Embed Size (px)
Citation preview
2015-05-26
1
APARATURA W OCHRONIE
ŚRODOWISKA-
9. ROZDZIELANIE ZAWIESIN
Wykład dla kierunku Ochrona Środowiska
Wrocław, 2015 r.
(SEDYMENTACJA, FILTRACJA, WIROWANIE)
Wprowadzenie
Układ niejednorodny (mieszanina niejednorodna/
mieszanina heterogeniczna) ― układ (mieszanina)
substancji, składająca się z co najmniej dwóch faz:
• fazy ciągłej (rozpraszającej),
• fazy nieciągłej (rozproszonej).
W ciekłych układach niejednorodnych fazą ciągłą jest
ciecz. W takim wypadku rozróżnić można:• układy dwufazowe:
• ciecz―ciało stałe;
• ciecz―ciecz;
• ciecz―gaz;
• układy trójfazowe: ciecz―ciało stałe―gaz.
2015-05-26
2
Rodzaje ciekłych układów
niejednorodnych
Zawiesina ― układ niejednorodny, w którym
cząsteczki fazy rozproszonej mają dużą masę i
średnicę większą od 10-7 m (100 nm = 0,1 m).
Układ koloidalny ― układ o dużym stopniu
rozdrobnienia (dyspersji) substancji rozproszonej;
cząstki mają średnicę mniejszą od 10-7 m (przedział
10-9 ÷ 10-7 m, tj. 1 ÷ 100 nm).
Przykłady koloidów
Emulsja ― układ koloidalny dwóch niemieszających
się wzajemnie cieczy, o różnym stężeniu i rozmiarach
cząstek fazy rozproszonej (układ koloidalny
ciecz―ciecz).
Piana ― układ koloidalny, w którym pęcherzyki gazu
są otoczone warstewkami cieczy i zamknięte w ich
strukturze (układ koloidalny ciecz―gaz)
Suspensja (zawiesina) koloidalna ― układ koloidalny
ciecz―ciało stałe.
2015-05-26
3
Metody rozdzielania ciekłych układów
niejednorodnych
Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Termiczne metody rozdzielania ciekłych
układów niejednorodnych
Termiczne metody rozdzielania układów
niejednorodnych ― związane są z doprowadzeniem
energii do układu na sposób ciepła; dotyczą suszenia
materiałów.
Proces suszenia ― usuwanie wilgoci (pary wodnej)
lub innej substancji lotnej z ciał stałych, szlamów i
zawiesin.
Suszenie odbywa się w aparatach zwanych
suszarkami.
Czynnikiem suszącym może być powietrze, gazy
obojętne lub gazy spalinowe.
2015-05-26
4
Sedymentacja
Sedymentacja (opadanie) ― mechaniczny proces
rozdziału ciekłych układów niejednorodnych,
polegający na opadaniu cząstek ciała stałego w
cieczy, w wyniku działania sił grawitacji lub
bezwładności.
Źródło: separating-mixtures.wikispaces.com/Sedimentation
Źródło: www.uni-export.com.pl/stabilnosc-zawiesin-emulsji-i-pian
Sedymentacja ciał stałych w cieczach
Rodzaje sedymentacjiŹródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w
inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-
Techniczne, Warszawa, 1998
Struktura zawiesiny w osadnikuŹródło: Koch R., Noworyta A., Procesy
mechaniczne w inżynierii chemicznej.
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa,
1998
2015-05-26
5
Sedymentacja ciał stałych w cieczach
Rodzaje sedymentacji:
1) Przy małym stężeniu cząstek stałych w zawiesinie
występuje klarowanie:
Cząstki oddalone są od siebie i w niewielkim stopniu
oddziałują na siebie. Opadające z różną prędkością
cząstki ocierają się o siebie. Każda cząstka podąża w
dół z charakterystyczną dla siebie prędkością.
Jeśli cząstki mają tendencję do aglomerowania tworzą
się flokule (flokuły), czyli agregaty cząstek, których
prędkość opadania, w wyniku zwiększenia ich rozmiaru
wzrasta.
Sedymentacja ciał stałych w cieczach
2) Obszar opadania strefowego:
W zawiesinach o większym stężeniu cząstki ciała
stałego zbliżają się coraz bliżej do siebie, osiągając w
końcu stan, w którym stykają się ze sobą.
