با پیشرفت اقتصاد و روش های انتقال آب، مصرف سوخت های فسیلی و سایر محصولات مرتبط با آن روزبه روز افزایش یافته است. این مسئله باعث تولید مقادیر زیادی فاضلاب نفت آلود می شود که نتیجه آن آلودگی شدید محیط زیست است. نفت به طرز لجوجانه ای با آب مخلوط میشود.
بدون تجهیزات مناسب جداسازی ترکیبات نفتی از آب، به نحوی که برای مصرف دوباره یا رهاسازی در طبیعت بیخطر باشد، کار دشواری است. سازمانهای دولتی قوانینی وضع نموده اند تا اطمینان حاصل کنند که آب قبل از رهاسازی در طبیعت به درستی مدیریت شده و فاقد آلودگی های شیمیایی باشد.
در حال حاضر روش های متداول تصفیه فاضلاب نفت آلود شامل شناورسازی با کمک هوا، لخته سازی شیمیایی، اُکسیداسیون شیمیایی، تجزیه بیولوژیکی و… است. اما هر یک از این فناوری های سنتی مشکلاتی دارند، مثلاً روند پیچیده، کارایی نامطلوب، هزینه سنگین اجرا، نیازمندی به رسیدگی دائمی و عدم بازیافت مواد نفتی، از سوی دیگر، فیبروز کوالسر مزایایی همچون عدم نیاز به دستگاههای پیچیده، اجرای آسان، چرخه طولانی کارکرد مواد کوالِسر، عدم نیاز به برق و مواد شیمیایی اضافی، میزان بالای حذف مواد نفتی، و کیفیت مطلوب نفت بازیافتی را دارد. از همین رو فناوری فیبروز کوالِسر برای تصفیه ی فاضلاب نفت آلود بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
طرز کار فیلتر کوالسنس
جداکننده های کوالسنسی نفت از واسطه های جاذب نفتی استفاده می کنند که در محفظه تصفیه تعبیه شده اند. ناحیه سطحی واسطه ریز قطره های نفتی موجود در فاضلاب را جذب نموده و آنها را به یکدیگر اصابت میدهد تا قطرات درشت تر نفتی شکل بگیرند.
وقتی قطره های نفتی به اندازه ی مشخصی میرسند به قدر کافی شناور هستند تا خود را از سطح واسطه ها جدا کنند. این قطرات سپس به سطح مایع صعود میکنند و به آسانی قابل جداسازی و انتقال به مخزن نفت هستند. آنچه باقی میماند آب عاری از مواد نفتی و آماده برای تخلیه شدن است.
مکانیسم کوالسنس
سازوکار فیلتر کوالسنس با فیلتراسیون تفاوت دارد، چرا که ذرات آب خود را به صورت دائمی به رشته ها متصل نمیکنند. اگر ابعاد، تراکم و جنس رشته ها صحیح باشد، ذره ی آبی که به رشته متصل شده تدریجآً در طول رشته و همسو با جریان می غلتد تا وقتی که با مانعی مثل محل تقاطع رشته ها برخورد کند.
ذره ی آب برای لحظاتی در این نقطه متوقف میشود تا وقتی ذرات دیگر جاری روی همان رشته یا رشته های مجاور به آن ملحق شده و ابعاد قطره بزرگ و بزرگتر شود. با افزایش ابعاد قطره جریان پیرامون آن فشار فزایندهای را به سطح آن تحمیل میکند (کشش سطحی) تا جایی که در نقطه ی بحرانی قطره از رشته جدا شده و مسیر رشته ی دیگری را پیش میگیرد تا به محل تقاطع بعدی برسد و این روند تکرار میشود.
هنگامی که قطره به لایه ی نهایی لفاف فیبروز میرسد در نتیجه ی پیوستن به صدها ذره ی ابتدایی بسیار بزرگ شده و وقتی که بالاخره از واسطه ی رشته ای جدا میشود به مانع دیگری برخورده و پارچه ی کتانی که از بیرون به دور کارتریج پیچیده شده است.
اکثر قطراب آب در این نقطه درشت تر از آن هستند که مستقیماً از حفره های ریز پارچه عبور کنند و روی سطح درونی متوقف میشوند تا قطرات بعدی به آنها اصابت نموده و ملحق شوند تا قطره باز هم بزرگتر شود. نهایتاً قطره ی درشت با فشار و به شکل لوله ای دراز از پارچه عبور میکند، اما بلافاصله پس از عبور از پارچه شکل کروی خود را بازسازی میکند و در پایین قطعه ی فیلتر/جداساز جمع میشود.
اصول اولیه ی جداسازی نفت با فیبروز کوالِسر
وقتی فاضلاب نفت آلود از میان بستر کوالِسنس جاری میشود، ریز ذرات نفتی توسط مواد چربی دوست (لیپوفیلیک) جذب و گرفتار میشوند. استفاده از مواد نفت گریز باعث میشود این ذرات با یکدیگر برخورد نموده و به هم بپیوندند. نهایتاً تمام ذرات نفتی جذب شده و ذرات بهم پیوسته تبدیل به قطرات درشت نفتی میشوند و قطرشان هزار برابر میشود. قطرات نفتی به آسانی قابل تفکیک از آب هستند.
علاوه بر این، کیفیت نفت و ارزش بهره وری آن در این روش تغییر نمیکند و در نتیجه نفت تفکیک شده قابل بهرهبرداری دوباره است. نفت پراکنده و همچنین نفت امولسیون شده که توسط غیرسورفاکتانت ها تثبیت شده اند اگر اندازه ی قطراتشان بزرگتر از ۱۰ میکرون باشد، با فناوری فیبروز کوالِسر قابل جداسازی هستند.
