فهرست بستن

منابع و ماخذ پایان نامه شیوه مدیریتی، مدیریت پسماند، سیستم مدیریت، زیست محیطی

سنگین، نمک‌ها و هیدروکربن‌ها هستند که غلظت آنها در انواع گل به‌طور قابل‌توجهی متغیر می‌باشد، تحولات در صنعت حفاری که بیشتر در زمینه گل حفاری، مواد متشکله آن و دستگاه‌های تصفیه گل هستند، دارای تنوع گوناگونی بوده و تلاش برای جایگزینی مواد سازگار با محیط‌زیست و تغییر فرمولاسیون این مواد در راستای تجزیه‌پذیری در محیط‌زیست و نداشتن عوارض خطرناک از دغدغه‌های اصلی جهت داشتن حفاری ناآلاینده (Zero Discharge) است.
در مورد پساب ها، موضوع مهم این است که بنا بر دو دلیل باید روی آنها مدیریت و سپس عملیات تصفیه انجام شود:
* نداشتن محیط و فضای کافی برای دفن و دور ریختن این پسماند ها
* مقرون به صرفه نبودن یکبار استفاده کردن از این گل ها
آنچه که مشخص است، این است که جدای از اینکه این گل حفاری استفاده شده، پایه آبی، پایه روغنی و یا پایه پلیمری باشد، به دلیل اینکه در حین عملیات حفاری، به صورت ناخواسته حاوی بسیاری از مواد می شود، قطعا به لحاظ زیست محیطی خطر آفرین بوده و مضر به حساب می آید لذا چندین شیوه مدیریتی برای پسماند ها پیشنهاد می شود.
* کاهش حجم پسماند تولیدی از منبع تولید
* استفاده مجدد و بازسازی پسماند
* درمان پسماند تولیدی از طریق روش های موجود
* بازیافت پسماند به نحوی که از پسماند مواد جدید استحصال شود
* دفن و دور ریز پسماند بطور ایمن و بی خطر
در یک تقسیم بندی کلی، سه سیستم پیشنهادی برای مدیریت پسماندها وجود دارند که عبارتند از :
* سیستم کنترل جامدات
* سیستم مدیریت جامدات یا همان zero discharge
* سیستم تصفیه و بازیافت آب

۱-۳-۳-۱- سیستم کنترل جامدات
ساده‌ترین سیستم تصفیه گل حفاری، سیستم Solid Control است. در این سیستم مواد خروجی از دهانه چاه (مخلوط گل حفاری و ذرات معلق در داخل آن) توسط لوله وارد مجموعه‌ای از دستگاه‌های جداکننده ارتعاشی و دوار شده و در نهایت محصول خروجی، گل تصفیه شده با قابلیت استفاده مجدد و همچنین ذرات جامد خارج شده از چاه است.
در این سیستم، پس از خروج گل از چاه، ابتدا مخلوط موجود وارد دستگاهی به‌نام Flo_Line Primer می‌‌شود، این دستگاه شامل یک نوار نقاله با سرعت متغیر و تسمه مشبک است. در این دستگاه، قطعات بزرگ خروجی از چاه جدا شده و در عین حال مواد به سمت دستگاه بعدی انتقال می‌یابد. در انتهای این دستگاه، یک توزیع‌کننده جریان قرار دارد که مواد را به‌ داخل دو دستگاه Flo_line cleaner یا Shaker هدایت می‌کند.
در این دستگاه‌ها نیز با استفاده از الک‌های مش‌بندی شده، ذرات ریزتر از مخلوط جدا شده و گل خروجی به سمت Flo_line mud cleaner هدایت می‌شود. این دستگاه در بر گیرنده دو مجموعه هیدروسیکلون است. مجموعه اول Desander نام دارد و ذرات ریز جامد معلق در مخلوط را جدا می‌کند و مجموعه دوم Desilter نام دارد و ذرات لجن موجود در گل را تصفیه می‌کند.
مواد خروجی از این دو مجموعه دارای کمترین مقدار ناخالصی مواد جامد است، برای جدا کردن ناخالصی‌های باقی‌مانده نیز از یک دستگاه سانتریفوژ استفاده می‌شود. برای از بین بردن و تخلیه حباب‌های موجود در هیدروسیکلون‌ها از دستگاه Degasser استفاده می‌شود. مواد خروجی از دستگاه Degasser توسط پمپ به یک دستگاه سانتریفوژ نیمه اتوماتیک با سرعت بالا منتقل می‌شود. در نهایت گل خروجی از دستگاه سانتریفوژ، گلی است که قابلیت استفاده مجدد در عملیات حفاری را دارا بوده و در مخازن مربوطه ذخیره می‌شود.

