Subsemnata Geambulat Aila -Elmaz , absolventă a Facultății de Științe Aplicate și [603863]

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE ȘI CERCETĂRII ȘTIINȚIFICE
UNIVERSITATEA „OVIDIUS” DIN CONSTANȚA
FACULTATEA DE ȘTIINȚE APLICATE ȘI INGINERIE
PRELUCRAREA PETROLULUI ȘI PETROCHIMIE

PROCEDEE DE EPURARE A APEI UZATE
DE LA DESALINAREA ȚIȚEIULUI

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:
PRO F. UNIV. DR. BIRGHILĂ SEMAGHIUL
ABSOLVENT: [anonimizat]2017 –

2
DECLARAȚIE

Subsemnata Geambulat Aila -Elmaz , absolventă a Facultății de Științe Aplicate și
Inginerie din Universitatea „Ov idius” din Constanța, promoția 2017 , programul de st udiu
Prelucrarea petrolului și petrochimie declar pe proprie răspundere că am redactat lucrarea de
licență cu respectarea regulilor dreptului de autor, conform actelor normative în vigoare
(Legea 8/1996 modificată și completată prin Legea nr. 285/2004, Ordonanța de Urgență nr.
123/2005 modificată și Legea nr.329/2006).
Pentru eliminarea acuzațiilor de plagiat:
– am executat lucrarea personal, nu am copiat -o și nu am cumpărat -o, fie în întregime, fie
parțial;
– textele din surse românești, precum și cele traduse din alte limbi au fost prelucrate de mine și
sintetizate rezultând un text original;
– în cazul utili zării unor fraze citate exact, au fost indicate sursele bibliografice
corespunzătoare, imediat dupa frazele respective.
Am luat la cunoștință că existența unor părți nereferențiate sau întocmite de alte
persoane poate conduce la anularea diplomei de licenț ă.

Data S emnătura

3
REZUMATUL LUCRĂRII

Această lucrare se intitulează „Procedee de epurare a apei uzate de la desalinarea
țițeiului” și își propune prezentarea principalelor tehnici de tratare a acestui tip de efluent.
Având în vedere că desalinarea este primu l proces dintr -o rafinărie, în C apitolul 1 am
rezumat în linii mari geneza și compoziția țițeiului, scopul,importanța și descri erea procesului
tehnologic dar și principalii factori ș i parametri de operare .
Pentru ca procesele de epurare să fie cât mai precise este necesar să cunoaștem
compoziția apei care urmează să fie purificată. Caracteristicile și limitele maxime admise de
poluanți sunt descrise în Capitolul 2.
Capitolul 3 este cel mai aprofundat și este construit pe contrastul dintre cele 2
tratamente de remediere: clasic și individual. S-au trecut în revistă principalele procedee de
tratare și câteva exemple notabile, apoi s-a pus accentul pe descrierea amplă a mecanismului
de decontaminare i ndividual. În finalul fiecărei metode prezentate a fost realizată o scurtă
analiză concluzională ce cuprinde detalii referitoare la reproductibilitate, aspectele economice
și eficiența acestora.
Ultimul capitol are ca scop întocmirea unui calcul tehnologic de proiectare a unui utilaj
regăsit în cadrul rafinăriilor. În conformitate cu tema lucrării s -a ales dimensionarea unui
decantor de țiț ei-apă și optimizarea parametrilor de operare prin determinarea unui regim exact
de temperatură, debit și vâscozitate.
Lucrarea se finalizează cu concluziile generale asupra întregului document.
Se anexează normele de protecție a muncii și PSI și bibliografia din care s -a constituit
partea teoretică a acestei lucrări.

4
CUPRINS
INTRODUCERE ………………………………………………………………………………………………………….6
CAPITOLUL 1. PROCESUL INDUSTRIAL DE DESALINARE
2.1. G eneza și compoziția țiț eiului …………………………………………………………………………………..7
2.2. S copul și importanț a procesului de desalinare …………………………………………………………..10
2.3. D escrierea fluxului tehnologic ………………………………………………………………………………..12
2.4. F actori ș i parametri de operare ……………………………………………………………………………….14
CAPITOLUL 2 . CARACTERISTICILE APEI UZATE DE LA DESALINARE
2.1. Managementul apelor uzate ……………………………………………………………….16
2.2. Normative pr ivind limitele admise de poluanț i…………………………………………………………17
2.3. Indicatori de evaluare a apelor uzate ……………………………………………………………………….19
2.4. Caracterizarea apei rezid uale de la desalinare …………………………………………………………..20
CAPITOLUL 3 . METODE DE DEPOLUARE A APEI REZIDUAL E DE LA DESALINARE
3.1. Etape de tratare a apelor uzate industriale ………………………………………………………………..21
3.1.1. Pretratamentul …………………………………………………………………………………………22
3.1.2. Tratamentul primar ………………………………………………………………………………….23
3.1.3. Tratament secundar ………………………………………………………………………………….23
3.1.4. Tratamentul terțiar …………………………………………………………………………………..23
3.2. M etode clasice de tratare a apelor emulsionate……………………………………….. ……………….24
3.2.1. Metode electrochimice ……………………………………………………………………………..24
3.2.2. Metode biologice …………………… ……………………………………………………………….27

5
3.2.3. Metode de adsorbție și iradiere ………………………………………………………………….28
3.2.4. Metode c uplate ………………………………………………………………………………………..29
3.3. Tehnologia membranelor ……………………………………………………………………………………….31
3.3.1. Considerații t eoretice ……………………………………………………………………………….31
3.3.2. Bazele separării prin membrane …………………………………………………………………32
3.3.3. Mecanismul de transport …………………………………………………………………………..32
3.3.4. Caracteristicile membranelor …………………………………………………………………….33
3.3.5. Tipuri de membrane și module ……………….. ………………………………………………..35
3.4. Epurarea indiv iduală prin procese de membrană a efluentului de la desalinare ……… …….. 37
3.4.1. Tratarea prin ultrafiltrare și osmoză inversă ……………………………………. ………….37
3.4.2. Tratarea cu membrane nanoporoase …………………………………………………………..43
3.4.2.1. Utilizarea unei membranei nanoporoase cu că rbune activ ……………….43
3.4.2.2. Utilizarea membranei n anoporoase fără că rbune activ …………………….47
3.4.2.3. Utilizarea unei membranei nanoporoase compozite ………………………..49
CAPITOLUL 4. CALCUL TEHNOLOGIC
4.1. Date de proiectare………………………………………………. ……………………………………….. ………53
4.2. Dimensionarea geometrică a decantorului…………………. ………………………………… ………….54
4.3. Optimizarea principalilor parametrii de operare …………………… …………………………….. ……58
CONCLUZII GENERALE………………. …….. ………… …………………………… ………………………….. 61
NORME DE PROTECTIE A MUNCII Ș I PSI ……………………………………………………………….63
BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………………………………………………………64

