نویسنده: مريم صفی
(کارشناس ارشد آلودگی و حفاظت محيط زيست دريا)
پساب ايجاد شده طي عمليات تصفيه و پالايش نفت و گاز، بيشترين ميزان ضايعات توليدي در اين فرآيند را دارا مي باشد. آب جدا شده از نفت حاوي مقداري نفت در حالت امولسيون و افزودني هاي شيميايي ديگر است. پس از تزريق آب به منظور سيلابزني يا انتقال آن به سطح بايد ميزان نفت و گريس و ذرات معلق موجود در آن به ميزان قابل قبولي كاهش يابد بدين منظور لازم استآلاينده های موجود آناليز و باحد مجاز هاي استاندارد مقايسه گردد.در اين مقاله به اندازه گيري نفت و گريس در نواحي مختلف مسير فاضلاب پالايشگاه و همچنين در مسير رودخانه اقدام شده است بر اين اساس، نفت و گريس و برخي از آلاينده هاي زيست محيطي اندازه‌گيري و با استاندارد هاي جهاني مقايسه شده است . جهت اناليز داده ها از دستگاه FT -IR استفاده گرديده است .
مقدمه:
همواره محدوديت هاي استفاده از منابع طبيعي نظير هوا، آب، خاك بعنوان عامل بازدارنده پيشرفت اقتصادي و صنعتي مطرح بوده است ولي در حال حاضر حفاظت از محيط زيست بعنوان يك اصل در سياست ،اقتصاد و جامعه پذيرفته شده است. مراحل اقتصادي توليد، پخش و استفاده از كالا بايد در سيكلي كه به محيط زيست آسيبي نرساند انجام گردد. افزايش مسائل زيست محيطي باعث مسئوليت هاي جديدي در صنايع نفت و گاز گرديده و توليد انرژي و مصرف آن از بسياري جهات بر طبيعت و محيط زيست تاثير مي گذارد و در اين راستا بهره برداري بهينه از منابع فسيلي همراه با رعايت اصول و قوانين بين المللي زيست محيطي بعنوان يك وظيفه وجداني و انساني بر عهده هر انسان مسئول و آگاهي در اين راستا مي باشد.
خلاصه از وضعيت جغرافيايي و توپوگرافي منطقه :
حوزه آبريز رودخانه مارون – جراحي در دامنه هاي جنوب و جنوب غربي زاگرس مياني قرار دارد . اين حوزه بين مختصات جغرافيايي 45 ، 48 تا 10 و 51 طول شرقي و 40 ، 31 عرض شمالي واقع شده است .
مساحت حوزه آبريز رودخانه جراحي 23245 كيلومتر مربع است كه حدودا 10750 كيلومتر مربع آن را مناطق كوهستاني و 7540 كيلومتر مربع آن را دشتها و كوهپايه ها تشكيل مي دهد . اين دشتها در بخش علياي حوزه آبريز وسعت بسيار محدودي داشته و بخش عمده آن در جلگه خوزستان قرار گرفته است و در اين تقسيم بندي جزو حوزه رودخانه جراحي به حساب آمده است و از نظر تقسيم بندي كلي حوزه آبريز جراحي بخشي از حوزه آبريز خليج فارس و محدود به حوزه هاي آبريز رودخانه كارون و زهره است .
حوزه آبريز رودخانه جراحي در محدوده چين خوردگي هاي زاگرس مياني قرار داشت و بخش عمده آن را مناطق كوهستاني تشكيل مي دهد و بخشهاي شمالي و شرقي آن به ترتيب نسبت به بخشهاي ديگر ارتفاع بيشتري دارد . در بخش شمالي آن كوه تير بازك كه بلند ترين قله آن 3613 متر ارتفاع و از حد فاصل حوزه آبرفت كارون و مارون به شمار مي آيد و در بخش مياني حوزه ، سفيد كوه با ارتفاع حد اكثر 3124 متر حوزه مارون را از رامهرمز جدا مي‌كند و در بخش شرقي حوزه آبريز مارون كوه سفيد به ارتفاع 3102 متر حدفاصل رود مارون و بشار مي باشد .
