第四章_過濾.

1、第二部分懸浮體系第二部分懸浮體系(液液固固)分離技術分離技術 固液分離固液分離是將固液多相混合體系中固是將固液多相混合體系中固體（細胞、菌體、細胞碎片及沉淀或結晶體（細胞、菌體、細胞碎片及沉淀或結晶等）與液體分離開來的技術。等）與液體分離開來的技術。是生物產(chǎn)品是生物產(chǎn)品工廠中經(jīng)常遇到的重要單元操作。工廠中經(jīng)常遇到的重要單元操作。 培養(yǎng)基、發(fā)酵液、某些中間產(chǎn)物和半培養(yǎng)基、發(fā)酵液、某些中間產(chǎn)物和半成品等都需進行固液分離，成品等都需進行固液分離，是目前工業(yè)生是目前工業(yè)生產(chǎn)中用于分離細胞和不溶性物質的主要方產(chǎn)中用于分離細胞和不溶性物質的主要方法，法，其中發(fā)酵液由于種類多、粘度大和成其中發(fā)酵液由于種類多

2、、粘度大和成分復雜，其固液分離最為困難。分復雜，其固液分離最為困難。圖：生物產(chǎn)品懸浮液中粒子的形狀和大小圖：生物產(chǎn)品懸浮液中粒子的形狀和大小v收集胞內產(chǎn)物的細胞或、菌體或目標物收集胞內產(chǎn)物的細胞或、菌體或目標物質的沉淀、結晶，分離除去液相；質的沉淀、結晶，分離除去液相；v收集含生化物質的液相，分離除去收集含生化物質的液相，分離除去固體固體懸浮物懸浮物（細胞、菌體、細胞碎片、蛋白（細胞、菌體、細胞碎片、蛋白質的沉淀物和它們的絮凝體等）。質的沉淀物和它們的絮凝體等）。 固固液分離的目的液分離的目的固液分離的方法很多，根據(jù)分離作用固液分離的方法很多，根據(jù)分離作用原理的不同，基本可分成為原理的不同，基

3、本可分成為3類：類： 固液分離的方法固液分離的方法表表 生物工業(yè)常用固液分離方法及原理、性能生物工業(yè)常用固液分離方法及原理、性能第四章第四章 過濾分離技術過濾分離技術（Filtration）4.1 過濾的概念過濾的概念過濾是借助于過濾介質，在一定的壓過濾是借助于過濾介質，在一定的壓力差力差P作用下，使懸浮液中的液體通過作用下，使懸浮液中的液體通過固體支承物或過濾介質的孔道，而固體固體支承物或過濾介質的孔道，而固體顆粒被截留在介質上，從而實現(xiàn)固液分顆粒被截留在介質上，從而實現(xiàn)固液分離的單元操作。離的單元操作。 過濾的定義過濾的定義圖圖4.1 傳統(tǒng)過濾示意圖傳統(tǒng)過濾示意圖 過濾介質過濾介質filt

4、er medium : 過濾采用的過濾采用的多孔物質；多孔物質； 濾漿濾漿filter pulp : 所處理的懸浮液；所處理的懸浮液； 濾液濾液filtrate : 通過多孔通道的液體；通過多孔通道的液體； 濾餅或濾渣濾餅或濾渣 filter cake:被截留的固體被截留的固體物質。物質。 過濾相關術語過濾相關術語 過濾的基本原理過濾的基本原理過濾原理本質上屬于篩分。過濾原理本質上屬于篩分。4.2 過濾的機理過濾的機理v重力：懸浮液自身壓差、重力；重力：懸浮液自身壓差、重力；v加壓：外加到懸浮液上的壓力；加壓：外加到懸浮液上的壓力；v減壓：抽真空力產(chǎn)生的負壓力；減壓：抽真空力產(chǎn)生的負壓力；v離

5、心力：繞軸旋轉產(chǎn)生的慣性離離心力：繞軸旋轉產(chǎn)生的慣性離 心力。心力。 過濾推動力過濾推動力v介質阻力：可視為屏蔽，且一般過濾初介質阻力：可視為屏蔽，且一般過濾初 期較明顯期較明顯v濾餅阻力濾餅阻力: :v 濾餅厚度：隨過濾進行而增加濾餅厚度：隨過濾進行而增加v 濾餅特性：顆粒形狀、大小。濾餅特性：顆粒形狀、大小。大多情況下，過濾阻力主要取決于濾餅阻力大多情況下，過濾阻力主要取決于濾餅阻力。 過濾阻力過濾阻力4.3 過濾速度影響因素過濾速度影響因素過濾速度和菌種、發(fā)酵條件（培養(yǎng)基的過濾速度和菌種、發(fā)酵條件（培養(yǎng)基的組成，未用完培養(yǎng)基的數(shù)量，消泡劑，發(fā)組成，未用完培養(yǎng)基的數(shù)量，消泡劑，發(fā)酵周期）等

