تم إضافة تقرير جديد 2024
ارسل ملاحظاتك

ارسل ملاحظاتك لنا









الرئيسية > تقنيات معالجة مياه الصرف الصنا...>الوصف
يجب تسجيل الدخول أولا

تقنيات معالجة مياه الصرف الصناعي لمشروعات البتروكيماويات: الجزء الأول

العنوان بلغة أخرى: Industrial Wasterater Treatment Technologies in Petrochemicals Industry
المصدر: مجلة النفط والتعاون العربي
الناشر: منظمة الاقطار العربية المصدرة للبترول - الأمانة العامة
المؤلف الرئيسي: بغدادى، ياسر محمد زكى (مؤلف)
المؤلف الرئيسي (الإنجليزية): Boghdadi, Yasser Mohammed Zaki
المجلد/العدد: مج45, ع170
محكمة: نعم
الدولة: الكويت
التاريخ الميلادي: 2019
الصفحات: 7 - 112
رقم MD: 1053328
نوع المحتوى: بحوث ومقالات
اللغة: العربية
قواعد المعلومات: EcoLink
مواضيع:
صناعة البتروكيماويات | الصرف الصناعي | القوانين البيئية | المياه المعالجة | الجودة الشاملة
رابط المحتوى:
PDF (صورة)     
صورة الغلاف QR قانون

عدد مرات التحميل

69

حفظ في:
المستخلص: اتجهت معظم دول العالم إلى التخطيط، والإدارة السليمة المتكاملة لإعادة استخدام مياه الصرف الصناعي بعد معالجتها بكفاءة وبدرجة كافية تحول دون الضرر من إعادة استعمالها، وتخلصت من الأسلوب القديم الذي كان يتبع في الماضي بالتخلص منها بالصرف على المسطحات المائية. يتوقف نجاح معالجة وإعادة استخدام المياه على مجموعة من المعايير والضوابط البيئية التي ترتبط بطبيعة هذه المياه والهدف النهائي من معالجتها وإعادة استخدامها، والذي يجب أن يجرى في إطار يكفل حماية البيئة، وذلك من خلال وضع برامج متكاملة للرصد البيئي للملوثات وآثارها على البيئة المحيطة. استهلت الدراسة في الفصل الأول بتعريف مفهوم جودة المياه، حيث تتطلب كل صناعة جودة "نوعية محددة" من المياه تختلف من صناعة لأخرى، فمن الممكن تكون جودة المياه مناسبة لصناعة ما، ولكنها تكون غير مناسبة أو خطرة لصناعة أخرى. فعلى سبيل المثال، قد تتطلب الصناعات الغذائية مياه تحتوي على تركيزات من كبريتات الكالسيوم، في حين أن المياه المخصصة للغلايات (المراجل) يجب ألا تحتوي على أي أثر منها. لذا فمن الضروري معرفة متطلبات الجودة للمياه الصناعية من حيث نوعية، وكمية الشوائب الموجودة بها، وآثارها على الاستخدام الصناعي، حيث تختلف الحدود المسموح بها من هذه الشوائب حسب الاستخدامات، فضلا عن أن جودة المياه تتأثر بخواصها، ونسب وكميات الشوائب المتواجدة بها. تناولت الدراسة استخدامات المياه في صناعة البتروكيماويات، حيث تستهلك مجمعات البتروكيماويات كميات ضخمة من المياه، ومعظم هذه المجمعات لديه موارده المائية الخاصة، سواء من مصادر المياه السطحية، أو الجوفية، أو من كليهما، ويستخدم البعض الآخر مياه الشرب لديه البلدية "City Water"، جزئيا أو كليا. لذا فإن مصانع البتروكيماويات تنشئ وحدات خاصة بها من المرافق لتأمين احتياجاتها من الطاقة والبخار، أو تأمينها من مصادر خارجية، وتقوم عادة بتوليد ما تحتاجه من البخار بضغوط معتدلة، حيث تستخدم مصانع البتروكيماويات كميات ضخمة من البخار في وحداتها الإنتاجية المختلفة، مثل وحدات تكسير الإيثيلين، والنافثا بالبخار "Steam Cracking" لإنتاج الإيثيلين، أو لإنتاج الهيدروجين بطريقة الإصلاح بالبخار "Steam Reforming". هذا وتقوم عدد من مجمعات البتروكيماويات بمعالجة وتنقية، وإعادة استخدام جزء أو كل من مياه الصرف في مصانعها. استعرضت الدراسة أيضا تصنيف المياه في صناعة البتروكيماويات طبقا لاستخداماتها النهائية، كمياه تغذية، أو تبريد، أو تعويض "Make Up"، أو مياه فائقة النقاوة لتغذية المراجل وإنتاج البخار المستخدم في عمليات التسخين، والتبخير، والتجفيف، بالإضافة إلى استخدام المياه للإطفاء، والخدمات، والشرب، وغيرها من الاستخدامات الأخرى. تطرقت الدراسة أيضا لبعض المفاهيم الهامة فيما يتعلق باستخدامات المياه في عمليات التبريد، مع شرح مبسط لأنواع أنظمة التبريد المختلفة، ودور أبراج التبريد في عمليات التبريد. كما أوضحت الدراسة أن تقديرات "كميات مياه التبريد في العمليات الصناعية" افتراضيات استخدام نظام التبريد الرطب "باستخدام المياه"، يعتمد على عدد من المحددات وأهمها، كميات مياه التبريد لعملية الإنتاج، وعدد مرات إعادة تدوير مياه التبريد والتي تتراوح ما بين 3 إلى 7 دورات، كميات البخر، والطاقة الإنتاجية السنوية للمنتج النهائي.

