벨트 필터

벨트 필터(벨트 프레스 필터 또는 벨트 필터 프레스라고도 함)는 산업용 기계로, 고액/액체 분리 프로세스, 특히 화학 산업, 광산 및 수처리에서의 진흙 탈수 작업에 사용됩니다.벨트 필터 프레스는 사과 주스, 사이다 및 와인 ^[1]제조에도 사용됩니다.여과 공정은 주로 한 쌍의 여과 천과 벨트를 롤러 시스템에 통과시켜 얻습니다.이 시스템은 슬러지 또는 슬러리를 공급받아 여과액과 고체 케이크로 분리한다.

적용들

벨트 필터는 주로 진흙, 슬러리의 탈수^[2], 사과, 배, 기타 과일, 와인 제조용 포도 등의 주스 추출에 사용됩니다.벨트 필터는 도시 하수 및 폐수 처리, 야금 및 광업, 철강 플랜트, 석탄 플랜트, 양조장, 염색, 태닝 공장,^[3] 화학 및 제지 공장 등 다양한 분야에서 시 및 산업적으로 사용됩니다.

벨트 필터의 적용은 처리할 수 있는 진흙, 슬러리 또는 으깬 과일로 제한됩니다.도시 사용으로 인한 진흙에는 생, 혐기적으로 소화되고 곡예적으로 소화되는 진흙, 명반 진흙, 석회 연화 진흙 및 하천수 ^[4]진흙이 포함된다.산업에서는 모든 슬러리가 식품 처리 폐기물, 펄프 및 종이 폐기물, 화학 폐기물, 의약품 폐기물, 산업 폐기물 처리 진흙 및 석유 화학 ^[4]폐기물에서 공급됩니다.이러한 폐기물에는 혼합 슬러리, 광물 슬러리, 먼지 퇴적물, 선별된 석탄 세척 진흙, 생물학적 슬러지, 일차 슬러지, 짚, 목재 또는 폐지 ^[3]펄프가 포함될 수 있습니다.

일부 탈수 목적은 전송 및 저장 비용을 줄이기 위해, 쓰레기 매립 처리하기 전에 액체를 제거한 추가 건조 또는 소각하기 전에 연료량을 줄여 퇴비화에 대한 충분한 물질을 생산하는, 유출을 피하고 때 땅 용도로 사용되는 풀링, 그리고 다른 건조 과정을 최적화 볼륨 축소 등.[2]벨트 필터는 이러한 특정 용도 및 피드 각각을 위해 특별히 설계되었습니다.

장점/제한사항

원심 분리기, 진공 디스크 필터, 플레이트 및 프레임 필터 프레스 등 탈수에 사용되는 벨트 필터 프레스와 유사한 물리적 분리 프로세스가 많이 있습니다.다른 압축 필터에 비해 벨트 필터는 상대적으로 낮은 ^[5]압력을 사용합니다.원심분리기는 석탄 꼬리 가공 ^[6]시 수분 함량이 낮고 비용이 절감되며 조작이 간단하지만 벨트 필터는 소음이 적고 시동 및 정지 시간이 ^[2]훨씬 더 빠릅니다.

벨트 필터는, 심플하고 신뢰성이 높은 것으로 평가되고 있어 가용성이 뛰어나고, 종업원이 적고, 유지보수가 용이하며,^[2][4][7] 수명이 길다.벨트 필터는 바닥 높이에서 열려 보이고 쉽게 조정 및 모니터링할 수 있도록 설치할 때 가장 유리합니다.이는 물론 조명과 환기가 ^[7]허용하는 조건에 따라 달라집니다.

벨트 필터 프레스는 폐수 처리 시 자주 사용되므로 사료 슬러지 냄새, 휘발성 배출물, 처리 시 사용되는 화학물질 등이 문제가 ^[2]될 수 있습니다.한 가지 제어 방법은 ^[2]과망간산칼륨과 같은 냄새 중화 화학물질을 사용하는 것입니다.그러나 이는 악취만 중화시킬 뿐 관련된 가스나 화학 물질에는 영향을 미치지 않습니다.필터를 동봉하여 모든 문제를 제어할 수 있지만, 인클로저에 의해 기본적인 가시성이 저하되고 유지보수 및 수리를 위해 기계에 쉽게 접근할 수 있게 되어 프로세스 ^[2][5]자동화가 비용이 많이 듭니다.