6
INTRODUCERE

Prelucrarea petrolului este un domeniu de mare interes atât pentr u ingineri, proiectanți,
oameni de știință dar și oameni de rând . Primele două idei generale legate de acest domeniu
sunt corelate cu gradul de poluare și cu complexitatea proceselor ce au loc în cadrul unei
rafinării. Ceea ce pentru unii reprezintă un sector de activitate foarte atractiv pentru alții
reprezintă doar un agent sever de poluare.
Rafinarea petrolului s -a dezvoltat constant iar mulți din derivați i acestuia ajung sa facă
parte din lucrur i și obiecte ce ne înconjoară. Obținerea lor însă implică operații complexe ce
furnizează o gamă variată de agenți poluanți. Uzinele petroliere se încadrează la toate
specializările de poluare: apă, aer, sol și orga nisme vii iar a devărata provo care a acestei
industrii constă în contrabalansarea acestor aspecte negative.
Poluarea a devenit un subiect din ce în ce mai discutat în ultima perioadă datorită
schimbărilor climatice, degradării sau dispariției unor ecosist eme dar și a influenței majore pe
care o are asupra sănătații populației.
În concordanță cu studii le și descoperirile științifice, activitatea petrochimică n u mai
pare atât de dăunătoare iar d atorită reglementărilor legislative s-a impus prezența obligat orie a
unor sisteme și unități de purificare și tratare a reziduurilor poluante din rafinării.
Implementarea unor astfel de secții este încă în plină dezvoltare însă perspectivele par
foarte promițătoare.

7
CAPITOLUL 1. PROCESUL INDUSTRIAL DE DESALINARE

1.1. Geneza și compoziția țiț eiului
Odată cu descoperirea țițeiului și posibilitatea prelucră rii acestuia, oamenii de știință și
inginerii au dezvoltat numeroase tehnici și procese de perfecț ionare a modului de obț inere a
produșilor valoroș i din acesta . Indus tria p etrolului a devenit progresiv un dom eniu de maxim
interes, în special datorită asigu rării sursei mondiale de energie dar și a părț ii economice destul
de atractive . Deși criza petrolului din anii ’ 70 preconi za epuizarea și dispariț ia resurselor până
la momentul actual, totul a fost doar o pre misă greșită , descoperindu -se noi re zerve de țiței atât
subterane cât ș i suboceanice grație îmbunătaț irii co ntinue și considerabile a aparatelor de
identificare a zăcă mintelor.
Geneza si formare
Apariția țițeiului în formațiunile subterane și î n sedim entele suboceanice au pus o
mulțime de întrebă ri cerc etătorilor atâ t pentru diversitatea geografică destul de mare a
depozitelor dar și a modului în care acestea s -au format în timp. Calitatea țițeiul ui este
variabilă de la zăcământ la zăcământ ș i dep inde î n spec ial de parametrii de temperatură și
presiune î n care proces ul de maturare a avut loc, dar și de caracterul și tipul primilor compuș i
ce au condus la formarea sursei. [1]
Există două teorii cu p rivire la originea țițeiului: una abiotică ș i una biotică. Prima
consideră că hidrocarburi le s-au format fără orice fel de activitate organică din reactia unor
substanțe existente în scoarța terestră cu apa . Astfel, de -a lungul timpului în condiț iile
termodinamice ale sistemului s -au dezvoltat o nouă serie de compuși ce au format în cele din
urmă țiț eiul. Teoria biotică, sau organică, apreciază că țițeiul s -a format în urma îngropă rii
unor ca ntitați mari de resturi vegetale ș i animale, resturi ce au fo st acoperite cu cantităț i
semnificative de nisip,argilă sau nă mol. Odată cu timpul acestea s -au scufundat din ce î n ce
mai mult și au constituit un ansamblu propice pentru acumularea ,transformarea ș i conversi a
compuș ilor organici în amestecul cunoscut astă zi sub numele de țiței sau petrol .

8
În adiție, la mediul de formare se adaugă și necesitatea existenței unei roci sursă în care
să se concentreze componenții gazoși, lichizi și solizi. Prin urmare, fie că acumularea est e la
nivel terestru sau acvatic, sistemul are nevoie de o rocă „rezervor ” pentru stocarea fluidelor si
de un „înveliș ” pentru a delimita depozi tul și a î mpiedica dispersarea lui. Pentru a îndeplini
condițiile necesare, rocile colectoare trebuie să posede o porozitate ș i o permeabilitate r idicată .
Proprietățile rocilor variază în funcție de tipul ș i natura acestora,iar a tunci când
substanțe precum nă molul sau argila se depozitează î n pori , ei conțin de obicei apă, care în
urma stratificării și compactă rii sedimentelor este parțial eliminată. Astfel că , hidrocarburi le se
pot găsi fie î n suspensie fie dizolvate în moleculele de ap ă. Constituenții țiț eiului nu sunt fixați
în amestec ș i pot migra pr in una sau prin mai multe cavități poroase până la atingerea bar ierei
de permeabilitate, barieră ce conduce la realizarea fondului de acumulare . Teoretic, toți porii
sunt saturați în apă iar deplasarea hidrocarburilor se poate realiza atât în fază apoasă cât și
independent de aceasta, prin î nlocuire sau prin difuzie. Sistemul poate fi regăsit într-una sau î n
mai multe faze .
În ceea ce privește învelișul, acest a este compus dintr -un ma terial impremeabil mineral
sau dintr -un șist. Acest înveliș etanș se formează în urma unei fisuri în scoarță sau datorită
poziț iei geologice anticlinale precum celei din fig.1.1 cunoscută și sub denumirea de structură
de tip “capcană ”.

