هیدروسیکلون

در صنعت تصفیه آب روش‌های گوناگونی برای از بین بردن ذرات معلق نامحلول در آب وجود دارد. این روش‌ها شامل استفاده از اولترا فیلتراسیون، فیلتر شنی، فیلتر میکرونی و هیدروسیکلون می‌باشد. تمامی این روش‌ها به عنوان پیش تصفیه دستگاه آب شیرین کن صنعتی نقش بسزایی دارند. در این مطلب قصد داریم به بررسی هیدروسیکلون و کاربرد آن بپردازیم.

هیدروسیکلون چیست؟

هیدروسیکلون (hydrocyclone) یکی از روش‌های فیزیکی حذف ذرات معدنی معلق و مشهود آب می‌باشد. در این روش از دو نیروی گریز از مرکز که ناشی از چرخش جریان آب در سیکلون است و همچنین نیروی ثقلی که ناشی از جهت جریان آب (از بالا به پایین) می‌باشد، استفاده می‌گردد.

به زبان ساده، هیدروسیکلون یک ماسه‌گیر صنعتی است که تنها با استفاده از فشار آب، ذرات سنگین‌تر از آب را از جریان جدا می‌کند. این دستگاه معمولاً به‌عنوان اولین مرحله پیش‌تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس (RO) استفاده می‌شود و از ورود شن و ماسه به پمپ‌ها، ممبران‌ها و سایر تجهیزات حساس جلوگیری می‌کند.

هیدروسیکلون‌ها اغلب جهت جداسازی ماسه از جریان آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. هیدروسیکلون آب به دلیل سهولت استفاده و دقت بالای حذف ذرات معدنی معلق به عنوان یکی از روش‌های پرطرفدار پیش تصفیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نحوه و اساس کار هیدروسیکلون چگونه است؟

در فیلتر هیدروسیکلون، آب ورودی به دستگاه تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز به صورت گردشی جریان می‌یابد و همین امر سبب می‌شود ذرات جامد به علت اختلاف وزن از مایع جدا شود. وقتی آب به دستگاه هیدروسیکلون وارد می‌شود، نیروی سانتریفوژ ایجاد می‌شود و باعث جداسازی ذرات با وزن‌ها و اندازه‌های مختلف می‌گردد.

ذرات سنگین‌تر به سمت پایین هیدروسیکلون می‌رود و در خروجی جمع می‌شوند، در حالی که ذرات سبک‌تر از بالای هیدروسیکلون خارج می‌شوند.

هرچه اختلاف وزن ذرات با آب بیشتر باشد، راندمان جداسازی هیدروسیکلون نیز افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل این دستگاه برای حذف شن، ماسه و ذرات معدنی عملکرد بسیار مناسبی دارد، اما برای حذف ذرات بسیار ریز یا مواد محلول باید از تجهیزات تکمیلی مانند فیلتر شنی، فیلتر میکرونی یا سیستم اولترافیلتراسیون استفاده شود.

اجزای تشکیل دهنده هیدروسیکلون آب

اجزای هیدروسیکلون عبارتند از:

1. ورودی

   جریان آب و ذرات از قسمت ورودی فیلتر هیدروسیکلون وارد دستگاه می‌شود.

2. بدنه یا مخزن هیدروسیکلون

   بدنه هیدروسیکلون شامل مخزن مخروطی شکل می‌باشد. در این قسمت، جریان آب و مواد آلوده به چرخش درمی‌آیند. از نیروی گرانشی و نیروی سانتریفوژ برای جداسازی ذرات از آب استفاده می‌شود.

3. قسمت ماسه گیر

   در این قسمت، ذرات سنگین‌تر و ماسه از جریان آب جدا می‌شوند. به دلیل وزن بالای ذرات، به سمت پایین هیدروسیکلون حرکت کرده و به صورت استاتیک جمع‌آوری می‌شوند.

4. خروجی هیدروسیکلون

   آب پس از عبور از هیدروسیکلون و از بین رفتن ذرات‌، از بالای هیدروسیکلون خارج می‌شود. در این مرحله نیز، قابلیت تنظیم جریان آب وجود دارد.

استفاده از هیدروسیکلون در صنایعی مانند معدن، برق، پتروشیمی و صنایع آب و فاضلاب، امکان بهبود کیفیت آب و دفع ذرات آلوده را فراهم می‌کند.

مزایای استفاده از هیدروسیکلون

7 مزیت اصلی استفاده از سیکلون به شرح ذیل می‌باشد: 

1. عدم استفاده از برق: هیدرو سیکلون به عنوان یک دستگاه مکانیکی عمل می‌کند و برای عملکرد خود به برق نیاز ندارد. این یعنی می‌توان از سیکلون در مکان‌هایی که امکان استفاده مستقیم از برق وجود ندارد یا برق قطع شده است، استفاده کرد.
2. افت فشار نامحسوس در سیستم: یکی از مشکلاتی که ممکن است در استفاده از دستگاه‌های جداسازی مانند استفاده از فیلترها پیش آید، افت فشار در سیستم است. در صورتی که فشار در سیستم مهم باشد، استفاده از فیلتر هیدروسیکلون می‌تواند یک راه حل مناسب باشد. زیرا افت فشار در آن نامحسوس است و اثر چشمگیری بر فشار سیستم ایجاد نمی‌کند
3. عدم نیاز به اپراتور متخصص: سیکلون‌ها عموماً به طور ساده و خودکار عمل می‌کنند و عوامل انسانی برای کنترل و نظارت بر آنها به میزان حداقلی نیاز است. این به این معنی است که نیازی به اپراتور متخصص برای عملکرد هیدروسیکلون نیست و افراد حاضر در محیط می‌توانند به راحتی از آن بهره‌برداری کنند.
4. افزایش طول عمر ممبران دستگاه آب شیرین‌کن صنعتی و پمپ‌های فشار قوی.
5. کاهش دفعات شست‌وشو و سرویس فیلترهای بعدی از جمله فیلتر شنی.
6. کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری سیستم تصفیه آب.
7. عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی برای جداسازی ذرات معلق.

معایب استفاده از سیکلون

استفاده از فیلتر هیدروسیکلون نیز همانند بسیاری از تکنولوژی‌ها و دستگاه‌ها مزایا و معایب خود را دارد. در زیر به برخی از معایب استفاده از هیدروسیکلون اشاره شده است.

1. ضریب جداسازی محدود: با وجود اینکه هیدروسیکلون‌ قابلیت جداسازی خوبی دارد، اما در برخی موارد ممکن است محدودیت‌هایی در ضریب جداسازی وجود داشته باشد. به عبارت دیگر، نمی‌توان همه ذرات جامد را به طور کامل از سیال جدا کرد و ممکن است برخی از آنها به همراه سیال از دستگاه خارج شود.
2. نیاز به تنظیمات دقیق: برای بهینه‌سازی عملکرد فیلتر هیدروسیکلون، نیاز به تنظیمات دقیق مانند تنظیم دبی و فشار سیال وجود دارد. این تنظیمات بسته به شرایط و خواص ذرات جامد و سیال ممکن است متفاوت باشند و نیاز به تجربه و دانش فنی داشته باشد.
3. احتمال رسوب و خوردگی:هرچند هیدرو سیکلون برای جداسازی ذرات جامد از سیالات به خوبی عمل می‌کند، اما ممکن است در صورت وجود ذرات جامد با خواص مانند خوردگی، رسوبات یا ذرات بسیار ریز، عمر مفید هیدروسیکلون کاهش یابد.

در هر صورت، هیدروسیکلون هنوز یکی از روش‌های موثر و پرکاربرد برای جداسازی ذرات جامد از سیالات است. البته قبل از استفاده، باید شرایط و نیازهای محیط و حوزه کاربرد را به دقت مورد بررسی قرار داد و تشخیص داد که آیا هیدروسیکلون راه حل مناسبی است یا خیر.

3 مورد از مهم‌ترین کاربردهای هیدروسیکلون

• معادن: استفاده از هیدروسیکلون در معدن برای استخراج و جداسازی جامدات از مواد خام معدنی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• فرآوری مواد غذایی: در صنعت آشامیدنی، روغن‌های خوراکی و فرآوری دانه‌ها برای جداسازی ذرات استفاده می‌شود.
• هیدروسیکلون کشاورزی: یکی از مهم‌ترین کاربردهای سیکلون استفاده از آن در کشاورزی به منظور جداسازی ذرات از آب برای آبیاری می‌باشد.

چه زمانی استفاده از هیدروسیکلون ضروری است؟

اگر آب ورودی دارای شن، ماسه یا ذرات معدنی بالای 50 میکرون باشد، استفاده از هیدروسیکلون بهترین گزینه برای مرحله پیش‌تصفیه خواهد بود. آب چاه، آب کشاورزی، آب رودخانه و بسیاری از منابع آب صنعتی معمولاً دارای ذرات معلق هستند که در صورت حذف نشدن، باعث گرفتگی ممبران، افزایش افت فشار و کاهش راندمان تجهیزات می‌شوند. به همین دلیل نصب هیدروسیکلون قبل از فیلتر شنی یا دستگاه آب شیرین‌کن صنعتی توصیه می‌شود.

