تصفیه پساب کاستیک مستعمل(Spent Caustic) به عنوان یکی از آلوده ترین پسابهای تولید شده در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی یکی از چالش های زیست محیطی به شمار می آید. شرکت مهندسی فران با سابقه بیش از یک دهه پژوهش در زمینه تصفیه پساب کاستیک مستعمل، آمادگی ارائه خدمات طراحی و اجرای تصفیه خانه پساب صنعتی برای این پساب آلوده را دارد.
یکی از چالشهای بزرگ در پالایشگاه‌های نفت، حذف ترکیبات آلاینده مرکپاتان (Mercaptan) و سولفید هیدروژن از هیدروکربنهای نفتی است. به طور معمول حذف این آلاینده ها در فرآیند شستشوی ترکیبات هیدروکربنی با محلول کاستیک یا هیدروکسید سدیم انجام می‌شود. کاستیک یا محلول سود پس از جذب ترکیبات گوگردی و مرکپاتان ها تبدیل به پساب بسیار آلوده کاستیک مستعمل (Spent Caustic) می‌شود.
كاستيک مستعمل یا دورريز دارای شاخص اكسيژن خواهی شيميايی(COD) (Chemical Oxygen Demand) بالا، PH قليايی و تركيبات آلی با غلظت بيش از ۲ يا ۳ درصد وزنی میباشد. اين پساب به دليل ماهيت قليايی، سمی، خورندگی و بوی بدی كه دارد يكی از چالشهای صنعت فرآورش هيدروكربن است كه آسيبهای جبران ناپذيری را متوجه محيط زيست می نمايد.
با توجه به آلودگی بسیار بالای کاستیک مستعمل و جهت جلوگيری از انتشار آلودگیهای زيست محيطی، تصفيه و امحاء آلاينده های آن ضروری می باشد. در همين راستا قوانين سختگيرانه بين المللی با عنوان « مكانيسم توسعه پاک» تحت پروتكل كيوتو (Kyoto Protocol) برای حفظ محيط زيست و سلامت انسانها وضع شده است كه صنايع مختلف آلاينده را ملزم به رعايت اين قوانين میكند.
اهم دلايل ضرورت تصفيه پساب کاستیک مستعمل در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی را میتوان به شرح ذیل خلاصه نمود:
- محافظت از محيط زيست و جلوگیری از آلودگی آب، خاک و هوا
- محافظت از سلامت انسانها و ملاحظات بهداشت کار و بهداشت عمومی
- تحقق الزمات توسعه پایدار صنعتی
- کاهش هزینه های عملیاتی و جرایم محیط زیستی
.
انواع پساب کاستیک مستعمل(Spent Caustic)
پساب کاستیک مصرفی در فرآیندهای مختلف پالایشگاهی و پتروشیمی وابسته به فرایند تولید انواع متفاوتی دارد. به طورکلی پساب کاستیک دورریز دارای انواع ذیل میباشد:
- کاستیک مستعمل Sulfidic: این پساب عموماً مربوط به واحدهای اتیلن aو پالایش گاز مایع میباشد که غلظت بالای سولفیدها و مرکاپیتان‌ها از ویژگی‌های آن میباشد.
- کاستیک مستعمل Naphthenic: فرایندهای پالایش سوخت جت و کروسین عموماً تولیدکننده کاستیک مصرفی Naphthenic هستند.
- کاستیک مستعمل Cresylic: معمولاً کاستیک مورد استفاده در پالایشگاه های گازوئیل به کاستیک مصرفی Cresylice تبدیل می‌شود که غلظت بالایی از ترکیبات آتی نظیر فنول و thiols دارند.
البته در پالایشگاه‌های نفت، پساب کاستیک مصرفی عموماً تقسیم بندی نمی‌شود و مخلوط این پساب‌ها به‌عنوان پساب کاستیک مصرفی مخلوط شناخته می‌شود.
همانطور که اشاره شده، پساب کاستیک مصرفی به دلیل وجود آلاینده های سمی نظیر ناتریم هیدروکساید، فنول، آلدهیدها، مرکپاتان ها، آمین ها، پارافین و غیره از پسابهای بسیار آلوده صنعتی است. از اینرو تصفیه این پساب تا معیارهای پذیرش استاندارهای محیط زیستی ضروری است.
بوی نامطلوب قوی، PH بالا، شوری بالا (۵ تا ۱۲ درصد) و غلظت سولفید های بالا (۱ تا ۴ درصد) از ویژگی‌های اصلی پساب کاستیک مصرفی است. وجود آلاینده‌های مختلف سبب شده است که COD کاستیک مصرفی بسیار بالا باشد و دفع آن به محیط‌زیست اعم از آب، خاک و هوا منجر به تبعات زیست‌محیطی فراوان و آسیب به زیست بوم های مختلف می‌شود.
جدول ذیل محدوده غلظت آلاینده ها را در انواع مختلف پساب کاستیک مستعمل نشان می دهد.
| آلاینده های پساب کاستیک مستعمل | غلظت آلاینده های پساب | ||
| Naphtenic | Sulfidic | Cresylic | |
| جذب اکسیژن شیمیایی (COD) (ppm) | 50,000-100,000 | 5,000-90,000 | 150,000-240,000 |
| مجموع کربن آلی (TOC) (ppm) | 10,000-24.000 | 20-3,000 | 24,000-60,000 |
| سولفید ها (ppm) | ˃1 | 2,000-52,000 | 0-63,000 |
| سولفیت (ppm) | 4-8 | 5-500 | 800-1,500 |
| مرکاپتان ها(ppm) | 30˂ | 0-30,000 | 0-5,400 |
| مجموع فنل (ppm) | 1,000-1,900 | 2-30 | 14,000-19,000 |
تصفیه پساب کاستیک مستعمل(Spent caustic)
فناوری اکسیداسیون و فرایندهای زیستی (Biologic ) به عنوان روش‌های اصلی پالایش پساب مصرفی شناخته می‌شوند. ولی به دلیل PH بالای پساب، غلظت بالای COD و البته وجود سولفیدها، فرایندهای زیستی کارایی چندانی در تصفیه پساب کاستیک مستعمل ندارد.
باکتریهای موجود در فرایندهای بیولوژیک به‌دلیل تأثیرپذیری از غلظت بالای آلاینده‌های موجود در پساب توانایی شکستن آلاینده‌های آلی را ندارند. علاوه بر این وجود اسیدهای نفتنیک(Naphthenic) به‌دلیل قابلیت بسیار پایین هضم زیستی، تأثیر منفی بسزایی در فرآیند بیولوژیک داشته و باعث ایجاد کف در مخزن هوادهی می‌شوند.
با توجه به ناکارآمدی فرایندهای بیولوژیک، فناوری اکسیداسیون پیشرفته (Advanced Oxidation )تنها فناوری و راهکار شناخته‌شده تصفیه پساب کاستیک مستعمل می باشد. البته فرایندهای بیولوژیک پس از فناوری اکسیداسیون پیشرفته قابلیت این را دارند که به عنوان بخش تصفیه تکمیلی (Post treatment ) پساب کاستیک مستعمل مورد استفاده قرار می‌گیرند.
اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه پساب
فرآیند اکسیداسیون پیشرفته به فرآیندی اطلاق می‌شود که از طریق تولید رادیکال هیدروکسیل (Hydroxyl Radical ) (OH●) با قدرت اکسیدکنندگی بالا ترکیبات آلاینده موجود در فاضلاب را اکسید می‌کند.
تجارب بهره‌گیری از فرآیندهای مختلف اکسیداسیون پیشرفته در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی نشان میدهد که فناوری اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب‌های پالایشگاهی، تصفیه لجن، حذف بو، حذف رنگ و بهبود ویژگی‌های بیولوژیک پساب، کارایی بسیار خوبی داشته است.
فرایندهای مختلف اکسیداسیون پیشرفته با بکارگیری ترکیباتی نظیر ازن (Ozone O3) ، هیدروژن پراکساید (Hydrogen Peroxide H2O2) ، پرتودهی فرابنفش(Ultra-Violent ) (UV) و اکسید تیتانیوم (Titanium Oxide(Tio2)) آلاینده‌های موجود در کاستیک مستعمل را اکسید می‌کنند و از این طریق منجر به کاهش COD می شوند.
فرایند فنتون یکی از فرایندهای آزموده شده اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه کاستیک مصرفی است که از ترکیبات هیدروژن پراکساید و نمکهای آهن دو ظرفیتی به عنوان کاتالیست برای تولید رادیکال هیدروکسیل استفاده می‌کند.
فنتون به عنوان یکی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته در صنایع مختلف نظیر نساجی، کاغذسازی، فاضلاب روغنی، فاضلاب صنایع دارویی و آرایشی و فاضلاب پالایشگاهی با غلظت بالای ترکیبات فنولیک مورداستفاده قرار می‌گیرد.
مهم‌ترین مزایای فرآیند فنتون به‌عنوان یکی از شاخه های فناوری اکسیداسیون پیشرفته عبارتند از:
- امکان شکستن ترکیبات آلی با جرم ملکولی سبک(مانند پارافین، آلکان های کلری و اسیدهای کربوکسیلیک با زنجیره کوتاه)
- راندمان بالا
- بهره‌برداری آسان به دلیل راهبری در فشار اتمسفریک و دمای پایین
- خروجی ساختار با محیط‌زیست
البته در کنار مزایای فوق فرآیند فنتون دارای هزینه بهره‌برداری نسبتاً بالا، PH راهبری پایین و تولید لجن غنی از آهن میباشد که باید در تصفیه پساب کاستیک مستعمل مورد توجه قرار گیرد.
تصفیه پساب کاستیک مستعمل به منظور کاهش غلظت آلاینده ها تا شاخص های مورد تأیید سازمان محیط زیست انجام می شود. کیفیت پساب تصفیه شده باید با معیارهای مورد پذیرش کیفی جهت دفع به آبهای سطحی، منابع آب زیر زمینی یا مصارف کشاورزی مطابقت داشته باشد. جدول ذیل شاخص کیفی پساب تصفیه شده جهت دفع به محیط زیست مطابق استاندارد سازمان حفاظت از محیط زیست را نشان میدهد.
| شاخص آلودگی | دفع به منابع آب سطحی (mg/litr) | دفع به منابع آب زیرزمینی | مصارف کشاورزی و آبیاری |
|---|---|---|---|
| COD | 60 | 60 | 200 |
| TSS | 40 | - | 100 |
| PH | 6.5-8.5 | 9-5 | 8.5-6 |
| کدورت | NTU 50 | - | 50 NTU |
| رنگ | 75 TCU | 75 TCU | 75 TCU |
شرکت فناور مهندسی فران با تجربه نزدیک به دو دهه در تصفیه پسابهای صنعتی، خدمات طراحی و اجرای تصفیه خانه کاستیک مستعمل را به کارفرمایان در صنعت نفت و گاز ارائه می کند.