PSA غشایی: 【موضوع هفتگی】{۴ آوریل ۲۰۱۱} روشهای جداسازی روغن از آب چه هستند! تبریک میگویم، جشن چینگمینگ نزدیک است!
Thread Content
میخواهم درباره فناوری جداسازی روغن و آب در کشور، با هم صحبت کنم.
آخرین بار این پست توسط siena2008 در تاریخ ۷-۴-۲۰۱۱ ساعت ۱۸:۵۳ ویرایش شد.
فناوریهای تصفیه فاضلاب حاوی روغن: خلاصه: در این مقاله، اصول و ویژگیهای فناوریهای رایج برای تصفیه فاضلاب حاوی روغن، همچنین تجهیزات مورد استفاده برای حذف روغن از فاضلاب، مورد بررسی قرار گرفته است. روشهای مختلف تصفیه فاضلاب حاوی روغن نیز در این مقاله خلاصه شدهاند. کلمات کلیدی: فاضلاب حاوی روغن؛ فناوریها؛ روشهای تصفیه فاضلاب. مقدار فاضلاب حاوی روغن بسیار زیاد است و حوزههای مختلفی را در بر میگیرد؛ به عنوان مثال، در فرآیندهای استخراج نفت، تصفیه نفت، صنایع پتروشیمی، ذخیره و حمل و نقل محصولات نفتی، حوادث کشتیهای نفتی، حمل و نقل دریایی، شستشوی خودروها، تولید ماشینآلات و فرآوری مواد غذایی، همگی منجر به تولید فاضلاب حاوی روغن میشوند. آلودگی نفتی، به عنوان یک نوع آلودگی رایج، خطرات بسیاری برای حفاظت از محیط زیست و تعادل اکولوژیکی ایجاد میکند. امروزه روشهای متعددی برای جداسازی روغن از آب وجود دارد؛ روشهای رایج شامل جداسازی با استفاده از نیروی گرانش، فلوتاسیون با هوا، خرد کردن ذرات، فیلتراسیون، جذب و روش اولتراسونیک میباشد. همچنین، روشهای جدیدی برای حذف روغن در حال توسعه هستند. این مقاله، اصول و روشهای دستگاههای حذف روغن را تشریح میکند. ۱. روش جداسازی تحت نیروی گرانش: روش جداسازی تحت نیروی گرانش، یک روش پردازش اولیه است؛ در این روش از تفاوت چگالی روغن و آب و عدم حلالیت آنها در یکدیگر، برای جداسازی قطرات روغن، مواد معلق و آب، چه در حالت ساکن و چه در حالت جریان، استفاده میشود. قطرات روغنی که در آب پراکنده شدهاند، تحت تأثیر نیروی شناوری، به آرامی به سمت بالا حرکت کرده و لایهبندی میشوند. سرعت حرکت قطرات روغنی به اندازه ذرات روغن، تفاوت چگالی روغن و آب، وضعیت جریان و چسبندگی سیال بستگی دارد. رابطه بین آنها را میتوان با قوانینی مانند قوانین استوکس و نیوتن توصیف کرد. ۱. ۱ خنککننده روغن در جریان افقی: تجهیزات حذف روغن از فاضلاب حاوی روغن در جریان افقی، بر پایه خنککنندههای روغن با صفحات مایل توسعه یافتهاند؛ این تجهیزات از دو بخش تشکیل شدهاند: منطقه تجمع روغن در فاضلاب و منطقه جداسازی روغن. فاضلاب حاوی روغن ابتدا از طریق یک فرآیند تجمعدهی با استفاده از صفحات متقاطع، قطرات روغن کوچک و پراکنده را به قطرات بزرگتر تبدیل میکند؛ همچنین ذرات جامد کوچک نیز به ذرات بزرگتر تبدیل میشوند. سپس، قطرات روغن و ذرات جامد بزرگشده، از طریق بخشهای جداسازی جریان عرضی که دارای مسیرهای خاصی هستند، از آب جدا میشوند. همزمان با جداسازی روغن و آب و مواد جامد، میتوان گاز (گاز طبیعی) نیز را جدا کرد. ۱. جداکننده نفت و آب با صفحات موجدار: اصل عملکرد صفحات موجدار برای حذف روغن، استفاده از تفاوت چگالی روغن و آب است؛ به این ترتیب، قطرات روغن در بالای امتداد موجهای صفحات شناور میشوند و جدا میگردند. نکته کلیدی این روش، استفاده از اصل رسوب در استخرهای کم عمق است؛ در این روش، فاصله بین صفحات موجدار و جریان آب تغییر میکند، در نتیجه مقطع عبور آب نیز تغییر میکند. جریان آب به صورت متناوب گسترش یافته و منقبض میشود و این امر باعث ایجاد جریان آب موجدار (سینوسی) میگردد؛ این امر باعث افزایش احتمال برخورد قطرات روغن با یکدیگر میشود، در نتیجه قطرات روغن کوچکتر، بزرگتر میشوند و سرعت شناور شدن آنها افزایش مییابد؛ این روش منجر به جداسازی روغن از آب میشود. ۱. ۳ جداکنندههای چربی-آب تجمعی: شرکت اتریشی «فره»، نخستین کسی بود که در جهان جداکنندههای چربی-آب تجمعی با پلاتهای موجدار یکپارچه CPS را توسعه داد. این صفحه موجدار، محصولی با حق اختراع شرکت فره است که بر پایه پلیپروپیلن ساخته شده و حاوی افزودنیهای مختلفی است که به آن ویژگیهای چسبندگی نداشتن در برابر روغنها و مقاومت در برابر پیری را میبخشد. صفحات موجدار یکی پس از دیگری روی هم قرار میگیرند و فاصله بین آنها معمولاً ۶ میلیمتر است (در صورتی که میزان مواد معلق در آب بالا باشد، میتوان از فاصله ۱۲ میلیمتری استفاده کرد). ۱. جداکنندههای کارآمد آب آزاد با زاویه بالا: ترکیبی از جداکنندههای آب آزاد افقی و عمودی است که با استفاده از طراحی مبتنی بر زاویه بالا، معایبی مانند سطح کم تماس بین روغن و آب در مخازن عمودی و فاصله کوتاه بین سطح روغن و آب و خروجی آب در مخازن افقی، که منجر به زمان جداسازی ناکافی میشود، را برطرف میکند. ورودی مایع در انتهای بالایی مخزن لولهای قرار دارد؛ قطرات روغن در آب میتوانند یکدیگر را جذب کرده و به سمت بالا حرکت کنند تا به خروجی روغن در بالا برسند، در حالی که آب به سمت پایین حرکت کرده و از خروجی آب در پایین خارج میشود. زاویه شیب این دستگاه کمتر از ۱۲ درجه است؛ طول آن ۱۸.۳ متر بوده و قطر آن در دو مدل ۱۳۷۲ میلیمتر و ۹۱۴ میلیمتر وجود دارد. ۲ روش فیلتراسیون: روش فیلتراسیون، عبور دادن آبهای آلوده از میان دستگاههایی با سوراخهای مناسب یا از میان لایههای فیلتری تشکیل شده از ذرات خاص است؛ در این روش، از ویژگیهایی مانند جذب، الک کردن و برخورد اینرسی برای حذف مواد مضر موجود در آبهای آلوده، مانند مواد معلق و روغنها، استفاده میشود. سه روش رایج برای فیلتراسیون وجود دارد: فیلتراسیون لایهای، فیلتراسیون با دیافراگم و فیلتراسیون با محیط الیافی. روش فیلتراسیون غشایی، که به نام روش جداسازی غشایی نیز شناخته میشود، از غشاهای میکروسوراخدار برای جذب قطرات روغن و مواد فعال سطحی استفاده میکند و عمدتاً برای حذف روغنهای امولسیونی و برخی روغنهای محلول به کار میرود. فیلترهای غشایی شامل فیلترهای اولترافیلتراسیون، فیلترهای نفوذ معکوس و فیلترهای ترکیبی میباشند. مواد فیلمی شامل دو نوع فیلم آلی و فیلم غیرآلی هستند. فیلمهای آلی رایج عبارتند از فیلم فیبر استات، فیلم پلیسولفون و فیلم پلیپروپیلن؛ در حالی که فیلمهای غیرآلی متداول شامل فیلم سرامیکی، آلومینیوم اکسید، کبالت اکسید و تیتانیوم اکسید میباشند. روغن امولسیونی در حالت پایداری قرار دارد و جداسازی آن با روشهای فیزیکی یا شیمیایی بسیار دشوار است. با پیشرفت سریع علم فیلمها، استفاده از روشهای مبتنی بر فیلمها برای تصفیه فاضلاب حاوی روغن در حال تدریجی پذیرش جامعه شده و در صنایع نیز کاربرد یافته است. ۳ روش جداسازی سانتریفوژی: روش جداسازی سانتریفوژی، فرآیندی است که در آن محفظه حاوی آب فاضلاب حاوی روغن، با سرعت بالا چرخانده میشود تا یک میدان نیروی سانتریفوژی ایجاد شود. به دلیل تفاوت چگالی ذرات جامد و قطرات روغن در مقایسه با آب فاضلاب، نیروی سانتریفوژی وارد بر آنها نیز متفاوت است؛ این امر منجر به جداسازی ذرات جامد و قطرات روغن از آب فاضلاب میشود. دستگاه رایج، سانتریفیوژ گردابی آبی است. کاربرد جداکنندههای گردابی در جداسازی مایعات از جامدات از دهه ۱۸۴۰ آغاز شد و امروزه به حد نسبتاً بالایی از رشد رسیدهاند؛ اما تحقیقات در زمینه جداسازی روغن از آب، بسیار دیرتر آغاز شده است. اگرچه اصول پایه جداسازی مایع از جامد و