Lọc chất lỏng Dịch chapter 7 Chemical Engineering vol.2

7.1. GIỚI THIỆU
Việc tách chất rắn ra khỏi huyền phù bằng vật liệu xốp hoặc màng chắn có lỗ để
giữ chất rắn và cho phép lỏng chảy qua gọi là Lọc.
Trong phòng Thí nghiệm, quá trình lọc được thực hiện bằng phương pháp phễu
Buchner: chất lỏng được hút qua lớp hạt mỏng sử dụng nguồn hút chân không. Đơn giản
hơn, chỉ cần đổ huyền phù vào giấy lọc đặt trên một phễu nón. Trong công nghiệp, khó
khăn gặp phải là cơ khí hóa để xử lý lượng rất lớn huyền phù và bã rắn. Một lớp bã rắn
dày hình thành nên để đạt được hiệu suất lỏng qua bã rắn cao cần áp suất lọc cao hơn và
diên tích lọc lớn. Cơ chế của quá trình lọc điển hình được mình hoạ trong hình 7.1, bao
gồm : vách ngăn (ở đây là một miếng vải), giá đỡ, lớp chất rắn – bã lọc đã hình thành.
Thể tích huyền phù cần xử lý có thể từ lượng cực lớn để xử lý quặng và lọc nước
trong ngông nghiệp khai thác mỏ đến lượng khá nhỏ trong công nghiệp tính chế hóa chất.
Các yếu tố chính được cân nhắc khi lựa chọn thiết bị và điều kiện hoạt động là :
- Các tính chất của chất lỏng, đặc biệt là độ nhớt, khối lượng riêng và tính ăn mòn.
- Bản chất của hạt rắn: kích thước và hình dạng hạt, phân bố kích thước.
- Nồng độ chất rắn lơ lửng.
- Số lượng huyền phù cần xử lý.
- Sản phẩm có giá trị là chất rắn, lỏng hay cả hai.
- Khi nào cần rửa bã lọc.
- Khi nào cần gia nhiệt.
- Khi nào các hình thức tiền xử lý là hữu ích.
Về cơ bản lọc là một phương pháp cơ học và ít
đòi hỏi năng lượng. Năng suất lọc phụ thuộc các
yếu tố quan trọng sau:
-

Độ giảm áp lực
Diện tích bề mặt lọc
Độ nhớ huyền phù
Trở lực lớp bã
Trở lực môi trường lọc.

Hình 7.1 Quá trình lọc chất lỏng

Có 2 phương thức lọc cơ bản :
-

Lọc bề mặt : các hạt rắn lắng trên bề mặt của vách ngăn xốp
Lọc sâu: hạt rắn chui vào sâu trong lỗ mao quản. Phổ biến khi loại bỏ hạt mịn
trong huyền phù loãng mà không yêu cầu thu hồi bã.


7.2. Lý thuyết lọc
7.2.1. Giới thiệu
Trong quá trình lọc, đường dẫn chất lỏng hẹp dần do tăng chiều dày. Bởi vậy, nếu
áp suất lọc là hằng số, lưu lượng dòng chất lỏng giảm dần.
Ở bất kì thời điểm nào, lưu lượng của dòng lọc có thể tính theo phương trình:

Trong đó :

V - thể tích của dòng lọc chảy qua trong thời gian t
A - tổng diện tích mặt cắt của bã lọc
uc - vận tốc bề mặt của dòng lọc
l - bề dày bã
S - bề mặt riêng của hạt
E - khoảng trống giữa các hạt trong bã
µ - độ nhớt của dòng
ΔP - chênh lệch áp suất.

Bã lọc có thể chia làm 2 dạng: không chịu nén và chịu nén. Với bã không chịu
nén, độ cản trở dòng với lượng thể tích nhất định của bã không bị ảnh hưởng bởi chênh

lệch áp suất dọc theo bã hay bởi tốc độ lắng đọng của vật liệu. Với bã chịu nén, tăng
chênh lệch áp suất hay lưu lượng dòng gây ra sự hình thành bã đặc hơn với trở lực cao
hơn. Với bã không chịu nén, e trong phương trình (7.1) có thể được coi như hằng số.
Bởi vậy:

Ở đây:

Phương trình (7.2) là phương trình lọc cơ bản và r là trở lực riêng phần, phụ thuộc
e và S. Với bã không nén ép, r là hằng số, mặc dù nó phụ thuộc bản chất của hạt, và lực
tương tác giữa các hạt. r có thứ nguyên của L-2 và có đơn vị m-2 trong hệ SI.