6、有關。酵周期）等有關。 菌種對過濾速度影響：菌種對過濾速度影響： 真菌的菌絲比較粗大，發(fā)酵液容易真菌的菌絲比較粗大，發(fā)酵液容易過濾，常不需特殊處理。過濾，常不需特殊處理。 放線菌發(fā)酵液菌絲細而分枝，交放線菌發(fā)酵液菌絲細而分枝，交織成網(wǎng)絡狀。還含有很多多糖類物質，粘織成網(wǎng)絡狀。還含有很多多糖類物質，粘性強，過濾較困難，一般需經(jīng)預處理，以性強，過濾較困難，一般需經(jīng)預處理，以凝固蛋白質等膠體。凝固蛋白質等膠體。 細菌發(fā)酵液的菌體更細小，過濾細菌發(fā)酵液的菌體更細小，過濾十分困難，如不用絮凝等方法預處理發(fā)酵十分困難，如不用絮凝等方法預處理發(fā)酵液，往往難以采用常規(guī)過濾的設備來完成液，往往難以采用常規(guī)過濾的

7、設備來完成過濾操作。過濾操作。 培養(yǎng)基的組成對過濾速度的影響培養(yǎng)基的組成對過濾速度的影響用黃豆粉、花生粉作氮源、淀粉作用黃豆粉、花生粉作氮源、淀粉作碳源會使過濾困難。碳源會使過濾困難。發(fā)酵后期加消泡劑或剩余大量未用發(fā)酵后期加消泡劑或剩余大量未用完的培養(yǎng)基，都會使過濾困難。完的培養(yǎng)基，都會使過濾困難。在菌絲自溶前必須放罐，因為細胞自在菌絲自溶前必須放罐，因為細胞自溶后的分解產(chǎn)物一般很難過濾。溶后的分解產(chǎn)物一般很難過濾。延長發(fā)酵周期雖能使發(fā)酵單位有所提延長發(fā)酵周期雖能使發(fā)酵單位有所提高，但嚴重影響發(fā)酵液質量，使色素和高，但嚴重影響發(fā)酵液質量，使色素和膠狀雜質增多、過濾困難，最終造成成膠狀雜質增多、

8、過濾困難，最終造成成品質量降低。品質量降低。 發(fā)酵終止時間對過濾的影響發(fā)酵終止時間對過濾的影響4.4 提高提高過濾速度的措施過濾速度的措施 粘度愈低，過濾阻力愈小。加熱、去粘度愈低，過濾阻力愈小。加熱、去雜蛋白、絮凝、調雜蛋白、絮凝、調PH、選擇合適的放罐時、選擇合適的放罐時間都能有效降低濾液的粘度。間都能有效降低濾液的粘度。 降低濾液粘度降低濾液粘度 過濾速度與獲得濾餅體積成反比。因過濾速度與獲得濾餅體積成反比。因此應盡可能降低培養(yǎng)基配料濃度（如玉米此應盡可能降低培養(yǎng)基配料濃度（如玉米粉、豆餅粉的濃度）。粉、豆餅粉的濃度）。 降低懸浮液中懸浮固體的濃度降低懸浮液中懸浮固體的濃度 增大懸浮液中

9、懸浮固體的粒度增大懸浮液中懸浮固體的粒度 采用凝聚劑、絮凝劑使懸浮液中懸浮采用凝聚劑、絮凝劑使懸浮液中懸浮固體聚集增大顆粒，增加顆粒沉降速度，固體聚集增大顆粒，增加顆粒沉降速度，提高濾餅滲透性。提高濾餅滲透性。 改變?yōu)V餅結構，降低可壓縮性改變?yōu)V餅結構，降低可壓縮性 采用硅藻土，纖維素，石棉粉，珍珠采用硅藻土，纖維素，石棉粉，珍珠巖，白土，淀粉巖，白土，淀粉、未活化的碳、爐渣、重未活化的碳、爐渣、重質碳酸鈣等助濾劑。質碳酸鈣等助濾劑。 改變操作條件改變操作條件 改變過濾操作控制條件，選擇適宜的改變過濾操作控制條件，選擇適宜的過濾介質是提高過濾速度的有效措施。過濾介質是提高過濾速度的有效措施。4.

10、5 過濾方法過濾方法 表面表面過濾過濾 依據(jù)介質截留懸浮液中固體顆粒被截依據(jù)介質截留懸浮液中固體顆粒被截留的機制，可將過濾分為兩種。留的機制，可將過濾分為兩種。 按截留顆粒方式按截留顆粒方式表面表面過濾過濾 深層過濾深層過濾 懸浮液置于介質一側，固體物沉積于懸浮液置于介質一側，固體物沉積于介質表面形成濾餅，也介質表面形成濾餅，也 叫濾餅過濾。叫濾餅過濾。圖圖4.2 表面表面(濾餅濾餅)過濾示意圖過濾示意圖架橋架橋 當過濾開始時，特別小的顆粒會通過當過濾開始時，特別小的顆粒會通過過濾介質，隨著過濾的進行，較小的顆過濾介質，隨著過濾的進行，較小的顆粒會在過濾介質表面形成粒會在過濾介質表面形成架橋架

