روش های تصفیه پساب عملیات‌ استخراج و فراورش نفت خام به منظور جلوگیری از آلودگی آب

مقاله مروری

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 60، بهار 1401 صص 247-256

روش­ها­ی تصفیه پساب عملیات­ استخراج و فراورش نفت خام

 به ­منظور جلوگیری از آلودگی آب

مریم رفعتی[1] *

m.rafati.env@gmail.com

حمید فرشادفر[2]

تاریخ دریافت: 17/08/97                                                                                                               تاریخ پذیرش: 23/10/97

چکیده:

زمینه و هدف: مدیریت محیط­زیستی پساب عملیات استخراج و فراورش نفت خام به دلیل حجم و آلودگی قابل‌توجه آن، چالشی جدی در صنایع نفت بشمار می‌رود. تخلیه این پساب­ها به محیط پذیرنده یا استفاده مجدد و بازیابی آنها، مستلزم تامین استانداردهای محیط­زیستی می­باشد. بنابراین بررسی روش­های مختلف تصفیه پساب­ها از اهمیت به­سزایی برخوردار است.

روش بررسی: در این پژوهش، فرایندهای مختلف تصفیه پساب تولید شده در واحدهای صنعت نفت شامل روش تصفیه مرحله اول،  و مرحله دوم (روش های فیزیکی و شیمیایی ) و تصفیه مرحله سوم (روش زیستی) به صورت مروری مورد بررسی قرار گرفت.

یافته ها: روش تصفیه مرحله اول به­عنوان پرکاربردترین روش­ تصفیه، برپایه اختلاف وزن آب، مواد نفتی و ماسه استوار است و بزرگترین عیب آن، عدم قابلیت جمع­آوری ذرات روغن کوچکتر از ۱۵۰ میکرون است. روش تصفیه مرحله دوم شامل روش های رسوب­گیری و شناور کردن به‌وسیله هوا است که بازده آنها برای آب­هایی که آلودگی مواد نفتی زیاد دارند، تا 95 درصد خواهد بود و از جمله معایب این روش­ها می­توان به هزینه­های بالای نگهداری و تامین موادشیمیایی آنها اشاره کرد. روش تصفیه مرحله سوم یا تکمیلی، روش زیستی است که بیشترین بازده را در تصفیه پساب­های نفتی دارد. از جمله معایب روشهای زیستی می­توان نیاز به تجهیزات برقی و مکانیکی نسبتاً زیاد ، بالا بودن هزینه­ها به واسطه مصرف انرژی زیاد و مشکلات بهره برداری از قبیل ایجاد کف و بالا آمدن و حجیم شدن لجن را نام برد.

بحث و نتیجه گیری: به­صورت یک جمع­بندی می­توان اظهار داشت که ترکیب روش­های مرحله دوم یا سوم با روش­ مرحله اول، به­عنوان کارامدترین روش­های تصفیه در عملیات استخراج و فراورش نفت خام معرفی می شوند.

واژگان کلیدی: پساب نفتی، تصفیه، تصفیه زیستی. آلودگی آب.

Human and Environment, No. 60, Spring 2022, pp.247-256

Methods of Wastewater Refining in Extracting and Processing of Crude Oil in Order to Prevent Water Pollution

Maryam Rafati[3]^*

m.rafati.env@gmail.com

 Hamid Farshadfar[4]

Abstract

Background and Objective: Due to its significant volume and pollution, the extracting and processing of wastewater from crude oil is a serious challenge in oil industries. The discharge of these wastewaters to the acceptor environment or to reuse them requires the provision of environmental standards. Therefore, the study of different wastewater refine methods is of great importance.

 Materials and Methods: In this study, the different processes of wastewater refinery produced in oil industry units included the first, second (physicochemical methods), and third stages of refinery methods (biological) were studied.

Results: The first refinery stage is used as the most widely used method based on water weight dispute, oil, and sand, and its biggest drawback is the lack of gathering particles smaller than 150 microns. The second refinery stage included flocculation and air flotation methods and the efficiency of this method for water polluted by oil is 95%, and one of the most disadvantages of this method are high costs of chemical supplies and maintenance. The third refinery stage is the biological method which has the highest efficiency in wastewater refinery, and disadvantages of this method including high electrical and mechanical equipment, and also high costs due to high energy consumption.

Discussion and Conclusions: The second and third refinery stages are expensive and one can be stated that the combination of the second or third method with the first stage is achieved as the most efficient method in extracting and processing of crude oil.

Keywords: Biological refinery, Water pollution, Oil wastewater, Refine.

