معالجة مياه الصرف الصحي لتكرير النفط والبتروكيماويات

1. الخلفية.

أدى التطور السريع لصناعة البتروكيماويات إلى آثار اقتصادية هائلة، إلا أنه أنتج أيضًا كميات كبيرة من مياه الصرف الصناعي البتروكيماوي. في الوقت الحالي، يُنتج العالم ما يقرب من 500 مليار متر مكعب من مياه الصرف الصناعي البتروكيماوي سنويًا، ملوثًا 5.5 تريليون متر مكعب من المياه العذبة، أي ما يعادل أكثر من 14% من إجمالي الجريان السطحي العالمي. لذلك، لتحقيق التنمية المستدامة، يجب معالجة مياه الصرف الصناعي البتروكيماوي قبل تصريفها.

ومن المهم أيضًا أن تُعدّ المعالجة المُتقدمة وإعادة تدوير مياه الصرف الصناعي البتروكيماوي إجراءً هامًا للحفاظ على المياه وخفض الانبعاثات. معالجة مياه الصرف الصحي لا تزال مشكلة تلوث المياه في شركات البتروكيماويات تُمثل إحدى المشكلات الصعبة محليًا ودوليًا. ومن الضروري إيجاد حلول لتقنيات معالجة مياه الصرف الصحي عالية الملوحة والزيت وإعادة استخدام المياه المُعالجة. وبصفتها شركةً خبيرةً في معالجة مياه الصرف الصحي، تلتزم شركة NEWater دائمًا بمبدأ التنمية المستدامة.

2. مصادر وخصائص مياه الصرف الصحي للمصافي والبتروكيماويات.

المصادر الرئيسية لمياه الصرف الصحي الناتجة عن مصافي التكرير والبتروكيماويات هي مياه الصرف الصناعي البتروكيماوي ومياه التبريد المتداولة في المصافي. تتميز هذه المياه بتنوعها وتركيبها المعقد، وسميتها العالية، وقدرتها على تثبيط التحلل البيولوجي، وتركيزها العالي. وتتمثل خصائصها المحددة فيما يلي:

(1) كمية المياه كبيرة، ونوعية المياه معقدة وتتغير بشكل كبير.

يتميز إنتاج صناعة البتروكيماويات بضخامة حجمه، نظرًا لضخامة كمية مياه الصرف الصحي المعالجة في المصنع بأكمله، حيث تُصرّف يوميًا 10000 طن. تحتاج شركات البتروكيماويات إلى إضافة أنواع مختلفة من المذيبات والمواد المضافة في عملية الإنتاج، ثم إجراء تفاعلات متنوعة. ولذلك، فإن تركيب مياه الصرف الصحي معقد للغاية.

(2) التلوث العضوي الخطير.

تتكون المواد العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي البتروكيماوية بشكل رئيسي من الهيدروكربونات ومشتقاتها. ويظل التركيز العالي لسائل النفايات المُصرَّف من بعض وحدات البتروكيماويات مرتفعًا بعد حرقه أو معالجته بطريقة مناسبة.

(3) تحتوي مياه الصرف الصحي على معادن ثقيلة.

وبما أن العديد من التفاعلات في إنتاج البتروكيماويات تتم تحت تأثير المحفزات، يتم استخدام العشرات من المحفزات في مصنع بتروكيماويات كبير، وبالتالي فإن مياه الصرف الصحي تحتوي غالبًا على معادن ثقيلة.

لقد طورت NEWater الترشيح الفائق و التناضح العكسي عمليات ومعدات مشتركة لمعالجة مياه الصرف الصحي في سيناريوهين للتطبيق: مياه الصرف الصناعي البتروكيماوي ومياه التبريد المتداولة في المصفاة، والتي يمكن أن تساعد الشركات على تقليل الكمية الإجمالية لتصريف مياه الصرف الصحي بشكل كبير، وتوفير استهلاك المياه الأولية، وخفض تكاليف الإنتاج وتحسين الفوائد الاقتصادية والبيئية.

3. سيناريوهات تطبيق محطات معالجة مياه الصرف الصحي لتكرير النفط والبتروكيماويات.

3.1 عملية معالجة مياه الصرف الصحي في صناعة البتروكيماويات.

