第四章_过滤.

1、第二部分悬浮体系第二部分悬浮体系(液液固固)分离技术分离技术 固液分离固液分离是将固液多相混合体系中固是将固液多相混合体系中固体（细胞、菌体、细胞碎片及沉淀或结晶体（细胞、菌体、细胞碎片及沉淀或结晶等）与液体分离开来的技术。等）与液体分离开来的技术。是生物产品是生物产品工厂中经常遇到的重要单元操作。工厂中经常遇到的重要单元操作。 培养基、发酵液、某些中间产物和半培养基、发酵液、某些中间产物和半成品等都需进行固液分离，成品等都需进行固液分离，是目前工业生是目前工业生产中用于分离细胞和不溶性物质的主要方产中用于分离细胞和不溶性物质的主要方法，法，其中发酵液由于种类多、粘度大和成其中发酵液由于种类多

2、、粘度大和成分复杂，其固液分离最为困难。分复杂，其固液分离最为困难。图：生物产品悬浮液中粒子的形状和大小图：生物产品悬浮液中粒子的形状和大小v收集胞内产物的细胞或、菌体或目标物收集胞内产物的细胞或、菌体或目标物质的沉淀、结晶，分离除去液相；质的沉淀、结晶，分离除去液相；v收集含生化物质的液相，分离除去收集含生化物质的液相，分离除去固体固体悬浮物悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和它们的絮凝体等）。质的沉淀物和它们的絮凝体等）。 固固液分离的目的液分离的目的固液分离的方法很多，根据分离作用固液分离的方法很多，根据分离作用原理的不同，基本可分成为原理的不同，基

3、本可分成为3类：类： 固液分离的方法固液分离的方法表表 生物工业常用固液分离方法及原理、性能生物工业常用固液分离方法及原理、性能第四章第四章 过滤分离技术过滤分离技术（Filtration）4.1 过滤的概念过滤的概念过滤是借助于过滤介质，在一定的压过滤是借助于过滤介质，在一定的压力差力差P作用下，使悬浮液中的液体通过作用下，使悬浮液中的液体通过固体支承物或过滤介质的孔道，而固体固体支承物或过滤介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。离的单元操作。 过滤的定义过滤的定义图图4.1 传统过滤示意图传统过滤示意图 过滤介质过滤介质filt

4、er medium : 过滤采用的过滤采用的多孔物质；多孔物质； 滤浆滤浆filter pulp : 所处理的悬浮液；所处理的悬浮液； 滤液滤液filtrate : 通过多孔通道的液体；通过多孔通道的液体； 滤饼或滤渣滤饼或滤渣 filter cake:被截留的固体被截留的固体物质。物质。 过滤相关术语过滤相关术语 过滤的基本原理过滤的基本原理过滤原理本质上属于筛分。过滤原理本质上属于筛分。4.2 过滤的机理过滤的机理v重力：悬浮液自身压差、重力；重力：悬浮液自身压差、重力；v加压：外加到悬浮液上的压力；加压：外加到悬浮液上的压力；v减压：抽真空力产生的负压力；减压：抽真空力产生的负压力；v离

5、心力：绕轴旋转产生的惯性离离心力：绕轴旋转产生的惯性离 心力。心力。 过滤推动力过滤推动力v介质阻力：可视为屏蔽，且一般过滤初介质阻力：可视为屏蔽，且一般过滤初 期较明显期较明显v滤饼阻力滤饼阻力: :v 滤饼厚度：随过滤进行而增加滤饼厚度：随过滤进行而增加v 滤饼特性：颗粒形状、大小。滤饼特性：颗粒形状、大小。大多情况下，过滤阻力主要取决于滤饼阻力大多情况下，过滤阻力主要取决于滤饼阻力。 过滤阻力过滤阻力4.3 过滤速度影响因素过滤速度影响因素过滤速度和菌种、发酵条件（培养基的过滤速度和菌种、发酵条件（培养基的组成，未用完培养基的数量，消泡剂，发组成，未用完培养基的数量，消泡剂，发酵周期）等

6、有关。酵周期）等有关。 菌种对过滤速度影响：菌种对过滤速度影响： 真菌的菌丝比较粗大，发酵液容易真菌的菌丝比较粗大，发酵液容易过滤，常不需特殊处理。过滤，常不需特殊处理。 放线菌发酵液菌丝细而分枝，交放线菌发酵液菌丝细而分枝，交织成网络状。还含有很多多糖类物质，粘织成网络状。还含有很多多糖类物质，粘性强，过滤较困难，一般需经预处理，以性强，过滤较困难，一般需经预处理，以凝固蛋白质等胶体。凝固蛋白质等胶体。 细菌发酵液的菌体更细小，过滤细菌发酵液的菌体更细小，过滤十分困难，如不用絮凝等方法预处理发酵十分困难，如不用絮凝等方法预处理发酵液，往往难以采用常规过滤的设备来完成液，往往难以采用常规过滤的

7、设备来完成过滤操作。过滤操作。 培养基的组成对过滤速度的影响培养基的组成对过滤速度的影响用黄豆粉、花生粉作氮源、淀粉作用黄豆粉、花生粉作氮源、淀粉作碳源会使过滤困难。碳源会使过滤困难。发酵后期加消泡剂或剩余大量未用发酵后期加消泡剂或剩余大量未用完的培养基，都会使过滤困难。完的培养基，都会使过滤困难。在菌丝自溶前必须放罐，因为细胞自在菌丝自溶前必须放罐，因为细胞自溶后的分解产物一般很难过滤。溶后的分解产物一般很难过滤。延长发酵周期虽能使发酵单位有所提延长发酵周期虽能使发酵单位有所提高，但严重影响发酵液质量，使色素和高，但严重影响发酵液质量，使色素和胶状杂质增多、过滤困难，最终造成成胶状杂质增多、

8、过滤困难，最终造成成品质量降低。品质量降低。 发酵终止时间对过滤的影响发酵终止时间对过滤的影响4.4 提高提高过滤速度的措施过滤速度的措施 粘度愈低，过滤阻力愈小。加热、去粘度愈低，过滤阻力愈小。加热、去杂蛋白、絮凝、调杂蛋白、絮凝、调PH、选择合适的放罐时、选择合适的放罐时间都能有效降低滤液的粘度。间都能有效降低滤液的粘度。 降低滤液粘度降低滤液粘度 过滤速度与获得滤饼体积成反比。因过滤速度与获得滤饼体积成反比。因此应尽可能降低培养基配料浓度（如玉米此应尽可能降低培养基配料浓度（如玉米粉、豆饼粉的浓度）。粉、豆饼粉的浓度）。 降低悬浮液中悬浮固体的浓度降低悬浮液中悬浮固体的浓度 增大悬浮液中

9、悬浮固体的粒度增大悬浮液中悬浮固体的粒度 采用凝聚剂、絮凝剂使悬浮液中悬浮采用凝聚剂、絮凝剂使悬浮液中悬浮固体聚集增大颗粒，增加颗粒沉降速度，固体聚集增大颗粒，增加颗粒沉降速度，提高滤饼渗透性。提高滤饼渗透性。 改变滤饼结构，降低可压缩性改变滤饼结构，降低可压缩性 采用硅藻土，纤维素，石棉粉，珍珠采用硅藻土，纤维素，石棉粉，珍珠岩，白土，淀粉岩，白土，淀粉、未活化的碳、炉渣、重未活化的碳、炉渣、重质碳酸钙等助滤剂。质碳酸钙等助滤剂。 改变操作条件改变操作条件 改变过滤操作控制条件，选择适宜的改变过滤操作控制条件，选择适宜的过滤介质是提高过滤速度的有效措施。过滤介质是提高过滤速度的有效措施。4.

10、5 过滤方法过滤方法 表面表面过滤过滤 依据介质截留悬浮液中固体颗粒被截依据介质截留悬浮液中固体颗粒被截留的机制，可将过滤分为两种。留的机制，可将过滤分为两种。 按截留颗粒方式按截留颗粒方式表面表面过滤过滤 深层过滤深层过滤 悬浮液置于介质一侧，固体物沉积于悬浮液置于介质一侧，固体物沉积于介质表面形成滤饼，也介质表面形成滤饼，也 叫滤饼过滤。叫滤饼过滤。图图4.2 表面表面(滤饼滤饼)过滤示意图过滤示意图架桥架桥 当过滤开始时，特别小的颗粒会通过当过滤开始时，特别小的颗粒会通过过滤介质，随着过滤的进行，较小的颗过滤介质，随着过滤的进行，较小的颗粒会在过滤介质表面形成粒会在过滤介质表面形成架桥架