7.2.2. Mối quan hệ giữa bề dày bã và thể tích lọc
Lượng rắn trong bã

= (1-e)AlρS, ở đây ρS là khối lượng vật chất rắn.

Lượng lỏng trong bã lọc

= eAlρ, ở đây ρ là khối lượng của nước lọc.

Với υ là thể tích của bã được lắng đọng trên 1 đơn vị thể tích nước lọc thì:

- Với quá trình lọc ở lưu lượng không đổi:

- Với quá trình lọc ở chênh lệch áp suất không đổi:

Lọc ở áp suất không đổi thường được sử dụng trong thực tế, sự chênh lệch áp suất
thường được xây dựng dần dần tới giá trị tối ưu. Giá trị đặc trưng của trở lực riêng phần r
của bã lọc được lấy từ nghiên cứu thực nghiệm.

7.2.3. Dòng chất lỏng thông qua vải
Thường người ta tổ hợp trở lực của vải cộng gộp với các lớp hạt đầu tiên và giả
định rằng chúng tương đương với trở lực của bã dày L hình thành do sự lắng đọng của
giai đoạn sau đó. Trở lực của dòng thông qua tổ hợp bã và vải lúc này có thể xét tới.
7.2.4. Dòng nước lọc thông qua tổ hợp vải và bã
- ∆P là độ giảm áp dọc theo tổ hợp bã và vải, thì:
Đối với giai đoạn lưu lượng lọc không đổi:

Đối với áp suất lọc không đổi sau đó:


7.2.5. Bã lọc chịu nén ép
Thường có thể diễn tả khoảng trống giữa các hạt e z ở độ sâu z là hàm của sự chênh
lệch giữa áp suất tại bề mặt tự do của bã P 1 và áp suất Pz tại độ sâu đó, tức là e z là hàm
của (P1 – P2).

Hình 7.2 : Dòng lỏng qua bã bị nén ép
Với bã chịu nén ép, phương trình 7.1 được viết thành:

ez - hàm của độ sâu z từ bề mặt bã.
Sự gia tăng bề dày bã dz được tính như sau:

Tại bất kì thời điểm t nào, dV/dt xấp xỉ không đổi trong suốt bã, trừ khi tốc độ của
sự thay đổi sự lưu giữ chất lỏng trong bã có thể so sánh tốc độ lọc dV/dt, ví dụ trường
hợp với bã chịu nén cao và bùn đậm đặc, và bởi vậy:

rz - hàm của chênh lệch áp suất (P1 – Pz)


ở đây r’ không phụ thuộc Pz và

Ở đây

là trở lực trung bình, xác định bởi:


7.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc
7.3.1 Vách ngăn
Công dụng của vách ngăn thường là hỗ trợ cho lớp bã lọc tạo thành lớp vách lọc
chung (bao gồm vách ngăn và bã).
Vật liệu lọc phải bền cơ học, chống ăn mòn và có trở lực nhỏ. Vải dệt được sử
dụng phổ biến, tuy nhiên vật liệu dạng hạt và chất rắn xốp thích hợp với các dung dịch có
tính ăn mòn hơn. Một đặc trưng quan trọng trong việc lựa chọn vải dệt là khả năng loại
bỏ bã lọc, đây là yếu tố quan trọng để vận hành các thiết bị tự động hóa.
7.3.2 Sự bít kín vách lọc.
Giả thiết có một ranh giới rõ ràng giữa bã lọc và vải lọc. Giai đoạn đầu để tạo bã
rất quan trọng do nó ảnh hưởng đến trở lực và hiệu quả sử dụng vải lọc.
Sự bịt kín mao quản của vách lọc là một quá trình phức tạp. Một phần do tính chất
phức tạp của cấu trúc bề mặt các vật liệu lọc, mặt khác do chuyển động của chất lỏng
không xác định. Xét trường hợp lý tưởng trong đó huyền phù phân bố vào các lỗ mao
quan được lọc bởi vải lọc theo một phân bố lỗ thông thường. Trước hết, người ta giải
thiết một hạt riêng lẻ tự bịt kín lối vào một mao quan duy nhất, sau đó theo tiến trình lọc,
mao quản dần bị chặn và giá trị tức thời của trở lực bã phụ thuộc vào lượng rắn lắng
đọng.
Thực tế, có nhiều hơn 1 hạt rắn vào 1 mao quản, trở lực trong mao quản tăng cho
đến khi nó hoàn toàn bị bít kín. Tuy nhiên có nhiều mao quản không bao giờ bị kín hoàn
toàn và trở lực tương đối của lớp bã thấp sẽ tạo lối vượt qua phần các mao quản bị bịt.
Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến xu hướng bít kín mao quản là
nồng độ hạt rắn. Nồng độ càng lớn, khoảng cách trung bình giữa các hạt càng nhỏ, xu
hướng các hạt rắn sắp xếp hợp lý hướng tới việc mao quản mở. Ngược lại, nồng độ huyền

phù nhỏ, các hạt có xu hướng phân phối đều trên bề mặt bộ lọc và bắc cầu. Kết quả là
huyền phù với nồng độ cao tạo bã có trở lực thấp hơn so với huyền phù loãng.
7.3.3 Ảnh hưởng của sự lắng tới quá trình lọc.
Huyền phù có nồng độ cao, các hạt rắn càng gần nhau và tốc độ lắng nhanh hơn,
các hạt rắn sắp xếp một cách lộn xộn trên bề mặt vách ngăn tạo thành các mao quản cho
phép nước trong đi qua dễ dàng hơn.
Huyền phù loãng, hạt lớn lắng nhanh hơn tạo lớp bã sơ bộ có trở lực thấp. Các hạt
mịn nhỏ bịt kín mao quản lớp bã làm tăng trở lực lọc nhanh chóng.
7.3.4 Sự cản trở tạo bã trong quá trình lọc


Trong quá trình lọc, trở lực lớp bã tăng dần mà áp suất lọc không đổi dẫn đến hiệu
suất lọc giảm. Nếu giảm sự tạo bã thì độ dày bã giảm và tốc độ dòng chảy tăng.
Thực tế, đôi khi có thể dùng dao cạo để giới hạn độ dày bã giữa vật liệu lọc và
lưỡi dao. Nước trong chảy qua bã với lưu lượng gần như không đổi và chất rắn được giữ
lại trong huyền phù nên nồng độ rắn tăng; ranh giới giữa bùn – bã không rõ ràng và trở
lực tăng làm giảm lưu lượng nước trong.
Bằng cách này, hiệu quả lọc của bộ lọc thông thường có thể thu được cao hơn.
Ngoài ra, lưỡi dao cạo có tác dụng phá cấu trúc bác cầu của bã, lớp bã khô và xốp hơn.
Nếu dao cạo ở dạng lưỡi xoay, hiệu quả khác nhau tuỳ theo tốc độ của dao :
-

Tốc độ thấp : bã được cạo sạch và lại hình thành cho tới lượt cạo tiếp theo.
Tốc độ cao: bã có độ dày không đổi.

Hình 7.3 : Thể tích nước trong thu được trên một đơn vị mặt cắt ngang của bộ lọc theo
thời gian ở nhiều tốc độ khuấy.
Phương trình CBVL cho chất rắn:

Trong đó :
dV/dt – tốc độ dòng chảy của huyền phù và tốc độ nước trong ra khỏi vách lọc.
(1 − e0) – Phần thể tích rắn trong huyền phù ban đầu
(1 – eV) – Phần thể tích rắn trong bể chứa tại thời điểm t
V – Thể tích nước trong.
Với tốc độ lọc dV/dt không đổi, phần các chất rắn bị giữ (1-e V) tăng tuyến tính
theo thời gian, đến khi đạt giá trị giới hạn mà trở lực dòng chảy của chất lỏng trong bùn
là đáng kể, tốc độ lọc giảm nhanh chóng tới giá trị gần “0”
7.3.5 Lọc chéo dòng
Một phương pháp giảm trở lực khác là tuần hoàn bùn và duy trì dòng chảy với tốc
độ cao song song với bề mặt vách lọc . Tốc độ tuần hoàn có thể gấp 10-20 lần tốc độ lọc.
Bằng phương pháp này, bã bị ngăn cản trong giai đoạn đầu của quá trình lọc . Ph ương
pháp này đặc biệt hữu ích khi bùn được keo tụ và trượt như chất lỏng phi Newton. Trong
trường hợp dung dịch loãng có chứa 1 lượng nhỏ chất rắn thường có có xu hướng bịt kít
vải lọc. Lọc chéo dòng được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ màng lọc.
7.3.6 Xử lý sơ bộ bùn trước khi lọc
Nếu bùn loãng và các hạt rắn dễ lắng, có thể lắng huyền phù bằng bể lắng và giảm
lượng vật liệu cần xử lý. Theo lý thuyết, bản chất bã lọc ảnh hưởng rõ ràng đến tốc độ
dòng chảy của nước trong và nói chung mong muốn các hạt hình thành trên bã lọc càng
lớn càng tốt. Quá trình lọc nhanh hơn là do huyền phù được thêm tác nhân keo tụ. Nếu
vật liệu rắn được tạo thành trong phản ứng kết tủa, kích thước hạt được kiểm soát bởi các
điều kiện thực tế như thay đổi nhiệt độ, nông độ, pH…
Huyền phù được keo tụ tạo bã xốp hơn mặc dù bị nén nhiều hơn. Trong nhiều
trường hợp, dạng tinh thể có thể thay đổi bằng cách thêm một vật liệu chọn lọc hấp phụ
trên bề mặt vật liệu đặc biệt. Chất trợ lọc được sử dụng rộng rãi khi bã lọc không cho
dòng chảy của nước trong đi qua. Đây là những vật liệu tạo cấu trúc có độ xốp cao được
thêm vào huyền phù trước khi lọc để tăng độ xốp của bã lọc. Ngoài vấn đề kinh tế, cần
thêm một lượng tối ưu chất trợ lọc trong mọi trường hợp. Trong khi đó, sự có mặt của

chất trợ lọc làm giảm trở lực đặc trưng của bã lọcvà hình thành lớp bã dày . Do đó lượng
chất trợ lọc thực tế phụ thuộc bản chất vật liệu.
Việc sử dụng chất trợ lọc thường được giới hạn trong các quá trình mà sản phẩm là
nước trong và bã là chất thải. Trong một số trường hợp, chất trợ lọc phải được tách ra dễ
dàng khỏi bã lọc bằng phương pháp lý hóa. Bã lọc kết hợp với chất trợ lọc thường bị nén
và do đó cần lưu ý để áp lực lọc không quá cao ảnh hưởng xấu đến hiệu quả của chất trợ
lọc. Kizengua là 1 chất trợ lọc thường được sử dụng có độ xốp ~ 0,85 ; ngoài ra một
lượng tương đối nhỏ làm tăng độ xốp của hầu hết các loại bã lọc. Độ xốp thu được nằm
trong khoảng độ xốp của chất trợ lọc và của chất rắn. Trong vài trường hợp, có thể giảm
thời gian lọc bằng cách pha loãng huyền phù để giảm độ nhớt. Điều này làm tăng lượng
lớn dung dịch cần lọc và chỉ áp dụng khi giá trị của nước trong không bị ảnh hưởng bởi
sự pha loãng. Tăng nhiệt độ có thể làm giảm độ nhớt của dịch lọc.
7.3.7 Rửa bã lọc
Khi nước rửa có thể trộn với nước lọc và có tính chất vật lý tương tự, tốc độ rửa tại
cùng một độ chênh áp bằng với tốc độ lọc. Nếu độ nhớt lớn hơn thì tốc độ rửa lớn hơn.
Sự tạo kênh đôi khi xảy ra, kết quả là phần lớn bã không được rửa sạch và nước rửa ưu
tiên đi qua kênh và mở rộng kênh. Sự tạo thành kênh không xảy ra trong quá trình lọc do
các chất rắn lắng đọng đã bít kín trên kênh. Kênh tạo thành rõ nhất với bã nén và có thể
giảm bằng cách sử dụng độ chênh áp nhỏ hơn khi lọc.
2 giai đoạn của quá trình rửa bã :
-

Giai đoạn 1: nước trong được thay thế từ bã lọc bởi dung dịch rửa (loại 90% nước
trong bã.
Giai đoạn 2: rửa khuếch tán, dung môi khuếch tán vào chất lỏng rửa từ các khoảng
trống ít tới được.


7.4 Thiết bị lọc
7.4.1 Lựa chọn thiết bị lọc

Các bộ lọc phù hợp nhất là có đầy đủ chức năng nhưng tốn ít chi phí nhất. Chi phí
cho thiết bị liên quan chặt chẽ đến diện tích lọc mà diện tích lọc phụ thuộc tốc độ lọc.
Trong khi đó, áp suất lọc bị giới hạn bởi cấu tạo cơ khí. Mặc dù lọc liên tục có năng
suất cao hơn lọc gián đoạn nhưng đôi khi sử dụng lọc gián đoạn cần thiết hơn đặc biệt khi
bã lọc có trở lực lớn (do áp suất tối đa của bộ lọc liên tục thường thấp). Khi lựa chọn thiết
bị có sẵn cũng nên quan tâm khả năng cạo bã và kiểm soát chất lượng nước trong.
Các loại thiết bị lọc phổ biến nhất : lọc ép, máy lọc tấm, máy lọc thùng quay.
Các loại thiết bị lọc đặc biệt : lọc túi, kiểu đĩa để loại bỏ rắn trong huyền phù loãng.
Máy lọc chân không thùng quay được sử dụng phổ biến nhất để lọc các loại huyền
phù thong thường do có năng suất cao, kích thước nhỏ gọn. Khi lọc ở quy mô lớn, 3
trường hợp sau không sử dụng bộ lọc chân không thùng quay:
-

Trở lực bã cao → lọc ép khung bản: nồng độ rắn không cao và không cần tháo dỡ
thường xuyên.
Rửa bã → lọc tấm : không tạo kênh trong quá trình rửa bã.
Nồng độ rắn rất nhỏ → lọc ly tâm.

Cần thử nghiệm trên một mẫu trước khi thiết kế hệ thống lọc quy mô lớn để xác định
ảnh hưởng của tính chất lý hóa của dung dịch và chất rắn trong huyền phù tới quá trình
lọc. Một bộ lọc chân không đơn giản với S= 0.0065m2 được sử dụng trong phòng thí
nghiệm

Hình 7.5 : Thiết bị lọc trong phòng Thí nghiệm


7.4.2 Bể lọc
Quá trình lọc trong bể lọc diễn ra theo nguyên lý lọc sâu. Ngày nay các bể lọc
bằng hạt rắn kích thước lớn được thay thế cho bể lọc sử dụng cát có tốc độ lọc chậm
trước đây. Tốc độ lọc xác định theo phương trình :

Trong đó :
C – Nồng độ rắn
l – chiều sâu bể lọc
uc – lưu lượng bùn
σ – lượng rắn lắng trên 1 đơn vị thể tích của bộ lọc ở độ sâu l
7.4.3 Lọc túi :
Lọc túi hiện nay đã gần như không được sử dụng, một trong số ít thiết bị lọc túi
còn lại là túi lọc Taylor trong công nghiệp đường. Thiết bị gồm các túi mỏng dài gắn trên
một thanh ngang và chất lỏng chảy dưới tác dụng của trọng lực nên tốc độ lọc trên một
đơn vị diện tích là rất thấp, cần một không gian lớn (có thể lên tới 700m 2) . Thường bố trí
thiết bị dự phòng để không bị gián đoạn trong quá trình vận hành và sửa chữa.
7.4.4 Lọc áp lực
•

