فیلتر پرس یکی از پرکاربردترین و مهم ترین تجهیزات در صنایع مختلف برای جداسازی جامد از مایع است. این دستگاه با استفاده از فشار و پارچه های مخصوص مواد جامد معلق در مایعات را جدا کرده و یک کیک جامد و مایع شفاف به دست می دهد. فیلتر پرس ها در سه نوع اصلی دستی نیمه اتوماتیک و اتوماتیک موجود هستند که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در این مقاله به بررسی جامع انواع فیلتر پرس اصول کارکرد اجزا اصلی کاربردها استانداردهای بین المللی و نکات فنی مهم می پردازیم.
فیلتر پرس چیست و چه کاربردی دارد؟
فیلتر پرس دستگاهی است که برای جداسازی مواد جامد معلق در مایعات به کار می رود. اساس کار این دستگاه بر مبنای فیلتراسیون تحت فشار است. مایع حاوی ذرات جامد (دوغاب) به داخل فیلتر پرس پمپ شده و از بین پارچه های فیلتر عبور می کند. ذرات جامد روی پارچه فیلتر به دام افتاده و به تدریج کیک فیلتر را تشکیل می دهند در حالی که مایع شفاف از فیلتر خارج می شود.
فیلتر پرس ها به دلیل راندمان بالا قابلیت تولید کیک خشک و تنوع در اندازه و ظرفیت در صنایع گوناگونی کاربرد دارند از جمله :
- صنایع معدنی : جداسازی مواد معدنی از باطله ها تغلیظ مواد معدنی
- صنایع شیمیایی : جداسازی رسوبات شیمیایی تصفیه پساب های صنعتی
- صنایع غذایی : آبگیری از مواد غذایی شفاف سازی آبمیوه ها و روغن ها
- صنایع دارویی : جداسازی مواد اولیه دارویی تصفیه پساب های دارویی
- تصفیه فاضلاب : جداسازی لجن از فاضلاب های شهری و صنعتی
- صنایع کاشی و سرامیک : آبگیری از دوغاب سرامیک
اجزای اصلی فیلتر پرس
یک فیلتر پرس از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است که عملکرد هماهنگ آن ها فرآیند فیلتراسیون را ممکن می سازد :
- قاب (Frame) : قاب یا شاسی فیلتر پرس ساختار اصلی دستگاه است که صفحات فیلتر سیستم هیدرولیک و سایر اجزا را نگه می دارد. قاب باید از مقاومت و استحکام کافی برخوردار باشد تا بتواند فشار ناشی از فرآیند فیلتراسیون را تحمل کند. معمولاً قاب ها از فولاد کربنی یا استنلس استیل ساخته می شوند.
- صفحات فیلتر (Filter Plates) : صفحات فیلتر اجزای کلیدی فیلتر پرس هستند که پارچه های فیلتر روی آن ها قرار می گیرند. صفحات فیلتر در انواع مختلفی از جمله صفحات صفحه ای (Plate and Frame) صفحات محفظه ای (Recessed Plate) و صفحات دیافراگمی (Diaphragm Plate) وجود دارند. جنس صفحات معمولاً از پلی پروپیلن (PP) چدن یا فولاد ضد زنگ است و بسته به نوع کاربرد و فشار کاری انتخاب می شوند.
- پارچه فیلتر (Filter Cloth) : پارچه فیلتر نقش اصلی در جداسازی جامد از مایع را ایفا می کند. این پارچه ها از جنس های مختلفی مانند پلی پروپیلن (PP) پلی استر (PE) نایلون و کتان ساخته می شوند و بر اساس اندازه ذرات جامد pH و دمای سیال انتخاب می گردند. بافت پارچه و قابلیت نفوذپذیری آن از عوامل مهم در راندمان فیلتراسیون هستند.