اين حوزه كه از ته نشت هاي دوره كرتاسه تا پليوس تشكيل شده است و ضخامت رسوبات آن گاهي به 1000 متر مي رسد كه بعدا سخت گريده و تبديل به ارتفاعات كنوني شده است سنگهاي موجود در حوزه عبارتند از سنگهاي آهكي ، مارون ، شيل ، گچ ، كنگلو مرا بيرون‌زدگي هاي فراواني كه از سنگهاي مقاوم آهكي تشكيل يافته اند ، مقدار قابل ملاحظه اي در حوزه ديده مي شود كه مربوط به ساختمان تا قديس رسوبات است و در مناطقي كه از سنگهاي حساس به فرسايش مانند مارن ، شيل و گچ تشكيل يافته اند .
ساختمانهاي تا قديس شكل به صورت تپه ماهوري در مي آيند كه داراي يالهاي گرد و مدور بوده و دامنه هايي با شيب ملايم و يكنواخت دارند كه در قسمت غربي بهبهان مي توان اين ساختارهاي زمين شناسي را مشاهده كرد . حوزه آبريز مارون تحت تاثير مون سونهاي مديترانه اي مي باشد و حدود 90 % ريزش در پاييز و زمستان و 70 % آن در سه ماه آذر ، دي ، بهمن اتفاق مي افتد . درجه حرارت بجز در ارتفاعات به ندرت زير صفر مي رسد كه با توجه به بالا بودن دماي هوا ، آب و هواي منطقه را مي توان جزء آب و هواي مديترانه اي گرم منظور كرد . حوزه آبريز مارون داراي خصوصيات نسبتا يكنواخت فيزيكي بوده و كلا منطقه اي كوهستاني است و تمامي شاخه هاي اصلي و فرعي رودخانه هاي جاري در حوزه داراي شيب هيدروليكي نسبتا زياد مي باشد .
پالايشگاه بيد بلند و نقش آن در منطقه :
توليد گاز طبيعي در استان خوزستان در ماه مي 1908 هم زمان با بهره برداري اولين چاه نفت مسجد سليمان آغاز شد و تا سالها فقط مقدار اندكي گاز حاصل صرف تأمين سوخت تاسيسات نفتي مي گرديد و بقيه سوزانده مي شد تا اينكه در سال 1349 هجري شمسي پالايشگاه بيد بلند جهت تصفيه گاز ترش منطقه آغاجاري (ميادين آغا جاري و پارس) مورد بهره برداري قرار گرفت كه در اين پالايشگاه گاز ترش تصفيه مي گرديد ، اين پالايشگاه داراي 5 واحد تصفيه مي باشد كه هر كدام به ظرفيت نهايي 8 / 6 ميليون متر مكعب در روز مي باشد كه معادل يك پالايشگاه نفت با ظرفيت 215 هزار بشكه در روز است . اين پالايشگاه از تكنولوژي بسيار بالايي برخوردار است و علاوه بر تصفيه گاز طبيعي روزانه 60 تن گوگرد نيز توليد مي كند . اين پالايشگاه يكي از قطب‌هاي مهم اقتصادي ناحيه بشمار رفته و در سال 1350 پالايشگاه بيد بلند مورد بهره برداري قرار گرفت و در سال 1351 طرح احداث خط لوله سراسري اول گاز طبيعي به طول 1122 كيلومتر به اتمام رسيد و بدين ترتيب صادرات گاز استان خوزستان به كشورهاي همسايه آغاز گرديد .
مختصري از نحوه تصفيه و پالايش گاز و اثرات آن بر محيط زيست:
گازها به واسطه نوع تركيبات متشكله به دو نوع ترش و شيرين تقسيم مي گردند. گاز شيرين فاقد تركيبات H2Sو CO2 است . با انجام يك عمل رطوبت زدايي و همچنين تنظيم نقطه شبنم و سرد سازي گاز Refrigeration ( در فشار 80 بار و 10 – درجه سانتيگراد ) آماده تغذيه به خطوط لوله شده و قابليت مصرف مي يابد . اما گاز ترش كه حاوي تركيبات فوق مي‌باشد بايستي ابتدا در پالايشگاه تصفيه شده و پس از تبديل به گاز شيرين ، و رطوبت زدايي مورد مصرف قرار گيرد . همچنين در گاز طبيعي هيدرو كربن هاي پروپان و بوتان وجود دارد كه از نظر صنايع پتروشيمي حائز اهميت مي باشند . برخي از تركيبات نظير آب ، هيدروژن سولفوره و گازكربنيك در گاز طبيعي وجود دارد كه اين تركيبات قبل از پمپ شدن به خطوط انتقال بايد حذف گردند كه حذف اين ناخالصي ها شامل عمليات پالايش زير مي گردند :
1 – رطوبت زدايي :
حضور آب در هيدرو كربورهاي گازي باعث تشكيل هيدرات ها ، خوردگي لوله ها و احتمالا ايجاد يخ در خطوط انتقال مي گردد . فرآيند رطوبت زدايي به وسيله چهار روش تراكم ، جذب سطحي ، سرد كردن و تصفيه با مواد خشك كننده انجام مي گيرد .
