شکل1: فرآیند API
(API (American Petroleum Institute
فرآیند موسوم به API نوعی فرآیند شناورسازی ثقلی است که ابتدا توسط موسسه نفت آمریکا (API) بکار گرفته شد. طی این فرآیند جداسازی آب از روغن براساس اختلاف وزن مخصوص این دو به انجام میرسد. در شکل 1 شمای ساده شده ای از فرآیند API نشان داده شده است.
چنانکه در شکل مشاهده میشود، ابتدا فاضلاب از طریق یک سیستم توزیع یکنواخت جریان وارد مخزن شناورسازی میشود. در این مخزن به علت اختلاف چگالی روغن و آب، ذرات روغن و چربی همزمان با حرکت رو به جلو، به سمت بالا و سطح سیال نیز صعود کرده و در آنجا تجمع مییابند. آنگاه آب جدا شده از طریق یک مجرا که در زیرسطح سیال قرار دارد به قسمت خروجی هدایت میشود.
اصول حاکم بر این فرآیند و همچنین سرعت صعود در این سیستم از قانون استوک تبعیت میکند. مطابق قانون استوک سرعت صعود ذره با افزایش اختلاف چگالی دو ماده و قطر ذرات افزایش مییابد. رابطه قانون استوک بصورت زیر است.
که در این رابطه:
Vt: سرعت صعود ذره بر حسب سانتیمتر بر ثانیه
g: شتاب ثقل (981 سانتیمتر بر مجذورثانیه)
dw: چگالی آب بر حسب گرم بر سانتیمترمکعب
do: چگالی روغن بر حسب گرم بر سانتیمترمکعب
D: قطر ذره بر حسب سانتیمتر
η: گرانروی آب برحسب پواز
فرآیندشناورسازیAPIمطابق استاندارد API421 طراحی و اجرا میشود. فرآیند API بطورکلی از یک مخزن معمولا مستطیل شکل تشکیل شده است که به علت سرعت کم جریان، ذرات روغن و وچربی از آب جدا شده و به سمت سطح سیال صعود کرده و تجمع مییابند. طراحی این نوع جداساز آب و روغن (OWS) براساس جداسازی همه ذرات با قطر بیشتر از 150 میکرون صورت میگیرد (API421, 1990).
با قراردادن مقدار قطر ذره و شتاب ثقل، رابطه بالا به حالت ساده شده ذیل درمی آید.
که در این رابطه:
Vt: سرعت صعود ذره بر حسب سانتیمتر بر ثانیه
Sw: وزن مخصوص آب
| ردیف | غلظت روغن (mg/lit) |
راندمان حذف روغن (درصد) |
راندمان حذف COD (درصد) |
راندمان جذف SS (درصد) |
|
| ورودی | خروچی | ||||
| 1 | 42 | 20 | 52 | __ | __ |
| 2 | 98 | 44 | 55 | __ | __ |
| 3 | 100 | 40 | 60 | __ | __ |
| 4 | 220 | 49 | 78 | 45 | __ |
| 5 | 1250 | 170 | 87 | __ | 68 |
| 6 | 1400 | 270 | 81 | __ | 35 |
| 7 | 2000 | 746 | 63 | 22 | 33 |
So: وزن مخصوص روغن
η: گرانروی آب برحسب پواز
چنانچه رابطه فوق نشان میدهد، در طراحی و اجرای سیستم API دونکته اساسی را باید همواره مدنظر داشت.
1- راندمان جداسازی روغن در این سیستم بستگی بسیارزیادی به اختلاف وزن مخصوص بین روغن و آب دارد. هرچه نوع روغن موجود در آب دارای وزن مخصوص کمتری باشد، راندمان جداسازی آن بیشتر خواهد بود.
2- با توجه به آنکه سرعت صعود با گرانروی (ویسکوزیته) آب رابطه معکوس دارد، بنابراین هرچه دما کمتر باشد، به علت افزایش گرانروی آب راندمان حذف روغن کاهش خواهد یافت. به عنوان مثال سرعت صعود در دمای 30 درجه تقریباً دو برابر سرعت صعود در دمای نزدیک به صفر است.
به منظور دستیابی به یک راندمان مطلوب در جداسازی روغن و چربی از آب، در استاندارد API 421، محدودیتهایی در نظرگرفته شده است که برخی از آنها عبارتند از(API421, 1990):
1- سرعت جریان افقی باید کمتر از 15 برابر سرعت صعود بوده و در هر حالت کمتر از m/hr 55) ft/min 3) باشد.
2- برای جلوگیری از آشفتگی در صعود ذرات، حداقل عمق مخزن بایدcm 90) ft 3) باشد.
3- حداقل نسبت عمق به عرض مخزن باید 0/5-0/3 باشد.
4- طول مخزن حداقل باید 5 برابر عرض آن باشد.
در جدول 1 به عنوان نمونه راندمان چند سیستم جداسازی آب و روغن با فرآیند API آمده است.
گزارش
My comments