کاربرد فرایند فیلتراسیون غشایی در تصفیه پساب نفتی واحد پالایش نفت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

پساب‌های نفتی و امولسیون‌های نفت-آب، دو نمونه از اصلی‌ترین آلوده‌کننده‌های محیط زیست محسوب می‌شوند. اگر چه مقدار آنها از نظر حجم کم می‌باشد ولی میزان آلودگی بالایی دارند. لذا در این تحقیق نتایج حاصل از بررسی‌های تجربی تصفیه پساب نفتی و روغنی پالایشگاه به روش اولترافیلتراسیون ارائه شده است. برای انجام آزمایشات از غشاهای پلی‌سولفون (kDa(PS 30 به‌عنوان غشا اولترافیلتراسیون و نمونه‌هایی از پساب خروجی از واحد API پالایشگاه تهران به‌عنوان خوراک استفاده شده است. تاثیر شرایط عملیاتی از جمله اختلاف فشار اعمال شده در دو طرف غشا، سرعت جریان عرضی متقاطع و دمای خوراک بر روی فلاکس عبوری از غشا، مقاومت ناشی از گرفتگی و پس‌دهی COD مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که با افرایش دما و سرعت جریان عرضی، فلاکس زیاد و مقاومت ناشی از گرفتگی کم می‌شود ولی با افزایش فشار، فلاکس و مقاومت ناشی از گرفتگی زیاد می‌گردد. مکانیزم گرفتگی مدل‌های فیلتراسیون Hermia با داده‌های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است بر طبق نتایج، مکانیزم گرفتگی مدل تشکیل کیک می‌باشد. آنالیز پساب تصفیه شده، کاهش مواد نفتی و گریس (TSS ،TDS ،BOD5 ،COD ،TOC ،(oil& grease و کدورت را به‌ترتیب به میزان 2/97%، 4/75%، 3/63%، 3/42%، 1/23%، 100% و 9/97% را نشان می‌دهد. مقایسه نتایج به‌دست آمده نشان‌دهنده برتری روش اولترافیلتراسیون نسبت به بیولوژیکی می‌باشد. نتایج بیانگر این است که تصفیه پساب خروجی از پالایشگاه با فرایند اولترافیلتراسیون امکان پذیر بوده و پساب تصفیه شده مطابق با استانداردهای تخلیه به محیط زیست می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Membrane Filtration Process Application of Oily Wastewater Treatment from Oil Refinery Unit

چکیده [English]

Oily wastewaters and oil-in-water emulsions are two major environmental pollutants. However, industrial oily wastewaters, though they may be lower in volume, contain much higher concentrations of pollutants. Treatment of the oily and greasy wastewater of Tehran refinery was experimentally studied using an ultrafiltration (UF) system. In the experiments, a UF membrane Polysulfone (PS) 30 kDa and sample from Tehran refinery outlet wastewater of the API unit were used as feed. Effects of different operating parameters such as trans-membrane pressure (TMP), cross flow velocity (CFV), and temperature on permeation flux, fouling resistance and UF rejection were studied. According to the results, permeation flux was found to improve with increasing TMP, CFV and temperature at constant feed concentration. Fouling of the membrane completely follows Hermia’s model (filtration cake mechanism). Analysis of the UF process showed 99.2, 75.4, 63.3, 42.3, 23.1, 100 and 97.9 % decreases in oil and grease content, total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD5), total dissolved solids (TDS), total suspended solids (TSS) and turbidity, respectively. A comparison of the results shows that UF performs better than conventional biological methods. The results showed that refinery wastewater treatment by using UF process is possible. The obtained UF permeates are suitable to discharge into the environment, even in the special regions in accordance with international requirements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Oily Wastewater
  • Membrane filtration
  • Treatment
  • Permeation flux
  • Fouling
منابع

[1] Salahi A., Abbasi M. & Mohammadi T., “Permeate flux decline during UF of oily wastewater: Experimental and modeling”, Desalination, Vol. 251, No. 1-3, pp. 153-160, 2010.