- سیستم هیدرولیک (Hydraulic System) : سیستم هیدرولیک وظیفه باز و بسته کردن صفحات فیلتر و ایجاد فشار برای فرآیند فیلتراسیون را بر عهده دارد. این سیستم شامل جک هیدرولیک پمپ هیدرولیک شیرهای کنترل و مخزن روغن هیدرولیک است. سیستم هیدرولیک نقش مهمی در عملکرد ایمن و کارآمد فیلتر پرس دارد.
- سیستم کنترل (Control System) : سیستم کنترل وظیفه کنترل و نظارت بر فرآیند فیلتراسیون را بر عهده دارد. در فیلتر پرس های دستی کنترل به صورت مکانیکی و توسط اپراتور انجام می شود. در فیلتر پرس های نیمه اتوماتیک و اتوماتیک از تابلوهای کنترل الکتریکی و PLC (Programmable Logic Controller) برای کنترل زمان فیلتراسیون فشار باز و بسته شدن صفحات و سایر مراحل استفاده می شود. سیستم کنترل پیشرفته می تواند بهره وری و ایمنی دستگاه را افزایش دهد.
- پمپ تغذیه (Feed Pump) : پمپ تغذیه وظیفه انتقال دوغاب به داخل فیلتر پرس را بر عهده دارد. نوع پمپ تغذیه بر اساس ویسکوزیته سیال غلظت ذرات جامد و فشار کاری انتخاب می شود. پمپ های سانتریفیوژ پیستونی و دیافراگمی از جمله پمپ های رایج در فیلتر پرس ها هستند.
- مخزن جمع آوری فیلتریت (Filtrate Collection Tank) : مخزن جمع آوری فیلتریت برای جمع آوری مایع شفاف جدا شده از فیلتر پرس استفاده می شود. این مخزن معمولاً از پلی اتیلن یا فولاد ضد زنگ ساخته می شود و باید حجم کافی برای جمع آوری کل فیلتریت تولیدی را داشته باشد.
انواع فیلتر پرس از نظر اتوماسیون
فیلتر پرس ها بر اساس سطح اتوماسیون به سه دسته اصلی تقسیم می شوند :
فیلتر پرس دستی (Manual Filter Press)
فیلتر پرس دستی ساده ترین نوع فیلتر پرس است که تمامی مراحل باز و بسته کردن صفحات تخلیه کیک و شستشوی پارچه ها به صورت دستی توسط اپراتور انجام می شود. این نوع فیلتر پرس معمولاً برای ظرفیت های پایین و کاربردهای کوچک که نیاز به اتوماسیون بالا نیست مناسب است.
مزایای فیلتر پرس دستی :
- قیمت اولیه پایین تر نسبت به انواع اتوماتیک و نیمه اتوماتیک
- سادگی ساختار و نگهداری آسان
- عدم نیاز به سیستم کنترل پیچیده
معایب فیلتر پرس دستی :
- نیاز به نیروی کار بیشتر و زمان بر بودن فرآیند
- راندمان پایین تر نسبت به انواع اتوماتیک
- احتمال خطای انسانی در فرآیند عملیات
- مناسب برای ظرفیت های پایین
فیلتر پرس نیمه اتوماتیک (Semi-Automatic Filter Press)
فیلتر پرس نیمه اتوماتیک ترکیبی از ویژگی های دستی و اتوماتیک را ارائه می دهد. در این نوع فیلتر پرس برخی از مراحل مانند بسته شدن صفحات و ایجاد فشار به صورت اتوماتیک انجام می شود در حالی که مراحل باز کردن صفحات تخلیه کیک و شستشوی پارچه ها همچنان به صورت دستی توسط اپراتور انجام می گیرد. فیلتر پرس نیمه اتوماتیک برای ظرفیت های متوسط و کاربردهایی که نیاز به اتوماسیون نسبی دارند گزینه مناسبی است.