벨트 필터 프레스는 과도한 ^[2]용량을 처리하도록 설계되었기 때문에 대용량 ^[5]스루풋으로도 알려져 있습니다.초기비용과^[5] 에너지 가동비용은 ^[4]낮지만, 스루풋이 하루 400만 갤런 미만일 경우, 벨트 필터 프레스는 액체 수송, 처리 설비 사용 또는 건조대나 갈대 ^[2]바닥과 같은 비기계적인 탈수 방법을 사용하는 것보다 비용 효율이 떨어질 수 있습니다.

벨트 필터는 일부 피드 처리에 덜 효과적입니다.굴착기에서 나오는 피드가 잘 혼합되지 않는 한, 다양한 고체 함량을 가진 피드를 처리할 때 벨트 필터를 사용하는 것은 작업자의 주의가 더 필요하고 인건비가 ^[2]증가하기 때문에 비용이 더 많이 듭니다.그리스 및 오일 함량이 높은 공급물은 벨트 필터를^[2] 블라인드하여 케이크 내 고형분 비율을 낮출 수 있으며, 모든 공급물은 날카로운 물체에 의해 벨트가 손상되지 않도록 차단해야 합니다.공급의 종류도 세탁 과정에 영향을 미칠 수 있습니다.많은 양의 물과 시간을 소비하는 벨트 필터는 자주 세척해야 합니다.^[2]세척 시스템을 자동화하고 ^[2]배수구를 사용함으로써 물과 시간 낭비를 줄일 수 있습니다.

사용 가능한 설계

벨트 필터 설계는 제조사 설계 및 성능 데이터, 운영 설비, 파일럿 테스트, 유사한 공장의 조사 및 폐수^[2] 고형물의 테스트를 사용하여 처리되는 슬러지 또는 슬러리에서 원하는 탈수 고형률을 얻기 위해 제작됩니다.

벨트 필터 프레스는 프리 컨디셔닝 존, 중력 배수 존, 선형 압축(저압) 존 및 롤러 압축(고압) ^[2][5]존의 4가지 주요 존이 있습니다.공급 및 공정에 따라 응집 및/또는 응집되는 사전조절 슬러리를 중력 배수 영역에서 ^[5]농후화한다.중력 배수 구역은 자유수의^[2] 중력 배수가 발생하는 평탄하거나 경사 벨트이며 중력 배수 구역은 사료 고형 농도에 따라 크기가 결정된다.표준 사이즈는 1.5% 이상의 고형물 농도에 사용할 수 있지만, 압축 전 보다 많은 자유 배수를 위해 1.5~2.5%의 고형물에 대해서는 배수 면적이 길거나 크기가 확장된 설정을 사용해야 한다.사료 고형물이 1.5% 미만인 희석 슬러지는 독립적인 중력 배수 벨트를 사용할 수 있다.이 벨트는 중력 배수 ^[8]구역에서만 사용되며 압력 구역에서는 사용되지 않습니다.압력 영역 또는 웨지 영역은 상부와 하부의 두 개의 벨트를 사용하여 피드를 ^[2]끼웁니다. 그러나 독립 중력 영역에는 자체적인 벨트가 있으므로 벨트 필터는 3벨트 시스템이 됩니다.케이크의 필수 조건에 따라 벨트 필터는 세척 단계와 적외선, 뜨거운 가스 또는 전자레인지 건조 ^[7]단계를 추가할 수 있습니다.

벨트 필터는 매우 다용도이며 처리할 진흙, 슬러리 또는 으깬 과일에 적합하도록 제작되었습니다.불쾌한 냄새, 휘발성 배출물, 병원체 및 황화수소와^[2][7] 같은 유해 가스를 생성하는 사료 또는 처리 공정의 경우 벨트 필터는 흄 후드를 포함하거나 가스 밀폐 ^[7]하우징에 완전히 밀폐될 수도 있습니다.인클로저와 관련된 가시성 저하 및 부식 증가로 인해 벨트 필터 프로세스도 ^[2]자동화될 수 있습니다.넓은 여과 영역, 추가 롤러 및 가변 벨트 속도는 고급 벨트 프레스 필터 ^[2]설계에서 확인할 수 있습니다.

프로세스 특성

벨트 프레스 필터는 폐수 흐름이 아닌 중량 또는 부피로 고체 용량을 제공하도록 설계되었습니다.고형분 농도는 사료의 1차 고형분 농도와 처리 시 침전될 수 있는 고형분 농도에 따라 결정하여야 한다.공정의 고형분 농도는 다양하므로 설계는 다양한 사료 고형분 ^[2]농도를 처리할 수 있는 능력이 있어야 합니다.

