真空過濾原理

真空過濾，是由于真空機的作用，在過濾機濾鼓內(nèi)抽成負壓，形成過濾介質(zhì)層(濾布)的兩面壓力差。隨著過濾機的轉(zhuǎn)動，堿液中的母液被抽走，重堿則吸附在濾布上，最后被刮刀刮下。

真空過濾機一般指轉(zhuǎn)鼓真空過濾機。它的主體是個筒狀的濾鼓，濾鼓旋轉(zhuǎn)一周，過濾過程中各部分的作用如圖1所示。濾鼓下半部約五分之二浸在堿液槽內(nèi)，當濾鼓旋轉(zhuǎn)時，全部濾面輪流與堿液槽內(nèi)的堿液相接觸，濾液被吸入濾鼓內(nèi)，重堿結(jié)晶則附著于濾布上。濾鼓旋轉(zhuǎn)一周的作用，可分為如下五個過程：

(1)抽吸濾液在堿液槽底部中心略偏左(14°左右)開始，至液面止，液體被吸入濾鼓內(nèi)，重堿結(jié)晶則附于毛氈濾布上(或金屬濾布)。這是真正的過濾作用。

(2)第一次被吸干 從液面開始至堿液槽下約300～400mm止，濾餅中的液體(濾液)被吸干。

(3)洗滌，第一次被吸干位置始至上洗水槽約150mm處止，為用洗水洗滌階段。帶人濾液內(nèi)洗水約0.2～0.25

(4)第二次吸干從洗水槽后開始至刮刀處止，重堿內(nèi)殘留的母液和洗水繼續(xù)被吸干即真正的吸干階段，約占濾鼓面積的四分之一。吸干的同時還有三道壓輥幫助擠壓出重堿內(nèi)的水分，為使水分含量最少，濾鼓轉(zhuǎn)速不能過快。

(5)吹氣刮刀下部(水平線下)又吸人濾液，然后通入壓縮空氣(一部分在液面下進行)。濾布上殘留的3～4mm厚的堿層被空氣吹下，使濾布恢復(fù)吸堿液效能。

濾鼓在連續(xù)轉(zhuǎn)動過程中，重復(fù)這五個階段的作用，完成重堿過濾的操作。

真空過濾是應(yīng)用最為廣泛、在理論與實踐方面最為成熟的一種過濾方法。和其他濾餅過濾的方法一樣，真空過濾技術(shù)也是使用多孔過濾介質(zhì)支撐濾餅。所不同的是真空過濾所使用的推動力較小，因而適用于一些特殊情況的應(yīng)用。

真空過濾是一種污泥脫水的連續(xù)過濾操作，一般在圓柱形轉(zhuǎn)筒濾機中完成。轉(zhuǎn)筒上覆蓋的過濾介質(zhì)，可以是天然織物、合成纖維制品或金屬絲網(wǎng)。轉(zhuǎn)筒水平設(shè)置在污泥槽的上面，并部分浸入槽中。當轉(zhuǎn)筒緩慢轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)筒圓周的一部分承受內(nèi)部真空，將污泥吸至濾機介質(zhì)上，污泥中的水分在回轉(zhuǎn)中被吸出，脫水泥餅被刮除。通常為了使真空濾機達到良好的處理能力，需要將濕污泥進行調(diào)理。

真空過濾是借在過濾介質(zhì)一側(cè)造成一定程度的負壓(真空)而使濾液排出實現(xiàn)固液分離的，因而其推動力較小，一般為0.04～0.06MPa，在某些場合，可達0.08MPa，由于濾餅兩側(cè)的壓力降較低，因此過濾速度較慢，微細物料濾餅的含水量較高，這是真空過濾機主要的不足之處；但其優(yōu)點則在于能在相對簡單的機械條件下連續(xù)操作，而且在大多數(shù)場合能獲得比較滿意的工作指標。因此，與其他類型的過濾機(如壓濾機)相比，真空過濾機長期以來一直得到用戶的青睞。除非壓濾機在連續(xù)操作、力學(xué)性能、制造及運行成本諸方面都取得重大突破，并能滿足應(yīng)用部門的綜合要求，否則真空過濾在固液分離領(lǐng)域內(nèi)有重要地位將難以動搖。

真空過濾機的工作周期一般可分為如下幾個階段：①成餅階段；②脫水階段；③洗滌階段，④壓實階段；⑤干燥階段；⑥卸餅階段。其中洗滌、壓實、干燥等階段的有無視實際需要而定，而成餅、脫水及卸餅則是大部分真空過濾機(水平帶式真空過濾機的過濾周期中可不計卸餅階段)所具有的基本工作過程。在過濾周期中，每一操作過程所占用的時間份額隨過濾機而異。