مزایای فیلتر پرس نیمه اتوماتیک :
- راندمان بالاتر نسبت به فیلتر پرس دستی
- کاهش نیاز به نیروی کار و زمان عملیات
- کنترل بهتر فرآیند فیلتراسیون
- قیمت مناسب تر نسبت به فیلتر پرس اتوماتیک
معایب فیلتر پرس نیمه اتوماتیک :
- هنوز نیاز به دخالت اپراتور برای برخی مراحل
- پیچیدگی بیشتر نسبت به فیلتر پرس دستی
- راندمان پایین تر نسبت به فیلتر پرس اتوماتیک
فیلتر پرس اتوماتیک (Automatic Filter Press)
فیلتر پرس اتوماتیک پیشرفته ترین نوع فیلتر پرس است که تمامی مراحل باز و بسته کردن صفحات تخلیه کیک شستشوی پارچه ها و حتی جابجایی کیک فیلتر به صورت کاملاً اتوماتیک و توسط سیستم کنترل PLC انجام می شود. فیلتر پرس اتوماتیک برای ظرفیت های بالا و کاربردهایی که نیاز به راندمان بالا کاهش نیروی کار و عملیات مداوم دارند ایده آل است.
مزایای فیلتر پرس اتوماتیک :
- بالاترین راندمان و بهره وری در بین انواع فیلتر پرس
- حداقل نیاز به نیروی کار و کاهش هزینه های عملیاتی
- عملیات مداوم و بدون وقفه
- کنترل دقیق و بهینه فرآیند فیلتراسیون
- ایمنی بالاتر به دلیل کاهش دخالت انسانی
- قابلیت ادغام با سیستم های اتوماسیون صنعتی
معایب فیلتر پرس اتوماتیک :
- قیمت اولیه بالاتر نسبت به انواع دیگر
- پیچیدگی ساختار و نگهداری
- نیاز به تخصص فنی برای راه اندازی و نگهداری
- مناسب برای ظرفیت های بالا و کاربردهای صنعتی بزرگ
کاربردهای صنعتی فیلتر پرس در صنایع مختلف
فیلتر پرس ها به دلیل توانایی در جداسازی موثر جامد از مایع در گستره وسیعی از صنایع کاربرد دارند. در اینجا به برخی از مهم ترین کاربردهای صنعتی فیلتر پرس اشاره می کنیم :
- صنایع معدنی و فرآوری مواد معدنی : در این صنایع فیلتر پرس ها برای آبگیری از کنسانتره مواد معدنی (مانند مس طلا آهن و سرب) و جداسازی باطله های معدنی به منظور کاهش حجم و تسهیل دفع آن ها استفاده می شوند. فیلتر پرس ها به بهبود بازیافت آب و کاهش اثرات زیست محیطی در معادن کمک می کنند.
- صنایع تصفیه آب و فاضلاب : فیلتر پرس ها در ایستگاه های تصفیه آب شهری و صنعتی برای آبگیری از لجن فاضلاب و کاهش حجم لجن قبل از دفع استفاده می شوند. این امر به کاهش هزینه های دفع لجن و بهبود کیفیت آب خروجی کمک می کند. همچنین در تصفیه آب های صنعتی برای بازیافت آب و کاهش مصرف آب کاربرد دارند.
- صنایع شیمیایی و پتروشیمی : در صنایع شیمیایی فیلتر پرس ها برای جداسازی رسوبات شیمیایی تصفیه محلول های شیمیایی و خشک کردن مواد شیمیایی به کار می روند. در صنایع پتروشیمی نیز برای جداسازی کاتالیست ها و تصفیه پساب های روغنی استفاده می شوند.
- صنایع غذایی و نوشیدنی : فیلتر پرس ها در صنایع غذایی برای آبگیری از مواد غذایی (مانند پوره میوه ها و سبزیجات) شفاف سازی آبمیوه ها روغن های گیاهی و شکر و جداسازی ذرات معلق از نوشیدنی ها کاربرد دارند. استفاده از فیلتر پرس ها به بهبود کیفیت و شفافیت محصولات غذایی کمک می کند.
