זיהום הנפט במקורות המים ממשיך להוות את אחד האתגרים הסביבתיים המשמעותיים ביותר של העידן המודרני.ספילס מתאונות מים מכלי, דליפות צינורות, פריקה תעשייתית, ופריצה עירונית מציגה תערובת פחמן מורכבות לתוך מערכות אקולוגיות מימיות, מאיימות על אספקת מים, פגיעה בחיות הבר, ושיבוש של רשתות טיהור סביבתיות גבוהות יותר (מדבקות) - מטבולית, חומרים כימיים, כולל חומרים רעילים, חומרים מזיקים מתקדמים (F) וצמצום מהיר יותר, מצמצם מהיר יותר, מצמצם את רמתיים (אוקס) – צמצום מהיר יותר, או צמצום יעיל יותר, כלומר:

הבנה של Ozonation

Ozonation הוא תהליך טיפול במים כימיים הכולל את הדור של גז אוזון והפירוק הבא למים מזוהמים.Ozone הוא מולקולה משולשת - שלושה אטומי חמצן מחוברים בתצורה לא יציבה - שפועל כאחד החמצן החזק ביותר זמין לטיפול במים, שנייה רק לפלואורין ו הידרוקסיל רדיקלים.זה מיוצר על-ידי שימוש בכליאקציה או אולטרה סגול (VU) שיטות לא יכולות להיות מאוחסנות במהירות.

כאשר אוזון מוזרק למים, הוא מגיב עם מתפזרים דרך שני מסלולים עיקריים: חמצון ישיר על ידי אוזון מולקולרי וחמצן עקיף באמצעות היווצרות של רדיקלים הידרוקסיל (OH) הנתיב האחרון הוא חזק במיוחד כי רדיקלים הידרוקסל הם לא selective להגיב עם כמעט כל מולקולה אורגנית בקצב כמעט של ליד דלי-דפוקידציה.

דור האוזון

מערכות אוזון תעשייתיות בדרך כלל משתמשות בגנרטורים של פריצה כלולה, שם זרם חשמלי גבוה עובר דרך פער המכיל חמצן או אוויר יבש, פיצול OIRFLT:02earFLT:1 מולקולות אשר לאחר מכן recombine כדי ליצור OFreaLT:23FLT 3FLT 3, גנרטורים מבוססי UV משתמשים אור ב 185nm למולקולות חמצן באוויר.

פעילות ובחירת

בעוד אוזון עצמו מגיב באופן מעדיף עם תרכובות המכילות אג"ח כפול, קבוצות פנוליטיות, ו amines (common in Oil ארומטי), רדיקלים הידרוקסיל שנוצרו במהלך התקפה נגד כל תרכובות אורגניות ללא הבחנה.שילוב זה מאפשר אוזון לשתי קבוצות פונקציונליות ספציפיות מטרה ולהשיג הידרדרות רחבה של תערובת שמן.

מכניזם של אוזון בנפט

ההתמוטטות של זיהום שמן על ידי אוזון עוקב סדרה של מדרגות חמצון מורכבים.בהתחלה, מולקולות אוזון לתקוף אג"ח לא רווי (איגרות חוב כפול פחמן פחמן פחמן) באלקנים, הידרוקרבמנים ארומטיים פוליציקליים (PAHs), ותרכובות אחרות ארומטיות ארוכות. תוספת אלקטרופילרית זו מובילה להיווצרות של אוזוןידים, אשר עוד להיפטר לתוך אלמות אלמות, מולקולות קטודות מאוחר יותר, מאשר שלבים מימיים אחרים.

כאשר רדיקלים הידרוקסל נוכחים, הם אטומים מימן מופשטים מפחמימנים רוויים (אלקנים) ושרשראות צד אלקלול, יוצרים רדיקלים ממוקד פחמן אשר מגיבים לאחר מכן עם חמצן מומס כדי ליצור רדיקלים peroxyl. אלה להפיץ תגובות שרשרת כי בסופו של דבר ממינרלים את פחמימנים לתוך פחמן דו-חמצני (COFLT:02FLT:1) ומים הכולל יכול להיות מסכם:

(ב) ויקרא יא"ד: ויקרא יא"ד: ויקרא יא"ד): "ה' ויקרא י"ד:2 ויקרא:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:

שיקולים קינטיים

שיעורי התגובה תלויים במידה רבה במבנה הידרופחמן הספציפי.חלקיקי אור (למשל, בנזן, טולולן, אתיליבןזן, xylenes) נוטים לרדת במהירות, בעוד שברים כבדים (אספלטנים, resins) דורשים חשיפה ממושכת או מינון גבוה יותר של אוזון.

