تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی که می توان از آنها به عنوان گروه بزرگی از مشتقات نفت و گاز طبیعی که برای اهداف شیمیایی مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند در نظر گرفت، ضرورتی اجتناب ناپذیر است چرا که مراکز پتروشیمی در حال افزایش تولید روز افزون موادی مانند کربن مونواکسید، هیدروژن، گازهای سنتز، مواد شیمیایی ای مانند اتیلن و مشتقات آن، بنزن و تولوئن می باشند.

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی در پالایشگاه ها فرآیند بسیار پیچیده ای می باشد که با چالش های زیست محیطی فراوانی مواجه است؛ چرا که محصولات جانبی تولید شده در آن می توانند فرار و سمی باشند. اکثر فاضلاب های حاصل از صنایع پتروشیمیایی، پیش از تخلیه به محیط و  برای حذف مشتقات نفتی و سایر آلاینده های موجود، نیازمند ترکیبی از روش های مختلف تصفیه می‌باشند. مشکلاتی از قبیل آلودگی آب های زیرزمینی، وجود هیدروکربن های آروماتیک، نفت و روغن، حذف چربی و مواد آلی و کنترل VOC از مهم ترین مسائلی می باشند که در تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی برای رضایت مشتری و رعایت استانداردهای زیست محیطی باید به آن‌ها پرداخته شود.

جدول زیر میزان رشد و هزینه های مربوط به تجهیزات مورد استفاده این صنایع برای تصفیه آب و تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی در ایالات متحده را نشان می دهد:

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

یک روش متداول تصفیه ممکن است شامل خنثی سازی، انعقاد/ لخته‌ سازی، شناورسازی /ته‌نشینی /فیلتراسیون، زلال سازی و تجزیه بیولوژیکی (مانند فیلتر چکنده، تصفیه بی هوازی، لاگون های هوادهی، تماس دهنده بیولوژیکی چرخان و لجن فعال). استفاده از یک مرحله نهایی برای زلال سازی با استفاده از فیلتراسیون، ازن زنی، کربن فعال یا تصفیه شیمیایی نیز ممکن است نیاز باشد.

با توجه به تغییرات گسترده ی قوانین زیست محیطی و سختگیرانه تر شدن آن‌ها، درک و مهیا نمودن الزامات مورد نیاز برای صاحبان این صنایع از اهمیت ویژه ای برخوردار است. امروزه با توجه به وضع همین قوانین سختگیرانه، صاحبان صنایع مختلف به خصوص صنایع پتروشیمیایی، آگاهی بیشتری نسبت به نوع فاضلاب تولیدی، نحوه ی دفع و تخلیه آن و روش های مناسب برای تصفیه و دستیابی به استانداردهای تعیین شده، کسب نموده اند.

 

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

فرایند تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

فاضلاب صنایع پتروشیمی ممکن است حاوی مقادیر زیادی روغن و چربی آزاد و امولسیون باشد. سیستم های مخصوص و پکیج  تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی شرکت تصفیه هوشمند آویسا با توجه به خصوصیات فاضلاب موجود و نیازهای کارفرما اقدام به حذف جامدات معلق، فلزات محلول، هیدروکربن های موجود، TSS، چربی و روغن نموده و با استفاده مناسب از مواد شیمیایی مورد نیاز و تزریق هوا، لجن موجود را جدا، معلق و حذف می کند.

در برخی موارد ممکن است لجن نیاز به فرآیندهای بیشتری برای آبگیری داشته باشد. در مواردی که نفت جدا شده از فاضلاب کیفیت لازم را داشته باشد می توان آن را مجدداً به پالایشگاه بازگردانده و استفاده نمود.