Fig.1.1. Rezervor de țiței format într -o structură de tip capcană

9
În acest tip de structură , fazele sunt complet separate unele de altele prin zone de
tranziț ie, ceea ce va impune cunoașterea aprofundată a anatomiei depozitului în vederea foră rii
ulterioare . În toate aceste situații, proprietățile rocilor determină de cele mai multe ori locul
acumulării sedimentelor. Î n urma stratificării periodice se va forma un pat din ce în ce mai
gros asupra căruia va acționa presiunea și va determina migrarea cons tituenților prin orificiile
rocilor. Î n vedere a descrierii modului de circulaț ie al acestora s -au postulat mai multe
mecanisme precum: migrarea primară și cea secundară .
Migrare a primară este miș carea hidrocarburilor d in roca sursă până la momentul în
care toate picăturile ș i moleculele alcătuiesc o singură fază lichidă continuă.
Migrarea secundară este atribuită fenomenelor intramoleculare stabili te de
hidrodinamica sistemului și de deplasarea acestuia prin cavernele rocii.
Cele două mecanisme sunt complementare și nu depind decât de condiț iile
predomi nante ale depozitului. Distribuția fluidelor: țiței, gaz natural și apă în roca colectoare
sunt în funcție de densitatea fiecăru ia și de proprietățile particulare ale rocii. Astfel, dacă porii
au dimensiuni uniforme și egal distribuite există: o zonă superioară numai cu gaz, ca un fel de
“capac ”, o zonă de mijloc unde se regăsesc în soluție țiței, gaz si apă și o zonă inferioară doar
cu apă. În completarea celor 3 z one există și așa numite “ zone de tranziție” care alcătuie sc
interfața între zonele gaz-țiței și țiței-apă.
Compoziț ia
Țițeiul este un amestec de câ teva sute de clase de hidrocarburi, nehidrocarburi dar și
apă în cantităț i variabile. Compoziț ia acestuia este influențată de natura precursorilor ce au
condus la formarea lui dar și de mediul î n care acesta s -a dezvoltat. Se cunoaște deja faptul că
nu există două zăcă minte ident ice din punct de vedere al formării sau a l compoziț iei.
Dintre toate proprietăț ile, densitatea relativă î n raport cu apa este de regulă cea mai
utilizată variabilă. În funcție de această proprietate hidrocarburile vor fi separate î n clase de
combustibili dupa cum urmează : gaze, benzine, kerosen, motorine si distilate grele.
Nehidrocarburile sunt reprezentate de c ompuș ii metalici sau nemetalici și structuri

10
organice complexe iar cercetarea lor se face deoarece aceștia pot să conducă la corodarea
utilajelor , compromiterea proceselor te hnologice sau la poluare.
Compușii metalici se regăsesc în concentrații foarte mici ș i sunt de regulă ioni de : V2+,
Fe2+,Fe3+, Co2+, Cu2+ sau Ni2+ atașaț i de structuri aromatice. În ceea ce privește compușii
nemetalici aceștia pot fi: compuși cu oxigen: de regulă acizi naftenici, sulf: liber sau în
combinații organice, azot: î n structuri moleculare grele și săruri minerale: C aCl 2, MgCl 2, sau
NaCl .[1]
Prezența apei a fost explicată mai sus, însă adevărata provocare constă în înțelegerea
formei și distribuției ei în compoziția țițeiului. După cum se c unoaște, țițeiul și apa sunt
nemiscibi le iar existența lor în amestec se datorează stării de emulsie create în urma agitării
puternice de la extracție și transport. Emulsia este un sistem alcătuit din două lichide
nemisicibil e, în care una dintre faze se gă sește sub formă de fază continuă iar celalaltă sub
formă de fază dispersă. Picăturile de fază dispersă sunt caracterizate de un film rigid ce
delimiteză cele două faze și determină stabil itatea emulsiei . De regulă, se întâ lnesc două tipuri
de emulsii: ulei în apă sau apă în ulei. Termenul de ulei fiind atribuit țițeiului datorită
caracterului nemsicibil. Mai mult de 95 % din emulsii sunt de tipul apă în ulei. Picăturile de
apă sunt dispersa te în p articule de dimensiune variabilă iar aducerea lor î ntr-o fază cât mai
continuă se face prin inducerea fenomenului de coalescență. [2]
Analiza amănunțită a țițeiului a adus argumente noi î n clarificarea originii acestuia dar
și o serie de clasific ări ce țin cont de anumite clase de constituenți .[1]
1.2 Scopul și importanț a procesului de desalinare
Mijlocul anilor 1800 a fost marcat de o cerere ridicată de prelucrare a apelor sărate în
vederea obținerii de să ruri. La acel timp, ceea ce cunoaștem noi azi ca fiind țiței era doar un
contaminant ce însoțea adesea apa extrasă . Considerat lipsit de valoare , acesta er a separat și
aruncat până când U niversitatea Yale a decis să realizeze o analiză amănunțită al acestui
amestec complex. Î n urma studiului s-a descoperit natura organică dar și potenț ialul de
valorificare al acest uia. De aici, a urmat o perioadă de cercetare intensă, cercetare ce continuă
și în ziua de azi în vederea perfecționă rii pe plan tehnologic al acestei industr ii.