مقدمه

آب بر روی کره زمین به صورت غیریکنواخت توزیع شده است؛ زیرا که کره زمین یک سیاره کاملاً هموار نیست. وجود پستی­ها و بلندی­ها در نقاط مختلف زمین سبب شده است که آب در مناطق فرورفته آن تجمع یافته و به صورت گسترده دریاها، دریاچه­ها و اقیانوس­ها را به وجود آورد (1). بیش از 70 درصد کره زمین را آب اشغال می­کند و بشر از آغاز آفرینش پی برده که آب بزرگترین و مهمترین عامل حیات است. علیرغم این که دوسوم سطح زمین را آب در بر می­گیرد، اما بیش از 97 درصد کل منابع آب، دراقیانوس­ها و سایر بسترهای نمکی وجود دارد که برای اکثر مصارف انسان قابل استفاده نیستند.  در این بین منابع آب شیرین تنها 5/2 درصداز مقدارکل آب­ها را تشکیل می­دهند که همین مقدار آب برای جواب­گویی نیازهای آبی بشر کافی است؛ اما در حقیقت مشکل از آنجا ناشی می­شود که عامل­هایی نظیر عدم مدیریت صحیح استفاده از منابع آب، توسعه­یافتگی جوامع، افزایش بی­رویه جمعیت، تمرکز شدید و نقطه­ای جوامع در مناطق خوش آب و هوا، افزایش سطح رفاه و استانداردهای مصرف آب و هم­چنین پخش نامتوازن زمانی و مکانی منابع آب در کره زمین، فشار مضاعفی را بر منابع آب این کره وارد ساخته است (2).

رشد چشمگیر صنایع و کارخانه‌ها در جهان بخصوص در ابتدای قرن بیستم پاسخی به نیاز روزافزون به رفاه و زندگی راحت بوده است. این توسعه هرچند که رفاه نسبی و سهولت زندگی را برای انسان به ارمغان آورده اما از سویی به‌واسطه تهی­سازی منابع طبیعی و تولید انواع گوناگون زائدات، حیات انسان را به خطر انداخته است (3). ازاین‌رو منابع آب بالقوه­ای در شهرها به‌صورت فاضلاب به وجود آمده که پیوسته بر حجم آن‌ها اضافه می­شود. به دلیل بحران آب در بسیاری از کشورهای دنیا، استفاده از آب­های غیرمتعارف، ازجمله پساب کارخانه‌ها، به‌تدریج جایگاه مطمئنی در چرخه مصرف آب بشر پیدا کرده است. هم­چنین در نزد کشورهای توسعه­یافته، با وجود رشد بهداشت عمومی، تلاش گسترده­ای برای تأمین نیاز آب و استفاده از آب حاصل از پساب کارخانه‌ها برای تأمین نیازهای بشر صورت می­گیرد(4،5).

از نگاه دیگر دفع پساب­های غیر تصفیه‌شده کارخانه‌ها و صنایع مخاطرات بهداشتی زیادی برای جوامع بشر ایجاد می­کند.  برای کاهش این خطرات به‌ناچار طرح­های تصفیه پساب کارخانه‌ها نیز باید توسعه یابد. بنابراین کاربرد آب حاصل از تصفیه فاضلاب­ها در مصارف کشاورزی، نه‌تنها  می تواند سهمی مهم در تأمین آب جامعه ایجاد کند، بلکه به­عنوان راهکاری در حفظ محیط­زیست و توسعه پایدار نیز مطرح است (6).

سیال تولیدی چاه­های نفت معمولاً به‌صورت ترکیبی از گاز، نفت و آب است. آبِ همراه نفت، می­تواند به‌صورت آبِ آزاد و یا قطرات ریز معلق پراکنده و یا به هر دو شکل در سیال مشاهده گردد. ازآنجایی‌که تولید آب­های مازاد جزء لاینفک عملیات تولید و فراورش مقدماتی نفت خام است (7)، به‌منظور جلوگیری از آلودگی­های محیط­زیستی، حفظ فشار مخزن و ازدیاد برداشت از چاه­های تولید نفت، این آب­ها پس از تصفیه مقدماتی در سیستم­های تصفیه واحدهای نمک­زدایی، مجدداً به چاه­های دفعی که برای این منظور در نظر گرفته شده است تزریق می­گردد. مقدار تولید آب­های شور همراه با نفت در واحدهای نمک­زدایی از نفت خام چشمگیر است. این پساب­ها به دلیل خصوصیات کمی و کیفی خاص که شامل نمک­های محلول بالا (50 تا 170 گرم در لیتر)، وجود مواد نفتی، مواد آلی فرار و غیر فرار ، سایر آلاینده­های مخاطره­آمیز برای محیط­زیست و حجم زیاد است، مشکل بزرگی در مجاورت واحدهای نفتی و محیط­زیست اطراف آن‌ها ایجاد کرده اند (8). به دلیل وجود املاح محلول در حد فوق اشباع و ذرات معلق و عوامل خورنده، این پساب­ها تمایل شدیدی به رسوب­گذاری داشته و درصورتی‌که بدون تصفیه اولیه به چاه تزریق گردد، ممکن است با گذشت زمان باعث گرفتگی مسیر جریان در لوله­های جریانی سطح­الارضی و یا دهانه چاه شده و یا