벨트 프레스 필터에 대한 공급은 고체 유형, 원하는 제품 및 필터 설계에 따라 달라집니다.대부분의 슬러지 유형에서 사료 건조 고형물 농도는 일반적으로 1~10%^[2] 범위입니다.결과적으로 탈수된 슬러지(또는 케이크) 건조 고형분 농도는 일반적으로 12~50%^[9] 범위로 떨어집니다.사료 고형물 농도를 희석하면 수분 함량이 높은 케이크가 생성되고 사료 고형물 농도가 높을수록 고형물 여과율이 향상되고 최종 제품이 ^[5]건조해집니다.

벨트 프레스 필터에 대한 입력은 일반적으로 건조 고형물 부하 속도(벨트 폭당 시간당 건조 고형물 질량)로 측정됩니다.마찬가지로 투입 고형물 하중은 슬러지 타입과 여과재에 따라 달라지므로 벨트 프레스 필터의 건식 고형물 하중에 큰 변동이 있다.일반적으로 낮은 범위의 고형물 적재 속도는 40–230 kg/h/m 벨트 폭 범위로 떨어지고 높은 범위의 고형물 적재 속도는 300–910 kg/h/m 벨트 ^[9]폭 범위로 떨어집니다.하중은 생산 속도를 측정하는 데 중요하지만, 중력 배수 부분에 형성되는 케이크의 두께를 고려하는 것도 중요합니다.케이크 두께는 여과 매체의 투과성 ^[5]및 여과율에 영향을 미칩니다.최적의 케이크 두께를 결정하기 위해 특정 슬러지 종류에 대한 시험을 실시해야 한다.여과액 회수가 중요한 경우 케이크 세척 단계를 도입해야 할 수 있습니다.

벨트 프레스 필터의 주요 목적은 프로세스 슬러지의 탈수이며, 이러한 탈수의 대부분은 중력 배수 영역에서 발생합니다.중력 배수 구역은 ^[2]고형물 농도가 5~10% 증가할 수 있습니다.중력 배수 구역의 탈수 정도는 고형물의 종류, 여과재, 슬러지 상태에 따라 크게 달라진다.슬러지가 벨트 전체에 잘 퍼지지 않거나 거주시간이 ^[9]부족할 경우 중력배수구역의 탈수가 악영향을 받는다.슬러지 컨디셔닝이란 입자의 응집을 촉진하여 점화된 슬러지를 형성하고 탈수를 촉진하기 위한 화학물질을 첨가하는 것이다.계면활성제를 첨가함으로써 탈수를 촉진할 수 있으며 고분자량 폴리머를 첨가함으로써 응집시킬 수 있다.최적의 고분자 용량, 고분자 희석 및 혼합으로 응집을 개선한다.또한 낮은 pH가 ^[10]응집을 감소시키므로 공급 슬러리의 pH를 모니터링하고 제어해야 한다.폴리머나 혼합물이 너무 많으면 응집작용에 악영향을 미쳐 운영비가 ^[10]크게 증가할 수 있으므로 각 조절 파라미터에 대한 최적의 값을 찾는 것이 중요합니다.슬러지 조절의 효과는 최적의 조절 전략을 ^[10]결정할 수 있는 실험실 규모에서 쉽게 재현할 수 있는 중력 배수 구역에서 가장 뚜렷하게 나타난다.벨트 프레스 필터가 산업적으로 사용 가능하려면 경제성이 뛰어나야 하므로 최대 처리량이 요구됩니다.충분한 컨디셔닝 없이 중력 배수는 일반적으로 제한 프로세스 단계이지만, 최적 희석을 통해 제한 프로세스 단계를 압축 ^[10]영역으로 이동할 수 있습니다.

벨트 프레스 필터의 압축 영역에서 필터 케이크는 2개의 벨트 사이에 압축되어 롤러 위를 통과하여 케이크에 압력을 가한다.최적의 롤러 수가 존재하지만, 그 이상의 제품이 반드시 건조하다고는 할 수 없습니다.건조 제품은 프레스 시간을 ^[11]늘리기보다는 벨트 속도를 줄여서 얻을 수 있습니다.

벨트 프레스 필터의 전반적인 성능은 슬러지 타입, 사료 고형물 농도, 컨디셔닝 등의 파라미터의 변화를 ^[9]최소화하여 개선됩니다.

