روش های آبگیری لجن نفتی

• حفر چاه نفت بهره برداری از آن موجب نشت نفت و لجن نفتی می گردد.
• معمولا جداسازی آب و نفت، لکه های لجنی بر جای میگذارد.
• همچنین شستشوی تجهیزات دکل نیز تولید لجن نفتی میکند.
• نشت نفت و لجن نفتی در فرایند حفاری مشکلی ناگزیر است.

مواد تشکیل دهنده لجن نفتی

• مواد آلی نفتی که حدود 50 درصد از مخلوط را تشکیل میدهد
• ذرات جامد
• فلزات سنگین
• آب بصورت مخلوط غیر همگن

از نقطه نظر اقتصادی

• لجنی که دارای 10 درصد نفت باشد، ارزش تصفیه و بازیافت نفت را دارا می باشد
•  به عنوان مثال در کشور هند سالانه 50000 تن لجن در پالایشگاه ها تولید می شود
• که حاوی حدود 30 تا 40 درصد نفت بوده و ارزش نفت آن حدود 800000 دلار می باشد
• ارزیابی چرخه حیات (LCA) در خصوص بازیافت سوخت از لجن پالایشگاه ها نشان می دهد که
• با به کارگیری روش های جدید در پالایش و بازیافت سوخت، می توان انتشار گازهای گلخانه ای CO2، CH4 و N2O را
• به ترتیب به میزان 40026000، 1057 و 566 کیلوگرم به ازای هر پالایشگاه در سال کاهش داد
• در ادامه این مطلب روش های مختلف آبگیری و دفع لجن های نفتی حاصل از فعالیت تصفیه خانه های فاضلاب
• با تکیه بر تصفیه خانه هایی که وظیفه جداسازی آب و نفت را دارند
• ارائه گردیده و مزایا و معایب هر یک از روش ها بررسی گردیده است.

روش بستر لجن خشک کن

• بسترهای شنی به صورت حوضچه هایی هستند که از چند لایه شن با دانه بندی مختلف که هر لایه به قطر حدود 15 – 10 سانتیمتر می باشد، تشکیل شده اند.
• لجن نیمه تر با 20 درصد تا 30 درصد مواد جامد در این حوضچه ها ریخته شده و زیر نور خورشید رطوبت خود را از دست می دهد.
• خشک کردن لجن از این طریق در صورتیکه زمین به مقدار کافی و ارزان در دسترس باشد،
• کم هزینه ترین روش دفع لجن می باشد.
• از مشکلات این سیستم می توان به متصاعد شدن بو و گازهای سمی در مورد لجن های نفتی اشاره نمود. میزان عملکرد این سیستم ها بستگی به درجه حرارت محیط و رطوبت نسبی هوا دارد.
• در ایران، با توجه به آنکه مناطق نفت خیز عموما در جنوب کشور که دارای درجه حرارت بالا می باشد، قرار دارند،
• استفاده از بسترهای لجن خشک کن با عنایت به هزینه بسیار پایین آنها، بسیار رایج می باشد.
• لیکن تجربه مؤلفین این مقاله و بازدیدهای صورت گرفته بیانگر این نکته است که این بسترها در ایران تنها در مناطقی همراه با موفقیت بوده است
• که علاوه بر دمای هوای بالا، رطوبت محیط نیز پایین باشد.
• به عنوان نمونه این بسترها در منطقه عسلویه در جنوب ایران در استان بوشهر دارای عملکرد مناسب بوده
• لیکن در جزیره سیری در جنوب ایران و در داخل خلیج فارس، به دلیل رطوبت بالا حتی در فصل تابستان با مشکلاتی همراه بوده است.

لجن گیری با فیلتر پرس

• آبگیری به روش فیلتر پرس یک فرایند ناپیوسته می باشد که در آن آبگیری از طریق خارج کردن آب از لجن در فشار بالا صورت می پذیرد.
• حاصل این فرایند یک کیک لجن می باشد که در مقایسه با دیگر تکنولوژی های موجود از میزان مواد جامد بالاتری برخوردار خواهد بود که مقدار آن تا 50 درصد مواد جامد نیز می تواند برسد.
• فیلتر پرس از یک سری صفحات پلی آمید یا پروپیلن تو رفته تشکیل شده است.
• این صفحات بین یک صفحه فلزی ثابت و یک صفحه متحرک که به جک هیدرولیک متصل است،
• قرار دارند و به هم فشرده می گردند. بین هر یک از این صفحات پارچه صافی قرار دارد که روی آنها و در فاصله خاص بین صفحات کیک تشکیل می شود و مایع صاف شده از پارچه صافی عبور می کند.
• زمانی که دستگاه فیلتر پرس پس از پایان عملیات باز می شود، کیک های لجن به پایین فرو ریخته و دستگاه تخلیه می گردد.
• پس از هر سری عملکرد، دستگاه باید با آب شستشو گردد. هر سیکل کاری آبگیری در این روش، 5/1 تا 4 ساعت به طول می انجامد