גורמים המשפיעים על Ozonation Efficacy

כמה פרמטרים מרכזיים קובעים כיצד אוזון יעיל מתייחס למים מחוסנים שמן.הבנתם ושליטה בגורמים אלה חיוני לתכנון מערכות טיפול יעילות.

ריכוז ודיווח

ריכוזי האוזון הגבוהים יותר בשלב הגז (בדרך כלל 1–10% על ידי משקל בחמצן) ומינונים יישומיים גדולים יותר (גרם של OFLT:03FLT:1 לליטר מים) מאיצים את שיעור החמצן. עם זאת, מעל סף מסוים, היתרונות המצטברים פוחתים, כי המערכת הופכת מוגבלת על ידי העברת המונים ולא תגובה כימית אופטימלית.

זמן מגע

מגע ארוך יותר בין גז אוזון לבין מים מזוהמים מאפשר חמצון יסודי יותר.בכורים לזרימת תקע, זמן מגע של 30-60 דקות הוא נפוץ עבור הפחתת שמן, אם כי כמה שמנים כבדים עשויים לדרוש 2-4 שעות. Baffled וכורים עמוקים U-tube יכול להגדיל את זמן מגע יעיל ללא טביעת רגל מופרזת.

טמפרטורת מים ו- pH

אוזון solubility ויציבות יורד ככל העולה הטמפרטורה, אשר יכול להפחית את יעילות הטיפול עבור effluents חם. טמפרטורות גבוהות יותר להאיץ קינטיקה התגובה.טווח הטמפרטורה האופטימלי הוא בדרך כלל 15-30 מעלות צלזיוס, משפיע על שיעור הפירוק של אוזון חם: תנאים חומציים (pH 4-6) מעדיפים תגובות אוזון מולקולרי, בעוד תנאי אלקליין (pH 8-10 מקדם את הדור הקיצוני עבור שמן קיצוני.

נוכחות של חומרים אחרים

(לא) חומר אורגני (NOM), חומצות לחות, וצינורות כגון כלורד ו- bicarbonate יכולים לספוג אוזון הידרוקסיל רדיקלים, להפחית את המינון היעיל הזמין להורדת שמן.

סוג הנפט והריכוז

ההרכב הכימי של השמן משפיע עמוקות על יכולת הטיפול.אור גסים ודלקים מעודן עם תוכן ארומטי גבוה מגיבים היטב לאסון בגלל נוכחות של אג"ח לא רווי. גסים כבדים המכילים אלקנס ארוך שרשרת ו asphaltenes הם יותר realcitrant ועשויים לדרוש יותר זמני מגע או מינונים גבוהים יותר.

היתרונות של Ozonation

Ozonation מציעה מספר יתרונות ברורים על שיטות טיפול במים מסורתיים לזיהום שמן:

  • (FLT:0) השמדה קולקטיבית: FLT:1 אוזון שובר מגוון רחב של פחמימנים לתוך פחות מזיק תוצרי לוואי, לעתים קרובות להשיג מינרליזציה מלאה של תרכובות פשוטות.
  • (ב) תגובה חכמה קינטיקה: 1) תגובות Oxidation מתרחשות בתוך דקות, ומאפשרות טיפול מהיר בהשוואה לתהליכים ביולוגיים שעשויים לקחת ימים.
  • (FLT:0)Disinfection: 1FLT:1 Ozone הורס חיידקים, וירוסים ופרוטוזוה אשר עשויים לשגשג בסביבות מחוסמות נפט, מה שהופך את המים לטיפול בטוח יותר לשימוש חוזר או שחרור.
  • (FLT:0) בטיחות סביבתית: FLT:1 אוזון מסתכם בחזרה לחמצן לאחר השימוש, ולא משאיר שאריות כימיות מתמשך.זה נמנע מבעיות הרעילות הקשורות לכלור או לפיזור כימי.
  • (ב) לא היה דור סלידג'ר: 1 (ב) שלא כמו כפייה או טיפול ביולוגי, אומדן אינו מייצר פעוט או מוציא מודעות הדורשות רשות.
  • (FLT:0) שיפור יכולת החמצן: ⁇ F1) Ozone לפני הטיפול מגביר את היחס של הביקוש לחמצן ביוכימי (BOD) לביקוש לחמצן כימי (COD), מה שהופך את הליטוט הביולוגי לאחר מכן יעיל יותר.

