موفقیت محققان ایرانی در بهینه سازی فرایند حذف ماسه از آب چاه

به گزارش دیده بان علم ایران در این پژوهش که به عنوان یکی از طرح‌های صنعتی برگزیده دانشگاه‌ها و پژوهشگاه‌های کشور معرفی شده ضمن بررسی میزان ماسه‌دهی سه چاه سطح شهر مشهد (شهید هاشمی‌نژاد، درآباد۳ و وحدت ۱) در زمان‌های مختلف یک روزکاری، از آن‌ها در بهینه‌سازی هیدروسیکلون‌های مورد آزمایش استفاده شده است.

در این طرح که به سرپرستی دکتر علی دهنوی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه اصفهان انجام شده ۱۸ هیدروسیکلون بر اساس طراحی آزمایش با روش تاگوچی و بر اساس همه متغیرهای تاثیرگذار شامل قطر ورودی، قطر سرریز، قطر ته ریز، قطر بدنه هیدروسیکلون، طول بخش استوانه‌ای، طول کل و نیز طول دیافراگم طراحی و مورد استفاده قرار گرفته است.

برای بهینه‌سازی این هیدروسیکلو‌ن‌ها و از آنجایی‌که غلظت جامدات نیز می تواند به‌عنوان یک متغیر تعریف شود، آزمایشات برای دو غلظت حداکثری و حداقلی مشاهده شده در نمونه‌های اخذ شده از چاه‌های سطح شهر تعریف شد که براین اساس انجام و سپس تاثیرپذیری عملکرد هیدروسیکلون‌ها از غلظت جامدات مورد بررسی قرار گرفت.

در ادامه طرح یک پک کامل از هیدروسیکلون‌های صنعتی شامل هیدروسیکلون، کلکتور ورودی و خروجی و غیره برای یک چاه ساخته و نصب شد که رضایت کارفرمای طرح را در برداشت. به عبارت دیگر، نمونه کاملاً صنعتی این هیدروسیکلون‌ها نصب و در حال استفاده است.

نتایج بررسی آماری در خصوص ماسه‌دهی چاه‌های مورد بررسی در شرایط پایدار و ناپایدار نشان داد که در سطح اطمینان ۹۰ درصد، اختلاف بین میانگین در شرایط مورد نظر معنی‌دار بوده و لذا ماسه‌دهی در ابتدای روشن کردن پمپ (ناپایدار) به مراتب بیشتر از ماسه‌دهی در شرایط پایدار است.

همچنین، در بررسی آماری نتایج ماسه دهی چاه‌ها بر مبنای موقعیت جغرافیایی مشاهده شد که در تمام موارد، اختلاف بین میانگین گروه‌ها معنی‌دار نبوده و لذا میزان ماسه‌دهی چاه‌های مورد بررسی تقریباً یکسان است و به عبارت دیگر اختلاف آنها با هم معنی‌دار نیست. این بدین معناست که موقعیت جغرافیایی و سایر شرایط از جمله میزان برداشت آب و یا عمق چاه، تاثیری بر میزان ماسه‌دهی چاه‌های مورد نظر نداشته است.

بررسی راندمان جرمی حذف ماسه توسط هیدروسیکلون‌های ۱۸ گانه در دو غلظت ۲۰ و ۱۰۰ میلی‌گرم بر لیتر نشان داد که بیشترین سهم در راندمان را سه فاکتور قطر ورودی، قطر سرریز و قطر ته ریز (به عنوان فاکتور موثر بر زاویه قیف) دارا بوده‌اند به طوری که این سه فاکتور در مجموع بالغ بر ۷۵ درصد بر راندمان جداسازی جرمی موثر بوده‌اند. شبیه این تاثیر در خصوص آنالیز قطر جدایش نیز وجود داشته است به طوری که بالغ بر ۸۰ درصد از نتیجه، تحت تاثیر این سه عامل قرار داشته است.

بررسی بیشتر نشان داد که در شرایط بهینه، راندمان جرمی با دانسیته شبیه ماسه‌های چاه‌های شهر مشهد (حدود ۱۵۰±۲۴۶۰ کیلوگرم بر مترمکعب) حدود ۹۰ درصد و افزایش حدود ۷ درصدی دانسیته ذرات (با ماسه های سیلیسی مورد استفاده در بخشی از طرح با دانسیته حدود ۱۵۰±۲۶۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب)، باعث افزایش راندمان به حدود ۹۸ درصد شده است. این در حالی است که با ساخت هیدروسیکلون متوسط مقیاس به عنوان هیدروسیکلون بهینه در مقیاس واقعی و آزمایش آن در شهرمشهد مشخص شد که راندمان جرمی حذف بالغ بر ۲±۹۵ بوده که در قیاس با راندمان جرمی فعلی هیدروسیکلون‌های شهر مشهد (به عنوان نمونه راندمان جرمی ۲۹ درصدی هیدروسیکلون چاه وحدت ۱)، به مراتب افزایش یافته و بسیار قابل قبول بوده است. هم چنین مشخص شد که تغییرات غلظت از ۲۰ به ۱۰۰ میلیگرم بر لیتر تاثیر معنی‌داری بر راندمان جداسازی نداشته است. در نهایت و با تعیین و آزمایش سطوح بهینه، نسبتهای هندسی هیدروسیکلون بهینه برای استفاده در طرحهای حذف ماسه از آب و البته صرفاً با دانه بندی شبیه شهر مشهد، مشخص و ارائه شد.

با توجه به تحت لیسانس بودن هیدروسیکلون‌های کاربردی صنعت آب، تعیین ابعاد بهینه برای متغیرهای حاکم بر عملکرد آنها و بومی‌سازی‌شان از جمله مهم‌ترین دستاوردهای این طرح پژوهشی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه اصفهان است که توسط دکتر علی دهنوی انجام شده است.

ساخت و آزمایش هیدروسیکلون‌های کوچک مقیاس با هدف بررسی فاکتورهای موثر و تعیین ابعاد بهینه، دستیابی به روابط مناسب افزایش مقیاس با هدف ساخت هیدروسیکلون متوسط مقیاس، ساخت پک کامل هیدروسیکلون های چندگانه و نصب برای یک چاه و اخذ راندمان بسیار بالای ۹۵ درصدی و رفع یکی از چالش های صنعت آب کشور و امکان استفاده در سایر مناطق کشور و نیز سامانه‌های نوین آبیاری فضای سبز و کشاورزی از دیگر دستاوردهای این طرح صنعتی است.

انتهای پیام