Máy lọc ép khung bản

Máy lọc khung bản gồm 1
dãy khung và bản có cùng kích
thước xếp liền nhau có thể dịch
chuyển được trên khung nằm
ngang bằng tay quay. Giữa
khung và bản có vải lọc.
Trên bề mặt bản có xẻ các
rãnh thẳng đứng song song và 2
rãnh nằm ngang ở 2 đầu như
hình vẽ để tháo nước lọc, nước
rửa. Khung rỗng tạo thành các
phòng chứa cặn
Hình 7.5 : Máy lọc ép khung bản

Hình 7.6 : Cấu tạo khung và bản

Thời gian lọc tối ưu cho 1 mẻ:
Độ dày bã tối ưu hình thành trên một bản lọc phụ thuộc trở lực bã và thời gian cho
1 mẻ. Bã mỏng cho tốc độ lọc cao nên cần thiết phải thảo dỡ và làm sạch vải lọc thường
xuyên. Với bộ lọc ở áp suất không đổi, thời gian tháo dỡ và lắp ráp thiết bị không phụ
thuộc độ dày của bã. Nếu trở vách ngăn có thể bỏ qua, thời gian lọc bằng thời gian nén
ép. Thực tế, thời gian lọc cần lớn hơn để thắng trợ lực lớp vải lọc, do đó trở lực bã càng
thấp thì độ dày hữu ích của khung càng lớn.

Hình 7.7: Tối ưu thời gian làm việc cho 1 mẻ lọc
Rửa bã :


Hai phương pháp : Rửa thong thường và rửa triệt để
-

Rửa bã thông thường : nước vào cùng 1 kênh như huyền phù , tốc độ gần điểm vào
cao gây tạo kênh trên bã, rửa ko đều, áp dụng khi khung không đầy.
Rửa triệt để : nước rửa qua 1 kênh riêng vào các khung khác và rửa qua toàn bộ
chiều dày bã, diện tích rửa bằng 1 nửa so với qúa trình lọc và qua 2 lần chiều dày
lớp bã nên tốc độ rửa bằng ¼ tốc độ lọc. Đôi khi nước rửa được tháo riêng bằng 1
rãnh khác với nước lọc.

Khi rửa bã, sự tạo kênh cũng xảy ra và phải tạo thêm cửa vào để phân phối đều
chất lngr. Sau khi rửa có thể xử lý bã dễ dàng bằng khí nén để loại hoàn toàn chất lỏng
dư. Người ta dập nổi các nút nhỏ trên cạnh của tấm và khung để phân biệt : tấm không
rửa, khung và bản có rửa.

•

Máy lọc ép kiểu buồng

Loại này tương tự loại khung bản , chỉ khác ở cấu tạo khung được làm lõm bề mặt
để tạo các buồng lọc giữa các tấm liên tiếp. Độ dày lớp bã không đổi và bằng 2 lần độ
lõm của khung. Các buồng được nối với nhau bởi 1 lỗ lớn ở trung tâm mỗi khung. Vải
lọc được gắn cố định trên khung. Huyền phù có chứa hạt rắn kích thước tương đối lớn có
thể được xử lý dễ dàng theo phương pháp này mà không sợ bít kín rãnh nhập liệu.
Với sự phát triển của công nghệ lọc ép, vật liệu chế tạo khung chuyển từ gỗ ( giới
hạn kích thước và áp lực) và gang (khó thao tác khi vận hành xử lý) sang các vật liệu
polyme hoặc cao su mặc dù dễ bị biến dạng đặc biệt ở nhiệt độ cao.
Ngoài ra , cơ khí hóa việc tháo dỡ bằng thủy lực hoặc động cơ điện làm giảm chi
phí lao động đáng kể. Hệ thống thoát nước cũng được cải thiện dần để quá trình rửa bã
tốt hơn, thời gian lọc ngắn hơn, thu được bã mỏng, đều và khô hơn.
Ưu điểm : - Cấu tạo đơn giản
- Chi phí bảo trì thấp
- Diện tích bề mặt lọc lớn, thiết bị nhỏ gọn
- Dễ phát hiện nếu xảy ra rò rỉ
- Áp lực làm việc cao
- Sản phẩm có thể là bã hay nước trong.
Nhược điểm:
- Hoạt động gián đoạn và thường xuyên
tháo rửa nên vải lọc chóng mòn
- Thao tác vận hành vất vả.
7.4.5 Thiết bị lọc tấm

