بهینه‌سازی عملکرد هیدروسیکلون با هدف حذف ماسه از آب چاه (مطالعه موردی: چاه‌های آب شرب شهر مشهد)

از هیدروسیکلون برای جداسازی جامدات معلق سنگین‌تر از آب از جمله ماسه‌ و سیلت استفاده می‌شود. در این تحقیق پس از شناسایی تمام فاکتورهای مؤثر بر عملکرد هیدروسیکلون‌ها، نسبت به بهینه‌سازی متغیرهای تأثیر‌گذار با روش طراحی آزمایش تاگوچی اقدام شد. با هدف بهینه‌سازی عملکرد هیدروسیکلون‌ در حذف ماسه از آب، 18 هیدروسیکلون بر اساس متغیرهای تأثیرگذار شامل قطر ورودی، قطر سرریز، قطر ته‌ریز، قطر بدنه هیدروسیکلون، ارتفاع بخش استوانه‌ای، ارتفاع کل و نیز ارتفاع دیافراگم، طراحی، ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. برای بهینه‌سازی این هیدروسیکلون‌ها، از دو غلظت حداقلی و حداکثری جامدات معلق (شن و ماسه) اخذ شده از نمونه‌های چا‌ه‌های سطح شهر مشهد به‌ترتیب معادل20 و 100 میلی‌گرم 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 225/0 و قطر ته‌ریز به آن معادل 15/0 است. همچنین نسبت ارتفاع بخش استوانه‌ای و ارتفاع دیافراگم به ارتفاع کل هیدروسیکلون نیز به‌ترتیب 12/0 و 08/0 تعیین شد. علاوه براین، راندمان جرمی حذف ماسه‌ها در شرایط بهینه و بسته به تکرارهای مختلف، بین 9/95 تا 4/98 درصد پیش‌بینی شد. این در حالی است که با ساخت هیدروسیکلون بهینه و آزمایش آن در سه تکرار، این رقم بالغ 1/1±2/97 درصد بود. مقایسه نتایج راندمان جرمی پیش‌بینی شده توسط روش تاگوچی نسبت به مقادیر واقعی اندازه‌گیری شده که با ساخت هیدروسیکلون بهینه انجام شد، نشان داد که نتایج مورد نظر بسیار به هم نزدیک هستند. نسبت‌های هندسی تعیین شده در این تحقیق نیز عموماً در محدوده‌ بین حداقل‌ و حداکثر نسبت‌های ارائه شده در هیدروسیکلون‌های به‌کار رفته در معدن‌کاری است. از این نسبت‌ها و پس از افزایش مقیاس، می‌توان در ساخت هیدروسیکلون‌های خاص ماسه‌زدایی از آب  استفاده نمود.