벨트 프레스 필터의 효율은 종종 제품 케이크의 건조 고형분 함량, 고형분 회수 및 ^[11]벨트 상의 슬러지 횡방향 이동에 기초하여 평가됩니다.고형물 회수율은 사료 슬러지에서 회수된 건조 고형물의 비율이다.고형물 회수는 여과지에 의존하며, 여과재는 투과성이 우수하도록 선택해야 하지만 모공 직경이 충분히 작기 때문에 고형물 회수가 크게 감소하지 않는다.벨트 프레스 필터에 효과적인 벨트 세척 부분이 있어 블라인드로 인해 ^[5]벨트의 투과성이 저하되지 않도록 하는 것이 중요합니다.고체 회수는 여과액 품질과 직접 관련이 있으므로 필터 매체 및 프로세스 배열이 원하는 케이크 및 여과액 품질을 충족해야 합니다.건조 고형물 함량은 탈수 정도를 나타내는 척도이다.벨트 속도가 ^[11]감소하면 탈수 정도가 증가합니다.벨트 속도를 낮추면 공정 용량이 줄어듭니다.다음 상관관계는 입력 질량 유량과 벨트 ^[11]속도를 관련짓습니다.

${\displaystyle Q_{0}=m_{0}s_{b}L_{슬러지0}}$

여기서₀ Q = 질량유량(kg/s), m₀ = 질량하중(kg/m²), s_b = 벨트속도(m/s), L_sludge0 = 벨트(m)에 걸친 초기 슬러지 폭(m)이다.따라서 낮은 벨트 속도에서 산업 규모의 경제적 처리량을 유지하기 위해서는 벨트 전체에 걸친 슬러지의 질량 하중과 폭을 증가시켜야 합니다.고형물 하중을 증가시키면 케이크의 건조 고형물 농도가 약간 낮아지는 동시에 슬러지가 ^[11]벨트에 넘칠 가능성이 크게 높아지는 것으로 나타났다.슬러지의 벨트 측면 이동은 슬러지가 벨트 폭 전체에 퍼지는 방식을 측정하는 것입니다.횡방향 슬러지 이동량이 증가하면 슬러지가 벨트 가장자리에서 나와 여과액으로 넘치고 있음을 의미합니다.따라서 횡방향 슬러지 이동 증가는 여과수 품질 및 건조 고형물 회수에도 부정적인 영향을 미칩니다.

일반적으로 최소 설계 방전 케이크 두께는 3~5mm입니다.^[5]이렇게 하면 케이크가 배출될 정도로 두꺼워지고 벨트에서 쉽게 분리됩니다.

설계의 휴리스틱스

비용 증가 및 제품 수분 감소의 순서로 가장 일반적인 탈수 옵션은 증점제, 딥 베드 증점제, 벨트 프레스 및 멤브레인 필터 프레스입니다.일반적으로 원심분리기와 다른 경쟁 기술은 동일한 케이크 건조기에 대해 벨트 프레스 필터에 비해 큰 비용 이점을 보여주지 않습니다.응집제의 비용은 종종 제수 장비의 주요 운영 비용입니다.벨트 프레스 필터는 일반적으로 멤브레인 필터 프레스 및 원심 ^[12]분리기를 제외한 열거된 공정에서 응집제 소비량이 가장 낮습니다.

사료 고형 농도를 높이면 고체 여과율이 높아지고 케이크 수분 함량이 최소화되며 보다 균질한 케이크를 만들 수 있어 바람직한 결과 모두 바람직한 결과입니다.공급 고형분 농도를 높이는 것이 실용적이지 않은 경우 전처리 단계에서 응집제를 첨가해도 유사한 결과를 얻을 수 있다.응집제의 최적 투여 수준은 슬러리의 점도를 모니터링하여 확인할 수 있습니다.

균질 케이크는 공급 슬러리가 너무 희석된 경우 성층화에 따라 필터 케이크의 수분 함량이 높아지기 때문에 바람직하다.균질 케이크가 되는 최소 사료 농도는 슬러리 표본을 관찰하여 결정됩니다.급속 침하가 발생하면 형성된 필터 케이크가 균일하지 않고 여과 속도가 ^[5]감소합니다.

수평 벨트 프레스 필터의 최소 케이크 배출 두께는 5mm ^[5]범위입니다.

벨트 프레스 필터의 기능에는 벨트 선택이 매우 중요하며, 다양한 소재와 직물을 사용할 수 있습니다.벨트 프레스 필터의 필터 천은 가능한 한 개방된 상태에서 원하는 여과액을 투명하게 유지하거나 프리코트를 사용하는 경우 프리코트의 손실을 방지해야 합니다.가벼운 천은 여과물이 더 선명하고 빠르게 차단되지 않지만 내구성과 수명은 무거운 ^[5]천보다 훨씬 짧습니다.이음새 없는 벨트와 심이 있는 벨트가 모두 있습니다.심이 있는 벨트는 이음매가 더 빨리 마모되어 롤러와 닥터 블레이드가 마모됩니다.지퍼식, 클리퍼식 심 벨트도 있으며, 지퍼식은 불연속성이 적어 수명이 길다.이음새 없는 벨트는 수명이 가장 길지만 가격이 더 비싸다.또한 벨트 프레스가 이음새 없는 ^[9]벨트와 호환되는지 확인해야 합니다.