برخی ویژگی ها و مزایای سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی که توسط این شرکت ارائه می گردد:

  • حذف تا 9/99 درصدی TSS، چربی و روغن
  • حذف تا 75 درصد بار BOD
  • تضمین دستیابی به استانداردهای محیط زیست
  • پیش آماده بودن سیستم و کاهش زمان نصب و هزینه های مربوط به آن
  • توانایی استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده
  • راهبری ساده به دلیل هوشمند بودن سیستم و استفاده از PLC

تکنولوژی های جدید برای تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

مواد پتروشیمیایی دسته از مواد شیمیایی ای می باشند که از نفت استخراج شده و این محصولات شامل مواد شیمیایی آلی و غیرآلی می باشند. در صنایع پتروشیمیایی فاضلاب می‌تواند شامل مقادیر بسیار زیادی از نفت باشد که در طول فرآیندهای مختلف وارد جریان فاضلاب شده‌اند. این مبحث مربوط به آخرین دستاوردها و توانایی ها در زمینه ی تصفیه فاضلاب های صنایع پتروشیمیایی می باشد.

در ادامه به بررسی سرفصل های زیر خواهیم پرداخت:

  • فرآیندهای کنونی مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب در صنایع پتروشیمی
  • تکنولوژی های جدید برای تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی
  • تصفیه فاضلاب پتروشیمی با استفاده از فناوری های الکتروشیمیایی پاک
  • تجزیه بیولوژیکی بهبود یافته فاضلاب صنایع پتروشیمی با استفاده از ازن زنی و سیستم تصفیه پیشرفته Bac
  • حذف سولفید از فاضلاب صنایع پتروشیمی با استفاده از خودپروردگی دینیتریفیکاسیون
  • بررسی نحوه ی کارکرد تصفیه بی هوازی برای فاضلاب های شیمیایی و پتروشیمیایی
  • کنترل زمان بهینه بر اساس مشاهدات حاصل از یک سیستم بی هوازی SBR برای تصفیه فاضلاب های شیمیایی و پتروشیمی
  • استفاده از تالاب ها برای تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

فرآیندهای کنونی مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب در صنایع پتروشیمی

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

روش های تصفیه مورد استفاده کنونی شامل مجموعه ای می باشد که اجازه می دهد جریان های مختلف به طور جداگانه و از مسیرهای متفاوت جمع آوری و تصفیه شوند. بسته به میزان تصفیه (مورد نیاز)، مراحل زیر صورت می گیرد:

  • تصفیه اولیه (API/CPI/PPIseparator، مخازن بافر، گاززدایی آب ترش)
  • تصفیه ثانویه (انعقاد لخته سازی – شناورسازی، تصفیه بیولوژیکی)
  • تصفیه تکمیلی (فیلتر شنی، فیلتر غشایی، اکسیداسیون شیمیایی)

خصوصیات آلاینده های فاضلاب پتروشیمیایی

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

یک تصفیه خانه ی فاضلاب صنایع پتروشیمیایی معمولاً دارای یک جریان ورودی می باشد که سیستم را تغذیه می کند. پس از جداسازی مواد جامد توسط تجهیزات مکانیکی، مراحل بعدی شامل فرآیندهای خودکار شناورسازی و مکش نفت و انتقال نفت به مخزن ذخیره نفت می باشد. آبی که نفت از آن جدا شده است وارد یک سیستم بی هوازی می گردد و در آنجا توسط میکروارگانیسم ها و در نبود هوا تصفیه می شود.

آب تصفیه شده وارد مرحله تصفیه هوازی گشته و در آنجا توسط حباب های هوا، هوادهی می گردد. لخته های تشکیل شده، در داخل مخزن ته نشینی که به آن‌ها مخازن ته نشینی ثانویه می گویند، جمع آوری می شوند. لخته ها به قدری بزرگ هستند که به صورت لجن در کف مخازن زلالسازی، ته نشین شوند. لجن خارج شده نیز آبگیری و فشرده می گردد. لجن آبگیری شده می تواند دفع، خشک یا سوزانده شود. جریان تصفیه شده نیز که دارای کیفیت مناسبی می باشد برای استفاده مجدد از سیستم خارج می‌شود.