11、橋現(xiàn)象，現(xiàn)象，逐漸形成濾餅（濾渣）。逐漸形成濾餅（濾渣）。 在表面過濾中，當濾餅至一定厚度時在表面過濾中，當濾餅至一定厚度時即成為即成為過濾介質過濾介質起主要的過濾作用。起主要的過濾作用。 適合于固體含量大于適合于固體含量大于0.1%的懸浮液的的懸浮液的過濾分離。過濾分離。 深層深層過濾過濾 分離出的固體顆粒并不形成濾餅，分離出的固體顆粒并不形成濾餅，而是沉積于較厚的粒狀過濾介質的床層而是沉積于較厚的粒狀過濾介質的床層內部。內部。圖圖4.3 深層過濾示意圖深層過濾示意圖在攔截、慣性碰撞、擴在攔截、慣性碰撞、擴散沉淀等作用下，顆粒散沉淀等作用下，顆粒物最終附著在介質表面物最終附著在介質表面 深層

12、過濾的特點是固體顆粒的沉積發(fā)深層過濾的特點是固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾介質床層內部過濾生在較厚的粒狀過濾介質床層內部過濾介質表面無顆粒層形成。介質表面無顆粒層形成。 由于懸浮液中顆粒直徑小于床層孔道由于懸浮液中顆粒直徑小于床層孔道直徑，當液體從曲折孔道穿過時，顆粒直徑，當液體從曲折孔道穿過時，顆粒隨流體一起進入介質孔道內，在流動過隨流體一起進入介質孔道內，在流動過程中粘附于孔道壁上，適用于懸浮液中程中粘附于孔道壁上，適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微的體系。顆粒甚小且含量甚微的體系。 依據(jù)過濾推動力依據(jù)過濾推動力 根據(jù)過濾時推動力的產(chǎn)生條件不同，根據(jù)過濾時推動力的產(chǎn)生條件不同，可將過濾分

13、為可將過濾分為3種：種：常壓過濾常壓過濾 加壓過濾加壓過濾 減壓過濾減壓過濾 常壓過濾常壓過濾是以液位差為推動力的過濾方法。是以液位差為推動力的過濾方法。 實驗室常用的濾紙過濾以及生產(chǎn)中使實驗室常用的濾紙過濾以及生產(chǎn)中使用的吊籃或吊袋過濾都屬于常壓過濾。用的吊籃或吊袋過濾都屬于常壓過濾。 加壓過濾加壓過濾 以壓力泵或壓縮空以壓力泵或壓縮空氣產(chǎn)生的壓力為推動力氣產(chǎn)生的壓力為推動力的過濾方法。的過濾方法。圖圖4.4 加壓過濾示意圖加壓過濾示意圖 減壓過濾減壓過濾 又稱為真空過濾或抽濾，是通過在過又稱為真空過濾或抽濾，是通過在過濾介質的下方抽真空的方法，以增加過濾濾介質的下方抽真空的方法，以增加過濾

14、介質上下方之間的壓力差，推動液體通過介質上下方之間的壓力差，推動液體通過過濾介質，而把大顆粒截留的過濾方法過濾介質，而把大顆粒截留的過濾方法 實驗室常用的抽濾瓶和生產(chǎn)中使用的各實驗室常用的抽濾瓶和生產(chǎn)中使用的各種真空抽濾機均屬于此類。種真空抽濾機均屬于此類。 減壓過濾需要配備有減壓過濾需要配備有抽真空系統(tǒng)抽真空系統(tǒng)。由于。由于壓力差最高不超過壓力差最高不超過0.1 MPa，多用于粘性不，多用于粘性不大的物料的過濾。大的物料的過濾。圖圖4.5 減壓減壓(真空真空)過濾示意圖過濾示意圖4.5 過濾介質過濾介質 過濾介質是截留懸浮液中顆粒的支持過濾介質是截留懸浮液中顆粒的支持物質。物質。 過濾介質應

15、具備的條件過濾介質應具備的條件 多孔性，孔道適當?shù)男?，對流體的多孔性，孔道適當?shù)男。瑢α黧w的 阻力小，又能截住要分離的顆粒阻力小，又能截住要分離的顆粒 物理化學性質穩(wěn)定，耐熱，耐化學物理化學性質穩(wěn)定，耐熱，耐化學 腐蝕。腐蝕。 足夠的機械強度，使用壽命長足夠的機械強度，使用壽命長 價格便宜價格便宜 工業(yè)常用的過濾介質工業(yè)常用的過濾介質 又稱濾布，包括有棉、毛、絲等天又稱濾布，包括有棉、毛、絲等天然纖維，玻璃絲和各種合成纖維制成的然纖維，玻璃絲和各種合成纖維制成的織物，以及金屬絲織成的網(wǎng)，能截留的織物，以及金屬絲織成的網(wǎng)，能截留的粒徑的范圍較寬，從幾十粒徑的范圍較寬，從幾十m到到1m。 還有紙、

16、氈、石棉板等無紡品。還有紙、氈、石棉板等無紡品?？椢锝橘|織物介質 粒狀介質粒狀介質 多孔介質多孔介質 織物介質織物介質 特點：織物介質薄，阻力小，清洗與特點：織物介質薄，阻力小，清洗與更新方便，價格比較便宜，是工業(yè)上應用更新方便，價格比較便宜，是工業(yè)上應用最廣泛的過濾介質。最廣泛的過濾介質。 最高溫度最高溫度密度密度 (kg(kgm m3 3) )吸水率吸水率耐磨耐磨棉棉尼綸尼綸滌綸滌綸929210510512012014514515515511411413813816-2216-226.5-8.36.5-8.30.04-0.080.04-0.08良良優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)表表4.1 織物介質不同材料的特性

