بخشی از مقاله
خلاصه
در این پژوهش امکان تصفیه ی پساب پالایشگاهی با استفاده از پلی آلومینیوم کلرید که با دیاتومیت طبیعی ترکیب شده بود، بررسی گردید و پارامترهای عملیاتی هنگام استفاده از دیاتومیت به عنوان کمک منعقدکننده و جاذب، و همچنین عملکرد آن هنگام ترکیب با پلیمر ارزیابی گردید. در این مطالعه یک روش اقتصادی و نو با به کار بردن دیاتومیت در تصفیه ی پساب روغنی ایجاد گردیده و امکان استفاده ی مجدد از پساب و یا تزریق مجدد آن به محیط به وجود آمده است. پساب مورد آنالیز در این پژوهش از پساب خروجی از واحد API پالایشگاه روغن موتور به دست آمد.
آزمایشات انعقاد در ظرفهای حاوی 300 ml از پساب صورت گرفت. دما در طول فرآیند ثابت و به میزان 25 درجه سلسیوس نگه داشته شد. به هر نمونه میزان مشخصی از پلیمر با دیاتومیت اضافه گردید. سپس هر نمونه به مدت 1 دقیقه با سرعت 200 دور بر دقیقه و به دنبال آن به مدت 15 دقیقه با سرعت کم 10 دور بر دقیقه هم زده شد و در نهایت پس از زمان ته نشینی 20 دقیقه، آنالیزها و نتیجه گیری های مربوطه صورت گرفت. کارایی هر منعقدکننده برای حذف نفت روغن از طریق اندازه گیری COD و کدورت و همچنین مشاهده ی مشخصات لخته های ته نشین شده ارزیابی شد.
اثرات میزان منعقد کننده و pH اولیه روی کاهش COD و کدورت هنگام استفاده از ترکیب PAC و دیاتومیت در مقایسه با استفاده از PAC و دیاتومیت به تنهایی، مطالعه شد. سیستم PACدیاتومیت بیش از 80 درصد COD و 99 درصد کدورت را در pH خنثی و زمان ماند 20 دقیقه با دوز بهینه ی 5 mg/L پلی آلومینیوم کلرید و 10 mg/L دیاتومیت حذف کرد. دیاتومیت اضافه شده به طور مؤثر در 75 درصد از دوز PAC صرفه جویی نمود.
کلمات کلیدی: انعقاد شیمیایی، لخته سازی، تصفیه پساب صنعتی، دیاتومیت، پلی آلومینیوم کلرید، پساب پالایشگاه، جذب
مقدمه
وجود ناخالصی های معلق و کلوئیدی در آب که باعث ایجاد رنگ، بو و طعم نامطبوع آب می شوند، لزوم تصفیه آب و پساب را مطرح می کند. این ناخالصی ها به کمک صاف کردن قابل رفع نبوده و عملیات انعقاد و لخته سازی را ضروری می سازد. این درحالی است که ذرات درشت به سهولت توسط شبکه، توری و یا فرآیند ساکن سازی آب در حوضچه های ته نشینی جدا می شوند. زلال سازی شامل فرآیندهای انعقاد، لخته سازی و ته نشینی است.
در عمل انعقاد، با اضافه نمودن ماده شیمیایی به آب، ذرات را آماده چسبیدن به یکدیگر و تشکیل ذرات درشت تر می کنند که می تواند به دلیل خنثی شدن بارهای الکتریکی باشد. بی بار شدن ذرات ریز سبب حذف نیروی دافعه بین ذرات می شود. لازم به ذکر است فرآیند انعقاد می تواند کدورت ناشی از حضور مواد آلی و معدنی، انواع میکروارگانیسم ها، رنگ و فسفات را کاهش و یا حذف نماید.
در گام بعد و در مرحله لخته سازی، مواد منعقد شده از طریق اختلاط آرام به یکدیگر نزدیک شده و ذرات بزرگتری را به وجود می آورند که به سهولت قابل ته نشینی می باشند. عملیات لخته سازی بسیار حساس بوده و باید رعایت شود تا لخته های بوجودآمده از هم پاشیده نشوند. در طی عملیات ته نشینی، ذرات منعقد و لخته شده دارای شرایط مناسبی جهت رسوب کردن می شوند و آب زلال شده بدست می آید. مواد و تجهیزات مورد استفاده در فرآیند زلال سازی باید به شیوه مناسبی به کار گرفته شود تا این عمل کارایی خوبی داشته باشد.
در این پژوهش از یک ماده معدنی طبیعی به نام دیاتومیت به عنوان کمک منعقدکننده و جاذب جهت تصفیه ی پساب استفاده گردید. دیاتومیت شامل حدود 80 درصد SiO2و درصد نسبتاً کمی از اکسیدهای مواد دیگر مانند Al2O3 ، Fe2O3 ، MgO می باشد. این ماده همچنین تخلخل بالایی داشته و حدود 80-90 درصد ساختار آن را فضای خالی تشکیل می دهد. دیاتومیت غیر سمی بوده قابل تجزیه می باشد. همچنین در سر تا سر جهان به صورت فراوانی یافت می شود و بنابراین دارای قیمت پایینی می باشد.