موجب خوردگی لوله­های جریانی و در نتیجه نشت پساب به محیط ­گردد(8)؛ بنابراین در این پژوهش به تشریح روش­های گوناگون جداسازی آب از نفت در واحدهای استخراج و فراورش نفت کشور پرداخته شده است.

روش­های تصفیه پساب عملیات استخراج و فراورش نفت خام

بر اساس مرور منابع، روش­های تصفیه به سه دسته اصلی تقسیم­بندی می­شوند. دسته نخست روش­هایی که از اختلاف وزن مخصوص مواد نفتی و آب استفاده نموده و به کمک وسایلی مثل همزن[5] و نفت­روب[6]، مواد نفتی را از آب جدا می­نمایند. دسته دوم روش­هایی هستند که در آن‌ها با افزودن مواد شیمیایی، بخش مهمی از مواد نفتی و نیز مواد معلق موجود در پساب­ها گرفته می­شود و دسته سوم روش­هایی است که هوا و یا اکسیژن به پساب­ها دمیده می­شود تا به خاطر واکنش­هایی که به وجود می­آید، از مقدار اکسیژن­خواهی زیستی (BOD) و اکسیژن­خواهی شیمیایی (COD) کاسته شود (9-11).

روش تصفیه مرحله اول

در صنایع نفت، روش­های تصفیه مرحله اول، به­عنوان رایج­ترین و پرکاربردترین روش­های تصفیه پساب شناخته می­شوند و کمتر تأسیسات نفتی هست که آب آلوده حاصل از فراورش نفت را بی­آنکه با این روش­ها تصفیه‌شده باشد به محیط اطراف رها نماید (12). از میان این روش­ها، روش به‌کارگیری دستگاه‌های جداکننده نفت از آب که API Separator خوانده می­شود بیش از همه استفاده می­شود. این نوع جداکننده‌ها از دو یا چند کانال موازی تشکیل‌شده‌اند. آب آلوده از یک‌سوی این دستگاه وارد شده و مدتی به‌صورت نیمه راکد در آن باقی می­ماند. زمان ماندن آب در دستگاه از مهم‌ترین عوامل مؤثر در طراحی این نوع جداکننده­ها است و مقدار آن به میزان تصفیه مورد نیاز و عوامل اقتصادی بستگی دارد. همانطوری­که قبلاً اشاره شد عملکرد این نوع جداکننده‌ها بر پایه اختلاف وزن آب، مواد نفتی، شن و ماسه است و در آن بخش مهمی از مواد نفتی موجود در آب به‌صورت ذرات معلق به‌طرف سطح آب بالا آمده و لجن، شن و ماسه در کف کانال­ها ته­نشین می­شود (13).  نفت جداشده در سطح آب به‌وسیله پاروهای نفت­روبی که به‌طور افقی حرکت می­کنند به بخش خروجی رانده می­شود. در حوضچه­های API کارخانه‌های قدیمی این تسهیلات وجود ندارد و حرکت لایه مواد روغنی به سمت خروجی به‌صورت طبیعی انجام نمی‌شود و این‌یک مورد نقص در جداکننده‌های مذکور محسوب می‌شود. همچنین این حوضچه‌ها در کف، لجن‌روب ندارند و این عمل برحسب نیاز و در صورت فراهم شدن شرایط قطع جریان ورودی بعد از چندین سال و اخذ مجوز بسته شدن کارخانه‌ها برای مدت موردتقاضا، به‌صورت دستی و با استفاده از تجهیزات مکانیکی انجام می‌شود که این نیز یک مورد عیب در این جداکننده‌ها است. این نوع جداکننده ها برای جداسازی ذرات روغن با اندازه­ی بزرگتر از ۱۵۰  میکرون طراحی شده­اند و هر عاملی که درصد ذرات روغن کوچکتر از ۱۵۰ میکرون را افزایش دهد کارایی جداکننده را تحت تأثیر قرار خواهد داد. آب شور و مواد قلیایی از جمله مواردی هستند که سایز قطرات روغن را تغییر داده و ذرات معلق روغن را پدید می آورند (11).

روش تصفیه مرحله دوم

اگر آب به‌دست‌آمده از جداکننده‌های نفت از آب (API Separator) از دیدگاه قوانین محیط‌زیست قابل‌قبول نباشد از روش‌های تصفیه نوع دوم و یا نوع سوم که در حقیقت عملیاتی تکمیلی هستند استفاده می­شود. روش­های تصفیه مرحله دوم شامل روش رسوب­گیری[7] و روش شناور کردن به‌وسیله هوا[8] است (14-15).

روش رسوب­گیری

این روش برای آب­هایی بکار برده می­شود که مقدار آن کم است و بر پایه افزایش نمک­های فریک[9] یا نمک­های آلومینیم است. روش کار چنین است که مقداری از این نمک­ها را (صد میلی­گرم برای هر لیتر آب) در یک pH مناسب میان 8 تا 5/9 به آب می­افزایند. این نمک­ها به شکل گلوله­های هیدروکسید به کف حوضچه دستگاه رسوب پیدا می­کنند و در این حرکت ذرات نفتی را نیز با خود می­برند. کنترل pH در این عملیات با افزودن اسید سولفوریک با آهک انجام می­گردد. ازآنجایی‌که در این عملیات مواد شیمیایی بسیاری مصرف می­شود بکار بردن برای آب­های آلوده­ای که مقدارش زیاد است، مقرون‌به‌صرفه نیست (14،16).

روش شناور کردن به‌وسیله هوا

روش دیگر برای جدا کردن مواد معلق آز آب­های آلوده، شناور کردن ذرات معلق در هوا است. در این روش هوا با فشاری برابر 2 تا 4 اتمسفر، به آب دمیده می­شود. پیش از اینکه آب به مخزن شناور ساز وارد شود به‌طور ناگهانی فشار هوا، کاهش داده می­شود و درنتیجه حباب­های کوچک بسیاری از هوا تشکیل می­گردد که ضمن بالا آمدن، مواد نفتی معلق را نیز با خود شناور کرده و به سطح آب می­آورد و در نتیجه این مواد از آب جدا می­شود (11،17). این روش نه‌تنها می­تواند مقدار مواد معلق را کاهش دهد، بلکه مقدار اکسیژن مورد نیاز زیستی (BOD) را نیز کاهش می­دهد. بازده این روش برای آب­هایی که آلودگی مواد نفتی در آن زیاد است تا 95 درصد خواهد بود (11).  از جمله معایب این روش می­توان به هزینه­های نگهداری سیستم، افزایش فشار، هزینه­های مواد شیمیایی، هزینه­های تعمیر و نگهداری کمپرسورها و سیستم لوله­کشی آن اشاره کرد.

  روش تصفیه مرحله سوم

اگر میزان تصفیه آب در روش­های مرحله اول و دوم کافی نباشد، از روش تصفیه زیستی استفاده می­شود که بیشترین بازده را در تصفیه پساب های نفتی دارد. در نتیجه استفاده از این روش از میزان مواد اکسیژن­گیر ونیز از رنگ و طعم آب کاسته می­گردد. چنان­که در برخی از موارد آب به‌دست‌آمده از تصفیه مرحله سوم را پس از کلرینه کردن می­توان دوباره برای مصارف شهری بکار برد (11).  بازده این عملیات چنان است که می­توان مقدار فنل موجود در آب آلوده پالایشگاه­ها و تأسیسات نفتی را تا 9/99 درصد، BOD را تا 90 درصد و COD را تا 80 درصد کاهش داد. اساس این روش تبدیل مواد آلی و زنده به گازهای فرار و آب است. دستگاه­هایی­ که برپایه این روش عمل می­کنند عبارت‌اند از: حوضچه‌های اکسیداسیون زیستی، لجن­های فعال و صافی­های چکاننده  معایب روش­های تصفیه مرحله سوم 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 هزینه­های راهبری به واسطه مصرف انرژی بیشتر در طول سال­های بهره­برداری، مشکلات بهره­برداری از قبیل ایجاد کف، حجیم شدن لجن، بالا آمدن لجن، رشد پراکنده دسته ها و همچنین مقاوت کم در برابر شوک آلی و هیدرولیکی(14)..

حوضچه‌های اکسیداسیون زیستی

در این روش آب آلوده برای مدتی در حوضچه­های بزرگی باقی می­ماند. در این مدت اکسیژن موجود در هوا یا اکسیژن به‌دست‌آمده از فتوسنتز برخی گیاهان موجود در آب، بخش مهمی از مواد آلی را اکسید کرده به گازکربنیک و آب تبدیل می­کند. این عملیات باید در دمای بیشتر از 15 درجه سانتی­گراد انجام شود. عمق حوضچه­ها نیز نباید از یک متر بیشتر باشد و اگر هوای اضافی به‌طور مصنوعی به درون این حوضچه­ها دمیده نشود، زمان توقف آب را می­توان به 3 روز کاهش داد. این روش بااینکه ارزان­ترین روش زیستی است، به سبب نیاز به فضای وسیع برای کندن حوضچه­های کم‌عمق و توقف زیاد آب در آن‌ها، چندان مورداستفاده قرار نمی­گیرد (14).

لجن­های فعال

این روش بر پایه واردکردن آب آلوده به درون مخزنی که در آن مواد سلولزی فعال وجود دارد، قرار داشته و هوا به‌وسیله یک دمنده یا جاروهای گردان به‌طور پی­در­پی به سطح بخش فعال دمیده شده، کنش و واکنش تبدیل مواد آلی موجود در آب به گازکربنیک با سرعت انجام می­شود. مواد آلی مرده در سطح آب جمع شده و آب تصفیه‌شده از بخش زیرین مخزن بیرون می­آید. بازده این روش زیاد است چنانکه برای مدت توقف پنج ساعت، حدود 70 در صد از BOD و برای 10 ساعت حدود 90 درصد BOD آب کاهش می­یابد، ولی این روش ازنظر اقتصادی گران تمام می­شود (14).

صافی­های چکاننده

این دستگاه از یک مخزن سیمانی با کف مشبک که از سنگ و زغال یا مواد پلاستیکی پر شده، تشکیل گردیده است. آب آلوده از بالا وارد مخزن شده و هوا از کف مخزن به‌وسیله دمنده­هایی قوی از جهت مخالف به درون آب دمیده می­شود. فعل­وانفعالات شیمیایی روی سطح سنگ­ها و یا مواد موجود در مخزن انجام می­گیرد. سرعت آب به نوع صافی بستگی دارد. بازده این روش تقریباً برابر روش لجن فعال است با این تفاوت که کار تصفیه تندتر صورت می­گیرد. بر اساس پژوهش­های جدید می­توان بجای سنگ­، شن و زغال از مواد پلاستیکی چونPVC  استفاده کرد (18).

روش­های تصفیه فاضلاب­های آغشته به روغن و مواد هیدروکربنی پالایشگاهی

واحدهای تصفیه فیزیکی

آشغال­گیری[10]

آشغال­گیر ابزاری است که در ابتدای ورود به تأسیسات تصفیه‌خانه قرار می­گیرد تا مواد درشت جامد فاضلاب که در واحدهای پایین­دستی مشکل ایجاد می­کند، را از آن حذف نماید (19).

شناورسازی با هوا

در این روش جداسازی از طریق وارد کردن حباب­های ریز گاز (معمولاً هوا) به داخل فاز مایع صورت می­پذیرد. حباب­های هوا به ذرات جامد می­چسبد و نیروی شناوری مجموعه ذره و حباب­های گاز به‌قدری زیاد است که سبب صعود ذره به سطح می­شود. صعود ذرات با چگالی کمتر از مایع (مانند روغن محلول در آب) را نیز می­توان با این عمل تسهیل کرد. به‌طورکلی فرآیند شناورسازی از چهار مرحله اساسی تشکیل می­شود که عبارت‌اند از 1) تولید حباب در پساب روغنی، 2) برخورد بین حباب­های گاز و قطرات روغن شناور در آب، 3) چسبیدن ذرات روغن به حباب­های گاز و 4) صعود مجموعه هوا-روغن به سطح آب یعنی جایی­ که روغن و ذرات جامد معلق همراه آن، جمع­آوری می­شوند (20).

شناورسازی توسط جریان الکتریکی

این فنّاوری روش دیگری از شناورسازی است که موجب ایجاد حباب­های کوچک گاز ناشی از الکترولیز آب و تجزیه آن به اکسیژن و هیدروژن می­شود. هنگامی‌که جریان پساب خروجی در میان دو الکترود قرار می­گیرد به علت ایجاد جریان الکتریکی، ذرات به هم چسبیده و لخته­هایی را تشکیل داده که همراه با حباب­های ایجاد شده در سطح جمع و توسط کف­روب­ها از سیستم خارج می­شود. پارامترهای عمده مؤثر pH، نوع الکترولیت، چگالی جریان و زمان ماند پساب هستند (11).

شناورسازی با هوای محلول[11]

 شناورسازی با هوای محلول، معمولاٌ بعد از جداکننده ثقلی قرار می­گیرد و با استفاده از مواد شیمیایی و شناورسازی، روغن­های امولسیونی جدا می­شوند. این سیستم از پمپ ایجاد فشار، سیستم تزریق هوا، مخزن اشباع­سازی، شیر فشارشکن، مخزن شناورسازی و سیستم افزایش مواد شیمیایی تشکیل شده است (17).

واحدهای تصفیه حرارتی

این نوع تصفیه­کننده­ها بسته به نوع کاربرد به حرارت مستقیم و حرارت غیرمستقیم تقسیم­بندی می­شوند. در تصفیه­کننده­های نوع حرارت مستقیم انتقال حرارت از طریق تماس مستقیم سیال با محفظه آتش صورت می­گیرد. این نوع تصفیه­کننده­ها در مقایسه با نوع حرارت غیرمستقیم توانایی تصفیه کردن مقدار بیشتری از نفت خام را با مصرف سوخت کمتری دارند. در تصفیه­کننده­های حرارتی غیرمستقیم، به دلیل عدم تماس مستقیم امولسیون نفت خام با محفظه آتش، از مقدار خوردگی و رسوب­گیری کاسته شده و همچنین خطرات آتش‌سوزی و انفجار کمتر است (22).

واحدهای تصفیه الکترواستاتیکی

با توجه به اینکه سرعت ته­نشینی قطرات آب در اثر نیروی ثقل کم است، از تصفیه‌کننده‌های نوع الکترواستاتیکی استفاده می­شود. همچنین ازآنجایی‌که می­بایستی نفت ورودی این دستگاه­ها گرم باشد، ابتدا نفت ورودی توسط پیش­گرم­کن، گرم می­شود و یا حتی ممکن است خود نمک­گیرها مجهز به پیش­گرم­کن باشند که اصطلاحاً به آن‌ها تصفیه‌کننده‌های الکترواستاتیک حرارتی می­گویند. این نوع تصفیه­کننده­ها در مقایسه با تصفیه­کننده­های حرارتی ازنظر اقتصادی باصرفه هستند و با توجه به اینکه قادر به حذف قطرات ریز آب از نفت خام می­باشند، برای خارج نمودن آب نمک از نفت خام بسیار مؤثر هستند (23). دمای عملیاتی در این تصفیه­کننده­ها به‌طور قابل‌توجهی کمتر از تصفیه­کننده­های حرارتی بوده و با ابعاد کوچک­تری می­توان تولید بیشتری داشت. عیب عمده این تصفیه­کننده­ها بالا بودن هزینه کنترل، نگهداری و سرمایه ثابت اولیه نسبت به سایر تصفیه­کننده­هاست که این افزایش هزینه معمولاً با بهبود عملکرد تصفیه­کننده و آب­زدایی بهتر آن‌ها تعدیل می­گردد (24).

واحدهای تصفیه شیمیایی

برای تصفیه شیمیایی پساب آغشته به  نفت خام، از مواد شیمیایی شکننده امولسیون استفاده می­شود. این مواد تحت عناوین تجاری مختلف در دنیا فروخته می­شوند. عملکرد این مواد به گونه­ای است که باعث می­شوند غشاء نازک اطراف قطرات امولسیونی آب پاره شود. البته باید توجه داشت که تزریق بیش از حد این مواد، باعث تولید مواد امولسیونی جدید می­شود، که بعدها در فرایند تصفیه پساب مشکلات فراوانی ایجاد می­کند. لذا در تعیین نرخ تزریق این مواد باید محاسبات دقیقی صورت بگیرد. اگر امولسیون­های تشکیل شده، ضعیف باشند تنها با نیروهای مکانیکی می­توان آنها را خنثی کرد و عمل ائتلاف را انجام داد (25).

نتیجه­گیری

مدیریت محیط­زیستی پساب عملیات استخراج و فراورش نفت خام به دلیل حجم و آلودگی قابل‌توجه آن، چالشی جدی در صنایع بالادستی صنعت نفت بشمار می‌رود. ازجمله راهکارهای دفع این نوع پساب، تزریق مجدد آن به چاه­های نفت به‌منظور حفظ فشار مخزن و ازدیاد برداشت از چاه است. لیکن به دلیل وجود املاح محلول در حد فوق اشباع ، ذرات معلق و عوامل خورنده، این پساب تمایل شدیدی برای رسوب‌گذاری داشته و درصورتی‌که بدون تصفیه اولیه به چاه تزریق گردد درزمانی کوتاه پدیده گرفتگی رخ خواهد داد که به‌طور ناخواسته موجب تخلیه پساب به محیط اطراف و تخریب محیط‌زیست می‌گردد. علاوه بر خوردگی خطوط لوله انتقال و تجهیزات در سیستم تصفیه پساب ، تشکیل رسوبات از جنس کربنات کلسیم و سولفات باریم درون خطوط لوله انتقال پساب جهت تزریق و درون ظروف و تجهیزات  نیز مشاهده می گردد که برای جداسازی آنها در سیستمهای تصفیه پساب فعلی واحدهای نمک‌زدایی، تسهیلاتی وجود ندارد. به عبارتی دیگر، این نوع رسوبات با تصفیه مراحل اول، دوم و سوم حذف نمی شوند. بنابراین اضافه نمودن تجهیزات اسمز معکوس می تواند بسیار مؤثر واقع شود. در اینصورت می توان حتی از آب شیرین خروجی این سیستمها، در فضای سبز واحدهای مذکور نیز استفاده کرد. از طرفی دیگر، از آنجائیکه حوضچه های تفکیک API موجود در واحدهای عملیاتی مجهز به تجهیزات اسکیمر ، نفت روب سطحی و لجن روب کف نیستند و هزینه های بازسازی و بهینه سازی آنها نیز زیاد است، لذا تفکیک‌گرهای CPI گزینه مناسبی برای جایگزین نمودن تفکیک‌گرهای مذبور خواهد بود. در پایان با عنایت به اشکالات و نواقص موجود در سیستم‌های تصفیه پساب در واحدهای نفتی کشور، جهت جلوگیری از آلودگی­های محیط­زیستی و کاهش هزینه­های اقتصادی ، چاره‌اندیشی در خصوص رفع نواقص و پیشگیری از اتفاقات ناخواسته ضروری است و این قبیل مطالعات، به تکمیل اطلاعات مدیران و دست­اندرکاران برای انتخاب روش­های مناسب تصفیه پساب عملیات استخراج و فراورش نفت خام کمک می­کند. پیشنهاد می­شود در مطالعات آتی به بررسی چگونگی اصلاح و حداکثر رساندن بازده روش­های موجود تصفیه پساب و هم­چنین تاثیر روش­های ترکیبی جدید در تصفیه پساب­های نفتی پرداخته شود.