یک تصفیه خانه فاضلاب کامل، دارای تجهیزاتی برای تصفیه هوا و بو و دفع لجن نیز می باشد.

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

تکنولوژی های جدید برای تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

تصفیه فاضلاب پتروشیمی با استفاده از فناوری های الکتروشیمیایی پاک

 

حذف اکسیژن شیمیایی مورد نیاز (COD)، کدروت، فنل، هیدروکربن و چربی از فاضلاب پتروشیمیایی (PCWW) به صورت عملی و توسط شناورسازی الکتریکی (EF) و منعقدسازی الکتریکی (EC) صورت پذیرفته است. در واحد EF یک آند گرافیتی و یک صفحه مشبک استیل (توری) به عنوان کاتد مورد استفاده قرار گرفته اند. در واحد EC نیز آهن و آلومینیم  به طور همزمان به عنوان الکترودهای متناوب مورد استفاده قرار گرفته اند.

ولتاژ راکتور 12 ولت بوده و تراکم جریان نیز از 5 تا 15 میلی آمپر متغیر می باشد. مدت زمان ماند در سیستم EF بین 2 تا 20 دقیقه و در واحد EC بین 1 تا 10 دقیقه است. نتایج نشان دهنده ی آن بود که سیستم EC نسبت به سیستم EF بازدهی بهتری در حذف آلاینده های موجود در فاضلاب صنایع پتروشیمیایی داشته است. میزان حذف کدروت در فرآیند تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی برای EF در حدود 83 درصد و برای EC در حدود 88 درصد می باشد. همچنین در این نمونه ی عملی میزان حذف فنل، هیدروکربن و چربی توسط EC در شرایط مختلف با زمان های ماند و تراکم جریان متفاوت بوسیله الکترودهای آهنی و آلومینیومی مورد بررسی قرار گرفت.

تجزیه بیولوژیکی بهبود یافته فاضلاب صنایع پتروشیمی با استفاده از ازن زنی و سیستم تصفیه پیشرفته BAC

 

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

مشخصات مرتبط با تجزیه یا تبدیل ترکیبات مقاوم در برابر تجزیه زیستی و رشد بیوفیلم، بر روی فاضلابی حاوی فنول، بنزوئیک اسید، اسید آمینو بنزوئیک و فاضلاب صنعتی پتروشیمی حاوی اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، در ابعاد آزمایشگاهی، توسط پیش ازن زنی و فرایند تصفیه پیشرفته بستر بیولوژیکی بالا رونده کربن فعال (BAC) مورد بررسی قرار گرفت. زمان واکنش بهینه و مقدار ازن مناسب در فرآیند پیش ازن زنی برای تبدیل ترکیبات مقاوم در برابر تجزیه زیستی به ترتیب 30 دقیقه و O3/hr 100 – 200 اندازه گیری شد.

پس از انجام 30 دقیقه فرآیند پیش ازن زنی، مقدار BOD/COD در جریان ورودی و خروجی از 20 به 35 درصد افزایش یافت. این در حالیست که تغییر pH در پیش ازن زنی نا محسوس بود. مقدار بهینه جریان ورودی فاضلاب و هوا نیز در داخل راکتور فرآیند تصفیه پیشرفته بستر بیولوژیکی بالا رونده  BAC به ترتیب l/h 1/6 و nl/min 120 – 150 تنظیم گردید. همچنین می توان با استفاده ازبارگذاری بار آلی ای در حدود Kg-COD/m3day 3/2 – 6/3 و (Kg-COD/m3day 0/6 – 1/6 به همراه HRT به اندازه 6 ساعت، به عنوان سیستم تصفیه ثانویه و تکمیلی، به ترتیب با راندمان حذف COD در بازه ی 95 – 85 درصد  و 90 – 70 درصد مورد استفاده قرار داد.