11
Astfel, rolurile s -au inversat, sărurile minerale și apa devenind contaminanți în
compoziția țițeiului. Primele încercări de forare au condus la preluarea unor cantități
considerabile de apă odată cu produsul de interes, apă ce va î mpiedica ulterior desfășurarea
procesele din rafinărie. Prima soluție găsită a fost acordarea un ui timp de repaos pentru
separa rea apei prin decantare datorită diferenței de densitate. Această metodă impunea un timp
de ședere î ndelungat, iar rezultatele nu au fost atât de satisfăcă toare.
Odată cu tr ecerea timpului și cu izbucnirea revoluț iei ind ustriale, s -au pus bazele a
două tehnici ce au schimbat percepția cercetă torilor asupra tratamentel or de desalinare. Prima
tehnică a propus introducere a unor substanțe chimice cu proprietăți dezemulsifiante ca re să
accelereze procesul de decantare datorită ruperii filmului de emulsie țiței -apă. A doua tehnică
sugerează aplicarea unui câ mp electric de mare voltaj care forțează molecule de apă să se
atragă datorită caracterului polar, favorizând procesul de coale scență. Cele două tehnici sunt
utilizate și în prezenț a unei temperaturi aproximative de 120 -1400C.
În prezent, se cunosc o diversitate de tehnici de desalinare ce țin cont atât de
proprietățile materiei prime cât ș i de r andamentul metodei ce urmează să fi e aplicată .
Prima etapă de prel ucrare a țițeiului este desalinarea și reprezintă procesul de
îndepartare a impurficatorilor proveniți de la extracție sau de la transport. Acești impurificatori
pot fi să ruri prezente ca saramură (soluție de sare în apă ) sau de parti cule solide fine de nisip,
argilă, noroi sau rugină.
Scopul îndepărtării lor îl reprezintă :
 evitarea formării HCl, iniț iator al coroziunii
Sărurile minerale reacționează la temperaturi de 3000C și formează HCl. Acesta este
cunoscut ca fiind un compus cu puternic caracter coroziv afectând conductele,
utilajele dar și aparatura de măsură ș i control .
 îndepărtarea compuș ilor orga no-metalici pentru evitarea otră virii catalizatorilor din
procesele ulterioare
Prelucrarea țițeiului după desalinare și distilare implică mai multe procese printre care
și operații catalitice. Aceste operaț ii sunt coordon ate de activitatea unei substanț e cu

12
proprietăț i superioare ce poate fi degradată în urma otră virii cu anumite substan țe.
Tabelul.1.1. însumează compușii ce sunt otră vuri permanente sau temporare pentru
catalizatori.
Tabelul.1.1. Principalele otrăvuri pentru catalizatori
Proces Catalizator Contaminanți
Cracare catalitica Zeolitic Ni, V, Fe, Na, Pb, Cu, Cr, Cd
Hidrofinare Ni-Mo S, N, As, Si, Hg, Pb, Cu, Ni, V
Reformare catalitica Pt-Re S, N, O, P, As, Sb, Se, Te

 eliminarea apei în vederea scăderi i cantității de căldură necesară distilării
 împiedicarea înfundă rii echipamentelor prin depunerea particulelor solide[2]
1.3 Descrierea fluxului tehnologic
În ved erea optimizării cât mai avansat e a proceselor industriale, atât din motive
economice cât ș i din motive tehnologice, desalinarea țițeiului a fost îmbunătățită până la
atingerea unui randament de aproape 99%.
Deși proce sul nu prezintă complexitate ș i nu utilizează foarte multe echipamente,
acesta trebuie tratat cu mare atenție d eoarece furnizea ză materia primă pentru procesele
ulterioare . În ultima vreme cea mai des folosită metodă este cea electrochimi că în două trepte .
Principiul metodei constă în amestecarea unei cantități bine determinate d e apă de
spălare cu țiței într-un ventil special ce va dispersa apa în picături extrem de fine.
Acest amestec va genera picături proaspete de apă în care se vor dizolva sărurile
minerale conținute. Se practică și adăugarea unui dezemulsionant în pompa de alimentare cu
țiței pentru a a juta la spargerea filmului de emulsie format.
Descrierea schematică a procesului în două trepte înseriate se ilustrează în fig. 1.2 :

13
Fig.1.2. Schema tehnologică a procesului de desalinare
Țițeiul crud este preîncalzit prin schimb de căldură cu unii dintre efluenții coloanei de
distilare până la o temperatură de aproximativ 120 -1400C. La atingerea temperaturii optime de
desalinare, țițeiul este pus în contact cu apa de spălare p rovenită de la desalinatorul 2 .
După asigurarea unui contact cât mai efic ient în van a de amestec între cei doi compuși ,
sistemul este introdus prin partea inferioară în distribuitoare le primului desalinator. Acestea au
rolul de a menține un debit uniform la intrarea în desalinator .
Separarea apei este condiționată de eficiența câmpului ele ctric realizat între electrozi.
Datorită polarității apei, la introducerea amestecului în aria câmpul electric se induce
separarea celor două sarcini.
Fiecare picătură de apă va deveni astfel un pol indus prin concentra rea într-un capăt al
sarcinii pozitive și în celălalt capăt a l sarcinii negative .
Acțiunea câmpului electric va determina fenomenul de coalescență reprezentat de
atracția moleculelor de apă între ele și forma rea unor particule din ce în ce mai mari care s ub
influența forței gravitaționale se vor decanta , exact ca in fig. 1.3.

14

Fig.1.3. Mecanismul de realizare a fenomenului de coalescență
Este important ca apa de la baza desalinato rului să se menți nă la un nivel constant ș i
controlat pentru evitarea scurtcircuitării electrozilor. Odată separate cele două faze, țiteiul este
evacuat pe sus și trimis în treapta a doua de desalinare iar apa este direcționată către instalațiile
afere nte de epurare. Înainte de introducerea în cel de-al doilea desalinator se adaugă apă
“curat ă” si dezemulsion anți. Treapta a doua va reface pașii primei etape cu menționarea că apa
separată va fi utilizată drept apă de spălare pentru primul desalinator.
Randamentul desalinării este de regulă foarte ridicat iar calitatea țițeiului se va
îmbunătăți considerabil. [3],[4]
1.4 Factori și parametri de operare ai procesului
Un rol determinant în eficiența desalinării îl au parametrii de operare ai procesului.
Aceștia trebuie să respecte întocmai valorile prescrise de fișa tehnică a utilajului .
Cel mai important parametru al procesului de desalinare este debitul de materie primă.
Acesta va influența: temperatura, cantitatea apei de spălare, căderea de presiune pe vana de
amestec precum și dozajul de dezemulsionant.
Temper atura variază de obicei între 100 si 1400C și este funcție de calitatea țițeiului și
de stabilitatea emulsiei formate . O creștere a temperaturii va favoriza procesul doar până la
atingerea limitei conductivității electrice a țițeiului și a solubilității apei în acest a.

