1. Cấu tạo và lực đóng
Theo sổ tay LFPI (mục 2.3.1), máy gồm khung có xi lanh thuỷ lực, tấm cố định và tấm di động nối với nhau bằng thanh ray; các tấm lọc có tay đỡ gác lên ray và được ép chặt bằng lực dầu. Lực đóng phải đủ chống lại áp suất lọc trên mặt tấm, cộng thêm lực ép mép để kín. Máy kiểu nằm ngang phổ biến hơn kiểu đứng. Máy tự động có thêm cơ cấu kéo tấm khi xả bánh và cơ cấu rung vải giúp bánh rơi.
Máy lọc ở áp suất khoảng 0,4–2,0 MPa, tách được hạt từ khoảng 0,5–1 µm trở lên. Ngoài lọc, máy còn làm được ép màng, thổi khí làm ráo bánh và rửa bánh. Điểm mạnh: bánh ít ẩm, ép được bùn không cần hoá chất, cấu tạo đơn giản nên làm được máy rất lớn. Hạn chế: chạy theo mẻ, mất thời gian cho các công đoạn ngoài lọc, đường ống phụ trợ có thể phức tạp.
Nguyên lý và hoá chất: Ép khung bản.
2. Loại tấm và màng ép
- Tấm – khung (loại kép): tấm phẳng và khung rỗng xếp xen kẽ, khoang rỗng của khung là buồng lọc; vải phủ lên tấm phẳng nên ít chịu lực, hình dạng vải đơn giản. Loại này xả bánh bằng tay.
- Tấm lõm (loại đơn): hai mặt tấm lõm vào, buồng lọc nằm giữa hai tấm kề nhau; vải phải may theo hình tấm. Máy tự động hầu hết dùng loại này, và ngày nay máy xả tay cũng chuyển dần sang tấm lõm.
- Màng ép: xen kẽ tấm có màng đàn hồi với tấm thường. Sau khi lọc, bơm nước hoặc khí vào sau màng để màng phồng lên ép bánh. Bánh khô hơn, và có thể dừng lọc khi tốc độ lọc còn cao rồi chuyển sang ép, nên máy nhỏ hơn vẫn xử lý được nhiều hơn (xem ví dụ tính).
3. Xả bánh: vải cố định và vải chạy
Máy tấm lõm xả bánh tự động theo hai kiểu (mục 2.3.3): vải cố định có cấu tạo đơn giản, dùng phổ biến, cần bánh đủ dày để tự rơi; vải chạy (vải đi theo bánh khi mở tấm) dùng khi bánh mỏng hoặc dính, khó bong. Thời gian lọc vì thế cũng khác: máy vải chạy cho phép lọc ngắn, bánh mỏng; máy vải cố định lọc lâu để bánh dày (mục 2.3.5). Chọn vải cho từng kiểu: Vải lọc máy ép bùn.
4. Cỡ máy
Cỡ máy ghi bằng kích thước ngoài của tấm, số buồng, diện tích lọc và thể tích buồng. Máy thí nghiệm nhỏ từ khoảng 170 × 170 mm; máy thực tế khoảng 500 × 500 mm đến 2.000 × 2.000 mm. Máy khung bản thông thường giới hạn nhiệt độ bùn khoảng 85 °C do vật liệu tấm (sổ tay LFPI, Hỏi đáp Q16). Cách tính diện tích lọc và số buồng từ kết quả thử: Tính máy ép khung bản.
5. Thiết bị phụ trợ
Bơm cấp bùn (thường bơm trục vít lệch tâm, có thể dùng hai bơm cho hai giai đoạn lưu lượng và áp suất), thiết bị cấp khí nén, bộ thủy lực, bơm rửa vải và các van tự động. Cần sàn thao tác và nhà xưởng lớn, băng tải hoặc thùng hứng bánh (xem băng tải bánh bùn).
6. Bốn bước của một mẻ
- Lọc: bơm bùn vào buồng dưới áp suất; chất rắn đọng trên vải, nước lọc ra qua lỗ thoát.
- Ép (máy có màng): ngừng bơm bùn, bơm nước hoặc khí sau màng để ép bánh.
- Xả bánh: lùi xi lanh, mở từng tấm cho bánh rơi.
- Rửa vải: rửa bằng nước áp lực cao; số lần rửa mỗi ngày tuỳ bùn và kiểu máy, bùn làm bẩn vải nhiều thì rửa thường xuyên hơn.
Năng suất và độ ẩm phụ thuộc mạnh vào bùn: cỡ hạt hoặc nồng độ đổi thì kết quả khác hẳn, nên cần giữ bùn đầu vào ổn định; bùn khó lọc thì dùng chất keo tụ hoặc chất trợ lọc (mục 2.3.4).
7. Kiểm tra và bảo trì
- Kiểm tra định kỳ khung máy, hệ thủy lực, tấm lọc (ăn mòn, nứt vỡ); với màng ép và vải lọc, kiểm tra cả tình trạng lắp đặt ngoài hư hỏng.
- Thay vải lọc và màng cao su tốn công; rửa vải sau mỗi mẻ hoặc theo độ bẩn của bùn.
- Giữ tính chất bùn ổn định vì cỡ hạt và nồng độ thay đổi làm công suất và độ ẩm bánh thay đổi hoàn toàn.
| Triệu chứng | Nguyên nhân | Cách xử lý |
|---|---|---|
| Năng suất giảm | Thời gian lọc, ép không còn hợp bùn; vải bít; bánh còn dính trên vải làm giảm diện tích lọc | Chỉnh thời gian lọc và ép theo bùn; xử lý vải bít; dùng chất trợ lọc để giảm sức cản |
| Bánh khó bong | Thời gian chưa hợp; vải bít nên bánh chưa ráo dính lại; vải xơ lông; bánh ẩm hơn | Chỉnh thời gian, kéo dài thời gian ép; thay vải mới; chỉnh cơ cấu gỡ bánh |
| Bánh ẩm hơn | Thời gian chưa hợp; vải bít; màng ép rách nên áp ép không đủ | Chỉnh thời gian; xử lý vải bít; thay màng ép |
| Nước lọc đục | Bùn đổi, hạt lọt qua vải; vải lệch chỗ hoặc rách | Đổi vải mắt mịn hơn hoặc dùng chất trợ lọc; chỉnh lại vải; thay vải |
| Vải bít | Rửa chưa đủ; vải không hợp cỡ hạt | Kiểm tra vòi rửa và lưới lọc đường nước rửa; chọn lại vải vừa giữ hạt vừa ít bít |
Viết lại theo LFPI (2011), Sổ tay máy lọc tách nước dành cho người dùng, mục 2.3.6 và bảng 2-4.
Sự cố liên quan polymer và bùn đã xử lý bằng vôi: Xử lý sự cố ép khung bản.
8. Đôi nét lịch sử
Theo sổ tay LFPI, tiền thân của máy ép khung bản có từ cuối thế kỷ 17: túi bằng vải buồm gai, bông để lọc nước rút từ mỏ. Cách mạng công nghiệp mang tới vải bông bền và bơm tốt hơn, rồi vải được đặt trong hộp để bảo vệ. Cuối thế kỷ 19, bơm và máy ép chạy điện xuất hiện; năm 1912 một báo cáo của Viện Công nghệ Massachusetts về các yếu tố quyết định năng suất máy ép khung bản đưa ra một trong những công thức lọc bánh đầu tiên.
9. Điều cần làm rõ khi chọn
- Thử nghiệm bằng máy nhỏ ở ít nhất ba nồng độ để tính diện tích lọc (cách tính và công cụ ở bài Tính máy ép khung bản).
- Có cần màng ép không; vải cố định hay vải chạy (theo độ dày và độ dính của bánh).
- Cách điều hòa bùn: muối sắt và vôi làm tăng lượng bùn thải; polymer hữu cơ ít tăng khối lượng (xem Chất keo tụ vô cơ).
- Vật liệu vải lọc và chu kỳ thay (xem Vải lọc máy ép bùn).
- Nhiệt độ bùn (máy thường giới hạn khoảng 85 °C).
10. Nguồn tham khảo
- LFPI (2011), Sổ tay máy lọc tách nước dành cho người dùng (「ユーザーのための ろ過脱水機ガイドブック」), Hiệp hội Công nghiệp Công nghệ Làm trong Chất lỏng Nhật Bản (LFPI), 12/2011: mục 2.3.1–2.3.6, bảng 2-4, khung lịch sử máy ép khung bản; Hỏi đáp Q16; mục 6.2.2(1), 6.2.4(1).
Viết lại và trình bày lại, không phải bản dịch.
Công nghệ áp dụng
Câu hỏi thường gặp
Máy ép màng khác máy ép khung bản thông thường ở điểm nào?
Máy ép màng có màng đàn hồi phồng lên nén thêm bánh bùn sau khi lọc, cho bánh khô hơn và cho phép xả bánh sớm hơn.
Khi nào chọn máy ép khung bản vải chạy?
Khi bánh mỏng hoặc dính, khó tự bong khỏi vải. Máy vải cố định cấu tạo đơn giản hơn nhưng cần bánh đủ dày để tự rơi khi mở tấm.
Máy ép khung bản chịu được bùn nóng không?
Theo sổ tay LFPI, máy khung bản thông thường giới hạn khoảng 85 °C do vật liệu tấm; bùn nóng hơn cần máy kín hoặc ly tâm, và phải kiểm tra nhiệt độ chịu được của vải lọc.
Số liệu có dấu * là công bố của nhà sản xuất, không thay thế thử nghiệm với bùn thực tế.