17、織物介質不同材料的特性濾濾 液液澄清度澄清度阻力阻力濾餅中濾餅中含含 水水濾餅濾餅脫落脫落壽命壽命堵孔堵孔傾向傾向平紋平紋斜紋斜紋緞紋緞紋依依次次降降依依次次降降依依次次減減依依次次易易中中長長短短依依次次易易表表4. 2 織物介質編織方式的過濾特性織物介質編織方式的過濾特性 織織物介物介質質的過濾性能受許多因素的影的過濾性能受許多因素的影響，其中最重要的是纖維的特性、編織紋響，其中最重要的是纖維的特性、編織紋法和線型。法和線型。 粒狀介質粒狀介質 有硅藻土、珍珠巖粉、細砂、活性炭、白有硅藻土、珍珠巖粉、細砂、活性炭、白土等無定形顆粒。土等無定形顆粒。 其中，硅藻土是優(yōu)良的過濾介質，最常用。其

18、中，硅藻土是優(yōu)良的過濾介質，最常用。 一般不與酸堿反應，化學性能穩(wěn)定；一般不與酸堿反應，化學性能穩(wěn)定； 形狀不規(guī)則，空隙大且多孔，具有很大形狀不規(guī)則，空隙大且多孔，具有很大 的吸附表面；的吸附表面； 無毒且不可壓縮，形成的過濾層阻力不無毒且不可壓縮，形成的過濾層阻力不 隨操作壓力變化。隨操作壓力變化。 硅藻土過濾介質的優(yōu)點硅藻土過濾介質的優(yōu)點 硅藻土過濾介質的三種常用方法硅藻土過濾介質的三種常用方法 作為深層過濾介質作為深層過濾介質。硅藻土過濾層具有。硅藻土過濾層具有 曲折的毛細孔道，借篩分、吸附和深層曲折的毛細孔道，借篩分、吸附和深層 效應作用除去懸浮液中的固體粒子，截效應作用除去懸浮液中的

19、固體粒子，截 留效果可達到留效果可達到1m。 作為預涂層。作為預涂層。在支持介質的表面上預先在支持介質的表面上預先 形成一層較薄的硅藻土預涂層，用以保形成一層較薄的硅藻土預涂層，用以保 護支持介質的毛細孔道不被濾餅層中的護支持介質的毛細孔道不被濾餅層中的 固體粒子堵塞。固體粒子堵塞。 用作助濾劑用作助濾劑。 多孔固體介質多孔固體介質 如素燒陶瓷、燒結金屬成形的多孔陶如素燒陶瓷、燒結金屬成形的多孔陶瓷、多孔金屬、多孔玻璃、塑料細粉粘成瓷、多孔金屬、多孔玻璃、塑料細粉粘成的多孔塑料等等，可加工成板狀或管狀，的多孔塑料等等，可加工成板狀或管狀，孔隙很小且耐腐蝕，常用于過濾含有少量孔隙很小且耐腐蝕，常

20、用于過濾含有少量微粒的懸浮液。微粒的懸浮液。 這類介質較厚，孔道細，阻力大，能截這類介質較厚，孔道細，阻力大，能截留留13m的顆粒的顆粒此外，以特殊膜為介質的過濾將專章介紹。此外，以特殊膜為介質的過濾將專章介紹。 過濾介質的選擇過濾介質的選擇 過濾介質選擇依據(jù)過濾介質選擇依據(jù)v過濾介質所能截留的固體粒子大小過濾介質所能截留的固體粒子大小：通常以過：通常以過濾介質的孔徑表示。常用的過濾介質中，纖維濾介質的孔徑表示。常用的過濾介質中，纖維濾布所能截留的最小粒子約濾布所能截留的最小粒子約10m，硅藻土為，硅藻土為lm，超濾膜可小于，超濾膜可小于0.5m。v過濾介質的透過性：過濾介質的透過性：是指在一

21、定的壓力差下，是指在一定的壓力差下，單位時間單位過濾面積上通過濾液的體積量，單位時間單位過濾面積上通過濾液的體積量，它取決于過濾介質上毛細孔徑的大小及數(shù)目。它取決于過濾介質上毛細孔徑的大小及數(shù)目。 過濾介質起截留濾漿中顆粒的作用，還過濾介質起截留濾漿中顆粒的作用，還是過濾的支撐物。應具有足夠的機械強度和是過濾的支撐物。應具有足夠的機械強度和盡可能小的流動阻力。盡可能小的流動阻力。圖圖4.6 各種過濾介質截留顆粒的大小各種過濾介質截留顆粒的大小4.5 過濾設備過濾設備 按操作方式劃分按操作方式劃分間歇過濾：間歇過濾機間歇過濾：間歇過濾機連續(xù)過濾：連續(xù)過濾機連續(xù)過濾：連續(xù)過濾機 根據(jù)推過濾動力劃分

22、根據(jù)推過濾動力劃分重力過濾：吊袋、濾斗重力過濾：吊袋、濾斗加壓過濾：板框壓濾機加壓過濾：板框壓濾機減壓過濾：真空過濾機減壓過濾：真空過濾機離心過濾：離心過濾機離心過濾：離心過濾機 板框壓濾機板框壓濾機(plate and frame filter ) 板框壓濾機的過濾推動力來自泵產(chǎn)板框壓濾機的過濾推動力來自泵產(chǎn)生的液壓或進料貯槽中的氣壓。生的液壓或進料貯槽中的氣壓。 適合于固體含量適合于固體含量1-10%的懸浮液的分的懸浮液的分離。離。 廣泛應用于培養(yǎng)基制備的過濾及霉菌、廣泛應用于培養(yǎng)基制備的過濾及霉菌、放線菌、酵母菌和細菌等多種發(fā)酵液的放線菌、酵母菌和細菌等多種發(fā)酵液的固液分離。固液分離。

23、加壓過濾設備加壓過濾設備圖圖4.7 板框壓濾機外觀圖板框壓濾機外觀圖 設備組成：板框壓濾機由壓濾機濾板、設備組成：板框壓濾機由壓濾機濾板、液壓系統(tǒng)、壓濾機框、濾板傳輸系統(tǒng)和電氣液壓系統(tǒng)、壓濾機框、濾板傳輸系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等五大部分組成。系統(tǒng)等五大部分組成。 設備過濾部分設備過濾部分由許多塊帶凹凸紋路的濾由許多塊帶凹凸紋路的濾板與濾框交替排列組裝于機而構成。板與濾框交替排列組裝于機而構成。 濾板和濾框濾板和濾框為正方形，濾板表面上有棱為正方形，濾板表面上有棱狀溝槽，邊緣略微突起。在板、框的兩個角狀溝槽，邊緣略微突起。在板、框的兩個角有小孔，它們組合并壓緊后即構成了供濾液有小孔，它們組合并壓緊后即構

24、成了供濾液和洗滌水流通的孔道，框兩側覆以濾布，框和洗滌水流通的孔道，框兩側覆以濾布，框和濾布圍成容納濾漿和濾餅的空間。和濾布圍成容納濾漿和濾餅的空間。89712 3 456圖圖4.8 濾板、濾框結構示意圖濾板、濾框結構示意圖1-濾板外框；2-濾板柵；3-支撐格篩；4-壓蓋框；5-濾板；7-濾框；6,8,9-濾板角孔 在濾板的外緣有在濾板的外緣有1個鈕的稱為過濾板，個鈕的稱為過濾板，3個鈕的稱為洗滌板，在外緣鑄有個鈕的稱為洗滌板，在外緣鑄有2個鈕的是個鈕的是濾框。濾框。 濾板與濾框裝合時，按鈕數(shù)以濾板與濾框裝合時，按鈕數(shù)以1-2-3-3-1-2的順序排列。的順序排列。 濾板的作用濾板的作用：濾板

25、的作用有兩個，一是支濾板的作用有兩個，一是支撐濾布；二是濾液流出的通道。撐濾布；二是濾液流出的通道。圖圖4.9 板框壓濾機過濾部分組成及過濾流程示意圖板框壓濾機過濾部分組成及過濾流程示意圖 工作原理：先由液壓施力壓緊板框組，工作原理：先由液壓施力壓緊板框組，懸浮液由離心泵或齒輪泵經(jīng)濾漿通道打人框懸浮液由離心泵或齒輪泵經(jīng)濾漿通道打人框內，分布到各濾布之間，濾液穿過濾框兩側內，分布到各濾布之間，濾液穿過濾框兩側濾布實現(xiàn)固、液分離。濾液沿相鄰濾板溝槽濾布實現(xiàn)固、液分離。濾液沿相鄰濾板溝槽流至濾液出口，固體則被截留于框內形成濾流至濾液出口，固體則被截留于框內形成濾餅。餅。 板框壓濾機的操作：板框壓濾機

26、的操作：板框壓濾機為板框壓濾機為間歇間歇式過濾式過濾，每個操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、每個操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸餅、清理卸餅、清理5個階段組成。個階段組成。 過濾階過濾階段段 懸浮液懸浮液在指定壓強下經(jīng)濾漿通路由濾在指定壓強下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行進入各個濾框，框角上的孔道并行進入各個濾框，濾液濾液分別分別穿過濾框兩側的濾布，沿濾板板面的溝道至穿過濾框兩側的濾布，沿濾板板面的溝道至濾液出口排出，濾液出口排出，顆粒顆粒被濾布截留而沉積在濾被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿全框后，停止過濾。布上，待濾餅充滿全框后，停止過濾。 濾液流出分為濾液流出分為明流：濾板獨立排出濾液明流：濾