15
Debitul de apă de spălare este cuprins între 4 și 6% față de țiței, depinzând de
conținutul total de impurități. Sărurile din țiței se pot regăsi dizolvate sau sub formă solidă
cristalină . Se poate ridica proc entul de apă de spălare până la aproximativ 8% însă ace astă
creștere va determina și creșterea nivelul de apă din desalinator.
În ceea ce privește căderea de presiune, se acceptă o valoare cuprinsă între 0,5 și 2
bari, acest parametru având influență dir ectă asupra eficienței de amestecare în vană .
Dozajul de dezemulsionant depinde doar de calitatea și cantitatea materiei prime și a
dezemulsionantului folosit, de obicei este cuprins între 5 și 8 ppm.
Un parametru independent de debit este gradientul de voltaj al câmpului electric care
poate atinge 1000 -2000 V /cm în funcție de tensiunea curentului utilizat și de distanța dintre
electrozi. S -a remarcat că folosirea curentului alternativ în defavoarea celui continuu conduce
la rezultate mai bune.
Un alt parametru ce influențează realizarea optimă a procesului este pH -ul amestecului.
O serie de acizi organic i și baze conținute de țiței se comportă ca niște emulsifianți prin
modificarea filmului de la interfața apă -țiței. Ionizarea acestor componenți este controlată de
valoarea pH -ului emulsiei, care poate crește structura și stabilitatea emulsiei. Corecția acestui
parametru se face pr in adăugarea de dezemulsifianți .[2]

16
CAPITOLUL 2. CARACTERISTICILE APEI UZATE DE LA DESALINARE

2.1. Managementul apelor uzate
În proc esul industrial de rafinare al țițeiului, acesta este convertit în mai mult de 2500
de produș i prin diverse procese chimice precum : distil area, cracarea, cocsarea, etc. Î n urm a
acestor procese se generează și o an umită can titate de apă, apă ce poate proveni din proces sau
care se adaugă pentru realizarea acestuia.
În funcție de proveniența apei aceasta se poate clasa î n :
 apă de proces : generată î n timp ul unei transformă ri și care este î n contact direct cu
fluidele vehiculate
 apă utilitară : util izată drept utilitate ș i care nu are contact direct cu fluidele vehiculate
[5]
În funcț ie de profilul calitativ, aceste ape sunt colectate prin drenaje comune sau
individuale î n vederea supunerii lor unor tratamente specifice de epurare. De regulă, doar apa
de proces este direcționată către staț iile de epurare, ce le folosite cu scop utilitar având o
compoziț ie constantă și care se recirculă după ră cire.
Cea mai mare cantitate d e apă este cea adăugată, un studiu arată că este necesar un
consum aproximativ de 3 m3 de apă pentru fiecare tonă de țiț ei prelucra t.[6]
Prezența apei î n procesele tehnologice din uzină se poate explica î n urma c lasificării
menț ionate mai sus.
Apa de proc es, generată în timpul prelucrării materiei prime, se justifică prin prezența
acesteia în compoziția inițială a țițeiului ș i prin volumul de apă folosită ca adaos în procesele
de desalinare ș i stripare.
Apa de utilitate se constituie din a pa de la procese le termice de răcire/încă lzire, din
alimentarea boilerelor sau generatoarelor de abur, din apa menajeră sau cea care serveș te drept
sursă pentru sistemul de incendiu .[5]

17
Pentru a înțelege mai bine rolul ș i circuitul apei în cadrul unei rafinării, s -a realizat o
schemă de bilanț ce descrie intrările și ieș irile acesteia. Această schemă se ilustrează î n fig.2.1.
Fig.2.1. Schema de intrări -ieșiri a apei în cadrul unei uzine petroliere
Optimizarea proceselor de producție, a controlului operațiilor teh nice ș i implementarea
unui management adecvat cond uc la reducerea debitelor de apă uzată ș i a nivelului de
contamin are al acestora. Analiza globală a bilanț ului apei dintr -o platformă oarecare reprezintă
un parametru cheie în îmbunătățirea utilizării, reciclării ș i refolosirii acesteia dupa un model
ciclic. [7]
2.2. Normative pr ivind limitele admise de poluanț i
Pentru apa utilizată drep utilitate nu se pun probleme din punct de vedere ecologic, apa
având o compoziție constantă în lipsa interacției cu țiț eiul. În schimb, apa de proces reprezintă
un subiect de mare interes.
Datorită reglementă rilor legislative, apele i ndustriale nu pot fi deversate î n natură dacă nu
îndeplinesc cerinț ele impuse de lege.
Astfel că , prin normativul NTPA -001/2002 se im pun anumite limite de concentraț ii pentru
poluanț ii din apele uzate i ndustriale. Aceste limite sunt însumate î n tabelul 2.1.

18
Tabe lul 2.1. Valorile limită admise pentru încărcăturile de poluanți î n apele uzate
industriale [8]
Indice de calitate Unitate de măsură Valoare maximă admisă
Indicatori fizico -chimici
Temperatura 0C 35
pH unitati pH 6,5-8,5
Materii î n suspensie mg/dm3 35-60
Consum biochimic de oxigen la 5 zile mg/dm3 25
Consum chimic de oxigen
(metoda cu dicromat de potasiu) mg/dm3 125
Azot amonical (NH 4+) mg/dm3 2,0-3,0
Azot total (N) mg/dm3 10,0-15,0
Azotaț i (NO 3-) mg/dm3 25,0-37,0
Azotiț i (NO 2-) mg/dm3 2,0
Sulfuri ș i hidrogen sulfurat mg/dm3 0,5
Sulfiț i (SO 32-) mg/dm3 1,0
Sulfaț i (SO 42-) mg/dm3 600,0
Fenoli antrenabili cu vapori de apă mg/dm3 0,3
Substanțe extractabile cu solvenți organici mg/dm3 20,0
Produse petroliere mg/dm3 5,0
Fosfor total mg/dm3 1,0-2,0
Detergenț i sintetici mg/dm3 0,5
Cianuri totale (CN) mg/dm3 0,1
Clor rez idual liber (Cl 2) mg/dm3 0,2
Cloruri (Cl-) mg/dm3 500,0
Fluoruri (F-) mg/dm3 5,0
Reziduu filtrat la 1050C mg/dm3 2 000,0
Arsen (As+) mg/dm3 0,1
Aluminiu (Al3+) mg/dm3 5,0
Calciu (Ca2+) mg/dm3 300,0
Plumb (Pb2+) mg/dm3 0,2
Cadmiu(Cd2+) mg/dm3 0,2
Crom total (Cr3+,6+) mg/dm3 1,0
Fier total ionic (Fe2+,3+) mg/dm3 5,0
Cupru (Cu2+) mg/dm3 0,1
Nichel (Ni2+) mg/dm3 0,5
Zinc (Zn2+) mg/dm3 0,5
Mercur (Hg2+) mg/dm3 0,05
Argint (Ag+) mg/dm3 0,1
Molibden (Mo2+) mg/dm3 0,1
Seleniu (Se2+) mg/dm3 0,1
Mangan total (Mn) mg/dm3 1,0
Magneziu (Mg2+) mg/dm3 100,0
Cobalt (Co2+) mg/dm3 1,0