كما بينت أيضا أن مفهوم الاتزان "التوازن" "المائي" "Water Balance" لبرج التبريد يشمل جميع مدخلات، ومخرجات المياه المرتبطة بتشغيل النظام. هذا وتشمل مخرجات المياه "outlet"، التحكم في عوامل فقد المياه مثل البخر، والهدر "التفوير"، والانجراف "تطاير، وخروج قطرات المياه"، وتسرب المضخات، أو أية مصادر ومسببات لفقد المياه غير خاضعة للتحكم، مثل طفح المياه "Overflow". يتم تعويض كافة أسباب نقص أو فقد المياه عن طريق إمدادات مياه التغذية "التعويض". تم تعريف مفهوم دورات التركيز "Cycles of Concentration –COC"، أو ما يعرف أيضا بمعدل التركيز "Concentration Ratio"، بأنها هي العلاقة بين تركيز المواد الصلبة الذائبة (كلوريدات، وكبريتات) في مياه التفوير إلى نسبتها في مياه التعويض "التغذية"، وهي طريقة لتحديد عدد دورات مياه التبريد المثالية، حيث تتفاوت معدلات دورات تركيز المياه طبقا لنظام التبريد المركب، وتحدد بعدد مرات مرور مياه التبريد خلال المبادلات الحرارية. كما أوضحت الدراسة أن مقدار المياه المهدرة (تفوير المياه) "Blowdown" من برج التبريد يعتمد على مقدار قساوة (عسر) مياه التبريد داخل الأبراج. للحفاظ على كفاءة مياه التبريد خلال عدد محدد من دورات التركيز، يجب أن يتم تفوير (هدر) كميات محددة من المياه بمعدل منتظم، فإذا كان عدد دورات التركيز ثلاثة، فإن ثلث مياه التبريد يتم سحبها (هدرها). بينما يتم هدر ربع كمية المياه في حالة أن عدد دورات التركيز "أربعة". تناولت الدراسة في الفصل الثاني التعريف بأنواع الملوثات المختلفة الناتجة عن صناعة البتروكيماويات وتقنيات المعالجة المناسبة طبقا لنوع تلك الملوثات. حيث تعد صناعة البتروكيماويات صناعة معقدة، ومتكاملة وتشمل العديد من العمليات الصناعية، والمنتجات، ويستخدم فيها أنواع مختلفة من المواد الأولية (اللقائم)، والعوامل الحفازة، والإضافات، والكيماويات، وتتم هذه العمليات في بيئة شديدة الخطورة قابلة للانفجار. من الممكن تتسبب صناعة البتروكيماويات في حدوث تلوث بيئي نتيجة هدر، وتصريف مياه الصرف الصناعي المحملة بالعديد من الملوثات الخطرة الناتجة عن تشغيل الوحدات الإنتاجية المختلفة، في حال عدم معالجتها وفق القوانين البيئية المنظمة. لذا فإنه بموجب القوانين والتشريعات البيئية الصارمة يتطلب من كل منشأة صناعية إنشاء وحدات، أو محطات لمعالجة مياه الصرف الصناعي بها، وعلى كل مصنع اختيار تصميمات، وتقنيات المعالجة طبقا لمحددات تتغير بتغير المنتج، ومواصفات مياه الهدر وكمياتها، والغرض من إعادة استخدامها، بالإضافة إلى ضرورة اختيار أنسب طرق إدارتها. انتقلت الدراسة في هذا الفصل أيضا إلى استعراض الطرق التقليدية لمعالجة مياه الصرف وأساليب إعادة استخدام المياه المعالجة، وشملت استعراض طرق المعالجة الفيزيائية أو الميكانيكية، وطرق المعالجة الكيميائية، وطرق المعالجة البيولوجية. كما تم التطرق إلى التعريف بوحدات ومحطات معالجة مياه الصرف الصناعي، ومستويات وأنظمة المعالجة بها، حيث تتعدد طرق ومستويات معالجة مياه الصرف الصناعي حسب المعالجة المطلوبة، وحسب مواصفات مياه الصرف الداخلة للمحطة، والناتجة منها، وحسب كمية المياه العادمة المراد معالجتها، ولكن بشكل عام فإن مستويات معالجة مياه الصرف الصناعي قد تكون تمهيدية أو تحضرية "Preliminary Treatment"، أو ابتدائية "Primary"، أو ثنائية "Secondary"، أو ثلاثية / متقدمة "Tertiary/ advanced".