جداسازی مایع از مایع یکسان است، اما ساختار هندسی تجهیزات مربوط به آنها تفاوتهای قابل توجهی دارد. جداکننده گردابی بدون روغن، اصالتاً در بریتانیا ساخته شده است. از اواخر دهه ۶۰ قرن بیستم، آزمایشگاه جریانهای چندفاز و جداسازی مکانیکی تحت رهبری پروفسور مارتین ترو در دانشگاه ساوتهمپتون در بریتانیا، تحقیقاتی در زمینه جداسازی روغن از آب با استفاده از سیستمهای جداسازی چرخشی آغاز کرد و سیستم جداسازی چرخشی مایع-مایع با دو مخرج مخروطی را اختراع نمود. در طول آزمایش، نتایج رضایتبخشی حاصل شد. سپس، یانگ و همکارانش یک سانتریفیوژ گردابی مخروطی تکمخروطی طراحی کردند که دارای عملکرد جداسازی مشابه سانتریفیوژهای گردابی دومخروطی بود، اما ظرفیت پردازش آن دو برابر بود. با طراحی بهینهشده از نظر هندسی، شرکت کونوکو سانتریفیوژ گردابی نوع K را ارائه داد که عملکرد آن در جداسازی قطرات روغن با قطر کمتر از ۱۰ میکرومتر، بهطور چشمگیرتری بهبود یافته است. به دلیل وجود مزایای منحصربهفرد فیلترهای چرخشی، فناوری خنثیسازی روغن با استفاده از این فیلترها، به یک تجهیزات استاندارد ضروری در پردازش فاضلابهای حاوی روغن در کشورهای توسعهیافته، بهویژه در پلتفرمهای استخراج نفت در دریا، تبدیل شده است. ۴ روش شناورسازی: روش شناورسازی، که به آن روش شناورسازی با گاز نیز گفته میشود، یک فناوری تصفیه آب است که در سطح داخلی و بینالمللی مورد مطالعه عمیق و گسترش مداوم قرار گرفته است. این روش شامل ورود هوا یا گازهای دیگر به آب است تا حبابهای ریزی ایجاد شوند؛ در نتیجه، برخی از قطرات روغنی کوچک و ذرات جامد موجود در آب به این حبابها میچسبند و همراه با حبابها به سمت سطح آب صعود کرده و لایهای از کفروغنی تشکیل میدهند. سپس، از دستگاههای مناسب برای جدا کردن روغن استفاده میشود. این روش عمدتاً برای تصفیه روغنهای پراکنده، روغنهای امولسیونی و ذرات جامد ریز با اندازه ۱۰ تا ۶۰ میکرومتر که پس از فرآیند تصفیه در مخازن جداسازی روغن در آب باقی میمانند، استفاده میشود؛ در نتیجه، غلظت روغن در آب خروجی میتواند به ۲۰ تا ۳۰ میلیگرم بر لیتر کاهش یابد. بر اساس روش تولید حبابها، روش شناورسازی با گاز به انواعی مانند شناورسازی با فشار، شناورسازی با پمپاژ گاز و شناورسازی الکترولیتی تقسیم میشود؛ که رایجترین آن، روش شناورسازی با فشار گاز است. ۵ روش اکسیداسیون بیولوژیکی: روش اکسیداسیون بیولوژیکی، روشی است که از طریق فعالیتهای بیوشیمیایی میکروارگانیسمها، آبهای آلوده تصفیه میشوند. روغنها نوعی ماده آلی هیدروکربنی هستند که میتوان با استفاده از فرآیندهای زیستی مانند متابولیسم میکروارگانیسمها، آنها را به دیاکسید کربن و آب تجزیه کرد. مواد آلی موجود در فاضلابهای حاوی روغن، عمدتاً در حالت محلول یا امولسیونی هستند؛ مقدار BOD5 نیز بالا است که این امر به اکسیداسیون توسط موجودات زنده کمک میکند. برای فاضلابهایی که غلظت مواد چرب در آنها کمتر از ۳۰ تا ۵۰ میلیگرم بر لیتر است و در عین حال حاوی سایر مواد مضر قابل تجزیه زیستی نیز هستند، از روشهای بیوشیمیایی برای پردازش آنها استفاده میشود؛ این روشها عمدتاً برای حذف روغنهای محلول در فاضلاب به کار میروند. روشهای رایج فرآوری بیوشیمیایی آبهای آلوده حاوی نفت، شامل روش لجن فعال، روش فیلتراسیون بیولوژیکی و روش دیسکهای بیولوژیکی است. روش لجن فعال کارایی خوبی دارد و عمدتاً برای تصفیه فاضلابهایی با الزامات بالا و کیفیت آب پایدار استفاده میشود. در مقایسه با روش لجن فعال، در روش غشای زیستی، غشاهای زیستی بر روی سطح حاملها رشد میکنند؛ این امر به میکروارگانیسمهایی که سرعت رشد کمتری دارند نیز امکان بقا میدهد و در نتیجه یک اکوسیستم پایدار ایجاد میشود. اما، به دلیل سختی کنترل مقدار میکروارگانیسمهای موجود روی سطح حامل، انعطافپذیری در عملیات کاری کم است و بار حجمی نیز محدود میباشد. ۶ روش شیمیایی: روش شیمیایی که به آن روش دارویی نیز گفته میشود، روشی است که در آن از مواد شیمیایی برای تبدیل مواد آلاینده موجود در فاضلاب به مواد بیخطر استفاده میشود و در نتیجه فاضلاب تصفیه میگردد. روشهای شیمیایی رایج عبارتند از خنثیسازی، رسوبدهی، کواگولاسیون، اکسیداسیون-کاهش و غیره. برای آبهای فاضلاب حاوی روغن، عمدتاً از روش کواگولاسیون استفاده میشود. روش تهنشینی، عبارت است از افزودن مقدار مشخصی از فاکتورهای تهنشینکننده به آبهای آلوده حاوی روغن؛ پس از هیدرولیز در آب، گلولههای دارای بار مثبت تشکیل شده و با روغنهای امولسیونی دارای بار منفی، تعادل الکتریکی برقرار میگردد. در نتیجه، ذرات روغنی یکدیگر را جذب کرده و اندازه آنها بزرگتر میشود؛ همچنین، تودههایی تشکیل میشود که قطرات روغنی کوچک را جذب میکنند. سپس، از طریق روشهای تهنشینی یا شناورسازی، روغن از آب جدا میشود. فلاکولانتهای رایج شامل فلاکولانتهای غیرآلی مانند آلومینیوم کلرید پلیمری (PAC)، آهن سولفات، آلومینیوم سولفات و آهن سولفات فروآلیاژی، و همچنین فلاکولانتهای پلیمری آلی مانند آکریلامید و پلیآکریلامید (PAM) میباشند. میزان استفاده از فلاکولانتهای مختلف و محدوده مناسب pH برای هر کدام متفاوت است. این روش برای قطرات روغنی در حالت امولسیون و سایر ذرات ریز معلقی که نمیتوان آنها را با استفاده از جابجایی تحت تأثیر گرانش جدا کرد، مناسب است. ۷ روش جذب: روش جذب از مواد چربدوست برای جذب روغنهای حلشده و سایر مواد آلی حلشده در فاضلاب استفاده میکند. رایجترین ماده برای جذب روغن، کربن فعال است که میتواند روغنهای پراکنده، روغنهای امولسیونی و روغنهای حلشده در آبهای آلوده را جذب کند. به دلیل ظرفیت جذب محدود کربن فعال (که برای روغن معمولاً بین ۳۰ تا ۸۰ میلیگرم بر گرم است)، هزینه بالای آن و دشواری در بازیافت، معمولاً تنها در مرحله نهایی فرآیندهای چندمرحلهای تصفیه فاضلاب حاوی روغن استفاده میشود؛ در این صورت، غلظت روغن در آب خروجی میتواند به ۰.۱ تا ۰.۲ میلیگرم بر لیتر کاهش یابد. در سال ۱۹۷۶، کارخانه فرآوری نفت چانگلینگ در استان هونان برای پردازش عمیق آبهای زائد، از روش جذب توسط کربن فعال استفاده کرد. در داخل و خارج کشور، دستاوردهای مفیدی نیز در زمینه توسعه جذبکنندههای نوین حاصل شده است. مطالعات نشان دادهاند که گرافیت ورقهای میتواند نفت سنگین ناشی از نشت نفت از کشتیهای نفتی را جذب کرده و به راحتی از آب جدا شود. رزین جذبکننده، نوعی ماده جذبکننده آلی نوین است که در سالهای اخیر توسعه یافته است؛ دارای عملکرد جذب خوبی بوده و بازسازی آن آسان است. این رزین در حال جایگزینی تدریجی فعال کربن است و تعداد فزایندهای از متخصصان در حال مطالعه سنتز و کاربردهای رزینهای جذبکننده روغن با کارایی بالا هستند. مطالعات نشان دادهاند که استفاده از مواد جذبکننده روغن مبتنی بر پلیپروپیلن برای جداسازی و بازیابی مواد روغنی از فاضلابهای صنعتی روغن، امکان انتخاب روش مناسب تصفیه را فراهم میکند؛ که این انتخاب بستگی به ویژگیهای اولیه فاضلاب، الزامات نهایی، میزان جریان آب و سایر عوامل دارد. علاوه بر این، خاکستر زغالسنگ، بوریت اصلاحشده، زغالسنگ سولفورهشده، کربن فشرده، الیاف آلی، فوم جذبکننده روغن، گرانولهای سرامیکی، شن کوارتز، تراشههای چوب و کاه نیز میتوانند به عنوان مواد جذبکننده روغن استفاده شوند. پس از اشباع شدن مواد جذبکننده روغن، بسته به شرایط خاص، یا دوباره بازیافت و مورد استفاده قرار میگیرند یا مستقیماً به عنوان سوخت به کار میروند. ۸ روش ذرهبزرگسازی: روش ذرهبزرگسازی از ویژگی تفاوت چشمگیر در جذب مواد بین روغن و آب استفاده میکند؛ ذرات روغن توسط ماده جذب شده و در سطح و حفرههای ماده باقی میمانند و لایهای از روغن تشکیل میدهند. هنگامی که ضخامت این لایه روغن به حد مشخصی میرسد، تحت تأثیر نیروهای هیدرولیکی و شناوری، این لایه جدا شده و ذرات روغن بزرگتری تشکیل میدهند. بر اساس فرمول استوکس، سرعت شناوری ذرات روغن در آب، متناسب با مجذور قطر آن ذرات است. قطرات روغنی بزرگتر حاصل از پیوستگی، به راحتی میتوانند از آب جدا شوند. فاضلاب پس از فرآیند درشتسازی، از نظر میزان روغن و ویژگیهای روغن آلوده، تغییری نمیکند؛ تنها جداسازی روغن با استفاده از نیروی گرانش آسانتر میشود. ۸.۱ جداسازهای نوین و کارآمد روغن: فناوریهای جداسازی روغن با استفاده از جریان چرخشی، جداسازی روغن با ذرات درشت، و جداسازی روغن با استفاده از صفحات مایل، امروزه به عنوان فناوریهای کارآمد برای جداسازی روغن شناخته میشوند. خنککننده با کارایی بالا، نوعی خنککننده یکپارچه است که چندین فناوری مؤثر برای حذف روغن را در خود ادغام کرده است. ساختار کلی آن به صورت افقی طراحی شده و از بخشهای جریان گردابی، بخش ذرات درشتسازی و بخش حذف روغن با صفحات مایل تشکیل شده است. این روش نه تنها باعث افزایش کارایی حذف روغن میشود، بلکه استفاده از آن نیز آسان بوده و فضای لازم برای استفاده از آن را کاهش میدهد. بر اساس ویژگیهای آب استخراجشده از میدان نفتی جیانگهان، از روش دو مرحلهای ذرات بزرگسازی و دو مرحلهای جداسازی روغن با استفاده از صفحات شیبدار استفاده شده است؛ به طوری که در حالتی که مقدار ρ(روغن) در ورودی کمتر یا معادل ۱٬۰۰۰ میلیگرم بر لیتر باشد، مقدار ρ(روغن) در خروجی به سطح مورد نیاز تجهیزات پسپردازش (فیلترها)، یعنی کمتر یا معادل ۳۰ میلیگرم بر لیتر، میرسد. ۸. فناوری جداسازی روغن و آب EPS: جداکننده روغن و آب EPS، یک دستگاه کارآمد و پیشرفته برای جداسازی روغن و آب است. این دستگاه، فناوریهای پیشرفته امروزی برای حذف روغن و فرآیندهای تجمع ذرات درشت را با یکدیگر ترکیب کرده است؛ به طوری که پیشپردازش فاضلاب، جداسازی روغن از آب، رسوبگیری مجدد و بازیابی روغن را در یک سیستم انجام میدهد. این دستگاه دارای مزایایی مانند هزینه کم نصب و عملکرد، جداسازی خوب روغن از آب، و سادگی در نگهداری است؛ لذا جایگزین مناسبی برای مخازن عمودی برای حذف روغن و دستگاههای حذف روغن با صفحات مایل (مانند دستگاههای API، CPI و PPI) محسوب میشود. دستگاه جداساز روغن و آب EPS در حال حاضر در کره جنوبی، ایالات متحده، لهستان، هند، تایلند، چین و سایر کشورها مورد استفاده عملی قرار گرفته است و عملکرد آن در تصفیه فاضلاب به طور کلی خوب است. ۹. فناوریهای تخلیه آب با امواج صوتی، مایکروویو و اولتراسونیک: امواج صوتی میتوانند سرعت تجمع قطرات آب را افزایش داده و کارایی تخلیه نفت خام را بالا ببرند؛ اولتراسونیک نیز میتواند مصرف انرژی را کاهش داده و مقدار مواد مورد استفاده برای جداسازی نفت را کم کند؛ در حالی که مایکروویو علاوه بر کاهش پایداری امولسیون، میتواند آن را گرم کرده و به تجمع قطرات آب کمک کند. این روشها در حل مشکلات تخلیه عمیق نفت خام در مناطق نفتی قدیمی در شرق کشور، که به دلیل روشهای استخراج مختلف، دارای ویژگیهای پیچیدهای هستند، پتانسیل استفاده خوبی دارند. موج میکروویو به موجهای الکترومغناطیسی با فرکانس ۳۰۰ مگاهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز اطلاق میشود. فناوری پردازش آب با امواج مایکروویو، فناوری نوینی است که از اثرات کاتالیزوری قوی میدان امواج مایکروویو بر واکنشهای فیزیکوشیمیایی در جریانهای تکفازی و چندفازی، قابلیت نفوذ، تأمین انرژی انتخابی، و همچنین توانایی نابودی میکروارگانیسمها، برای پردازش آب استفاده میکند. اولتراسوند نوعی موج مکانیکی با فرکانس بالا است؛ فرکانس آن معمولاً بین ۲ × ۱۰⁴ تا ۵ × ۱۰⁸ هرتز است. این موج دارای ویژگیهایی مانند تمرکز انرژی و قدرت نفوذ بالا میباشد. اولتراسونیک در آب میتواند اثرات تجمع، حفره یا اثر کاویتاسیون ایجاد کند. وقتی امواج فراصوت از محلول حاوی فاضلاب عبور میکنند، باعث میشوند قطرات روغنی کوچک همراه با آب لرزش کنند. اما از آنجایی که ذرات با اندازههای مختلف، سرعت لرزش نسبی متفاوتی دارند، قطرات روغن با یکدیگر برخورد کرده و به هم میچسبند و در نتیجه حجم قطرات روغن افزایش مییابد. سپس، از آنجایی که ذرات بزرگ شدهاند و دیگر نمیتوانند با امواج صوتی لرزش کنند، تنها حرکت تصادفی انجام میدهند. در نهایت، قطرات روغنی کوچک در آب تجمع یافته و به سمت بالا میآیند و جداسازی روغن از آب به خوبی انجام میشود. هنگام پردازش فاضلاب حاوی روغن امولسیونی با امواج فراصوت، لازم است ابتدا از طریق آزمایش، فرکانس بهینه امواج فراصوت مشخص شود؛ در غیر این صورت ممکن است اثر خرد کردن توسط امواج فراصوت رخ دهد و بر کارایی پردازش تأثیر بگذارد. در حال حاضر، پژوهشگران داخلی و خارجی از فناوری امواج فراصوت برای تجزیه مواد آلاینده موجود در آب استفاده کردهاند؛ تعداد این روشها به دهها مورد میرسد. اما موادی که مورد مطالعه قرار گرفتهاند، عمدتاً سیستمهای شبیهسازیشده تکجزئی هستند، در حالی که فاضلابهای واقعی معمولاً حاوی چندین نوع ماده آلاینده هستند. بنابراین، کاربرد فناوری امواج فراصوت در پردازش واقعی فاضلاب، نیازمند مطالعات بیشتری است. علاوه بر این، تحقیقات فعلی در زمینه استفاده از فناوری اولتراسوند برای تجزیه آلایندههای موجود در آب، عمدتاً در مرحله آزمایشگاهی قرار دارند. همچنین، به دلیل کافی نبود تحقیقات در زمینه مکانیسم تجزیه در فرآیندهای شیمیایی صوتی، دینامیک واکنشها و طراحی راکتورهای مناسب، هنوز امکان پیادهسازی این روش در مقیاس صنعتی وجود ندارد. ۱۰. فناوری ترکیبی اولتراسوند/الکتروشیمی: با استفاده از اثر کاویتاسیون ناشی از اولتراسوند، میتوان در واکنشهای الکتروشیمیایی جلوی تشکیل لایههای پوششی روی الکترودها را گرفت و از کاهش فعالیت آنها جلوگیری کرد؛ همچنین، اثر کاویتاسیون اولتراسوند به تولید گروه ·OH در فرآیندهای الکتروکاتالیزی کمک میکند و در نتیجه سرعت تجزیه آلایندههای موجود در آبهای آلوده افزایش مییابد؛ علاوه بر این، اولتراسوند میتواند مواد آلی را در محلولهای آبی به خوبی پراکنده کند و در نتیجه توانایی تصفیهکنندهها را به طور قابل توجهی افزایش دهد. میزرا و همکارانش هنگام انجام فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی آبهای آلوده حاوی فنول، متوجه شدند که در غیاب امواج فراصوت، نرخ تجزیه تنها ۵۰٪ است؛ اما با استفاده از امواج فراصوت با فرکانس ۲۵ کیلوهرتز و توان ۱۰۴ وات بر متر مربع، نرخ تجزیه فنول به ۸۰٪ افزایش مییابد. لیو جینگ و همکارانش با استفاده از فناوری ترکیبی اولتراسوند/الکتروشیمی برای پردازش فاضلابهای صنعتی رنگرزی، نشان دادند که در اثر همکاری اولتراسوند و میدان الکتریکی، نرخ رنگزدایی فاضلاب **بالاتر از زمان استفاده تنها از اولتراسوند** است.
فناوریهای تصفیه فاضلاب حاوی روغن: خلاصه: در این مقاله، اصول و ویژگیهای فناوریهای رایج برای تصفیه فاضلاب حاوی روغن، همچنین تجهیزات مورد استفاده برای حذف روغن از فاضلاب، مورد بررسی قرار گرفته است. روشهای مختلف تصفیه فاضلاب حاوی روغن نیز در این مقاله خلاصه شدهاند. کلمات کلیدی: فاضلاب حاوی روغن؛ فناوریها؛ روشهای تصفیه فاضلاب. مقدار فاضلاب حاوی روغن بسیار زیاد است و حوزههای مختلفی را در بر میگیرد؛ به عنوان مثال، در فرآیندهای استخراج نفت، تصفیه نفت، صنایع پتروشیمی، ذخیره و حمل و نقل محصولات نفتی، حوادث کشتیهای نفتی، حمل و نقل دریایی، شستشوی خودروها، تولید ماشینآلات و فرآوری مواد غذایی، همگی منجر به تولید فاضلاب حاوی روغن میشوند. آلودگی نفتی، به عنوان یک نوع آلودگی رایج، خطرات بسیاری برای حفاظت از محیط زیست و تعادل اکولوژیکی ایجاد میکند. امروزه روشهای متعددی برای جداسازی روغن از آب وجود دارد؛ روشهای رایج شامل جداسازی با استفاده از نیروی گرانش، فلوتاسیون با هوا، خرد کردن ذرات، فیلتراسیون، جذب و روش اولتراسونیک میباشد. همچنین، روشهای جدیدی برای حذف روغن در حال توسعه هستند. این مقاله، اصول و روشهای دستگاههای حذف روغن را تشریح میکند. ۱. روش جداسازی تحت نیروی گرانش: روش جداسازی تحت نیروی گرانش، یک روش پردازش اولیه است؛ در این روش از تفاوت چگالی روغن و آب و عدم حلالیت آنها در یکدیگر، برای جداسازی قطرات روغن، مواد معلق و آب، چه در حالت ساکن و چه در حالت جریان، استفاده میشود. قطرات روغنی که در آب پراکنده شدهاند، تحت تأثیر نیروی شناوری، به آرامی به سمت بالا حرکت کرده و لایهبندی میشوند. سرعت حرکت قطرات روغنی به اندازه ذرات روغن، تفاوت چگالی روغن و آب، وضعیت جریان و چسبندگی سیال بستگی دارد. رابطه بین آنها را میتوان با قوانینی مانند قوانین استوکس و نیوتن توصیف کرد. ۱. ۱ خنککننده روغن در جریان افقی: تجهیزات حذف روغن از فاضلاب حاوی روغن در جریان افقی، بر پایه خنککنندههای روغن با صفحات مایل توسعه یافتهاند؛ این تجهیزات از دو بخش تشکیل شدهاند: منطقه تجمع روغن در فاضلاب و منطقه جداسازی روغن. فاضلاب حاوی روغن ابتدا از طریق یک فرآیند تجمعدهی با استفاده از صفحات متقاطع، قطرات روغن کوچک و پراکنده را به قطرات بزرگتر تبدیل میکند؛ همچنین ذرات جامد کوچک نیز به ذرات بزرگتر تبدیل میشوند. سپس، قطرات روغن و ذرات جامد بزرگشده، از طریق بخشهای جداسازی جریان عرضی که دارای مسیرهای خاصی هستند، از آب جدا میشوند. همزمان با جداسازی روغن و آب و مواد جامد، میتوان گاز (گاز طبیعی) نیز را جدا کرد. ۱. جداکننده نفت و آب با صفحات موجدار: اصل عملکرد صفحات موجدار برای حذف روغن، استفاده از تفاوت چگالی روغن و آب است؛ به این ترتیب، قطرات روغن در بالای امتداد موجهای صفحات شناور میشوند و جدا میگردند. نکته کلیدی این روش، استفاده از اصل رسوب در استخرهای کم عمق است؛ در این روش، فاصله بین صفحات موجدار و جریان آب تغییر میکند، در نتیجه مقطع عبور آب نیز تغییر میکند. جریان آب به صورت متناوب گسترش یافته و منقبض میشود و این امر باعث ایجاد جریان آب موجدار (سینوسی) میگردد؛ این امر باعث افزایش احتمال برخورد قطرات روغن با یکدیگر میشود، در نتیجه قطرات روغن کوچکتر، بزرگتر میشوند و سرعت شناور شدن آنها افزایش مییابد؛ این روش منجر به جداسازی روغن از آب میشود. ۱. ۳ جداکنندههای چربی-آب تجمعی: شرکت اتریشی «فره»، نخستین کسی بود که در جهان جداکنندههای چربی-آب تجمعی با پلاتهای موجدار یکپارچه CPS را توسعه داد. این صفحه موجدار، محصولی با حق اختراع شرکت فره است که بر پایه پلیپروپیلن ساخته شده و حاوی افزودنیهای مختلفی است که به آن ویژگیهای چسبندگی نداشتن در برابر روغنها و مقاومت در برابر پیری را میبخشد. صفحات موجدار یکی پس از دیگری روی هم قرار میگیرند و فاصله بین آنها معمولاً ۶ میلیمتر است (در صورتی که میزان مواد معلق در آب بالا باشد، میتوان از فاصله ۱۲ میلیمتری استفاده کرد). ۱. جداکنندههای کارآمد آب آزاد با زاویه بالا: ترکیبی از جداکنندههای آب آزاد افقی و عمودی است که با استفاده از طراحی مبتنی بر زاویه بالا، معایبی مانند سطح کم تماس بین روغن و آب در مخازن عمودی و فاصله کوتاه بین سطح روغن و آب و خروجی آب در مخازن افقی، که منجر به زمان جداسازی ناکافی میشود، را برطرف میکند. ورودی مایع در انتهای بالایی مخزن لولهای قرار دارد؛ قطرات روغن در آب میتوانند یکدیگر را جذب کرده و به سمت بالا حرکت کنند تا به خروجی روغن در بالا برسند، در حالی که آب به سمت پایین حرکت کرده و از خروجی آب در پایین خارج میشود. زاویه شیب این دستگاه کمتر از ۱۲ درجه است؛ طول آن ۱۸.۳ متر بوده و قطر آن در دو مدل ۱۳۷۲ میلیمتر و ۹۱۴ میلیمتر وجود دارد. ۲ روش فیلتراسیون: روش فیلتراسیون، عبور دادن آبهای آلوده از میان دستگاههایی با سوراخهای مناسب یا از میان لایههای فیلتری تشکیل شده از ذرات خاص است؛ در این روش، از ویژگیهایی مانند جذب، الک کردن و برخورد اینرسی برای حذف مواد مضر موجود در آبهای آلوده، مانند مواد معلق و روغنها، استفاده میشود. سه روش رایج برای فیلتراسیون وجود دارد: فیلتراسیون لایهای، فیلتراسیون با دیافراگم و فیلتراسیون با محیط الیافی. روش فیلتراسیون غشایی، که به نام روش جداسازی غشایی نیز شناخته میشود، از غشاهای میکروسوراخدار برای جذب قطرات روغن و مواد فعال سطحی استفاده میکند و عمدتاً برای حذف روغنهای امولسیونی و برخی روغنهای محلول به کار میرود. فیلترهای غشایی شامل فیلترهای اولترافیلتراسیون، فیلترهای نفوذ معکوس و فیلترهای ترکیبی میباشند. مواد فیلمی شامل دو نوع فیلم آلی و فیلم غیرآلی هستند. فیلمهای آلی رایج عبارتند از فیلم فیبر استات، فیلم پلیسولفون و فیلم پلیپروپیلن؛ در حالی که فیلمهای غیرآلی متداول شامل فیلم سرامیکی، آلومینیوم اکسید، کبالت اکسید و تیتانیوم اکسید میباشند. روغن امولسیونی در حالت پایداری قرار دارد و جداسازی آن با روشهای فیزیکی یا شیمیایی بسیار دشوار است. با پیشرفت سریع علم فیلمها، استفاده از روشهای مبتنی بر فیلمها برای تصفیه فاضلاب حاوی روغن در حال تدریجی پذیرش جامعه شده و در صنایع نیز کاربرد یافته است. ۳ روش جداسازی سانتریفوژی: روش جداسازی سانتریفوژی، فرآیندی است که در آن محفظه حاوی آب فاضلاب حاوی روغن، با سرعت بالا چرخانده میشود تا یک میدان نیروی سانتریفوژی ایجاد شود. به دلیل تفاوت چگالی ذرات جامد و قطرات روغن در مقایسه با آب فاضلاب، نیروی سانتریفوژی وارد بر آنها نیز متفاوت است؛ این امر منجر به جداسازی ذرات جامد و قطرات روغن از آب فاضلاب میشود. دستگاه رایج، سانتریفیوژ گردابی آبی است. کاربرد جداکنندههای گردابی در جداسازی مایعات از جامدات از دهه ۱۸۴۰ آغاز شد و امروزه به حد نسبتاً بالایی از رشد رسیدهاند؛ اما تحقیقات در زمینه جداسازی روغن از آب، بسیار دیرتر آغاز شده است. اگرچه اصول پایه جداسازی مایع از جامد و جداسازی مایع از مایع یکسان است، اما ساختار هندسی تجهیزات مربوط به آنها تفاوتهای قابل توجهی دارد. جداکننده گردابی بدون روغن، اصالتاً در بریتانیا ساخته شده است. از اواخر دهه ۶۰ قرن بیستم، آزمایشگاه جریانهای چندفاز و جداسازی مکانیکی تحت رهبری پروفسور مارتین ترو در دانشگاه ساوتهمپتون در بریتانیا، تحقیقاتی در زمینه جداسازی روغن از آب با استفاده از سیستمهای جداسازی چرخشی آغاز کرد و سیستم جداسازی چرخشی مایع-مایع با دو مخرج مخروطی را اختراع نمود. در طول آزمایش، نتایج رضایتبخشی حاصل شد. سپس، یانگ و همکارانش یک سانتریفیوژ گردابی مخروطی تکمخروطی طراحی کردند که دارای عملکرد جداسازی مشابه سانتریفیوژهای گردابی دومخروطی بود، اما ظرفیت پردازش آن دو برابر بود. با طراحی بهینهشده از نظر هندسی، شرکت کونوکو سانتریفیوژ گردابی نوع K را ارائه داد که عملکرد آن در جداسازی قطرات روغن با قطر کمتر از ۱۰ میکرومتر، بهطور چشمگیرتری بهبود یافته است. به دلیل وجود مزایای منحصربهفرد فیلترهای چرخشی، فناوری خنثیسازی روغن با استفاده از این فیلترها، به یک تجهیزات استاندارد ضروری در پردازش فاضلابهای حاوی روغن در کشورهای توسعهیافته، بهویژه در پلتفرمهای استخراج نفت در دریا، تبدیل شده است. ۴ روش شناورسازی: روش شناورسازی، که به آن روش شناورسازی با گاز نیز گفته میشود، یک فناوری تصفیه آب است که در سطح داخلی و بینالمللی مورد مطالعه عمیق و گسترش مداوم قرار گرفته است. این روش شامل ورود هوا یا گازهای دیگر به آب است تا حبابهای ریزی ایجاد شوند؛ در نتیجه، برخی از قطرات روغنی کوچک و ذرات جامد موجود در آب به این حبابها میچسبند و همراه با حبابها به سمت سطح آب صعود کرده و لایهای از کفروغنی تشکیل میدهند. سپس، از دستگاههای مناسب برای جدا کردن روغن استفاده میشود. این روش عمدتاً برای تصفیه روغنهای پراکنده، روغنهای امولسیونی و ذرات جامد ریز با اندازه ۱۰ تا ۶۰ میکرومتر که پس از فرآیند تصفیه در مخازن جداسازی روغن در آب باقی میمانند، استفاده میشود؛ در نتیجه، غلظت روغن در آب خروجی میتواند به ۲۰ تا ۳۰ میلیگرم بر لیتر کاهش یابد. بر اساس روش تولید حبابها، روش شناورسازی با گاز به انواعی مانند شناورسازی با فشار، شناورسازی با پمپاژ گاز و شناورسازی الکترولیتی تقسیم میشود؛ که رایجترین آن، روش شناورسازی با فشار گاز است. ۵ روش اکسیداسیون بیولوژیکی: روش اکسیداسیون بیولوژیکی، روشی است که از طریق فعالیتهای بیوشیمیایی میکروارگانیسمها، آبهای آلوده تصفیه میشوند. روغنها نوعی ماده آلی هیدروکربنی هستند که میتوان با استفاده از فرآیندهای زیستی مانند متابولیسم میکروارگانیسمها، آنها را به دیاکسید کربن و آب تجزیه کرد. مواد آلی موجود در فاضلابهای حاوی روغن، عمدتاً در حالت محلول یا امولسیونی هستند؛ مقدار BOD5 نیز بالا است که این امر به اکسیداسیون توسط موجودات زنده کمک میکند. برای فاضلابهایی که غلظت مواد چرب در آنها کمتر از ۳۰ تا ۵۰ میلیگرم بر لیتر است و در عین حال حاوی سایر مواد مضر قابل تجزیه زیستی نیز هستند، از روشهای بیوشیمیایی برای پردازش آنها استفاده میشود؛ این روشها عمدتاً برای حذف روغنهای محلول در فاضلاب به کار میروند. روشهای رایج فرآوری بیوشیمیایی آبهای آلوده حاوی نفت، شامل روش لجن فعال، روش فیلتراسیون بیولوژیکی و روش دیسکهای بیولوژیکی است. روش لجن فعال کارایی خوبی دارد و عمدتاً برای تصفیه فاضلابهایی با الزامات بالا و کیفیت آب پایدار استفاده میشود. در مقایسه با روش لجن فعال، در روش غشای زیستی، غشاهای زیستی بر روی سطح حاملها رشد میکنند؛ این امر به میکروارگانیسمهایی که سرعت رشد کمتری دارند نیز امکان بقا میدهد و در نتیجه یک اکوسیستم پایدار ایجاد میشود. اما، به دلیل سختی کنترل مقدار میکروارگانیسمهای موجود روی سطح حامل، انعطافپذیری در عملیات کاری کم است و بار حجمی نیز محدود میباشد. ۶ روش شیمیایی: روش شیمیایی که به آن روش دارویی نیز گفته میشود، روشی است که در آن از مواد شیمیایی برای تبدیل مواد آلاینده موجود در فاضلاب به مواد بیخطر استفاده میشود و در نتیجه فاضلاب تصفیه میگردد. روشهای شیمیایی رایج عبارتند از خنثیسازی، رسوبدهی، کواگولاسیون، اکسیداسیون-کاهش و غیره. برای آبهای فاضلاب حاوی روغن، عمدتاً از روش کواگولاسیون استفاده میشود. روش تهنشینی، عبارت است از افزودن مقدار مشخصی از فاکتورهای تهنشینکننده به آبهای آلوده حاوی روغن؛ پس از هیدرولیز در آب، گلولههای دارای بار مثبت تشکیل شده و با روغنهای امولسیونی دارای بار منفی، تعادل الکتریکی برقرار میگردد. در نتیجه، ذرات روغنی یکدیگر را جذب کرده و اندازه آنها بزرگتر میشود؛ همچنین، تودههایی تشکیل میشود که قطرات روغنی کوچک را جذب میکنند. سپس، از طریق روشهای تهنشینی یا شناورسازی، روغن از آب جدا میشود. فلاکولانتهای رایج شامل فلاکولانتهای غیرآلی مانند آلومینیوم کلرید پلیمری (PAC)، آهن سولفات، آلومینیوم سولفات و آهن سولفات فروآلیاژی، و همچنین فلاکولانتهای پلیمری آلی مانند آکریلامید و پلیآکریلامید (PAM) میباشند. میزان استفاده از فلاکولانتهای مختلف و محدوده مناسب pH برای هر کدام متفاوت است. این روش برای قطرات روغنی در حالت امولسیون و سایر ذرات ریز معلقی که نمیتوان آنها را با استفاده از جابجایی تحت تأثیر گرانش جدا کرد، مناسب است. ۷ روش جذب: روش جذب از مواد چربدوست برای جذب روغنهای حلشده و سایر مواد آلی حلشده در فاضلاب استفاده میکند. رایجترین ماده برای جذب روغن، کربن فعال است که میتواند روغنهای پراکنده، روغنهای امولسیونی و روغنهای حلشده در آبهای آلوده را جذب کند. به دلیل ظرفیت جذب محدود کربن فعال (که برای روغن معمولاً بین ۳۰ تا ۸۰ میلیگرم بر گرم است)، هزینه بالای آن و دشواری در بازیافت، معمولاً تنها در مرحله نهایی فرآیندهای چندمرحلهای تصفیه فاضلاب حاوی روغن استفاده میشود؛ در این صورت، غلظت روغن در آب خروجی میتواند به ۰.۱ تا ۰.۲ میلیگرم بر لیتر کاهش یابد. در سال ۱۹۷۶، کارخانه فرآوری نفت چانگلینگ در استان هونان برای پردازش عمیق آبهای زائد، از روش جذب توسط کربن فعال استفاده کرد. در داخل و خارج کشور، دستاوردهای مفیدی نیز در زمینه توسعه جذبکنندههای نوین حاصل شده است. مطالعات نشان دادهاند که گرافیت ورقهای میتواند نفت سنگین ناشی از نشت نفت از کشتیهای نفتی را جذب کرده و به راحتی از آب جدا شود. رزین جذبکننده، نوعی ماده جذبکننده آلی نوین است که در سالهای اخیر توسعه یافته است؛ دارای عملکرد جذب خوبی بوده و بازسازی آن آسان است. این رزین در حال جایگزینی تدریجی فعال کربن است و تعداد فزایندهای از متخصصان در حال مطالعه سنتز و کاربردهای رزینهای جذبکننده روغن با کارایی بالا هستند. مطالعات نشان دادهاند که استفاده از مواد جذبکننده روغن مبتنی بر پلیپروپیلن برای جداسازی و بازیابی مواد روغنی از فاضلابهای صنعتی روغن، امکان انتخاب روش مناسب تصفیه را فراهم میکند؛ که این انتخاب بستگی به ویژگیهای اولیه فاضلاب، الزامات نهایی، میزان جریان آب و سایر عوامل دارد. علاوه بر این، خاکستر زغالسنگ، بوریت اصلاحشده، زغالسنگ سولفورهشده، کربن فشرده، الیاف آلی، فوم جذبکننده روغن، گرانولهای سرامیکی، شن کوارتز، تراشههای چوب و کاه نیز میتوانند به عنوان مواد جذبکننده روغن استفاده شوند. پس از اشباع شدن مواد جذبکننده روغن، بسته به شرایط خاص، یا دوباره بازیافت و مورد استفاده قرار میگیرند یا مستقیماً به عنوان سوخت به کار میروند. ۸ روش ذرهبزرگسازی: روش ذرهبزرگسازی از ویژگی تفاوت چشمگیر در جذب مواد بین روغن و آب استفاده میکند؛ ذرات روغن توسط ماده جذب شده و در سطح و حفرههای ماده باقی میمانند و لایهای از روغن تشکیل میدهند. هنگامی که ضخامت این لایه روغن به حد مشخصی میرسد، تحت تأثیر نیروهای هیدرولیکی و شناوری، این لایه جدا شده و ذرات روغن بزرگتری تشکیل میدهند. بر اساس فرمول استوکس، سرعت شناوری ذرات روغن در آب، متناسب با مجذور قطر آن ذرات است. قطرات روغنی بزرگتر حاصل از پیوستگی، به راحتی میتوانند از آب جدا شوند. فاضلاب پس از فرآیند درشتسازی، از نظر میزان روغن و ویژگیهای روغن آلوده، تغییری نمیکند؛ تنها جداسازی روغن با استفاده از نیروی گرانش آسانتر میشود. ۸.۱ جداسازهای نوین و کارآمد روغن: فناوریهای جداسازی روغن با استفاده از جریان چرخشی، جداسازی روغن با ذرات درشت، و جداسازی روغن با استفاده از صفحات مایل، امروزه به عنوان فناوریهای کارآمد برای جداسازی روغن شناخته میشوند. خنککننده با کارایی بالا، نوعی خنککننده یکپارچه است که چندین فناوری مؤثر برای حذف روغن را در خود ادغام کرده است. ساختار کلی آن به صورت افقی طراحی شده و از بخشهای جریان گردابی، بخش ذرات درشتسازی و بخش حذف روغن با صفحات مایل تشکیل شده است. این روش نه تنها باعث افزایش کارایی حذف روغن میشود، بلکه استفاده از آن نیز آسان بوده و فضای لازم برای استفاده از آن را کاهش میدهد. بر اساس ویژگیهای آب استخراجشده از میدان نفتی جیانگهان، از روش دو مرحلهای ذرات بزرگسازی و دو مرحلهای جداسازی روغن با استفاده از صفحات شیبدار استفاده شده است؛ به طوری که در حالتی که مقدار ρ(روغن) در ورودی کمتر یا معادل ۱٬۰۰۰ میلیگرم بر لیتر باشد، مقدار ρ(روغن) در خروجی به سطح مورد نیاز تجهیزات پسپردازش (فیلترها)، یعنی کمتر یا معادل ۳۰ میلیگرم بر لیتر، میرسد. ۸. فناوری جداسازی روغن و آب EPS: جداکننده روغن و آب EPS، یک دستگاه کارآمد و پیشرفته برای جداسازی روغن و آب است. این دستگاه، فناوریهای پیشرفته امروزی برای حذف روغن و فرآیندهای تجمع ذرات درشت را با یکدیگر ترکیب کرده است؛ به طوری که پیشپردازش فاضلاب، جداسازی روغن از آب، رسوبگیری مجدد و بازیابی روغن را در یک سیستم انجام میدهد. این دستگاه دارای مزایایی مانند هزینه کم نصب و عملکرد، جداسازی خوب روغن از آب، و سادگی در نگهداری است؛ لذا جایگزین مناسبی برای مخازن عمودی برای حذف روغن و دستگاههای حذف روغن با صفحات مایل (مانند دستگاههای API، CPI و PPI) محسوب میشود. دستگاه جداساز روغن و آب EPS در حال حاضر در کره جنوبی، ایالات متحده، لهستان، هند، تایلند، چین و سایر کشورها مورد استفاده عملی قرار گرفته است و عملکرد آن در تصفیه فاضلاب به طور کلی خوب است. ۹. فناوریهای تخلیه آب با امواج صوتی، مایکروویو و اولتراسونیک: امواج صوتی میتوانند سرعت تجمع قطرات آب را افزایش داده و کارایی تخلیه نفت خام را بالا ببرند؛ اولتراسونیک نیز میتواند مصرف انرژی را کاهش داده و مقدار مواد مورد استفاده برای جداسازی نفت را کم کند؛ در حالی که مایکروویو علاوه بر کاهش پایداری امولسیون، میتواند آن را گرم کرده و به تجمع قطرات آب کمک کند. این روشها در حل مشکلات تخلیه عمیق نفت خام در مناطق نفتی قدیمی در شرق کشور، که به دلیل روشهای استخراج مختلف، دارای ویژگیهای پیچیدهای هستند، پتانسیل استفاده خوبی دارند. موج میکروویو به موجهای الکترومغناطیسی با فرکانس ۳۰۰ مگاهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز اطلاق میشود. فناوری پردازش آب با امواج مایکروویو، فناوری نوینی است که از اثرات کاتالیزوری قوی میدان امواج مایکروویو بر واکنشهای فیزیکوشیمیایی در جریانهای تکفازی و چندفازی، قابلیت نفوذ، تأمین انرژی انتخابی، و همچنین توانایی نابودی میکروارگانیسمها، برای پردازش آب استفاده میکند. اولتراسوند نوعی موج مکانیکی با فرکانس بالا است؛ فرکانس آن معمولاً بین ۲ × ۱۰⁴ تا ۵ × ۱۰⁸ هرتز است. این موج دارای ویژگیهایی مانند تمرکز انرژی و قدرت نفوذ بالا میباشد. اولتراسونیک در آب میتواند اثرات تجمع، حفره یا اثر کاویتاسیون ایجاد کند. وقتی امواج فراصوت از محلول حاوی فاضلاب عبور میکنند، باعث میشوند قطرات روغنی کوچک همراه با آب لرزش کنند. اما از آنجایی که ذرات با اندازههای مختلف، سرعت لرزش نسبی متفاوتی دارند، قطرات روغن با یکدیگر برخورد کرده و به هم میچسبند و در نتیجه حجم قطرات روغن افزایش مییابد. سپس، از آنجایی که ذرات بزرگ شدهاند و دیگر نمیتوانند با امواج صوتی لرزش کنند، تنها حرکت تصادفی انجام میدهند. در نهایت، قطرات روغنی کوچک در آب تجمع یافته و به سمت بالا میآیند و جداسازی روغن از آب به خوبی انجام میشود. هنگام پردازش فاضلاب حاوی روغن امولسیونی با امواج فراصوت، لازم است ابتدا از طریق آزمایش، فرکانس بهینه امواج فراصوت مشخص شود؛ در غیر این صورت ممکن است اثر خرد کردن توسط امواج فراصوت رخ دهد و بر کارایی پردازش تأثیر بگذارد. در حال حاضر، پژوهشگران داخلی و خارجی از فناوری امواج فراصوت برای تجزیه مواد آلاینده موجود در آب استفاده کردهاند؛ تعداد این روشها به دهها مورد میرسد. اما موادی که مورد مطالعه قرار گرفتهاند، عمدتاً سیستمهای شبیهسازیشده تکجزئی هستند، در حالی که فاضلابهای واقعی معمولاً حاوی چندین نوع ماده آلاینده هستند. بنابراین، کاربرد فناوری امواج فراصوت در پردازش واقعی فاضلاب، نیازمند مطالعات بیشتری است. علاوه بر این، تحقیقات فعلی در زمینه استفاده از فناوری اولتراسوند برای تجزیه آلایندههای موجود در آب، عمدتاً در مرحله آزمایشگاهی قرار دارند. همچنین، به دلیل کافی نبود تحقیقات در زمینه مکانیسم تجزیه در فرآیندهای شیمیایی صوتی، دینامیک واکنشها و طراحی راکتورهای مناسب، هنوز امکان پیادهسازی این روش در مقیاس صنعتی وجود ندارد. ۱۰. فناوری ترکیبی اولتراسوند/الکتروشیمی: با استفاده از اثر کاویتاسیون ناشی از اولتراسوند، میتوان در واکنشهای الکتروشیمیایی جلوی تشکیل لایههای پوششی روی الکترودها را گرفت و از کاهش فعالیت آنها جلوگیری کرد؛ همچنین، اثر کاویتاسیون اولتراسوند به تولید گروه ·OH در فرآیندهای الکتروکاتالیزی کمک میکند و در نتیجه سرعت تجزیه آلایندههای موجود در آبهای آلوده افزایش مییابد؛ علاوه بر این، اولتراسوند میتواند مواد آلی را در محلولهای آبی به خوبی پراکنده کند و در نتیجه توانایی تصفیهکنندهها را به طور قابل توجهی افزایش دهد. میزرا و همکارانش هنگام انجام فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی آبهای آلوده حاوی فنول، متوجه شدند که در غیاب امواج فراصوت، نرخ تجزیه تنها ۵۰٪ است؛ اما با استفاده از امواج فراصوت با فرکانس ۲۵ کیلوهرتز و توان ۱۰۴ وات بر متر مربع، نرخ تجزیه فنول به ۸۰٪ افزایش مییابد. لیو جینگ و همکارانش با استفاده از فناوری ترکیبی اولتراسوند/الکتروشیمی برای پردازش فاضلابهای صنعتی رنگرزی، نشان دادند که در اثر همکاری اولتراسوند و میدان الکتریکی، نرخ رنگزدایی فاضلاب **بالاتر از زمان استفاده تنها از اولتراسوند** است.
آخرین بار این پست توسط siena2008 در تاریخ ۷-۴-۲۰۱۱ ساعت ۱۸:۵۳ ویرایش شد. ماده فیلتراسیون جدید برای جداسازی روغن از آب، از محلول پلیمری PTFE تولید شده در ایالات متحده استفاده میکند؛ همچنین افزودنیهای چربیدوست نیز به آن اضافه میشود. پس از مخلوط کردن، این مواد به طور یکنواخت روی الوارهای فولادی سوزانده میشوند؛ در نتیجه سطح ماده فیلتراسیون دارای ویژگیهای ضدآب و چربیدوست بوده، اما روغن را نمیچسباند (کشش سطحی: ۱۸.۵ مگانیوتن بر متر). هنگامی که روغن با ماده فیلتر کننده در تماس قرار میگیرد، قطرات روغن ریز را به قطرات بزرگتر تبدیل میکند؛ سپس با جریان آب، به تدریج به سمت سطح مایع حرکت کرده و لایهای از روغن را تشکیل میدهند. مساحت ماده فیلتر و ابعاد ظاهری آن را میتوان بر اساس شرایط استفاده واقعی طراحی و نصب کرد؛ به طور معمول، این فیلترها قادر به پردازش ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ تن محصول حاوی ۹۰٪ روغن در ساعت هستند.
۱. بحث درباره جداسازی روغن و آب: روغن و آب هر دو مایع هستند؛ بنابراین جداسازی مخلوط این دو مایع، را فناوری جداسازی مایعات مینامند. پس از مخلوط شدن هر دو، یک محلول واقعی تشکیل میشود. به دلیل تفاوت چگالی روغن و آب، از نظر ظاهری روغن روی سطح آب شناور است؛ اما در اثر اکسیداسیون، در مخلوط روغن و آب مقداری اسیدهای آلی حاوی گروه کربوکسیل (–COOH) تولید میشود که با گروه هیدروکسیل (–OH) موجود در آب ارتباط برقرار کرده و ساختاری کروی ایجاد میکنند. این ساختار، که به آن «روغن درون آب» یا «آب درون روغن» گفته میشود، منجر به تشکیل یک محلول شیری پایدار میگردد. وقتی قطر ذرات آب در روغن ≤ ۰٫۴ تا ۰٫۷ میکرومتر باشد، محلول شفاف است و به آن محلول واقعی نیز گفته میشود. جداسازی آب محلول در محلول واقعی دشوار است؛ در گذشته از روشهایی مانند رسوبدهی با قرار دادن در حالت سکون، روش خلأ، استفاده از سانتریفیوژ و تقطیر با گرم کردن استفاده میشد، اما هیچکدام از این روشها نتوانستند الزامات شرایط کاری را برآورده کنند. دلیل اصلی، تأثیر مخالفت کشش سطحی روغن است؛ بنابراین حتی با گرم کردن سیستم روغن در آب تا دمای ۱۰۰ تا ۱۱۵ درجه سانتیگراد، این سیستم گازی نمیشود و جداسازی آب از ذرات ریز روغن-آب بسیار دشوار است. تحقیقات جدید نشان دادهاند که با استفاده از روش فرآوری تجزیهکننده لئوسیت، میتوان ذرات حاوی روغن درون آب را تجزیه کرد؛ سپس آب موجود در ذرات با اندازه ≤۰٫۴ تا ۰٫۷ میکرومتر جدا شده و به ذرات بزرگتر تبدیل میشود، و در نهایت امکان جداسازی روغن از آب در ذرات ۵ میکرومتری فراهم میگردد. ۲. جدیدترین روشهای جداسازی روغن و آب: پژوهشگران شرکت ما به همراه چندین کارشناس داخلی که سالهاست در زمینه فناوری جداسازی روغن و آب و مواد پلیمری تحقیق میکنند، مشترکاً روشهای نوینی برای جداسازی روغن و آب توسعه دادهاند. پس از آزمایشهای متعدد و با الهام گرفتن از مفاهیم طراحی پیشرفته شرکتهای آمریکایی داگلاس، وین، هیدرولیک و شرکت اتریشی فری، همچنین با توجه به نسبت کیفیت و قیمت مواد خام داخلی. در حال حاضر به محصولی تبدیل شده و در بازار مورد استفاده قرار گرفته است؛ نتایج استفاده از آن بسیار خوب بوده است. فیلتر جدید تفکیک روغن و آب که توسط شرکت ما تحقیق و توسعه یافته است، از محلول پلیمری PTFE تولید شده در ایالات متحده استفاده میکند و با افزودن افزودنیهای چربیدوست، پس از مخلوط شدن، به طور یکنواخت روی الوار شبکه فولاد ضدزنگ سوزانده میشود؛ به این ترتیب سطح فیلتر دارای ویژگیهای ضدآب و چربیدوست بوده و در عین حال روغن را نمیچسباند (کشش سطحی: ۱۸٫۵ میلینیوتن بر متر). هنگامی که روغن با ماده فیلتر کننده در تماس قرار میگیرد، قطرات روغن ریز را به قطرات بزرگتر تبدیل میکند؛ سپس با جریان آب، به تدریج به سمت سطح مایع حرکت کرده و لایهای از روغن را تشکیل میدهند. مساحت ماده فیلتر و ابعاد ظاهری آن را میتوان بر اساس شرایط استفاده واقعی طراحی و نصب کرد. به طور معمول، این دستگاه قادر به پردازش ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ تن محصول حاوی ۹۰٪ روغن در ساعت است. کل مجموعه تجهیزات را میتوان بر اساس میزان نیاز به پردازش محصول، تنظیم کرد؛ یعنی میتوان تعداد فیلترها را افزایش یا کاهش داد و همچنین دستگاه را به هر مکانی منتقل کرد تا مورد استفاده قرار گیرد. نوع دیگری از مواد فیلتر کننده، از محلول پلیمری PTFE تولید شده در ژاپن استفاده میکند و از همان روش فرآوری بهره میبرد. کشش سطحی آب روی ماده فیلتر کافی است تا هنگامی که قطرات آب از ارتفاع ۲۰ تا ۵۰ میلیمتر به طور آزاد روی سطح ماده فیلتر میافتند، هیچ نشت آبی از پشت ماده فیلتر رخ ندهد. با توجه به چسبندگی روغن، میتوان قطر سوراخهای صفحه شبکه را تنظیم کرد؛ به طور معمول، پس از جداسازی، میزان دیزل میتواند بین ۸ تا ۱۰ ppm/kg باشد و میزان روغن ترانسفورماتور نیز بین ۲ تا ۵ ppm/kg خواهد بود. این دو نوع ماده فیلتر، در جداسازی روغن از آب و جمعآوری روغنهای شناور کاربرد دارند و دارای ویژگیهایی مانند سادگی در استفاده، بازدهی بالای فیلتراسیون و عمر طولانی هستند. بهویژه هنگام کار با مقادیر زیادی از مایعات مخلوط، این اثر بسیار مشهودتر است و هزینههای عملیاتی را میتوان تا ۴۰ تا ۶۰ درصد کاهش داد. سه. حوزههای اصلی کاربرد فناوری جداسازی روغن و آب ۱. فیلتر کردن دیزل باقیمانده از کارخانههای کشتیسازی، تجزیه لیپیدها، جداسازی روغن و آب؛ میزان آب ۵ تا ۸ ppm/kg ； ۲. فیلتر کردن روغن ترانسفورماتور، جداسازی روغن از آب، میزان آب موجود ۲ تا ۵ ppm/kg ； ۳. فیلتراسیون روغن توربینهای نیروگاه، جداسازی روغن از آب، رنگگیری، حذف کف، فیلتراسیون دقیق؛ میزان آب ۲ تا ۵ ppm/kg ； ۴. مدیریت حوادث نشت نفت خام در دریا، جمعآوری، فیلتر کردن، جداسازی نفت از آب ； ۵. فیلتر کردن، تمیز کردن و جداسازی روغن از آب در میدانهای نفتی ； ۶. جمعآوری روغن شناور در پلتفرمهای حفاری دریایی، جداسازی روغن از آب، جداسازی با گرم کردن؛ میزان آب موجود < ۱۰۰ ppm/kg ； ۷. جمعآوری روغن سطحی، فیلتراسیون و جداسازی روغن از آب در مخزن رسوبگیری روغن کارخانه فولاد ； ۸. جمعآوری، فیلتر کردن و جداسازی روغن از آبهای زباله حاوی روغن در پالایشگاهها.
۱. بحث درباره جداسازی روغن و آب: روغن و آب هر دو مایع هستند؛ بنابراین جداسازی مخلوط این دو مایع، را فناوری جداسازی مایعات مینامند. پس از مخلوط شدن هر دو، یک محلول واقعی تشکیل میشود. به دلیل تفاوت چگالی روغن و آب، از نظر ظاهری روغن روی سطح آب شناور است؛ اما در اثر اکسیداسیون، در مخلوط روغن و آب مقداری اسیدهای آلی حاوی گروه کربوکسیل (–COOH) تولید میشود که با گروه هیدروکسیل (–OH) موجود در آب ارتباط برقرار کرده و ساختاری کروی ایجاد میکنند. این ساختار، که به آن «روغن درون آب» یا «آب درون روغن» گفته میشود، منجر به تشکیل یک محلول شیری پایدار میگردد. وقتی قطر ذرات آب در روغن ≤ ۰٫۴ تا ۰٫۷ میکرومتر باشد، محلول شفاف است و به آن محلول واقعی نیز گفته میشود. جداسازی آب محلول در محلول واقعی دشوار است؛ در گذشته از روشهایی مانند رسوبدهی با قرار دادن در حالت سکون، روش خلأ، استفاده از سانتریفیوژ و تقطیر با گرم کردن استفاده میشد، اما هیچکدام از این روشها نتوانستند الزامات شرایط کاری را برآورده کنند. دلیل اصلی، تأثیر مخالفت کشش سطحی روغن است؛ بنابراین حتی با گرم کردن سیستم روغن در آب تا دمای ۱۰۰ تا ۱۱۵ درجه سانتیگراد، این سیستم گازی نمیشود و جداسازی آب از ذرات ریز روغن-آب بسیار دشوار است. تحقیقات جدید نشان دادهاند که با استفاده از روش فرآوری تجزیهکننده لئوسیت، میتوان ذرات حاوی روغن درون آب را تجزیه کرد؛ سپس آب موجود در ذرات با اندازه ≤۰٫۴ تا ۰٫۷ میکرومتر جدا شده و به ذرات بزرگتر تبدیل میشود، و در نهایت امکان جداسازی روغن از آب در ذرات ۵ میکرومتری فراهم میگردد. ۲. جدیدترین روشهای جداسازی روغن و آب: پژوهشگران شرکت ما به همراه چندین کارشناس داخلی که سالهاست در زمینه فناوری جداسازی روغن و آب و مواد پلیمری تحقیق میکنند، مشترکاً روشهای نوینی برای جداسازی روغن و آب توسعه دادهاند. پس از آزمایشهای متعدد و با الهام گرفتن از مفاهیم طراحی پیشرفته شرکتهای آمریکایی داگلاس، وین، هیدرولیک و شرکت اتریشی فری، همچنین با توجه به نسبت کیفیت و قیمت مواد خام داخلی. در حال حاضر به محصولی تبدیل شده و در بازار مورد استفاده قرار گرفته است؛ نتایج استفاده از آن بسیار خوب بوده است. فیلتر جدید تفکیک روغن و آب که توسط شرکت ما تحقیق و توسعه یافته است، از محلول پلیمری PTFE تولید شده در ایالات متحده استفاده میکند و با افزودن افزودنیهای چربیدوست، پس از مخلوط شدن، به طور یکنواخت روی الوار شبکه فولاد ضدزنگ سوزانده میشود؛ به این ترتیب سطح فیلتر دارای ویژگیهای ضدآب و چربیدوست بوده و در عین حال روغن را نمیچسباند (کشش سطحی: ۱۸٫۵ میلینیوتن بر متر). هنگامی که روغن با ماده فیلتر کننده در تماس قرار میگیرد، قطرات روغن ریز را به قطرات بزرگتر تبدیل میکند؛ سپس با جریان آب، به تدریج به سمت سطح مایع حرکت کرده و لایهای از روغن را تشکیل میدهند. مساحت ماده فیلتر و ابعاد ظاهری آن را میتوان بر اساس شرایط استفاده واقعی طراحی و نصب کرد. به طور معمول، این دستگاه قادر به پردازش ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ تن محصول حاوی ۹۰٪ روغن در ساعت است. کل مجموعه تجهیزات را میتوان بر اساس میزان نیاز به پردازش محصول، تنظیم کرد؛ یعنی میتوان تعداد فیلترها را افزایش یا کاهش داد و همچنین دستگاه را به هر مکانی منتقل کرد تا مورد استفاده قرار گیرد. نوع دیگری از مواد فیلتر کننده، از محلول پلیمری PTFE تولید شده در ژاپن استفاده میکند و از همان روش فرآوری بهره میبرد. کشش سطحی آب روی ماده فیلتر کافی است تا هنگامی که قطرات آب از ارتفاع ۲۰ تا ۵۰ میلیمتر به طور آزاد روی سطح ماده فیلتر میافتند، هیچ نشت آبی از پشت ماده فیلتر رخ ندهد. با توجه به چسبندگی روغن، میتوان قطر سوراخهای صفحه شبکه را تنظیم کرد؛ به طور معمول، پس از جداسازی، میزان دیزل میتواند بین ۸ تا ۱۰ ppm/kg باشد و میزان روغن ترانسفورماتور نیز بین ۲ تا ۵ ppm/kg خواهد بود. این دو نوع ماده فیلتر، در جداسازی روغن از آب و جمعآوری روغنهای شناور کاربرد دارند و دارای ویژگیهایی مانند سادگی در استفاده، بازدهی بالای فیلتراسیون و عمر طولانی هستند. بهویژه هنگام کار با مقادیر زیادی از مایعات مخلوط، این اثر بسیار مشهودتر است و هزینههای عملیاتی را میتوان تا ۴۰ تا ۶۰ درصد کاهش داد. سه. حوزههای اصلی کاربرد فناوری جداسازی روغن و آب ۱. فیلتر کردن دیزل باقیمانده از کارخانههای کشتیسازی، تجزیه لیپیدها، جداسازی روغن و آب؛ میزان آب ۵ تا ۸ ppm/kg ； ۲. فیلتر کردن روغن ترانسفورماتور، جداسازی روغن از آب، میزان آب موجود ۲ تا ۵ ppm/kg ； ۳. فیلتراسیون روغن توربینهای نیروگاه، جداسازی روغن از آب، رنگگیری، حذف کف، فیلتراسیون دقیق؛ میزان آب ۲ تا ۵ ppm/kg ； ۴. مدیریت حوادث نشت نفت خام در دریا، جمعآوری، فیلتر کردن، جداسازی نفت از آب ； ۵. فیلتر کردن، تمیز کردن و جداسازی روغن از آب در میدانهای نفتی ； ۶. جمعآوری روغن شناور در پلتفرمهای حفاری دریایی، جداسازی روغن از آب، جداسازی با گرم کردن؛ میزان آب موجود < ۱۰۰ ppm/kg ； ۷. جمعآوری روغن سطحی، فیلتراسیون و جداسازی روغن از آب در مخزن رسوبگیری روغن کارخانه فولاد ； ۸. جمعآوری، فیلتر کردن و جداسازی روغن از آبهای زباله حاوی روغن در پالایشگاهها.
پس از امولسیونسازی، کافی است با فیلتر غشایی تصفیه کنید
آخرین ویرایش این پست توسط siena2008 در تاریخ ۷-۴-۲۰۱۱ ساعت ۱۸:۵۴ انجام شد: جداسازی توربولانسی； فیلتراسیون با فیلترهای غشایی ； دستگاههای حذف کف، و غیره.
آخرین بار، این پست توسط siena2008 در تاریخ ۷-۴-۲۰۱۱ ساعت ۱۸:۵۴ ویرایش شد. اجازه دهید روشهایی که من استفاده کردهام را توضیح دهم: (۱) شناورسازی با گاز، (۲) گرانشی، (۳) استخراج + تقطیر، (۴) فیلتراسیون با فیلترهای غشایی (فیلترهای اولترافیلتر برای جداسازی روغن و آب)
؛پهه، روشی که صاحب پست برای جداسازی روغن و آب ذکر کرده چیه؟ ساده است؛ کافی است یک جداکننده سهگانه روغن، آب و گاز نصب کنید. اصل کار به این صورت است: ابتدا در خود منبع، مواد شیمیایی برای جداسازی مواد اضافه میشود؛ در واقع، این روش باعث کاهش خوبی در میزان آب میشود. نفت خام وارد دستگاه جداسازی میشود؛ ابتدا گازها جدا میشوند، سپس ذرات جامد فیلتر میشوند. نفت و آب نیز با استفاده از تفاوت سرعت رسوب، از یکدیگر جدا میشوند. در واقع، در این مخزن، بخشی برای آب و بخشی برای نفت وجود دارد؛ کف این بخشها به یکدیگر متصل هستند تا تعادل حفظ شود. پس از آن، نفت خارج شده و وارد مخزن فیلتراسیون میشود. فاضلاب وارد کارخانه تصفیه آب میشود. البته روشهای جداسازی دیگری هم وجود دارد، به نظرم این روش هم قابل قبول است. اثربخشی آن هم خوب است. در هر صورت، منطقیترین چیزی است که تا به حال دیدهام.