فیلتر هیدروسیکلون چیست و چگونه کار می کند؟

فیلتر هیدروسیکلون یکی از تجهیزات بسیار کاربردی در کارخانه ها و مزارع کشاورزی محسوب میشود که جداسازی ذرات ریز معدنی از قبیل شن و ماسه را انجام می دهد. این ذرات می توانند منجر به گرفتگی سیستم آبیاری قطره ای شده و کیفیت محصولات تولیدی کارخانه ها را نیز کاهش می دهند. به همین دلیل در این محیط ها از این نوع فیلتر استفاده میشود که بدون نیاز به انرژی برق و با استفاده از نیروی گریز از مرکز جداسازی را انجام می دهد.

فیلتر هیدروسیکلون چیست؟

در آب های استخراج شده از چاه عمیق، رودخانه ها و سایر آب های سطحی مقدار زیادی ذرات معدنی جامد معلق وجود دارد. به همین دلیل به مرور مشاهده میشود که سیستم های آبیاری قطره ای با دانه های شن و ماسه رسوب گرفته و مسدود میشوند. در کارخانه های تولید کاشی و سرامیک، آرد، مواد غذایی و غیره نیز این ذرات چالش های زیادی را ایجاد می کنند. فیلتر هیدروسیکلون Hydrocyclone به تجهیزاتی گفته میشود که با استفاده از نیروی گریز از مرکز جداسازی و حذف ذرات معدنی معلق را انجام می دهند.

ساختار فیلتر هیدروسیکلون از دو مخزن استوانه ای و مخروطی تشکیل شده است که دارای دو شیر ورودی و تخلیه هستند. آب از بالای مخزن مخروطی وارد دستگاه شده و بعد از ایجاد نیروی گریز از مرکز با فشار سانترفیوژ ذرات معلق به مخزن استوانه ای انتقال پیدا می کنند. در این دستگاه هیچ نیروی الکتریکی به کار نرفته و تنها از نیروی داینامیکی برای حرکت سانترفیوژها و ایجاد نیروی گریز از مرکز استفاده میشود.

نحوه کار فیلتر هیدروسیکلون

برای درک بهتر فیلتر هیدروسیکلون، لازم است روش کار این دستگاه با جزئیات کامل بررسی شود که عبارتند از:

• در فیلتر هیدروسیکلون مخزن مخروطی در بالا و استوانه ای در پایین آن قرار دارد. شیر آب در بالای مخزن مخروطی و مماس با آن واقع شده است.
• به محض ورود آب به مخزن مخروطی، سانترفیوژ فشار زیاد به آن وارد می کند. به دلیل مخروطی بودن مخزن، آب به سمت پایین هدایت میشود.
• در حین حرکت آب به انتهای مخروط فشار به آن وارد شده و به صورت دورانی پایین می رود. در این مرحله نیروی گریز از مرکز ایجاد می شود.
• در حین چرخش آب در مخرن مخروطی، دانه های شن به دیواره ها برخورد می کند. هوای آب نیز همزمان تخلیه شده و فشار آن افت شدیدی پیدا می کند.
• در اثر افت شدید فشار آب به سمت بالای مخزن مخروطی حرکت می کند.
• چگالی ذرات معدنی کمتر از آب است و به سمت پایین مخزن مخروطی حرکت می کند.
• دانه های ریز معلق به مخزن استوانه ای هدایت میشوند.
• آب بدون ذرات معلق به سمت بالای مخزن مخروطی حرکت کرده و از دستگاه تخلیه میشود.

انواع فیلتر هیدروسیکلون

نحوه کار تمام فیلتر هیدروسیکلون ها مشابه هم است و تفاوتی در این زمینه ندارند. تفاوت در این فیلترها در جنس بدنه و میزان ظرفیت مخازن است. از نظر جنس بدنه می توان آنها را به دو گروه زیر دسته بندی کرد:

فیلتر هیدروسیکلون فلزی

یکی از مقاوم ترین انواع تجهیزات تصفیه آب، فیلترهای تولید شده با متریال فلزی است. فلزات به کار رفته در این فیلترها در برابر املاح خورنده آب کاملا مقاوم است و به همین دلیل طول عمر بالایی دارند. این نوع ماسه گیر در ظرفیت های بالا تولید شده و در برابر شرایط محیطی، نوسانات دماف فشار داخلی و خارجی کاملا مقاوم است.

فیلتر هیدروسیکلون فایبرگلاس

استفاده از مواد فایبرگلاس با وزن سبک تر نسبت به فلزات در ساخت ماسه گیرهای کوچک کاربرد دارد. این مواد در برابر مواد خورنده کاملا مقاوم هستند، اما میزان تحمل فشار و ضربه کمتری نسبت به نوع فلزی دارند. به همین دلیل از این نوع برای تولید ماسه گیر با ظرفیت کم استفاده میشود.