Jeśli cząstki mają tendencję do aglomerowania, to
wiążą się w plastyczną strukturę. Cząstki w tej
strukturze opadają z jednakową prędkością –
prędkością opadania gromadnego.
2015-05-26
6
Sedymentacja ciał stałych w cieczach
3) Obszar kompresji:
Przy większym stężeniu cząstek struktura jest zwarta i
z czasem staje się wytrzymała na ściskanie.
Każda z warstw w obszarze opadania strefowego jest w
stanie zapewnić mechaniczne podtrzymywanie warstwy
znajdującej się ponad nią osiadanie warstw jest
hamowane przez mechaniczne podtrzymywanie od
dołu.
Cząstki sedymentujące podlegają wzrastającemu
naciskowi wskutek wzrostu masy cząstek nad nimi.
Powoduje to ich dalsze zagęszczanie.
Zagęszczanie
Zagęszczanie ― proces sedymentacji zawiesin,
przebiegający poniżej strefy zasilania w osadniku, tzn. w
strefie opadania gromadnego i w strefie kompresji.
Przebieg zagęszczania:
I – ciecz klarowna, II – strefa gromadnego opadania cząstek, III – strefa przejściowa,
IV – strefa kompresjiŹródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 1998
2015-05-26
7
Rozwiązania aparaturowe ― osadniki
cylindryczne
Odstojniki typu Dorra ― osadniki z dnem stożkowym, o
dużym kącie rozwarcia.
• W części stożkowej umieszczony jest zgarniacz
(mieszadło wolnoobrotowe), przesuwający osad do
króćca wylewowego, skąd odbierany jest pompą
szlamową.
• Zawiesinę doprowadza się rurą umieszczoną
współosiowo z wałem zgarniacza.
• Na obwodzie, w górnym odcinku części cylindrycznej
znajduje się rynna do odprowadzania cieczy klarownej
(przelew).
• Średnice mogą wynosić do 200 m, wysokości do 7 m.
Odstojnik Dorra
Odstojnik Dorra:
1 – zgarniacz (mieszadło kotwicowe/grabiowe)Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa
Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998
2015-05-26
8
Osadniki wstępne ― odstojniki Dorra
Źródło:
www.imir.agh.edu.pl/pl/studia/specjalnosci/mechani
ka_i_budowa_maszyn/inzynieria_systemow_ekolog
icznych_i_ekoenergetyka/
Oczyszczalnia ścieków w ZabrzuŹródło: zabrze.fotopolska.eu/271754,foto.html
Rozwiązania aparaturowe ― osadniki
cylindryczne wielokomorowe
W celu zwiększenia przepustowości stosuje się aparaty
wielokomorowe (wielopiętrowe). Liczba komór wynosi
zwykle 2-7, ich średnica 3-20 m (oszczędność miejsca), a
wysokość ok.2 m. Poszczególne zgarniacze pracują na
jednym wale.
Odstojnik wielokomorowyŹródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa
Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998
2015-05-26
9
Rozwiązania aparaturowe ― osadniki o
przekroju prostokątnym
Osadnik poziomy o przekroju czworokątnym – piaskownik poziomy
ze zgarniaczem Źródło: zwikolesno.cba.pl/urzadzenia.html
Rozwiązania aparaturowe ― osadniki o
przekroju prostokątnym
Osadnik poziomy o przekroju czworokątnym – piaskownik poziomy
z przenośnikiem spiralnym (ślimakowym)Źródło: www.mzwikslupca.pl/program/rysunki/piaskownik3.html
2015-05-26
10
Osadniki o przekroju prostokątnym ―
aplikacje
Piaskowniki napowietrzane -
Oczyszczalnia ścieków w ToruniuŹródło:
www.wodociagi.torun.com.pl/index.php?lang=PL&m=pag
e&pg_id=68
Piaskownik poziomy – Zakład
Wodociągów i Kanalizacji w PrudnikuŹródło: zwikprudnik.pl/piask_po.php
Przyspieszanie sedymentacji
W celu przyspieszenia sedymentacji bardzo drobnych
cząstek, do zawiesiny dodawane są specjalne substancje:• koagulanty ― substancje, które neutralizują ładunki
powierzchniowe na cząstkach, co umożliwia ich zderzenia i
koagulację (łączenie w większe agregaty). Przykłady
koagulantów nieorganicznych: siarczany, chlorki i
chlorosiarczany żelaza.
• flokulanty ― wielkocząsteczkowe związki organiczne lub
polimery (także nieorganiczne) tworzące struktury sieciowe
lub plastrowe. Przykłady: poliakryloamidy i poliakrylany.
Źródło: www.uni-export.com.pl/stabilnosc-zawiesin-emulsji-i-pian
2015-05-26
11
Przyspieszanie sedymentacji
Szybkość sedymentacji cząstek stałych może być
zwiększona kilkukrotnie przez zainstalowanie w
odstojnikach nachylonych półek (kat 30-60) ― półek
lamelowych (lamel).
Rodzaje osadników lamelowych:
a) przeciwprądowe,
b) współprądowe,
c) krzyżowe.
Osadniki z wypełnieniem
płytowym (lamelowym) Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy
mechaniczne w inżynierii chemicznej.
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 1998
a) b) c)
Filtracja zawiesin
Filtracja ― proces rozdziału układu ciecz-ciało stałe lub
gaz-ciało stałe, prowadzony przy użyciu przegrody
porowatej zatrzymującej cząstki stałe, a przepuszczającej
płyn.
Filtracja objętościowa ― filtracja przez usypane warstwy
filtrujące (np. piasek, żwir, żużel, ziemia).
Filtracja powierzchniowa ― filtracja przez tkaniny
filtracyjne, masy porowate (ceramiczne, z tworzyw
sztucznych, spieki metali) lub przez własny osad.
Filtry powierzchniowe działają z reguły prawidłowo dopiero
wtedy, gdy na ich powierzchni powstanie odpowiednia
warstwa osadu (tzw. placek filtracyjny).
2015-05-26
12
Filtracja zawiesin
Filtrat ― ciecz (ewentualnie gaz), która została
przepuszczona przez przegrodę filtracyjną.
filtrat = przesącz
Źródło: soxteacher.com/2013/09/20/chemistry-class-13/
Przegrody filtracyjne
• Materiały tkane (tkaniny):
– włókna naturalne (bawełna, wełna, lun, juta);
• Siatki:
– włókna sztuczne (nylon, elana, PE, PP, PTFE, anilana,
szkło, metale;
• Tkaniny filcowe:
– wełna, włókna sztuczne;
• Płyty filtracyjne:
– celulozowe, bawełniane, włókna sztuczne;
• Warstwy sztywne:
– spieki metalowe, spieki ceramiczne, spieki szklane;
• Warstwy sypkie:
– piasek, żwir, węgiel, węgiel aktywny, koks, włókna cięte.
2015-05-26
13
Dobór przegrody filtracyjnej
Dobór właściwej przegrody jest najistotniejszym
etapem projektowania aparatów filtrujących i musi
być dokonany w oparciu o znajomość:
• właściwości zawiesiny (gęstość, lepkość,
temperatura, pH, reaktywność chemiczna);
• właściwości ciała stałego (rozmiar cząstek,
stężenie cząstek w zawiesinie, właściwości
fizykochemiczne, ściśliwość);
• konstrukcji aparatu filtrującego.
Filtracja przez złoże filtracyjne
Zasada działania filtra piaskowego samopłuczącego
filtracja przeciwprądowa:
Woda surowa (lub ścieki) dopływa króćcem
wlotowym w górnej części, dalej poprzez rurę
centralną trafia do dolnego dystrybutora, przez
który jest równomiernie rozprowadzana w złożu.
Medium podlega filtracji w trakcie przepływu
przez złoże piaskowe od dołu do góry. Oczyszczona
ciecz kierowana jest do górnego grawitacyjnego
przelewu.
Niewielka ilość zanieczyszczonego złoża z dolnej
części transportowana jest specjalną pompą
powietrzną do płuczki wodno-powietrznej w części
górnej. Czyszczenie złoża odbywa się poprzez
przeciwprądowe płukanie czystym filtratem.
Oddzielenie ziaren piasku od zawiesiny odbywa się
w labiryncie płuczącym płuczki. Oczyszczony
piasek opada na górną część złoża.
Samopłuczący filtr grawitacyjnyŹródło:
www.dynamikfiltr.pl/pl_presentation.html
2015-05-26
14
Filtracja powierzchniowa
Filtracja okresowa ― filtracja prowadzona jest do
czasu wytworzenia placka filtracyjnego odpowiedniej
grubości. Warstwa placka usuwana jest okresowo.
