Historique du développement et principe de fonctionnement des filtres

La technologie de filtration est appliquée à la production depuis la Chine ancienne et le papier fabriqué à partir de fibres végétales existait déjà en 200 av. En 105 après JC, Cai Lun a amélioré la méthode de fabrication du papier. Il balance de la pulpe de fibres végétales sur un rideau de bambou dense pendant le processus de fabrication du papier. L'eau est filtrée à travers les interstices du rideau de bambou et une fine couche de pulpe humide est laissée à la surface du rideau de bambou. Après séchage, il devient papier.


La filtration la plus ancienne était principalement la filtration par gravité, mais la filtration sous pression ultérieure a été utilisée pour améliorer la vitesse de filtration, ce qui a conduit à l'émergence de la filtration sous vide. Le filtre à vide à tambour rotatif inventé au début du 20e siècle permet une filtration continue. Par la suite, différents types de filtres continus ont émergé les uns après les autres. Les filtres à fonctionnement intermittent (tels que les filtres à plaques et à cadre sous pression) ont été développés en raison de leur capacité à réaliser un fonctionnement automatisé, ce qui entraîne une augmentation de la surface de filtration. Afin d'obtenir des résidus de filtration à faible teneur en humidité, des filtres presseurs mécaniques ont été développés.


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L'eau à traiter par le filtre pénètre dans le corps par l'entrée et les impuretés de l'eau se déposent sur la maille du filtre en acier inoxydable, ce qui entraîne une différence de pression. Surveillez les changements de différence de pression à l'entrée et à la sortie à l'aide d'un interrupteur de différence de pression. Lorsque la différence de pression atteint la valeur définie, le contrôleur électrique envoie un signal à la vanne de commande hydraulique pour entraîner le moteur. Après l'installation de l'équipement, les techniciens le déboguent, règlent le temps de filtration et le temps de conversion du nettoyage. L'eau à traiter pénètre dans le corps par l'entrée d'eau et le filtre commence à fonctionner normalement. Lorsque le temps de nettoyage prédéfini est atteint, le contrôleur électrique envoie des signaux à la vanne de commande hydraulique et au moteur d'entraînement, déclenchant les actions suivantes : le moteur électrique entraîne la brosse à tourner, nettoie l'élément filtrant et commande l'ouverture de la vanne pour le drainage. L'ensemble du processus de nettoyage ne dure que quelques dizaines de secondes. Lorsque le nettoyage est terminé, fermez la vanne de régulation, le moteur s'arrête de tourner, le système revient à son état initial et commence le processus de filtrage suivant. L'intérieur du boîtier du filtre est principalement composé de tamis filtrants grossiers, de tamis filtrants fins, de tuyaux d'aspiration, de brosses en acier inoxydable ou de buses d'aspiration en acier inoxydable, de bagues d'étanchéité, de revêtements anticorrosion, d'arbres rotatifs, etc.


Un filtre simple est formé en séparant le récipient en chambres supérieure et inférieure à l'aide d'un média filtrant. La suspension est ajoutée à la chambre supérieure, et sous pression, elle entre dans la chambre inférieure à travers le milieu filtrant pour former un filtrat. Les particules solides sont piégées à la surface du média filtrant pour former un résidu de filtration (ou gâteau de filtration). Pendant le processus de filtration, la couche de résidus de filtre sur la surface du média filtrant s'épaissit progressivement et la résistance du liquide traversant la couche de résidus de filtre augmente, ce qui entraîne une diminution de la vitesse de filtration. Lorsque la chambre du filtre est remplie de résidus de filtre ou que la vitesse de filtrage est trop faible, arrêtez le filtrage, retirez les résidus de filtre et régénérez le média filtrant pour terminer un cycle de filtrage.


Le liquide doit surmonter la résistance lors du passage à travers la couche de résidus de filtre et le média filtrant, il doit donc y avoir une différence de pression des deux côtés du média filtrant, qui est la force motrice pour réaliser la filtration. L'augmentation de la différence de pression peut accélérer la filtration, mais les particules qui se déforment sous la pression ont tendance à obstruer les pores du média filtrant à de grandes différences de pression, ce qui ralentit la filtration.


Il existe trois méthodes de filtration en suspension : la filtration sur couche de laitier, la filtration en profondeur et la filtration sur tamis.


â  Filtration de la couche de résidus de filtre : au stade initial de la filtration, le média filtrant ne peut retenir que les grosses particules solides, tandis que les petites particules traversent le média filtrant avec le filtrat. Après la formation de la couche de résidus de filtre initiale, la couche de résidus de filtre joue un rôle majeur dans la filtration, où les grandes et les petites particules sont interceptées, comme dans la filtration d'un filtre-presse à plaques et cadres.


â¡ Filtration profonde : Le média filtrant est épais et la suspension contient moins de particules solides, qui sont plus petites que les pores du média filtrant. Pendant la filtration, les particules pénètrent et sont adsorbées dans les pores, par exemple à travers des filtres à tubes en plastique poreux et des filtres à sable.


⢠Filtration par tamis : les particules solides interceptées par la filtration sont plus grosses que les pores du média filtrant et les particules solides ne sont pas adsorbées à l'intérieur du média filtrant. Par exemple, le tamis filtrant à tambour rotatif filtre les impuretés grossières dans les eaux usées. Dans le processus de filtrage proprement dit, les trois méthodes apparaissent souvent simultanément ou séquentiellement.