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工艺过滤机新进展

作者：Ken Sutherland    起源：Ringer

Ken Sutherland介绍了固体回收领域所用工艺过滤机发展情况。

有些过滤设备能够去除液体中少许悬浮固体，还有部分能够去除高浓度悬浮固体。这一过程被称作固体回收，这种过滤设备被称作“工艺过滤机”。

固体回收通常是指从上一个处理过程载体溶液中分离出有用固体。不过，不要忘记很多生产过程产生废物多为污泥或泥浆，首先必需将固体从中去除，才能进行回收或处理。

回收通常是指从悬浮液中尽可能多回收有用材料，并尽可能降低滤出液中微细颗粒损失——因为这相当于产量损失。

[本文所用名词“工艺过滤机（process filter）相对于“通用过滤机（utility filter）”而言，是一个比较狭义定义。在后面案例中，它指工艺生产过程所使用全部关键过滤机”，也就是说，很多净化用过滤机将被包含进这一广泛定义内。]

固体回收过程所采取过滤机类型比其它领域多得多，关键原因是从过滤机内部去除回收固体很困难——固体处理总是比液体更难。尽管过滤机类型多样，不过用于固体回收设备总量只占过滤和分离市场一小部分，稍稍超出30%，而用作净化过滤机几乎占70%。

在饮料行业，压滤机一直用于液体产品最终净化
几乎全部回收过程全部是在液相进行，它是工艺过程一部分。

这包含到大多数过滤行业最关键一个特征：应用技术关键性。步骤工业所采取设备全部要有性能确保，所以设备供给商必需含有一定技术能力，以确保其设备含有良好性能。过滤行业能够分为拥有优异技术供给商和提供标准产品供给商。从极端角度讲，首先是为特殊应用制造大型压滤机制造商，其次是在线过滤器（其运行性能当然关键，但成功是否多取决于买方而非卖方）供给商。

设备类型

过滤设备类型包含：

◆ 过滤网，用于脱水和分类；
◆ 重力和真空驱动平床过滤机；
◆ 间歇式和连续式真空过滤机；
◆ 压力容器过滤机（即包含一系列过滤组件或密封在压力容器内过滤设备）；
◆ 压滤机，指多种简单板框式压滤机，包含塔式压滤机；
◆ 变量过滤机，比如管式压滤机。

这些过滤机中有很多已经应用了很长时间，工程师可能不难分辨出它们之间差异。生产这些设备企业和其它设备制造商全部经历了一样经济周期，肯定也面临过吞并和收购压力。很多企业发展到了今天，即使全部者有所改变，但仍然完整延用了原来名称。

最近几年所发生部分改变有：

◆ Mahle集团收购Amafilter；
◆ FLSmidth收购Dorr Oliver和Eimco；
◆ Clarcor收购Niagara Screen Products；
◆ 威立雅向西门子出售USFilter；
◆ Larox收购Outokumpu过滤业务；
◆ Andritz收购Baker HughesBird/KHD过滤机和离心机业务；
◆ Dover Resources收购Groupe Aoustin；
◆ de Dietrich收购Rosenmund。

滤饼过滤

早已经有些人指出，工艺过滤复杂性很大程度上是因为要去除累积固体。流体中固体通常会在过滤材料上游表面聚集形成滤饼。实际上，滤饼是大多数过滤循环中有效过滤材料。大多数净化用过滤机滤饼很薄，所以它们性能通常能够由过滤材料特征来决定。而回收用过滤机则需要处理滤饼问题。

过滤过程中，滤饼形成、聚集和去除方法决定了过滤器结构及其运行效率。运行过程可能包含滤饼冲洗和滤液排出，然后是滤饼根本脱水。

很多生产过程产生废物多为污泥或污水，必需从中去除固体，才能进行回收或处理。
滤饼充足清洗并脱水以后，必需从过滤器上去除，同时尽可能不要破坏积聚材料和过滤器内部（包含过滤材料）。板框式压滤机、塔式压滤机、带式压滤机、转鼓压滤机等全部类型过滤设备改善就是为了处理滤饼问题。

最新进展

多种类型工艺过滤机全部有改善，但并没有完全改变设备结构，这些改善极少是机械方面。

改变最显著是过滤材料类型。从最早工艺过滤机开始，伴随金属丝网、无纺布和简单纤维毡出现，过滤效率和过滤材料寿命已经有所增加。

首先是针刺毡、然后是简单聚合物基非织物（比如纺粘织物），接下来是更复杂织物，甚至是现在微滤薄膜。很早之前出现复合材料最初是作为涂层材料，现在已发展出多层复合滤材。每种新型滤材出现全部给工艺过滤机带来新性能——从某种程度来说，这却减慢了机械革新速度。

“工艺过滤机虽有改善，但并没有完全改变设备结构，这些改善极少是机械方面。

改变最显著是过滤材料类型。从最早工艺过滤机开始，伴随金属丝网、无纺布和简单纤维毡出现，过滤效率和过滤材料寿命已经有所增加。”

所以，不要认为老过滤材料就不能再用。西门子企业最近向水处理行业推出Forty-X碟片式过滤机就采取了打褶无纺织物作为过滤材料，并取得了相当大成功。

除了过滤材料带来过滤性能提升，大型过滤设备（比如带式过滤机和压滤机）能效也有了提升。

前面列出工艺过滤机类型中，有些在过去几十年几乎没有改善，但还是有些值得提及改变。比如，平床过滤机是机械工具冷却循环系统最常见净化设备，基础结构改变不大，但变得愈加紧密，也更多地采取真空驱动，而不仅仅是重力。过滤材料也正从滤纸很快地转变为合成材料，比如纺粘织物。

用于饮料行业液体产品最终净化压滤机仍然采取其基础结构形式。现在，压滤机关键改变包含：从简单板框式结构变为单模块凹板结构和隔膜板结构（常常和薄膜板混淆）。隔膜板式压滤机采取不渗透弹性隔膜将多出液体挤出滤饼。尽管发展缓慢，制造商仍然找到了改善空间。比如，Larox企业最近推出新型Hoesch系列压滤机，采取了模块化结构，含有一套标准选项，并采取了快速开启模式和高标准密封。

两台Forty-X碟片式过滤机用于新西兰一家污水厂翻新，以增加其污水处理能力。
（图片提供：西门子水务技术集团）
考虑到压滤机历史，难以置信其最初设计中问题现在仍然或多或少存在着。这些问题包含：滤板表面密封不严造成泄露和滤饼难以充足清洗和脱水，和填充不足问题。滤饼移除不妥还会造成下一批产品填充不均和输送困难。另外，当需要更大压力时，通常要使用更过滤板，从而使支撑梁承重过大，而塑料材料使用缓解了这一问题。这些不足必需得到适度处理，即在相对较小结构空间内增大压滤机过滤面积。

压力容器过滤机通常为多滤芯结构，带有管式过滤组件或平板滤叶或水平滤板，而转鼓式压滤机是密封在压力容器中。这是一个很复杂设计，尤其是要将分离出固体经过外壳连续输送出去。

带式压滤机是一个连续运转设备，用于去除滤浆中水分。经过最初脱水过程以后，能够将悬浮液中固体含量从1%转变为滤饼中35%。这种过滤机相当耗能，新设计中已将提升能效作为关键目标。

间歇式真空过滤机是分离设备中最传统机型之一，基础上没有改变；但化工和医药行业所用间歇式吸滤器精密性有所提升。现在常见叶片式过滤机和板式过滤机基础结构没有改变，但过滤材料改变帮其改善了性能。

就连续式真空过滤机来说，有两大类型：转鼓式或碟片式过滤机和带式过滤机。转鼓式真空过滤机在过去几十年改变很小，即使西门子表示，其Forty-X碟片式过滤机因为采取褶式过滤材料，增加了大约40%过滤面积而使性能显著提升。Larox企业Ceramec虹吸式碟片过滤机则采取了完全不一样过滤机制。

水平带式真空过滤机最近几年在设计和性能上有显著改善。这源于制造商能够生产出更宽更长过滤带（替换也更方便）。真空带式过滤机一个关键发展是其不透气性，所以可用于溶剂基悬浮液处理，不会向大气中释放VOC。