معالجة المياه المصاحبة باستخدام اغشية الترشيح الفائق (دراسة تجريبية)

2021-12-20

رسالة ماجستير

اسم الباحث : زهراء نجاح عبد الهادي محمد

اسم المشرف : ا.م.د عبد الخالق كمال محمود ; ا.د موسى حبيب الشمري

الكلمات المفتاحية : Ultrafiltration membrane , Oily waste water.

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : الهندسة المدنية

سنة نشر البحث : 2021

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

المشاهدات: 65

الخلاصة

المياه المصاحبة هي المياه الملوثة المتولدة في جوف الخزان التي ترتفع الى السطح خلال عمليات استخراج النفط والغاز. وهي تعتبر أكبر مجرى للنفايات في العالم وتحتوي على مكونات سامة قد تسبب ضررا للبيئة المحيطة عند التخلص منها دون معالجه. من ناحية أخرى، يمكن استخدام المياه المعالجة لغرض اعادة الحقن داخل الخزان للحفاظ على الضغط الثابت أو لاغراض اخرى مثل الري وشرب الماشية وسقي الحياة البرية ومختلف الاستخدامات الصناعية كالسيطرة على الغبار وغسل المركبات، ومحطات توليد الطاقة والسيطرة على الحرائق. طرق المعالجة التقليدية للمياه المصاحبة تقتصر على فصل الجاذبية والتخثر والتلبيد والترشيح بواسطة الحصى والرمل ومرشحات قشور الجوز.وهذه العمليات لا تفي بمتطلبات الاستخدام النافع. في السنوات الأخيرة، ركزت الأبحاث على تقنيات الأغشية التي توفر كفاءة أعلى وتكلفة أقل.
تتناول هذه الدراسة استخدام غشاء الترشيح الفائق بولي إيثر سلفون (PES) في معالجة المياه المصاحبة المتولدة من حقل الأحدب النفطي في واسط / العراق كدراسة حالة في التجارب المختبرية. تم استخدام ثمانية صفائح مستطيلة الشكل من غشاء الترشيح الفائق PES المصنع مختبريا, مساحة كل منها 60 سم2. تم استخدام الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) لفحص شكل الغشاء مثل حجم المسام والسمك. تم فحص نوعين من العينات لمدة ثلاثة أشهر ( ايلول، تشرين الاول، تشرين الثاني) وهي المياه الخام المصاحبة والمياه المعالجة التي تمت معالجتها بواسطة حقل الاحدب. حيث تم تحليل الخصائص الفيزيائية والكيميائية لتحديد جودة المياه المعالجة. وتمت دراسة تاثير كل من الضغط المسلط على الغشاء ودرجة حرارة السائل وتلوث الغشاء وتاثير الغسل العكسي للغشاء بالتفصيل لتقييم كفاءة الغشاء المستخدم. حيث تبين ان زيادة الضغط المسلط على الغشاء (TMP) من 1 بار إلى 5 بار ، زادت كمية تدفق النفاذية من 360 إلى 750 لتر/ م2 ساعة، وذلك بسبب زيادة القوى الدافعة عبر الغشاء. ومع ذلك، انخفض تدفق النفاذية تدريجيًا مع مرور الوقت وذلك بسبب تراكم الملوثات على الغشاء.
اضافة الى ذلك تؤثر درجة الحرارة أيضًا على تدفق النفاذية عندما تزداد من 30 إلى 50 ، كما يزداد تدفق النفاذية من (543 إلى 556) لتر / م2، ومن جانب اخر، تنخفض كفاءة الغشاء بحدود 7٪ بعد الغسيل العكسي في كل مرة وذلك دلالة على تراكم الملوثات التي لايمكن ازالتها بواسطة الغسل.
اخيرا، أشارت النتائج إلى أن كفاءة الإزالة عالية لاغلب المعايير وإزالة حوالي 100٪ للمعايير الثلاثة (محتوى الزيت ، إجمالي المواد الصلبة العالقة ، والمعادن الثقيلة). فيما أظهرت اغشية الترشيح الفائق PES ضعفًا في كفاءة إزالة المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) بالمقارنة مع طرق المعالجة التقليدية من خلال هذه الدراسة. انخفض الطلب على الاوكسجين الكيميائي بمعدل من 380 إلى 68.4 مجم / لتر باستخدام الغشاء فقط والى 43.7 مجم / لتر باستخدام الاغشية مسبوقة بالمعالجة التقليدية. أظهر الجمع بين المعالجة التقليدية وتقنيات الاغشية زيادة في كفاءة ازالة كافة المعايير وتقترتب من الحدود المسموح بها للمياه القياسية العراقية IQS.

Produced Water Treatment Using Ultrafiltration Membrane Process Experimental Study

Abstract

In recent years, research has focused on membranes technology for waste water treatment. This study deals with using polyether-sulfone (PES) ultrafiltration membrane (UFM) in the treatment of produced water generated from Al-Ahdab oil field in Wasit Iraq as a case study. In the experimental work, 8 rectangular flat sheets of prepared PES ultrafiltration membrane were used. The area of each membrane is 60 cm2. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to examine the membrane morphology such as pore size, and thickness. Two types of samples were used in the study; these are, raw produced water and pre-treated water and examined for three months. Physical and chemical characteristics were analysed to determine treated water quality. The effects of trans-membrane pressure, temperature of fluid, membrane fouling was studied in detail to evaluate the efficiency of used UFM. The result show that when the trans-membrane pressure (TMP) increased from 1 bar to 5 bar, the amount of permeation flux increased from 360 to 750 l/m2.hr due to the increase in driving forces across the membrane. However, permeation flux decreased gradually as time went by due to an accumulation of pollutants on the membrane. Temperature also has effects on permeation flux. When the temperature increased from 30o to 50o C, the permeation flux also increases from 543 to 556 l/m2.hr. Membrane efficiency decreased about 7% after the backwashing. The results indicate high removal efficiency for many parameters, about 100% removal for the three parameters (oil content, total suspended solids and heavy metal). UFM showed weakness in removing efficiency for total dissolved solid (TDS) when compared with conventional treatment (CT) methods. In this study, combining two methods (CT and UFM) showed increasing of removal efficiency. The chemical oxygen demand (COD) decreased from 380 to 68.4 mg/l by using UFM only and to 43.7 mg/l for CT and UFM together. This value is within the permissible value of Iraqi standards (IQS).