Hình 7.8: Một tấm lõm trong máy lọc ép kiểu buồng

Cấu tạo: gồm nhiều tấm dạng tròn hoặc chữ nhật phủ vải lọc (sợi tổng hợp, vải dệt
hoặc lưới kim loại) giá đỡ và cửa thoát nước nằm trong lưới lọc. Cửa ra của nước trong
được góp chung vào ống tháo đi qua vỏ thiết bị.
Hoạt động : Huyền được đưa vào thùng
lọc dưới áp lực và quá trình phân ly diễn ra:
chất rắn lắng trên bề mặt tấm và lỏng đi qua
hệ thống thoát nước rồi ra khỏi thiết bị lọc.
thời gian cho mỗi mẻ lọc được xác định bởi áp
suất lọc, năng suất bã hoặc lượng huyền phù
cần xử lý cho mỗi mẻ.
Hai loại phổ biến :
-

Kiểu đứng :

Gồm các tấm lọc hình chứ nhật đặt
dọc trong thùng lọc, đáy thùng dạng côn, có
cơ cấu rung để tháo bã tự động qua 1 cửa mở
nhanh ở đáy thùng.

-

Kiểu ngang :

Hình 7.9: Thiết bị lọc tấm kiểu đứng

Tấm lọc dạng tròn gắn trên một trục ngang để gom nước lọc, trong quá trình lọc
các tấm quay ở tốc độ thấp nên bã hình thành đồng đều. các tấm có thể quay trên lưỡi
dao cạo để loại bỏ bã ở trạng thái khô. Thường dùng trong công nghiệp thực phẩm,
khoáng sản …

Hình 7.10: Thiết bị lọc tấm kiểu nằm ngang


•

Thiết bị lọc Cartridge :

Một thiết kế đặc biệt của bộ lọc áp
lực là các lõi lọc, tiêu biểu là Metafilter .
Cấu tạo : các vòng có gờ nổi ở 1 mặt
được xếp chồng quanh 1 thanh có rãnh.
Ứng dụng: thường sử dụng lọc
huyền phù loãng trong nước sinh hoạt,
bia, dung môi hữu cơ và dầu .
Ưu điểm : hiệu quả và kinh tế do
không có vải lọc và bể lọc dễ thay thế.

Hình 7.11: Lõi lọc Stella Meta
7.4.6 Bộ lọc chân không:
Bằng cách sử dụng nguồn hút chân không tạo áp suất âm ở 1 phía của vách lọc để
nước trong tự chảy qua vách ngăn, các bộ lọc chân không thường có ưu điểm : tốc độ lọc
nhanh, rửa bã và xử lý bã dễ dàng, có thể dùng với cả chất lỏng ăn mòn nguy hiểm mà
không gây rò rỉ.
Một chu kì lọc điển hình cho thiết bị lọc chân không:
Cấp liệu → Lọc → Làm khô bã → Rửa và sấy bã → Tháo bã → Rửa vải lọc
Phân loại và lựa chọn thiết bị lọc chân không
Bảng 7.1 cho phép lựa chọn các loại thiết bị lọc chân không tùy theo mục đích sử
dụng : thích hợp với loại huyền phù nào (A-B-C-D-E) và yêu cầu bã ra sao (1-10)

•

Thiết bị lọc chân không nằm ngang:

Cấu tạo gồm các khay nằm trong 1 vòng tròn chuyển động trong mặt phẳng nằm
ngang. Mỗi khay được nối với 1 ống hút quay xung quanh van kiểm soát chân không áp
dụng cho từng khu vực nạp liệu, lọc, rửa bã, sấy bã và từ đó nước cái + nước rửa được
đưa về thùng chứa. Tại vị trí rửa bã, khay lật ngược 180 o và có thể bố trí hệ thống khí nén
để loại bỏ bã hoàn toàn.
Ví dụ: thiết bị lọc Prayon để lọc chất lỏng ăn mòn cao trong sản xuất axit
photphoric.
Ưu điểm:
- Diện tích lọc lớn, hơn 85%
- Chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, dễ
thay vải lọc
- Xả sạch bã
- Sử dụng vật liệu chống ăn mòn
- Rửa ngược.
- Hiệu quả ở áp suất thấp đến 15kN/m2.
Hình 7.12: Máy lọc lật
•

Thiết bị lọc chân không kiểu băng tải:


Cấu tạo: gồm băng
tải cao su có lỗ trên bề mặt
và được phủ vải lọc quay
quanh hệ thống các khoang

chân không. Bên dưới
khoang có các đường ống
dẫn nước lọc và nước rửa.
Băng tải cao su được làm gờ
2 bên để chứa huyền phù.
Nhờ băng chuyển động nên
lần lượt đi qua các khu vực:
cấp liệu, rửa bã, tháo bã.
Hình 7.13: Máy lọc chân không kiểu băng tải
Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản, không cần đầu phân phối
- Không yêu cầu độ chân không lớn
- Hướng chuyển động của nước lọc và hướng lắng của hạt rắn trùng nhau
nên thúc đẩy quá trình lọc tốt.
- Các hạt lớn có xu hướng lắng trước trên bề mặt vải lọc tạo lớp bã chống
sự bít kín.
- Rửa bã hiệu quả hơn.
•

Thiết bị lọc chân không thùng quay:
được sử dụng rộng rãi nhất

Gồm 2 loại:
- chân không tạo ra trong
khoang tạo các vùng làm việc;
- chân không trong toàn bộ
không gian bên trong thùng.
Cấu tạo: gồm 1 thùng quay quanh trục
nằm ngang, bề mặt thùng có lỗ và phủ vải
lọc. Thùng đặt chìm 1 phần trong bể chứa

huyền phù. Thùng được chia thành các ngăn,
mỗi ngăn có đường ống nối với trục rỗng.
Khi quay, mỗi ngăn trải qua cùng 1
chu kì hoạt động, thời gian cho mỗi hoạt
động xác định bởi tốc độ quay, độ ngập của
thùng trong huyền phù và sự bố trí van.

Hình 7.14: Máy lọc chân không thùng quay

Chu kì lọc gồm: Lọc → Rửa bã → Sấy bã → Làm sạch vải lọc


Để thiết bị lọc làm việc liên tục, bố trí dao cạo bã để làm sạch bã khỏi vải lọc, có
thể kết hợp khí nén để thổi bã.
Ưu điểm:

- Bã lọc mỏng, làm sạch bã hiệu quả
- Vải lọc không bị ăn mòn cơ học
- Vải lọc được gắn vào thùng lọc đơn giản và dễ thay thế
- Nếu cần thiết, vải lọc được hướng tới 1 con lăn khác để đưa bã lọc
sang thiết bị sấy liên tục hoặc sang các thiết bị khác.
•

Thiết bị lọc đĩa quay:
Cấu tạo: Tương tự thiết bị lọc thùng quay nhưng các ngăn hình thành trên 2 mặt đĩa

Hình 7.15: Máy lọc chân không kiểu đĩa
Ưu điểm:

- Chi phí cho 1 đơn vị diện tích lọc thấp  thiết bị nhỏ gọn

- Có thể xử lý 2 loại huyền phù khác nhau trong 1 máy

Nhược điểm: - Khó khăn trong quá trình rửa bã
- Vải lọc phải bền
- Bã lọc không đồng đều
7.4.7 Thiết bị lọc ống:
- Cấu tạo: gồm 2 ống trụ đồng tâm, nến lọc bên trong, vỏ áp lực bên ngoài
Giữa 2 ống là màng