Petrol ve gaz sahalarından çıkan atık suların arıtılmasında yaşanan zorluklar ve darboğazlar

Petrol ve gaz sahası geliştirmeden kaynaklanan atık suyun özellikleri

Petrol ve doğalgaz sahalarının geliştirilmesi sırasında oluşan atık sular, yüksek tuz özellikleri nedeniyle özel arıtma gereksinimlerine sahiptir. Bu atık suların yüksek tuz özellikleri temel olarak aşağıdaki hususları içerir:

1. Yüksek mineralizasyon: Petrol ve doğalgaz sahası atık sularının mineralizasyonu genellikle çok yüksektir, konsantrasyon aralığı 4000-60000 mg/L'dir ve bazıları 150000 mg/L'ye kadar çıkabilir; bu durum atık su arıtımını büyük ölçüde zorlaştırır.

2. Birden fazla iyon içerir: Atık su, büyük miktarda Na, K, Cl, sülfat, kalsiyum, magnezyum ve diğer iyonları içerir. Bu iyonların varlığı, atık sudaki tuz içeriğinin tarım arazisi sulama suyu standartlarının çok üzerinde olmasına neden olur. Doğrudan deşarj edilmesi durumunda çevrede ciddi kirliliğe neden olur.

3. Yüksek organik madde konsantrasyonu: Petrol ve doğalgaz sahası atık sularındaki organik madde içeriği çok yüksektir ve KOİ (kimyasal oksijen ihtiyacı) içeriği binlerce hatta on binlerce olabilir. Bu organik maddeler, genel fiziksel ve kimyasal yöntemlerle arıtıldıktan sonra bile varlığını sürdürür.

4. Mikrobiyal kontaminasyon: Atık su, demir bakterileri, saprofitler ve sülfat indirgeyici bakteriler gibi mikroorganizmalar içerebilir. Bu mikroorganizmalar, boru hatlarında korozyona neden olabilir ve atık su arıtma tesislerinin işleyişini etkileyebilir.

5. Yüksek sertlik: Atıksuyun sertliği yüksektir, 1000-20000mg/L arasında konsantrasyona sahiptir, bu da formasyonların ve boru hatlarının tıkanmasına neden olabilir.

6. Yüksek yağ içeriği: Atıksu içerisindeki yağ içeriği yüksek olup, 200-1000 mg/L arasında bir konsantrasyona sahiptir, bu durum yağ-su ayrımını zorlaştırdığı gibi, reenjeksiyon işlemi sırasında oluşumu da engelleyebilir.

7. Yüksek askıda madde içeriği: Atıksu içerisindeki askıda madde konsantrasyonu 50-2000 mg/L arasındadır ve bu askıda maddeler petrol ve doğalgaz sahalarının oluşumunu engelleyerek normal işletilmesini etkileyebilir.

Petrol ve gaz sahası geliştirmede yüksek tuzluluktaki atık sudan organik maddelerin uzaklaştırılmasında zorluklar

Petrol ve doğalgaz sahalarında üretilen yüksek tuzluluktaki atık sulardan organik maddelerin uzaklaştırılmasında birçok zorluk bulunmaktadır. Bu zorlukların başlıca nedenleri, atık suyun yüksek tuzluluğu, karmaşık yapısı ve arıtma teknolojisinin sınırlılıklarıdır. Aşağıda bu zorlukların ayrıntılı bir analizi yer almaktadır:

1. Yüksek tuzluluğun organik madde giderimi üzerindeki etkisi

Mikrobiyal aktivitenin inhibisyonu: Yüksek tuzluluk oranına sahip atık sulardaki yüksek tuzluluk, mikroorganizmaların büyümesini ve aktivitesini önemli ölçüde engelleyerek biyolojik arıtmanın etkisini olumsuz etkiler. Mikroorganizmalar, çevresel tuzluluk oranındaki değişikliklere karşı çok hassastır. Yüksek tuzluluk, mikrobiyal hücrelerin susuz kalmasına ve hatta ölümüne neden olarak atık sudaki organik maddelerin etkili bir şekilde parçalanmasını imkansız hale getirebilir.

Arıtma maliyetlerinin artması: Atık sudaki tuzluluğu azaltmak için genellikle atık suyun seyreltilmesi gerekir; bu da arıtma işlemi sırasında kullanılan su miktarını ve arıtma maliyetini artırır. Aynı zamanda, yüksek tuzluluk, arıtma ekipmanlarında korozyona ve hasara yol açarak ekipman bakım ve yenileme maliyetlerini daha da artırır.

2. Atık su bileşiminin karmaşıklığı

Çeşitli organik madde türleri: Petrol ve doğalgaz sahası atık suları hidrokarbonlar, fenoller, alkoller, aldehitler vb. dahil olmak üzere çeşitli organik maddeler içerir. Bu organik maddelerin kimyasal özellikleri ve biyolojik olarak parçalanabilirlikleri farklıdır, bu da giderimini zorlaştırır.

İnorganik tuzlar ve diğer safsızlıklar: Atık su, yüksek tuzluluğa ek olarak, büyük miktarda inorganik tuz, ağır metal iyonları, askıda madde ve diğer safsızlıklar da içerir. Bu safsızlıklar, organik maddeyle kompleks bileşikler oluşturarak organik maddenin parçalanabilirliğini daha da azaltır.

3.Tedavi teknolojisinin sınırlamaları

Biyolojik arıtmanın sınırlamaları: Biyolojik arıtma, atık su arıtımında düşük maliyet ve iyi etki gibi avantajlara sahip olsa da, yukarıda belirtildiği gibi, yüksek tuzluluk mikroorganizma aktivitesini önemli ölçüde baskılayacak ve bu da uygulamasını sınırlayacaktır. Ayrıca, biyolojik arıtma sistemleri su kalitesindeki dalgalanmalara ve çevresel değişikliklere uyum sağlama konusunda yetersizdir ve kolayca etkilenebilir, bu da arıtma etkilerinin azalmasına neden olur.

Fiziksel ve kimyasal arıtmanın zorlukları: Buharlaştırma, elektroliz ve iyon değişimi gibi fiziksel ve kimyasal yöntemler atık sudaki tuz ve organik maddeleri giderebilse de, genellikle yüksek maliyet, yüksek enerji tüketimi ve kolay ikincil kirlenme gibi sorunlarla karşı karşıya kalırlar. Özellikle yüksek tuzluluktaki atık sulardaki organik maddelerin gideriminde, bu yöntemler genellikle istenen etkiyi sağlamada başarısız olur.

4.Çözümler ve geleceğe yönelik yönler

Ön arıtma ve seyreltme: Ön arıtma yoluyla atık sudaki askıda maddeler ve ağır metal iyonları gibi safsızlıkları giderin ve tuzluluğu azaltmak için atık suyu uygun şekilde seyreltin, böylece sonraki arıtma için uygun koşullar yaratın.

Biyolojik arıtma sürecini optimize edin: Biyolojik arıtma yöntemlerinin uyarlanabilirliğini ve arıtma verimliliğini artırmak için yüksek tuzluluktaki ortamlarda gelişebilen mikrobiyal türleri tarayın ve evcilleştirin. Aynı zamanda, aerobik-anaerobik kombine arıtma gibi birden fazla biyolojik arıtma sürecinin bir kombinasyonu da düşünülebilir.

Yenilikçi fiziksel ve kimyasal arıtma teknolojisi: Organik madde giderim verimliliğini artırmak ve arıtma maliyetlerini düşürmek için ileri oksidasyon teknolojisi ve membran ayırma teknolojisi gibi yeni yüksek verimli, düşük enerji tüketimli ve düşük kirlilikli fiziksel ve kimyasal arıtma teknolojileri geliştirmek.

Kaynak kullanımı: Petrol ve doğalgaz sahalarındaki atık sulardaki tuz ve organik maddelerin değerlendirilmesi için yollar araştırın; örneğin buharlaştırma ve kristalleştirme yoluyla tuz kaynaklarının geri kazanılması ve biyolojik veya kimyasal dönüşüm yoluyla organik maddelerin değerli kimyasallara veya enerji maddelerine dönüştürülmesi.

Petrol ve gaz sahalarının geliştirilmesinde yüksek tuzluluktaki atık sulardan organik maddelerin uzaklaştırılmasına yönelik çözümler

Petrol ve doğalgaz sahalarının geliştirilmesinden kaynaklanan yüksek tuzluluktaki atık sulardan organik maddelerin uzaklaştırılmasına yönelik çözüm, ön arıtma, biyolojik arıtma, fiziksel ve kimyasal arıtma ve kaynak kullanım stratejileri dahil olmak üzere birçok açıdan kapsamlı bir şekilde ele alınabilir. Aşağıda bazı özel çözümler yer almaktadır:

1. Ön işlem

Askıda maddelerin ve ağır metallerin uzaklaştırılması: Atık sudaki askıda maddeleri, büyük parçacık kirliliklerini ve ağır metal iyonlarını fiziksel yöntemlerle (çöktürme ve filtreleme gibi) uzaklaştırarak sonraki arıtma süreçlerine müdahaleyi azaltmak.

pH değerinin ayarlanması: Atıksuyun pH değerinin sonraki arıtma proseslerine uygun bir aralığa ayarlanması, arıtma etkisinin iyileştirilmesine yardımcı olacaktır.

Seyreltme: Gerektiğinde yüksek tuzluluktaki atık su, tuzluluğunu azaltmak için tatlı su veya diğer düşük tuzluluktaki atık sular eklenerek seyreltilebilir, ancak aşırı arıtma maliyetlerini artırmamak için seyreltme oranının kontrol altında tutulmasına dikkat edilmelidir.

2. Biyolojik arıtma

Tuza dayanıklı mikroorganizmaların taranması ve evcilleştirilmesi: Yüksek tuzluluktaki ortamlarda yetişebilen mikrobiyal türlerin taranması ve evcilleştirilmesi. Bu türler, organik maddeler için güçlü bir parçalanma kapasitesine sahiptir ve yüksek tuzluluk koşullarında atık sudan organik maddeleri etkili bir şekilde uzaklaştırabilir.

Biyoreaktör tasarımı: Biyolojik bozunma verimliliğini artırmak için anaerobik-aerobik kombine arıtma prosesleri kullanmak gibi yüksek tuzluluktaki atık su arıtımına uygun biyoreaktörler tasarlayın.

Biyogüçlendiricilerin eklenmesi: Organik maddelerin bozunma sürecini hızlandırmak için biyolojik arıtma sistemine enzim preparatları, mikrobiyal ajanlar vb. gibi biyogüçlendiricilerin eklenmesi.

3. Fiziksel ve kimyasal arıtma

İleri oksidasyon teknolojisi: Ozon, Fenton reaktifi, ultraviyole ışık ve diğer ileri oksidasyon teknolojilerini kullanarak güçlü oksidatif serbest radikaller üretmek, atık sudaki parçalanması zor organik maddeleri küçük moleküllere oksitlemek ve parçalamak, hatta karbondioksit ve suya mineralize etmek.

Membran ayırma teknolojisi: Ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, ters ozmoz ve diğer membran ayırma teknolojileri kullanılarak, atık sudaki organik madde ve tuz, membranın seçici geçirgenliği sayesinde ayrılır. Bu teknolojiler, yüksek tuzlu atık sulardaki organik madde ve tuzun giderilmesinde oldukça etkilidir, ancak maliyeti yüksektir ve atık su kalitesine yönelik yüksek gereksinimlerin olduğu durumlar için uygundur.

Adsorpsiyon ve iyon değişimi: Atık sudaki organik maddeleri ve belirli iyonları gidermek için aktif karbon, reçine ve diğer adsorbanlar veya iyon değişim reçineleri kullanılır. Bu yöntem, düşük arıtma hacmine veya yüksek organik konsantrasyona sahip atık sular için uygundur.

4. Kaynak kullanımı

Tuzların geri kazanılması için buharlaştırma ve kristalleştirme: Atık sudaki tuz, buharlaştırma ve kristalleştirme işlemiyle yoğunlaştırılıp geri kazanılarak endüstriyel tuz elde edilir veya başka alanlarda kullanılır. Bu, atık sudaki tuz içeriğini azaltmanın yanı sıra kaynak geri dönüşümünü de sağlar.

Organik madde dönüşümü ve kullanımı: Atık sudaki organik maddenin biyolojik veya kimyasal dönüşüm teknolojisiyle değerli kimyasallara veya enerji maddelerine (biyodizel, hidrojen vb.) dönüştürülmesinin araştırılması. Bu yöntem, atık sudaki organik maddeleri uzaklaştırmanın yanı sıra atıkların kaynak kullanımını da sağlar.

5. Kapsamlı tedavi

Çoklu proses kombinasyonu: Atık suyun kendine özgü özelliklerine ve arıtma gereksinimlerine göre, yukarıda belirtilen çoklu arıtma prosesleri birleştirilerek kapsamlı bir arıtma planı oluşturulur. Örneğin, askıda kalan maddeler ve ağır metal iyonları ön arıtma ile giderilebilir, ardından organik maddenin çoğu biyolojik arıtma ile giderilebilir ve son olarak su kalitesi fiziksel ve kimyasal arıtma ile daha da iyileştirilebilir.

6. Akıllı yönetim: Atık su arıtma sürecini gerçek zamanlı olarak izlemek ve kontrol etmek için akıllı bir yönetim sistemi tanıtın; böylece istikrarlı ve güvenilir arıtma etkileri sağlanıp işletme maliyetleri azaltılsın.

Yüksek tuzlu atıksu arıtma teknolojisinin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Avantajları ve dezavantajları yüksek tuzlu atık su arıtma teknolojisi Belirli teknik yöntemlere bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Aşağıda, bazı yaygın yüksek tuzlu atık su arıtma teknolojilerinin avantaj ve dezavantajlarına genel bir bakış sunulmaktadır:

1.Buharlaştırma ve kristalleştirme yöntemi

Avantajları:

Yüksek tuz giderme oranı: Buharlaştırma işlemi sayesinde atık sudaki tuz, yüksek oranda yoğunlaştırılıp kristalleştirilerek etkili bir tuz giderimi sağlanabilir. Konsantrasyon katsayısı "teorik olarak" sınırsızdır.

İyi arıtma etkisi: Atık sudaki tuz içeriğini önemli ölçüde azaltabilir ve arıtmadan sonra su kalitesi nispeten stabildir.

Kaynak geri kazanımı: Kristalize tuz, yan ürün olarak geri dönüştürülebilir ve belirli bir ekonomik değere sahiptir.

Dezavantajları:

Yüksek enerji tüketimi: Buharlaşma işlemi çok fazla ısı enerjisi gerektirdiğinden yüksek enerji tüketimine neden olur.

Karmaşık ekipman ve yüksek yatırım: Buharlaştırma ve kristalizasyon ekipmanları nispeten karmaşıktır ve profesyonel işletme ve bakım gerektirir.

Yüksek işletme maliyeti: Enerji tüketimi ve ekipman bakımı gibi faktörler nedeniyle işletme maliyeti nispeten yüksektir.

2.Membran arıtma yöntemi (ters ozmoz, nanofiltrasyon gibi)

Avantajları:

Etkin tuz giderimi: Membran arıtma yöntemi yüksek tuz giderme oranına sahiptir ve atık sudan tuzu etkili bir şekilde giderebilir.

Yüksek su kalitesi: Arıtılmış su berraktır ve yeniden kullanıma veya ileri arıtmaya uygundur.

Küçük ayak izi: Membran arıtma ekipmanı nispeten kompakt olup küçük bir alan kaplar.

Dezavantajları:

Yüksek enerji tüketimi: Özellikle tuz konsantrasyonu yüksek atıksularda yeterli basıncın sağlanması için yüksek basınç pompasına ihtiyaç duyulmakta ve bu da çok fazla enerji tüketmektedir.

Membran kirliliği: Uzun süreli kullanımdan sonra membran kolayca kirlenir ve düzenli olarak temizlenmesi veya değiştirilmesi gerekir, bu da bakım maliyetlerini artırır.

Yüksek ekipman maliyeti: Membran arıtma ekipmanlarının ilk yatırım maliyeti yüksektir.

3.İyon değişim yöntemi

Avantajları:

Etkili tuz giderimi: İyon değişim reçinesi atık sudaki tuz ve diğer iyonları seçici olarak giderebilir.

Olgun süreç: İyon değişim teknolojisi nispeten olgundur ve çalıştırılması kolaydır.

Dezavantajları:

Yüksek reçine rejenerasyon maliyeti: Yüksek tuz konsantrasyonlu atıksularda, sık reçine rejenerasyonu veya değişimi gerekir, bu da arıtma maliyetini artırır.

Atık sıvı arıtımı: Reçine rejenerasyon işlemi sırasında ortaya çıkan atık sıvının, ikincil kirlenmeyi önlemek için uygun şekilde işlenmesi gerekir.

4.Biyolojik arıtma yöntemi

Avantajları:

Çevre dostu: Biyolojik arıtma, kimyasal madde ilavesi olmaksızın atık sudaki organik maddeleri ve tuzu parçalamak için mikroorganizmaların metabolizmasını kullanır.

Düşük işletme maliyeti: Diğer fiziksel ve kimyasal yöntemlerle karşılaştırıldığında biyolojik arıtmanın işletme maliyeti daha düşüktür.

Dezavantajları:

Arıtma etkisi su kalitesinden büyük ölçüde etkilenir: Biyolojik arıtma, su kalitesi koşulları açısından yüksek gereksinimlere sahiptir ve atık sudaki organik maddenin türü, konsantrasyonu ve tuzluluğu gibi faktörlerden büyük ölçüde etkilenir.

Uzun arıtma çevrimi: Biyolojik arıtma, ideal arıtma etkisini elde etmek için genellikle uzun bir arıtma çevrimi gerektirir ve “petrol ve doğalgaz sahası atıksularının” hızlı deşarj, hızlı arıtma ve zamanında sindirim gereksinimlerini karşılayamaz.

Yüksek tuzlu atık su arıtımında hangi çevre koruma yasalarına ve yönetmeliklerine uyulması gerekir?

Yüksek tuzlu atık suların arıtımı sırasında uyulması gereken çevre koruma kanun ve yönetmelikleri başlıca şunlardır:

1. “Çin Halk Cumhuriyeti Çevre Koruma Kanunu”: Ülkenin temel çevre koruma kanunu olarak, kaynak geliştirme sürecindeki işletmelerin çevre koruma sorumluluklarını düzenler, çevre kirliliğini ve ekolojik hasarı azaltmak, çevresel risk önlemeyi güçlendirmek ve teknolojik ilerlemeyi teşvik etmek için etkili önlemler gerektirir.

2. “Çin Halk Cumhuriyeti Su Kirliliğinin Önlenmesi ve Kontrolü Kanunu”: Su kirliliğini önlemek, çevre kalitesini korumak ve iyileştirmek amacıyla atık su deşarj standartları ve kirlilik önleme ve kontrol tedbirleri dahil olmak üzere su ortamının koruma gerekliliklerini düzenler.

3. “Kapsamlı Atıksu Deşarj Standardı” (GB8978-1996): Atıksudaki çeşitli kirleticilerin konsantrasyon limitleri de dahil olmak üzere atıksu deşarjına ilişkin ulusal standartları belirler ve atıksuyun ancak standartları karşılayacak şekilde arıtıldıktan sonra deşarj edilebilmesini sağlar.

4. “Petrol ve Doğal Gaz Çıkarma Sanayiinde Kirliliğin Önlenmesi ve Kontrolüne İlişkin Teknik Politika”: Çevre ve Ekoloji Bakanlığı tarafından çıkarılmış olup, temiz üretim, ekolojik koruma, kirlilik kontrolü, araştırma ve geliştirme için teşvik edilen yeni teknolojiler, işletme yönetimi ve risk önleme konularını içeren özel teknik politika rehberliği sağlar.

5. “Petrol Üretimi Atıksu Arıtma Mühendisliği Teknik Şartnamesi” (HJ 2041-2014): Petrol üretimi atıksu arıtma projelerinin tasarımı, inşası, kabulü ve işletme yönetimi için teknik gereksinimleri sağlar ve yol gösterici bir belgedir.

6. “Yüksek Tuzlu Organik Atıksu Arıtma Mühendisliği için Teknik Kılavuzlar” (Yorumlar İçin Taslak): Yorum taslağı olmasına rağmen, tasarım, inşaat, işletme ve bakım için teknik gereklilikler de dahil olmak üzere yüksek tuzlu organik atıksuyun arıtımı için teknik kılavuzlar sağlar.

Bu yönetmeliklere uyum, yüksek tuzlu atık su arıtımının çevre koruma gerekliliklerini karşılamasını ve çevre kirliliğini ve ekolojik hasarı önlemesini sağlamak için önemli bir garantidir. Aynı zamanda, atık su arıtma sürecinde, işletmeler, atık su arıtma sürecinin ve sonuçlarının yasa ve yönetmeliklerin gerekliliklerine uygun olmasını sağlamak için yerel çevre koruma birimleri tarafından yayınlanan özel uygulama kurallarına ve yönergelerine de dikkat etmelidir.