Storia dello sviluppo e principio di funzionamento dei filtri

La tecnologia di filtrazione è stata applicata nella produzione fin dall'antica Cina e la carta prodotta con fibre vegetali esisteva già nel 200 a.C. Nel 105 d.C. Cai Lun migliorò il metodo di fabbricazione della carta. Fa oscillare la polpa di fibre vegetali su una fitta tenda di bambù durante il processo di fabbricazione della carta. L'acqua viene filtrata attraverso le fessure della cortina di bambù e sulla superficie della cortina di bambù viene lasciato un sottile strato di polpa bagnata. Dopo l'asciugatura, diventa carta.


La prima filtrazione era principalmente la filtrazione per gravità, ma successivamente la filtrazione a pressione è stata utilizzata per migliorare la velocità di filtrazione, portando all'emergere della filtrazione sotto vuoto. Il filtro sottovuoto a tamburo rotante inventato all'inizio del XX secolo ha raggiunto un'operazione di filtrazione continua. Successivamente sono emersi uno dopo l'altro vari tipi di filtri continui. I filtri a funzionamento intermittente (come i filtri a pressione a piastre e telaio) sono stati sviluppati grazie alla loro capacità di ottenere un funzionamento automatizzato, con conseguente aumento dell'area di filtrazione. Per ottenere residui filtranti a basso contenuto di umidità sono stati sviluppati filtri a pressatura meccanica.


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L'acqua che deve essere trattata dal filtro entra nel corpo attraverso l'ingresso e le impurità nell'acqua si depositano sulla rete del filtro in acciaio inossidabile, provocando una differenza di pressione. Monitorare le variazioni della differenza di pressione all'ingresso e all'uscita attraverso un pressostato differenziale. Quando la differenza di pressione raggiunge il valore impostato, il controller elettrico invia un segnale alla valvola di controllo idraulico per azionare il motore. Dopo l'installazione dell'apparecchiatura, i tecnici la eseguono il debug, impostano il tempo di filtrazione e il tempo di conversione della pulizia. L'acqua da trattare entra nel corpo dall'ingresso dell'acqua e il filtro inizia a funzionare normalmente. Quando viene raggiunto il tempo di pulizia preimpostato, il controller elettrico invia segnali alla valvola di controllo idraulico e al motore di azionamento, attivando le seguenti azioni: il motore elettrico fa ruotare la spazzola, pulisce l'elemento filtrante e controlla l'apertura della valvola per il drenaggio. L'intero processo di pulizia dura solo decine di secondi. Al termine della pulizia, chiudere la valvola di controllo, il motore smette di ruotare, il sistema ritorna allo stato iniziale e inizia il successivo processo di filtraggio. L'interno dell'alloggiamento del filtro è composto principalmente da filtri grossolani, filtri fini, tubi di aspirazione, spazzole in acciaio inossidabile o ugelli di aspirazione in acciaio inossidabile, anelli di tenuta, rivestimenti anticorrosivi, alberi rotanti, ecc.


Un semplice filtro viene formato separando il contenitore in camere superiore e inferiore utilizzando un mezzo filtrante. La sospensione viene aggiunta alla camera superiore e, sotto pressione, entra nella camera inferiore attraverso il mezzo filtrante per formare un filtrato. Le particelle solide vengono intrappolate sulla superficie del mezzo filtrante per formare un residuo del filtro (o torta del filtro). Durante il processo di filtrazione, lo strato di residuo del filtro sulla superficie del mezzo filtrante si ispessisce gradualmente e la resistenza del liquido che passa attraverso lo strato di residuo del filtro aumenta, determinando una diminuzione della velocità di filtrazione. Quando la camera del filtro è piena di residui del filtro o la velocità di filtraggio è troppo bassa, interrompere il filtraggio, rimuovere il residuo del filtro e rigenerare il mezzo filtrante per completare un ciclo di filtraggio.


Il liquido deve superare la resistenza quando passa attraverso lo strato residuo del filtro e il mezzo filtrante, quindi deve esserci una differenza di pressione su entrambi i lati del mezzo filtrante, che è la forza motrice per ottenere la filtrazione. L'aumento della differenza di pressione può accelerare la filtrazione, ma le particelle che si deformano sotto pressione tendono a ostruire i pori del mezzo filtrante a grandi differenze di pressione, con conseguente filtrazione più lenta.


Esistono tre metodi per la filtrazione in sospensione: filtrazione a strato di scorie, filtrazione profonda e filtrazione a setaccio.


Filtrazione dello strato residuo del filtro: nella fase iniziale della filtrazione, il mezzo filtrante può trattenere solo particelle solide di grandi dimensioni, mentre le particelle piccole passano attraverso il mezzo filtrante con il filtrato. Dopo la formazione dello strato residuo del filtro iniziale, lo strato del residuo del filtro svolge un ruolo importante nella filtrazione, dove vengono intercettate sia particelle grandi che piccole, come nella filtrazione di una filtropressa a piastre e telaio.


Filtrazione profonda: il mezzo filtrante è spesso e la sospensione contiene meno particelle solide, che sono più piccole dei pori del mezzo filtrante. Durante la filtrazione, le particelle entrano e vengono adsorbite nei pori, ad esempio attraverso filtri a tubo di plastica porosa e filtri a sabbia.


⢠Filtrazione a setaccio: le particelle solide intercettate dalla filtrazione sono più grandi dei pori del mezzo filtrante e le particelle solide non vengono adsorbite all'interno del mezzo filtrante. Ad esempio, lo schermo del filtro a tamburo rotante filtra le impurità grossolane nelle acque reflue. Nell'effettivo processo di filtraggio, i tre metodi spesso appaiono simultaneamente o in sequenza.