11、桥现象，现象，逐渐形成滤饼（滤渣）。逐渐形成滤饼（滤渣）。 在表面过滤中，当滤饼至一定厚度时在表面过滤中，当滤饼至一定厚度时即成为即成为过滤介质过滤介质起主要的过滤作用。起主要的过滤作用。 适合于固体含量大于适合于固体含量大于0.1%的悬浮液的的悬浮液的过滤分离。过滤分离。 深层深层过滤过滤 分离出的固体颗粒并不形成滤饼，分离出的固体颗粒并不形成滤饼，而是沉积于较厚的粒状过滤介质的床层而是沉积于较厚的粒状过滤介质的床层内部。内部。图图4.3 深层过滤示意图深层过滤示意图在拦截、惯性碰撞、扩在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下，颗粒散沉淀等作用下，颗粒物最终附着在介质表面物最终附着在介质表面 深层

12、过滤的特点是固体颗粒的沉积发深层过滤的特点是固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤介质床层内部过滤生在较厚的粒状过滤介质床层内部过滤介质表面无颗粒层形成。介质表面无颗粒层形成。 由于悬浮液中颗粒直径小于床层孔道由于悬浮液中颗粒直径小于床层孔道直径，当液体从曲折孔道穿过时，颗粒直径，当液体从曲折孔道穿过时，颗粒随流体一起进入介质孔道内，在流动过随流体一起进入介质孔道内，在流动过程中粘附于孔道壁上，适用于悬浮液中程中粘附于孔道壁上，适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微的体系。颗粒甚小且含量甚微的体系。 依据过滤推动力依据过滤推动力 根据过滤时推动力的产生条件不同，根据过滤时推动力的产生条件不同，可将过滤分

13、为可将过滤分为3种：种：常压过滤常压过滤 加压过滤加压过滤 减压过滤减压过滤 常压过滤常压过滤是以液位差为推动力的过滤方法。是以液位差为推动力的过滤方法。 实验室常用的滤纸过滤以及生产中使实验室常用的滤纸过滤以及生产中使用的吊篮或吊袋过滤都属于常压过滤。用的吊篮或吊袋过滤都属于常压过滤。 加压过滤加压过滤 以压力泵或压缩空以压力泵或压缩空气产生的压力为推动力气产生的压力为推动力的过滤方法。的过滤方法。图图4.4 加压过滤示意图加压过滤示意图 减压过滤减压过滤 又称为真空过滤或抽滤，是通过在过又称为真空过滤或抽滤，是通过在过滤介质的下方抽真空的方法，以增加过滤滤介质的下方抽真空的方法，以增加过滤

14、介质上下方之间的压力差，推动液体通过介质上下方之间的压力差，推动液体通过过滤介质，而把大颗粒截留的过滤方法过滤介质，而把大颗粒截留的过滤方法 实验室常用的抽滤瓶和生产中使用的各实验室常用的抽滤瓶和生产中使用的各种真空抽滤机均属于此类。种真空抽滤机均属于此类。 减压过滤需要配备有减压过滤需要配备有抽真空系统抽真空系统。由于。由于压力差最高不超过压力差最高不超过0.1 MPa，多用于粘性不，多用于粘性不大的物料的过滤。大的物料的过滤。图图4.5 减压减压(真空真空)过滤示意图过滤示意图4.5 过滤介质过滤介质 过滤介质是截留悬浮液中颗粒的支持过滤介质是截留悬浮液中颗粒的支持物质。物质。 过滤介质应

15、具备的条件过滤介质应具备的条件 多孔性，孔道适当的小，对流体的多孔性，孔道适当的小，对流体的 阻力小，又能截住要分离的颗粒阻力小，又能截住要分离的颗粒 物理化学性质稳定，耐热，耐化学物理化学性质稳定，耐热，耐化学 腐蚀。腐蚀。 足够的机械强度，使用寿命长足够的机械强度，使用寿命长 价格便宜价格便宜 工业常用的过滤介质工业常用的过滤介质 又称滤布，包括有棉、毛、丝等天又称滤布，包括有棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝和各种合成纤维制成的然纤维，玻璃丝和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网，能截留的织物，以及金属丝织成的网，能截留的粒径的范围较宽，从几十粒径的范围较宽，从几十m到到1m。 还有纸、

16、毡、石棉板等无纺品。还有纸、毡、石棉板等无纺品。织物介质织物介质 粒状介质粒状介质 多孔介质多孔介质 织物介质织物介质 特点：织物介质薄，阻力小，清洗与特点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜，是工业上应用更新方便，价格比较便宜，是工业上应用最广泛的过滤介质。最广泛的过滤介质。 最高温度最高温度密度密度 (kg(kgm m3 3) )吸水率吸水率耐磨耐磨棉棉尼纶尼纶涤纶涤纶929210510512012014514515515511411413813816-2216-226.5-8.36.5-8.30.04-0.080.04-0.08良良优优优优表表4.1 织物介质不同材料的特性

