یک پالایشگاه و پتروشیمی، با استفاده از سیستم تصفیه پساب مناسب، می‌تواند تا ۷۰% از آب مصرفی خود را بازچرخانی نماید.

با بحران روزافزون دسترسی به آب شیرین و استفاده از آن، امروزه نیاز به تصفیه پساب و استفاده مجدد از آب ها افزایش یافته است. در کشورهای پیشرفته همچون چین، امریکا، آلمان و … روش های بازچرخانی آب روز به روز بیشتر مورد توجه قرار میگیرد.

یکی از روش های مناسب که امروزه مورد توجه بسیاری از شرکت ها مانند PetroChina قرار گرفته و از آن استفاده می‌کنند، اکسیداسیون پیشرفته و استفاده از سیستم های ازن ژنراتور  است

ازن چیست و چگونه تولید میشود؟

ازن آلوتروپ سه اتمی اکسیژن است که به دلیل ساختار ناپایدارآن، به سرعت واکنش می‌دهد و بسیار ناپایدار است. این مولکول پس از واکنش به یک مولکول اکسیژن و یک اتم اکسیژن نوزاد تبدیل می‌شود که به سرعت واکنش می‌دهد.

به همین دلیل ازن یکی از قوی‌ترین مواد استریل­کننده (از بین برنده باکتری، ویروس و بو) در جهان است. تولید ازن در طبیعت به دو روش انجام می‌گردد که عبارتند از: اشعه ماوراء بنفش خورشید و رعد و برق. لایه ازن از طریق اشعه ماوراء بنفش خورشید به وجود می‌آید. اساس کار دستگاه ازن ساز نیز می‌تواند نور uv و  یا ولتاژ بالا باشد. در روش UV با تاباندن لامپ‌های UV به اکسیژن ورودی داخل راکتور، ازن تولید می‌گردد. این روش ابتدایی‌ترین روش تولید ازن می‌باشد. در روش تخلیه الکتریکی، دو الکترود با اختلاف ولتاژ بالا تعبیه می‌گردد. اکسیژن از بین این دو الکترود گذر می‌کند. بین این دو الکترود قوس الکتریکی به وجود می‌آید و مولکول‌های اکسیژن به ازن تبدیل می‌گردند.

روش تخلیه الکتریکی از دو جهت نسبت به روش ماوراء بنفش برتری دارد. اول آنکه در روش ماوراء بنفش، می‌بایست به صورت دوره‌ای لامپ‌های UV تعویض گردد و این موضوع هزینه‌ی جاری زیادی را بر مصرف‌کننده تحمیل می‌کند. ضمن آنکه حسن دستگاه‌های ازن­­ ساز به کاهش هزینه‌های جاری و عدم نیاز به اپراتور و … است. دومین دلیل برتری روش تخلیه الکتریکی که از دلیل اول مهم‌تر است، نسبت ازن به اکسیژن در خروجی دستگاه ازن‌ساز است. هر چه خلوص ازن در خروجی دستگاه بیشتر باشد، میزان حلالیت آن در آب نیز افزایش می‌یابد. به عنوان مثال با افزایش میزان خلوص از ۱ درصد به ۱۰ درصد، میزان حلالیت ازن در آب ۶ برابر می‌شود.

آب، طلای مایع است که همه صنایع را به حرکت در می‌آورد. در صنعت نفت و گاز (که پس از صنایع کشاورزی و تولید برق سومین مصرف کننده بزرگ آب محسوب می‌شود) آب هزینه ای کلیدی برای جریان های بالادستی و پایین دستی است بیشتر این هزینه مربوط به پرداختن به مواد شیمیایی موجود در فاضلاب تصفیه خانه و عملیات پتروشیمی است. این مواد که به سختی تخریب می‌شوند، اثری منفی بر عملکرد تصفیه خانه های میگذارند و منجر به نقض احتمالی مجوز تخلیه (به علت عدم سازگار بودن پساب با استاندارد های زیستی) توسط محیط زیست گردند.

مدیران صنایع نفت و گاز در تلاش برای حل مشکل این مواد آلی و غیر آلی در کنار استفاده مجدد از آب هستند. با توان کنترل و روش های مناسب تصفیه میتوان مراکز تصفیه پتروشیمی ها را علاوه بر بهینه سازی به منبعی برای استفاده مجدد و درآمد سازی نیز تبدیل کرد. در چین ، پایداری آب از زمان برنامه پنج ساله یازدهم این کشور در سال ۲۰۰۶ تمرکز فزاینده ای داشته است که هدف آن کاهش مصرف آب و انرژی ، ارتقا میزان استفاده از آب بازیافتی و ایجاد روش های غربالگری و ارزیابی مصرف آب در پروژه های صنعتی است.

 

اهدافی برای تصفیه پساب پالایشگاه و پتروشیمی ها:

در سال ۲۰۰۹ شرکت PetroChina اعلام کرد که قصد ساخت یک پالایشگاه و پتروشیمی در خارج از شهر “چنگدو” در استان سیچوان چین را دارد. تاسیسات پتروشیمی این استان توان تولید تا ۱۰ میلیون تن بر روز، نفت خام و تا ۸۰۰۰۰۰ تن بر روز اتیلن را دارد. این شرکت از شرکت SUEZ برای حل مشکل پساب خود کمک گرفت. شرکت SUEZ چین با استفاده از ازن قادر به کنترل پساب این تاسیسات پتروشیمی شده است.