Filtracja ciągła ― rozdzielanie odbywa się na
powierzchni porowatego bębna, tarczy lub taśmy, a
osad (placek) odbierany jest w sposób ciągły.
Nucze filtracyjne
Nucza ― najprostszy typ filtra
powierzchniowego okresowego;
zbiornik (cylinder) z perforowanym
dnem, na którym znajduje się
przegroda filtracyjna.
Filtracja może przebiegać pod
ciśnieniem słupa zawiesiny, pod
nadciśnieniem lub w próżni (w
aparatach zamkniętych).
Nucza ciśnieniowa, laboratoryjnaŹródło:
www.buchiglas.com/pl/produkty/reaktory-cisnieniowe-autoklawy-
laboratoryjne/akcesoria-dla-reaktorow-cisnieniowycj/cisnieniowe-nucze-filtracyjne.html
2015-05-26
15
Filtry ciśnieniowe ramowe i tarczowe
Filtry ciśnieniowe ramowe, tarczowe, płytowe ― zestaw
ram lub tarcz obciągniętych tkaniną filtracyjną, które mają
kanały odpływowe dla cieczy klarownej, umieszczony w
cylindrycznej (poziomej lub pionowej) komorze
ciśnieniowej.
Filtry ciśnieniowe: a) ramowe, b)
tarczowe:1 – elementy filtrujące, 2 – odpowietrzenie,
3 – korpus ciśnieniowy Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
a)
b)
Filtry płytowe ― przykłady rozwiązań
Źródło: www.maszynyuzywane.pl/pics/sklep_produkty/9832_img1_ec4d621b0f1b4b00e4c31fce14cf0b9d.jpg
2015-05-26
16
Filtry ciśnieniowe świecowe
Filtr świecowy ― filtracja odbywa
się poprzez przepływ cieczy z
zewnątrz do wewnątrz świecy
filtracyjnej.
Zanieczyszczenia oddzielane są
poprzez osiadanie na zewnętrznej
powierzchni świecy.
Widok placka filtracyjnego na filtrze świecowymŹródło: filtertech.com.pl/technologie_i_produkty/cisnieniowe_filtry_plytowe
Prasy filtracyjne
Prasa filtracyjna ramowo-płytowa ― składa się szeregu
płyt i ram, ułożonych naprzemiennie, opartych na belkach
wspornikowych. Ramy obciągnięte są tkaniną filtracyjną.
• Układ płyt i ram zaciśnięty jest między nieruchomą
głowicą a ruchomą płytą przesuwną.
• Płyty posiadają rowki i otwory, przez które odpływa
przesącz.
• Gdy opór filtracji osiągnie zadaną wartość, wstrzymuje
się dopływ surówki i ewentualnie przemywa się osad.
• Następnie płyty i ramy odsuwa się i usuwa się placek
filtracyjny (osad wypada do zbiornika lub usuwany jest
ręcznie bądź mechanicznie).
2015-05-26
17
Prasy filtracyjne
Zastosowania:
• odwadnianie osadów:
– oczyszczalnie ścieków komunalnych;
– oczyszczalnie ścieków przemysłowych;
• uzdatnianie wody.
Schemat prasy filtracyjnej ramowo-płytowej:1 – ramy filtracyjne, 2 – płyty filtracyjne, 3 – tkanina filtracyjna, 4 – osad (placek filtracyjny)Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Prasa filtracyjna
Źródło: alu-profil.com.pl/oferta/prasy-filtracyjne/
2015-05-26
18
Prasy filtracyjne ― przykłady rozwiązań
Źródło: www.prasy-filtracyjne.pl/ANDRITZpro.htm
Źródło: www.membranefilterpress.info/membrane-filter-press.html
Prasy filtracyjne
Prasa filtracyjna cylindryczna ― zawiera dwa koncentryczne
puste cylindry (bębny), zamontowane na poziomym wale.
• Perforowany cylinder wewnętrzny obciągnięty jest tkaniną
filtracyjną, natomiast cylinder zewnętrzny wyłożony jest od
wewnątrz elastyczną membraną.