成餅階段是嚴格意義上的過濾過程(過濾就其本身意義而言是指濾液連續(xù)通過介質(zhì)與固體物料分離的過程)，在這一過程中，固體物料借真空作用(下部給料)或真空與重力聯(lián)合作用(上部給料)而吸附在過濾介質(zhì)表面，逐漸形成一定厚度的濾餅；隨著濾餅的逐漸增厚，相應(yīng)的過濾阻力也逐漸增大，因此在這一階段的過濾速度(即單位時間內(nèi)單位面積的過濾介質(zhì)所通過的濾液體積)呈逐漸下降趨勢。不過這一階段的主要任務(wù)是形成一定厚度的濾餅，以達到預(yù)期的處理能力。濾餅形成后即脫離給料槽進入脫水階段。在該階段內(nèi)，濾餅的相對飽和度(即濾餅水分所占體積與濾餅孔隙總體積之比)要從開始時的100%降低到10%~20%左右。在真空抽吸作用下，水分所占據(jù)的大部分孔隙被空氣所取代。

被排除的水分基本上是重力水及孔隙水，因為真空抽吸還不足以排除表面水及毛細水。濾餅脫水階段的流體力學(xué)特性，是多孔介質(zhì)中兩種流體的驅(qū)替問題。對作為替換介質(zhì)的氣體來說，有效滲透率逐漸增大，流動阻力逐漸減小，而對被驅(qū)替的液體來說，情況則正好相反。

用空氣驅(qū)逐孔隙中的液體。一方面固然可以降低濾餅水分，但另一方面也極易導(dǎo)致真空度的下降而不利于水分的進一步排除，這是因為氣體很容易穿透濾餅而使濾餅龜裂的緣故。因此在脫水階段如何防止濾餅的龜裂是實際過濾過程中一個非常重要的課題。濾餅經(jīng)脫水后，若無其他處理，則進入卸餅階段。此階段的任務(wù)；一是卸除濾餅；二是恢復(fù)過濾介質(zhì)的滲透性使之進入下一個過濾周期。因此怎樣卸下剩余水分盡可能低的濾餅且最大限度地恢復(fù)過濾介質(zhì)的滲透能力(即避免堵塞)是選用卸餅方式時所要考慮的兩大因素。

在真空過濾機上實現(xiàn)上述的三個基本階段是一件相對簡單的事情，這是因為真空過濾所用壓力較低，各階段之間的轉(zhuǎn)換從機械上來說不需很高的要求。但是，在實際的過濾周期中各階段之間并不是截然分明的，而是存在著一定的過渡階段。因此，在過濾機設(shè)計時，應(yīng)盡可能地擴大脫水區(qū)，而減小其他各區(qū)。例如，若給料濃度足以保證一定厚度濾餅的形成，則可適當減少成餅階段所占用的時間而增加脫水時間；至于過渡區(qū)的大小，主要取決于分配頭的機械切換性能，若能予以改進，亦可增加脫水時間。

真空過濾機是過濾介質(zhì)的上游為常壓，下游為真空，由上下游兩側(cè)的壓力差形成過濾推動力而進行固、液分離的設(shè)備。真空過濾機常用的真空度為0.05~0.08MPa，但也有超過0.09MPa的。真空過濾機可有間歇式和連續(xù)式兩種型式。問歇式和連續(xù)式真空過濾機各有特點，但是連續(xù)式真空過濾機的應(yīng)用更廣泛。常見的連續(xù)式真空過濾機有轉(zhuǎn)鼓式和轉(zhuǎn)盤式等。

真空過濾機的優(yōu)點如下：①勞動強度??；②能直接觀察到過濾情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，便于檢查；③維修費用較低；④連續(xù)式真空過濾機的工作效率高。

真空過濾機的缺點如下：①不能過濾低沸點濾液的物料：②不能過濾會形成可壓縮性濾餅的難過濾物料；③真空系統(tǒng)需經(jīng)常維護；④連續(xù)式真空過濾機在過濾過程中若進料料漿中的固體顆粒濃度和顆粒粒度分布變動大，則過濾的效果差。

