هل تعرف أي نوع من المخلفات يمكن التخلص منها باستخدام طرق معالجة مياه النفايات البتروكيماوية المختلفة؟

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة “أنا طيب القلب” في تاريخ 2016-6-13 الساعة 08:33.
أولاً: مصادر وخصائص مياه الصرف الناتجة عن صناعة البتروكيماويات
1. خصائص مياه الصرف الناتجة عن صناعة البتروكيماويات
2. تصنيف ومصادر مياه الصرف الناتجة عن صناعة البتروكيماويات
1. مياه الصرف الناتجة عن الزيوت: هذا هو أكبر نوع من مياه الصرف الناتجة عن معالجة النفط، حيث تحتوي هذه المياه بشكل رئيسي على النفط الخام والمنتجات النفطية المكررة وزيوت التشحيم، بالإضافة إلى كميات صغيرة من المذيبات العضوية والمحفزات. يوجد الزيت في الماء عادةً في حالات مثل الزيت الطافي، والزيت المنتشر، والزيت المُعلّب، والزيت المذاب ضمن مياه الصرف الصحي. تأتي مياه الصرف الملوثة بالزيت بشكل رئيسي من مياه التكثيف في المنشآت، ومياه تكثيف الزيوت والغازات، ومياه غسل الزيوت عند استخراجها، بالإضافة إلى مياه غسل المعدات. 2. المياه العادمة الغنية بالكبريت تأتي بشكل رئيسي من أجهزة المعالجة الثانوية في مصانع تكرير النفط، مثل أجهزة فصل الزيت عن الماء في قمم الأبراج، وأجهزة غسل الغازات الغنية بالكبريت، وأجهزة غسل الهيدروكربونات السائلة، وأجهزة إزالة الماء من خزانات الهيدروكربونات السائلة، بالإضافة إلى أجهزة غسل البنزين. إن الحمولة المائية ليست كبيرة، لكن تركيز الملوثات مرتفع. يحتوي الماء الملوث، بالإضافة إلى كميات كبيرة من غاز الهيدروجين الكبريتي والأمونيا والنيتروجين، على مركبات الفينول والمواد العطرية والملوثات النفطية، كما أن له رائحة كريهة جدًا، وهو يسبب تآكل المعدات. عندما يكون قيمة الرقم الهيدروجيني منخفضة، يسهل تفكك الكبريتيدات، مما يؤدي إلى إطلاق غاز الهيدروجين الكبريتي وتلويث البيئة. لا ينبغي تصريف هذه المياه الملوثة مباشرة في محطات المعالجة المركزية، بل يجب معالجتها أولاً عن طريق الاستخلاص. 3 المياه العادمة القلوية: تأتي هذه المياه من أجهزة مثل أجهزة التخفيض والضغط، والتكسير الحفزي، وهي عبارة عن مياه الغسيل الناتجة عن تنقية الديزل والكيروسين الجوي والبنزين باستخدام المواد القلوية، بالإضافة إلى مياه الغسيل الناتجة عن تنقية الهيدروكربونات السائلة باستخدام المواد القلوية. يحتوي الماء المستعمل على قلويات حرة، ومواد نفطية، بالإضافة إلى كميات صغيرة من الفينول والكبريت وغيرها. 4. مياه الصرف المالحة. يأتي في الغالب من مياه التصريف الناتجة عن عملية إزالة الملح والماء من النفط الخام، بالإضافة إلى مياه التصريف الناتجة عن إنتاج مركبات السيكلانات. يحتوي هذا الماء المستعمل على نسبة عالية من الملوحة وكمية كبيرة من الزيوت بالإضافة إلى مواد ملوثة أخرى، كما أنه يعاني من حالة ترطيب شديدة، مما يجعل معالجته صعبة. تأتي مياه الصرف الناتجة عن المركبات الفينولية بشكل أساسي من أجهزة التقطير تحت الضغط والضغط العادي، والتكسير الحفزي، والتكسير المتأخر، والتنقية الكهربائية، وغيرها. من بينها، باستثناء المياه العادمة الصادرة عن جهاز فصل الماء عن الزيت في قمة برج التقطير في وحدة التكسير الحفزي والتي تحتوي على نسبة عالية جدًا من الفينول، حيث تشكل أكثر من نصف إجمالي كمية الفينول في المياه العادمة الصادرة عن المصفاة، فإن تركيز الفينول في المياه العادمة الصادرة عن باقي الوحدات أقل، لكن كميتها أكبر. إذا لم يتم معالجة هذه المياه العادمة، فإن خطورتها كبيرة، ويمكن أن تؤدي إلى تلوث واسع النطاق، مما يسبب آثارًا سلبية على الإنسان والمحاصيل الزراعية والمصادر المائية الطبيعية. 6- مياه الصرف الناتجة عن الإنتاج تأتي بشكل رئيسي من المياه المستخدمة في الدوران، ومياه التبريد، ومياه الغلايات، بالإضافة إلى مياه التبريد المستخدمة في خزانات الزيوت، وكذلك المياه السطحية غير الملوثة. هذا النوع من المياه الملوثة ملوث إلى حد كبير، حيث يكون مستوى COD أقل من 60 ملغ/لتر، وبالتالي فهو يلبي متطلبات المعايير الوطنية أو المحلية. ثانيًا: عملية معالجة مياه النفايات البتروكيماوية. تحتوي مياه المصافي على زيوت عائمة وزيوت مستحلبة وغيرها من المواد البترولية، بالإضافة إلى ملوثات عضوية ذات تركيزات عالية مثل المواد التي تستهلك الأكسجين كيميائيًا (COD) والفينولات، ولذلك فإن معالجتها بطرق بيولوجية أمر صعب. يجب إجراء عمليات فصل الزيوت والغازات لإزالة معظم الزيوت الطافية والمواد المعلقة وبعض الملوثات العضوية، ثم يتم بعد ذلك إجراء معالجة بيولوجية لإزالة النيتروجين والفوسفور وكذلك مؤشرات BOD وCOD، حتى يتسنى التخلص من هذه المواد بشكل يلبي المعايير المطلوبة. ثالثًا: طرق معالجة مياه الصرف الناتجة عن صناعة البتروكيماويات. تُقسم تقنيات معالجة مياه الصرف في مصانع التكرير حسب درجة المعالجة إلى معالجة أولية، ومعالجة ثانوية، ومعالجة ثالثية. تشمل الطرق المستخدمة في المعالجة من المستوى الأول: الشبكات، ترسيب الرمال، تعديل درجة الحموضة والقاعدية، تفكيك الجزيئات المتماسكة، فصل الزيت عن الماء، الطفو الهوائي، وتكبير حجم الجزيئات. تتمثل طرق المعالجة من الدرجة الثانية بشكل أساسي في المعالجة البيولوجية، مثل الحمأة النشطة، وخزانات التهوية الكيميائية البيولوجية، وطريقة الغشاء البيولوجي، وأجهزة الترشيح البيولوجي، وعملية الأكسدة بالتلامس، وطريقة البرك الأكسدية، وغيرها. تشمل طرق المعالجة من المستوى الثالث طريقة الامتصاص، وطريقة استهلاك الأكسجين كيميائيًا، وطريقة الأغشية، وغيرها. عادةً ما يمكن جعل مياه الصرف الناتجة عن مصافي التكرير صالحة للتصريف بعد معالجتها في مرحلتين، وهناك عدد قليل من الشركات المحلية التي تستخدم ثلاث مراحل للمعالجة. وفقًا لمبادئ المعالجة، يمكن تصنيف جميع طرق المعالجة إلى ثلاث فئات: المعالجة الفيزيائية، والمعالجة الكيميائية، والمعالجة البيوكيميائية. 1 المعالجة الفيزيائية 1 خزان فصل الزيت – الطريقة الجاذبية. يُعد خزان فصل الزيت أحد الأجهزة الشائعة في عمليات معالجة مياه النفايات البتروكيماوية. يتم إزالة الجسيمات المعلقة بناءً على اختلاف الكثافة النسبية بينها وبين الماء في الماء المغلي. يمكن لهذه الطريقة فقط إزالة قطرات الماء أو الزيت الكبيرة الحجم، وتُعد معالجة أولية؛ تكلفتها منخفضة لكن كفاءتها متوسطة. أنواع خزانات فصل الزيت المستخدمة بشكل واسع محليًا هي خزان فصل الزيت بالتدفق الأفقي وخزان فصل الزيت بالألواح المائلة. طريقة الطفو الهوائي: يعتمد مبدأ هذه الطريقة على التصاق الفقاعات الموجودة في الماء مع الجسيمات الدقيقة المعلقة، مما يؤدي إلى تكوين كتلة عائمة تطفو على سطح الماء، وتتحول إلى رغوة أو رواسب يمكن التخلص منها. يُستخدم غالبًا لفصل الجسيمات الدقيقة التي تكون كثافتها مشابهة لكثافة الماء أو أقل منها، ويعتبر علاجًا أوليًا في عمليات الخلط يساعد على إزالة الزيوت الطافية والزيوت المستحلبة والمواد المعلقة من مياه معالجة النفط. 3. الترشيح: يُستخدم هذا الأسلوب لإزالة الجسيمات الدقيقة الموجودة في المحاليل المعلقة ذات التركيز المنخفض. في معالجة المياه الملوثة، يُستخدم الترشيح غالبًا كإجراء تمهيدي لعمليات الامتصاص وتبادل الأيونات وتحليل الأغشية، كما أنه يُستخدم أيضًا في المعالجة المتقدمة بعد المعالجة البيوكيميائية. ترشيح المواد المسامية (1) شبكات التصفية لإزالة الجسيمات العالقة الأكبر حجمًا. المعدات النموذجية مثل الشبكات والغربالات وآلات استخراج الشعيرات، إلخ. (2) مواد الترشيح ذات المسام الدقيقة، باستثناء الجسيمات ذات الحجم الصغير جدًا. (3) الأجهزة التي تستخدم أغشية شبه نفاذة خاصة كوسيلة للترشيح، مثل الترشيح العكسي والترشيح فائق التركيز والترشيح الأيوني. تصفية المواد الحبيبية: يتم ذلك باستخدام الفراغات الموجودة بين حبيبات المادة المستخدمة في التصفية، بحيث يمر الماء من خلالها بينما تُحتجز الجسيمات العالقة. يُستخدم غالبًا لجعل درجة عكارة المياه بعد المعالجة تلبي متطلبات استخدامها. ٤. النفخ والاستخلاص: يتم ذلك عن طريق تمرير غاز ناقل إلى المياه الملوثة، مما يسمح بالتلامس الكامل بين الطورين؛ فينتقل الغازات المذابة في المياه والمواد القابلة للتبخر من الطور السائل إلى الطور الغازي، وبالتالي يتم التخلص من المواد الملوثة. الملوثان الرئيسيان في مياه النفايات البتروكيماوية اللذان يحتاجان إلى عمليات التنقية بالنفخ والإزالة الغازية هما H2S والأمونيا، وهما ينشأان بشكل أساسي من مكونات النيتروجين العضوي والكبريت العضوي التي تتلف خلال عمليات إزالة الكبريت والنيتروجين وعمليات الهدرجة. يمكن أيضًا إزالة الفينول باستخدام هذه الطريقة، لكن كفاءتها أقل مقارنة بالكبريت والنيتروجين. 2 المعالجة الكيميائية 1 طريقة الترسيب الكيميائي: تُستخدم للتخلص من الجسيمات العالقة الدقيقة والجزيئات الكولويدية التي يصعب إزالتها باستخدام طريقة الترسيب الطبيعي، وعادةً ما يتم استخدام طريقة الطفو الهوائي وطريقة الترشيح في نفس الوقت. لتحسين فعالية عملية الترشيح بالطفو بشكل أفضل، يتم إضافة نوع من المواد المترسبة إلى المياه العادمة في عملية الترشيح بالطفو تحت ضغط وتدفق عكسي، مما يؤدي إلى استقرار الجزيئات الكولويدية أو الملوثات المستحلبة التي يصعب ترسيبها في الماء. ونتيجة للاصطدامات بين هذه الجزيئات، تتجمع وتتكتل لتشكيل جزيئات أكبر حجمًا، مما يسهل على الملوثات الغرق أو الطفو وبالتالي إزالتها. ٢. الطريقة الكهربائية: يتم تمرير تيار كهربائي مستمر بجهد معين داخل خلية الكهرباء، بحيث يمر الماء الملوث عبر الخلية، مما يؤدي إلى انتقال أيونات الإلكتروليتات الموجودة في الماء نحو الأنود، وفي الأنود يفقد هذه الأيونات إلكتروناتها وبالتالي تتأكسد ； تتحرك الأيونات الموجبة نحو الكاثود، وتحصل على إلكترونات هناك وتتحول إلى حالة أقل تأينًا. يتم استخدام هذا التفاعل لتحويل المكونات الملوثة إلى رواسب غير قابلة للذوبان في الماء، أو لإنتاج غازات تخرج من الماء، مما يساعد على تنقية المياه الملوثة. ٣. طريقة التحييد: يجب أن يكون مستوى الرقم الهيدروجيني في أنظمة المعالجة البيولوجية بين 6.5 و8.5، وذلك للحفاظ على أفضل نشاط للكائنات الحية. لذلك، من الضروري تحييد مياه الصرف الناتجة عن صناعة البتروكيماويات، والتي تحتوي على تركيزات عالية من الأحماض أو القواعد، قبل خضوعها للمعالجة البيولوجية. تشمل طرق التحييد تحييد مياه الصرف الحمضية والقلوية، وطريقة التحييد الكيميائي لمياه الصرف الحمضية، وطريقة التحييد بالترشيح لمياه الصرف الحمضية، وغيرها. من بين هذه الطرق، يعتبر التخلص من المياه العادمة الحمضية والقلوية عن طريق التفاعل بينهما طريقة بسيطة واقتصادية؛ فهي تسمح بمعالجة كل من المياه العادمة الحمضية والقلوية في نفس الوقت. لكن هذه الطريقة تتطلب وجود كلا نوعي المياه العادمة في نفس الوقت أثناء عملية المعالجة، بالإضافة إلى وجود قدرة كافية على التعديل. طريقة التخفيف الكيميائي مناسبة لأنواع مختلفة من المياه العادمة الحمضية، ولديها قدرة عالية على التكيف مع التغيرات في جودة المياه وكميتها. الأكثر استخدامًا هو الجير، فهو متوفر بكثرة وسعره رخيص. 3 المعالجة البيولوجية 1 طريقة الحمأة النشطة: الهدف من طريقة الحمأة النشطة هو إزالة المواد العضوية المذابة وغير المذابة من المياه العادمة، وتحويل هذه المواد العضوية إلى جسيمات ميكروبية على شكل عُقيدات يسهل ترسيبها، حتى يمكن استخدام تقنيات الفصل بين المواد الصلبة والسائلة لفصلها. تشمل طريقة الحمأة النشطة طريقة الحمأة النشطة ذات التدفق المتحرك، وطريقة الحمأة النشطة المختلطة تمامًا، وطريقة التهوية المؤجلة، بالإضافة إلى نظام الخنادق الأكسدية. الخطوات الأساسية لطريقة الحمأة النشطة: عملية المعالجة البيولوجية في ظروف نقص الأكسجين ووجوده. تُعد عملية المعالجة البيولوجية في ظروف نقص الأكسجين ووجوده طريقة لمعالجة المياه الملوثة، حيث يتم دمج عملية نقص الأكسجين مع عملية وجود الأكسجين. وبالإضافة إلى قدرتها على إزالة الملوثات العضوية من المياه، فإنها تستطيع أيضًا إزالة الأمونيا والنيتروجين، ولذلك فهي تُستخدم على نطاق واسع. عملية المعالجة البيولوجية في ظروف نقص الأكسجين ووجوده: عملية 3IMBR-A/O. تتمثل خطوات عملية IMBR-A/O فيما يلي: يتم أولاً تصفية المياه العادمة باستخدام شبكات لإزالة الجسيمات الكبيرة العالقة، ثم تُترك لتستقر، بعد ذلك يتم ضخها إلى خزان المياه الأولية، ثم تمر عبر حوض الترسيب ذو الألواح المائلة إلى القسم الأول من عملية إزالة النيتروجين (الخزان اللاهوائي). ثم يتدفق السائل الزائد إلى قسم O من المفاعل الهوائي (خزان التأكسد)، حيث يتم تنقية الماء عبر الترشيح الغشائي بفضل ضخ مضخة المياه الخارجة، ويتم تهوية خزان التأكسد بشكل مستمر. ٤. طريقة الغشاء الحيوي (خزان الترشيح البيولوجي المُهوى) تعتمد بشكل أساسي على عملية أكسدة وتحلل الكائنات الدقيقة الموجودة في الغشاء الحيوي الملتصق بالمواد المستخدمة كمواد مالئة داخل المفاعل، بالإضافة إلى عملية الامتصاص والاحتجاز التي تقوم بها هذه المواد والغشاء الحيوي، وكذلك عملية التغذية الهرمية للكائنات الحية في اتجاه تدفق المياه، بالإضافة إلى عملية إعادة تكسير النيتروجين في البيئة الداخلية للغشاء الحيوي وفي الأجزاء اللاهوائية منه. يتمتع بقدرة عالية على تحمل الضغوط، وأداء جيد في ترسيب الرواسب، وقدرة على معالجة المياه الملوثة ذات التركيز المنخفض، كما أنه سهل الصيانة والتشغيل. يمكن لخزانات الترشيح البيولوجي بالتهوية إزالة المواد العضوية الكربونية واحتجاز الجسيمات الصلبة المعلقة. ووفقًا لطريقة تلامس الغشاء الحيوي مع المياه المستعملة، يمكن تقسيمه إلى نوعين: النوع المملوء والنوع المغمور. عملية المعالجة البيولوجية بالتحلل المائي والتحمض – تعتبر مياه الصرف الناتجة عن عمليات تكرير النفط من المياه العضوية ذات التركيز العالي، وقدرتها على التحلل البيولوجي ضعيفة. كما أن عمليات تكرير النفط معقدة، مما يؤدي إلى عدم استقرار جودة المياه الناتجة. تُعد عملية التحلل الكيميائي بواسطة الماء وسيلة فعالة لمعالجة مياه النفايات الناتجة عن صناعة تكرير النفط، حيث يمكنها تحسين قابلية تحلل هذه المياه بشكل ملحوظ، مما يوفر ضمانًا موثوقًا لعمليات المعالجة اللاحقة التي تتطلب وجود ظروف أكسجينية مناسبة.