علی دهنوی - استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
ثمانه توکلی امینیان - کارشناس شرکت آب و فاضلاب شهر مشهد
مسعود روحبخش معیاری - کارشناس شرکت آب و فاضلاب شهر مشهد

از هیدروسیکلون برای جداسازی جامدات معلق سنگین تر از آب از جمله ماسه و سیلت استفاده می شود. در این تحقیق پس از شناسایی تمام فاکتورهای موثر بر عملکرد هیدروسیکلون ها، نسبت به بهینه سازی متغیرهای تاثیرگذار با روش طراحی آزمایش تاگوچی اقدام شد. با هدف بهینه سازی عملکرد هیدروسیکلون در حذف ماسه از آب، 18 هیدروسیکلون بر اساس متغیرهای تاثیرگذار شامل قطر ورودی، قطر سرریز، قطر ته ریز، قطر بدنه هیدروسیکلون، ارتفاع بخش استوانه ای، ارتفاع کل و نیز ارتفاع دیافراگم، طراحی، ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. برای بهینه سازی این هیدروسیکلون ها، از دو غلظت حداقلی و حداکثری جامدات معلق (شن و ماسه) اخذ شده از نمونه های چاه های سطح شهر مشهد به ترتیب معادل 20 و 100 میلی گرم در لیتر و با توزیع مشاهده شده، استفاده شد. نتایج آنالیزهای آماری نشان داد که در شرایط بهینه، نسبت قطر ورودی و قطر سرریز به قطر هیدروسیکلون، مشابه و معادل 0 / 220 و قطر ته ریز به آن معادل 0 / 10 است. همچنین نسبت ارتفاع بخش استوانه ای و ارتفاع دیافراگم به ارتفاع کل هیدروسیکلون نیز به ترتیب 0 / 12 و 0 / 08 تعیین شد. علاوه براین، راندمان جرمی حذف ماسه ها در شرایط بهینه و بسته به تکرارهای مختلف، بین 90 / 9 تا 98 / 6 درصد پیش بینی شد. این در حالی است که با ساخت هیدروسیکلون بهینه و آزمایش آن در سه تکرار، این رقم بالغ 1 / 1+97 / 2 درصد بود. مقایسه نتایج راندمان جرمی پیش بینی شده توسط روش تاگوچی نسبت به مقادیر واقعی اندازه گیری شده که با ساخت هیدروسیکلون بهینه انجام شد، نشان داد که نتایج مورد نظر بسیار به هم نزدیک هستند. نسبت های هندسی تعیین شده در این تحقیق نیز عموما در محدوده بین حداقل و حداکثر نسبت های ارایه شده در هیدروسیکلون های به کار رفته در معدن کاری است. از این نسبتها و پس از افزایش مقیاس، می توان در ساخت هیدروسیکلون های خاص ماسه زدایی از آب استفاده نمود.

عملکرد هیدروسیکلون، نسبت های هندسی هیدروسیکلون، حذف ماسه، بهینه سازی هیدروسیکلون