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過(guò)濾設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展過(guò)程
過(guò)濾設(shè)備是利用多孔性過(guò)濾介質(zhì)，截留液體與固體顆粒混合物中的固體顆粒，而實(shí)現(xiàn)固、液分離的設(shè)備。過(guò)濾設(shè)備廣泛應(yīng)用于化工、電力、石油、制藥、輕工、食品、選礦、煤炭和水處理等部門(mén)。
中國(guó)古代就已應(yīng)用過(guò)濾技術(shù)于生產(chǎn)，在公元前二百年已有植物纖維制作的紙。公元105年，蔡倫改進(jìn)了造紙法，他在造紙過(guò)程中將植物纖維紙漿蕩于致密的細(xì)竹簾上，水經(jīng)竹簾縫隙濾過(guò)，一薄層濕紙漿留于竹簾面上，干后即成紙張。
最早的過(guò)濾設(shè)備大多為重力過(guò)濾，后來(lái)采用加壓過(guò)濾提高了過(guò)濾速度，進(jìn)而又出現(xiàn)了真空過(guò)濾。20世紀(jì)初發(fā)明的轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)實(shí)現(xiàn)了過(guò)濾操作的連續(xù)化。此后，各種類(lèi)型的連續(xù)過(guò)濾機(jī)相繼問(wèn)世。間歇操作的過(guò)濾機(jī)因能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作而得到發(fā)展，過(guò)濾面積越來(lái)越大。為得到含濕量低和清潔度較高的液體，機(jī)械壓榨的過(guò)濾機(jī)得到了飛速發(fā)展。
用過(guò)濾介質(zhì)把容器分隔為上、下缸，即構(gòu)成簡(jiǎn)單的過(guò)濾器。懸浮液加入上缸，在壓力作用下通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)入下缸成為濾液，固體顆粒雜質(zhì)被截留在過(guò)濾介質(zhì)表面形成濾渣(或稱(chēng)濾餅)。
過(guò)濾過(guò)程中過(guò)濾介質(zhì)表面積存的濾渣層逐漸加厚，液體通過(guò)濾渣層的阻力隨之增高，過(guò)濾速度減小。當(dāng)濾室充滿(mǎn)濾渣或過(guò)濾速度太小時(shí)，停止過(guò)濾，清除濾渣，使過(guò)濾介質(zhì)再生，以完成一次過(guò)濾循環(huán)。
液體通過(guò)濾渣層和過(guò)濾介質(zhì)必須克服阻力，因此在過(guò)濾介質(zhì)的兩側(cè)必須有壓力差，這是實(shí)現(xiàn)過(guò)濾的推動(dòng)力。增大壓力差可以加速過(guò)濾，但受壓后變形的顆粒在大壓力差時(shí)易堵塞過(guò)濾介質(zhì)孔隙，過(guò)濾反而減慢。
懸浮液過(guò)濾有濾渣層過(guò)濾、深層過(guò)濾和篩濾三種方式。濾渣層過(guò)濾是指在經(jīng)過(guò)過(guò)濾初期后，形成了初始濾渣層，此后，濾渣層對(duì)過(guò)濾起主要作用，這時(shí)大、小顆粒均被截留；深層過(guò)濾是指過(guò)濾介質(zhì)較厚，懸浮液中含固體顆粒較少，且顆粒小于過(guò)濾介質(zhì)的孔道，過(guò)濾時(shí)，顆粒進(jìn)入后被吸附在孔道內(nèi)的過(guò)濾；篩濾是過(guò)濾截留的固體顆粒都大于過(guò)濾介質(zhì)的孔隙，過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部不吸附固體顆粒的過(guò)濾方式，例如轉(zhuǎn)筒式過(guò)濾篩濾去污水中的粗粒雜質(zhì)。
在實(shí)際的過(guò)濾過(guò)程中，三種方式常常是同時(shí)或相繼出現(xiàn)。過(guò)濾機(jī)的處理能力取決于過(guò)濾速度。懸浮液中的固體顆粒大、粒度均勻時(shí)，過(guò)濾的濾渣層孔隙較為暢通，濾液通過(guò)濾渣層的速度較大。應(yīng)用凝聚劑將微細(xì)的顆粒集合成較大的團(tuán)塊，有利于提高過(guò)濾速度。
對(duì)于固體顆粒沉降速度快的懸浮液，應(yīng)用在過(guò)濾介質(zhì)上部加料的過(guò)濾機(jī)，使過(guò)濾方向與重力方向一致，粗顆粒首先沉降，可減少過(guò)濾介質(zhì)和濾渣層的堵塞；在難過(guò)濾的懸浮液(如膠體)中混入如硅藻土、膨脹珍珠巖等較粗的固體顆粒，可使濾渣層變得疏松；濾液粘度較大時(shí)，可加熱懸浮液以降低粘度。這些措施都能加快過(guò)濾速度。
過(guò)濾機(jī)按獲得過(guò)濾推動(dòng)力的方法不同，分為重力過(guò)濾器、真空過(guò)濾機(jī)和加壓過(guò)濾機(jī)三類(lèi)。重力過(guò)濾器是借助懸浮液的重力和位差，在過(guò)濾介質(zhì)上形成的壓力作為過(guò)濾的推動(dòng)力，一般為間歇操作。
真空過(guò)濾器是在濾液出口處形成負(fù)壓作為過(guò)濾的推動(dòng)力。這種過(guò)濾機(jī)又分為間歇操作和連續(xù)操作兩種。間歇操作的真空過(guò)濾機(jī)可過(guò)濾各種濃度的懸浮液，連續(xù)操作的真空過(guò)濾機(jī)適于過(guò)濾含固體顆粒較多的稠厚懸浮液。
加壓過(guò)濾器以在懸浮液進(jìn)口處施加的壓力，或?qū)裎锪鲜┘拥臋C(jī)械壓榨力作為過(guò)濾推動(dòng)力，適用于要求過(guò)濾壓差較大的懸浮液，也分為間歇操作和連續(xù)操作兩種。
過(guò)濾機(jī)應(yīng)根據(jù)懸浮液的濃度、固體粒度、液體粘度和對(duì)過(guò)濾質(zhì)量的要求選用。先選擇幾種過(guò)濾介質(zhì)，利用過(guò)濾漏斗實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同過(guò)濾介質(zhì)和不同壓差下的過(guò)濾速度、濾液的固體含量、濾渣層的厚度和含濕量，找出適宜的過(guò)濾條件，初步選定過(guò)濾機(jī)類(lèi)型，再根據(jù)處理量選定過(guò)濾面積，并經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。
正在發(fā)展的新型過(guò)濾設(shè)備有：機(jī)械力壓榨過(guò)濾設(shè)備；能實(shí)現(xiàn)無(wú)濾渣層過(guò)濾的動(dòng)態(tài)過(guò)濾機(jī)；洗選煤炭污水處理、化工和石油工業(yè)用的大型過(guò)濾設(shè)備。
在過(guò)濾理論研究方面，濾渣層過(guò)濾阻力和孔隙率的測(cè)算、過(guò)濾速度、過(guò)濾設(shè)備的模擬和放大、稀薄液體澄清過(guò)濾和動(dòng)態(tài)過(guò)濾機(jī)理，以及過(guò)濾介質(zhì)的研究，都是重要的課題。利用電子計(jì)算機(jī)控制過(guò)濾操作是過(guò)濾設(shè)備的發(fā)展方向。