زمان مورد نیاز برای بستر BAC که توسط بازسازی حرارتی باسازی می گردد 4 تا 5 برابر زمان بازسازی مورد نیاز برای برای سیستم GAC می باشد. در نتیجه افزایش توانایی حذف COD توسط بیوفیلم  تنها به دلیل افزایش توانایی حذف COD توسط باکتری های متداول نبوده و تغییر و جایگزینی گونه های مختلف باکتری ها در اکوسیستم بیوفیلم نیز تاثیر به سزایی در این افزایش داشته اند.

حذف سولفید از فاضلاب صنایع پتروشیمیایی با استفاده از خودپروردگی دینیتریفیکاسیون

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

روش جایگزین برای حذف بیولوژیکی هیدروژن سولفید از فاضلاب فرآورده های نفتی، استفاده از خودپروردگی  دینیتریفیکاسیون در یک تصفیه خانه ی چند مرحله ای می باشد. یک نمونه تصفیه خانه ی آزمایشی توسط موارد زیر تغذیه شد:

 فاضلاب اصلی یک پالایشگاه نفت، جریان خروجی مرحله نیتریفیکاسیون یک تصفیه خانه و سولفید به شکل Na2S.

تبدیل سولفید سدیم به سولفات اکسیداسیون شده توسط نیترات به عنوان گیرنده ی نهایی الکترون بسیار موفق آمیز بود چرا که تمام سولفید با غلظتی در حدود mg S2-/L 110 به SO42- تبدیل شد. با کامل شدن دنیتریفیکاسیون، غلظت S2- در داخل راکتور جریان خروجی کمتر از mg/L 0/1 شد. نوسانات غلظت S2- در جریان ورودی، بدون هیچ گونه مشکلی قابل تحمل می‌باشد چرا که سولفید انباشته شده در خروجی مرحله ی دینیتریفیکاسیون توسط مرحله ی بعدی که یک فرآیند تصفیه لجن فعال می باشد، به صورت هوازی اکسید خواهد شد.

به دلیل حصول نتایج مورد انتظار، این روش جایگزین در تصفیه خانه های تصفیه فاضلاب پالایشگاه ها مورد استفاده قرار گرفت. بنابراین اکنون حذف کامل H2S با ترکیبی از روش بیولوژیکی پیشنهاد شده و سنتز توسط CO2 تکمیل گردیده است (این کار موجب کاهش 70 درصدی هزینه ها می گردد).

بررسی نحوه ی کارکرد تصفیه بی هوازی برای فاضلاب های شیمیایی و پتروشیمی

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

در طول 20 سال گذشته فرآیند هضم بی هوازی به دلیل هزینه های پایین آن به  روش معمول و محبوبی در تصفیه فاضلاب تبدیل شده است. امروزه این تکنولوژی با 1330 راکتور ساخته شده در سراسر جهان به بلوغ نسبتاً کاملی رسیده است. با این حال تا همین اواخر اغلب استفاده‌ی این روش مربوط به تصفیه فاضلاب صنایع بوده است. استفاده از هاضم های بی‌هوازی به طور گسترده و برای تصفیه ی فاضلاب سایر صنایع در 10 سال گذشته رونق یافته است. در طول دهه های 1970 و 1980 فاضلاب صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی در مقابل تصفیه توسط هاضم های بی هوازی مقاومت می کردند و استفاده از این روش کارآیی چندانی نداشت.

اما شرایط از اوایل دهه 1990 تغییر کرد و امروزه حداقل 80 تصفیه خانه از هاضم‌ها برای تصفیه این فاضلاب ها استفاده می کنند. با این وجود، پیش از تبدیل شدن هاضم ها به روشی متعارف و پربازده برای این صنایع، نیاز به اصلاحات فراوانی می باشد. از طرفی، این روش می تواند نقص ها و نقاط ضعف روش های هوازی را پوشش دهد و مشکلات مربوط به تصفیه فاضلاب این بخش از صنعت را برطرف نماید.

