صنعت جهانی پتروشیمی بیش از 15 سال رشد گسترده ای را تجربه کرده است. سهام شرکتهای پتروشیمیایی در مقایسه با سایر بخشهای شیمیایی و حتی کل بازار در طی این مدت رشد عالی و عملکرد بسیارخوب داشته اند. بازار جهانی پتروشیمی در سال 2019 ارزشی معادل با 3/539 میلیارد دلار داشته است و پیش بینی می شود افزایش رشد 8.5٪ را در طی چند سال آینده داشته باشد. اما پیش بینی می شود با توجه به جو نظارتی دقیق به دلیل نگرانی های زیست محیطی، رشد بازار به میزان قابل توجهی مختل شود. تصفیه پساب در صنایع پتروشیمی فرایندی پیچیده است و از آنجا که فرآورده های جانبی می توانند فرار و سمی باشند، چالش های مدیریتی زیست محیطی را می طلبد.
پسابهای پتروشیمی اغلب به ترکیبی از روشهای تصفیه، برای از بین بردن آلاینده های آلی و معدنی نیاز دارند. مواردی از قبیل آلودگی آبهای زیرزمینی، فلزات سنگین، روغن، گریس، دفع مواد آلی و کنترل ترکیبات آلی فرار باید به منظور رعایت مقررات زیست محیطی مورد بررسی قرار گیرند. همچنین میبایستی کاربران نهایی از نوع زباله هایی که تولید و دفع میکنند، آگاه شوند و برای اطمینان از انطباق قوانین نظارتی، چگونگی روش های تصفیه پساب را تنظیم نمایند.
پساب حاصل از واحدهای تولید PTA و PET
در پساب PTA اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) بسیار زیاد است و حاوی اسیدهای مختلفی مانند اسید ترفتالیک (TA) ، اسید بنزوئیک (BA) ، اسید استیک ، بنزآلدئید ، اتیلن گلیکول ، الیگومرهای PET و فلزات سنگین مانند کبالت و منگنز علاوه بر مواد جامد معلق می باشد. مشخصات پساب حاصل از واحدهای PTA و PET در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول 1- مشخصات پسابهای واحدهای PTA و PET
فرآیندهای تصفیه پساب و عملکرد آنها
تصفیه پساب PTA و PET از واحدهای فرآیندی زیر تشکیل شده است:
- مخازن یکسان سازی جریان
- کولر پساب
- راکتور لجن بی هوازی
- سیستم حذف فلزات سنگین
- سیستم بیوراکتور غشایی
- سیستم بستر رزین تبادل یونی
- فیلترینگ دوگانه
- سیستم اولترا فیلتراسیون
- اسمز معکوس
- نگهدارنده گاز
دو ماژول مشابه برای تصفیه پساب PTA و PET وجود دارد. پساب با سرعت متفاوتی با مشخصات مختلف به تصفیه خانه پساب (ETP) تخلیه می شود. به منظور تعدیل کردن نوسانات جریان و غلظت ، مخازن یکسان سازی جریان، با 2 ساعت زمان اقامت وجود دارند. پساب حاصل از مخزن تصفیه ، از طریق کولر پساب به مخزن تهویه UASB پمپ می شود. دمای پساب در ورودی حداکثر 70 درجه سانتیگراد خواهد بود. از آنجا که درجه حرارت بالا با تصفیه بیولوژیکی تداخل دارد ، پساب توسط یک مبدل حرارتی به دمای 38 درجه سانتیگراد سرد می شود. ترتیب واحدها در شکل 1 نشان داده شده است.
مخازن یکسان سازی جریان
پساب پس از تهویه با موادی از قبیل (ازت ، فسفات ، گوگرد ، کلسیم ، منیزیم ، پتاسیم و غیره) در مخزن تهویه، برای رشد سالم باکتری های بی هوازی در UASB قرار می گیرد. ماده شیمیایی سودا اش و هیدروکسید سدیم در پساب خوراک اضافه می شود تا محیط قلیایی لازم برای کنترل فرآیند در راکتور UASB حفظ شود. سپس جریان درون ریز وارد UASB به سمت بالا حرکت کرده و با لجن بیولوژیک در تماس قرار می گیرد. در این مرحله، COD تخریب پذیر به بیوگاز تبدیل می شود. (شکل 1).
شکل 1- دیاگرام تصفیه پساب
UASB یک راکتور بی هوازی است که برای تبدیل آلاینده های آلی توسط فرایند بیولوژیکی به بیوگاز طراحی شده است.
USABبرای دستیابی به اهداف زیر طراحی و نصب شده است:
- پیش تصفیه قبل از تصفیه هوازی
- حذف COD
- تولید انرژی در قالب بیوگاز
- کاهش هزینه عملیاتی
این روش به ویژه برای مواد آلی که تبدیل آن از پساب PTA دشوارتر است، مناسب می باشد. تبدیل بی هوازی COD به متان یک فرایند بیولوژیکی است و می تواند به چندین مرحله فرآیند توسط باکتری های کشت مختلط تقسیم بندی شود. این باکتریها در درون رآکتور بی هوازی به صورت گرانول یا توده رشد می کنند. مراحل فرایند تبدیل COD بی هوازی را می توان به دو مرحله اصلی فرآیند خلاصه کرد:
اسیدی شدن و تشکیل متان.
ابزارهای آنلاین مانند pH ، آنالایزر TOC و کنتور برای اندازه گیری و نظارت بر عملکرد راکتور UASB نصب شده اند. این پارامترها در واحد PLC ضبط می شوند. در راکتور UASB ، COD به بیوگاز تبدیل می شود ، که منجر به کاهش COD با سرعت تقریبی 70 – 80٪ در سراسر راکتور UASB می شود.
سیستم حذف فلزات سنگین
پساب تصفیه شده از راکتور UASB وارد سیستم حذف فلزات سنگین می شود. کبالت و منگنز که از راکتور UASB خارج شده اند با سیستم ته نشینی سولفید حذف می شوند. سپس سولفید سدیم در سیستم برای حذف کبالت و منگنز افزوده می شود. برای واکنش موثر ، pH با استفاده از یک ماده قلیایی در یک فلش تانک از 8 به 9 افزایش می یابد. پلی الکترولیت و FeCl3 به عنوان منعقد کننده وکمک منعقد کننده در میکسر وارد می شوند. پساب منعقد شده همراه با مخلوط کردن آهسته و طولانی، به داخل مخزن منعقد کننده وارد می شوند که در آن لخته های بزرگتر با برخورد پی در پی ذرات کوچک تشکیل می شود. از مخزن لخته سازی ، وارد یک مخزن کلاریفایر با سرعت بالا می شود. واکنش زیر در کلاریفایر صورت می گیرد:
CO++ + Na2S → CoS + 2Na+
Mn++ + Na2S → MnS + 2Na+
لجن همراه با فلزات سنگین سپس به صورت هیدرولیکی برداشته می شود و در مخزن لجن شیمیایی جمع می شود و سپس برای تصفیه و دفع بیشتر به بستر لجن خشک کن پمپ می شود.
بیو راکتور غشایی (MBR)
پساب خنثی شده پس از حذف فلزات سنگین، تحت فرآیند هوازی بیولوژیکی پیشرفته در یک بیوراکتور غشایی وارد می شود. در اینجا، هم تخریب بیولوژیکی مواد آلی صورت گرفته و هم مواد جامد معلق حذف می شوند.