19
Pentru respect area acestui normativ trebuie să cunoaștem compoziția detaliată a
efluentului de apă uzată. Epurarea acestor ape se face în funcție de proveniența apei și
urmează mai multe trepte de tratare. [8]
2.4. Indicatori de evaluare a apelor uzate
Indicatorii de evaluare ai apelor uzate pot fi reprezentați de fiecare specie chimică
considerată impurificatoare, însa această abordare este complicată și necesită o serie de
operații de identificare, dar ș i capital economic.
De aceea, pentru a simplifica acest proces de caracte rizare a apelor reziduale se
grupează aceș ti indicatori pe clase ce includ compuși cu particularități comune .
În urma acestor simplificări cei mai importanț i parametrii sunt :
 turbiditatea : reprezintă conț inutul total de particule minerale sau organic e ce
determină opalescenț a apei uzate
 alcalinitate : exprimă concentrația de hidroxizi și bicarbonaț i conținuți de amestec
 duritate : conținutul de săruri de magneziu și calciu care nu se îndepărtează prin
fierbere, se poate exprima și în funcție de concentr ația de CaCO 3
 salinitate : cantitatea totală de săruri dizolvate
 solide dizolvate : exprimă cantitatea totală de specii capabile să se dizolve în apă
 suspensii solide : însumează cantitatea totală de specii care nu prezintă miscibilitate cu
apa, regăsindu -se în combinaț ii chimice intermediare
 fracții petroliere : concentrația de hidrocarburi regăsită în compoziț ia apei
 consum ul chimic de oxigen : cuantifică totalitatea compuș ilor organici conținuț i
 consumul biochimic de oxigen : cantitatea necesară compuș ilor orga nici de a se oxida
biologic într -un interval de timp la întuneric și la o temperatură de 200C
 carbonul organic total : cantitate a de carbon din materia organică exprimată după
oxidarea completă la CO 2
 pH-ul : acest parametru determină concentrați a ionilor de hidrogen , exprimând
caracterul alcalin sau acid al amestecului
 reziduu l filtrat la 105șC : cantitatea de poluanți determinați gravimetric prin filtrare [9]

20
2.3. Caracterizarea apei reziduale de la desalinarea țiț eiului
Așa cum a fost detaliat î n capitolul 1, des alinarea are loc cu adaos de apă de 4 până la
8% față de volumul de țiței. Astfel că, cea mai mare cantitate de apă de proces este rezultată
din procesul de desalinare.
Efluentul apei uzate de la desalinare se caracterizează printr-un caracter ‘uleios’ , bogat
în hidrocarburi antrenate odată cu fluxul de apă. De regulă aceste particule de țiței se regăsesc
sub formă de emulsii datorită nemiscibilităț ii cu apa. Încărcătura de poluanț i în apa de la
desalinare depinde d e compoziția țițeiului prelucrat.
Cei mai semnificativi componenț i poluanț i în apa uzată de la desalinare sunt cei :
anorganici, reprezentați de să rurile minerale, organici din seria benzen -toluen -xilen ( BTX ),
fenoli ci sau structuri le organometalice în care metale g rele sunt ataș ate de str ucturi organice
complexe. [10]
O compoziț ie a efluentului de la desa linare se însumează î n tabelul 2.2.
Tabelul 2.2 . Principalii compuși poluanți ce se regăsesc în apa uzată de la desalinare
Parametru Concentratie
(mg/L)
Hidrocarburi libere pana la 1000
Suspensii solide pana la 500
Consum chimic de oxigen (CCO) intre 400 -1000
Consum biochimic de oxigen (CBO) ridicată
Salinitate pana la 15 000
Fenoli intre 10 -100
Amoniac pana la 100
Benzen 30-100
Sulfuri 10

21
CAPITOLUL 3. METODE DE DEPOLUARE A APEI REZIDUALE DE LA
DESALINARE

Una din problemele majore ale existenței actuale o reprezintă gradul de poluare al
medi ului înconjurător. Orice activitate industrială are repercursiuni notabile asupra calității
aerului, apei, solului dar și asupra organismelor vii.
Termenul de poluare semnifică contaminarea și deteriorarea ecosistemelor, sănătății
omului și calității vieții în urma efectelor dăunătoare ale unor substanțe sau materiale.
Uzinele de rafinare a țițeiului se află în topul principalilor generatori de compuși
poluanți. Diversitatea și multitudinea de substanțe chimice vehiculate la prelucrarea petrolului
au efecte nocive asupra mediului din aprop ierea platformelor și asupra oamenilor ce lucrează
în aceste unități.
În vederea menținerii unui echilibru între poluare și mediu s -au introdus o serie de legi
cu privire la concentrațiile maxime admise pentru descărcarea lor în natură.
În ceea ce privește poluarea apei aceste reglementări au impus rafinăriilor prezența
obligatorie a stațiilor de tratare a apelor uzate în vederea remedierii compoziției acestora.
Datorită cererii mari de apă se restricționează tot mai mult poluarea și se pune accentu l pe
reciclarea acesteia.
Epurarea apelor reziduale din rafinăriile de petrol depinde în mare parte de planul
individual al platformei. De regulă, majoritatea uzinelor colectează apele uzate prin drenaje
comune și urmează tratamentul clasic în mai mult e trepte.
3.1. Etape de tratare a apelor uzate industriale
Tratamentul clasic implică trei etape de epurare :
 primară
 secundară
 terțiară