2 – عاري كردن از H2S, Co2
هيدروژن سولفوره به علت ايجاد خوردگي در خطوط انتقال و توليد آلوده كننده هاي هوا مانند تركيبات اكسيژنه گوگردي از گاز طبيعي بايد حذف گردد ، مقدار آن در گاز طبيعي 35 – 0 گرم در متر مكعب است .
عمليات تصفيه به دو صورت امكان پذير است :
الف –شستشوي گاز طبيعي با آب تحت فشار 75 اتمسفر : گاز تصفيه شده از اين عمليات حاوي متان گاز كربنيك و كمي H25 خواهد بود .
ب –شستشوي گاز طبيعي با اتان آمين تحت فشار 75 اتمسفر : گاز تصفيه شده از اين روش كاملا عاري از H2S بوده و نسبت به روش شستشو با آب داراي خلوص بيشتري مي باشد . رايج ترين محلول بكار رفته محول آبي حاوي 30 – 10 منو اتان آمين مي باشد .
محصول نهايي از اين پالايش گوگرد و در نهايت اسيد سولفوريك است .
يكي از جديد ترين روشهاي شيرين كردن گاز استفاده از پرده هاي غشايي است . اين جداره ها بر اساس قابليت نفوذي گازهاي مختلف عمل مي كنند و جنس آنها اغلب از پلي سولفون – پلي استيرن و برخي پليمرهاي ديگر مي باشد . مزيت اين روش ، مصرف كم ، هزينه پايين فرآيند و عملكرد اقتصادي آن در سرعتهاي جرياني متفاوت است .
با توجه به عمليات تصفيه و توليد گاز مي توان دريافت كه آب حاصله از عمليات توليد نفت و گاز بيشترين ميزان آلودگي توليد شده را دارا مي باشد لذا بسياري از برنامه هاي زيست محيطي بايد به نحوي به مقابله و به حد اقل رساندن اين آب اقدام نمايد .
يكي از اين روشها ريختن پسابهاي توليد شده به آبهاي سطحي و يا مخازن مخصوص مي باشد كه در اين حالت آب جدا شده از نفت حاوي مقدار نفت در حالت امولسيون و افزودني شيميايي ديگر است . از اين رو همواره پيش از از تزريق آب به منظور سيلابزني و يا انتقال آن به سطح بايد ميزان نفت و گريس و ذرات معلق در اين موتور در آن به ميران قابل قبولي كاهش يابد .
دلايل انتخاب محل نمونه برداري و روشهاي نمونه برداري
شرايط خاص آب و هواي و گرماي بالاي 45 درجه سانتيگراد در طول روز از يك طرف و مشكلات ناشي از انتقال نمونه ها به تهران جهت آناليز از طرفي ما را بر آن داشت تا از حداقل نمونه جهت بدست آوردن بشترين نتايج بهره گيريم در مرحله نخست ابتدا مسافت بين پالايشگاه تا مسير رودخانه را به دقت محاسبه نموديم كه 8 كيلومتر بود و در مرحله بعدي 5 محل به ترتيب زير براي نمونه برداري انتخاب نموديم .
الف –نمونه نخست را از خود پالايشگاه و به عبارتي از اولين دريچه فاضلاب خروجي كه در 100 متري تاسيسات قرار داشت و داراي بالاترين بار آلودگي بود انتخاب كرديم. به اين ترتيب مي خواستيم حد اكثر ميزان آلودگي خارج شده از پالايشگاه را بدست آوريم.
ب –با توجه به اينكه پساب خروجي پس از طي مسافتي به سطح راه پيدا مي كرد دومين محل نمونه برداي را 4 كيلومتري پالايشگاه و به عبارتي در فاصله ميانگين بين مسافت پالايشگاه و جريان رودخانه انتخاب نموديم .
ج –از آنجائيكه پساب در نزديكي رودخانه به داخل زمين فرو مي رفت يعني ديگر در سطح زمين مشاهده نمي شود محل بعدي نمونه برداري را آخرين نقطه اي كه پساب در روي زمين وجود داشت گرفتيم . البته اين نقطه نسبي بوده و با توجه به فصل و شرايط آب و هواي متغير بوده و مبناي ماه ارديبهشت بود .
