Membraanplaat- en verzonkenplaatfilterpersen zijn gemaakt van een robuust frame dat een aantal met filtermateriaal beklede platen vasthoudt.
Er wordt gebruik gemaakt van hydraulische druk om de platen bij elkaar te houden, en een hogedruk-slurrytoevoerpomp wordt gebruikt om slurrymateriaal in de lege ruimtes tussen de platen te duwen.
Terwijl het filtraatwater door de filterdoeken op de plaatoppervlakken stroomt, worden de vaste slurrydeeltjes tussen de platen verzameld.
Wanneer er geen mest meer in de Filterpers kan worden gegoten, wordt de mesttoevoerpomp uitgeschakeld en worden de platen gescheiden, waardoor de cakes door de zwaartekracht uit de pers kunnen vallen.
Wat is een filterperscyclus?
De ontwateringstechnologie die wordt gebruikt in filterpersen met verzonken platen en membraanplaten is van nature een batchprocedure. Om het batchproces te voltooien, vindt een opeenvolging van processtappen plaats, en de som van de processen wordt de ontwateringscyclus van een filterpers genoemd.
De volgende stappen omvatten een normale plaatfilterperscyclus:
- Sluiten/klemmen van de filterplaat
- Vullen \sRamp/Filtratie
- De kernslag (optioneel)
- De cake is droog (optioneel)
- Membraancompressie (optioneel)
- Ontklemmen en openen van de filterplaat
Filterplaat sluit-/klemstap
Om de filterplaten met elkaar te sluiten wordt gebruik gemaakt van een hydraulische cilinder en een beweegbare plaat. Er is een lagere druk nodig om eerst de platenstapel te sluiten, gevolgd door extreem hoge hydraulische druk die de platen dicht bij elkaar klemt.
De hydraulische klemdruk moet voldoende zijn om de druk te weerstaan die wordt gegenereerd door de slurrytoevoerpomp terwijl deze de slurry in de lege ruimtes tussen de filterplaten duwt.
Vulprocedure
De voedingspomp wordt gestart en de lege gebieden tussen de vastgeklemde filterplaten worden opgevuld.
De mesttoevoersnelheid kan behoorlijk hoog zijn en de toevoerdruk kan tijdens deze vulstap erg laag zijn.
De vulstroomsnelheid wordt beperkt door de pompsnelheid aan te passen om de slijtage van de doeken rond de invoergaten van de filterplaat te helpen verminderen. Dit beperkte debiet wordt gehandhaafd totdat de minimale voedingspompdruk is bereikt.
Stap van helling/filtratie
Zodra de minimale voedingsdruk tijdens de vulfase is bereikt, wordt de snelheid van de voedingspomp geleidelijk verhoogd om de voedingsdruk geleidelijk te verhogen.
De snelheid van de voedingspomp wordt verhoogd totdat de gewenste filtratietrapdruk is bereikt. Gedurende de duur van de filtratiefase wordt de druk constant gehouden.
Naarmate de filtratiefase vordert, neemt de slurrystroomsnelheid af naarmate de lege gebieden tussen de filterplaten zich vullen met ontwaterde vaste slurrystoffen.
De filtratiestap is voltooid wanneer de slurrystroomsnelheid een vooraf bepaald minimumniveau bereikt en de voedingspomp wordt uitgeschakeld.
Stap van de hoofdslag (optioneel)
Wanneer de voedingspomp wordt uitgeschakeld, blijft er wat slurry achter in de kerngaten van de filterplaten. Bij een kernblaasstap wordt gebruik gemaakt van spoelwater en/of perslucht om de resterende slurry te verwijderen.
Spoelwater wordt eerst in de kerngaten gepompt om de slurry naar buiten te drijven, gevolgd door perslucht om het spoelwater en eventuele resterende slurry naar buiten te duwen.
In de meeste gevallen worden de slurry en het water teruggedreven naar de slurrybuffertank, waar ze in opeenvolgende cycli terug in de pers kunnen worden gevoerd.
Fase van cakedrogen (optioneel)
Er wordt perslucht door de filterkoeken gepompt terwijl de koeken zich nog in de filterplaten bevinden om eventueel achtergebleven water te verwijderen.
Wanneer het cakemateriaal buitengewoon poreus is en een zeer laag cakevochtgehalte vereist is, wordt dit vaak gebruikt.
Stap van membraanknijpen (optioneel)
De membraanknijpfase wordt, net als de koekdroogstap, gebruikt om verder water uit de filterkoeken te verwijderen nadat deze zijn gemaakt.
Membraanplaten hebben flexibele oppervlakken die uitzetten wanneer er perslucht of water wordt toegepast. Omdat de grotere plaatoppervlakken de cakes samendrukken, moet extra water worden verwijderd.
Ontklemmen en openen van de filterplaat
De hoge hydraulische klemdruk wordt verlaagd zodra alle ontwateringsfasen zijn voltooid.
De cilinder en de mobiele plaat gaan verder open om alle filterplaten van elkaar te scheiden.
Een plaatopeningsmechanisme zorgt ervoor dat elke plaat opengaat, waardoor het ontwaterde cakemateriaal door de zwaartekracht uit de filterplaten kan vallen.
