نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

تحلیل بازده شبکه دو هیدروسیکلون هم‌سایز سری در تصفیه پساب کارخانه‌های صنعتی سنگ‌بری گرانیت و مرمریت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
اعظم احمدی ادیکلائی 1
محسن مسعودیان 2
داود کالانتری 3
ام البنی محمدرضاپور 4
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.
2 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
3 دانشیار، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.
4 دانشیار ، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
10.22125/iwe.2024.454535.1804
چکیده
اکثر کارخانه‌های سنگ‌بری کشور در مناطق کم آب واقع‌اند و آب مورد نیاز آن‌ها با حفر چاه‌های عمیق تامین می‌شود. برای کاهش مصرف آب، پساب تولیدی به روش سنتی با حوضچه‌های ته‌نشینی با بازده کم تصفیه می‌شوند. اخیراً استفاده از هیدروسیکلون‌ها جهت تصفیه پساب با بازده بالا معرفی شده و کاربرد آن رو به افزایش است. لذا شناخت عوامل موثر بر بهبود بازده تصفیه هیدروسیکلون اهمیت بالایی دارد. در مطالعه حاضر تأثیر پارامترهای هیدرولیکی شدت جریان، فشار ورودی و تأثیر تصفیه مجدد سرریز (یک‌ و دو‌بار تصفیه)، بر عملکرد هیدروسیکلونی به قطر 140 میلی‌متر بررسی شد. آزمایش‌ها برای جداسازی ذرات پودرسنگ گرانیت و مرمریت به روش سطح پاسخ توسط نرم‌افزار Design Expert.10 طراحی شدند. تحلیل آماری نتایج به روش طراحی مرکب مرکزی انجام شد. طبق نتایج به‌دست آمده، با افزایش جریان ورودی از 7/0 تا 3/1 لیتر بر ثانیه و کاهش فشار ورودی از 1/4 تا 1/2 بار بازده جداسازی ذرات در مرحله اول تصفیه پساب گرانیت و مرمریت به ترتیب 19/11 و 04/15 درصد و در مرحله دوم تصفیه به ترتیب 84/6 و 23/12 درصد افزایش یافت، همچنین تصفیه مجدد سرریز خروجی از هیدروسیکلون، بازده جداسازی کلی تصفیه پساب گرانیت و مرمریت را به‌ترتیب به‌میزان 24/16 و 16/15 درصد افزایش داد. با توجه به بهای بالای تامین آب در این کارخانه‌ها، تغییر فشار و دبی ورودی هیدروسیکلون که به‌صورت دستی و با شیرآلات انجام می‌شود و تصفیه مجدد سریز مرحله اول تصفیه، بدون نیاز به افزودن هیدروسیکلون، پمپ و سایر تجهیزات مورد نیاز، جهت بهبود بازده تصفیه پیشنهاد می‌گردد.
کلیدواژه‌ها
بازده جداسازی
پساب
تصفیه مجدد
موضوعات

عنوان مقاله English

Efficiency Analysis of Setting Two Unisized Hydrocyclones in Series Network on Wastewater Treatment of Granite and Marble Stone Cutting Industrial Factories

نویسندگان English

Azam Ahmadi Ghadikolaei 1
Mohsen Masoudian 2
Davood Kalantari 3
Omolbani Mohammadrezapoor 4
1 Ph.D. Candidate, Faculty of Agricultural Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran.
2 Faculty of Agricultural Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran.
3 Associate Professor, Faculty of Agricultural Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran.
4 Associate Professor, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده English

Most of stone cutting factories are placed in dry region. The required water of these factories is provided by digging deep wells. To reduce water consumption, often the obtained wastewater is treated in traditional way through sedimentation basins at low efficiency. Recently, the use of hydrocyclones to treat with high efficiency has increased, it is important to know the factors affecting the improvement of treatment efficiency. In this study, the effect of parameters including input flow rate, inlet pressure and retreatment of the overflow on the performance of a 140mm diameter hydrocyclone were investigated. Experiments were designed with the aim of separating granite and marble powder particles using the “Response Surface” method by DESIGN EXPERT. 10 software. A according to the obtained results, by increasing the input flow from 0.7 to 1.3 Li/s and reducing the inlet pressure from 4.1 to 2.1 bar, the separation efficiency of granite and marble in the first stage of treatment, respectively 11.19 and 15.04 %, and in the second stage, 6.84 and 12.23 % has been increased. Also, the retreatment of the overflow from the hydrocyclone increased the total separation efficiency for granite and marble wastewater by 16.24 and 15.16 %, respectively. Due to the high price of water supply in these factories, changing the input flow rate, pressure and the retreatment of the overflow of the first stage of treatment without the need to add a hydrocyclone and other equipments, it is suggested to improve the treatment efficiency.

کلیدواژه‌ها English

Retreatment'
Separation efficiency
'
Wastewater'
جمشیدی‌فرد، س. شیروانی، م و کثیری بیدهندی، ن. 1397. مطالعه تجربی و عددی عوامل موثر بر عملکرد تغلیظ کننده غبار مارپیچ یک کاناله در جداسازی پودر سیاه خطوط انتقال گاز، ماهنامه علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، دوره 19، شماره 5، ص 1176-1167 تهران، ایران.
نادری، الف. سیفی مزرعه نو، م. مسعودیان، م و حبیبیان، م. 1397. جداسازی ذرات ریز ناشی از برش سنگ گرانیت در پساب سنگ‌بری، توسط هیدروسیکلون، شانزدهمین کنگره مهندسی شیمی ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ایران.
نادری، الف. مسعودیان، م و حبیبیان، م. 1398الف. بازیافت و استفاده مجدد پساب کارخانه‌های سنگ‌بری به روش هیدروسیکلون، راهکاری اقتصادی برای کاهش مصرف آب، مجله آب و فاضلاب، دوره 31، شماره 3، ص 153-147، ایران.
نادری، الف. مسعودیان، م و حبیبیان، م. 1398ب. ارزیابی و کاربرد هیدروسیکلون در جداسازی ذرات جامد سنگ از پساب صنعت سنگبری، چهارمین کنگره ملی مهندسی مکانیک و مهندسی شیمی، ایران.
 
 
 
Dhakal, R., Aryal, B., Gurung, P., Pradhan, S. S., Shrestha, R. & Kapali, A. 2021. Design, Fabrication and Testing Of Hydrocyclone Separator as Sediment Separation System. KECConference2019, Kantipur Engineering College, Dhapakhel Lalitpur.
Grave1, J. C. Paulo1, C. I. Petit, H. A.  & Irassar, E. F. 2021. Optimal design of cyclones in series for the separation of multicomponent mixtures of Portland cement, Journal of EPJ Web of Conferences 249, 12003, Powders and Grains, 4 pages, https://doi.org/10.1051/epjconf/202124912003.
Hwang, K.J., Lyu, S.Y. & Nagase, Y. 2009. Particle separation efficiency in two 10-mm hydrocyclones in series. Jornal of the Taiwan Istitute of Chemical Engineers, 40(3), 333-319. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2008.08.006.
Liu, P., Fu, W., Jiang, L., Zhang, Y., Li, X., Yang, X. &Chen, B. 2022. Effect of back pressure on the separation performance of a hydrocyclone. Powder Technology,409(4),117823. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117823.
Liu, X., Guo, B. & Tan, X. 2017. Petroleum production engineering, Gulf Professional Publishing.
Luciano, R. D., Silva, B. L., Rosa, L. M. & Meier, H. F. 2018. Multi-objective optimization of cyclone separators in series based on computational fluid dynamics. Powder Technology, 325, 452-466. DOI:10.1016/j.powtec.2017.11.043
Marthinussen, S.-A., Chang, Y.-F., Balakin, B. & Hoffmann, A. C. 2014. Removal of particles from highly viscous liquids with hydrocyclones. Chemical Engineering Science, 108, 169-175. DOI:10.1016/j.ces.2014.01.008
Ozyonar, F. & Karagozoglu, B. 2012. Systematic assessment of electrocoagulation for the treatment of marble processing wastewater. International Journal of Environmental Science and Technology, 9, 637-646 DOI:10.1007/s13762-012-0093-z.
Ray, M. B., Luning, P. E., Hoffmann, A. C., Plomp, A. & Beumer, M. I. 1998. Improving the removal efficiency of industrial-scale cyclones for particles smaller than five micrometre. International journal of mineral processing, 53, 39-47.
Senfter, T. Ennemoser, J. Berger, M. Mayerl, C. Kofler, T and Pillei, M. 2023. An Empirical Investigation on the Influence of the Number of Particle Outlets and Volume Flow Rates on Separation Efficiency and Pressure Drop in a Uniflow Hydrocyclone, Separations 2023, 10, 169. 13 Pages, https://doi.org/10.3390/separations10030169.
Venkatesh, S., Sakthivel, M., Saranav, H., Saravanan, N., Rathnakumar, M. & Santhosh, K. 2020. Performance investigation of the combined series and parallel arrangement cyclone separator using experimental and CFD approach. Powder Technology, 361, https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.10.087.
Zhang, C., Cui, B., Wei, D., Zhao, Q., Luo, N. & Feng, Y. 2017. Perdicting the optimum range of feed flow rate in a hydrocyclone using the method combined flow pattern and equation model. Powder Technology, 319, 279-288.