با توجه به قانون استوکس میدانیم که ظرفیت جذب و تسخیر مواد کوالِسنس نقشی کلیدی در حذف نفت ها دارد. خواص سطحی مواد کوالِسنس تأثیر بسزایی روی روند فیبروز کوالِسر دارد. مواد کوالِسنس ایده آل باید ظرفیت براشامش نفتی بالایی داشته باشند. در عین حال، ذرات نفتی جذب شده نباید آزادانه روی سطح مواد کوالِسنس پراکنده شوند. وقتی ذرات نفتی روی سطح مواد جذب میشوند و به یکدیگر میپیوندند، زاویه ی بهینه ی توزیع باید مابین ۷۰ تا ۸۰ درجه نگه داشته شود، اما این ذرات نباید آزادانه پراکنده شوند.
در حال حاضر مواد سنتی کوالِسنس شامل پلی پروپیلن، پلی وینیل، کلراید، PVC، لاستیک استایرن بوتادیِن، سرامیست، شن کوارتز، انتراسیت، سرپنتین، رزین تبادلی، فیبر، نایلون امسی اصلاح شده، پلاستیک های مهندسی ایبیاس، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، فایبرگلس و سایر مواد است.
تجهیزات کوالِسنس برای تفکیک مواد نفتی
امروزه مجموعه های یکپارچه ی تجهیزات کوالِسنس از راه رسیده اند و برای جداسازی نفت استفاده میشوند. پن با ترکیب فرایندهای جداسازی نفت و فیبروز کوالِسر به روشی برای تصفیه ی فاضلاب چرب یک نیروگاه هسته ای دست پیدا کرد. GJSZ-15B، نوعی تجهیزات فیلتر کوالسنس ساخت Asia Environment Holdings Ltd استفاده شد. کیفیت پساب منطبق با استانداردهای محدودیت مواد نفتی برای رهاسازی در طبیعت بود. (ترکیبات نفتی کمتر ۵ میلیگرم در لیتر).
مجموعه ی نوآورانه ای از سامانه های جداسازی نفت سوار شده بر کامیون، شامل مخزن لخته سازی-رسوب دهی، تجهیزات درون گردشی کوالسنس و بسترهای چندمرحله ای فیلتراسیون ابداع شده توسط دانشگاه فناوری ووهان به کار گرفته شد تا فاضلاب چرب میدان نفتی جیانگان تصفیه شود. سرامیست اصلاح شده ی چربی دوست به عنوان ماده کوالسنس در تجهیزات استفاده شد. بعد از تقریباً دو ماه، بازده جداسازی ذرات معلق، ترکیبات نفتی و مجموع آهن به ترتیب ۹۹.۹%، ۷۸.۹% و ۹۹.۸% شده بود.
دورنمای فناوری فیبروز کوالِسر
فناوری فیبروز کوالِسر در سال های اخیر پیشرفت چشمگیری داشته است که دلیل آن عدم نیاز به دستگاه های پیچیده، مصرف کم انرژی، اجرای آسان و بازده بالای تفکیک نفت است. نگرش منطقی نشان میدهد که بهرهبرداری گسترده از این روش میتواند فواید اقتصادی و اجتماعی فراوانی برای میدان های نفتی، اسکله ها و تولیدکنندگان فولاد داشته باشد. با این حال، آگاهی درباره ی تجهیزات کوالِسنس و کاربردشان همچنان محدود است و در آینده لازم است توجه بیشتر و تحقیقات مفصلتری برای پیشرفت تجهیزات کوالسنس صورت بگیرد.
متد کوالسر (جداسازی تکمرحلهای آب از مواد نفتی)
مخلوط آب و مواد نفتی با فشار وارد کارتریج کوالِسر میشود. حین عبور مخلوط از المنت کوالِسر قطرات ریز آب آزاد به یکدیگر ملحق میشوند و به سرعت دچار لایهبندی تحت تأثیر گرانش و بیرون از کوالسر در لایهای جداگانه از مایع حامل تجمع می کنند. برای مخلوط هایی که در آن ها حجم نفت از حجم آب بیشتر است، مواد نفتی از طریق یک خروجی در بخش فوقانی مخزن استخراج میگردد.
متد فیلتر-جداساز (جداسازی دو مرحلهای آب از مواد نفتی)
در این متد، یک کاتریج کوالسر و یک کارتریج جداساز ممانعتی به صورت توأمان در یک مخزن تعبیه شده و مورد استفاده قرار میگیرند. ابتدا، مخلوط آب و نفت با فشار وارد کارتریج کوالسر میشود. حین عبور مخلوط از کوالسر ریز قطرات آب آزاد در هم آمیخته و قطرات درشتی را تشکیل میدهند که به سرعت پایین رانده میشوند.
برای خارج کردن قطرات بزرگ و متوسط آب که پایین رانده نشده اند مایع مجدداً از کارتریج جداساز عبور میکند. قطرات آب آزاد باقی مانده از سطح فیلتر دفع میگردند تا وارد جداساز نشوند. این قطرات با حرکت نزولی در لایه ی آب بخش تحتانی مخزن جمع میشوند. از آنجا، آب ممکن است به صورت دستی یا از طریق شیر تخلیه اتوماتیک خارج شود.شما می توانید فیلتراسیون کوالسر را از گروه فنی و مهندسی اوژن اطلس سپهر خریداری کنید.