- صنایع دارویی : در صنایع دارویی فیلتر پرس ها برای جداسازی مواد اولیه دارویی تصفیه محلول های دارویی و استریل سازی مایعات استفاده می شوند. فیلتر پرس های استریل با استانداردهای بهداشتی بالا در تولید داروهای تزریقی و محلول های استریل کاربرد دارند.
- صنایع کاشی و سرامیک : فیلتر پرس ها در صنعت کاشی و سرامیک برای آبگیری از دوغاب سرامیک و تهیه کیک سرامیک با رطوبت مناسب برای فرآیند پرس و پخت استفاده می شوند. استفاده از فیلتر پرس به بهبود کیفیت و استحکام کاشی و سرامیک کمک می کند.
استانداردها و تکنولوژی های پیشرفته در فیلتر پرس
صنعت فیلتر پرس نیز مانند سایر صنایع همواره در حال پیشرفت و توسعه است. در زمینه استانداردها و تکنولوژی های پیشرفته در فیلتر پرس می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- استانداردهای بین المللی : استانداردهای مختلفی برای طراحی ساخت و بهره برداری از فیلتر پرس ها وجود دارد که هدف آن ها افزایش ایمنی کیفیت و کارایی این دستگاه ها است. برخی از استانداردهای مهم عبارتند از :
- ISO ۹۰۰۱ : استاندارد سیستم مدیریت کیفیت که بر کیفیت طراحی تولید و خدمات پس از فروش فیلتر پرس ها تاکید دارد.
- CE Marking : نشان CE که نشان دهنده انطباق فیلتر پرس با الزامات ایمنی و بهداشت اتحادیه اروپا است.
- ASME Section VIII Division ۱ : استاندارد انجمن مهندسان مکانیک آمریکا برای طراحی و ساخت مخازن تحت فشار که می تواند برای برخی اجزای فیلتر پرس مانند سیستم هیدرولیک مرتبط باشد.
- استانداردهای بهداشتی ۳-A Sanitary Standards : استانداردهای بهداشتی برای تجهیزات مورد استفاده در صنایع غذایی و دارویی که برای فیلتر پرس های مورد استفاده در این صنایع حائز اهمیت است.
- تکنولوژی های پیشرفته :
- سیستم های شستشوی اتوماتیک پارچه فیلتر : این سیستم ها با استفاده از نازل های آب پاش و سیستم های لرزشی پارچه های فیلتر را به صورت اتوماتیک و دوره ای شستشو می دهند. این امر به حفظ راندمان فیلتراسیون و کاهش نیاز به شستشوی دستی کمک می کند.
- سیستم های جابجایی اتوماتیک کیک فیلتر : در فیلتر پرس های اتوماتیک پیشرفته سیستم های نوار نقاله و رباتیک برای جابجایی و انتقال کیک فیلتر به محل دفع یا فرآوری بعدی استفاده می شوند. این امر به افزایش سرعت و کارایی فرآیند تخلیه کیک کمک می کند.
- صفحات فیلتر دیافراگمی : این نوع صفحات فیلتر با استفاده از فشار هوا یا آب به کیک فیلتر فشار وارد کرده و رطوبت کیک را به حداقل می رسانند. صفحات دیافراگمی به تولید کیک خشک تر و کاهش هزینه های دفع کمک می کنند.
- سیستم های کنترل از راه دور و مانیتورینگ : فیلتر پرس های مدرن مجهز به سیستم های کنترل از راه دور و مانیتورینگ آنلاین هستند که امکان نظارت بر عملکرد دستگاه عیب یابی از راه دور و بهینه سازی فرآیند فیلتراسیون را فراهم می کنند. این سیستم ها به افزایش بهره وری و کاهش زمان توقف دستگاه کمک می کنند.
- پارچه های فیلتر پیشرفته : تولید پارچه های فیلتر با جنس ها و بافت های نوین که مقاومت شیمیایی بالاتر عمر طولانی تر و راندمان فیلتراسیون بهتر دارند از جمله پیشرفت های مهم در زمینه فیلتر پرس است. پارچه های نانو و پارچه های با پوشش های خاص از جمله این موارد هستند.