공급 슬러리의 온도를 높이면 액상의 점도가 감소합니다.이것은 여과율을 높여주고 케이크 수분을 줄여주기 때문에 유익합니다.건조 증기를 분해된 케이크에 통과시켜 남은 수분의 온도를 높이는 등의 다른 건조 방법에서도 동일한 이점을 얻을 수 있습니다. 또는 다른 건조 방법을 ^[5]사용할 수 있습니다.

케이크 세척이 필요하거나 최종 케이크 수분이 중요한 변수일 경우 케이크 두께를 조절하거나 제한해야 할 수 있습니다.케이크 세척 시간이 지배적인 요소인 경우 배출을 위한 케이크 두께가 최소가 되면 최대 여과 속도가 발생합니다.세탁 시간은 케이크 두께 비율의 제곱만큼 증가합니다.예를 들어, 케이크의 두께가 두 배로 증가하면 세탁 시간이 대략 4배로 증가합니다.

필요한 후처리 시스템

벨트 프레스 필터를 사용하면 드문 경우를 제외하고는 완전히 투명한 여과액을 얻을 수 없습니다.따라서 여과액을 재사용하거나 폐기물로 배출하기 전에 추가 처리가 필요할 수 있습니다.필터가 세정제 또는 증점제의 다운스트림에 있는 경우 여과액(및 세척수)을 세정제로 재활용하여 필요한 여과액의 투명도를 낮추고 내구성이 높은 천을 사용할 수 있습니다.재활용 또는 재사용이 선택 사항이 아닌 경우, 여과수는 법률 및 면허 요건에 따라 배출해야 합니다.배출 ^[5]전에 정제수의 추가 처리(여과 또는 화학적 처리)가 필요할 수 있습니다.

필터 케이크는 일반적으로 공정으로의 재활용, 매립/구성 및 소각을 포함한 모든 유형의 폐기 방법을 사용할 수 있을 만큼 충분히 높은 고체 농도를 가지고 있습니다.고분자 함량은 벨트 프레스 필터의 필터 케이크를 다른 탈수 ^[9]공정에서 발생할 수 있는 염화 제철 및 석회로 컨디셔닝된 케이크보다 앞서 언급한 폐기 방법에 더 적합하게 만듭니다.

최근의 동향

벨트 프레스 필터 기술의 중요한 발전에는 천의 개발, 3개의 벨트 및 V-폴드 벨트가 포함됩니다.직물 개발에는 다양한 유형의 실을 통합하여 각각의 고유한 장점을 결합하는 이중 ^[5]직물이 포함됩니다.기존 와이어 ^[13]벨트보다 수명 및 내구성이 뛰어난 더블 직물 와이어 벨트도 이용할 수 있습니다.

3개의 벨트를 사용하는 벨트 프레스 필터는 독립적인 속도를 달성할 수 있으며 압력 ^[8][14]및 중력 영역에 대한 벨트 유형이 서로 다릅니다.이를 통해 희석 공급 슬러지에서 발생하는 높은 유압 부하를 필터 시스템에 수용할 수 있습니다(공급 고형 농도 1.5% 미만).스리 벨트 시스템은 ^[8]기계적 복잡성을 감수하면서 높은 생산률과 케이크 고체 농도로 더 효율적입니다.

V 접이식 벨트는 벨트 필터 프레스와 유사하며, 주된 차이점은 중심선을 따라 접힌 단일 벨트만 사용된다는 것입니다.그 기술은 널리 입증되지 않았다.최종 건조 중량 고형물 함량은 보통 9-13%로 경쟁 기술보다 작습니다.현재 이 기술은 소규모 애플리케이션(최대 벨트 크기가 0.75m이므로 시간당 약 3000L의 슬러리)에 적합합니다.V-폴드 벨트는 설치 공간이 작고 에너지 및 세척수 소비량이 낮으며 자본 및 운영 비용이 저렴합니다.셀프 트래킹 방식이며 다양한 구성의 슬러지를 처리할 수 있어 작업자의 ^[15]개입을 줄일 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 폐수 처리 기술 목록

레퍼런스

외부 링크

• Wikimedia Commons의 벨트 필터 관련 미디어