17、织物介质不同材料的特性滤滤 液液澄清度澄清度阻力阻力滤饼中滤饼中含含 水水滤饼滤饼脱落脱落寿命寿命堵孔堵孔倾向倾向平纹平纹斜纹斜纹缎纹缎纹依依次次降降依依次次降降依依次次减减依依次次易易中中长长短短依依次次易易表表4. 2 织物介质编织方式的过滤特性织物介质编织方式的过滤特性 织织物介物介质质的过滤性能受许多因素的影的过滤性能受许多因素的影响，其中最重要的是纤维的特性、编织纹响，其中最重要的是纤维的特性、编织纹法和线型。法和线型。 粒状介质粒状介质 有硅藻土、珍珠岩粉、细砂、活性炭、白有硅藻土、珍珠岩粉、细砂、活性炭、白土等无定形颗粒。土等无定形颗粒。 其中，硅藻土是优良的过滤介质，最常用。其

18、中，硅藻土是优良的过滤介质，最常用。 一般不与酸碱反应，化学性能稳定；一般不与酸碱反应，化学性能稳定； 形状不规则，空隙大且多孔，具有很大形状不规则，空隙大且多孔，具有很大 的吸附表面；的吸附表面； 无毒且不可压缩，形成的过滤层阻力不无毒且不可压缩，形成的过滤层阻力不 随操作压力变化。随操作压力变化。 硅藻土过滤介质的优点硅藻土过滤介质的优点 硅藻土过滤介质的三种常用方法硅藻土过滤介质的三种常用方法 作为深层过滤介质作为深层过滤介质。硅藻土过滤层具有。硅藻土过滤层具有 曲折的毛细孔道，借筛分、吸附和深层曲折的毛细孔道，借筛分、吸附和深层 效应作用除去悬浮液中的固体粒子，截效应作用除去悬浮液中的

19、固体粒子，截 留效果可达到留效果可达到1m。 作为预涂层。作为预涂层。在支持介质的表面上预先在支持介质的表面上预先 形成一层较薄的硅藻土预涂层，用以保形成一层较薄的硅藻土预涂层，用以保 护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中的护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中的 固体粒子堵塞。固体粒子堵塞。 用作助滤剂用作助滤剂。 多孔固体介质多孔固体介质 如素烧陶瓷、烧结金属成形的多孔陶如素烧陶瓷、烧结金属成形的多孔陶瓷、多孔金属、多孔玻璃、塑料细粉粘成瓷、多孔金属、多孔玻璃、塑料细粉粘成的多孔塑料等等，可加工成板状或管状，的多孔塑料等等，可加工成板状或管状，孔隙很小且耐腐蚀，常用于过滤含有少量孔隙很小且耐腐蚀，常

20、用于过滤含有少量微粒的悬浮液。微粒的悬浮液。 这类介质较厚，孔道细，阻力大，能截这类介质较厚，孔道细，阻力大，能截留留13m的颗粒的颗粒此外，以特殊膜为介质的过滤将专章介绍。此外，以特殊膜为介质的过滤将专章介绍。 过滤介质的选择过滤介质的选择 过滤介质选择依据过滤介质选择依据v过滤介质所能截留的固体粒子大小过滤介质所能截留的固体粒子大小：通常以过：通常以过滤介质的孔径表示。常用的过滤介质中，纤维滤介质的孔径表示。常用的过滤介质中，纤维滤布所能截留的最小粒子约滤布所能截留的最小粒子约10m，硅藻土为，硅藻土为lm，超滤膜可小于，超滤膜可小于0.5m。v过滤介质的透过性：过滤介质的透过性：是指在一

21、定的压力差下，是指在一定的压力差下，单位时间单位过滤面积上通过滤液的体积量，单位时间单位过滤面积上通过滤液的体积量，它取决于过滤介质上毛细孔径的大小及数目。它取决于过滤介质上毛细孔径的大小及数目。 过滤介质起截留滤浆中颗粒的作用，还过滤介质起截留滤浆中颗粒的作用，还是过滤的支撑物。应具有足够的机械强度和是过滤的支撑物。应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。尽可能小的流动阻力。图图4.6 各种过滤介质截留颗粒的大小各种过滤介质截留颗粒的大小4.5 过滤设备过滤设备 按操作方式划分按操作方式划分间歇过滤：间歇过滤机间歇过滤：间歇过滤机连续过滤：连续过滤机连续过滤：连续过滤机 根据推过滤动力划分