في الوقت الحالي، تكنولوجيا إعادة استخدام مياه الصرف الصحي انتشرت هذه التقنية في صناعات الحديد والصلب والبتروكيماويات والطاقة الكهربائية، إلا أن مياه الصرف الناتجة عن صناعة البتروكيماويات تتميز بتركيز عالٍ من الأكسجين الكيميائي (COD)، وتركيبة زيتية متبقية معقدة، وتغير كبير في جودة المياه. وتختلف خصائص تلوث الأغشية لنفس نوع مياه الصرف البتروكيماوي باختلاف الأوقات والأماكن، وذلك باختلاف جودة المياه وعملية معالجة الإنتاج. تستخدم وحدة إعادة استخدام مياه الصرف البتروكيماوي التي طورتها شركة NEWater مياه الصرف المعالجة ثالثيًا من وحدة التنقية الأولى كمصدر للمياه، وتعتمد عملية الترشيح الفائق والتناضح العكسي (RO) المدمجة، وتُستخدم مياه الإنتاج كمياه تعويضية لصناعة البتروكيماويات.

الترشيح الفائق هو فصل الملوثات من خلال الفحص الميكانيكي. غشاء الترشيح الفائق تتميز العناصر بخصائص الفصل الانتقائي. تحت الضغط، تُعترض المواد الصلبة العالقة والجسيمات العضوية الكبيرة وبقع الزيت الموجودة في مياه الصرف الصحي خارج غشاء الترشيح الفائق، بينما تمر جزيئات الماء الصغيرة والأملاح الناتجة عن إنتاج المياه عبر غشاء الترشيح الفائق. وقد تم استخدام وحدة غشاء الترشيح الفائق المغمور للترشيح الفائق في وحدة جينغيي، ولا يقل معدل الاسترداد التصميمي لكل مجموعة عن 90%.

تقنية غشاء التناضح العكسي تقنية متطورة جدًا لتحضير الماء فائق النقاء في السنوات الأخيرة. تعتمد هذه التقنية على وضع نفس الحجم من المحلول المخفف والمحلول المركز على جانبي الغشاء شبه المنفذ. وبفضل اختلاف التركيز، يخترق المحلول المخفف جانب المحلول المركز. تُسمى هذه العملية بالتسرب. عندما يصل النفاذ إلى حالة التوازن، يكون مستوى السائل في المحلول المركز أعلى من مستوى المحلول المخفف بمقدار معين، مما يُشكل فرق ضغط يُسمى الضغط الأسموزي.

يعتمد الضغط الاسموزي على خصائص السائل، مثل نوعه وتركيزه ودرجة حرارته، ولا علاقة له بخصائص الغشاء شبه المنفذ. إذا طُبّق ضغط أعلى من الضغط الاسموزي اصطناعيًا على أحد جانبي المحلول المركز في هذه اللحظة، فسيكون اتجاه نفاذ المذيب معاكسًا لاتجاهه الأصلي، أي أنه سيتدفق من جانب المحلول المركز إلى جانب المحلول المخفف. تُسمى هذه الظاهرة بالتناضح العكسي.

تم اعتماد وحدة غشاء التناضح العكسي المركب المضاد للتلوث للتناضح العكسي لأول مرة وحدة التنقيةومعدل تحلية المياه المستقر هو 98%. عملية غشاء مزدوج، أي الترشيح الفائق، و نظام التناضح العكسي تم اعتمادها.

تتم عملية إعادة استخدام مياه الصرف الصحي البتروكيماوية على النحو التالي: مياه الصرف الصحي البتروكيماوية المصروفة حتى المستوى القياسي → مبيد للبكتيريا → تنظيم التجانس لخزان التنظيم → فلتر التنظيف الذاتي → خزان غشاء الترشيح الفائق → شفط إنتاج المياه بالترشيح الفائق المضخة ← إنتاج مياه الترشيح الفائق ← خزان إنتاج مياه الترشيح الفائق ← مثبط الترسبات/مخفض المخلفات السائلة/مبيد البكتيريا غير المؤكسد ← نظام التناضح العكسي ← مضخة الضغط العالي → إنتاج المياه المؤهلة → خزان المياه → الإمداد الخارجي كمياه لصناعة البتروكيماويات.

على الرغم من أن بعض مياه الصرف الصحي الناتجة عن البتروكيماويات قد تستوفي معايير الصرف، إلا أنها لا تزال تُلوث البيئة. بعد المعالجة المناسبة، يمكن استخدام مياه NEWater كمياه لصناعة البتروكيماويات، مما يُقلل من التلوث البيئي، ويُحقق إعادة التدوير، ويُحوّل النفايات إلى كنز حقيقي. تُزيل عملية الترشيح الفائق والتناضح العكسي المُشتركة العديد من ملوثات البتروكيماويات بكفاءة عالية. وتُلبي مياه الصرف المعالجة بهذه العملية معايير المياه المُستخدمة في صناعة البتروكيماويات.

3.2 معالجة مياه التبريد المتداولة في المصفاة.