• Zawiesina wpływa do przestrzeni pierścieniowej i w wyniku
filtracji na powierzchni cylindra wewnętrznego tworzy się
placek filtracyjny. Filtrat odpływa z wnętrza bębna króćcem
bocznym.
• Po uzyskaniu odpowiedniej grubości placka, dopływ zawiesiny
zostaje wstrzymany, a do membrany cylindra zewnętrznego
przykładany jest impuls ciśnienia (ściskanie/wyciskanie).
• Następnie placek jest przemywany i usuwany po wyciągnięciu
wewnętrznego cylindra.
2015-05-26
19
Prasa cylindryczna
Prasa filtracyjna wyciskająca (cylindryczna):1 – perforowany cylinder, 2 – tkanina filtracyjna, 3 – membrana, 4 – osad (placek filtracyjny),
5 – komora filtratu, 6 – cylinder przesuwnyŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Prasy taśmowe
Prasa taśmowa (tzw. wyżymająca) ―
służy do filtracji ciągłej i stanowi
kombinację odsączania grawitacyjnego i
ściskania mechanicznego zawiesiny w
komorze o zmiennym przekroju.
• Filtr zawiera dwie pochylone do pionu
taśmy filtracyjne, opięte na bębnach,
poruszające się do dołu.
Prasa taśmowa wyżymająca:1 – bębny napędowe, 2 – taśma filtracyjnaŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
• W trakcie przesuwania w
dół następuje filtracja
zawiesiny i tworzenie
placka. Placek odbierany
jest na dole aparatu.
2015-05-26
20
Filtr bębnowy próżniowy
Filtr bębnowy próżniowy ― złożony z obrotowego
bębna utworzonego z wielu (4-30) sektorów opiętych
tkaniną filtracyjną (lub membraną).
• Bęben jest zanurzony w korycie z zawiesiną (prawie
1/3 obwodu).
• Każdy sektor podłączony jest do głowicy sterującej
(zaworu sterującego) w osi filtra. Głowica podzielona
jest na strefy z otworami, które podłączone są do
źródeł próżni lub ciśnienia (sprężonego powietrza).
• Filtrat odciągany z poszczególnych sekcji bębna
zbierany jest w zbiorniku umieszczonym przez pompą
próżniową.
Filtr bębnowy próżniowy
W trakcie obrotu bębna następuje:I ― filtracja, czyli tworzenie placka na
powierzchni tkaniny (zasysanie zawiesiny
do wnętrza segmentu);
II ― podsuszanie (zasysanie powietrza do
wnętrza segmentu);
III ― przemywanie (natrysk wody);
IV ― wyciskanie cieczy (docisk wałkiem);
V ― spulchnianie i suszenie osadu
(nadmuch sprężonym powietrzem) i
zdejmowanie osadu (nóż/skrobak);
VI ― oczyszczanie tkaniny (nadmuch
sprężonym powietrzem).
Schemat filtra bębnowego próżniowego:1 – bęben, 2 – koryto, 3 – doprowadzenie zawiesiny, 4 – przegrody, 5 – zawór sterujący, 6 –
mieszadło, 7 – kanał do odprowadzenia przesączu, 8 – kanał do odprowadzenia przesączu i
cieczy myjącej, 9 – kanały doprowadzające sprężone powietrze, 10 – natrysk cieczy myjącej,
11 – nóż zdejmujący osad
2015-05-26
21
Filtr bębnowy próżniowy ― przykłady
rozwiązań
Źródło:
www.komline.com/docs/rotary_drum_
vacuum_filter.html
Źródło: www.ibl.co.nz/gallery.php?gr=8&pid=217
Filtry bębnowe ― zdejmowanie osadu
Źródło: www.mining-
technology.com/contractors/chemicals/clariant/clariant2.html
Sposoby zdejmowania osadu z powierzchni filtra:a) za pomocą noża/skrobaka, b) za pomocą przyciśniętego wałka obrotowego,
c) za pomocą sznurów, d) za pomocą płótna lub przez grawitacyjne opadanie
1 – nóż, 9 – wałek, 3 – sznury, 4 – płótno
Źródło:www.nfm-filter.com/requestformex.aspx?id=18
2015-05-26
22
Filtr bębnowy ciśnieniowy
Filtr bębnowy ciśnieniowy ― bęben umieszczony jest
w obudowie zamkniętej, w której panuje nadciśnienie
(wpuszczanie sprężonego powietrza).