真空過濾轉(zhuǎn)筒式真空過濾機

轉(zhuǎn)筒式真空過濾機如圖2(a)所示。它的主體為可轉(zhuǎn)動的水平圓筒(截面如圖2(b)所示)，稱為轉(zhuǎn)鼓，其直徑為0.3~4.5m，長3～6m。圓筒外表面由多孔板或特殊的排水構(gòu)件組成，上面覆濾布。圓筒內(nèi)部被分隔成若干個扇形格室，每個格室有吸管與空心軸內(nèi)的孔道相通，而空心軸內(nèi)的孔道則沿軸向通往位于軸端并隨軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動盤上。轉(zhuǎn)動盤與固定盤緊密配合，構(gòu)成一個特殊的旋轉(zhuǎn)閥，稱為分配頭，如圖2(c)所示。分配頭的固定盤上分成若干個弧形空隙，分別與減壓管、洗液貯槽及壓縮空氣管路相通。

當轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時，借分配頭的作用，扇形格內(nèi)分別獲得真空和加壓，如此便可控制過濾、洗滌等操作循序進行。

轉(zhuǎn)筒式真空過濾機的優(yōu)點：①可連續(xù)生產(chǎn)，機械化程度較高；②可以根據(jù)料液性質(zhì)、工藝要求，采用不同材料制造成各種類型，以滿足不同的過濾要求(通常，對于懸浮液中顆粒粒度中等、黏度不太大的物料，轉(zhuǎn)筒真空過濾機均適用)；③可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速來控制濾餅厚度和洗滌效果；④濾布損耗要比其它類型過濾機為小。

轉(zhuǎn)筒真空過濾機的不足之處：①過濾推動力小，它僅是利用真空作為推動力。由于管路阻力損失，最大不超過80kPa，一般為26.7～66.7kPa，因此，不易抽干，濾餅的終濕度一般在20%以上；②設(shè)備加工制造復(fù)雜，主設(shè)備及輔助真空設(shè)備投資昂貴，消耗于抽真空的電能高，同時過濾面積越大制造越加困難。國內(nèi)生產(chǎn)的最大過濾面積約為50

真空過濾轉(zhuǎn)盤真空過濾機

如圖3所示為轉(zhuǎn)盤真空過濾機簡圖。它是由一組安裝在水平轉(zhuǎn)軸上并隨軸旋轉(zhuǎn)的濾盤(或轉(zhuǎn)盤)所構(gòu)成。轉(zhuǎn)盤真空過濾機及其轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)和操作原理與轉(zhuǎn)筒真空過濾機相類似。盤的每個扇形格各有其出口管道通向中心軸，而當若干個盤聯(lián)結(jié)在一起時，一個轉(zhuǎn)盤的扇形格的出口與其它同相位角轉(zhuǎn)盤相應(yīng)的出口就形成連續(xù)通道。與轉(zhuǎn)筒真空過濾機相似，這些連續(xù)通道也與軸端旋轉(zhuǎn)閥(分配頭)相連。轉(zhuǎn)盤真空過濾機的操作與轉(zhuǎn)筒真空過濾機甚為相似。每一轉(zhuǎn)盤即相當于一個轉(zhuǎn)鼓，操作循環(huán)也受旋轉(zhuǎn)閥的控制。每一轉(zhuǎn)盤各有其濾餅卸料裝置，但卸料較為困難。

轉(zhuǎn)盤真空過濾機具有非常大的過濾面積，可以大到85

真空過濾設(shè)備，是由負壓形成真空過濾的固液分離機械，是在濾液出口處形成負壓作為過濾的推動力。

真空過濾設(shè)備又分為間歇操作和連續(xù)操作兩種。間歇操作的真空過濾設(shè)備可過濾各種濃度的懸浮液，連續(xù)操作的真空過濾設(shè)備適于過濾含固體顆粒較多的稠厚懸浮液。

真空過濾設(shè)備己廣泛用于化工、醫(yī)藥、染料、冶金、石油、紡織等工業(yè)

真空過濾法(vacuum filtration proeess)利用大氣與真空的壓差作用使廢水污泥進行脫水處理的一種方法。一般采用的真空過濾機是在回轉(zhuǎn)圓筒表而致以濾布，衙內(nèi)設(shè)置放射扇形隔間，操作回轉(zhuǎn)閥使每個隔間加壓或減壓交互作業(yè)。減壓時進行污泥脫水，濾布上生成泥餅，加壓時分離濾布上附著的泥餅及污物。圓筒周邊的1/4淹沒在污泥中，附著的污泥隨圓筒回轉(zhuǎn)順次進行脫水、清洗和去除泥餅。過濾機的真空值一般為46.7～66.7KPa，多用于城市污水污泥與工業(yè)廢水污泥的機械脫水處理。

真空過濾機 ，是由負壓形成真空過濾的固液分離機械，是在濾液出口處形成負壓作為過濾的推動力。