منابع

• 1- Wang, F., Ducharne, A., Cheruy, F., Lo, M. H., Grandpeix, J. Y. 2017. Impact of a shallow groundwater table on the global water cycle in the IPSL land–atmosphere coupled model, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-017-3820-9.
• 2- Omidvar, K. 2015. Water resources of Iran, Firs edition, Yazd university press, 292 pages. (In Persian)
• 3- San, V., Spoann, V., Schmidt, J. 2018. Industrial pollution load assessment in Phnom Penh, Cambodia using an industrial pollution projection system, Science of the Total Environment, 615: 990-999.
• 4- Pakdel, P. M., Peighambardoust, S. J. 2018. A review on acrylic based hydrogels and their applications in wastewater treatment, Journal of environmental management, 217:123-143.
• 5- Ugya, A. Y., Imam, T. S., Ajibade, F. O. 2017. Remediation of refinery wastewater using electrocoagulation process, Bayero Journal of Pure and Applied Sciences, 10 (1): 57-61.
• 6- Bunting, S. W., Edwards, P. 2018. Global Prospects for Safe Wastewater Reuse Through Aquaculture in Wastewater Management Through Aquaculture (Springer, Singapore): pp. 55-72.
• 7- Ong, L. K., Nguyen, P. L. T., Soetaredjo, F. E., Ismadji, S., Ju, Y. H. 2017. Kinetic evaluation of simultaneous waste cooking oil hydrolysis and reactive liquid-liquid Cu extraction from synthetic Cu-containing wastewater: Effect of various co-contaminants, Separation and Purification Technology, 187: 184-192.
• 8- Ghasemipanah, K. 2014. A Study on Treatability of Desalter Unit Wastewater by Solar Still Method, Petroleum Research, 24(78): 84-91. (In Persian)
• 9- Amy, G., Ghaffour, N., Li, Z., Francis, L., Linares, R. V., Missimer, T., Lattemann, S. 2017. Membrane-based seawater desalination: Present and future prospects, Desalination, 401: 16-21.
• 10- Oller, I., Malato, S., Sánchez-Pérez, J. 2011. Combination of advanced oxidation processes and biological treatments for wastewater decontamination—a review, Science of the total environment, 409(20): 4141-4166.
• 11- Yu, L., Han, M., He, F. 2017. A review of treating oily wastewater. Arabian journal of chemistry, 10(2): 1913-1922.
• 12- Jafarinejad, S. 2017. Recent developments in the application of sequencing batch reactor (SBR) technology for the petroleum industry wastewater treatment. Chemistry International, 3(3): 342-350.
• 13- Bigham, J., Kosic, A., Arntsen, B., Penny, J., Katz, S. 2017. Upgrading Refinery Wastewater Treatment with MBR to New Discharge Standards at Marathon Petroleum’s Detroit Refinery, Proceedings of the Water Environment Federation, 16: 231-242.
• 14- Poor Ebtehaj, M. 2011. Investigating different methods of separation and disposal of wastewater in desalination units from oil in Gachsaran oil field, Master's thesis in Islamic Azad University, Science and Research Branch of Ahvaz.87 pages. (In Persian)
• 15- Jinda, K., Keesoon, W., Dokmaingam, P. 2017. Possibility study for water reutilization of the biodiesel refinery in Thailand, The Journal of Industrial Technology, 13(1):72-82.
• 16- Liu, G., Zhang, F., Qu, Y., Liu, H., Zhao, L., Cui, M., Geng, D. 2017. Application of PAC and flocculants for improving settling of solid particles in oilfield wastewater with high salinity and Ca², Water Science and Technology, 76(5-6):1399-1408.
• 17- Etchepare, R., Oliveira, H., Azevedo, A., Rubio, J. 2017. Separation of emulsified crude oil in saline water by dissolved air flotation with micro and Nano bubbles, Separation and Purification Technology, 186: 326-332.
• 18- Ghazanfari, D., Bastani, D., Mousavi, S. A. 2017. Preparation and characterization of poly (vinyl chloride) (PVC) based membrane for wastewater treatment, Journal of Water Process Engineering, 16: 98-107.
• 19- Adham, S., Hussain, A., Minier-Matar, J., Janson, A., Sharma, R. 2018. Membrane applications and opportunities for water management in the oil & gas industry, Desalination, 440: 2-17.
• 20- Asadi, S. N. 2011. Investigating the treatment of waste water produced by gas and liquefied gas factory 900 Paznan 2, in order to prevent the pollution of the river and the possibility of reusing it to irrigate the green area of ​​the factory, Master's thesis in Islamic Azad University, Science and Research Branch of Ahvaz.107 pages. (In Persian)
• 21- Nam, C., Li, H., Zhang, G., Lutz, L. R., Nazari, B., Colby, R. H., Chung, T. M. 2018. Practical Oil Spill Recovery by a Combination of Polyolefin Absorbent and Mechanical Skimmer, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6(9):12036-12045.
• 22- Onishi, V. C., Fraga, E. S., Reyes-Labarta, J. A., Caballero, J. A. 2018. Desalination of shale gas wastewater: Thermal and membrane applications for zero-liquid discharge in Emerging Technologies for Sustainable Desalination Handbook, pp: 399-431.
• 23- An, C., Huang, G., Yao, Y., Zhao, S. 2017. Emerging usage of electrocoagulation technology for oil removal from wastewater: A review, Science of the Total Environment, 579: 537-556.
• 24- Guo, H., You, F., Yu, S., Li, L., Zhao, D. 2015. Mechanisms of chemical cleaning of ion exchange membranes: A case study of plant-scale electrodialysis for oily wastewater treatment, Journal of Membrane Science, 496: 310-317.
• 25- Binks, B. P., Whitby, C. P. 2003. Temperature-dependent stability of water-in-undecanol emulsions, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 224(1-3): 241-249.

[1]- استادیار گروه محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران ( مسئول مکاتبات)

[2]- دانشجوی دکتری آلودگی محیط­زیست، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، ، تهران، ایران.

[3]- Assistant Professor, Department of Environment, Technical and Engineering Faculty, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran (Corresponding author).

[4]- Ph.D. student of environmental pollution, Department of the Environment, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

[5]- Mixer

[6]- Skimmer

[7]- Flocculation

[8]- Air Flotation

[9]- Ferric salts

[10]- Screening

1- Dissolved Air Flotation