أثناء استخدام مياه التبريد المتداولة في المصفاة، من خلال تبادل الحرارة ونقل الكتلة لهياكل التبريد، يتم تلويث الصرف إلى حد ما بسبب تسرب الملوثات في الهواء مثل التربة والشوائب والغازات القابلة للذوبان ومواد المبادل الحراري أثناء التشغيل المفتوح لمياه التبريد المتداولة.

يتميز تصريف نظام مياه التبريد المتداولة بالخصائص التالية:

• محتوى المواد الصلبة العالقة مرتفع، والجسيمات دقيقة، والعكارة منخفضة.
• يحتوي على كمية قليلة من البترول والكبريتيد والفينول. عند تسرب النظام، يرتفع تركيز هذه الملوثات بشكل حاد.
• يعتمد نظام تبريد الماء المفتوح الدوران بشكل أساسي على التبخير وتبديد الحرارة. ومع التحسين المستمر لمضاعفات التركيز، يزداد محتوى الملح والأيونات المترسبة في الماء تبعًا لذلك.
• إن تركيز العناصر الغذائية في نظام المياه المتداولة والظروف المناسبة الأخرى تعمل على تعزيز انتشار البكتيريا والطحالب وزيادة المخاط البيولوجي.

صاغت شركة NEWater عملية معالجة مياه التبريد المتداولة في المصفاة بالترشيح الفائق مع التناضح العكسي. أولاً، لنتعرف على طرق التشغيل المختلفة للمعالجة المسبقة بالترشيح الفائق:

• الترشيح: (خزان الجرعات → مضخة القياس) وخزان تخزين المياه → مرشح القرص → خرطوشة الترشيح الفائق → خزان المياه النظيفة.
• التنظيف الهيدروليكي:
• الغسيل العكسي (التنظيف بالضغط التفاضلي): خزان الجرعات → مضخة الجرعات الغسيل العكسي → مضخة الغسيل العكسي بالترشيح الفائق → خرطوشة فلتر الترشيح الفائق → خزان التفريغ، المياه النظيفة → مضخة الغسيل العكسي بالترشيح الفائق.
• الضغط الإيجابي (التنظيف المتساوي الضغط): خزان تخزين المياه → مرشح القرص → خرطوشة الترشيح الفائق → التفريغ
• التنظيف الكيميائي: خزان التنظيف الكيميائي → مضخة التنظيف الكيميائي → خرطوشة الترشيح الفائق →

تشمل عمليات المعالجة المسبقة التقليدية تنقية الجير، والترشيح بالوسط، والترشيح الدقيق. ومع ذلك، فإن قدرة أجهزة الترشيح التقليدية على حجب الغرويات والجسيمات العالقة غير مؤكدة. تتأثر جودة المياه الناتجة عن المعالجة التقليدية بشكل كبير بعوامل محددة.

مقارنةً بالعملية التقليدية، تتميز تقنية الألياف المجوفة لأجهزة الترشيح الفائق بتصميمها الموحد، وعدم الحاجة إلى إضافة مواد كيميائية بشكل مستمر، وقلة كفاءتها البشرية. كما تتميز بجودة إنتاج عالية للمياه واستقرار إنتاجها. وتتمثل آثارها المحددة فيما يلي:

• غشاء الترشيح الفائق يمكن أن يقلل بشكل فعال من عكارة مياه التبريد المتداولة، ومعدل إزالة العكارة أكثر من 98.5%.
• يتمتع غشاء الترشيح الفائق بتأثير إزالة جيد للمادة الغروانية، كما أن SDI للمياه المنتجة أقل من 0.8.
• غشاء الترشيح الفائق له تأثير جيد في إزالة COD_كر، ومعدل الإزالة هو 70-80%، ومعدل إزالة الكلور المتبقي أكثر من 70%.

تُقارن NEWater وتُحلل تركيب وتأثير المعالجة وتأثير غشاء التناضح العكسي لعملية المعالجة المسبقة التقليدية بالتناضح العكسي باستخدام الترشيح الفائق بالألياف المجوفة. يُعد الترشيح الفائق كمعالجة مسبقة بالتناضح العكسي أفضل من عملية المعالجة المسبقة التقليدية، ويمكن أن يحل محل المعالجة التقليدية. عملية معالجة المياه مسبقًا.

الخطوة التالية هي معالجة مياه التبريد المتداولة في المصفاة بالتناضح العكسي: مياه الترشيح الفائق ← مضخة زيادة ← مانع الترسبات ← ترشيح دقيق ← صمام الملف اللولبي ← مضخة الضغط العالي ← مرحلة التناضح العكسي الأولى ← مرحلة التناضح العكسي الثانية ← مرحلة التناضح العكسي الثالثة ← إرجاع الماء المركز (القسم الآخر هو تصريف الماء المركز). بعد مراحل التناضح العكسي الأولى والثانية والثالثة، تُعالج مياه المنتج.

