Kammiosuodattimen optimointi muuttuvien prosessiparametrien avulla

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin kammiosuodattimen eri suodatinväliaineiden ominaisuuksia muuttuvien prosessiparametrien avulla. Työn tavoitteena oli tutkia kammiosuodattimen suodatinväliaineiden ominaisuuksia eri prosessiparametrien avulla. Työ tehtiin yhteistyössä OMG Kokkola Chemicals Oy:n sekä Tamfelt Filtration Oy:n kanssa.

Työn teoriaosassa käsitellään aluksi yleisesti kiintoaineen erotusta nesteestä. Tämän jälkeen käsitellään eri suodatustekniikat ja tarkastellaan partikkelikoon vaikutusta suodatukseen. Työssä esitetään myös pH:n vaikutus zeta-potentiaaliin sekä kerrotaan lyhyesti partikkelikokojakauman vaikutuksesta suodinkakun rakenteeseen. Työssä sivutaan myös kakulle suodatuksen jälkeen suoritettavia jälkikäsittelymenetelmiä sekä kerrotaan suodatinväliaineiden ominaisuuksista. Painesuodatuksesta käsitellään tarkemmin vakiopainesuodatus sekä vakiovirtasuodatus. Painesuodattimet käsitellään yleisesti sekä keskitytään suotopuristimien toimintaan. Lopuksi esitetään lyhyesti Simca-monimuuttuja-analyysiohjelman tulkinta ja sen käytettävyys prosessiparametrien muuttujien keskinäisiä riippuvuuksia etsittäessä.

Työn kokeellisessa osassa koesuodatukset suoritettiin alipainesuodattimella eri suodatinväliaineilla. Koesuodatustuloksien perusteella jätettiin varsinaisesta laboratoriokokeesta pois suodatinväliaine, jolla on suodoksessa suurin kiintoainepitoisuus. Laboratoriokokeet suoritettiin koulutus- ja tutkimustehdas Chemplantin tiloissa Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoululla. Laboratoriokoeajo suoritettiin neljällä eri suodatinkankaalla, ja siinä muuttuvina parametreina toimivat viskositeetti, lämpötila, paine sekä pH.

The aim of the thesis was to improve the features of different filter clothes of a plate-and-frame filter by using process parameters. The thesis was made in cooperation with OMG Kokkola Chemicals Oy and Tamfelt Filtration Oy.

At the beginning of the thesis the general theory of solid liquid separation was presented. After this, the most common filtration techniques were described, and attention was especially paid to the effect of the particle size distributions of the filtration. The study includes also the presentation of how the pH effects on zetapotentials, and a short presentation of how the particle size distribution effects on the construction of the filter cake. Different post-treatment processes were introduced and also the features of the filter clothes. From pressure filtration techniques standard filtration and constant pressure filtration were presented more effectively. Pressure filters were presented in general and the focus was on the function of the plate-and-frame filter. Finally, there is shortly presentation of how Simca-multivariable analyze program can be interpreted and how it can be used to find a mutual dependence of the process parameters.

At the experimental part test filtrations were executed by using the vacuum level and different filter cloths. Using these test filtration results the filter cloth which contents the largest solid concentration was left out from the essential laboratory test. The laboratory tests were executed in the study and research factory Chemplant in the facilities of Central Ostrobothnia University of Applied Sciences. The laboratory tests were performed by using four different filter clothes, and the process parameters were viscosity, temperature, pressure and pH.