גבולות ואתגרים

למרות הבטחתו, אוזון אינו תרופת פלאמה, יש לטפל במגבלות רבות לאימוץ נרחב:

עלויות הון והפעלה

ציוד דור האוזון הוא הון-אינסטנסיבי, במיוחד עבור שיעורי זרימה גדולים.צריכת אנרגיה עבור גנרטורים של פריצה (12-18 קילוואטה לק"ג OIRFLT:0 (303FLT:1 המיוצר) מוסיפה הוצאות הפעלה משמעותיות. עבור יישומים קטנים או מרוחקים, עלויות אלה עשויות להיות אסורות.התקדמות בשחרור דיאלקטרי וטכנולוגיות פלזמה מקטיות הן בהדרגה צמצום דרישות האנרגיה.

מורכבות תפעולית

אוזון הוא גז רעיל וקורוזיבי.לדחוף אותו בבטחה דורש אנשי צוות מאומן, מערכות זיהוי דליפות וחומרים עמידים לחמצן (פלדה ללא חתומה, PTFE) יכול לגרום לגירוי נשימתי, ניכוי פרוטוקולים בטיחות מקומות עבודה מחמירים.

טיפול מוחלט

אוזנון לבדו משיגה הסרה מלאה של כל המרכיבים של הנפט לסטנדרטים רגולטוריים, במיוחד עבור שבריריים כבדים ושמנים מסולקים. חמצון חלקי יכול לייצר ביניים יציבים כגון aldehydes וחומצות Carboxylic שעשויות עדיין להיות רעילות. מסיבה זו, אוזון משולב לעתים קרובות עם שלבים טיפול אחרים - כגון סינון ביולוגי, פחמן או מופעלת, מודעות נקיפות או נקיפות.

המונחים: product Formation

בתנאים מסוימים, חורבן מים המכילים romide יכול לייצר ברוזן (BrOveFLT:03FLT:103FLT:2-FLT 3: 3), חשד לסרטן אנושי.במים מנפט המכילים גם מטריה המכילה מים משדות שמן, זה עניין דומה, או אכילה של מים או מזון יכול למזעריים של מים או מזון גבוה.

הגבלת העברה

אוזון יש מוגבלות מוגבלת בשפע במים (בערך 10-20 מ"ג / L בתנאים מסובכים) מגע נוזלי גז נוזלי הוא קריטי.עיצוב זול או רעיה עניים יכול להפחית באופן דרסטי את ביצועי הטיפול. צורני מתקדם כמו עמודות, ערבוב סטטיים, או מזריקים נדרשים לעתים קרובות, הוספת מורכבות.

שילוב עם טכנולוגיות טיפול אחרות

כדי להתגבר על המגבלות של אוזון ולהשיג תיווך יעיל עלות, מהנדסים לעתים קרובות לשלב אותו עם תהליכים משלימים:

Ozone + Hydrogen Peroxide (Peroxone)

הוספת HIRFLT:0.2IRFLT:1[2]OIRLT:2 [2]2FIRLT 3:] כדי לאגור את היווצרות של רדיקלים הידרוקסיל, להגדיל באופן דרמטי את שיעור החמצן לתרכובות של סטיות.תהליך זה, הידוע בשם peroxone, הוא אחד מטכנולוגיות חמצון מתקדמות ביותר עבור שמן.

אור UV + (צילום: צילום: Ozonation)

אור UV photolyzes ozone לייצר רדיקלים הידרוקסיל נוספים ויכול גם לצלם ישירות כמהמזהמים. הסינרגיה בין אוזון ו-UV יעילה במיוחד לטיפול ב- PAHs ו הידרוקרבמנים ארומטיים.

אוזון + טיפול ביולוגי

כאמור, אוזון לפני טיפול חלקית שמן מחמצן, מה שהופך את ביניים יותר אמין ל biodegradation בכור אירובי במורד הזרם. גישה היברידית זו מפחיתה את העלות האנרגיה של אוזון מלא תוך השגת יעילות כללית גבוהה.

