دوزینگ پمپ یا پمپ تزریق مواد شیمیایی، که به عنوان پمپ اندازه‌گیری نیز شناخته می‌شود، یک پمپ جابجایی مثبت است که برای انتقال دقیق حجم کمی از مواد شیمیایی مایع یا افزودنی‌ها به یک فرآیند طراحی شده است. این پمپ در صنایع مختلف که کنترل دقیق جریان سیال و دوز شیمیایی بسیار حائز اهمیت است، کاربردهای فراوانی دارد. در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع پمپ تزریق مواد شیمیایی، نحوه عملکرد آن‌ها و همچنین کاربردهای آن‌ها در صنایع مختلف بپردازیم.
نحوه عملکرد پمپ تزریق مواد شیمیایی
پمپ‌های تزریق مواد شیمیایی با یک مکانیسم ساده کار می‌کنند. موتور دوزینگ پمپ یک پیستون را به حرکت در می‌آورد و باعث ایجاد خلاء می‌شود. خلاء ایجاد شده، مواد شیمیایی مورد نیاز برای تزریق را از مخازن خارجی پمپ به سمت انتهای مایع پمپ می‌کشد. فشاری که به وسیله حرکات متناوب پیستون ایجاد می‌شود، دریچه ورودی را بسته و دریچه خروجی را باز می‌کند و مواد شیمیایی را از پمپ خارج می‌کند. یک دیافراگم در انتهای مایع به عنوان مانعی بین پیستون و سیال فرآیند عمل می‌کند. حرکت متناوب پیستون باعث می‌شود دیافراگم به جلو و عقب خم شود. هرچه دیافراگم بیشتر خم شود، دبی پمپ بیشتر می‌شود. با استفاده از یک محرک هوا یا موتور الکتریکی متصل به کنترل‌کننده پمپ، می‌توان دبی جریان را مطابق با دوزهای مورد نیاز به خوبی مدیریت کرد.
انواع دوزینگ پمپ
چهار نوع مختلف دوزینگ پمپ وجود دارد که بر اساس مکانیسم و نحوه عملکرد به چهار نوع تقسیم می‌شوند:
پمپ تزریق ثابت نوع دیافراگمی
این نوع پمپ متشکل یک محفظه پمپ است که توسط یک پیستون پر و خالی می‌شود. دارای یک دیافراگم و دریچه‌های ورودی و خروجی است. هنگامی که محفظه پر است، حجم تزریق شده با دبی جریان ثابتی، معمولاً در محدوده ۶ تا ۲۵۰ لیتر در ساعت به بیرون تزریق می‌شود.
پمپ تزریق پالسی نوع دیافراگمی
این روش از یک مکانیسم دیافراگمی استفاده می‌کند. این پمپ توسط یک بوبین شیر برقی (کویل سلونوئید) کنترل می‌شود که مواد شیمیایی را به صورت پالس مکیده و تزریق می‌کند. فاصله زمانی بین پالس‌ها دبی جریان را کنترل می‌کند. به طور کلی، این پمپ نسبت به انواع دیگر دقت کمتری دارد. با این حال، به دلیل سادگی مکانیکی و الکتریکی آن‌ها و همچنین هزینه نسبتاً کمتر، این نوع پمپها ترجیح داده می‌شوند.
پمپ‌های نوع لوب
در این طراحی این امکان فراهم می‌شود که شار جریان از مجموعه‌ای از پره‌های چرخ دنده‌ای مشبک عبور کند. با توجه به اینکه دبی حجمی عبوری بین این پره‌ها به اندازه سایر پمپ‌های دیافراگمی دقیق نیست و پره‌ها کاملاً مستعد ساییدگی هستند، این پمپها تنها زمانی به حداکثر کارایی خود می‌رسند که شار جریان بسیار ویسکوز و خود روان‌کننده (برای به حداقل رساندن سایش) باشد.
پمپ‌های پریستالتیک
این پمپها شامل یک لوله انعطاف‌پذیر برای حمل محصول هستند. این لوله دارای سطح مقطع نیم دایره‌ای است. این پمپها به طور گسترده در صنعت پزشکی استفاده می‌شوند؛ زیرا به راحتی استریل می‌شوند و مکانیسم پمپ در صورت آلودگی یا آسیب به سرعت قابل تغییر است. پمپ‌های پریستالتیک دقت بالایی دارند. با این حال، به سرعت فرسوده می‌شوند و نمی‌توانند پمپاژ به یک جریان پرفشار را تحمل کنند؛ زیرا حداکثر می‌توانند تا فشار انفجار لوله انعطاف‌پذیر که در ابتدا ذکر شد، را تحمل کنند.
کاربردهای پمپ تزریق مواد شیمیایی
پمپ‌های تزریق مواد شیمیایی با توجه به توانایی آن‌ها در جابجایی حجم زیادی از مایعات، در صنایع مختلف برای اهداف مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع پمپها برای طیف گسترده‌ای از کاربردها و صنایع، از تصفیه فاضلاب تا فرآوری مواد غذایی استفاده می‌شوند. علاوه بر تصفیه آب صنعتی و صنایع غذایی، کشاورزی، تولید برق، نفت و گاز، داروسازی، معدن چند مورد از صنایعی هستند که برای کاربردهای زیر به پمپ دوز شیمیایی نیاز دارند:
- حفظ pH در محدوده دلخواه
- انتقال لجن فعال در طی تصفیه ثانویه
- افزودن فلوراید به آب عمومی
- کنترل بو در تصفیه نهایی
- اکسیداسیون و ضد‌عفونی
از دیگر کاربردهای دوزینگ پمپ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- افزودن قلیا (کاستیک) یا اسید به مخزن ذخیره آب برای خنثی کردن pH
- در تصفیه فاضلاب، برای تزریق موادی مانند کلر به جریان آب یا سیال استفاده می‌شود تا واکنش‌های شیمیایی ایجاد شود و pH را در محدوده مطلوب نگه دارد یا پاتوژن‌ها را از بین ببرد.
- مخلوط کردن مواد ضدعفونی‌کننده، لخته سازها و مهار کننده‌های رسوب
- تهیه چسب یا مواد افزودنی بسیار سازگار برای صنایع کاغذ و سلولز
- عملیات خوردگی در دیگ‌های بخار با فشار و دمای بالا
- خوراک کارخانه‌های ذوب
استفاده از دوزینگ پمپ در سیستم تصفیه آب صنعتی
دوزینگ پمپ نقش مهمی در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس (RO) دارد. در ادامه بررسی خواهیم کرد که چگونه این پمپها به فرآیندهای تصفیه آب RO کمک می‌کنند.
تنظیم pH در دو طرف ممبران
آب خام و پیش تصفیه شده تا حدودی قلیایی است (PH بالاتر از ۷). الیاف غشایی RO بر پایه سلولز بوده و در شرایط قلیایی تجزیه می‌شوند که این امر منجر به کاهش کارایی آن می‌شود. اگرچه می‌توان ممبران‌ها را با استفاده از تکنیک‌های بک واش احیا کرد، اما قرار گرفتن طولانی‌مدت در شرایط قلیایی منجر به تعویض ممبران تصفیه آب صنعتی می‌شود که هزینه سرمایه ای قابل توجهی را ایجاد می‌کند.
برای محافظت از ممبران، PH آب خام قلیایی باید به حالت خنثی (تقریباً ۷) تنظیم شود. این امر با تزریق مقادیر دقیق اسیدها، مانند اسید هیدروکلریک، برای کاهش PH انجام می‌شود. با توجه به اینکه PH آب منبع ممکن است متغیر باشد (به دلیل طوفان یا دخالت‌های دیگر انسانی)، قابلیت تنظیم دوزینگ پمپها باید تنها برای تزریق مقدار اسیدهای مورد نیاز به‌کار گرفته شود تا از pH صحیح آب عبوری از ممبران اطمینان حاصل شود.
هدف از کنترل pH عمدتاً با هدف محافظت از زیرساخت RO است. با این حال، هنگامی که آب پرمیت از ممبران عبور می‌کند، فرآیند تصفیه اغلب باعث تولید آبی می‌شود که تا حدی اسیدی (pH کمتر از ۷) است. برای ارائه آب با بهترین کیفیت ممکن جهت مصرف، pH باید یک بار دیگر با استفاده از قلیا (کاستیک‌ها) یا مواد شیمیایی مانند بی‌کربنات سدیم تنظیم شود تا حالت قلیایی را به pH خنثی برساند. مجدداً، از دوزینگ پمپها برای تزریق مقادیر دقیق کاستیک‌های مورد نیاز برای فرآیند استفاده می‌شود.
مهار کننده‌های رسوب برای محافظت از تجهیزات
یکی از محصولات جانبی فرآیند تصفیه آب با اسمز معکوس، تجمع جامدات معلق، میکروارگانیسم‌ها و رسوب‌های معدنی روی ممبران‌ها است. از آنجایی که تعویض ممبران‌ها پر هزینه است و بهره‌وری سیستم را کاهش می‌دهد، باید برای محافظت و حفظ ممبران‌ها تلاش کرد.
در اینجا نیز، دوزینگ پمپها نقش مهمی در فرایند تصفیه آب RO با تزریق طیف گسترده‌ای از مهار کننده‌های رسوب، قبل و بعد از عبور آب از ممبران ایفا می‌کنند. تزریق مقادیر مشخصی از اسید سولفوریک از طریق دوزینگ پمپها در ابتدای فرآیند، نه تنها به قلیایی‌زدایی آب منبع کمک می‌کند، بلکه به جلوگیری از تشکیل رسوب‌های کربنات کلسیم نیز کمک می‌کند. مهار کننده‌های رسوب اضافی معمولاً در انتهای فرآیند، پس از تزریق سدیم بی‌سولفیت، برای اطمینان از حذف کلر استفاده می‌شوند.
بدون استفاده از مهار کننده‌های رسوب، ممکن است ممبران‌ها با عناصر سنگین اشباع شده و فرآیند را مسدود کرده و نرخ بهره‌وری را به‌طور چشمگیری کاهش دهند (در کمتر از ۴۸ ساعت). برای سیستم‌هایی که عملیات پیوسته دارند، دوزینگ پمپها که مهار کننده‌های رسوب را تزریق می‌کنند، برای بهره‌وری و کارایی فرآیند بسیار حیاتی هستند.
