 10 في المائة في تركيز المواد الصلبة. وتعتمد درجة تصريف المياه في منطقة تصريف الجاذبية بشكل كبير على نوع المواد الصلبة، ومواد المصفى، وتكييف الرواسب. تتأثر المياه التي يتم الحصول عليها في منطقة تصريف الجاذبية بشكل سلبي إذا كانت الرواسب منتشرة بشكل سيء عبر الحزام أو وقت الإقامة غير كاف. تكييف الرواسب هو إضافة المواد الكيميائية لتعزيز تغذف الجسيمات لتكوين حقد سميك وتعزيز التملّق. يمكن تعزيز عملية الشي عن طريق إضافة مادة متفاعلة وتنفف عن طريق إضافة جزيء مرتفع الوزن الجزيئي بوليمر. يتم تحسين التضاؤل باستخدام جرعة البوليمر المثلى، وتديلواية البوليمر والخلط. كما يجب مراقبة درجة الحموضة في سلسلة التغذية والتحكم فيها حيث يؤدي انخفاض درجة الحموضة إلى انخفاض التموّج
. من المهم إيجاد القيمة المثلى لكل معلمة تكييف حيث أن الكثير من البوليمر أو الخلط قد يكون له تأثير سلبي على التواء وزيادة كبيرة في نفقات التشغيل. آثار تكييف الرواسب واضحة أكثر في منطقة الجاذبية التي يمكن تكرارها بسهولة مقياس معملي يمكن تحديد إستراتيجية التكييف المثلى فيه.[10] ولكي يكون فلتر ضغط الحزام قابلاً للاستمرار صناعياً، يجب أن يكون فعالاً من الناحية الاقتصادية وبالتالي يكون الحد الأقصى للإنتاجية مطلوبًا. بدون تكييف كافٍ، يعتبر تصريف الجاذبية خطوة عملية الحد بشكل عام، ولكن مع التخفيف الأمثل يمكن نقل خطوة عملية الحد إلى منطقة الضغط.
في منطقة الضغط الخاصة بفلتر ضغط الحزام، يتم ضغط قالب الحلوى الخاص بالفلتر بين السيرين ومرر فوق البكرات للضغط على قالب الحلوى. هناك عدد مثالي من الأسطوانات التي لا ينتج عنها بالضرورة منتج أكثر جفافًا. يتم الحصول على منتج أكثر جفافًا من سرعة سير أقل بدلاً من وقت الضغط الزائد. ويتم تحسين الأداء الكلي لمرشح ضغط السير في الأماكن التي يتم فيها تغيير المعلمات مثل نوع الرواسب، يتم تقليل تركيز المواد الصلبة للتلقيم والتكييف إلى أدنى حد. يتم تقييم كفاءة فلتر ضغط الحزام في أغلب الأحيان بناءً على المواد الصلبة الجافة للكعك المنتج، والاسترداد من المواد الصلبة، والهجرة الجانبية للحمأة على الحزام.
يتم تقييم كفاءة فلتر ضغط الحزام في أغلب الأحيان بناءً على محتوى المواد الصلبة الجافة من كعكة المنتج، والاسترداد من المواد الصلبة، والهجرة الجانبية للتلطيخ على الحزام.[11] استرداد المواد الصلبة الجافة هو النسبة المئوية من المواد الصلبة الجافة المستردة من تلطيخ التغذية. تعتمد عملية استرداد المواد الصلبة على وسائط الفلتر التي يجب اختيارها لضمان نفاذية جيدة لتعزيز عملية إزالة الماء ولكن مع قطر المسام صغير بما يكفي بحيث لا ينخفض معدل استرداد المواد الصلبة بشكل كبير. من المهم أن يكون فلتر ضغط الحزام مزللاً فعالاً لغسل الحزام بحيث لا يؤدي التعمية إلى تقليل نفاذية الحزام.[5] يرتبط استرداد المواد الصلبة مباشرة بتنقية الجودة وبالتالي يجب أن تلبي وسائط الفلتر وترتيب العملية جودة الكعكة المطلوبة وتصفّح. محتوى المواد الصلبة الجافة
هو مقياس من درجة المياه. تزداد درجة المياه عند خفض سرعة السير.[11] خفض سرعة السير يقلل من سعة العملية. تربط العلاقة المتبادلة التالية معدل تدفق كتلة الإدخال بسرعة السير:[11]
Q0=M0SbLStudge0
حيث Q0 = معدل تدفق الكتلة (كجم/ثانية)، وm0 = تحميل الكتلة (كجم/م2)، وSB = سرعة السير (م/ث)، وLsludge0 = العرض الأولي للتلطيخ عبر السير (م). ولذلك، للحفاظ على معدل النقل الاقتصادي على نطاق صناعي عند سرعة سير أقل، يجب زيادة التحميل الجماعي للحمأة وعرضها عبر الحزام. وقد تبين أن زيادة تحميل المواد الصلبة تقلل قليلا من تركيز المواد الصلبة الجافة للكعك في حين تزيد بشكل كبير من احتمال تدفق الرواسب على الحزام.
[11] الهجرة الجانبية للحمأة على الحزام هي قياس لمدى انتشار الرواسب عبر عرض الحزام. تعني زيادة هجرة الرواسب الجانبية خروج الرواسب من حافة الحزام والانسياب إلى الفلترة. لذلك، فإن زيادة هجرة الرواسب الجانبية تؤثر سلبا على جودة الفلترة والاسترداد الجاف للمواد الصلبة. بوجه عام، يبلغ الحد الأدنى لسمك قالب الحلوى الذي يتم تفريغها من خلال التصميم 3 إلى 5 مم.[5] ويضمن ذلك أن تكون الكعكة سميكة بما يكفي لتفريغها ويسهل إزالتها من الحزام.
استدلالات التصميم
لزيادة التكلفة وتقليل رطوبة المنتج، من بين أكثر خيارات الري شيوعًا مكثف ومكثن عميق للسرير ومضغطات للحزام ومضغطات فلاتر الأغشية. وبشكل عام، لا تظهر أجهزة الطرد المركزي وغيرها من التقنيات المتنافسة ميزة كبيرة في التكلفة مقارنة بفلتر ضغط الحزام، وذلك بسبب جفاف الكعكة نفسه. تكلفة الفلوكولا غالبا ما تكون تكلفة تشغيل كبيرة لمعدات إزالة الماء. تتميز فلاتر ضغط السير بشكل عام بأقل استهلاك للأخمامة لأي من العمليات المدرجة باستثناء عمليات ضغط الفلاتر الغشائية وطرد الطرد المركزي.[12]
تؤدي زيادة التركيز الثابت للأعلاف إلى زيادة معدل الترشيح الثابت، وتقليل محتوى رطوبة الكعكة، وإنتاج كعكة أكثر تجانساً، وكل ذلك يعد نتائج مرغوبة. إذا زيادة التركيز العلف الصلب ليست عملية إضافة الفلورودات في خطوة ما قبل العلاج لها نتيجة مماثلة. يمكن العثور على مستوى الجرعة الأمثل من الفلوكوجرانت عن طريق مراقبة لزوجة الفلورايد.
ومن المستحسن استخدام قوالب الحلوى المتجانسة كما لو أن سالب الطعام مخفف جداً، فإن كعكة الفلتر تحتوي على محتوى رطوبة أعلى نتيجة لطعم الطعام. الحد الأدنى لتركيز التغذية الذي ينتج عنه كعكة متجانسة يتم تحديده من خلال مراقبة عينة من الفيل. إذا حدثت تسوية سريعة، فلن تكون كعكة الفلتر المُكونة متجانسة ويقل معدل الترشيح.[5]
الحد الأدنى لسمك تفريغ الكعك لفلاتر الضغط الأفقية بالحزام هو في المنطقة التي تبلغ 5 مم.[5] يعتبر اختيار الحزام أمرًا مهمًا جدًا لوظيفة فلتر ضغط الحزام، كما تتوفر مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد والأعبارة عن قطع. يجب أن تكون قطعة قماش الفلتر الخاصة بفلتر الضغط على الحزام مفتوحة قدر الإمكان مع الحفاظ على وضوح الفلترة المطلوب، أو لمنع فقدان الدوائر إذا تم استخدامها. فالأقمشة الأخف وزنًا تنتج فلترة أوضح ولا تحجب أي كتلة بسرعة، إلا أن متانتها ومدها الحياتي أقصر بكثير من الأقمشة الأثقل وزنًا.[5] وتتوفر أحزمة مملّحة وخملية على حد سواء.
البكرات وشفرة الطبيب. تتوفر أيضًا أحزمة الأمان الممروضة من نوع الساحبة والمربحة مع امتداد عمر أطول من نوع الساحبة، حيث توفر عدم استمرارية أقل. تتمتع السيور التي لا مثيل لها بأطول فترة خدمة ولكنها أكثر تكلفة. كما يجب التأكد من توافق ضغط الحزام مع السير السلس.[9] تؤدي زيادة درجة حرارة سيل التغذية إلى تقليل لزوجة مرحلة السائل. وهذا مفيد لأنه يزيد من معدل الترشيح ويخفض من رطوبة الكعكة. ويمكن الحصول على نفس المزايا عن طريق طرق تجفيف أخرى مثل تمرير البخار الجاف عبر الكعكة المعدة لرفع درجة حرارة الرطوبة المتبقية، أو يمكن استخدام طرق تجفيف أخرى.[5]
قد يكون من الضروري التحكم في سمك الكعكة أو تقييده عند الحاجة إلى غسيل الكعكة أو أن تكون رطوبة الكعكة النهائية معلمة هامة. عندما يكون وقت غسيل الكعكة عاملاً مسيطراً، فإن الحد الأقصى لمعدل الترشيح سوف يحدث عند تحقيق الحد الأدنى لسمك الكعكة لتفريغ الكعكة. يزداد الوقت المطلوب للغسيل بمقدار مربع نسبة سمك الكعكة. على سبيل المثال، إذا تضاعف سمك الكعكة، فسيزداد وقت الغسيل تقريبًا بمعدل 4.
وظيفة ضرورية-نظام المعالجة اللاحقة
لا يمكن الحصول على ترشيح واضح تمامًا باستخدام فلاتر ضغط الحزام إلا في حالات نادرة. وبالتالي، قد يتطلب الأمر معالجة إضافية للترشيحات قبل إعادة استخدامها أو تفريغها كنفايات. إذا كان الفلتر في أسفل كلاريٍ أو مكثّف، فيمكن إعادة تدوير الفلترة (ومياه الغسيل) مرة أخرى إلى كلاريier لتقليل وضوح الفلترة المطلوب والسماح باستخدام قطع قماش أكثر متانة. إذا لم تكن إعادة التدوير أو إعادة الاستخدام خياراً، فيجب أن يتم تفريغ ترشيحات المنتج وفقًا للتشريعات ومتطلبات الترخيص. قد يلزم إجراء المزيد من المعالجة للمياه الموضحة (الترشيح أو المعالجة الكيميائية) قبل التصريف.[5]
عادة ما يكون لكعكة المرشح تركيز صلب مرتفع بما فيه الكفاية للسماح لجميع أنواع طرق التخلص من النفايات دون معالجة أخرى بما في ذلك إعادة التدوير مرة أخرى في العملية، وطمر النفايات/التكملة والحرق. يجعل محتوى البوليمر كعكة المرشح من فلتر ضغط الحزام أكثر ملاءمة لطرق التخلص المذكورة أعلاه من الكعكة المكيفة بكلوريد الحديديك والليمون المالح والتي يمكن أن تحدث مع عمليات إزالة الماء الأخرى.[9]