27、板獨立排出濾液暗流：濾液匯集總管排出暗流：濾液匯集總管排出明流過濾暗流過濾圖圖4.10 板框壓濾機過濾過程及兩種排液方式示意圖板框壓濾機過濾過程及兩種排液方式示意圖 明流過濾的優(yōu)點是：一旦某濾板失效時明流過濾的優(yōu)點是：一旦某濾板失效時可關閉該板閥門，即可停止該濾板工作而不可關閉該板閥門，即可停止該濾板工作而不影響其它濾板正常工作。影響其它濾板正常工作。 洗洗滌階滌階段段 洗滌采用洗滌采用橫穿式橫穿式，洗滌液由總管入板，洗滌液由總管入板橫穿濾布、濾餅、濾布至非洗滌板排出。橫穿濾布、濾餅、濾布至非洗滌板排出。 洗滌時，先將洗滌板上的濾液出口關洗滌時，先將洗滌板上的濾液出口關閉，洗滌水經(jīng)洗水通路從洗

28、滌半角上的孔道閉，洗滌水經(jīng)洗水通路從洗滌半角上的孔道并行進入各個洗滌板的兩側。并行進入各個洗滌板的兩側。 洗滌水在壓差的推動力下先穿過一層洗滌水在壓差的推動力下先穿過一層濾布及整個框厚的濾餅，然后再穿過一層濾濾布及整個框厚的濾餅，然后再穿過一層濾布，最后沿濾板（一鈕板）板面溝道至濾液布，最后沿濾板（一鈕板）板面溝道至濾液出口排出。出口排出。進洗滌水出洗滌水非洗滌板洗滌板非洗滌板洗滌板圖圖4.11 板框壓濾機洗滌過程示意圖板框壓濾機洗滌過程示意圖 洗滌面積洗滌面積=(1/2)過濾面積過濾面積 洗滌速率洗滌速率=1/4過濾終了速率過濾終了速率 洗滌液的行程（包括濾餅和濾布）洗滌液的行程（包括濾餅和

29、濾布）= 過過濾濾 終了時濾液行程的終了時濾液行程的2倍。倍。橫穿洗滌法橫穿洗滌法的特點：的特點： 洗滌結束后將濾框和濾布洗凈，重新裝洗滌結束后將濾框和濾布洗凈，重新裝合，準備下一次過濾操作。有時還需壓用縮合，準備下一次過濾操作。有時還需壓用縮空氣吹干?？諝獯蹈?。圖圖4.12 板框壓濾機液體流動路徑示意圖板框壓濾機液體流動路徑示意圖板框過濾機動畫板框過濾機動畫 板框壓濾機的特點板框壓濾機的特點 優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單，制造容易，動力消耗結構簡單，制造容易，動力消耗少，設備緊湊，過濾面積大而占地小，操少，設備緊湊，過濾面積大而占地小，操作壓強高，濾餅含水少，對各種物料的適作壓強高，濾餅含水少，對各

30、種物料的適應能力強。最重要的特征是通過過濾介質應能力強。最重要的特征是通過過濾介質時產(chǎn)生的壓力降可以超過時產(chǎn)生的壓力降可以超過0.1MPa, ,這是真這是真空過濾器無法達到的?？者^濾器無法達到的。 缺點：缺點：間歇手工操作，設備笨重，勞動間歇手工操作，設備笨重，勞動強度大，非過濾的輔助時間較長，生產(chǎn)效強度大，非過濾的輔助時間較長，生產(chǎn)效率低。率低。 自動板框式壓濾機自動板框式壓濾機 自動板框壓濾機的板框壓緊、卸餅、自動板框壓濾機的板框壓緊、卸餅、清洗等操作自動完成。洗餅完畢后，油壓清洗等操作自動完成。洗餅完畢后，油壓機將板框拉開，使濾框下降。開動濾餅推機將板框拉開，使濾框下降。開動濾餅推板，框

31、內濾餅以水平方向推出落下。傳動板，框內濾餅以水平方向推出落下。傳動裝置帶動環(huán)形濾布繞一系列轉軸旋轉，達裝置帶動環(huán)形濾布繞一系列轉軸旋轉，達到洗濾布的目的。濾框復位，重新壓緊，到洗濾布的目的。濾框復位，重新壓緊，完成一個操作周期。完成一個操作周期。 自動壓濾機結構復雜，價格昂貴，在自動壓濾機結構復雜，價格昂貴，在一定程度上限制了它的應用和發(fā)展。一定程度上限制了它的應用和發(fā)展。圖圖4.13 自動板框壓濾機工作原理示意圖自動板框壓濾機工作原理示意圖 加壓葉濾機加壓葉濾機 原理：原理：葉濾機是由許多不同寬度的長葉濾機是由許多不同寬度的長方形濾葉裝合而成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制造，方形濾葉裝合而成。濾葉由金屬

32、絲網(wǎng)制造，內部具有空間，外罩濾布。內部具有空間，外罩濾布。 葉濾機也為葉濾機也為間歇操作，間歇操作，濾葉安裝在能承濾葉安裝在能承受內壓的密閉機殼內。受內壓的密閉機殼內。 優(yōu)優(yōu)點：點：設備緊湊，密閉操作，勞動條設備緊湊，密閉操作，勞動條件較好，每次循環(huán)濾布不用裝卸，勞動力件較好，每次循環(huán)濾布不用裝卸，勞動力較省。較省。圖圖4.14 加壓葉濾機結構示意圖加壓葉濾機結構示意圖 操作：操作：濾漿用泵送到機殼內，穿過濾濾漿用泵送到機殼內，穿過濾布進入絲網(wǎng)構成的中空部分，然后匯集布進入絲網(wǎng)構成的中空部分，然后匯集到下部總管而后流出。顆粒沉積在濾布到下部總管而后流出。顆粒沉積在濾布上，形成濾餅，當濾餅積到一

