تعیین سینتیک حذف سولفید از پساب کاستیک دورریز با استفاده از کاویتاسیون هیدرودینامیکی

کمبود منابع آب شیرین و افزایش مصرف صنعتی، بازیافت و تصفیه فاضلاب را به ضرورتی جهانی تبدیل کرده است. در این میان، پساب کاستیک دورریز حاصل از واحدهای پتروشیمی به دلیل قلیائیت شدید، بار بالای سولفید و ایجاد بو و سمیت، یکی از آلاینده های پرخطر محسوب می شود. دفع نامناسب این جریان، آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی و نیز تهدید سلامت انسان و اکوسیستم های آبی را در پی دارد. ازاین رو توسعه فناوری های کارآمد و مقرون به صرفه برای حذف سولفید اهمیت فراوانی دارد. در این پژوهش، کارایی کاویتاسیون هیدرودینامیکی در حذف سولفید از پساب کاستیک دورریز بررسی شد. یک پایلوت نیمه صنعتی با مولد کاویتاسیون از نوع صفحه اریفیس طراحی و با فاضلاب سنتزی مشابه پساب واقعی راه اندازی شد. اثر فشار ورودی (۳ تا ۵ بار)، دمای اولیه (۲۰ تا ۴۰ درجه سلسیوس)، زمان ماند (صفر تا ۱۲۰ دقیقه)، غلظت اولیه سولفید (۵ تا ۲۰ میلی گرم در لیتر) و افزودن اکسیدانها (۱۰۰۰ میلی گرم در لیتر H۲O۲ و ۴۵ لیتر بر دقیقه هوا) به طور سیستماتیک و با رویکرد تک فاکتوریل ارزیابی شد. نتایج نشان داد که در فشار بهینه ۴ بار و دمای ۳۰ درجه سلسیوس بیش از ۹۰ درصد سولفید در کمتر از ۶۰ دقیقه حذف شد و حذف کامل در مدت ۹۰ دقیقه حاصل شد. افزایش زمان ماند موجب افزایش تعداد دفعات بازچرخش جریان (بیش از ۷۰ مرتبه) و بهبود کارایی حذف شد. در غلظت اولیه ۵ میلی گرم در لیتر، حذف کامل سولفید در کمتر از ۶۰ دقیقه رخ داد، درحالی که در غلظت ۲۰ میلی گرم در لیتر حدود ۵۰ درصد حذف در ۳۰ دقیقه نخست و حذف کامل پس از ۹۰ دقیقه حاصل شد. افزودن هوا یا H۲O۲ به تنهایی بهبود قابل توجهی ایجاد نکرد، دوز بالای پراکسید بخشی از رادیکال های ●OH را به گونه های ضعیف تر ●HO۲ تبدیل کرد و هوادهی بیش ازحد نیز شدت فروپاشی حباب ها را کاهش داد، درنتیجه ظرفیت اکسیداسیونی سیستم نسبت به HC خالص، پایین تر باقی ماند. داده ها با مدل های سینتیکی مرتبه صفر (R² = ۰.۸۹-۰.۹۹) و شبه مرتبه اول (R² = ۰.۸۵-۰.۹۸) تطابق داشتند و بازده کاویتاسیون برابر با ۰۰۲۵/۰ میلی گرم بر ژول و هزینه تصفیه در شرایط بهینه حدود ۴۴۰۶۰ ریال به ازای هر مترمکعب پساب برآورد شد. یافتهها نشان داد که کاویتاسیون هیدرودینامیکی، بدون نیاز به افزودن مواد شیمیایی، روشی کارآمد، مقرون به صرفه و پایدار برای حذف سولفید از پساب کاستیک دورریز با شوری بالا است.

کلیدواژه ها:

کاویتاسیون هیدرودینامیکی ، حذف سولفید ، فاضلاب کاستیک دورریز ، مدل سینتیکی ، اکسیداسیون پیشرفته ، بازده کاویتاسیون