بعد معالجة تحلية المياه بالتناضح العكسيانخفض محتوى الملح في مياه التبريد المتداولة في المصفاة بنسبة تزيد عن 1%، وانخفضت صلابة الماء، والمواد الغروانية، والمواد الصلبة العالقة بشكل ملحوظ، وحققت جودة المياه نقلة نوعية، مما يُمكّن من إعادة ضخها في نظام مياه التبريد المتداول. وتتمثل التأثيرات المحددة فيما يلي:

• تعمل عملية التناضح العكسي على تحلية مياه الصرف الصحي الناتجة عن التبريد الدائري لتكرير النفط، والتي يمكن أن تصل عمومًا إلى معدل تحلية يزيد عن 96% لتقليل الحمل راتينج التبادل الأيوني يُقلل هذا من تكلفة تجديد الراتنجات بمقدار الضعف تقريبًا. بمعنى آخر، يُمكن زيادة إنتاج الراتنجات من الماء بمقدار الضعف تقريبًا. بهذه الطريقة، يُمكن تصغير حجم المعدات المُناسبة وتقليل وتيرة تجديد الراتنجات.
• ويعمل على تخفيف التغير في جودة المياه المنتجة المقابلة الناجم عن تقلب جودة المياه الخام، مما يؤدي إلى استقرار جودة المياه في الإنتاج والتشغيل المستمر والآمن للإنتاج.
• نظرًا لأن التناضح العكسي يمكنه إزالة الكائنات الحية الدقيقة العضوية مثل البكتيريا والمواد غير العضوية مثل الحديد والكالسيوم والمنجنيز والسيليكون بشكل فعال، فلا يمكن استخدام المنعمات لتقليل استثمار المعدات؛ كما يمكنه إطالة عمر خدمة مرشح المحطة وتقليل التكلفة المقابلة.

بهدف حل مشكلة مياه التبريد المتداولة في المصافي، أجرت شركة NEWater تجربةً باستخدام مياه صرف فائقة الترشيح كمياه واردة بتقنية التناضح العكسي. أجرينا تحليلًا وبحثًا معمقين حول العوامل الرئيسية المؤثرة على تشغيل نظام التناضح العكسي، مثل قيمة الرقم الهيدروجيني، وأيونات التكلّس، ومعدل الاسترداد، وغيرها. وحددنا أفضل معدل استرداد، وحسّنا مانع التكلّس، وطوّرنا معدات معالجة غشائية مزدوجة بتقنية التناضح العكسي فائقة الترشيح. وتتمثل النتائج الشاملة فيما يلي:

• بناءً على خصائص القلوية العالية، والصلابة، ووجود أيونات الترسب في مياه الصرف الصحي الناتجة عن التبريد الدائري للمصفاة، تم تحديد خطة المعالجة بإضافة مُنظِّم ومُثبِّط الترسب. معدل الاسترداد الأمثل لنظام التناضح العكسي هو 60%.
• مع تمديد وقت التشغيل، يبقى ضغط التشغيل في كل قسم ثابتًا. يبقى معدل إزالة الأملاح القياسي لانخفاض الضغط في المرحلتين الأولى والثانية، وكذلك في المرحلتين الثانية والثالثة، ثابتًا، ويمكن الحفاظ عليه فوق 99%، كما أن جودة المياه العادمة مستقرة.
• بعد المعالجة المتقدمة بالترشيح الفائق والتناضح العكسي، تحسنت جودة مياه الصرف الصحي المبردة المتداولة في المصفاة بشكل ملحوظ. تلبي المياه المعالجة احتياجات المياه التكميلية للغلايات منخفضة الضغط، حيث يمكن استخدامها كمياه تبريد متداولة عند خلطها بمياه الترشيح الفائق، أو كمياه تكميلية لغلايات الضغط العالي لمزيد من المعالجة المتقدمة.

إذا كانت لديكم أي احتياجات في مجال معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن تكرير النفط والبتروكيماويات، يُرجى التواصل مع NEWater، شركة معالجة مياه الصرف الصحي الموثوقة. سيقوم مهندسونا الفنيون المحترفون بتصميم محطات معالجة مياه الصرف الصحي، وحلول معالجة مياه الصرف الصحي، ومعالجة مياه الصرف الصناعي، ومعداتنا خصيصًا لكم لحل مختلف مشاكل تلوث مياه الصرف الصحي. نعمل معكم على إعادة استخدام مياه الصرف الصحي كمياه تبريد وتجديد جديدة.