33、定厚度，上，形成濾餅，當濾餅積到一定厚度，停止過濾。停止過濾。 洗滌時，洗水的路徑與濾液相同，這洗滌時，洗水的路徑與濾液相同，這種洗滌方法稱為種洗滌方法稱為置換洗滌法。置換洗滌法。加壓葉濾機動畫加壓葉濾機動畫 減壓過濾設備減壓過濾設備 轉鼓轉鼓(筒筒)真空過濾機真空過濾機圖圖4.15轉鼓真空過濾機圖片轉鼓真空過濾機圖片 轉筒真空過濾機是工業(yè)上應用最廣的轉筒真空過濾機是工業(yè)上應用最廣的一種一種連續(xù)操作連續(xù)操作的過濾設備。的過濾設備。 機器機器結構結構 主體是一個能轉動的水平圓筒，圓筒主體是一個能轉動的水平圓筒，圓筒表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筒的表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筒的下部浸入濾

34、漿中，圓筒沿徑向分割成若干下部浸入濾漿中，圓筒沿徑向分割成若干扇形格，每個都有單獨的孔道通至分配頭扇形格，每個都有單獨的孔道通至分配頭上。上。圖圖4.16 轉鼓構造示意圖轉鼓構造示意圖1-轉鼓2-過濾室3-分配頭4-料液槽5搖擺式攪拌器6-洗滌噴嘴7-刮刀 轉筒分為轉筒分為18格扇形濾室；格扇形濾室； 分配頭由動盤和定盤組成：分配頭由動盤和定盤組成： 動盤動盤，有有18個孔，分別與扇形格的個孔，分別與扇形格的18個通個通道相連，隨轉筒轉動；道相連，隨轉筒轉動； 定盤，定盤，上有三個凹槽，分別是上有三個凹槽，分別是濾液真空凹濾液真空凹槽、洗滌液真空凹槽、壓縮空氣凹槽槽、洗滌液真空凹槽、壓縮空氣凹

35、槽，將，將動盤的動盤的18個孔道分成三個通道；個孔道分成三個通道； 圖圖4.17 分配頭分配頭(閥閥)構造構造示意圖示意圖動盤動盤d定盤定盤ef 槽槽h 槽槽g 槽槽 真空過濾設備以大氣與真空之間的壓真空過濾設備以大氣與真空之間的壓力差作為過濾操作的推動力。力差作為過濾操作的推動力。圓筒轉動時，圓筒轉動時，憑借分配頭的作用使這些孔道依次分別與憑借分配頭的作用使這些孔道依次分別與真空管及壓縮空氣管相通，因而在回轉一真空管及壓縮空氣管相通，因而在回轉一周的過程中每個扇形格表面即可順序進行周的過程中每個扇形格表面即可順序進行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項操作。過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項操作。

36、 工作原理工作原理 工作過程工作過程 當扇形格當扇形格1開始進入濾漿內時，轉動盤上開始進入濾漿內時，轉動盤上相應的小孔道與固定盤上的濾液凹槽相對，相應的小孔道與固定盤上的濾液凹槽相對，浸在懸浮液內的各扇形格同真空管路接通時，浸在懸浮液內的各扇形格同真空管路接通時，格內為真空。在轉筒外壓力差的作用下，濾格內為真空。在轉筒外壓力差的作用下，濾液透過濾布，被壓入扇形格內，經(jīng)分配頭被液透過濾布，被壓入扇形格內，經(jīng)分配頭被吸出。而固體顆粒在濾布上則形成一層逐漸吸出。而固體顆粒在濾布上則形成一層逐漸增厚的濾渣。增厚的濾渣。扇形格扇形格1至至7所處的位置稱為所處的位置稱為過過濾區(qū)濾區(qū)。 扇形格轉出濾漿槽后，

37、仍與濾液凹槽相扇形格轉出濾漿槽后，仍與濾液凹槽相通，繼續(xù)吸干殘留在濾餅中的濾液。扇形格通，繼續(xù)吸干殘留在濾餅中的濾液。扇形格8至至10所處的位置稱為所處的位置稱為吸干區(qū)吸干區(qū)。 扇形格轉至扇形格轉至12的位置時，洗滌水噴灑于的位置時，洗滌水噴灑于濾餅上，此時扇形格與固定盤上的凹槽濾餅上，此時扇形格與固定盤上的凹槽g相相通，經(jīng)另一真空管道吸走洗水。扇形格通，經(jīng)另一真空管道吸走洗水。扇形格12、13所處的位置稱為所處的位置稱為洗滌區(qū)洗滌區(qū)。 扇形格扇形格11、15和和18對應于固定盤上凹槽對應于固定盤上凹槽之間之間,不與任何管道相連通，該位置稱為不與任何管道相連通，該位置稱為不不工作區(qū)。工作區(qū)。

