بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این تحقیق، مطالعه امکان سنجی تصفیه پذیری فاضلاب های پالایشگاهی با بیوراکتور غشایی به منظور دست یابی به استانداردهای تخلیه و استفاده کشاورزی و در نتیجه کاهش مشکلات زیست محیطی ناشی از تخلیه فاضلاب های نفتی و مشکلات عملیاتی فرایند لجن فعال متعارف می باشد. برای این منظور یک پایلوت در مقیاس نیمه صنعتی ساخته و از پسآب خروجی واحد شناورسازی با هوای محلول تصفیه خانه پالایشگاه تهران به عنوان خوراک استفاده شد. سامانه غشایی مورد استفاده، یک مدول غشایی ساخته شده از 56 غشای اولترافیلتر صفحه ای از جنس پلی اتر سولفون بود که در درون بیوراکتور غوطه ور شد. درصد حذف پارامترهای مورد نظر نسبت به زمان مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات در سه شار و سه زمان ماند هیدرولیکی متفاوت انجام گرفت. مرحله دوم آزمایش و با زمان ماند هیدرولیکی 15/87 ساعت، نتایج بهتری نسبت به مراحل دیگر به دست آمد. نفت و چربی و رنگ و مورد به ترتیب 63/97 و 58/92 و36/96 و 99/99 و 18/99 و58/95 بود متوس درصد حذف پارامترهای COD،BOD5،,TSS, TOC نتایج به دست آمده در همه مراحل بیان گر کیفیت مناسب پسآب تصفیه شده برای استفاده کشاورزی و یا تخلیه به آب های سطحی است. با افزایش غلظت MLSS از 6000 mg/L در ابتدای را ه اندازی سامانه به mg/L 9900 در انتهای آزمایش، راندمان حذف از 86 به 32/97 در مرحله دوم 22/95 در مرحله سوم تغییر کرد. نتایج حاکی از امکان پذیری تصفیه فاضلاب پالایشگاه نفت با این روش بود.
مقدمه
پالایشگاه ها از مراکز پر مصرف آب هستند که در ایران اغلب در مجاورت شهرهای بزرگ و حتی در برخی مواقع در داخل شهرها قرار دارند. از معیارهای اصلی در طراحی واحدهای تصفیه پسآب در پالایشگاه ها، نوع استفاده از پسآب تصفیه شده می باشد. آب تصفیه شده در پالایشگاه های کشور دارای سه کاربرد است: از این آب یا در برج های خنک کننده استفاده می شود، یا در آب رودخانه و دریا تخلیه می گردد و یا به عنوان آب کشاورزی برای آبیاری به کار می رود. روش های تصفیه فاضلاب های نفتی در پالایشگاه ها را می توان به روش های فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی تقسیم کرد. روش های تصفیه فیزیکی معمولاً موارد زیر را شامل می شود-1همگن سازی، -2 ته نشینی و -3 فرایندهای جداسازی نفت از آب. شامل: فیلتراسیون، شناورسازی، جداسازهای ثقلی یا API یا جداکننده های تجمعی و سیکلون ها روش های شیمیایی بیشتر بر روی شکستن امولسیون ها و انعقاد مواد نفتی متمرکز است .تصفیه بیولوژیکی یک روش مؤثر برای حذف مواد آلی نظیر مواد معلق و یا محلول در پسآب است.یکی از روش های تصفیه بیولوژیکی پسآب، استفاده از حوضچه های هوادهی لجن فعال است. عمل هوادهی در لجن فعال با استفاده از هواده های مکانیکی یا نفوذکننده به منظور رساندن اکسیژن به باکتری ها برای تجزیه مواد آلی و ایجاد اختلاط مناسب در حوض هوادهی صورت می گیرد. بعد از حوض هوادهی، فاضلاب وارد حوض ته نشینی شده و توده سلولی به شکل لجن در حوض ته نشینی از پسآب جدا می گردد. پسآب خروجی برای تصفیه بیشتر به واحدهای بعدی انتقال می یابد. مقداری از لجن ته نشین شده برای حفظ غلظت مناسب از توده میکروبی به داخل حوض هوادهی برگشت داده می شود و باقی مانده آن حذف می گردد.
معایب این فرایند عبارتند از: نیاز به تجهیزات برقی و مکانیکی نسبتاً زیاد و در نتیجه افزایش واردات و ارزبری در مقایسه با سایر فرایندهای تصفیه، بالا بودن هزینه های راهبری به واسطه مصرف انرژی بیشتر در طول سال های بهره برداری، مشکلات بهره برداری از قبیل ایجاد کف، حجیم شدن لجن 2، بالا آمدن لجن 3، رشد پراکنده دسته ها؛ بالا بودن هزینه های تعمیرات و نگه داری، گرفتگی خطوط ارتباطی حوض هوادهی و ته نشینی و نیاز به اراضی بیشتر برای احداث تصفیه خانه. همچنین در این روش بازده سامانه تصفیه برای پذیرش بارهای بیشتر مواد آلی و هیدرولیکی با محدودیت رو به رو است سامانه زیاد می باشد و باید با حذف هزینه های سنگین و حجم لجن تولیدی در این احداث تأسیسات دفع لجن، نسبت به تصفیه و دفع آن اقدام شود .تلفیق راکتورهای بیولوژیکی با غشاها یا بیوراکتورغشایی یکی از روش های مؤثر برای کاهش این مشکلات و افزایش کیفیت فاضلاب تصفیه شده میباشد. بیوراکتورهای غشایی برای جداسازی لجن از فاضلاب تصفیه شده، به جای استفاده از فرایند ته نشینی از فرایند غشایی استفاده می شود. در حال حاضر بیش از 2200واحد در حال بهره برداری و یا دست ساخت در دنیا وجود دارد .ممیزی اخیر بازار نشان داد که تا اواخر سال 2008 ، در حدود 1000واحد - با ظرفیت 100 مترمکعب در روز برای پسآب شهری و 20 مترمکعب در روز برای پسآب های صنعتی - در اروپا و خاورمیانه در حال بهره برداری بودند که این 1000 واحد شامل 550 واحد صنعتی در اروپا - به علاوه 65 واحد جدید در سال - ، 250 واحد تصفیه پسآب شهری - به علاوه 45 واحد جدید در سال - و حدود 50 واحد در خاورمیانه با رشد 20 واحد جدید در سال بود ایده استفاده از روش اولترافیلتراسیون به جای ته نشینی در سال 1969 توس آقای اسمیت و همکارانش ارائه شد. در بیوراکتورهای غشایی برای جداسازی پسآب تصفیه شده از میکروارگانیزم های داخل مایع مخلوط، از میکروفیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون استفاده می شود. وجود واحد غشا در این راکتورها این امکان را فراهم می کند تا به دور از مسائل مربوط به مشکلات ته نشینی در فرآیندهای معمول، بتوان سن لجن را تا میزان دلخواه بالا برد و با این کار، امکان رشد میکروارگانیزم های ویژه را فراهم کرد. لذا برخی از ترکیبات خاص در این فرآیند امکان تصفیه می یابند. در این فرآیند با جایگزینی واحد ته نشینی ثقلی با سامانه جداکننده غشایی، منافع زیادی از قبیل پایداری در بهره برداری، کاهش تولید لجن مازاد تا 70 و کیفیت بسیار بالاتر پسآب خروجی به دست می آید. بنابراین، این سامانه فرآیند مناسبی است که می تواند در محدوده وسیعی برای تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی به کار گرفته شود. سامانه مدولار غشایی با افزودن مدول های دیگری از غشاها به آسانی برای رسیدن به ظرفیت های بالاتر قابل توسعه است. هوای تمیزکننده که از کف مدول های غشایی به واحد هوادهی وارد می شود و شستشوی معکوس و به واحد هوادهی وارد می شود و شستشوی معکوس و اتوماتیک غشاها، سامانه کارآمدی را به وجود آورده و از گرفتگی آنها جلوگیری می کند. استفاده از فرایند غشایی برای تصفیه فاضلاب های نفتی اولین بار در سال 1976 توس بنسال مطرح شد. در این سامانه از یک غشا اولترافیلتراسیون برای تصفیه پسآب های نفتی استفاده شده بود. نتایج آزمایشگاهی و پایلوتی این سامانه نشان داد که فرایند تصفیه بسیار مؤثر و کارساز بوده است.
به گزارش در سال 1992 ، عملکرد غشا اولترا از جنس پلی اکریلونیتریل و پلی وینیلیدین کلراید را برای سه نوع امولسیون نفتی بررسی کردند و بیش از90 درصد از سی.او.دی حذف شده بود. وثوقی و مصلحی در سال 1383 از یک غشا میکروفیلتراسیون لوله ای برای جداسازی و برگشت توده سلولی، مواد جامد معلق و مولکول های سنگین خروجی از بیوراکتور استفاده کردند. نتایج نشان داد که راندمان حذف بر حسب شرای بین 93 تا 97 تغییر می کند و غلظت ام.ال.اس.اس در بیوراکتور نیز تدریجاً تا 16/2 گرم بر لیتر افزایش می یابد. غلظت توده سلولی در بیوراکتورهای غشایی تا 48 گرم بر لیتر نیز برای فاضلاب های نفتی گزارش شده است. کین و همکاران در سال 2007 در مقیاس آزمایشگاهیاز یک بیوراکتور غشایی غوطه ور برای تصفیه پسآب پتروشیمی استفاده کردند. سامانه غشایی مورد استفاده شامل 3 مدول غشای صفحه ای از جنس پلی اتیلن کلرینه 0 در هر مدول بود. بر اساس نتایج به دست آمده، شار مناسب درشرای آزمایش 12 لیتر بر شده با قطر منافذ غشا 02 / 4 P و سطح غشا / 1mساعت وزمان ماند هیدرولیکی سیزده ساعت کاربردی تر بوده است. همچنین اگرچه سی.او.دی خوراک بین 700 تا 2000 میلی گرم بر لیتر متغیر بود سی.او.دی محصول خروجی از بیوراکتور همواره زیر 100 میلی گرم بر لیتر بدست آمده است. با وجود اینکه در 2 هفته آخر سی.او.دی خوراک بین 1200-700 میلی گرم بر لیتر متغیر بوده سی.او.دی محصول خروجی از بیوراکتور همواره زیر 50میلی گرم بر لیتر بود. تراوایی غشایی بعد از آزمایش کاملا بازیابی شده است. لیسج و همکارانش در سال 2008 به بررسی تصفیه پسآب سنتزی با استفاده از غشایی از جنس پلی سولفون با قطر روزنه 0/2 نانومتر و سطح موثر فیلتراسیون 0/1 متر مستغرق داخل بیوراکتور پرداختند که نتایج آن به صورت میزان فلاکس نفوذ پذیری 2 لیتر بر ساعت.متر مربع و رمان ماند هیدرولیکی 24 ساعت و 9 ام.ال.اس.اس گرم بر لیتر میباشد این محققین میزان حذف سی.او.دی را 94 گزارش کردند.