تعتمد المعالجة التمهيدية على ترسيب المواد الصلبة في أحواض الترسيب الأولية، وعادة ما تكون هذه الأحواض عريضة بشكل يسمح للمواد الصلبة الخفيفة، والدهون والزيوت بأن تطفو على سطح الماء، بحيث يسهل كشطها وإزالتها. ويتم ذلك بواسطة الحجز بالمصافي، وفصل المواد الزيتية، والشحوم، والمواد العالقة القابلة للترسيب. شملت طرق المعالجة الابتدائية كل من التصفية أو الغربلة "Screening"، وطرق تثبيت معدل تدفق وتجانس مياه الصرف الصناعي "Flow Equalization"، وطرق فصل الزيوت المختلفة، وشملت فاصل الزيوت API، ووحدة فصل الزيوت CPI، وطرق الترسيب والترويق "Sedimentation/ Clarification"، بالإضافة إلى شرح مبسط لطرق الترسيب المختلفة، شملت الترسيب بطريقة الترويب والتندف "Coagulation and Flocculation"، والتعريف بطرق الطفو "التعويم" "Flotation"، المختلفة وشملت، طريقة التعويم بالهواء المذاب/ الغاز المذاب (DAF/DGF)، وطريقة التعويم بالهواء المستحث "IAF" Induced Air Flotation,، والتعويم بالغاز المستحث Induced Gas Flotation, "IGF"، وطرق التعويم بالغاز/ الهواء المستحث الهيدروليكي، وطرق التعويم بالغاز/ الهواء المستحث الميكانيكي. بالإضافة إلى التعريف بطرق المعالجة والمسماة فلترة قشور جوز الهند المفتتة "Walnut Shell Filter"، والمعالجة بالتعادل "Neutralization". تناول هذا الفصل أيضا شرح مبسط للمعالجة الثانوية "Secondary Treatment"، أو ما يطلق عليها المعالجة البيولوجية، وتأتي بعد انتهاء مراحل المعالجة الأولية، والابتدائية، وتعد جزء هاما ومتكاملا في محطات معالجة مياه الصرف الصناعي. حيث يمكن إزالة أكثر من 90% من المواد العضوية الموجودة في المياه العادمة من خلال عمليات المعالجة البيولوجية. كما يتم إزالة المواد العضوية الذائبة، التي تتفلت من مرحلة المعالجة الأولية. أوضحت الدراسة أيضا أن المعالجة البيولوجية "Biological Treatment"، هي عملية تقوم بها مجموعات من الأجسام، والكائنات الحية الدقيقة التي تستهلك المواد العضوية كغذاء لها، وتحولها إلى النواتج النهائية لعمليات الأيض "ثاني أكسيد الكربون، والماء، والطاقة الضرورية لنمو الجراثيم وتكاثرها". تنقسم عمليات المعالجة البيولوجية إلى أربع مجموعات رئيسية، هي: العمليات الهوائية، وعمليات النترتة اللاأكسجينية "Nitrification Anoxic" – عمليات أكسدة الأمونيا في وجود نقص الأكسجين-، والعمليات اللاهوائية، والعمليات الهوائية والنترتة اللاأكسجينية. تم تسليط الأضواء على طرق المعالجة البيولوجية التقليدية والمعروفة بطرق الحمأة المنشطة، والتي تعتبر من أكثر الطرق استخداما في الوقت الحاضر بسبب كفاءتها المرتفعة في المعالجة، وسميت بهذا الاسم لأنه يتم إعادة جزء من الحمأة المترسبة في أحواض الترسيب الثانوية إلى حوض التهوية وذلك بشكل مستمر، وهذا يساعد في تسريع العملية البيولوجية وزيادة كفاءتها بسبب زيادة كثافة الكتلة الحيوية في حوض التهوية وبالتالي زيادة معدل الأكسدة، وتفكيك المواد العضوية إلى مكوناتها الأساسية. تدخل المياه المعالجة إلى أحواض التهوية بعد مرورها على أحواض الترسيب الأولية. هذا وقد ظهرت الحاجة إلى طرق بيولوجية أكثر تقدما لتحسين مواصفات وجودة التدفقات السائلة الخارجة من حيث محتواها من الاحتياج الحيوي للأكسجين BOD، والنتروجين، والفسفور، ذلك بهدف تلبية الاشتراطات البيئية الصارمة والمتزايدة للسماح بصرف المياه المعالجة على المصارف العمومية، أو إعادة استخدامها في الاستخدامات الصناعية، والاستخدامات الأخرى.

