تم مناقشة اطروحة الدكتوراه للطالبة ميقات حسن صالح في قسم الهندسة الكيمياوية عن البحث الموسوم
Zero Liquid Discharge System for Treatment of Oilfield Produced Water
في يوم الاربعاء الموافق 15- 6- 2022 وبأشراف أ.د. احمد فائق حسن
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة
- أ.د. حسن فرهود مكي جامعة بغداد / كلية الهندسة رئيسا
- أ.د. ندى سعدون أحمد زكي كلية المستقبل الجامعة عضوا
- أ.د. بسمة عباس عبد المجيد جامعة بغداد / كلية الهندسة عضوا
- أ.د. ابتهال كريم شاكر جامعة بغداد / كلية الهندسة عضوا
- أ.م.د. نصير عبود عيسى جامعة النهرين / كلية الهندسة عضوا
تناول البحث معالجة المياه المصاحبة لحقل نفط شرق بغداد باستخدام نظام التصريف السائل الصفري (ZLD) ، والذي يحول المياه الملوثة إلى مياه للاستخدامات الصناعية وأملاح قيّمة دون إنتاج مجرى نفايات. في هذا العمل، يتكون نظام ZLD لاول مرة من خمس مراحل: قشط الزيت، التخثر والتلبد، التناضح الأمامي (FO) مع محلول سحب جديد، استرجاع محلول السحب، والبلورة.
في عملية القشط، تم استخدام مقشدة زيت من نوع belt لتقييم كفاءة العملية مع ظروف تشغيل مختلفة مثل درجة الحرارة (17-40 درجة مئوية) والوقت (0.5 – 2.5 ساعة). انخفض محتوى الزيت، الطلب الكيميائي للأكسجين (COD) ، العكورة، وإجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) مع زيادة درجة الحرارة والوقت. أفضل درجة حرارة ووقت هي 40 درجة مئوية و 2.5 ساعة والتي تعطي إزالة 95.8٪ من الزيت ، وإزالة 94.9٪ من COD ، وإزالة 31.5٪ من العكورة ، وإزالة 33.2٪ من TSS.
في عملية التخثر والتلبد، تم استخدام مادة تخثر Polyaluminum chloride (PAC) و Polyacrylamide (PAM) بجرعة 2 مجم / لتر لتقييم أداء العملية بجرعة PAC (5-90 ملغم / لتر) ودرجة الحموضة (5-10) كظروف تشغيلية. تزداد كفاءة الإزالة مع زيادة جرعة PAC حتى الوصول إلى الجرعة المثالية. جرعة PAC المثالية ودرجة الحموضة هي 55 ملغم / لتر و 6.4 والتي تعطي إزالة 99.99٪ من الزيت ، وإزالة 96.5٪ من العكورة ، وإزالة 97.7٪ من TSS.
في عملية FO ، تم استخدام نظام القياس المختبري لتقييم أداء عملية غشاء الألياف المجوفة ثلاثي الأسيتات السليلوزي .(CTA-HF) تم استخدام محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) والماء المصاحب لحقول النفط من حقل شرق بغداد كمحلول تغذية (FS) بتركيز 76 غم / لتر، بينما كان محلول السحب (DS) عبارة عن كلوريد المغنيسيوم (MgCl2) ، كبريتات المغنيسيوم (MgSO4) ، ومحلول poly (sodium-4- styrenesulfonate) (PSS) +محلول محاكاة للماء المصاحب للنفط الخام. تم دراسة تأثير تركيز DS 240، 300 ، 400غم / لتر MgCl2 ، 275 و 360 غم / لتر MgSO4 ، 240 غم / لتر+ PSS محلول محاكاة للماء المصاحب للنفط الخام وطريقة التشغيل (وضع الدُفعات (osmotic dilution) و الوضع المستمر) على أداء .FO يزداد الاسترداد وتركيز FS مع زيادة تركيز DS والوقت. بينما ، يزداد التدفق، والتدفق الطبيعي، وتدفق الملح العكسي (RSF) مع زيادة تركيز DS وينخفض مع مرور الوقت.
في عملية FO ، يكون الوضع المستمر أكثر فعالية من وضع التخفيف التناضحي في تركيز محلول التغذية. تم تركيز محلول تغذية الماء المصاحب إلى 220 غم / لتر(حدود (FO بتركيزDS يبلغ 400 غم / لتر MgCl2 في الوضع المستمر بعد 16.5 ساعة حيث كان الاسترداد 65.67٪. تم تركيز الماء المصاحب الى 220 غم / لتر ليتم استخدامه في عملية البلورة. كان محلول PSS + NaCl كمحلول سحب جديد فعالاً في تركيز محلول تغذية حقل النفط إلى 220.23 غم / لتر بعد 55 ساعة (خمس مراحل).
في عملية الاسترجاع، تم استرجاع محلول سحب PSS المخفف باستخدام عملية غشاء الترشيح .(UF) كان تركيز محلول PSS المخفف 135 غم / لتر. أجريت تجارب الاسترجاع تحت ضغط مختلف من 0.5 إلى 2 بار. يزداد الاسترداد وتركيز محلول التغذية مع زيادة الضغط والوقت، بينما يزداد التدفق والرفض مع زيادة الضغط وينقصان بمرور الوقت. تم إجراء استرجاع MgCl2 من محلول السحب المخفف بتفاعل ترسيب مع 1.4-ديوكسان لترسيب .MgCl2 أظهرت نتائج استرجاع PSS إعادة تركيز PSS إلى 240.989 غم / لتر مع استرداد 45.62٪ بعد زمن = 2,167 ساعة عندما يكون الضغط 2 بار. بالنسبة لاسترجاع MgCl2 ، أوضحت النتائج أن هذه الطريقة غير فعالة.
في عملية البلورة، تم استخدام نظام التبخير البسيط على نطاق المختبر لتقييم أداء العملية. تم استخدام محلول تغذية بتركيز 177 و 220 جم / لتر. تم دراسة تأثير درجة الحرارة (70 و 80 و 90 درجة مئوية) وسرعة الخلط (300 و 400 و 500 دورة في الدقيقة) وتركيز محلول التغذية (177 و 220 غم / لتر) والوقت (0.5 – 9.5 ساعة) على أداء عملية البلورة لمعالجة المياه المصاحبة لحقول النفط .PW يزداد الاسترداد مع زيادة درجة الحرارة وسرعة الخلط بينما يتناقص مع زيادة تركيز محلول التغذية. تم استخلاص الماء النقي والأملاح من PW المركز، واسترداد الماء النقي عند 80 درجة مئوية ، و 400 دورة في الدقيقة، و 220 غم / لتر تركيزمحلول التغذية كان 82.22٪ و 81.35٪ بعد 5.5 ساعة لمحلول كلوريد الصوديوم والماء المصاحب لحقول النفط PW ، على التوالي.
تم تطوير موديل رياضي لوحدة الألياف المجوفة للتنبؤ بتدفق الماء نظريًا باستخدام تراكيز مختلفة من محلول السحب من MgCl2 (240 ، 300 ، و 400 غم / لتر) في وضع الدُفعات. كان هناك توافق جيد بين النتائج النظرية والعملية التي تم الحصول عليها من الموديل الرياضي. معامل الارتباط (R2) هو 97.38٪ ، 91.92٪ ، و 89.37٪ لتراكيز محلول السحب400، 300 ، و 240 غم / لتر على التوالي.