هـ و د –به منظور تعيين ميزان بار آلودگي وارد شده از پساب بر روي رودخانه 2 نقطه با فاصله متفاوت يكي در بالا دست رودخانه و ديگري را در پايين دست رودخانه انتخاب نموديم كه بر اين اساس پس از انتخاب محل نمونه برداري و تهيه نمونه ها به ترتيب 2 مرحله آزمايش روي نمونه ا انجام گرفت .
آزمايشات مربوط به PH ، هدايت الكتريكي ، كلرور ، فسفات ، آهن ، هدايت التريكي و در آزمايشگاه شيمي واقع در منطقه انجام گرفت و مرحله بعدي اندازه گيري نفت و گريس بود كه پس از انتقال نمونه ها به تهران در پژوهشكده شركت نفت و توسط دستگاه FT-IR انجام گرفت .
اندازه گيري PH :
رقم PH آب يا غلظت يونهاي هيدروژن ، اسيديته يا قليايت أب را مشخص مي كند . PH يكي از مهمترين خواص فيزيكو شيميايي آب مي باشد زيرا كه بيشتر روشهاي تصفيه آب به PH آن بستگي دارد . PH آب آلوده نشده اساسا رابطه اي بين دي اكسيد آزاد و مقدار كربنات و بيكربنات را نشان مي دهد . آبهاي طبيعي معمولا داراي PH بين 9 تا 4 مي باشد. در نمونه اندازه گيري شده ( جدول ضميمه ) رنج PH بين 2 / 8 – 8 كه نشانه قليايي بودن محيط است ولي خارج از مقادير استاندارد نيست .
روشهاي اندازه گيري هدايت الكتريكي :
قابليت هدايت الكتريكي معياري است جهت سنجش توانايي يك محلول براي انتقال يونها . از آنجايي كه اين توانايي تابعي از حضور يونهاي موجود در محلول مي باشد . قابليت هدايت الكتريكي نشانگر خوبي در مورد كل مواد حل شده در آب است . واحد آن ميكرو زيمنس بر سانتي متر بوده و در مورد غالب آنها در محدود 7 / 0 – 55 / 0 در نظر گرفته شده كه با ضرب اين فاكتور در ميزان هدايت الكتريكي مقدار مواد حل شده به ميكرو گرم در ليتر را به طور تقريب مي توان بدست آورد . د رموقع اندازه گيري درجه گيري درجه حرارت ، بايد ذكر گردد كه در مورد نمونه هاي اندازه گرفته شده درجه حرارت 25 درجه سانتيگراد بود .
كلرور :
يعني تركيب كلر با ساير عناصر و راديكالها در كليه آبها يافت مي شود كه غلظت آن مي‌تواند بسيار متفاوت باشد . اغلب رودخانه ها و درياچه ها داراي غلظت كلر در كمتر از 50 mg/L مي باشند و هر گونه افزايش قابل توجه كلر در آب نشانه اي از آلودگي احتمالي مي باشد . مقدار كلر در فاضلابها در شرايط آب و هواي خشك احتمالاً بيشتر از 700 mg/L گزارش شده است .
فسفات :
فسفات از جمله عناصري است كه مي تواند از طريقه پسابهاي صنعتي وارد آبهاي سطحي گردد . فسفر يكي از عناصر ضروري براي رشد جلبك ها مي باشد و مي تواند به مقدار قابل توجهي در اترو فيكاسيون مخازن آب و درياچه ها دخالت داشته باشد لذا همواره ميزان آن نبايد از مقادير استانداردهاي تعيين شده تجاوز كند .
آهن :
اين عنصر چندان مضر نيست ولي از نظر خواص ظاهري آب مناسب نيست زيرا چنانچه به مقدار زياد در آب وجود داشته باشد . مزه تلخي به آن داده و آب ناگوارا مي سازد. استاندارد بين المللي سازمان بهداشت جهاني مقدار قابل قبول آهن را درآبهاي أشاميدني mg/L 1/0 و حد اكثر غلظت مجاز آن mg/L 1
اندازه گيري نفت و گريس
همانگونه كه اشاره شد يكي از مهمترين آلاينده هاي مربوط به پالايشگاههاي نفت و گاز وجود نفت و گريس در پسابهاي خارج شده از پالايشگاهها مي باشد كه هميشه بايد در حد استانداردي وجود داشته باشد . تكنيك هاي ويژه اي براي آناليز مواد آلي وجود دارد كه هر يك از اين روشها بسته به منشاء و تنوع مواد آلي در نمونه داراي محدوديت هايي هستند و دسترسي به دستگاهها و توانايي در جدا سازي هيدروكربورهايي كه منشاء حيواني دارند از هيدروكربورهايي مربوط به فعاليت هاي شيميايي و توانايي تشخيص كامل مواد مزاحم و اثرات آنها هر يك به نحوي بر روي انتخاب تكنيك آناليز نقش مهمي دارد .
فن طيف بيني زير قرمز تبديل فوريه در چند سال اخير مورد استفاده متخصصان و محققان مراكز پژوهشي و صنعتي قرار گرفته است. پرتوهاي زير قرمز infrared كه به اختصار IR ناميده مي شود قسمتي از طيف الكترو مغناطيسي است كه بين ناحيه مرئي و ميكرو موج قرار دارد . محدوده طيفي اين پرتوها بين طول موج 75 / 0 ميكرون تا يك ميليمتر است و به سه ناحيه زير قرمز نزديك، متوسط و دور تقسيم مي شود كه مهمترين كاربرد آن در ناحيه طيفي زير قرمز متوسط ( 25 – 5 / 2 ) ميكرون مي باشد. دهه گذشته شاهد يك تحول و انقلاب واقعي در طيف بيني IR بوده است كه دليل آن توسعه فن طيف بيني زير قرمز تبديل فوريد يا FT-IR مي باشد كه اساس آن در واقع با اختراع تداخل سنج مايكسون بنا نهاده شده كه مي توانست به طور نظري تداخل نگاشت حاصل از يك تداخل سنج را با استفاده از عمليات رياضي معروف به تبديل فوريه به يك طيف تبديل كرد. در گذشته به علت گران بودن كامپيوتر رقمي امكان استفاده آن در آزمايشگاه عملي نبوده اما در ساليان اخير پيشرفت غير منتظره تكنولوژي و ساخت ليزرهاي گازي كوچك و ميكرو كامپيوترها محاسبه طيفهاي مربوط به تداخل نگاشت را در آزمايشگاهها ممكن ساخته و در حال حاضر اين تكنولوژي را به عنوان يكي از بهترين روشهاي اندازه گيري تركيبات آلي مطرح نموده است . همانگونه كه اشاره شد اندازه گيري مربوط به نفت و گريس موجود در نمونه ها در آزمايشگاه پژوهشكده شركت نفت توسط اين دستگاه انجام گرفت است.
نتايج :
با توجه به جداول نتايج آناليز داده ها و نيز مقايسه آن با حد مجاز ها ی جهانی ، مي توان دريافت ميزان آلاينده نفت و چربي در خروجی پساب پالايشگاه ( 3 / 1 ) كمتر از ميزان حد مجاز بوده است . اين ميانگين در نقاط ديگر نمونه برداري شده به شدت كاهش پيدا كرده و درحد كاملا مطلوبي قرار گرفته است. يكي از دلايل عمده اين كاهش نوع خاك منطقه و ساختارهاي زمين شناسي منطقه مربوط مي باشد كه به شدت بارآلودگي را كاهش داده است .اما در هر صورت اظهار نظر قطعي منوط بر اندازه گيري در فصول مختلف و تكرار پذيري مداوم اندازه‌گيري‌ها مي باشد . بقيه عناصر اندازه گرفته شده نيز در محدوده قابل قبولي بوده و دلالت بر عدم وجود آلودگي مي باشد .
پيشنهادات:
1 –تخليه مواد آلوده كننده به محيط زيست همواره بايد تحت قوانين حاكم و توسط آژانس بين المللي صورت گيرد .
2 –حفاظت از محيط زيست در تمامي شركت ها بايد بعنوان يك بخش اصلي كه داراي قواعد و قوانين مديريتي نوين و جديدي مي باشد مطرح گردد .
3 –شركت ها و پرسنل آنها و پيمانكاران بايد در جهت حفاظت محيط زيست و كنترل آلودگي آن تعهدات و الزامات عملي داشته باشند . 4 –از موادي كه درجه آلودگي كمتري دارند بعنوان مواد جايگزين در عمليات حفاري و تكميل چاه ها بايد استفاده شود .
منبع