ولضمان الوفاء بتحقيق المعايير البيئية الصارمة المطلوبة، فإن بعض التعديلات المختلفة تم إضافتها إلى التصميم الأساسي لمحطات المعالجة التي تعمل بطريقة الحمأة المنشطة التقليدية، وشملت بعض تعديلات في تصميمات وحدات المعالجة المساعدة، وأحواض الترسيب، وغيرها من المرافق. تطورت هذه الطرق لتشمل طريقة الحمأة المنشطة متدرجة التهوية "Tapered Aeration"، وطريقة الحمأة المنشطة ممتدة (موسعة – مطولة) التهوية "Aeration Extended"، وطريقة قنوات (خنادق) الأكسدة "Oxidation Ditches"، وطرق التثبيت التلامسي، لتشمل طرق أكثر تطورا وتعديلا في تصميمات المفاعلات الحيوية مثل طريقة المفاعلات ذات الدفعات المتتابع "Sequencing Batch Reactors, (SBR)"، ونظام المعالجة بطريقة السرير المتحرك "Moving-Beds"، ومفاعلات الأغشية الحيوية "Membrane Bioreactors". تناولت الدراسة أيضا تعريف مفهوم المعالجة الثلاثية "Tertiary treatment"، وشملت عدد من طرق الفصل الفيزيائية، والكيميائية. تستخدم المعالجة الثلاثية بعد عمليات المعالجة البيولوجية في المرحلة الثانوية، بهدف تلبية متطلبات عمليات المعالجة المتكاملة للوصول إلى مستويات وجودة المياه المطلوبة من حيث المتطلبات البيئية لإعادة استخدامها. يتم في هذه المرحلة إزالة الملوثات من المياه العادمة والتي لم يتم إزالتها أو التخلص منها بشكل تام في مرحلة المعالجة الثانوية، للوصول إلى الحدود المقبولة من محتوى المواد الصلبة الكلية، ومحتوى الطلب على الأكسجين البيوكيميائي "TSS, BOD"، وإزالة المغذيات "النيتروجين، والفسفور"، وإزالة المركبات العضوية المتطايرة، والمعادن. تشمل عمليات المعالجة الثلاثية تقنيات الفصل الفيزيائي الكيميائي مثل، امتصاص الكربون المنشط "Activated Carbon Adsorption"، التلبد/ الترسيب "Flocculation/Precipitation"، ترشيح الأغشية "Membranes Filtration"، التبادل الأيوني، إزالة الكلورة "de-chlorination"، والتناضح العكسي "Reverse Osmosis". تطرق هذا الفصل أيضا إلى تسليط الأضواء على المفهوم الحديث لنظام التصريف السائل الصفري "ZLD"، أو ما يعرف أيضا بنظام التدوير الكامل لمياه الصرف الصناعي، وخاصة مع تزايد المعايير البيئية التي تنفذها الشركات، والتي تنص على منع تصريف ملوثات الأملاح، الملوثات السامة، النترات، والنتريت، ...الخ، وقد أصبحت هذه التقنية الآن أكثر انتشارا في جميع أنحاء العالم. كما يمكن أن تساعد الشركات على التعامل مع العديد من التحديات مثل ارتفاع تكاليف الحصول على المياه اللازمة، وندرتها في كثير من الأحوال، وتزايد الاهتمام بتقنيات التصريف الصفري للسائل نظرا إلى زيادة الوعي البيئي، والمسئولية المجتمعية نحو القضايا البيئية. وقد تبدو التكلفة الاستثمارية والتشغيلية لتقنيات التصريف الصفري للسائل مرتفعة نسبيا نظرا للاستهلاكات الضخمة من الطاقة (حيث تستهلك حوالي 10-20 كيلوواط ساعة/م3، مقابل 2-3 كيلوواط ساعة/م3 في تقنيات تحلية المياه) إلا أنها قد تكون حلا اقتصاديا مقبولا، وخاصة عندما يكون البديل نقل المياه العادمة لمسافات طويلة لإجراء عمليات معالجتها في وحدات أو محطات خارجية. بينما يعيب تقنيات التصريف الصفري أنه لا يوجد تصميم قياسي ثابت للتقنيات المستخدمة في عمليات المعالجة لكل الصناعات، بحيث تكون ثابتة لكل أنواع المياه العادمة، فتختلف التصميمات من صناعة لأخرى طبقا لمواصفات المياه العادمة وخصائصها. هذا وتعد تقنية التصريف الصفري للسائل مناسبه لطيف واسع من الصناعات، وتشمل مشروعات إنتاج الطاقة، وصناعة التكرير، والبتروكيماويات، والأسمدة، والتعدين، وإنتاج الأغذية، حيث تتوفر مجموعة متنوعة من المعدات والتقنيات المناسبة لمعالجة مختلف أنواع المياه العادمة.

تناولت الدراسة في الفصل الثالث دراسات حالة لتطبيق مفهوم معالجة مياه الصرف الصناعي في صناعة البتروكيماويات، وشملت نموذجان، أحدهما لأحد شركات إنتاج الأوليفينات والبولي أوليفينات في جمهورية مصر العربية، والتي اعتمدت في تصميمات مشروع معالجة مياه الصرف الصناعي على استغلال الفائض المتاح من الشركات الشقيقة "وهي الشركات المجاورة لها جغرافيا والتي تعمل في مجال الصناعات البترولية"، لتحقيق سياسة التكامل بين الشركات ولتعظيم الاستفادة من الإمكانات المتاحة لديها، وبالتالي خفض التكلفة الاستثمارية اللازمة لإنشاء مشروع جديد لمأخذ مياه، ومحطة رفع، ووحدات معالجة أولية من مروقات، ومرشحات رملية. بينما شمل النموذج الثاني أحد شركات إنتاج أسمدة اليوريا. وفي هذا الصدد لجأت شركة إنتاج الأوليفينات والبولي أوليفينات إلى تعظيم دور التكنولوجيا الحديثة للوصول إلى أعلى إنتاجية بأقل كمية من المخلفات السائلة وذلك للوصول إلى أقل سعة ممكنة لمعدات التبخير، وليس عن طريق إضافة معدات للتخلص من المخلفات، حيث أنها طريقة بدائية ومكلفة جدا، بل أن الشركة اعتمدت على استراتيجية أو مفهوم التدوير الكامل للمياه. تعتمد فكرة إنشاء الوحدة على إعادة تدوير مياه الصرف الصناعي تدويرا كاملا، وعدم إنتاج أي مخلفات سائلة خارج المجمع، حيث يتم نزع الأملاح من المياه عن طريق التبخير، ثم تليها عملية تكثيف البخار الناتج، والذي يتحول إلى مياه منزوعة الأملاح كليا، يتم استخدامها في أبراج التبريد، أما الأملاح الناتجة فيتم تركيزها "Brine Concentration"، وبلورتها "Crystallization" للوصول بها إلى الحالة الصلبة، والتي يمكن استخدامها كمواد خام لبعض الصناعات الأخرى. بين هذا النموذج "دراسة الحالة الأولى" الفوائد الاقتصادية لمفهوم التدوير الكامل للمياه، حيث قدرت تكلفة وحدات التدوير الكامل للمياه، والتي شملت وحدات المعالجة بالأغشية، والتبادل الأيوني، وأجهزة التبخير، بنحو 24.5 مليون دولار أمريكي، بينما انخفضت كمية المياه اللازمة لتغذية مجمع المرافق والتسهيلات لتصل إلى نحو 793 م3/ساعة بدلا من 2660 م3/ساعة، وهو ما أدى إلى توفير حوالي 6.3 مليون م3/سنة من المياه، بلغت تكلفتها نحو 2.8 مليون دولار سنويا. وعلى هذا فإن الزيادة في قيمة المعدات والتي بلغت نحو 12.61 مليون دولار، يمكن استردادها خلال فترة لا تزيد عن 22 شهر نتيجة الوفر في تكلفة استهلاكات المياه. بينما أكدت دراسة الحالة للنموذج الثاني، والذي يمثل أحد شركات إنتاج الأسمدة النيتروجينية أن قيمة الخفض في التكلفة السنوية لمعالجة المياه بلغ نحو 40% وذلك بعد تطبيق المرحلة الأولى من مشروع المعالجة بنظام التدوير الكامل للمياه، ومن المتوقع زيادة الخفض في تلك التكلفة لتصل إلى نحو 86% مع تطبيق المرحلة الثانية من المشروع. واختتمت الدراسة بالخلاصة والاستنتاجات.

Wastewater treatment in petrochemicals industry is a complex process, with demanding environmental management challenges as byproducts can be both volatile and toxic. Petrochemical wastewater often requires a combination of treatment methods to remove oil and other contaminants before discharge. Issues such as groundwater contamination; aromatics; oil, grease and organic matters, and VOC’s control have to be addressed in order to comply with environmental regulations. A typical wastewater system may include neutralization, coagulation/flocculation, floatation/sedimentation/filtration, clarification and biodegradation (e.g., trickling filter, anaerobic treatment, and aerated lagoon, rotating biological contactor and activated sludge). A final polishing step using filtration, zonation, activated carbon, or chemical treatment may also be required. This study is divided into three Chapters, including the identification of different types of pollutants in industrial wastewater from various production units in the petrochemical industry, also various production processes, methods, and levels and applied treatment techniques. The study highlighting some successful models and case studies adopted in the treatment of industrial waste water. In order to draw attention to the environmental and economic benefits of implementing these successful strategies in the petrochemical industry and various petroleum industries.

عناصر مشابهة


© 2025 المنظومة. جميع الحقوق محفوظة.