اجزای فیلتر هیدروسیکلون

در ساختار ماسه گیر پیچیدگی زیادی وجود ندارد و برخلاف سایر انواع تجهیزات تصفیه آب، تعدادشان کم است. چند جزء اصلی در فیلترهیدروسیکلون عبارتند از:

• مخزن مخروطی برای ایجاد نیروی گریز از مرکز
• سانترفیوژ برای ایجاد فشار به آب
• مخزن استوانه ای برای جمع آوری ذرات معدنی معلق در آب
• شیر آب ورودی
• شیر آب خروجی یا شیر تخلیه

نکته بسیار مهم اینکه، در فیلتر ماسه گیر بهتر است زمان ماند ۲ تا ۵ دقیقه در نظر گرفته شود. برای ایجاد این شرایط کافیست ظرفیت شیر تخلیه را یک واحد کمتر از شیر ورودی آب در نظر بگیرید. علاوه براین، قطر ورودی، سرریز و ته ریز این دستگاه ها متفاوت است و در زمان خرید باید به آن توجه داشت.

تفاوت فیلتر شنی و فیلتر هیدروسیکلون

فیلتر شنی و ماسه گیر هر دو از تجهیزات مورد استفاده برای جداسازی ذرات معلق در آب هستند. اما این دو ساختار کاملا متفاوتی با هم دارند. فیلتر شنی جداسازی ذرات معلق را با بستر سیلیس و شن انجام می دهد. برای انتقال آب به داخل فیلتر و انجام فرآیند تصفیه نیاز به انرژی الکتریکی است. این در حالیست که هیدروسیکلون تنها از نیروی گریز مرکز استفاده نموده و نیاز به انرژی الکتریکی ندارد.

از دیگر تفاوت های این دو دستگاه می توان به نحوه نگهداری و احیای آنها اشاره کرد. بستر شن و سیلیس در فیلتر شنی به مرور با لایه های گل و لای و ذرات معدنی و غیره پوشانده میشود. به همین دلیل باید به صورت دوره ای شستشوی معکوس در فیلتر انجام شود. این در حالیست که ماسه گیر بدون فیلتر کار می کند و نیاز به احیا ندارند. اما بهتر است به صورت دوره ای مخزن استوانه ای تخلیه شده و بعد از شستشوی در جای خود قرار گیرد.

کاربرد فیلتر هیدروسیکلون

از مهم ترین موارد کاربرد ماسه گیرها می توان به استفاده در مزارع کشاورزی دارای چاه عمیق و سیستم آبیاری قطره ای اشاره کرد. علاوه براین، این دستگاه ها در کارخانه های تولید کاشی و سرامیک، کارخانه تولید نشاسته و آرد، پیش تصفیه اسمزمعکوس و کارخانه های تولید مواد غذایی نیز کاربرد دارند.

مزایای ماسه گیر

• دارای ساختار بسیار ساده
• ارائه با قیمت مناسب تر نسبت به سایر تجهیزات تصفیه آب
• عدم نیاز به نگهداری و شستشو برای بهبود راندمان دستگاه
• تصفیه آب بدون نیاز به انرژی الکتریکی
• قابلیت نصب آسان
• امکان جا به جایی آسان
• قابل تولید در ظرفیت های متنوع
• تصفیه آب با راندمان بالای ۹۵ درصد

دقت داشته باشید که این تجهیزات تنها برای جداسازی ذرات معدنی کاربرد دارد و املاح، یون ها و فلزات محلول در آب با ماسه گیر قابل حذف نخواهند بود. به همین دلیل برای بهبود روند تصفیه از این دستگاه ها در کنار سایر تجهیزات استفاده میشود.

جمع بندی

دستگاه فیلتر هیدروسیکلون یا ماسه گیر یکی از پرکاربردترین تجهیزات تصفیه آب برای جداسازی ذرات معدنی معلق است. این دستگاه ها با نیروی گریز از مرکز جداسازی ذرات را انجام داده و در صورت طراحی استاندارد راندمان بالای ۹۵ درصد دارد. ماسه گیرها در انواع فلزی و فایبرگلاس در ظرفیت های متنوع تولید شده و در مزارع کشاورزی، تصفیه آب چاه عمیق قبل از ورودی به سیستم آبیاری قطره ای، تصفیه آب کارخانه های مواد غذایی و پیش تصفیه اسمز معکوس کاربرد دارد.