אוזון + מופעל פחמן

פחמן מופעל יכול מודעות אוזון אוזון-על-ידי תוצרים, וגם קטאזה אוזון דה-אוזון מחלחל לקיצוניות. כמה תצורה מתקדמת משתמשת הזרקת האוזון לתוך יוצר מגע פחמן כדי ליצור מערכת אוזון קטליטי.

מחקרים וחדשנות

מחקרים מתקדמים נועדו לשפר את היעילות והזמינות של אוזון עבור מים מחוסנים שמן.אזורי מפתח של פיתוח כוללים:

  • (ב) ויקרא יא"ד): "ה' (ב') ויקרא י' (ב') ויקרא י' (ב') ויקרא י"ד): "ה' (ב') ויקרא י"ד): "וַיְהִנָּבְהִיאֶתִיאֱלֹהִים נָתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיבְבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְהָבְָּבְָּבְָּבְהָבְָּבְָּבְָּבְהָבְָּבְה
  • (FLT:0) אלקטרוניקה דור האוזון: FLT:1 תאים סולידריות אלקטרוליטים יכולים לייצר אוזון עם יעילות גבוהה יותר ועל פי דרישה, פוטנציאל להפחית עלויות אנרגיה.
  • טכנולוגיית Nanobubble: ננובbbles (דמטר < 1 μm) נשאר מושעה במים במשך שעות, שיפור העברת המונים והארכת פעילות חמצון.
  • (FLT:0) ניטור בזמן אמת ובקרת AI:FreaLT:1 חיישנים המדדירים את האוזון הסמוי, TPH ו פוטנציאל הפחתת החמצן (ORP) בשילוב עם אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לייעל את המינונים בזמן אמת, צמצום הפסולת.

מחקרים ויישומים

שמן שמן שמן: remediation

בעקבות אסון Deepwater Horizon, מחקרים בקנה מידה פיילוט הראו כי אוזון יכול לדרג 80-95% מרכיבי שמן שנאספו במים ים בתוך 45 דקות, ללא שאריות רעילות בלתי ניתנות לגילוי.

ייצור טיפול במים

בתעשיית הנפט והגז, המיוצר מים - מים שהובאו לפני השטח במהלך החילוץ - מכיל שמן מפוזר, מבוזר אורגנים, מלחים. Ozonation בשילוב עם טיפול ביולוגי הוכח להפחית את השמן ואת הנזלת מ 200 מ"ג / L עד 10 מ"ג / L, פגישה או שכפול סטנדרטים. A מתקן באגן Permian משתמש במערכת peroxone טיפול 10,000 חביות ליום.

טיפול תעשייתי

מקררים וצמחים פטרוכימיים מייצרים פסולת עם תערובת פחמן מורכבת.מחקר אחד בזיקוקז המזרח התיכון מצא כי אוזון (30 דקות, 5 גרם OFLT:03030303303uaFLT:1/h) מופחת COD ב -70% ומחק יותר מ -90% מהרשות הפלסטיניתHs, עם טיפול ביולוגי אחר כך להשיג איכות מושלמת מתאימה לשקיה.

תחזית עתיד

ככל שהתקנות הסביבתיות מתדקרות ומשאבים מים מתוקים הופכים לבקושייים, הביקוש לטכנולוגיות טיפול במים חזקות, בר קיימא יגדל.יכולתו של אוזנון להדק במהירות את זיהום הנפט מבלי להציג עמדות שלמזהמים משניים היטב לשימוש מורחב.המשך הפחתות בעלות מיעילות הגנרטור משופרת ועיצובי תהליך היברידית סביר להניח שתהליך ההאכלתה נגישה אפילו עבור ערים קטנות יותר ומתקני תעשייה.

מסקנה

עוץ מייצג שיטה חזקה וסביבתית לטיפול במים הנשלטים על ידי שמן.היכולת שלו לשבור ספקטרום רחב של פחמימנים, חיטוי מים, ולא להשאיר שאריות מתמשך כתובות רבות של ליקויים של טיפולים קונבנציונליים. עם זאת, הטכנולוגיה אינה ללא אתגרים - עלות, מורכבות, ואת הצורך שילוב עם תהליכים אחרים נשאר מכשולים.

(ב) ויקרא: ויקרא י"ד:

  • (ה-ULT:0) EPA - תהליכי Oxidation מתקדמים לטיפול בשפכים
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