جدول مشخصات هیدروسیکلون ساخت شرکت خانه آب آویژه (سازنده هیدروسیکلون)

خروجی (in)	ورودی (in)	دبی (lit/s)	قطر (mm)	مدل (in)
2	2	3-5	200	8
3	2	5-8	300	12
5	4	10-13	400	16
6	5	13-18	500	20
8	6	20-27	600	24
10	8	30-40	700	28
12	10	40-52	800	32
14	12	56-86	1000	40

نکات مهم هنگام انتخاب هیدروسیکلون

در انتخاب هیدروسیکلون باید به دبی آب، فشار کاری، میزان ذرات معلق، سایز اتصالات، جنس بدنه، ظرفیت دستگاه و محل نصب توجه شود. انتخاب مدل مناسب باعث افزایش راندمان جداسازی، کاهش استهلاک تجهیزات و افزایش طول عمر سیستم تصفیه آب خواهد شد.

مقایسه فیلتر شنی با فیلتر هیدروسیکلون

فیلتر هیدروسیکلون و فیلتر شنی هر دو روش‌های جداسازی جامدات از مایعات هستند، اما دارای تفاوت‌هایی می‌باشند. برخی از تفاوت‌های آنها عبارتند از:

1. در فیلتر شنی به علت وجود سیلیس، ذرات بیشتر و ریزتری از آب ورودی حذف می‌شود، در صورتی که در هیدروسیکلون به علت ایجاد جریان گردابی امکان حذف ذرات به نسبت فیلتر شنی کمتر می‌باشد.
2. در هیدروسیکلون تصفیه آب به علت ایجاد جریان گردابی نیاز به استفاده و تعویض مواد وجود ندارد و از لحاظ هزینه تعویض مواد، بهینه‌تر از فیلتر شنی می‌باشد. در مقابل فیلتر شنی نیاز به تعویض سیلیس دارد. (میانگین بعد از 2 الی 4 سال)
3. عملکرد فیلتر شنی برای حذف ذرات بسیار بهتر از سیستم هیدروسیکلون می‌باشد.
4. افت فشار هیدروسیکلون پایین تر از فیلتر شنی می‌باشد.

لازم به ذکر است برای راندمان بالاتر و اطمینان یافتن از این که تمامی ذرات به طور قطعی از آب حذف شوند، بهتر است بعد از فیلتر شنی و فیلتر هیدرو سیکلون از هوزینگ استیل و فیلتر میکرونی استفاده شود.

همچنین باید بدانید فیلتر شنی و هیدرو سیکلون قادر به حذف بو، مزه و رنگ از آب نمی‌باشند و اگر آب مصرفی شما دارای رنگ، بو و مزه است باید از فیلتر کربنی استفاده نمایید.

عوامل تاثیر گذار بر قیمت هیدروسیکلون

قیمت هیدرو سیکلون به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله این عوامل می توان به نوع و قدرت هیدروسیکلون، ویژگی‌ها و عملکرد، جنس بدنه هیدروسیکلون، حجم مخزن و برند و سازنده هیدروسیکلون اشاره کرد. بدیهی است هیدروسیکلون-هایی با قابلیت های خاص مانند حالت شستشو، قابلیت زمانبندی شستشو و سیستم های پاک کنندگی، قیمت بالاتری دارند.

در زمان خرید هیدروسیکلون علاوه بر قیمت، به کیفیت ساخت، ضخامت بدنه، نوع پوشش داخلی، ظرفیت واقعی، خدمات پس از فروش و امکان تأمین قطعات یدکی نیز توجه کنید؛ زیرا این عوامل تأثیر مستقیمی بر عملکرد و طول عمر دستگاه دارند.

جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص قیمت هیدروسیکلون (خرید هیدروسیکلون) با واحد فروش شرکت خانه آب آویژه تماس حاصل فرمایید.

سوالات متداول 

آیا هیدروسیکلون برای حذف گل‌ولای نیز مناسب است؟

هیدروسیکلون در حذف ذرات سنگین مانند شن، ماسه و بخشی از گل‌ولای عملکرد مناسبی دارد، اما برای حذف ذرات بسیار ریز و کلوئیدی بهتر است از فیلترهای تکمیلی مانند فیلتر شنی استفاده شود.

هر چند وقت یک‌بار باید مخزن رسوبات هیدروسیکلون تخلیه شود؟

زمان تخلیه به میزان ذرات موجود در آب بستگی دارد. در منابعی مانند آب چاه که ذرات بزرگ نامحلول در آب بیشتر است، تخلیه مخزن باید در فواصل کوتاه‌تری انجام شود تا عملکرد دستگاه کاهش پیدا نکند.

هیدروسیکلون برای چه نوع آبی مناسب نیست؟

اگر آب دارای ذرات بسیار ریز، مواد آلی محلول یا آلودگی‌های شیمیایی باشد، هیدروسیکلون به‌تنهایی کافی نیست و باید در کنار سایر تجهیزات تصفیه آب مانند فیلتر شنی، فیلتر کربنی یا سیستم اسمز معکوس استفاده شود.