Een nieuwe filterperscyclus kan beginnen zodra alle cakes zijn afgevoerd.
Factoren die de cyclustijd beïnvloeden
Elke stap van de filterperscyclus zal enige tijd in beslag nemen, die wordt bepaald door de eigenschappen van het slurrymateriaal dat wordt ontwaterd en door het ontwerp van de filterpers.
FACTOREN IN ONTWERP
Hieronder volgen de belangrijkste ontwerpparameters van de filterpers die de cyclustijd kunnen beïnvloeden:
- dikte van de kamer
- Voedingsdruk van de mestpomp
- Snelheid van openen en sluiten van de filterplaat
- Indeling filterdoek
dikte van de kamer
Vanwege het grotere volume slurry dat tussen de filterplaten zal worden ontwaterd, zullen F-filterplaten met een grotere kamerdikte meer vul- en filtratietijd vereisen.
Voedingsdruk van een mestpomp
Hogere drukken op de slurrytoevoerpomp minimaliseren vaak de filtratietijd.
Alleen door het testen van representatief monstermateriaal bij verschillende voedingsdrukken kan de tijdwinst bij hogere voedingsdrukken worden geschat. De meeste huidige filterpersen zijn bedoeld om te werken bij maximale drukken variërend van 100 tot 225 psi.
Voor bepaalde ontwateringstoepassingen zijn hogere voedingsdrukken haalbaar.
Snelheid van openen en sluiten van de filterplaat
De snelheid waarmee de Filterpers geopend en gesloten kan worden, wordt bepaald door het hydraulisch aggregaat en de hydraulische cilindergrootte. De typische openings- en sluittijden van hydraulische cilinders variëren van één tot tien minuten.
De openingssnelheid van de plaat wordt ook bepaald door het plaatverplaatsingsontwerp van de filterpers, maar bedraagt normaal gesproken één tot vijf seconden per plaat.
Ontwerp van een Filter doek
Filterpersdoeken zijn geweven synthetische stoffen bestaande uit fijne nylon-, polypropyleen- of polyesterfilamenten. Voor het ontwateren kan een verscheidenheid aan textielweefsels en -ontwerpen worden gebruikt.
Filterdoeken zijn bedoeld om vaste deeltjes op te vangen en tegelijkertijd filtraatwater door te laten. Wanneer een dichter geweven stof nodig is om materiaal met fijnere deeltjesgroottes te verzamelen, kan de doorgang van het filtraat door de stof worden belemmerd, wat resulteert in een langere filtratietijd.
Het optimale doekontwerp wordt bepaald op basis van de ontwateringseigenschappen van het materiaal en de beste eigenschappen van doekslijtage en cake-loslating.
Hieronder volgen de belangrijkste ontwateringsprocesparameters die de cyclustijd kunnen beïnvloeden:
- Dichtheid van de mesttoevoer (percentage vaste stof van de mest)
- De samenstelling van de slurry (klei, as, steenkool, enz.)
- Grootteverdeling van mestdeeltjes
- Ontwateringsmiddelen
Dichtheid van drijfmest
Drijfmesttoevoer met een hoge dichtheid minimaliseert vaak de vul- en filtratietijden. Bij grotere percentages vaste stoffen in de slurry treedt de hoeveelheid vaste stoffen die in de filterperskamers wordt geperst sneller op, wat resulteert in kortere cyclustijden.
De samenstelling van de slurry
De snelheid van waterverwijdering wordt beïnvloed door de inhoud van het slurrymateriaal dat wordt ontwaterd.
Absorberende materialen – of waterminnende, hydrofiele materialen – kunnen moeilijk te ontwateren zijn en kunnen langere filterduur of filterhulpmiddelen vereisen.
Hydrofobe materialen, of materialen die op natuurlijke wijze water afstoten, zullen aanzienlijk gemakkelijker ontwateren, waardoor de filtratietijd wordt verkort.
Grootteverdeling van mestdeeltjes
Slurries met grotere, rondere deeltjes ontwateren gemakkelijker dan slurries met fijnere deeltjes die gemakkelijker samengepakt kunnen worden.
Fijne kleimaterialen kunnen zeer platte deeltjes zijn die stevig op elkaar blijven zitten, waardoor het praktisch onmogelijk wordt om ertussen water te verwijderen.
Ontwateringsmiddelen
Ontwateringshulpmiddelen of chemicaliën kunnen worden toegepast om de filtratietijd te verkorten wanneer slurry-ingrediënten moeilijk te ontwateren zijn.
Perliet, diatomeeënaarde (DE) en kalk met een hoog calciumgehalte zijn de meest gebruikte hulpmiddelen. Perliet en DE zijn mineralen die van nature voorkomen en zorgen voor grotere deeltjes in de mest, waardoor het water gemakkelijker kan worden onttrokken.
Door gehydrateerde kalk toe te voegen, kan het slurrymateriaal het water chemisch vrijer vrijgeven.
Bij het bouwen van een filterpers wordt met al deze variabelen rekening gehouden om voor elke toepassing een maximale ontwateringsefficiëntie te bereiken.