22、根据推过滤动力划分重力过滤：吊袋、滤斗重力过滤：吊袋、滤斗加压过滤：板框压滤机加压过滤：板框压滤机减压过滤：真空过滤机减压过滤：真空过滤机离心过滤：离心过滤机离心过滤：离心过滤机 板框压滤机板框压滤机(plate and frame filter ) 板框压滤机的过滤推动力来自泵产板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。生的液压或进料贮槽中的气压。 适合于固体含量适合于固体含量1-10%的悬浮液的分的悬浮液的分离。离。 广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。固液分离。

23、加压过滤设备加压过滤设备图图4.7 板框压滤机外观图板框压滤机外观图 设备组成：板框压滤机由压滤机滤板、设备组成：板框压滤机由压滤机滤板、液压系统、压滤机框、滤板传输系统和电气液压系统、压滤机框、滤板传输系统和电气系统等五大部分组成。系统等五大部分组成。 设备过滤部分设备过滤部分由许多块带凹凸纹路的滤由许多块带凹凸纹路的滤板与滤框交替排列组装于机而构成。板与滤框交替排列组装于机而构成。 滤板和滤框滤板和滤框为正方形，滤板表面上有棱为正方形，滤板表面上有棱状沟槽，边缘略微突起。在板、框的两个角状沟槽，边缘略微突起。在板、框的两个角有小孔，它们组合并压紧后即构成了供滤液有小孔，它们组合并压紧后即构

24、成了供滤液和洗涤水流通的孔道，框两侧覆以滤布，框和洗涤水流通的孔道，框两侧覆以滤布，框和滤布围成容纳滤浆和滤饼的空间。和滤布围成容纳滤浆和滤饼的空间。89712 3 456图图4.8 滤板、滤框结构示意图滤板、滤框结构示意图1-滤板外框；2-滤板栅；3-支撑格筛；4-压盖框；5-滤板；7-滤框；6,8,9-滤板角孔 在滤板的外缘有在滤板的外缘有1个钮的称为过滤板，个钮的称为过滤板，3个钮的称为洗涤板，在外缘铸有个钮的称为洗涤板，在外缘铸有2个钮的是个钮的是滤框。滤框。 滤板与滤框装合时，按钮数以滤板与滤框装合时，按钮数以1-2-3-3-1-2的顺序排列。的顺序排列。 滤板的作用滤板的作用：滤板

25、的作用有两个，一是支滤板的作用有两个，一是支撑滤布；二是滤液流出的通道。撑滤布；二是滤液流出的通道。图图4.9 板框压滤机过滤部分组成及过滤流程示意图板框压滤机过滤部分组成及过滤流程示意图 工作原理：先由液压施力压紧板框组，工作原理：先由液压施力压紧板框组，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打人框悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打人框内，分布到各滤布之间，滤液穿过滤框两侧内，分布到各滤布之间，滤液穿过滤框两侧滤布实现固、液分离。滤液沿相邻滤板沟槽滤布实现固、液分离。滤液沿相邻滤板沟槽流至滤液出口，固体则被截留于框内形成滤流至滤液出口，固体则被截留于框内形成滤饼。饼。 板框压滤机的操作：板框压滤机

26、的操作：板框压滤机为板框压滤机为间歇间歇式过滤式过滤，每个操作循环由装合、过滤、洗涤、每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸饼、清理卸饼、清理5个阶段组成。个阶段组成。 过滤阶过滤阶段段 悬浮液悬浮液在指定压强下经滤浆通路由滤在指定压强下经滤浆通路由滤框角上的孔道并行进入各个滤框，框角上的孔道并行进入各个滤框，滤液滤液分别分别穿过滤框两侧的滤布，沿滤板板面的沟道至穿过滤框两侧的滤布，沿滤板板面的沟道至滤液出口排出，滤液出口排出，颗粒颗粒被滤布截留而沉积在滤被滤布截留而沉积在滤布上，待滤饼充满全框后，停止过滤。布上，待滤饼充满全框后，停止过滤。 滤液流出分为滤液流出分为明流：滤板独立排出滤液明流：滤

27、板独立排出滤液暗流：滤液汇集总管排出暗流：滤液汇集总管排出明流过滤暗流过滤图图4.10 板框压滤机过滤过程及两种排液方式示意图板框压滤机过滤过程及两种排液方式示意图 明流过滤的优点是：一旦某滤板失效时明流过滤的优点是：一旦某滤板失效时可关闭该板阀门，即可停止该滤板工作而不可关闭该板阀门，即可停止该滤板工作而不影响其它滤板正常工作。影响其它滤板正常工作。 洗洗涤阶涤阶段段 洗涤采用洗涤采用横穿式横穿式，洗涤液由总管入板，洗涤液由总管入板横穿滤布、滤饼、滤布至非洗涤板排出。横穿滤布、滤饼、滤布至非洗涤板排出。 洗涤时，先将洗涤板上的滤液出口关洗涤时，先将洗涤板上的滤液出口关闭，洗涤水经洗水通路从洗

28、涤半角上的孔道闭，洗涤水经洗水通路从洗涤半角上的孔道并行进入各个洗涤板的两侧。并行进入各个洗涤板的两侧。 洗涤水在压差的推动力下先穿过一层洗涤水在压差的推动力下先穿过一层滤布及整个框厚的滤饼，然后再穿过一层滤滤布及整个框厚的滤饼，然后再穿过一层滤布，最后沿滤板（一钮板）板面沟道至滤液布，最后沿滤板（一钮板）板面沟道至滤液出口排出。出口排出。进洗涤水出洗涤水非洗涤板洗涤板非洗涤板洗涤板图图4.11 板框压滤机洗涤过程示意图板框压滤机洗涤过程示意图 洗涤面积洗涤面积=(1/2)过滤面积过滤面积 洗涤速率洗涤速率=1/4过滤终了速率过滤终了速率 洗涤液的行程（包括滤饼和滤布）洗涤液的行程（包括滤饼和

29、滤布）= 过过滤滤 终了时滤液行程的终了时滤液行程的2倍。倍。横穿洗涤法横穿洗涤法的特点：的特点： 洗涤结束后将滤框和滤布洗净，重新装洗涤结束后将滤框和滤布洗净，重新装合，准备下一次过滤操作。有时还需压用缩合，准备下一次过滤操作。有时还需压用缩空气吹干。空气吹干。图图4.12 板框压滤机液体流动路径示意图板框压滤机液体流动路径示意图板框过滤机动画板框过滤机动画 板框压滤机的特点板框压滤机的特点 优点：优点：结构简单，制造容易，动力消耗结构简单，制造容易，动力消耗少，设备紧凑，过滤面积大而占地小，操少，设备紧凑，过滤面积大而占地小，操作压强高，滤饼含水少，对各种物料的适作压强高，滤饼含水少，对各

30、种物料的适应能力强。最重要的特征是通过过滤介质应能力强。最重要的特征是通过过滤介质时产生的压力降可以超过时产生的压力降可以超过0.1MPa, ,这是真这是真空过滤器无法达到的。空过滤器无法达到的。 缺点：缺点：间歇手工操作，设备笨重，劳动间歇手工操作，设备笨重，劳动强度大，非过滤的辅助时间较长，生产效强度大，非过滤的辅助时间较长，生产效率低。率低。 自动板框式压滤机自动板框式压滤机 自动板框压滤机的板框压紧、卸饼、自动板框压滤机的板框压紧、卸饼、清洗等操作自动完成。洗饼完毕后，油压清洗等操作自动完成。洗饼完毕后，油压机将板框拉开，使滤框下降。开动滤饼推机将板框拉开，使滤框下降。开动滤饼推板，框

31、内滤饼以水平方向推出落下。传动板，框内滤饼以水平方向推出落下。传动装置带动环形滤布绕一系列转轴旋转，达装置带动环形滤布绕一系列转轴旋转，达到洗滤布的目的。滤框复位，重新压紧，到洗滤布的目的。滤框复位，重新压紧，完成一个操作周期。完成一个操作周期。 自动压滤机结构复杂，价格昂贵，在自动压滤机结构复杂，价格昂贵，在一定程度上限制了它的应用和发展。一定程度上限制了它的应用和发展。图图4.13 自动板框压滤机工作原理示意图自动板框压滤机工作原理示意图 加压叶滤机加压叶滤机 原理：原理：叶滤机是由许多不同宽度的长叶滤机是由许多不同宽度的长方形滤叶装合而成。滤叶由金属丝网制造，方形滤叶装合而成。滤叶由金属

32、丝网制造，内部具有空间，外罩滤布。内部具有空间，外罩滤布。 叶滤机也为叶滤机也为间歇操作，间歇操作，滤叶安装在能承滤叶安装在能承受内压的密闭机壳内。受内压的密闭机壳内。 优优点：点：设备紧凑，密闭操作，劳动条设备紧凑，密闭操作，劳动条件较好，每次循环滤布不用装卸，劳动力件较好，每次循环滤布不用装卸，劳动力较省。较省。图图4.14 加压叶滤机结构示意图加压叶滤机结构示意图 操作：操作：滤浆用泵送到机壳内，穿过滤滤浆用泵送到机壳内，穿过滤布进入丝网构成的中空部分，然后汇集布进入丝网构成的中空部分，然后汇集到下部总管而后流出。颗粒沉积在滤布到下部总管而后流出。颗粒沉积在滤布上，形成滤饼，当滤饼积到一

33、定厚度，上，形成滤饼，当滤饼积到一定厚度，停止过滤。停止过滤。 洗涤时，洗水的路径与滤液相同，这洗涤时，洗水的路径与滤液相同，这种洗涤方法称为种洗涤方法称为置换洗涤法。置换洗涤法。加压叶滤机动画加压叶滤机动画 减压过滤设备减压过滤设备 转鼓转鼓(筒筒)真空过滤机真空过滤机图图4.15转鼓真空过滤机图片转鼓真空过滤机图片 转筒真空过滤机是工业上应用最广的转筒真空过滤机是工业上应用最广的一种一种连续操作连续操作的过滤设备。的过滤设备。 机器机器结构结构 主体是一个能转动的水平圆筒，圆筒主体是一个能转动的水平圆筒，圆筒表面有一层金属网，网上覆盖滤布，筒的表面有一层金属网，网上覆盖滤布，筒的下部浸入滤

34、浆中，圆筒沿径向分割成若干下部浸入滤浆中，圆筒沿径向分割成若干扇形格，每个都有单独的孔道通至分配头扇形格，每个都有单独的孔道通至分配头上。上。图图4.16 转鼓构造示意图转鼓构造示意图1-转鼓2-过滤室3-分配头4-料液槽5摇摆式搅拌器6-洗涤喷嘴7-刮刀 转筒分为转筒分为18格扇形滤室；格扇形滤室； 分配头由动盘和定盘组成：分配头由动盘和定盘组成： 动盘动盘，有有18个孔，分别与扇形格的个孔，分别与扇形格的18个通个通道相连，随转筒转动；道相连，随转筒转动； 定盘，定盘，上有三个凹槽，分别是上有三个凹槽，分别是滤液真空凹滤液真空凹槽、洗涤液真空凹槽、压缩空气凹槽槽、洗涤液真空凹槽、压缩空气凹

35、槽，将，将动盘的动盘的18个孔道分成三个通道；个孔道分成三个通道； 图图4.17 分配头分配头(阀阀)构造构造示意图示意图动盘动盘d定盘定盘ef 槽槽h 槽槽g 槽槽 真空过滤设备以大气与真空之间的压真空过滤设备以大气与真空之间的压力差作为过滤操作的推动力。力差作为过滤操作的推动力。圆筒转动时，圆筒转动时，凭借分配头的作用使这些孔道依次分别与凭借分配头的作用使这些孔道依次分别与真空管及压缩空气管相通，因而在回转一真空管及压缩空气管相通，因而在回转一周的过程中每个扇形格表面即可顺序进行周的过程中每个扇形格表面即可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。

36、 工作原理工作原理 工作过程工作过程 当扇形格当扇形格1开始进入滤浆内时，转动盘上开始进入滤浆内时，转动盘上相应的小孔道与固定盘上的滤液凹槽相对，相应的小孔道与固定盘上的滤液凹槽相对，浸在悬浮液内的各扇形格同真空管路接通时，浸在悬浮液内的各扇形格同真空管路接通时，格内为真空。在转筒外压力差的作用下，滤格内为真空。在转筒外压力差的作用下，滤液透过滤布，被压入扇形格内，经分配头被液透过滤布，被压入扇形格内，经分配头被吸出。而固体颗粒在滤布上则形成一层逐渐吸出。而固体颗粒在滤布上则形成一层逐渐增厚的滤渣。增厚的滤渣。扇形格扇形格1至至7所处的位置称为所处的位置称为过过滤区滤区。 扇形格转出滤浆槽后，

37、仍与滤液凹槽相扇形格转出滤浆槽后，仍与滤液凹槽相通，继续吸干残留在滤饼中的滤液。扇形格通，继续吸干残留在滤饼中的滤液。扇形格8至至10所处的位置称为所处的位置称为吸干区吸干区。 扇形格转至扇形格转至12的位置时，洗涤水喷洒于的位置时，洗涤水喷洒于滤饼上，此时扇形格与固定盘上的凹槽滤饼上，此时扇形格与固定盘上的凹槽g相相通，经另一真空管道吸走洗水。扇形格通，经另一真空管道吸走洗水。扇形格12、13所处的位置称为所处的位置称为洗涤区洗涤区。 扇形格扇形格11、15和和18对应于固定盘上凹槽对应于固定盘上凹槽之间之间,不与任何管道相连通，该位置称为不与任何管道相连通，该位置称为不不工作区。工作区。

38、转出洗涤液喷头后转出洗涤液喷头后扇形格扇形格14的位置称的位置称为为吸干区吸干区。 当扇形格由一区转入另一区时，因有不当扇形格由一区转入另一区时，因有不工作区的存在，使操作区不致相互串通。工作区的存在，使操作区不致相互串通。 继续转动，继续转动，扇形格扇形格16、17与固定盘压缩与固定盘压缩空气凹槽连通，压缩空气从内向外穿过滤布空气凹槽连通，压缩空气从内向外穿过滤布而将滤饼吹松，随后由刮刀将滤饼卸除。扇而将滤饼吹松，随后由刮刀将滤饼卸除。扇形格形格16、17的位置称为的位置称为吹松及卸料区吹松及卸料区。 如此连续运转，整个转筒表面上便构成如此连续运转，整个转筒表面上便构成了连续的过滤操作。了连

39、续的过滤操作。转筒真空过滤机动画转筒真空过滤机动画 转筒的过滤面积一般为转筒的过滤面积一般为540m2，浸，浸没部分占总面积的没部分占总面积的30%40%。转速可。转速可在一定范围内调整，通常为在一定范围内调整，通常为0.13r/min。滤饼厚度一般保持在滤饼厚度一般保持在40mm以内，转筒过以内，转筒过滤机所得滤饼中的液体含量很少低于滤机所得滤饼中的液体含量很少低于10%，常可达，常可达30%左右。左右。图图4.18 连续转鼓真空过滤设备组成连续转鼓真空过滤设备组成 为主机配套压缩空气、洗涤液供给、滤为主机配套压缩空气、洗涤液供给、滤液收集等就构成可连续真空过滤的装置。液收集等就构成可连续真

40、空过滤的装置。 优点：优点： 转鼓真空过滤机可吸滤、洗涤、卸饼、转鼓真空过滤机可吸滤、洗涤、卸饼、再生连续化操作，具有自动化程度高、处理再生连续化操作，具有自动化程度高、处理量大、劳动强度小。特别适合固体含量大量大、劳动强度小。特别适合固体含量大（10）的悬浮液的分离。的悬浮液的分离。 在发酵工业中广泛用于霉菌、放线菌和在发酵工业中广泛用于霉菌、放线菌和酵母发酵液或细胞悬浮液的过滤分离。酵母发酵液或细胞悬浮液的过滤分离。 缺点：缺点： 由于受真空度的限制，不适于菌体较小由于受真空度的限制，不适于菌体较小 和粘度较大的细菌发酵液的过滤，且过和粘度较大的细菌发酵液的过滤，且过 滤所得固相的干度不如

41、加压过滤。滤所得固相的干度不如加压过滤。 辅助设备多，投资大，耗电量大。辅助设备多，投资大，耗电量大。 且由于真空过滤，推动力小（不超过且由于真空过滤，推动力小（不超过 0.1MPa），滤饼湿度大（），滤饼湿度大（2030）。）。 水平带式真空过滤机水平带式真空过滤机图图4.19 水平带式真空过滤机照片水平带式真空过滤机照片带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工艺带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工艺要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗低的要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗低的一种新型高效的脱水设备。一种新型高效的脱水设备。图图4.20 水平带式真空过滤机构造与过滤原理简图水平带式

42、真空过滤机构造与过滤原理简图液液 进料进料过滤过滤滤饼洗涤滤饼洗涤吸干吸干卸料卸料滤布清洗连续进行，配有滤布清洗连续进行，配有PLC控制，自动化控制，自动化程度高。程度高。 真空过滤盘分段设计，可满足不同物料真空过滤盘分段设计，可满足不同物料过滤、洗涤、吸干的工艺要求，滤带运行速过滤、洗涤、吸干的工艺要求，滤带运行速度采用变频无级调速，对不同物料有广泛的度采用变频无级调速，对不同物料有广泛的适应性。适应性。 在同一设备上可采用多次逆流洗涤得到在同一设备上可采用多次逆流洗涤得到高浓度的滤液，也可采用并流洗涤或顺流洗高浓度的滤液，也可采用并流洗涤或顺流洗涤获得高纯度的滤饼。涤获得高纯度的滤饼。 水平回转翻盘真空过滤机水平回转翻盘真空过滤机图图4.21 水平回转过滤翻盘