• Działanie nadciśnienia powoduje przepływ cieczy z
zawiesiny przez przegrodę filtracyjną.
• Filtrat odprowadzany jest przewodami
umieszczonymi w pustym obrotowym wale.
• Osad gromadzi się na tkaninie i po myciu jest
podsuszany na ogrzewanym bębnie napinającym.
• Osad zdejmowany jest mechanicznie lub spada z
taśmy przy zmianie kierunku ruchu.
Filtr bębnowy ciśnieniowy
Schemat filtra bębnowego ciśnieniowego:1 – hermetyczna obudowa, 2 – bęben obrotowy, 3 – tkanina filtracyjna, 4 – wałek napinający
do obierania osadu, 5 – przenośnik ślimakowy, 6 – króciec doprowadzenia mieszaniny, 7 –
przelew zawiesiny (króciec odprowadzający), 8 – króciec sprężonego powietrza
2015-05-26
23
Filtr bębnowy ciśnieniowy ― przykłady
rozwiązań
Źródło: www.cpp-net.com/home/-/article/32218883/37255846/Record-
performance-in-the-drum/art_co_INSTANCE_0000/maximized/
Źródło: www.andritz.com/no-
index/pf-detail?productid=4999
Filtry tarczowe
Filtr tarczowy ― powierzchnia filtracyjna ma postać
tarcz (1-12 szt.), przymocowanych do pustego wału.
• Tarcze składają się z wielu trójkątnych segmentów
obciągniętych tkaniną filtracyjną.
• Tarcze połączone są z głowicą rozdzielczą z
króćcami/otworami do odsysania filtratu i
przedmuchiwania tkaniny sprężonym powietrzem.
• Filtracja przebiega etapowo, tak jak w filtrach
bębnowych.
• Zastosowanie tarcz nie pozwala na mycie osadu!
• Istnieją rozwiązania próżniowe oraz ciśnieniowe
(w obudowach zamkniętych).
2015-05-26
24
Filtry tarczowe
Schemat filtra tarczowego:1 – wał pusty, 2 – tarcza, 3 – koryto z zawiesiną, 4 – głowica rozdzielcza, 5 – noże
zbierające, 6 – zsuwania osadu, 7 – przenośnik ślimakowyŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Filtry tarczowe ― przykłady rozwiązań
Źródło: bsfaustralia.com.au/rotary-disk-filter/
Źródło: www.nfm-filter.com/requestformex.aspx?id=28
2015-05-26
25
Filtry taśmowe
Filtr taśmowy ― zawiesina podawana jest w sposób
ciągły ma taśmę filtrującą, która przesuwa się nad
korytami (skrzynkami) podłączonymi do pompy
próżniowej.
• Filtracja przebiega etapowo, tak jak w filtrach
bębnowych: osad może być myty i podsuszany
sprężonym powietrzem.
• Osad odpada od taśmy przy zmianie kierunku ruchu
lub jest zdejmowany nożem.
Filtr taśmowy próżniowy
Filtr taśmowy próżniowy:
1 – taśma nośna, 2 – taśma z tkaniny filtracyjnej, 3 – nadawa, 4 – koryta odpływowe z
podłączeniem do pompy próżniowej, 5 – układ przemywania taśm, 6 – instalacja próżniowa,
7 – ciecz do przemywania osaduŹródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 1998
2015-05-26
26
Filtry taśmowe ― przykłady rozwiązań
Źródło: www.4enveng.com/edetails.php?id=61
Źródło:
www.univar.pl/tl_files/produkty/Produkty%20Belki/Filtr%2
0tasmowy%205.10.jpg
Źródło: www.woda-scieki.com/firmy/917-
eko-technika-barbara-i-stanislaw-
zawadzcy/produkty/1716-filtr-tasmowy-
z-tasma-jednorazowa
Zastosowania filtrów zawiesin
Filtr (prasa) taśmowy do odwadniania
osadów ściekowych na oczyszczalni w
Golubiu DobrzyniuŹródło: pro-eko.pl/index.php?m=2&s=54&d=56
Filtr bębnowy próżniowy –
oczyszczanie ścieków
przemysłowychŹródło: pro-eko.pl/index.php?m=2&s=54&d=56
2015-05-26
27
Zastosowania filtrów zawiesin
Schemat instalacji odsiarczania spalin dla Elektrowni Bełchatów
Wirówki
Wirówki ― służą do rozdzielania zawiesin i emulsji
w wyniku działania sił odśrodkowych.
Główne rodzaje wirówek:
• sedymentacyjne,
• filtracyjne.
Działanie sił odśrodkowych przyspiesza proces
filtracji w wirówkach filtracyjnych lub przyspiesza
proces opadania w wirówkach sedymentacyjnych,
gdyż siły odśrodkowe są wielokrotnie większe od sił
ciężkości.
2015-05-26
28
Wirówki sedymentacyjne
Wirówka sedymentacyjna ― posiada lity,
nieperforowany bęben, do którego podawana jest
zawiesina.
• Rozdział mieszaniny następuje w wyniku
wirowania.
• Ciecz klarowna odpływa przez próg przelewowy
lub rurą ssącą.
• Cząstki ciała stałego osiadają na ścianie bębna
i usuwane są okresowo lub w sposób ciągły.
Wirówki sedymentacyjne rurowe
Wirówka rurowa ― zawiesina
dopływa do bębna od dołu, a
przepływ przez wirówkę jest
osiowy.• Cecha charakterystyczna: duży
stosunek wysokości do średnicy
bębna, L/D = 4 ÷ 6.
• Stosowane do rozdzielania
zawiesin z trudno wydzielającym
się osadem i o małych stężeniach
wlotowych.
• Nadają się do rozdzielania
emulsji. Wirówka sedymentacyjna rurowaŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
2015-05-26
29
Wirówki sedymentacyjne bębnowe
Wirówka bębnowa ― zawiesina dopływa do bębna od góry,
w pobliże dna. Podczas wirowania cząstki stałe zbierają się
na powierzchni bocznej bębna, natomiast ciecz klarowna
przelewa się przez przegrodę pierścieniową lub jest
odsysana.
• Mniejszy stosunek L/D
(ok. 0,6).
• Mniejsza sprawność
niż wirówki rurowe.
Wirówka sedymentacyjna rurowa:1 – zbierak osadu, 2 – odprowadzenie
cieczy klarownejŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Wirówki bębnowe ze ślimakowym
wyładowaniem osadu
Wirówka sedymentacyjna ślimakowa (wirówka
dekantacyjna/dekanter) ― bęben ma kształt cylindryczno-
stożkowy, a zawiesina dopływa osiowo wydrążonym wałem
ślimaka i wypływa przez otwory w wale.
• Siła odśrodkowa odrzuca cząstki stałe do ściany
wirującego bębna, a ciecz gromadzi się jako warstwa
wewnętrzna.
• Oczyszczona ciecz przepływa w kierunku poszerzonego
stożka (cylindra).
• Osad wychwytywany jest przez obracający się ślimak i
przenoszony jest do węższego końca stożka, skąd jest
usuwany na zewnątrz.
2015-05-26
30
Wirówki bębnowe ze ślimakowym
wyładowaniem osadu
usuwanie osadu
odbiór cieczy
klarownej
dopływ
zawiesiny
Schemat działania wirówki ślimakowejNa podstawie: www.flottweg.com/pl/linie-produktow/wirowki/
Źródło: www.pwpkatowice.pl/main/wirowka_osadu.html
Wirówki talerzowe
Wirówka talerzowa ― zawiera szereg stożkowych dysków
(talerzy), na których zachodzi rozdział ciekłego układu
niejednorodnego, w wyniku zwiększonej szybkości
sedymentacji z wielu równoległych warstw, na dużej
powierzchni separacji.
• Zawiesina podawana jest osiowo od góry przez wydrążony
wał i wpływa do przestrzeni poniżej dysków, a następnie
do przestrzenie między ścianą bębna a zespołem dysków.
• Mieszanina wpływa między talerze, gdzie cząstki stałe
osiadają na powierzchni talerzy, po czym zsuwają się do
obwodu i ściany bębna.
• Ciecz odpływa w pobliże osi wirowania i przepływa do
odpływu.
2015-05-26
31
Wirówki talerzowe
• Ciągłe usuwanie osadu (szlamu) możliwe jest w wirówkach
dyszowych, gdzie przestrzeń gromadzenia szlamu ma kształt
stożka obrotowego. W wierzchołku stożka umieszczone są
dysze (króćce) odbierające osad.
