آیا می‌دانید روش‌های مختلف تصفیه فاضلاب‌های پتروشیمیی، چه نوع زباله‌هایی را قادر به پردازش هستند؟

Thread Content

آخرین بار توسط «من، انسان خوب» در تاریخ ۲۰۱۶-۶-۱۳ ساعت ۰۸:۳۳ ویرایش شد.
۱. منابع و ویژگی‌های فاضلاب صنایع پتروشیمی
۱.۱ ویژگی‌های فاضلاب صنایع پتروشیمی
۱.۲ طبقه‌بندی و منابع فاضلاب صنایع پتروشیمی
۱.۳ فاضلاب حاوی روغن: این نوع، بیشترین میزان را از کل فاضلابات حاصل از فرآوری نفت را تشکیل می‌دهد؛ این فاضلاب حاوی نفت خام، فرآورده‌های نفتی، روغن‌های لغزشی و همچنین مقادیر کمی از حلال‌های آلی و کاتالیزورها است. روغن موجود در آب، عمدتاً به صورت روغن شناور، روغن پراکنده، روغن امولسیونی و روغن حل‌شده در فاضلاب وجود دارد. فاضلاب‌های حاوی روغن عمدتاً از آب‌های مرطوب‌شده در تجهیزات، آب‌های مرطوب‌شده نفت و گاز، آب‌های مورد استفاده برای شستشوی روغن‌ها، و آب‌های مورد استفاده برای شستشوی تجهیزات به دست می‌آیند. ۲. فاضلاب حاوی گوگرد، عمدتاً از آب‌های تخلیه شده از دستگاه‌های فرآوری ثانویه مانند فرآیندهای کاتالیتیک فشرده‌سازی، کاتالیتیک تجزیه، کاتالیتیک کک‌سازی به تأخیر، هیدروژنیزاسیون برای تجزیه، و همچنین دستگاه‌هایی مانند جداکننده نفت و آب در بالای برج‌ها، شستشوی گازهای غنی با آب، شستشوی هیدروکربن‌های مایع با آب، خارج کردن آب از مخازن هیدروکربن‌های مایع، و شستشوی بنزین با آب، به دست می‌آید. حجم آب تخلیه‌شده چندان زیاد نیست، اما غلظت آلاینده‌ها بالاست. فاضلاب علاوه بر حاوی مقادیر زیادی هیدروژن سولفید، آمونیاک و نیتروژن، حاوی آلاینده‌هایی مانند فنول، ** و روغن‌ها نیز می‌باشد؛ همچنین بوی بسیار نامطبوعی دارد و بر تجهیزات خورندگی ایجاد می‌کند. هنگامی که مقدار pH پایین باشد، سولفیدها به راحتی تجزیه شده و گاز هیدروژن سولفید آزاد می‌شود که محیط زیست را آلوده می‌کند. این فاضلاب را نمی‌توان مستقیماً به تصفیه‌خانه‌های مرکزی تخلیه کرد، بلکه باید ابتدا از طریق فرآیند استیشنینگ پیش‌تصفیه شود. ۳. فاضلاب حاوی قلیا: این فاضلاب از آب‌های حاصل از شستشوی دیزل، نفت سوخت هواپیما و بنزین در تجهیزاتی مانند تقطیر با فشار کم و فرآیندهای کاتالیتیک، همچنین آب‌های حاصل از شستشوی هیدروکربن‌های مایع پس از استفاده از قلیا، به دست می‌آید. فاضلاب حاوی سود سوزآور در حالت آزاد، روغن‌های نفتی و مقدار کمی فنول و گوگرد است. ۴. فاضلاب حاوی نمک. عمدتاً از آب‌های تخلیه مخازن تصفیه و خشک‌سازی نفت خام و همچنین آب‌های تخلیه حاصل از تولید نورانوات‌ها به دست می‌آید. این فاضلاب دارای میزان نمک بالا، مقدار روغن زیاد و ناخالصی‌های دیگری است؛ همچنین به شدت امولسیونی شده و پردازش آن دشوار است. ۵ فاضلاب‌های حاوی فنول عمدتاً از تجهیزاتی مانند فشار کم و بالا، فرآیند کاتالیتیکی شکستن، فرآیند کاتالیتیکی تأخیری، فرآیند تصفیه الکتریکی و روش‌های ترکیبی به دست می‌آیند. در میان آن‌ها، به جز فاضلاب تولید شده توسط دستگاه جداسازی روغن و آب در بالای برج تقطیر واحد فرآوری کاتالیتیک که حاوی مقدار بسیار زیادی فنول است و تقریباً بیش از نیمی از کل مقدار فنول موجود در فاضلاب‌های تخلیه‌شده از کارخانه را تشکیل می‌دهد، غلظت فنول در فاضلاب‌های تولید شده توسط سایر واحدها پایین‌تر است، اما حجم آن‌ها بیشتر است. اگر این فاضلاب تصفیه نشود، خطرات زیادی دارد و میزان آلودگی آن گسترده است؛ که می‌تواند تأثیرات جدی بر انسان‌ها، محصولات کشاورزی و منابع آبی طبیعی داشته باشد. ۶. فاضلاب تولیدی عمدتاً از آب‌های چرخشی، فاضلاب‌های ناشی از خنک‌کاری، فاضلاب‌های مربوط به دیگ‌های بخار، آب خنک‌کن مخازن روغن و آب‌های سطحی بدون آلاینده به دست می‌آید. این نوع فاضلاب به ندرت آلوده می‌شود؛ مقدار COD آن معمولاً کمتر از ۶۰ میلی‌گرم بر لیتر است و با الزامات استانداردهای ملی یا محلی مطابقت دارد. ۲. فرآیند تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی: فاضلاب رفت‌وآمد نفتی به دلیل حاوی بودن روغن‌های شناور، روغن‌های امولسیونی و سایر مواد نفتی، همچنین آلاینده‌های آلی با غلظت بالا مانند COD و فنول، از نظر تصفیه بیوشیمیایی دشوار است. باید ابتدا با روش‌های جداسازی روغن و شناورسازی، بخش عمده‌ای از روغن‌های شناور، مواد معلق و برخی آلاینده‌های آلی حذف شوند؛ سپس از طریق فرآیندهای بیوشیمیایی، نیتروژن آمونیاکی، گوگرد و فسفر، همچنین BOD و COD حذف گردند تا بتوان آب را مطابق استانداردها تخلیه کرد. سوم، روش‌های تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی: فناوری‌های تصفیه فاضلاب در کارخانه‌های رفیناسیون، بر اساس میزان تصفیه، به سه دسته تصفیه مرحله اول، تصفیه مرحله دوم و تصفیه مرحله سوم تقسیم می‌شوند. روش‌های مورد استفاده در فرآیند تصفیه سطح اول شامل الک، ته‌نشین کردن رس، تنظیم pH، جداسازی لخته‌ها، جداسازی روغن، شناورسازی با گاز و درشت‌کردن ذرات است. روش‌های پردازش مرحله دوم عمدتاً شامل روش‌های زیستی هستند، مانند لجن فعال، استخرهای تهویه بیوشیمیایی، روش فیلم زیستی، فیلترهای زیستی، اکسیداسیون تماسی و روش استخرهای اکسیداسیون. روش‌های پردازش سطح سوم شامل روش جذب، روش مصرف اکسیژن شیمیایی و روش فیلترهای غشایی است. فاضلاب کارخانه‌های تصفیه نفت، معمولاً پس از تصفیه در سطح دوم، می‌تواند با استانداردهای لازم تخلیه شود؛ شرکت‌هایی که از تصفیه سه‌گانه استفاده می‌کنند، در کشور ما کم هستند. بر اساس اصول پردازش، تمام روش‌های پردازش را می‌توان به سه دسته: پردازش فیزیکی، پردازش شیمیایی و پردازش بیوشیمیایی تقسیم کرد. ۱. پردازش فیزیکی ۱. مخزن جداسازی روغن – روش گرانشی: مخزن جداسازی روغن، یکی از تجهیزات رایج در فرآیندهای پردازش فاضلاب‌های صنعتی است. مواد معلق بر اساس تفاوت چگالی نسبی آن‌ها با آب در آب جوش حذف می‌شوند. این روش تنها می‌تواند قطرات آب یا روغن با اندازه بزرگتر را حذف کند؛ به عنوان یک فرآیند اولیه، هزینه کمی دارد اما کارایی آن متوسط است. رایج‌ترین نوع مخازن جداسازی روغن در کشور، مخازن جداسازی روغن با جریان افقی و مخازن جداسازی روغن با صفحات مایل هستند. روش شناورسازی با گاز: اصل این روش، استفاده از وابستگی متقابل بین حباب‌های هوا در آب و ذرات ریز معلق است؛ این وابستگی منجر به شناور شدن این ذرات روی سطح آب می‌شود و در نتیجه کف یا کف‌های ناشی از آن ایجاد می‌گردد که سپس حذف می‌شوند. این روش معمولاً برای جداسازی ذرات ریزی که چگالی آن‌ها نزدیک به یا کمتر از آب است، استفاده می‌شود؛ همچنین به عنوان مرحله اولیه در فرآیندهای مخلوط‌سازی، می‌تواند روغن‌های شناور، روغن‌های امولسیونی و مواد معلق موجود در فاضلاب‌های صنعت نفت را به خوبی حذف کند. ۳. فیلتراسیون: این روش برای حذف ذرات ریز موجود در محلول‌های کم‌غلظت مناسب است. در فرآوری فاضلاب، فیلتراسیون اغلب به عنوان روشی برای پیش‌پردازش در کنار جذب، تبادل یونی و روش‌های تحلیلی مبتنی بر غشا استفاده می‌شود و همچنین به عنوان فرآیند پردازش عمیق پس از فرآوری بیوشیمیایی نیز کاربرد دارد. فیلتراسیون مواد متخلخل (۱) الک برای حذف ذرات درشت‌تر معلق. تجهیزات معمولی مانند توری‌ها، الک‌ها و دستگاه‌های جمع‌آوری پشم. (۲) مواد فیلتری میکروپوری به جز ذرات با اندازه ریز. (۳) دستگاه‌هایی مانند اسمز معکوس، فیلتراسیون فوق‌العاده، نفوذپذیری نانو و الکترودیالیز که از غشاهای نیمه‌تراوا ویژه به عنوان محیط فیلتراسیون استفاده می‌کنند. فیلتراسیون مواد دانه‌ای: از حفره‌های موجود بین دانه‌های مواد فیلتری برای عبور آب و متوقف کردن ذرات معلق استفاده می‌شود. معمولاً برای رساندن میزان کدورت آب پس از تصفیه به استانداردهای مورد نیاز برای استفاده، به کار می‌رود. ۴. استخراج و تقطیر: با ورود گاز حامل به فاضلاب، تماس کامل بین دو فاز ایجاد می‌شود؛ در نتیجه، گازهای محلول در فاضلاب و مواد محلول قابل تبخیر، از طریق انتقال جرم بین فاز گازی و مایعی، وارد فاز گازی شده و در نهایت مواد آلاینده حذف می‌گردند. دو آلاینده اصلی که نیاز به فرآیندهای استخراج و احیای گازی در فاضلاب‌های پتروشیمی دارند، H2S و آمونیاک هستند؛ این مواد عمدتاً از ترکیبات نیتروژنی و گوگردی آلی حاصل از فرآیندهای حذف گوگرد، حذف نیتروژن و هیدروژناسیون به وجود می‌آیند. فنول نیز می‌تواند از طریق این روش حذف شود، اما کارایی آن کمتر از گوگرد و نیتروژن است. ۲. پردازش شیمیایی ۱. روش کواگولاسیون شیمیایی: برای حذف ذرات معلق ریز و ذرات کلوئیدی که با روش رسوب‌دهی طبیعی از فاضلاب حذف نمی‌شوند، معمولاً از روش‌های شناورسازی گازی و فیلتراسیون نیز استفاده می‌شود. برای بهبود بیشتر کارایی فرآیند شناورسازی، در روش شناورسازی با اضافه کردن گاز تحت فشار، نوعی فاکتور فرآیندی به آب فاضلاب اضافه می‌شود تا ذرات کلوئیدی یا آلاینده‌های امولسیونی که در آب به سختی رسوب می‌کنند، دچار عدم پایداری شوند. در اثر برخورد با یکدیگر، این ذرات گرد هم می‌آیند و ذرات یا توده‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند؛ در نتیجه، آلاینده‌ها به راحتی می‌توانند رسوب کنند یا به سطح آب بیایند و حذف شوند. روش الکترولیز: در یک خلأ الکترولیزی، جریان مستقیم با ولتاژ مشخصی وارد می‌شود؛ سپس آب آلوده از داخل خلأ عبور می‌کند. در نتیجه، یون‌های منفی الکترولیت موجود در آب آلوده به سمت آند حرکت کرده و در آند الکترون‌های خود را از دست داده و اکسید می‌شوند ； کاتیون‌ها به سمت کاتد حرکت کرده و در کاتد الکترون دریافت کرده و کاهش می‌یابند. از این واکنش برای تبدیل مواد آلاینده به رسوباتی غیرقابل حل در آب، یا تولید گازهایی که از آب خارج می‌شوند، استفاده می‌شود تا فاضلاب تصفیه گردد. روش خنثی‌سازی: مقدار pH در سیستم‌های پردازش بیولوژیکی باید بین ۶.۵ تا ۸.۵ نگه داشته شود تا فعالیت بهینه موجودات زنده حفظ گردد؛ بنابراین، پیش از انجام پردازش بیولوژیکی، لازم است آب‌های آلوده صنایع نفتی که دارای غلظت اسید یا باز بالایی هستند، خنثی شوند. روش‌های خنثی‌سازی شامل خنثی‌سازی فاضلاب‌های اسیدی و بازی، روش خنثی‌سازی با مواد شیمیایی برای فاضلاب‌های اسیدی، و روش خنثی‌سازی تصفیه‌ای برای فاضلاب‌های اسیدی می‌باشد. یکی از روش‌های ساده و مقرون‌به‌صرفه برای پردازش آب‌های فاضلابی اسیدی و قلیایی، خنثی‌سازی متقابل آن‌هاست؛ این روش می‌تواند همزمان آب‌های فاضلابی اسیدی و قلیایی را پردازش کند، اما نیازمند وجود همزمان این دو نوع آب فاضلاب در فرآیند تولید است و همچنین به توانایی کافی برای تنظیم pH نیاز دارد. روش خنثی‌سازی با مواد شیمیایی برای انواع فاضلاب‌های اسیدی مناسب است و تطابق خوبی با نوسانات کیفیت و مقدار آب دارد. رایج‌ترین آن، آهک است که منابع گسترده‌ای دارد و قیمتش ارزان است. ۳. پردازش بیولوژیکی ۱. روش لجن فعال: هدف از روش لجن فعال، حذف مواد آلی محلول و غیرمحلول موجود در فاضلاب است؛ سپس این مواد آلی به توده‌های میکروبی قابل رسوب‌گیری تبدیل می‌شوند تا بتوان از تکنیک‌های جداسازی جامد-مایع برای جداسازی آن‌ها استفاده کرد. روش خاکستر فعال شامل روش خاکستر فعال جریان‌دار، روش خاکستر فعال کاملاً مخلوط، روش تهویه به تأخیر و سیستم کانال اکسیداسیون است. فرآیند اصلی روش لجن فعال: فرآیند تصفیه بیولوژیکی کم‌اکسیژنی-حاوی اکسیژن. فرآیند تصفیه بیولوژیکی کم‌اکسیژنی-حاوی اکسیژن، روشی برای تصفیه فاضلاب است که در آن فرآیند کم‌اکسیژنی با فرآیند حاوی اکسیژن ترکیب می‌شود. این روش علاوه بر حذف مواد آلی موجود در فاضلاب، می‌تواند آمونیاک و نیتروژن را نیز از بین ببرد؛ به همین دلیل کاربرد گسترده‌ای دارد. فرآیند تصفیه بیولوژیکی هیپواکسیجنی-آئروبیک: فرآیند ۳IMBR-A/O. روند فرآیند IMBR-A/O به این صورت است: آب آلوده ابتدا از طریق تورهایی، ذرات درشت معلق را جدا کرده و سپس به حالت سکون درمی‌آید؛ پس از آن، با پمپ به مخزن آب ورودی منتقل می‌شود و سپس از طریق مخزن رسوب‌گیری، به بخش A پیش‌تصفیه (مخزن آنئروبیک) می‌رسد. سپس مایع اضافی وارد بخش O راکتور هوازی (مخزن هوازی) می‌شود و تحت فشار پمپ خروجی، آب فیلترشده با استفاده از فیلتر غشایی به دست می‌آید؛ در این مخزن هوازی، هوا به طور مداوم وارد می‌شود. روش فیلم زیستی (فیلتر زیستی تهویه‌شده) عمدتاً از طریق اکسیداسیون و تجزیه میکروارگانیسم‌های موجود در فیلم زیستی روی مواد پرکننده داخل راکتور، جذب و مهار توسط مواد پرکننده و فیلم زیستی، شکار تدریجی در طول جهت جریان آب، همچنین فرآیند دی‌نیتریفیکاسیون در محیط داخلی فیلم زیستی و بخش‌های بی‌هوازی، کار می‌کند. دارای مزایایی از جمله توانایی بالا در مقاومت در برابر بارهای ضربه‌ای، عملکرد خوب در رسوب‌دهی لجن، توانایی پردازش فاضلاب‌های با غلظت پایین، و سادگی در نگهداری و عملیات است. فیلتر زیستی تهویه‌شده می‌تواند مواد آلی حاوی کربن را حذف کرده و مواد معلق جامد را مهار نماید. بر اساس نحوه تماس فیلم زیستی با فاضلاب، می‌توان آن‌ها را به دو دسته پرشده و غوطه‌ور تقسیم کرد. فرآیند تصفیه با هیدرولیز و اسیدی‌سازی – میکروارگانیسم‌های قابل پرورش: فاضلاب‌های نفت‌پالایشی جزو فاضلاب‌های آلی با غلظت بالا هستند؛ قابلیت بیوشیمیایی آن‌ها پایین است. همچنین، فرآیند نفت‌پالایش پیچیده بوده و اغلب باعث عدم پایداری کیفیت آب خروجی می‌شود. فرآیند هیدرولیز-اسیدیفیکاسیون، به عنوان روشی برای پیش‌پردازش فاضلاب‌های نفتی، می‌تواند به طور قابل توجهی قابلیت بیوشیمیایی فاضلاب را افزایش دهد و تضمینی قابل اعتماد برای فرآیندهای پردازش هوازی بعدی فراهم کند.