۱-۳-۳-۲- سیستم Zero Discharge
به لحاظ جلوگیری از صدمات وارد شده به محیط‌زیست، این سیستم برترین سیستم تصفیه است، چرا که تمامی خروجی‌های آن قابل بازگشت به سیستم حفاری و یا محیط‌زیست است. در این سیستم گل خروجی از چاه ابتدا وارد سیستمی مشابه سیستم Solid Control شده و گل تصفیه شده وارد مخازن می‌شود. اجسام جامد باقی‌مانده نیز مجدداً وارد یک دستگاه سانتریفوژ شده و آخرین مقادیر گل حفاری نیز از آن جدا می‌شود. مواد جامد باقی‌مانده نیز در حوضچه‌ای تحت عنوان Cutting Corral تخلیه می‌شود. این مواد پس از اجرای فرآیند Cementation یا Biodegraded در یک Farm land برای بازگشت به‌محیط آماده گشته و قابلیت دفن شدن را پیدا خواهند کرد.

۱-۳-۳-۳- سیستم تصفیه و بازیافت آب:
در قالب کلی ۴ روش برای درمان و جدایش لجن و پسماند باقی مانده از آب وجود دارد.
روش حرارتی ۲- روش زمان یا ته نشینی ۳- روش شیمیایی ۴- روش فیزیکی
که دو روش شیمیایی و فیزیکی از اهمیت بیشتری برخوردارند و ما نیز فقط این دو را بررسی میکنیم.
الف ) روش شیمیایی : سیستم آب زدایی یا De-watering :
باید توجه داشت که فرایند De-watering فقط مخصوص گل های پایه آبی می باشد.
در این روش حجم بالایی از جامدات در اندازه های کلوییدی که توسط فرایند کنترل جامدات از گل حفاری جدا نشده اند، به طریقه ی شیمیایی و با بهره گیری از موادی نظیر pack(coagulant) و polymer(floculant) از سیال جدا میشوند.
با این کار به دو مزیت دیگر دست پیدا میکنیم:
صرفه جویی در مصرف با به گردش انداختن مجدد آب حاصل در چرخه ی امور مختلف حفاری از شست و شوی تجهیزات تا تامین آب مورد نیاز ساخت گل.
کاهش حجم پسماند مایعاتی و متعاقبا هزینه های مربوط به دور ریز این دسته پسماند.
ب ) روش فیزیکی مخازن ذخیره و ته نشینی آب :
این مخازن از یکسو جهت ذخیره آب های درمان شده و از سوی دیگر جهت نگهداری برای ته نشینی مفید می باشند.
گودال هایی مخصوص ذخیره و نگه داری پسماند نیز وجود دارند که استفاده از این گودال ها که به فراخور محل برپایی سیستم تعبیه می شوند، امکانی جهت ذخیره و نگهداشت پسماند دور ریز شده را قبل از ورود به محیط زیست فراهم می کنند. (کسارو و وینسنزو۴۳،۲۰۱۳)

۱-۳-۴- به کارگیری سیستم انعقاد یا لخته سازی (flocculation ) برای تصفیه ی آب
وجود ناخالصیهای معلق و کلوئیدی در آب که باعث ایجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب می شوند، لزوم تصفیه آب را مطرح می کند. این ناخالصیها به کمک صاف کردن، قابل رفع نیستند، لذا از روش انعقاد و لخته سازی برای حذف آنها استفاده می شود. افزودن یک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده، این ذرات با نزدیک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزین تری را ایجاد می کنند.
برای کامل کردن این عمل و ایجاد لخته های بزرگتر از مواد دیگری به نام کمک منعقد کننده استفاده می شود. لخته های بدست آمده که ذرات معلق و کلوئیدی را به همراه دارند، به حد کافی درشت هستند و به راحتی ته نشین و صاف می شوند.

۱-۳-۴-۱- مکانیسم انعقاد
معمولا برای حذف مواد کلوئیدی آب و فاضلاب، از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیوم، آهن یا برخی از ترکیبات الکترولیتی استفاده می شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می شوند، در اثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسیدهای باردار، در می آیند. بوجود آمدن این مولکولهای باردار بزرگ و خنثی نمودن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی می باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی بوجود می آید که موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می شود.
بنابراین، عامل اصلی حذف بار کلوئیدها، یونهای فلزی نیستند، بلکه محصولات حاصل از هیدرولیز آنها می باشند. با توجه به آزمایشات مختلف، یونهای فلزات سه ظرفیتی در عمل انعقاد، مؤثرتر از سایر یونها می باشند. عمل انعقاد توسط عمل لخته سازی تکمیل شده، ذرات بزرگتر شروع به ته نشینی می کنند. در مرحله ته نشینی، عامل زمان بسیار مهم می باشد و با قطر ذرات رابطه مستقیم دارد.