فیلتر نواری (Belt Filter Press)

• در این روش از طریق فشار آوردن بر لجن، آب موجود در لجن از آن خارج می شود.
• مواد جامد و لجنی که بین دو عدد تسمه متخلخل قرار گرفته شده اند از میان درام (غلتک) هایی با اقطار مختلف عبور می نمایند.
• هر چه تسمه جلوتر می رود، غلتکها کوچک تر شده و فشار وارده از طرف آنها بر تسمه های حاوی لجن بیشتر می شود.
• طراحی های مختلف برای این دستگاه ها وجود دارد
• اما اساس کارکرد تمامی آنها تقریبا بدین شرح می باشد:
• منطقه تثبیت شیمیایی، منطقه آبگیری ثقلی، منطقه آبگیری با فشار پایین
• و منطقه آبگیری با فشار بالا. یکی از موارد مهم در نگهداری سیستم های فیلتر نواری،
• تعویض تسمه های انتقال لجن می باشد که به طور متوسط در هر 2700 ساعت کارکرد باید تعویض گردند.
• در پیشنهاد برخی از سازندگان این مدت کارکرد تا 12000 ساعت نیز گارانتی می گردد.
• میزان غلظت مواد جامد در این روش معمولا حدود 20 درصد می باشد
• که تا 50 درصد نیز با افزودن مواد شیمیایی و بسته به نوع لجن ورودی قابل افزایش است

فیلتر آبگیری پیچشی (Screw Press)

•  فیلتر پیچشی دستگاهی است که از یک صفحه انتقال مارپیچی در داخل یک محفظه بهره می گیرد.
• برخلاف سیستم سانتریفوژ، در این روش سرعت چرخش محور مارپیچی بسیار کم بوده
• و با فشردن لجن مابین محور پیچش و کاسه بیرونی دستگاه، آب از لجن خارج می گردد.
• یکی از محاسن عمده این سیستم، صدای بسیار کم و پاکیزگی محیط کار می باشد.
• با افزودن 4 الی 6 گرم پلیمر به ازای هر کیلوگرم لجن، می توان به لجن با مقدار 20 الی 25 درصد مواد جامد دست یافت.

سانتریفوژ (Centrifuge)

• در این روش، بر خلاف سایر روش های مکانیکی، به جای نیروی فشاری از نیروی گریز از مرکز جهت آبگیری لجن استفاده می شود.
• این سیستم نیروی گریز از مرکزی حدود 500 تا 3000 برابر نیروی ثقل g به لجن وارد شده و از این طریق آب داخل لجن و جامدات از یکدیگر جدا می شوند،
• مقدار غلظت جامدات در کیک لجن حاصل از این سیستم ها معمولا بین 15 تا 36 درصد بوده که در سیستم های پیشرفته به 50 درصد نیز می رسد.
• یکی از معایب این سیستم ها صدای زیاد ناشی از حرکت بسیار سریع واحدهای دوار آن می باشد.
• در شکل (5) یک نمونه از دستگاه سانتریفوژ جهت آبگیری لجناب روغنی نصب شده
• در پتروشیمی فجر (ماهشهر) نشان داده شده است.

زباله سوز (Incinerator)

• فرایندی که در زباله سوز رخ می دهد، عملا یک احتراق کامل است که در آن اکسیداسیون گرمازای سریع اجزاء قابل سوختن داخل لجن اتفاق می افتد.
• لجن آبگیری شده در درجه حرارت 420 تا 500 درجه سانتیگراد در حضور اکسیژن سوزانده می شود. جهت سوزاندن جامدات آلی موجود در لجن به دماهای بالاتر نظیر 760 تا 820 درجه سانتیگراد نیاز می باشد.
• در فرایند سوزاندن لجن، جامدات آلی به طور کامل اکسید شده و به دی اکسید کربن، بخار آب و خاکستر تبدیل می شوند. ذرات جامد و گازها به دودکش خروجی راه می یابند
• که بر مبنای محاسبه مقادیر آنها باید دودکش نیز به خوبی طراحی شود. لجن معمولا زمانی سوزانده می شود که بهره برداری یا پالایش آن یا عملی نباشد و یا بسیار غیر اقتصادی باشد.
• همچنین در مواقعی که زمین مورد دسترس بسیار کم باشد و یا به دلایل بهداشتی از این سیستم استفاده می شود.
• یکی از مهمترین مبانی طراحی زباله سوزها، مقدار رطوبت موجود در لجن می باشد.
• اگر در کیک لجن 30 تا 50 درصد جامدات (50 تا 70 درصد رطوبت) وجود داشته باشد،
• لجن به صورت خود به خودی و بدون نیاز به سوخت اضافی در دمای بالا خواهد سوخت.
• اما کیک لجن های با 20 تا 30 درصد مواد جامد (70 تا 80 درصد رطوبت) ممکن است به سوخت کمکی نیاز داشته باشند.
• به همین خاطر مشخص نمودن میزان رطوبت موجود در لجن بسیار با اهمیت بوده و در صورتیکه این مقدار بالا باشد،
• حتما لازم است تا مقدار رطوبت آن توسط سیستم های مکانیکی دیگر و یا خشک نمودن حرارتی (Thermal Drying)  کاهش یابد.
• فاکتور مهم دیگر در طراحی زباله سوزها، تعیین ارزش حرارتی لجن می باشد.
• ارزش حرارتی روغن و کفاب لجن نفتی که از واحدهای DAF یا API به دست می آید
• معمولا حدود MJ/Kg 39 می باشد اما این مقدار باید با آزمایش دقیقا مشخص گردد.
• یکی از دلایل عدم موفقیت به کارگیری سیستم زباله سوز در ایران، عدم توانایی تعیین دو پارامتر کلیدی رطوبت و ارزش حرارتی لجن قبل از طراحی و سفارش خرید زباله سوزها می باشد
• که در نهایت احتراق بد لجن در دستگاه می تواند منجر به تولید آلودگی از طریق گازهای منتشره و یا ذرات جامدد معلق پخش شده از دودکش زباله سوز گردد

تزریق مواد شیمیایی جهت آبگیری از لجن

• تزریق مواد شیمیایی از گذشته جهت آبگیری لجن مورد توجه بوده است.
• در گذشته از مواد شیمیایی معدنی نظیر کروفریک (FeCl3)، آهک (CaO) استفاده می شد،
• ولی در دهه های اخیر مشخص گردیده که مواد شیمیایی آلی نظیر پلیمرهای کاتیونی و آنیونی مزیت های بیشتری نسبت به مواد شیمیایی معدنی دارند.
• با توجه به آنکه مصرف پلیمرها جهت تزریق به لجن کمتر می باشد،
• فضا جهت محلول سازی و ذخیره سازی این مواد کمتر بوده و راندمان کمتر آن ها نیز بهتر می باشد.
• به غیر از روش های غیر مکانیکی نظیر بسترهای لجن خشک کن و زباله سوزها تقریبا در تمام سایر روش ها افزودن مواد شیمیایی به آبگیری لجن کمک خواهد نمود.
• میزان تزریق پلیمرها در روش های آبگیری مختلف متفاوت می باشد اما به طور تقریبی حدود 7 – 2 گرم به ازای هر کیلوگرم جامد خشک می  باشد.

بررسی اجمالی روش های آبگیری لجن نفتی

• لجن های نفتی معمولا دارای 10 الی 12 درصد مواد جامد، 30 الی 50 درصد آب و 30 الی 50 درصد وزنی نفت می باشند.
• از نقطه نظر اقتصادی، لجنی که دارای 10 درصد نفت باشد، ارزش تصفیه و بازیافت نفت را دارا می باشد.
• در میان روش های مختلف آبگیری از لجن، روش های بستر لجن خشک کن، فیلتر پرس، فیلتر فشاری نواری، فیلتر گریز از مرکز و زباله سوزها در ایران کاربرد داشته
• که تقریبا مهمترین معضل بکارگیری و طراحی دقیق آنها عدم مشخص بودن کیفیت و کمیت لجن در زمان طراحی و سفارش این سیستم ها می باشد.
• تجربه نشان داده است که همواره افزودن مواد شیمیایی به لجن باعث افزایش راندمان آبگیری لجن می گردد
• که در این میان پلیمرها (آنیونی / کاتیونی) عملکرد بهتری نسبت به مواد شیمیایی معدنی / غیر آلی ایفا می نمایند.