کنترل زمان بهینه بر اساس مشاهدات حاصل از یک سیستم بی هوازی SBR برای تصفیه فاضلاب های شیمیایی و پتروشیمیایی

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

این تحقیق بر اساس استراتژی کنترل زمان بهینه برای یک راکتور هوازی ناپیوسته با استفاده از تکنیک های تنفسی برای تصفیه فاضلابی با غلظت بالای مواد سمی که در برخی صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی وجود دارد، انجام شده است. این استراتژی کنترلی با تنظیم میزان جریان ورودی و تامین غلظت بهینه مواد به صورت ثابت در راکتور موجب کاهش زمان واکنش می گردد. از آنجایی که این روش نیازمند پایش مداوم مقادیر غیرقابل اندازه گیری است، از یک Extended Kalman Filter به عنوان ناظر غیر خطی استفاده می شود. راه اندازی آزمایشی برای یک بیوراکتور آزمایشگاهی 7 لیتری صورت گرفت که از آن برای تصفیه فاضلابی با غلظت بالای کلروفنل استفاده می شد.

کنترلر شامل یک رایانه شخصی به همراه ابزار سخت افزاری دریافت کننده اطلاعات، نرم افزارهای زمان واقعی، پمپ ها و یک اکسیژن سنج الکترونیکی بود. سه آزمایش صورت پذیرفت: یکی برای به دست آوردن پارامترها و تنظیم دستگاه ها، دیگری برای سنجیدن استراژی زمان بهینه و آخرین مورد برای ارزیابی عملکرد سیستم تمام خودکار زمان بهینه. در صورت کالیبره نمودن مناسب، ناظر تخمین های مناسبی به دست خواهد آورد و کنترل کننده همان طور که انتظار می رود در مقایسه با عملکرد معمول سیستم های SBR موجب کاهش زمان واکنش و افزایش بازدهی کلی بیوراکتور خواهد شد.

استفاده از تالاب ها برای تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

 

تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی

با وجود آنکه استفاده از روش تصفیه توسط تالاب ها برای فاضلاب هایی مانند فاضلاب شهری، آب های سطحی و آب زهکشی اسیدی برای معادن عملکرد خوبی داشته است با این حال استفاده از این روش برای تصفیه فاضلاب صنایع گوناگون و کشاورزی توسعه چندانی نداشته است. در حال حاضر چندین پروژه ی استفاده از تالاب ها در مقیاس وسیع برای پالایشگاه های نفت وجود دارد و مطالعات آزمایشگاهی وسیعی برای استفاده از تالاب های در ایستگاه های پمپاژ، سایت‌های استخراج نفت و گاز و پالایشگاه ها انجام شده است. در این مطالعات مواردی مانند نحوه ی عملکرد تالاب ها بر روی اکسیژن شیمیایی مورد نیاز، اکسیژن بیوشیمیایی مورد نیاز، مواد آلی، فلزات، سمیت، جامدات معلق، نیتروژن و فسفر مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاکی از آن است که تمامی این آلاینده ها با استفاده از تالاب ها به صورت مطمئنی قابل حذف می باشند.

حذف آلاینده ها با استفاده از این روش به شدت وابسته به میزان بار هیدرولیکی و غلظت فاضلاب ورودی بوده و عواملی مانند عمق آب و راندمان هیدرولیکی تاثیر نسبتا کمتری خواهند داشت. در اکثر موارد، داده های حاصل از مطالعات صورت گرفته بر روی تالاب های مورد استفاده در صنایع نفتی حاکی از آن است که تالاب ها بازدهی مساوی و یا حتی بیشتری در حذف آلاینده های این صنایع در مقایسه با سایر فاضلاب ها دارا می باشند. با این حال مطالعات بر روی این روش و خصوصیات فاضلاب این صنایع همچنان ادامه دارد تا تخمین های دقیق تر و محافظه کارانه تری برای استفاده از این روش در این صنایع صورت پذیرد.

4.1/5 - (30 امتیاز)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *