بخشی از مقاله
چکیده
ترکیبات نفتی یکی از مهمترین آلودگی هاي آب در محیط زیست به شمار می روند، که خطرات زیست محیطی فراوانی را به همراه دارند. جهت حذف این ترکیبات آلی روش هاي متفاوتی وجود دارد که در این طرح از ستون هاي حاوي رزین هاي نفتگیر استفاده می شود، در ستون ها هدف انعقاد میکرو قطرات هستند و رزین ها میکرو قطرات را از امولسیون نفت گرفته و قطرات بزرگ نفت را آزاد می کنند، که در این شرایط راندمان حذف روغن بیش از 98/5 درصد می باشد.اساس این طرح، نیز بر روي پاکسازي آلودگی هاي نفتی با استفاده از رزین ها، می باشد که از زیرشاخه هاي روش فیزیکی بوده ، از مزایاي آن ها هزینه ي پایین، در دسترس بودن و اثرات منفی کم بر روي کیفیت آب و همچنین بازیابی و استفاده مجدد می باشد.
کلید واژه: حذف نفت از آب، ستون رزینی، تصفیه آب، رزین هاي پلیمري
-1مقدمه
در عصر ما همراه با پیشرفت شتابان صنعت و تکنولوژي، نگرانیهاي بسیاري در مورد پیامدهاي سوء مترقب بر آن زندگی بشر را تهدید مینماید. اثرات تخریبی این پیشرفت که به صورت از بین بردن منابع، آلودگی محیطزیست و به طور کلی بر هم زدن اکوسیستم پدید آمده است، در صورت عدم چاره اندیشی، میتواند نسل حاضر و نسلهاي آینده دچار مشکل کند.امروزه همزمان با پیشرفتهاي صنعتی، مصرف آب چندین برابر شده است. شرایط هیدرولوژیکی جهان به گونهاي است که آب موجود به هیچ وجه تناسبی با جمعیت یا وسعت تکنولوژي هاي جهان نداشته است.یکی از شاخص هاي بارز مدیریت انرژي در پالایشگاه ها، بازیافت آب است.
در پالایشگاه شیراز جهت سیستم خنک کاري پمپ هاي واحد هاي مختلف نظیر واحد تبدیل کاتالیستی، هیدورژن و ایزوماکس از آب استفاده میشود. آب خنک پس از طی واحد هاي مذکور در معرض آلودگی نفتی، روغن، گریس و غیره قرار می گیرد. وجود روغن آزاد در آب پس از بازگشت مشکلی اساسی است. نهایتا آب برگشتی جهت طی مجدد سیکل وارد یک مخزن می شود و به منظور خنک شدن و کاهش دماي آب وارد مبدل حرارتی از نوع صفحه اي شده و سیستم را مجددا طی می کند. این فرآیند به صورت یک چرخه ادامه می یابد که در اثر گذشت زمان سیستم، دچار آلودگی شدیدي می گردد.
1-1 انواع آلودگی نفتی در آب
آلاینده هاي آزاد : آلاینده هاي نفتی بصورت مواد معلق و کلوئیدي و مجزا در آب موجود میباشند.
آلاینده هاي محلول: مواد آلاینده بصورت مولکولی در بین مولکولهاي آب توزیع میشوند.
آلاینده هاي محلول – امولسیون: ترکیبی از حالت امولسیون و محلول.
آلاینده هاي امولسیون: مواد آلاینده نفتی در آب به صورت یک محلول امولسیون در می آیند.
آلاینده هاي امولسیون – آزاد: ترکیبی از حالت امولسیون و آزاد.
-2 روش هاي متداول جداسازي آلودگی نفتی از آب
شناور سازي با هواي محلول ، فیلتراسیون، سانترفیوژ کردن، جداسازي ثقلی، تصفیه بیولوژیکی، جذب توسط کربن فعال، منعقد کننده ها
-2-1 شناور سازي
عمل جدا کردن اغلب توسط وارد نمودن حباب هاي گاز - معمولا هوا - در داخل مایع صورت می پذیرد. حباب ها به ذرات ریز متصل شده و نیروي شناوري ترکیب ذرات و حباب هاي هوا به اندازه کافی براي بالا بردن ذره به طرف سطح بزرگ می شود. در مورد ذرات نفتی می توان گفت که چسبیدن حباب هاي ریز هوا به ذره روغن باعث می شود که قطر موثر ذره بزرگ و چگالی ذره کاهش یابد و طبق قانون استوك سرعت صعود ذره روغن بیشتر می شود - . - 1بنابراین می توان گفت شناورسازي یکی از روشهاي جداسازي ثقلی می باشد که با افزایش اختلاف دانسیته بین دو فاز عمل جداسازي را انجام میدهد.انواع روش شناورسازي عبارتند از: شناورسازي با هواي محلول، شناورسازي با کمک خلاء ، شناورسازي به کمک هوا، شناورسازي با پخش گاز
-2-2 جداسازي بوسیله فیلتر و کاتریج - فیلتراسیون -
طراحی سیستم فیلتر و کاتریج اساس بر توانایی حذف ذرات معلق و غیر پیوندي معلق و سوسپانسیون هاي کلوئیدي تا قطر 1 میکرومتر می باشد. طرح پیشنهادي فیلتر کاتریجی بصورت استوانه اي و با الگوي جریان شعاعی بمنظور رسیدن به بیشترین میزان حذف آلاینده و نیز کمترین میزان افت فشار میباشد.
-2-3 جدا کننده هاي سیکلونی - سانترفیوژ -
اساس جداسازي در این سیستم نیروي جانب مرکز ایجاد شده به واسطه حرکت گردابی جریان درون مخزن سیکلون می باشد. نیروي جانب مرکز ایجاد شده ، باعث جداسازي ذرات با دانسیته هاي متفاوت شده و در نتیجه هیدروکربن ها با دانسیته کمتر با ایجاد جریان مخالف مرکزي رو به بالا ناشی از خلا ایجاد شده، از محور مخزن و آب با دانسیته بیشتر، طی جریان هم جهت از پایین مخزن خارج می گردد. مزیت هاي استفاده از هیدروسیکلون ها نسبت به سایر روشهاي جداسازي عبارتند از زمان جداسازي کوتاه، فضاي کم مورد نیاز، بازدهی بالا و هزینه هاي عملیاتی پایین - . - 2
-2-4 جدا کننده ثقلی
سیستمهاي ثقلی از سادهترین و قدیمیترین سیستمها در جداسازي نفت از آب یا پساب میباشند. مکانیزم جداسازي آب- روغن براساس اختلاف دانسیته استوار است.ذرات نفت به دلیل دانسیته کمتر به سمت سطح آب حرکت نموده و در سطح آب جمعآوري میشوند. ذرات جامد نیز ته نشین میشوند که به طور پیوسته باید از سیستم جمعآوري شود.توانایی یک جداکننده براي جداسازي روغن آزاد بستگی به عواملی همچون: نوع و حالت روغن در جریان پساب، مشخصات جریان حامل، طراحی و ظرفیت واحد و زمان ماند پساب دارد. اصول کار در جداکنندهها بر اساس نیروي ثقل روغن و آب میباشد - . - 3
جدا کننده هاي ثقلی عمدتاً به سه دسته تقسیم بندي می شوند :
الف - جداکننده - American plate institute - API
ب - جداکننده - parallel plate interceptor - PPI
ج - جداکننده - corrugated plate interceptor - CPI
-2-5 روش بیولوژیکی
بیوتکنولوژي بر اساس تجزیه بیولوژیکی و تغییر شکل بیولوژیکی مواد زائد نفتی راهکارهاي جدیدي ارائه کرده است. گرچه معمولا روش بیولوژیکی ازلحاظ زیست محیطی و اقتصادي به صرفه هستند اما مهمترین محدودیت روش بیولوژیکی زمان بر بودن آن است.در این روش میکروارگانیسمها - بهویژه باکتريها - نقش اصلی را در فرآیند تصفیه برعهده دارند در این حالت تحت عمل میکروارگانیسمها تغییراتی در خواص مواد داده میشود و موجب تجزیهي برخی از ترکیبات هیدروکربنی موجود در پساب میگردد. ترکیبات آلی در این حالت به عنوان منبع غذایی براي میکروارگانیسم میباشند. همچنین ترکیبات غیرآلی مانند آمونیاك و سولفات نیز در فرآیندهاي سوخت و ساز نقش منبع اکسیژن را ایفا میکنند. محصول نهایی تجزیههاي میکروبی اکثر تودههاي سلولی، دي اکسید کربن، آب، هالیدها، نیتروژن و گوگرد می باشد - . - 4
-2-6 کربن فعال
کربن فعال نیز به عنوان یک جاذب تجاري براي جذب ترکیبات آلی به خصوص ترکیبات نفتی کاربرد دارد. از جمله مزیت هاي آن می توان به ظرفیت جذب بالا، قابل دسترس بودن اشاره کرد. ولی به هرحال از جمله معایب آن ریسک آتش سوزي، مسدودشدن حفرات و مشکل تولید مجدد و عدم گزینش پذیري اشاره کرد. کربن فعال میتواند از مواد کربنی از جمله زغال سنگ - بیتمینوس و سابیتی مونس و لیگنیت - چوب و پوست میوه مغزدار - نارگیل - ساخته شده است. فرایند ساخت شامل دو مرحله زغالی شدن - تبدیل به زغال - فعالسازي است. فرایند ذغالی شده شامل خشک کردن و سپس حرارت دادن جداسازي محصولات شامل قیر و دیگر هیدروکربنها از مواد خام است و همچنین درایو کردن هر گونه گازهاي تولید شده است
-2-7 منعقد کننده ها
منعقد کننده ها وظیفه جداسازي فاز روغنی - ترکیبات نفتی - از آب را براساس اختلاف دانسیته بین دو مایع برعهده دارند. بدیهی است که این سیستم ها براي روغن هاي امولسیونی بهترین کارایی را دارند - . - 5انواع منعقد کننده ها عبارتند ازانعقاد کننده صفحه، انعقادکننده باتوري هاي مشبک، انعقادکننده با لوله هاي عمودي، فیلترهاي انعقادکننده با بستر رزیندر بررسی روش ها، متوجه خواهیم شد که ترکیبات نفتی به شدت در برابر تصفیه بیولوژیکی مقاومت می نماید. علاوه بر این، نمو باکتریها در امولسیون، با کاهش pH و تولید لجن هاي بیولوژیکی، به شدت موجب کاهش عمر مفید سیال می شود و در تصفیه شیمیایی نیز حضور ترکیبات نفتی بعنوان آلاینده در آب در کنار سایر آلودگی ها، باعث افزایش مقدار مواد شیمیایی مورد نیاز