38、轉出洗滌液噴頭后轉出洗滌液噴頭后扇形格扇形格14的位置稱的位置稱為為吸干區(qū)吸干區(qū)。 當扇形格由一區(qū)轉入另一區(qū)時，因有不當扇形格由一區(qū)轉入另一區(qū)時，因有不工作區(qū)的存在，使操作區(qū)不致相互串通。工作區(qū)的存在，使操作區(qū)不致相互串通。 繼續(xù)轉動，繼續(xù)轉動，扇形格扇形格16、17與固定盤壓縮與固定盤壓縮空氣凹槽連通，壓縮空氣從內向外穿過濾布空氣凹槽連通，壓縮空氣從內向外穿過濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀將濾餅卸除。扇而將濾餅吹松，隨后由刮刀將濾餅卸除。扇形格形格16、17的位置稱為的位置稱為吹松及卸料區(qū)吹松及卸料區(qū)。 如此連續(xù)運轉，整個轉筒表面上便構成如此連續(xù)運轉，整個轉筒表面上便構成了連續(xù)的過濾操作。了連

39、續(xù)的過濾操作。轉筒真空過濾機動畫轉筒真空過濾機動畫 轉筒的過濾面積一般為轉筒的過濾面積一般為540m2，浸，浸沒部分占總面積的沒部分占總面積的30%40%。轉速可。轉速可在一定范圍內調整，通常為在一定范圍內調整，通常為0.13r/min。濾餅厚度一般保持在濾餅厚度一般保持在40mm以內，轉筒過以內，轉筒過濾機所得濾餅中的液體含量很少低于濾機所得濾餅中的液體含量很少低于10%，?？蛇_，?？蛇_30%左右。左右。圖圖4.18 連續(xù)轉鼓真空過濾設備組成連續(xù)轉鼓真空過濾設備組成 為主機配套壓縮空氣、洗滌液供給、濾為主機配套壓縮空氣、洗滌液供給、濾液收集等就構成可連續(xù)真空過濾的裝置。液收集等就構成可連續(xù)真

40、空過濾的裝置。 優(yōu)點：優(yōu)點： 轉鼓真空過濾機可吸濾、洗滌、卸餅、轉鼓真空過濾機可吸濾、洗滌、卸餅、再生連續(xù)化操作，具有自動化程度高、處理再生連續(xù)化操作，具有自動化程度高、處理量大、勞動強度小。特別適合固體含量大量大、勞動強度小。特別適合固體含量大（10）的懸浮液的分離。的懸浮液的分離。 在發(fā)酵工業(yè)中廣泛用于霉菌、放線菌和在發(fā)酵工業(yè)中廣泛用于霉菌、放線菌和酵母發(fā)酵液或細胞懸浮液的過濾分離。酵母發(fā)酵液或細胞懸浮液的過濾分離。 缺點：缺點： 由于受真空度的限制，不適于菌體較小由于受真空度的限制，不適于菌體較小 和粘度較大的細菌發(fā)酵液的過濾，且過和粘度較大的細菌發(fā)酵液的過濾，且過 濾所得固相的干度不如

41、加壓過濾。濾所得固相的干度不如加壓過濾。 輔助設備多，投資大，耗電量大。輔助設備多，投資大，耗電量大。 且由于真空過濾，推動力?。ú怀^且由于真空過濾，推動力小（不超過 0.1MPa），濾餅濕度大（），濾餅濕度大（2030）。）。 水平帶式真空過濾機水平帶式真空過濾機圖圖4.19 水平帶式真空過濾機照片水平帶式真空過濾機照片帶式真空過濾機（是自動連續(xù)運轉、并能按工藝帶式真空過濾機（是自動連續(xù)運轉、并能按工藝要求進行無級調速以及操作方便和動力消耗低的要求進行無級調速以及操作方便和動力消耗低的一種新型高效的脫水設備。一種新型高效的脫水設備。圖圖4.20 水平帶式真空過濾機構造與過濾原理簡圖水平帶式

42、真空過濾機構造與過濾原理簡圖液液 進料進料過濾過濾濾餅洗滌濾餅洗滌吸干吸干卸料卸料濾布清洗連續(xù)進行，配有濾布清洗連續(xù)進行，配有PLC控制，自動化控制，自動化程度高。程度高。 真空過濾盤分段設計，可滿足不同物料真空過濾盤分段設計，可滿足不同物料過濾、洗滌、吸干的工藝要求，濾帶運行速過濾、洗滌、吸干的工藝要求，濾帶運行速度采用變頻無級調速，對不同物料有廣泛的度采用變頻無級調速，對不同物料有廣泛的適應性。適應性。 在同一設備上可采用多次逆流洗滌得到在同一設備上可采用多次逆流洗滌得到高濃度的濾液，也可采用并流洗滌或順流洗高濃度的濾液，也可采用并流洗滌或順流洗滌獲得高純度的濾餅。滌獲得高純度的濾餅。 水平回轉翻盤真空過濾機水平回轉翻盤真空過濾機圖圖4.21 水平回轉過濾翻盤