با حداکثر ظرفیت ۲۵۰۰ متر مکعب در ساعت ، این پالایشگاه برای تصفیه دو جریان پساب نیاز داشت:

۵۰% از جریان نفت مستقر در پالایشگاه و ۵۰%  از جریان پایه نمک اتیلن.

خواست های شرکت PetroChina برای پساب خود به شرح زیر بوده است:

• تا حداکثر ۷۰% از پساب فاضلاب را برای خنک سازی آب تغذیه برج با حداکثر ظرفیت مجدداً استفاده کنید.
• حداکثر سرعت جریان تخلیه را کمتر از ۴۳۰ متر مکعب در ساعت برآورده کنید
• پساب صنعتی گیاه را مطابق با استانداردهای تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) تخلیه ۶۰ میلی گرم در لیتر مطابقت دهید.

راه حل برای تثبیت مصرف آب صنعتی:

برای دستیابی به اهداف PetroChina برای حذف COD و استفاده مجدد از فاضلاب ، یک رویکرد طراحی جامع و یکپارچه شامل ایجاد یک سیستم منحصر به فرد بود

این کار با یک فرآیند پیش تصفیه فاضلاب ، از جمله حذف اولیه و ثانویه روغن ، تصفیه بیولوژیکی نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون ، شفاف سازی ثانویه و شفاف سازی لایه ای برای پرداخت آغاز می شود.

 

بعد ، پساب ها ترکیب شده و وارد خط تصفیه مجدد می شوند ، که با یک فیلتر شن و ماسه گرانشی SUEZ آغاز می شود و پس از آن دو فرآیند تصفیه آب انجام می شود: اکسیداسیون ازن و فیلترهای سیلاب هوادهی بیولوژیکی (BAFF) ، ترکیبی که شامل فرآیند Oxyblue SUEZ است.

 

با توجه به افزایش تأسیسات پالایشگاهی و پتروشیمی در مواد شیمیایی آلی و معدنی پیچیده ، تصفیه فاضلاب تصفیه خانه بیش از روشهای معمول بیولوژیکی نیاز دارد. فرایندهای تصفیه مبتنی بر ازن که مدتها به عنوان یک فناوری در کلاس در بخش آب آشامیدنی شهری در نظر گرفته می شد ، به دلیل مزایای تکنولوژیکی در فاضلاب ، استفاده مجدد و بازیافت منادی شده اند. ازن و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOP) که ازن را با اکسیدان دیگری مانند پراکسید هیدروژن (H2O2) ترکیب می کنند ، به طور موثر انواع مختلف ترکیبات را اکسید می کنند. در حالی که ازن بیش از ۵۰ درصد از کلر قوی تر است ،

AOP تقریبا ۴۰ درصد پتانسیل اکسیداسیون بالاتر و تا ۳۰ درصد زمان واکنش سریعتر فراهم می کند.

 

تکولوژی های اکسیداسیون توسط ازن بسیار انعطاف پذیر هستند. آنها را به انواع روش‌ها برای کاهش مخارج در کنار افزایش کارایی می‌توان استفاده کرد

تنها یک سیستم ازن را می‌توان به چندین نقاط برای پیش تصفیه، اکسیداسیون متوسط، و پرداخت تزریق و یا استفاده کرد. ازن سازی در این سیستم خاص در سه مکان برای حذف COD ، آهن آهنی (Fe2 +) و منگنز (Mn2 +) و بهبود عملکرد فیلتر پایین دست استفاده می شود

 

 

مرحله ۱: تولید ازن

گاز اکسیژن خالص (که ما در شرکت شمیم شریف قادر به تولید آن هستیم) برای تولید ازن به ازن ژنراتور نصب شده در محل وارد میشود. ازن  به وسیله ازن ژنراتور موجود با گاز اکسیژن ورودی واکنش میدهد و گاز ازن را تولید میکند. این گاز ناپایدار بوده و پس از استفاده سریعا از بین میرود. در نتیجه از خود اثری برجای نگذاشته و کاملا دوست دار محیط زیست است.

در ادامه گاز ازن تولید شده در خط های تصفیه مجدد، تصفیه آب نمک و همچنین برای کاهش COD در پتروشیمی PetroChina استفاده شده است.

 

مرحله ۲: ازن سازی

پساب به یک برج انحلال ازن سازی هدایت می شود که در آن گاز ازن در پساب حل می شود. قدرت اکسیداسیون ازن با تبدیل COD به BOD و اکسیداسیون مواد هیومیک ، ریزآلاینده ها و سایر ترکیبات ، مواد آلی باقیمانده را تجزیه می کند.

 

مرحله ۳: فیلتراسیون بیولوژیکی

مرحله نهایی در فرآیند باعث حذف آلاینده ها در یک سیستم فشرده سازی تصفیه شده تحت فشار هوای بیولوژیکی می شود. این تکنیک به آب خروج از برج اجازه می دهد تا از صافی عبور کند ، جایی که باکتری ها روی مهره های سفالی ثابت می شوند ، ترکیبات کربن و نیتروژن موجود در آب را از بین می برند. ترکیبی از این دو تکنیک روند تخریب مواد آلی باقیمانده را تقویت می کند

نتایج بدست آمده در PetroChina:

در جدول زیر همانطور که مشاهده میکنیم، ازن به صورت کاملا محسوسی و با هزینه کم، توانسته به نتایج بسیار مطلوبی دست یابد. ازن در کنار کاهش COD موجود به کنترل هزینه نیز کمک محسوسی کرده است.