SZŰRÉS

1. SZŰRÉS Szuszpenziók szétválasztására szolgáló művelet, amelyben a folyadékból a szilárd részecskéket lyukacsos test (vagy porózus halmaz) a szűrőközeg segítségével választjuk el. Az átfolyó (megtisztított) folyadék a szűrlet, a szűrőn fennmaradó anyag a szüredék vagy iszaplepény. 1. Szitahatás: a szűrőközeg nyílásméreténél nagyobb méretű részecskék a szűrőközegen nem tudnak átjutni. 2. A szemcsék a szűrőközeg zeg-zugos járataiban, holt tereiben is megkötődhetnek. 3. A szűrendő szemcsék a szűrőanyaghoz tapadva kötődnek meg.

2. A szűrés megoldási lehetőségei: rácsok sziták Felületi szűrők Mélységi szűrők Prés- típusú szűrők Membránt alkalmazó szűrők – membrán eljárások

3. Felületi szűrők Mélységi szűrők Szuszpenzió Szuszpenzió homokréteg ε ε0 Szűrlet(filtrát) Szűrlet(filtrát) τSZŰRÉS τSZŰRÉS Δp iszaplepény

4. Felületi szűrők A folyadék a gravitáció, vagy centrifugális erőtér hatására áramlik ( „hajtóerő” ) Δp iszaplepény A kiszűrt iszap folyamatosan növekedő iszapréteget alkot Szűrőanyag (megtámasztás)

5. Mélységi szűrők Szuszpenzió ε0 ετ homokréteg filtrát szüredék A szűrőréteg, ( szemcsés halmaz ) folyadék számára átjárható pórusaiban, „hézagterében” kiváló szüredék az eredeti porozitást ε0 folyamatosan csökkenti ετ .

6. A szűrés „kéttermékes” művelet D (dSZEMCSE) = P (dSZEMCSE>dSZŰRŐ NYÍLÁSMÉRETE ) D[%] 0 feladás szürlet iszap dSZEMCSE 100 dNYÍLÁS

7. Felületi szűrés Szemcsés halmazon történő fluidum átáramlás leírása – a már megismert – Carman-Kozeny összefüggéssel: vSZ : a szűrés sebessége, (szűrési sebesség) li : az iszaplepény vastagsága Δp : szűrési nyomás ( különbség )

8. Szűrendő közeg (szuszpenzió) iszaplepény Δp Szűrőanyag (szűrőszövet) li A szűrőfelület vsz szűrlet V: a „ô” szűrési idő alatt keletkező filtrát térfogat

9. D’Arcy-féle összefüggés (1856): K[m2] : permeabilitás

10. K[m2] : permeabilitás meghatározható méréssel: vSZ elméleti li, η : állandó gyakorlat • K => tgα nem független Δp – től, mert az iszap a növekvő szűrési nyomás hatására: • összenyomódik, tömörödik (szemcsealak!) => áteresztőképessége csökken • a szemcsék bemosódnak, átrendeződnek • a tapadó nedvesség csökken

11. A szűrési teljesítmény: is állandó. Ha nem nőne,(állandó lenne) az iszaplepény vastagsága és a szűrési nyomás; tiszta folyadék átáramlása esetén a „szűrési” (átáramlási) sebesség is állandó lenne:

12. Felületi szűrés => növekvő , változó iszaplelepény => csökkenő szűrési teljesítmény => a szűrés differenciálegyenlete:

13. Δp, és K állandó • és K állandó • K változó (csökken) – mélységi szűrés A szűrés során változhatnak ( η=áll.) Az összefüggés felhasználható, megoldható, ha:

14. Δp • A szűrés során a szűrési nyomást Δp állandó értéken tartjuk, • (a permeabilitást is állandónak tekinjük: K = áll , ) : Δp állandó A jelenség oka:

15. állandó A szűrés során változik! Bevezetjük a szűrési ellenállást „R”

16. R = RISZAP + RSZŰRŐANYAG ? ? Növekvő iszaplepény vastagság! RI = a.li li = f (τ) ! ? a : egységnyi, 1m magasságú iszapréteg ellenállása (1) RISZAP = f ( li ) !

17. li . A = V. x0 x0 : 1m3 szűrlethez tartozó kiszűrt iszaptérfogat li = f (τ) ! ? az iszapellenállás: Anyagmérleg a kivált iszap térfogatára: Behelyettesítés (1) RI = a.li összefüggésbe;

18. Hasonló gondolatmenettel a szűrőanyagra:(2) RSZŰRŐANYAG = a.lEGYENÉRTÉKŰ A szűrőanyag ellenállása: VE : egyenértékű filtráttérfogat,melynek átszűrésekor keletkező iszapréteg ellenállása azonos a szűrőanyag ellenállásával.

19. A szűrési ellenállás ( R ) : R = RISZAP + RSZŰRŐANYAG „R” értékét a differenciálegyenletbe behelyettesítve:

20. A differenciálegyenlet: Behelyettesítve:

21. A differenciálegyenlet megoldása :

22. Az összefüggés: V = f (τ ) Felhasználható pl. Vm3 filtrát előállításához szükséges szűrési idő kiszámításához. Szűrési állandó: C [1/m2]

23. Az összefüggés csak akkor használható, ha VE ,és C értékét méréssel határozzuk meg. (Lásd Praktikum –II.)

24. 2. Szűrés állandó szűrési teljesítmény ( ) esetén Szűrés vége Δp Szűrés kezdete

25. A differenciálegyenlet ebben az esetben:

26. A szűrési idő: Összehasonlítva a Δp állandó esettel, a szűrési idő, ~kétszeresére növekedik.

27. Az optimális szűrési idő meghatározása Δp = állandó esetén: A szűrlet időbeli változása V[m3] V τ τM τOPTIMÁLIS τMELLÉKIDŐ : a szűrő tisztítása; szét- összeszerelés, regenerálás

28. Szűrőanyagok segédanyagok szűrők -Kovaföld (diatómaföld): Tisztaság, egyenletes szemcseeloszlás, semleges kémhatás -perlit (AL-szilikátok), bentonit (pórusos) -szűrőszén (adsz.!), celulóz, faliszt, azbeszt? -koaguláló és flokkulálószerek -szövetek: -nemezelt anyagok -porózus merev anyagok -szemcsés halmazok -szűrőmasszák

29. szűrők -szövetek: a szűrési tulajdonságait meghatározzák Anyaga: pamut, gyapjú, műszál, üveg, fém, azbeszt? Szálfinomság [m/g] A szövés típusa:

30. A szövés módjának befolyása a szűrésre:

31. Előréteg Bekeverés

32. Δp Δp állandó

33. Δp Δp állandó Közvetlen szivattyúról üzemeltetett szűrő

34. Az iszaplepény összenyomhatósága: Iszapellenállás ( „a” ) - ? - szűrési nyomás (Δp) a Ideális, „összenyomhatatlan iszap” a0 Δp Összenyomható iszaplepény Ha „a” növekedik, „C” is nő, =>τSZis nő, a szűrés esetleg – gyakorlatilag - lehetetlenné válik.<= adalékok (ráiszapolás)

35. a Összenyomható iszaplepény Közelítő függvény: a0 Δp

36. Szakaszos üzemű szűrők Vákuum iszap Szűrlet 1. Szűrőkádak (Nuccsok)

37. 2. Gyertyás szűrők szűrőgyertya Anyaguk pl: -lyukacsos kerámia -szinterfém -fémsziták -műanyagok -stb Szűrés „kívülről befelé” Tisztítás ellenáramban

38. SZŰRŐGYERTYÁK szuszpenzió iszap Tisztítás: ellenáramú mosás szűrlet Gyertyás szűrő:

39. A ráiszapoló szűrés jellegzetes üzemi folyamatai: Szűrés Tisztítás Ráiszapolás, szűrőanyag képzés (pl. kovaföld )

40. 3. Táskás szűrők (nyomószűrők) : Kis iszaptartalmú folyadékok szűrésére „táska szerű” szűrőelemek ( párhuzamos kapcsolás, nagy szűrőfelület kis térfogatban) Nyomásálló ház A nedves iszapeltávolítás lehetséges beépített fúvókasorral is

41. Szűrletgyűjtő csatorna szitaszövet Alátámasztó drótháló iszaplepény szűrlet

42. -Vízszintes szűrőelemek -”félfolyamatos „ üzem -könnyen automatizálható

43. 4. Szűrőprések: (lásd praktikum) Párhuzamosan kapcsolt szűrőelemek, szakaszos üzem. Az iszaptér kialakításától függően Keretes ~ : Nagyobb iszaptér Nagyobb szárazanyag tartalmú szuszpenzióra Kamrás ~ : Kis iszaptér Híg szuszpenziókra

44. szűrőlapok iszap szűrőkendő szuszpenzió szűrlet Kamrás szűrőprések:

45. Szűrőlap:

46. Kertes szűrőprések: Keret szűrőlap iszap szűrőkendő szuszpenzió szűrlet

49. Keretes szűrőprés