مجموعهی ما و شرکت های همکار ما در چین قادر به سرمایه گذاری و تجهیز مدرن ترین ماشین آلات و تاسیسات تصفیه لجن های نفتی به صورت پرتابل و تاسیساتی برای انواع پالایشگاه های چاه های نفت پترو شیمی و... میباشد.
افزایش سریع جمعیت و رشد شتابان شهرنشینی منجر به افزایش تقاضا برای منابع محدود مانند فضای زمین، آب، غذا و انرژی شده است. همچنین چالشهای زیست محیطی را تشدید کرده است که شامل مسائل مربوط به آلودگی و مدیریت زباله میشود. این مسائل برای هدف جهانی توسعه پایدار کاملاً مضر است و از این رو، علاقه جهانی به توسعه پایدار را برانگیخته است.
- لجن نفت:
اهداف، نیازها و ضرورت های طرح پسماندهای صنعتی یکی از منابع مخاطره آمیز محیط زیست و در عین حال قابل تبدیل به منابع با ارزش در توسعه صنعتی میباشد. مدیریت پسماند در کشورهای در حال توسعه علاوه بر نقش مؤثر آن در چرخه اقتصادی، به عنوان یکی از شاخص های مهم توسعه، در سطح کلان مطرح میباشد. در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی با توجه به مواد مصرفی، محصولات تولیدی و تکنولوژی بکار گرفته شده مقادیر قابل توجهی پسماند هیدروکربنی تولید می گردد که کاهش یا کنترل آنها بر اساس موازین زیست محیطی از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. لذا نگرش مدیریت کلان به نحوه استقرار سیستم مدیریت پسماند هیدروکربنی میتواند از بروز مشکلات جدی ناشی از دفع غیر اصولی این مواد جلوگیری به عمل آورد. طرح پیشنهادی در زمینه مدیریت و بازیافت پسماندهای صنعتی هیدروکربنی استفاده از روش تقطیر و پیرولیز میباشد با این اوصاف، مهمترین ضرورتها و اهداف اجرای طرح را میتوان به شرح زیر خلاصه نمود:
- ضرورت و اهمیت موضوع:
ایجاد اشتغال
پاکسازی مناطق آلوده
حفظ منابع زیستی
اجراء نمودن قوانین و مقررات پسماندها
ارتقاء سلامت
- اهداف مرکز مدیریت و امحاء پسماندهای ویژه صنعتی:
ساماندهی پسماندهای پالایشگاهی و پتروشیمی
کاهش مخاطرات وریسک زیست محیطی و بهداشتی
کاهش هزینه های زیست محیطی پسماندهای صنعتی
تمرکز بخشی و اداره بهینه پسماندها
پایش فراگیر و قابل اعتماد
ایجاد نظام آماری مناسب و تمرکز بر اطلاعات و آمار
کاهش حوادث و ریسک
ایجاد ارزش افزوده(انرژی، مواد و منابع مالی)
- گزینه مکانی و فنی طرح:
نظر به ماهیت طرح مدیریت پسماند صنعتی و مدیریت بخش خصوصی بر آن، در حال حاضر تنها یک گزینه مکانی برای طرح پیشنهاد شده است و این مطالعات بر اساس شرایط محیطی و اقتصادی اجتماعی گزینه مکانی مذکور پایه ریزی میگردد. گزینه های مکانی مورد نظر برای اجرای طرح مورد بررسی درچند استان قرار دارد. به طور کلی برای انتخاب این مکان پارامترهایی مانند فاصله قابل قبول از مراکز تجمع جمعیت، دسترسی به محورهای حمل و نقل، فاصله از منابع مواد مورد نظر، قرار گرفتهاند.
- استراتژی برای استفاده از انرژی، تولید و مدیریت پسماند:
یک پیامد مستقیم و نادیده گرفته شده از افزایش زباله در سطح جهان، افزایش حجم فاضلاب شهری، به ویژه لجن فاضلاب است.
در تصفیه آب تاسيسات، تصفيه اوليه فاضلاب خام از قبيل كرنش اوليه لجن دريافتی جهت حذف ذرات درشت نظير ماسه و سنگ انجام می شود. به دنبال آن فاضلاب در مخازن ته نشینی با استفاده از نیروی گرانشی، ته نشین میشود که امکان تشکیل و حذف لجن دوغاب در کف این مخازن را فراهم میکند.
این نقطه تولید لجن اولیه را مشخص می کند. فاز جامد در لجن از ترکیبی همگن از پروتئینها، کربوهیدراتها، روغنها، مواد معدنی و میکروارگانیسمها تشکیل شده است. این مخلوط از ارگانیسم های آلی، معدنی و زنده منجر به ایجاد یک ماده ناپایدار، فرار و فاسد با عناصر سمی میشود. درمانهای بعدی عمدتاً روشهای بیولوژیکی (کمپوست سازی یا هضم)، فیزیکی (به عنوان مثال فشار، گرما، ارتعاش، امواج مایکروویو) یا شیمیایی (اکسیداسیون، تنظیم قلیایی) با هدف تثبیت مواد آلی (تخریب عوامل بیماری زا، حذف بو و کاهش آلودگی) است.
- روشهای بازیابی لجن به انرژی:
هضم بی هوازی یک روش تبدیل بیولوژیکی است که به دلیل هزینه کم و قابلیت استفاده از ضایعات آلی با رطوبت بالا بدون کاهش ارزش حرارتی بالای بیوگازِ تولیدی (ترکیب متان و دی اکسید کربن) به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. بیوگاز به دست آمده از هاضم را می توان تمیز کرد و برای تولید بیومتان که میتواند جایگزین مستقیمی باشد، ارتقاء داد.
سوزاندن، یکی دیگر از فرآیندهای برجسته است که در حال حاضر برای مدیریت لجن فاضلاب استفاده میشود، اما روش سنتی برای بازیابی انرژی نبود، بلکه برای کاهش حجم زباله و تخریب عناصر مضر بود.
برخلاف احتراق، پیرولیز در اتمسفر کاملاً بی اثر (عاری از اکسیژن) در دمای متوسط تا بالا (300 تا 900 درجه سانتیگراد) برای تولید روغن پیرولیتیک، بیوچار و گازهای غیر قابل تراکم (CO، H2، CO2، CH4 و نور) انجام میشود.
بیوچار، گازهای غیر قابل تراکم و روغن زیستی را می توان از سوختهای جامد، گاز و مایع برای برق و انرژی استفاده کرد. در روش دیگر، بیوچار می تواند در کاربردهای جذب یا کاتالیزور استفاده شود. در نهایت، تبدیل به گاز شامل تبدیل ترموشیمیایی ترکیبات آلی از طریق اکسیداسیون جزئی (اکسیدکننده کمتر از نیاز استوکیومتری) در دماهای بالا (650 تا 1000 درجه سانتیگراد) برای به حداکثر رساندن محصولات گازی (CO، H2، CO2 و هیدروکربن های سبک)، به ویژه گاز سنتز CO است.
- پیش پردازش لجن:
اجزای تشکیل دهنده لجن از ترکیبی از مواد آلی مانند کربوهیدرات ها، پروتئین ها، چربی ها و روغن ها، طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها (اعم از زنده و مرده) و عناصر معدنی که با محتوای انرژی بالا مشخص می شوند، ساخته شده اند. با این وجود، خواص لجن فاضلاب بسیار متغیر است و به منشاء آن، سیستم تصفیه فاضلاب، الزامات زیست محیطی، تغییرات فصلی و فرآیندهای تولید بستگی دارد، به طوری که پردازش ساده مانند خشک کردن می تواند به راحتی محتویات آلی و ارزش حرارتی آن را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. این باعث می شود که تنوع در ترکیب شیمیایی لجن در مقایسه با نمونه های زیست توده سنتی و زغال سنگ شدیدتر باشد.
تجزیه و تحلیل تقریبی لجن به گونه ای است که مواد فرارِ زیست توده بیشتر است در حالی که زغال سنگ دارای محتوای فرار کمتری در مقایسه با لجن است. همچنین کربن ثابت زغال سنگ و زیست توده بالاتر از لجن که توسط کارهای گذشته مشخص شده است. با این وجود، میزان خاکستر لجن (بیشتر آلومینیوم، کلسیم، آهن، منیزیم، سدیم، فسفر، سیلیکون و تیتانیوم) به دلیل محتوای معدنی بالای آن بیشتر از زیست توده و زغال سنگ است. به طور مشابه، تجزیه و تحلیل نهایی لجن نشان دهنده نیتروژن بالاتر (از پروتئین و پپتید)، هیدروژن بالاتر و محتوای کربن قابل مقایسه با لیگنیت و زیست توده است. محتوای گوگرد و اکسیژن بالاتر از زیست توده است اما قابل مقایسه با لیگنیت است. لجن مرطوب تقریباً 98 درصد وزنی رطوبت دارد و پس از فرآیندهای آبگیری مکانیکی، آب آزاد و مقداری از آب میان بافتی را میتوان حذف کرد و حدود 73 تا 84 درصد از محتوای آب را باقی می گذارد. صرف نظر از این فرآیند آبگیری، رطوبت باقیمانده (عمدتاً آب مجاور) ممکن است به استفاده از انرژی حرارتی برای خشک کردن سریع نیاز داشته باشد. استفاده از گرما می تواند رطوبت را به مقدار بسیار کمی ~ 5.6% کاهش دهد که عمدتاً آب پیوند شیمیایی از مواد معدنی مانند هیدروکسیدهای کلسیم یا آلومینیوم است.
هضم بی هوازی:
هضم بی هوازی یک فرآیند بیولوژیکی است که در یک محیط بی اثر برای تبدیل ترکیبات آلی به بیوگاز با استفاده از میکروارگانیسم ها اتفاق می افتد. استفاده از باکتری های طبیعی برای تجزیه زیستی شامل یک سری مراحل بیوشیمیایی از جمله هیدرولیز، اسیدوژنز (تخمیر)، استوژنز و متانوژنز است. این مراحل متابولیک برای کاهش جرم و حجم لجن استفاده می شود در حالی که محتویات آلی توسط عوامل بیماری زا به بیوگاز تبدیل می شود. مرحله هیدرولیز شامل تبدیل مواد آلی غیر سمی به قندهای ساده، اسیدهای چرب و اسیدهای آمینه است. پس از آن، مرحله اسیدزایی و استوژنز به تخمیر محصولات هیدرولیز به استات، دی اکسید کربن و گاز هیدروژن کمک می کند که بیشتر از طریق متانوژنز به متان تبدیل می شوند.
بیوگاز با محتوای متان بالا را می توان برای تولید گرما و برق با استفاده از بویلرها، توربین ها و ژنراتورها بازیابی کرد یا به طور متناوب برای استفاده به عنوان بیومتان ارتقا داد.
باقیمانده پس از این فرآیند هضم دارای محتوای غذایی بالایی (فسفر، پتاسیم و نیتروژن) است که در صورت انطباق با استانداردهای زیست محیطی می تواند به عنوان کمپوست ویا کود برای اهداف کشاورزی و احیای خاک استفاده شود. در عمل، یک واحد میتواند از هاضمهای متعدد تشکیل شود که سیستمهای چند مرحلهای را تشکیل میدهند تا با روشهای مختلف تصفیه که در هر مرحله استفاده میشوند، بازیابی گاز را افزایش دهند.
ترکیبی از فنآوریهای انرژی مختلف مانند هضم بیهوازی و به دنبال آن پیرولیز برای به حداکثر رساندن بهرهوری انرژی در مقایسه با استفاده مستقل از فناوریها ارائه شده است. استفاده از هضم بی هوازی به طور ویژهای جذاب است زیرا بسیاری از الزامات در سلسله مراتب استفاده مجدد و بازیابی زباله اروپا را برآورده میکند و استفاده از آن در ترکیب با ضایعات مواد غذایی پیشنهاد شده است، به دلیل مزیت افزوده غنی سازی مواد مغذی، افزایش قلیاییت، کاهش آمونیاک و افزایش پایداری فرآیند. علاوه بر این، 20 تا 40 درصد افزایش در تولید بیومتان از هضم همزمان لجن مخلوط و ضایعات مواد غذایی آلی با افزایش تجزیه استات در طول متانوژنز به دست آمد.
احتراق:
احتراق تمام سوخت های جامد شبیه به احتراق لجن فاضلاب است. این شامل اکسیداسیون سوخت در دمای بالا برای به دست آوردن گرما، دی اکسید کربن، بخار آب و سایر گازهای کمیاب است. با این حال، استفاده از فناوری احتراق برای مواد زائد مانند لجن می تواند عمدتاً برای تولید گرما (احتراق معمولی) یا برای کاهش حجم مواد زائد (سوختن) استفاده شود. استفاده متعارف از گرمای تولید شده از فناوری احتراق برای گرمایش یا تولید برق از طریق موتورهای حرارتی است در حالی که سیستم های سوزاندن ممکن است از گرمای تولید شده از احتراق استفاده کنند یا نکنند زیرا هدف اصلی آنها سوزاندن عناصر مضر از زباله قبل از دفع نهایی یا مجدد است.
پیرولیز:
پیرولیز تجزیه حرارتی یا تخریب سوخت بدون هیچ گونه عامل اکسیداسیون در یک محیط بی اثر (غیر واکنشی) است. برای تولید نفت زیستی، زغال جامد و سوخت گازی استفاده می شود و به عنوان گازسازی ناقص از آن یاد می شود. این شامل تبدیل لجن فاضلاب بدون هوا در دمای عملیاتی متوسط (350-600 درجه سانتیگراد) است، اگرچه برخی از راکتورهای پیرولیز که در دمای بالاتر تا 900 درجه سانتیگراد کار می کنند هم وجود دارد. محصول خروجی این فرآیند به دمای فرآیند بستگی دارد که در آن با افزایش دما بازده ذغال سنگ کاهش می یابد.
پیرولیز لجن در یک محیط بی اثر و در دماهای بالا انجام می شود، از این رو یک منبع گرمای خارجی (الکتریکی یا حرارتی) برای تامین گرما برای شروع واکنش مورد نیاز است. استفاده از گرمای حاصل از احتراق جزئی بیوگاز یا روغن زیستی حاصل از خود فرآیند به طور جدی برای اطمینان از خودپایداری تجزیه در اثر حرارت، به ویژه در کاربردهای اتلاف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است.
تجزیه لجن فاضلاب به دلیل ماهیت ناهمگن زباله در مراحل مختلفی رخ میدهد به طوری که پس از خشک شدن در دمای 200 درجه سانتیگراد، تجزیه جزئی مواد آلی، قابل تجزیه می شود. موجودات مرده و لیپیدها در دمای 200 تا 300 درجه سانتیگراد دنبال می شوند. به دنبال آن پروتئین ها، پلیمرهای آلی و ترکیبات سلولزی در دمای 700 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند. این مراحل واکنش به طور همزمان در راکتورها (بیشتر بستر سیال) به دلیل نرخ گرمایش بالا رخ می دهد و در درجه اول تارهای سنگین، گازهای سبک و ذرات در دمای کمتر از 600 درجه سانتیگراد تولید می کند.
تراکم بخارات گازی از راکتور به روغن زیستی با ارزش حرارتی بالای ~ 33 MJ/kg پس از خنک شدن رخ می دهد. محصولات پیرولیتیک نفت زیستی، بیوچار و گازهای غیر قابل تراکم همگی میتوانند در پایین دست مورد استفاده قرار گیرند که دلیل آن این است که پیرولیز به عنوان یک فرآیند بازیابی انرژی بدون اتلاف توجه را به خود جلب می کند. روغن زیستی می تواند به عنوان سوخت احتراق برای تولید گرما یا برق استفاده شود، برای استفاده به عنوان سوخت مایع تصفیه شود یا برای تولید گاز سنتز برای تولید مواد شیمیایی اصلاح شود. به طور مشابه، بیوگاز می تواند به عنوان سوخت سوزانده شود یا به گاز سنتز ارتقا یابد که می تواند برای سوخت مایع یا سنتز شیمیایی پردازش شود. از سوی دیگر، بیوچار کاربردهای متنوعی از احتراق مستقیم به عنوان سوخت جامد، قابلیت جذب در کاربردهای کاتالیزوری و کاربردهای کشاورزی دارد.
گازی شدن:
تبدیل ترموشیمیایی محتوای آلی لجن فاضلاب به گازهایی با ارزش بالا مانند H2 و CO معروف به گاز سنتز، و همچنین CO2، CH4، H2O و سایر هیدروکربنها، اساس اصلی برای تبدیل به گاز است. این واکنش در یک جو واکنش نیمه اکسید شده در دمای بالا (800-1000 درجه سانتیگراد) رخ می دهد. گازی شدن را می توان با استفاده از هوا، دی اکسید کربن، اکسیژن، بخار یا مخلوطی از این گازها انجام داد.
واکنش گازی شدن را می توان به چهار مرحله فرعی تقسیم کرد که عبارتند از: خشک کردن نمونه (70-200 درجه سانتیگراد)، تبخیر کردن (350-600 درجه سانتیگراد)، اکسیداسیون مواد فرار و تبدیل به گاز ذغال. از این رو، میتوان آن را به عنوان یک احتراق ناقص یا واکنش پیرولیز طولانی نامید که در آن واکنشهای ترک خوردگی گاز-جامد، گاز-گاز و مایع به منظور به حداکثر رساندن بازده محصول گازی مورد نیاز است.
چالشهای اصلی گازیسازی لجن، مسائل مربوط به خاکستر به دلیل محتوای بالای ترکیبات معدنی، به حداقل رساندن قطران و ترکیب لجن (رطوبت، فلزات سنگین، نیتروژن و گوگرد) است.