Wirówka talerzowa:1 – wał pusty, 2 – talerzeŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Wirówka talerzowa dyszowa:1 – talerze, 2 – dysze
Wirówki talerzowe ― przykłady
rozwiązań
Źródło: pitt-gmbh.de/?s=produkt_zt
Źródło: www.westfalia-separator.com
2015-05-26
32
Wirówki filtracyjne
Wirówka filtracyjna ― posiada bęben, którego ściany
boczne wykonane są z blachy perforowanej i od
wewnątrz pokryte są tkaniną filtracyjną.
• W wyniku wirowania cząstki stałe z zawiesiny
gromadzą się na tkaninie, a ciecz przepływa przez
przegrodę i jest odprowadzana na zewnątrz.
• Zasadniczym parametrem filtracji jest obok siły
odśrodkowej przepuszczalność przegrody
filtracyjnej i przepuszczalność placka filtracyjnego.
Wirówki filtracyjne o działaniu
okresowym
Wirówka filtracyjna okresowa ― bęben osadzony jest
na pionowym wale i umieszczony w zamkniętej
obudowie z pokrywą.
• W trakcie wirowania filtrat
opływa kanałem w dolnej
części obudowy.
• Po odwirowaniu osad może
być przemywany.
• Usuwanie osadu odbywa się
po zatrzymaniu wirówki,
najczęściej w sposób
ręczny.
Wirówka filtracyjna okresowa:1 – obudowa, 2 – bęben perforowany z
tkaniną filtracyjną, 3 – wał napędowyŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
2015-05-26
33
Wirówki filtracyjne o działaniu ciągłym
Wirówki filtracyjne pracujące w sposób ciągły ― są
zasilane ciągłym strumieniem zawiesiny, a osad
usuwany jest także w sposób ciągły .
Wyładowywanie osadu może
się odbywać za pomocą:
• ślimaka;
• pulsującego tłoka (ruch
posuwisto-zwrotny tłoka);
• w wyniku wibracji bębna.
Schemat wirówki filtracyjnej ślimakowej:1 – bęben perforowany , 2 – przegroda filtracyjna,
3 – stożek rozdzielający, 4 – ślimakŹródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii
chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998
Wirówki filtracyjne ― przykłady
rozwiązań
Źródło:
www.copybook.com/pharmaceutical/pha
rmaceutical-peeler-centrifuges
Źródło: www.rousselet-robatel.com/products/chempharma/vert-
basket-top-unload-centrifuges.php
2015-05-26
34
Hydrocyklony
Hydrocyklon ― składa się z części górnej (cylindrycznej) i części
dolnej (stożkowej) oraz dysz: wlotowej, wylotowej (przelotowej)
i wylewowej.
• Zawiesinę wprowadza się dyszą wlotową stycznie do części
cylindrycznej. Powoduje to wytworzenie wiru pierwotnego,
który przesuwa się do wierzchołka części stożkowej (dół
urządzenia).
• W wirze pierwotnym cząstki o większej bezwładności kierowane
są do ściany (siła odśrodkowa) i jednocześnie poruszają się w
dół. Zatężona zawiesina opuszcza cyklon dyszą wylewową.
• Wskutek dławienia wypływu na dyszy wylewowej wir pierwotny
zmienia kierunek i w postaci wiru wtórnego przepływa ku górze
do dyszy wylotowej.
• Drobne cząstki odrzucone z wiru wtórnego porywane są przez
wir pierwotny i kierowane z powrotem do wylewu.
Hydrocyklony
Schemat działania hydrocyklonu:1 – wir pierwotny, 2 – wir wtórnyŹródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Źródło:
www.jains.com/irrigation/filtration%20equipments/jain%20
hydrocyclone%20filter.htm
2015-05-26
35
Hydrocyklony ― zastosowania
• Klasyfikacja materiałów (zakłady wzbogacania surowców
mineralnych)
• Zagęszczanie materiałów
• Odmulanie wody
• Odwadnianie i zagęszczanie piasku (kopalnie piasków)
• Odpiaszczanie wody i ścieków
Hydrocyklony łączone są również w
baterie/zestawy ― multihydrocyklony, o
bardziej zwartej budowie i lepszej
skuteczności od pojedynczych aparatów.
Źródło: stonecrusher.en.ecplaza.net/22.asp