22
O schemă reprezentativă a acestor etape de epurare se prezintă î n fig.3.1.

Fig.3.1. Clasificarea etapelor de tratare într -o rafinărie de petrol
3.1.1. Pretratamentul
În unele cazuri, apa uzată generată din diverse unități ale rafinăriei este supusă unui
pretratament înainte de a ajunge în instalația de epurare.
Acest pretratament implică procese de:
– neutralizare prin corectarea pH -ului
– spargere a emulsiilor utilizând amestecuri de chimicale cu rol de coagulant, floculant sau
agenți de umectare în vase prevăzute cu agitator sau skimmere.
– decantare a efluenților cu conținut mare de fracții petroliere în bazine cu capace flotante
– recuperare a unor hidrocarburi precum: benzenul sau fenol
– reducere a compușilor cu sulf și azot la sulfați, respectiv azot molecular
– stripare a apelor acide

23
3.1.2. Tratamentul primar
Această etapă include operații fizico -chimice pentru separarea cantităților mari de
fracții petroliere, a apei și a particulelor solide. Realizarea acestui tratament include utilaje
precum: separatoare de tip API, CPI(„corrugated plate interceptor”), PPI ( „parallel plate
interceptor”), TPI(„tilted plate interceptor”), hidrocicloane, bazine de decantare, bazine de tip
DAF(„dissolved air flotation”), IAF(„induced air flotation”) sau filtre de nisip. În aceste utilaje
apa reziduală se deplasează lent permițând fazelor un timp suficient de separare gravitațională.
Pentru a mări eficiența epurării se adaugă hidroxid de fier(III) sau aluminiu. Aceștia au rolul
de a favoriza coagularea impurităților sub formă de spumă sau nămol, care pot fi mai ușor de
colectat. Du pă acest prim tratament majoritatea materiei organice solubile rămâne în apa uzată
însă concentrația compușilor insolubili ar trebui să fie sub 20 mg/L.
3.1.3. Tratament secundar
Constă în aplicarea unui tratament biologic de oxidare a compușilor poluanți prin
conversie în produși simpli (CO 2, H 2O și CH 4) sub condiții aerobe,anaerobe sau semiaerobe.
Procesele biologice se pot clasifica în două categorii:
 procese de creștere în suspensie: presupune amestecarea și menținerea
microorganismelor în su spensie în amestecul de separare. Constituenții organici vor fi
astfel consumați pentru creșterea și formarea biomasei.
 procese de creștere atașate: numite și biofilme în care microorganismele sunt grefate
pe un material inert. În urma conversiei se genere ază biomasă care se tratează, în
general, anaerob apoi este supusă deshidratării.
3.1.4. Tratamentul terțiar
Acest tratament se referă la toate operațiile de finisare și aducere a concentrațiilor
compușilor impurificatori în limitele admise de legile în v igoare. Se aplică, de regulă, pentru
corectarea c antității de suspensii solide , a consumului chimic de oxigen, a metalelor dizolvate
sau în suspensie sau a urmelor de hidrocarburi poliaromatice. Obținerea unei ape de calitate
superioară și care se poate re utiliza se face prin: adsorbție, oxidare chimică, separare prin
membrane sau alte procese specifice pentru anumiți componenți. Multe dintre aceste procese

24
nu se regăsesc integrate în unitățile de epurare ale rafinăriilor, însă rezultatele impresionante și
perspectiva pozitivă conduc, în viitorul apropiat, la depășirea pragului de stagiu
experimental .[10]
3.2. Metode clasice de tratare a apelor emulsionate
Pentru a înțelege principiile metodelor, avantajele, dezavantajele, dar și rezultatele
eficienței, acest capitol își propune trecerea în revistă a principalelor procedee de tratare a
apelor emulsionate din cadrul rafinăriilor petroliere.
Recenzia va cupr inde atât tehnici clasice cât și tehnici avansate, toate însă fiind
investigate la nivel experimental. De reținut este și faptul că epurarea se face pentru apele
reziduale colectate la comun și nu pentru efluenții individuali din fiecare instalație.
3.2.1 . Metode electrochimice
Așa cum îi sugerează și numele, procedeele electrochimice se bazează pe acțiunea
câmpului electric asupra amestecului de separat. Pentru apele emulsionate, rolul tensiunii
electrice este de a destabiliza filmul format între molecul ele de apă și cele de ulei. Studiile
realizate după principiile acestor tehnici arată rezultate satisfăcătoare și un interes major din
partea rafinăriilor. Pentru realizarea unui proces de acest fel este nevoie de un reactor (celulă)
electrochimic și de el ectrozi.
Mecanismul metodei este clasificat după tipul electrolizei:
 electroliză directă: ce implică reacția directă a speciilor la suprafața electrodului.
Transferul de electroni la sau de la compușii poluanți se desfășoară la suprafața
electrodului iar procesele de oxido -reducere au loc direct pe electrozii inerți fără
implicarea altor substanțe.
 electroliză indirectă: ce presupune producerea de specii active și reacția lor cu
componenții impurificatori. Reactivul redox acționează ca un intermediar pentru
transferul de electroni între substratul poluant și electrod. Procesele indirecte includ:
electrocoagularea, electroflocularea, electroflotația și tehnici avansate de oxidare.
Un rezumat al acestor tehnici, al principiului de funcționare dar și al apl icațiilor asupra
cărora se utilizează sunt prezentate în tabelul 3.1.

25
Tabelul 3.1. Principalele metode electrochimice de tratare a apei uzate
Proces Principiu
Oxidare indirectă Oxidare în soluție de electrolit prin producerea de specii active
Electrocoagularea Producerea electrochimică de reactivi (Al 2(SO 4)3 sau FeCl 3) pentru a
precipita particulele impurificatoare
Electroflotația Producerea electrolitică de gaze în vederea antrenarii poluanților odată cu
aceștia (O 2, H 2)
Electroflocularea Utilizarea unui electrod metalic cu generare de H 2
Oxidare anodică
directă Oxidare la suprafața electrodului prin acțiunea radicalului OH-. Drept
agenți de oxidare se pot folosi: aer, oxigen, ozon sau peroxidul de
hidrogen
Depunere
electrochimică Oxidare/Reducere a unui metal în stare solidă și a ionului său dizolvat
Procese avansate
de oxidare Oxidare indirectă, în special prin producerea radicalului OH-