نکات فنی مهم در انتخاب و استفاده از فیلتر پرس
انتخاب و استفاده صحیح از فیلتر پرس نقش حیاتی در دستیابی به نتایج مطلوب و عملکرد بهینه دستگاه دارد. در اینجا به برخی از نکات فنی مهم در این زمینه اشاره می کنیم :
- انتخاب نوع فیلتر پرس مناسب : با توجه به ظرفیت مورد نیاز نوع سیال و ذرات جامد سطح اتوماسیون و بودجه نوع مناسب فیلتر پرس (دستی نیمه اتوماتیک یا اتوماتیک) را انتخاب کنید. برای ظرفیت های پایین و کاربردهای ساده فیلتر پرس دستی مناسب است در حالی که برای ظرفیت های بالا و کاربردهای صنعتی بزرگ فیلتر پرس اتوماتیک توصیه می شود.
- انتخاب جنس و نوع صفحات فیلتر : جنس صفحات فیلتر باید با خواص شیمیایی سیال سازگار باشد و فشار کاری مورد نیاز را تحمل کند. نوع صفحات (صفحه ای محفظه ای یا دیافراگمی) نیز بر اساس نوع کاربرد و کیفیت کیک فیلتر مورد نظر انتخاب می شود.
- انتخاب پارچه فیلتر مناسب : انتخاب پارچه فیلتر مناسب بر اساس اندازه ذرات جامد pH سیال دما و مقاومت شیمیایی پارچه بسیار مهم است. استفاده از پارچه فیلتر نامناسب می تواند منجر به کاهش راندمان فیلتراسیون گرفتگی پارچه و افزایش هزینه های نگهداری شود.
- تنظیم صحیح فشار فیلتراسیون : فشار فیلتراسیون باید به درستی تنظیم شود. فشار بیش از حد می تواند به آسیب به پارچه های فیلتر و صفحات منجر شود در حالی که فشار کم می تواند راندمان فیلتراسیون را کاهش دهد. فشار مناسب باید بر اساس نوع سیال و ویژگی های ذرات جامد تعیین شود.
- نگهداری و سرویس دوره ای : نگهداری و سرویس دوره ای فیلتر پرس برای حفظ عملکرد بهینه و افزایش عمر مفید دستگاه ضروری است. این شامل بازرسی و تعویض پارچه های فیلتر فرسوده روغن کاری و بررسی سیستم هیدرولیک تمیزکاری صفحات فیلتر و بررسی سیستم کنترل می شود.
- آموزش اپراتورها : آموزش اپراتورها برای بهره برداری صحیح و ایمن از فیلتر پرس بسیار مهم است. اپراتورها باید با عملکرد دستگاه نحوه تنظیم پارامترهای فیلتراسیون روش های نگهداری و نکات ایمنی آشنا باشند.
سخن پایانی
فیلتر پرس ها به عنوان یکی از موثرترین و پرکاربردترین روش های جداسازی جامد از مایع نقش حیاتی در صنایع مختلف ایفا می کنند. انتخاب نوع مناسب فیلتر پرس (دستی نیمه اتوماتیک یا اتوماتیک) و استفاده صحیح از آن به بهبود راندمان تولید کاهش هزینه ها حفاظت از محیط زیست و ارتقای کیفیت محصولات کمک می کند. با پیشرفت تکنولوژی فیلتر پرس ها نیز به سمت اتوماسیون بیشتر کارایی بالاتر و قابلیت های پیشرفته تر حرکت می کنند و همچنان به عنوان یک ابزار کلیدی در فرآیندهای صنعتی باقی خواهند ماند. شما می توانید برای انتخاب صحیح و تخصصی فیلتر پرس با کارشناسان شرکت آب سازه تماس بگیرید وسفارش خرید دستگاه فیلترپرس خود را ثبت کنید.