در بین مواد معدنی طبیعی دیاتومیت خاص تر بوده زیرا دارای خواص ویژه ای مانند تخلخل بالا، تراوایی بالا، اندازه ی ذرات کوچک، مساحت سطح زیاد، رسانندگی گرمایی کم می باشد. به گزارش برخی از مقالات دیاتومیت می تواند فلزات سنگین، فنول، رنگ ها، فسفر و میکروارگانیسم ها را از پساب حذف کند. به علاوه این ماده دارای کاربردهای صنعتی بی شماری مانند واسطه ی فیلتراسیون برای جذب مواد شیمیایی آلی و غیر آلی یا به عنوان افزودنی به راکتورهای غشایی جهت جلوگیری از گرفتگی غشا و به عنوان جاذب برای روغن می باشد علاوه بر نگاهی که به عنوان جاذب به دیاتومیت وجود دارد، می توان از دیاتومیت به عنوان کمک منعقد کننده برای پلیمرهای مصنوعی که در فرآیندهای تصفیه ی آب استفاده می شوند توجه داشت.
افزودن دیاتومیت موجب افزایش قابلیت ته نشینی لخته ها، کاهش مواد معلق، افزایش سرعت ته نشینی و سهولت فرآیند انعقاد می گردد.منعقد کننده های پلیمری می توانند بار مثبتی را برای ذرات روغن ایجاد کنند و خنثی سازی بار را تسهیل کنند که منجر به ایجاد لخته شده و حذف مواد روغنی را بهبود می بخشند بنابراین ترکیب پلی آلومینیوم کلرید و پلیمرهایی از این دست با دیاتومیت ممکن است شرایط بهینه ی ویژه ای را ایجاد کند و افزودن دیاتومیت هم به عنوان جاذب و هم به عنوان کمک منعقد کننده می تواند فرآیند انعقاد را بهبود بخشد.
به علاوه، استفاده از دیاتومیت در ته نشینی لجن و عملیات آبگیری از لجن تأثیر مثبت بسزایی دارد.بجز پژوهش پیش از این هیچ گونه داده ای در مورد حذف روغن توسط دیاتومیت از پساب روغنی به چاپ نرسیده است.
مواد و روش ها
پساب به کار رفته در این تحقیق مربوط به پالایشگاه روغن موتور واقع در تهران می باشد. این پساب دارای آلاینده های متفاوتی است. عمده آلاینده موجود در پساب پالایشگاه، روغن موتور و مشتقات نفتی می باشد. پس از بررسی های اولیه و نمونه گیری از بخش های مختلف واحد تصفیه پساب صنعتی، نمونه ای که به طور میانگین بیانگر مشخصات پساب این واحد تصفیه ای بود دریافت گردید.موادی که در این پژوهش به عنوان منعقدکننده استفاده گردید شامل پلی آلومینیوم کلرید و دیاتومیت بوده که از کمپانی مرک آلمان تهیه گردید. به منظور تنظیم pH نیز از سدیم هیدروکسید و اسید سولفوریک یک مولار استفاده شد.
روال کلی آزمایش به این صورت می باشد که ابتدا 6 بشر500 میلی لیتری برداشته و برای هر یک مقدار 300 میلی لیتر از پساب در نظر می گیریم، سپس 6 مقدار مختلف از یک منعقدکننده مشخص و توزین می گردد. سپس مقادیر مشخص از منعقدکننده در یک زمان به نمونه های پساب مورد نظر در بشرها افزوده می شود. ابتدا زمان 1 دقیقه برای سرعت 200 rpm و سپس زمان 15 دقیقه برای سرعت 10 rpm به دستگاه جارتست داده می شود. بعد از این مرحله، زمان 20 دقیقه به جهت زمان ماند به محلول ها داده می شود تا عمل ته نشینی صورت گیرد. پس از ته نشینی با استفاده از پیپت و پوآر نمونه برداری را انجام داده و تست های کیفی بر روی نمونه های حاصل از این روش را انجام می گیرد. تست های کیفی انجام شده شامل COD، کدورت و TDS می باشد.
آزمایشات مربوط به انعقاد شیمیایی و لخته سازی توسط پلی آلومینیوم کلرید و دیاتومیت در چهار فاز صورت گرفت: در ابتدا در pH ذاتی پساب به بررسی پلی آلومینیوم کلرید و غلظت های مختلف آن پرداخته شد. پلی آلومینیوم کلرید در غلظت های 10 و 20 و 30 و 40 و 70 و 100 میلی گرم بر لیتر مورد آزمایش قرار گرفت. تمامی این آزمایشات به صورت مشابه برای دیاتومیت انجام گرفت و پس از پایان زمان ماند و انجام آنالیزهای مربوطه غلظت مناسب دیاتومیت و پلی آلومینیوم کلرید به دست آمد.
با ثابت در نظر گرفتن دوز بهینه ی دیاتومیت، غلظت های مختلف پلی آلومینیوم کلرید را با آن مورد آزمایش قرار داده و در آن غلظت های 2 الی 20 میلی گرم بر لیتر پلی آلومینیوم کلرید در ترکیب با دوز ثابت دیاتومیت، آزمایش گردید. حال نیاز به تنظیم pH جهت دستیابی به نتایج بهتر تصفیه ی پساب می باشد. pH های مختلف 3، 5، 7، 9 و 12 با شرایط به دست آمده از مرحله ی قبل مورد آنالیز قرار داده شد و نتایج حاصل گردید.