[2] Abbasi M., Salahi A., Mirfendereski M., Mohammadi T. & Pak A., “Dimensional analysis of permeation flux for microfiltration of oily wastewaters using mullite ceramic membranes”, Desalination, Vol. 252, No. 1-3, pp. 113-119, 2010.

[3] Karakulski K., Koztowski A. & Morawski A.W., “Purification of oily wastewater by ultrafiltration”, Sep. Technol., Vol. 5, No. 4, pp. 197-205, 1995.

[4] Karakulski K., Morawski W.A. & Grzechulska J., “Purification of bilge water by hybrid ultrafiltration and photocatalytic processes”, Sep. Purif. Technol., Vol. 14, No. 1-3, pp. 163-173, 1998.

[5] Cheryan M. & Rajagopalan N., “Membrane processing of oily streams wastewater treatment and waste reduction”, J. Membr. Sci., Vol. 151, No. 1, pp. 13-28, 1998.

[6] Mueller J., Cen Y. & Davis R.H., “Cross-flow microfiltration of oily water”, J. Membr. Sci., Vol. 129, No. 2, pp. 221-235, 1997.

[7] Field R.W & Koltuniewicz A.B., “Process factors during removal of oil-water emulsions with cross – flow microfiltration”, Desalination, Vol. 105, No. 1-2, pp. 79-89, 1996.

[8] Marchese J., Ocheoa N.A., Pagliero C. & Almandoz C., “Pilot-scale ultrafiltration of an emulsified oil wastewater”, Environ. Sci. Technol., Vol. 34, No. 14, pp. 2990-2996, 2000.

[9] Salahi A. & Mohammadi T., “Experimental investigation of oily wastewater treatment using combined membrane systems”, Water Sci. Technol., Vol. 62, No. 2, pp. 245-255, 2010.

[10] Mohammadi T. & Esmaeelifar A., “Wastewater of a vegetable oil factory by a hybrid ultrafiltration-activated carbon process”, J. Membr. Sci., Vol. 254, No. 1-2, pp. 129-37, 2005.

[11] Mohammadi T., Abbasi M., Mirfendereski M., Nikbakht M. & Golshenas M., “Performance study of mullite and mullite–alumina ceramic MF membranes for oily wastewaters treatment”, Desalination, Vol. 259, No. 1-3, pp. 169-178, 2010.

[12] Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th ed. American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) & Water Environment Federation (WEF), Washington, DC. 2001.

[13] Zhou H. & Smith D.W., “Advanced technologies in water and wastewater treatments”, J. of Environ. Eng. Sci., Vol. 1, No. 1, pp. 247-264, 2002.

[14] Scott K., Mahmood A.J., jachuck R.J. & Hu B., “Intensified membrane filtration with corrugated membranes”, J. Membr. Sci., Vol. 173, No. 1, pp. 1-16, 2000.

[15] Wang P., Xu N. & Shi J., “A pilot study of the treatment of waste rolling emulsion using zirconia microfiltration membranes”, J. Membr. Sci., Vol. 173, No. 2, pp. 159-166, 2000.

[16] Madaeni S.S., “The effect of large particles on microfiltration of small particles”, J. Porous Mater., Vol. 8, No. 2, pp.143-148, 2001.

[17] Ohya H., Kim J., Chinen A. & Alihara M., “Effect of pore size on separation of microfiltration of oily water using porous glass tubular membrane”, J. Membr. Sci., Vol. 145, No. 1, pp.1-14, 1998.

[18] Elmaleh S. & Ghaffor N., “Cross flow ultrafiltration of hydrocarbon and biological solid mixed suspensions”, J. Membr. Sci., Vol. 118, No. 1, pp.111-120, 1996.

[19] Mohammadi T & Esmaeelifar E, “Wastewater treatment using ultrafiltration at a vegetable oil factory”, Desalination, Vol. 166, No. 1, pp. 329-337, 2005.

[20] Hermia J. “Constant pressure blocking filtration laws-application to power law Non-Newtonian fluids”. Trans. Inst. Chem. Eng., Vol. 60, No. 1, pp. 183-187, 1982.