۱-۳-۴-۲- انواع منعقد کننده ها
منعقد کننده های آلومینیوم دار
سولفات آلومینیوم : Al2(SO4)3 , nH2O
که نام تجاری اش آلوم یا زاج سفید می باشد. با اضافه کردن به آب یا بی کربنات کلسیم و آب واکنش داده، هیدروکسید آلومینیوم ایجاد می کند که هیدروکسید آلومینیوم، مرکزی برای تجمع مواد کلوئیدی بدون بار شده و لخته های درشت تر ایجاد می کند. در صورت ناکافی بودن قلیائیت محیط برای ایجاد هیدروکسید آلومینیم، از آب آهک و کربنات سدیم استفاده می شود. چون +H مانع تشکیل هیدروکسید آلومینیوم می شود. عیب مهم استفاده از زاج، ایجاد سختی کلسیم و CO2 (عامل خورندگی) می باشد.
آلومینات سدیم : Na2AlO3
این ترکیب هم در اثر واکنش با بی کربنات کلسیم ایجاد هیدروکسید آلومینیوم می کند. به علت خاصیت قلیایی، احتیاج به مصرف باز اضافی ندارد.
منعقد کننده های آهن دار
سولفات فرو FeSO4 , 7 H2O :
با ایجاد هیدروکسید آهن III، باعث انعقاد ذرات کلوئیدی می شود. همراه آهک هیدراته استفاده می شود.
سولفات فریک:
می تواند همراه یا بدون آهک هیدراته مصرف شود و از لحاظ اقتصادی با صرفه تر از زاج است. مزیتش نسبت به زاج این است که در میدان وسیعی از pH عمل می کند. زمان لازم برای تشکیل لخته ها کمتر است و لخته ها درشت تر و وزین تر هستند. با استفاده از سولفات فریک در pH حدود ?، منگنز موجود در آب حذف می شود و باعث از بین رفتن طعم و بوهای خاص آب می شود.
کلرور فریک : FeCl3 , 6 H2O
از پر مصرف ترین منعقد کننده هاست و به صورت پودر، مایع یا متبلور به فروش می رسد. در اثر واکنش با بی کربنات کلسیم یا هیدروکسید کلسیم، ایجاد هیدروکسید آهن III می کند که مرکزی برای تجمع مواد کلوئیدی به شمار می رود.

۱-۳-۴-۳- عوامل موثر در انعقاد :
۱ ) pH و قلیائیت:
به علت حذف +H از محیط، برای ایجاد هیدروکسیدهای فلزی باید pH قلیایی باشد. برای تنظیم pH، اغلب از آب آهک استفاده می شود، ولی نباید در حدی باشد که باعث افزایش بی رویه سختی آب شود.
۲ ) مقدار ذرات معلق:
هرچه ذرات معلق بیشتر باشد، مصرف منعقد کننده ها هم بالا می رود.
۳) اثر عوامل فیزیکی:
با کاهش دما و نزدیک شدن به صفر، مشکلات جدی در امر انعقاد بوجود می آید و لخته شدن کاهش می یابد. به همین دلیل، مقدار مصرف منعقد کننده ها در تصفیه خانه ها در زمستان بیشتر از تابستان است.
?) مواد منعقد کننده:
قدرت انعقاد بالا، انعقاد کنندگی در گستره pH وسیع و همچنین مناسب بودن قیمت، از خواص یک منعقد کننده خوب می باشد. علاوه بر این می توان از کمک منعقد کننده ها، CO2 محلول و دور همزنهای مورد استفاده در عملیات انعقاد، از عوامل مؤثر انعقاد نام برد.
۵) کمک منعقد کننده ها
کمک منعقد کننده ها با ایجاد پل بین ذرات ریز لخته حاصل از کار منعقد کننده ها، آنها را به صورت لخته های درشت و سنگین در آورده، عمل ته نشینی را سرعت می بخشند. همچنین محدوده pH بهینه را گسترش داده، مقدار مصرف ماده منعقد کننده را کاهش می دهند.
چند نمونه از کمک منعقد کننده ها

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *