Entwicklungsgeschichte und Funktionsprinzip von Filtern

Die Filtrationstechnologie wird seit dem alten China in der Produktion eingesetzt, und bereits 200 v. Chr. gab es Papier aus Pflanzenfasern. Im Jahr 105 n. Chr. verbesserte Cai Lun die Methode der Papierherstellung. Während des Papierherstellungsprozesses schwingt er Pflanzenfaserbrei auf einen dichten Bambusvorhang. Das Wasser wird durch die Lücken des Bambusvorhangs gefiltert und eine dünne Schicht feuchten Fruchtfleisches bleibt auf der Oberfläche des Bambusvorhangs zurück. Nach dem Trocknen entsteht daraus Papier.


Die früheste Filtration war hauptsächlich die Schwerkraftfiltration, später wurde jedoch die Druckfiltration eingesetzt, um die Filtrationsgeschwindigkeit zu verbessern, was zur Entstehung der Vakuumfiltration führte. Der zu Beginn des 20. Jahrhunderts erfundene Rotationstrommel-Vakuumfilter ermöglichte einen kontinuierlichen Filtrationsbetrieb. Danach entstanden nach und nach verschiedene Arten von kontinuierlichen Filtern. Intermittierend arbeitende Filter (z. B. Platten- und Rahmendruckfilter) wurden aufgrund ihrer Fähigkeit entwickelt, einen automatisierten Betrieb zu erreichen, was zu einer Vergrößerung der Filterfläche führt. Um Filterrückstände mit geringem Feuchtigkeitsgehalt zu erhalten, wurden mechanische Pressfilter entwickelt.


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Das vom Filter zu behandelnde Wasser gelangt über den Einlass in das Gehäuse und Verunreinigungen im Wasser lagern sich auf dem Edelstahlfiltergewebe ab, was zu einem Druckunterschied führt. Überwachen Sie die Druckdifferenzänderungen am Ein- und Auslass mit einem Druckdifferenzschalter. Wenn die Druckdifferenz den eingestellten Wert erreicht, sendet die elektrische Steuerung ein Signal an das hydraulische Steuerventil, um den Motor anzutreiben. Nach der Installation des Geräts debuggen die Techniker es, stellen die Filterzeit und die Reinigungsumwandlungszeit ein. Das aufzubereitende Wasser gelangt über den Wassereinlass in den Körper und der Filter beginnt normal zu arbeiten. Wenn die voreingestellte Reinigungszeit erreicht ist, sendet die elektrische Steuerung Signale an das hydraulische Steuerventil und den Antriebsmotor und löst die folgenden Aktionen aus: Der Elektromotor treibt die Bürste in Drehung, reinigt das Filterelement und steuert das Öffnen des Ventils zum Ablassen. Der gesamte Reinigungsvorgang dauert nur einige zehn Sekunden. Wenn die Reinigung abgeschlossen ist, schließen Sie das Steuerventil, der Motor hört auf zu rotieren, das System kehrt in seinen Ausgangszustand zurück und beginnt mit dem nächsten Filtervorgang. Der Innenraum des Filtergehäuses besteht hauptsächlich aus Grobfiltersieben, Feinfiltersieben, Saugrohren, Edelstahlbürsten bzw. Edelstahlsaugdüsen, Dichtungsringen, Korrosionsschutzbeschichtungen, rotierenden Wellen usw.


Ein einfacher Filter wird gebildet, indem der Behälter mithilfe eines Filtermediums in eine obere und eine untere Kammer unterteilt wird. Die Suspension wird in die obere Kammer gegeben und gelangt unter Druck durch das Filtermedium in die untere Kammer, um ein Filtrat zu bilden. Feste Partikel werden auf der Oberfläche des Filtermediums festgehalten und bilden einen Filterrückstand (oder Filterkuchen). Während des Filtrationsprozesses verdickt sich die Filterrückstandsschicht auf der Oberfläche des Filtermediums allmählich und der Widerstand der durch die Filterrückstandsschicht strömenden Flüssigkeit nimmt zu, was zu einer Verringerung der Filtrationsgeschwindigkeit führt. Wenn die Filterkammer mit Filterrückständen gefüllt ist oder die Filtergeschwindigkeit zu niedrig ist, stoppen Sie den Filtervorgang, entfernen Sie die Filterrückstände und regenerieren Sie das Filtermedium, um einen Filterzyklus abzuschließen.


Die Flüssigkeit muss beim Durchgang durch die Filterrückstandsschicht und das Filtermedium einen Widerstand überwinden, daher muss auf beiden Seiten des Filtermediums ein Druckunterschied bestehen, der die treibende Kraft für die Filtration darstellt. Eine Erhöhung des Druckunterschieds kann die Filtration beschleunigen, aber Partikel, die sich unter Druck verformen, neigen bei großen Druckunterschieden dazu, die Poren des Filtermediums zu verstopfen, was zu einer langsameren Filtration führt.


Es gibt drei Methoden der Suspensionsfiltration: Schlackenschichtfiltration, Tiefenfiltration und Siebfiltration.


â  Filterrückstandsschichtfiltration: In der Anfangsphase der Filtration kann das Filtermedium nur große Feststoffpartikel zurückhalten, während kleine Partikel mit dem Filtrat durch das Filtermedium gelangen. Nach der Bildung der ersten Filterrückstandsschicht spielt die Filterrückstandsschicht eine wichtige Rolle bei der Filtration, bei der sowohl große als auch kleine Partikel abgefangen werden, beispielsweise bei der Filtration einer Platten- und Rahmenfilterpresse.


â¡ Tiefenfiltration: Das Filtermedium ist dick und die Suspension enthält weniger Feststoffpartikel, die kleiner sind als die Poren des Filtermediums. Bei der Filtration dringen Partikel in die Poren ein und werden dort adsorbiert, beispielsweise durch poröse Kunststoffrohrfilter und Sandfilter.


⢠Siebfiltration: Die durch die Filtration abgefangenen Feststoffpartikel sind größer als die Poren des Filtermediums und die Feststoffpartikel werden nicht im Filtermedium adsorbiert. Beispielsweise filtert das Drehtrommelfiltersieb grobe Verunreinigungen im Abwasser heraus. Im eigentlichen Filterprozess treten die drei Methoden häufig gleichzeitig oder nacheinander auf.