Electro -Fenton Generare de reactivi Fenton
Procese fotochimice Acțiune fotochimică ș
Procese
fotocatalitice Acțiune fotocatalitică a radiațiilor UV
Foto-electro -Fenton Metodă combinată cu generare de H 2O2 cu Fe2+ si radiații UV

Procesele electrochimice reprezintă o alternativă pozitivă pentru tratamentul apelor
reziduale datorită fapt ului că eficiența procesului este foarte ridicată, există posibilitatea
recuperării unor compuși și apa epurată poate fi reutilizată c u succes. [11]
După cum a fost prezentat și mai sus, principiul tehnicii se bazează pe procese
electrochimice de oxidare si electro -Fenton ce utilizează diverși electrozi. Eficiența separării a

26
reieșit din studiul materialului din care este alcatuit electrodul. Astfel că , s-au studiat electrozi
confecționați din: fier, aluminiu, platină -iridiu sau titan -rubidiu.
Pentru tratarea unui efluent al unei rafinării din Turcia cu un conținut de 192,9 mg/L
fenol și 590 mg/L compuși organici (CCO) s-au testat trei metode: oxidare directă/indirectă cu
un anod de diamant aditivat cu bor, oxidare directă cu un electrod mixt metalic și electro –
Fenton și electrocoagulare utilizând electrozi de fier. Cea mai eficientă metodă s -a dovedit a fi
ultima cu un procent de separare de 98,74% pentru fenol , respectiv 75,71% pentru consumul
chimic de oxigen într-un interval cuprins între 6 și 9 minute. De asemenea, metoda de oxidare
directă a înregistrat o eficiență de 99,53% și 96,04% în condiții de 5 mA/cm2 dar în interval de
timp mai lung.
Investigarea efectului iniț ial al pH -ului, voltajului și utilizarea particulelor fine de fier
la tratarea unei ape reziduale cu un conținut 1,021 mg/L compuși organici (CCO) și o
conductivitate de 1,423 µS/cm a condus la randamente de îndepărtare de 92,8% a consumului
chimic de oxigen și 94,1% a salinității. Experimentul s -a desfășurat într -o celulă
electrochimică ce folosește un electrod multifazic tridimensional, în care se introduc particule
fine de fier și aer. Cea mai bun ă separare a avut loc la un pH de 6,5 și un voltaj de 12 V.
Ilustrația grafică a reactorului este prezentată în fig. 3.2.

Fig.3.2. Celulă electrochimică de tratare a apei reziduale

27
Un alt studiu s -a bazat pe utilizarea procesului de electrocoagulare la tratarea unui
efluent cu un conținut de suspensii solide între 13,3 -660 mg/L, 240 -2 783 mg/L compuși
organici (CCO) și 6,5 -736 mg/L fracții petroliere. În cazul consumul chimic de oxigen, prin
aplicarea unui curent de 12 mA/cm2 timp de 20 minute a condus la o eficiență de separare de
90%, în timp ce în cazul fracțiilor petroliere un timp de electroliză de numai 10 minute a
condus la o separare de 80% a acestor fracții.
Alegere a tipului de electrod optim a fost studiat și pentru o apă cu o compoziție de
595-4 050 mg/L compuși organici (CCO) și 887-1 222 mg/L sulfați. Au fost testați electrozi
de aluminiu, inox și fier la densități de curent cuprinse între 2 și 13 mA/cm2 în condiții de
temperatură constantă (250C). Cel mai bun ran dament a fost dat de electrodul de aluminiu care
a îndepărtat 93% din sulfați și 63% din consumul chimic de oxigen. [12]
Metodele electrochimice au arătat că pot fi o opțiune avantajoasă în vederea realizării
unui proiect pentru instalații noi de epurare a apei. Rezultatele deosebite dar și simplitatea
operării procesului fac din aceste tehnici o certitudine.
3.2.2. Metode biologice
Deși se încadrează în categoria tratamentelor secundare, procesele biologice au fost
studiate în amănunt pentru a mări efici ența sep arării. Astfel, dacă proces ul biologic
înregistrează rezultate satisfăcătoare, tratamentul terțiar s -ar anula. Principala problemă a
acestor metode este constituită de parametrii stricți de realizare. Principiul acestei epurări
constă în introducer ea apei uzate într -un bioreactor menținut în diverse condiții
(aerobe/anaerobe).
Microorganisme precum bacterii, alge sau fungi sunt introduse în proces pentru a
utiliza materia organică din apă în vederea creșterii și formării de biomasă. Bioconversia
contaminanților din apă se face prin mecanisme de oxidare biologică și biosinteză.
În urma acestor procese, materia organică este descompusă și transformată în biomasă.
În vederea finalizării tratamentului, se impune o etapă de sedimentare în care biomasa este
izolată de apa epurată. Procesul este atractiv însă optimizarea lui a întâmpinat o serie de
probleme datorită principiilor stricte ale condițiilor de realizare. Printre cele mai importante se

28
numără: sistemele biologice sunt foarte sensibile la varia ții extreme de încărcare hidraulică,
rata de creștere a microorganismelor depinde foarte mult de temperatură iar consumul
biochimic de oxigen poate fi redus doar în anumite limite de concentrație.
Tratarea biologică a apelor emulsionate nu este încă pusă la punct dar studii recente
arată rezult ate notabile și de perspectivă. [13]
Cea mai utilizată metodă biologică este cea cu nămol activ. Efectele utilizării acestui
tip de biotratament a fost studiat pe o apă reziduală cu următoarea compoziție: 400 -440 mg/ L
compuși organici (CCO) , 84,2 -85,6 mg/L carbon organic to tal și 812 -890 mg/L suspensii
solide . Rezultatele au arătat un procent de îndepărtare de 94% -95%, 85% -87% și 98% -99%
pentru parametrii amintiți mai sus. Procesul a realizat experimente și pe folosir ea cu sau fără
nămol activ regenerat. Rezultatele nu au arătat deviații considerabile ceea ce demonstrează
posibilitatea de reciclare a substratului biologic fără să afecteze randamentul procesului.
Proiectarea unor utilaje de tip bioreactoare au atras at enția cercetătorilor în ultima
vreme atât din punct de vedere știintific cât și practic. Un studiu recent, în care se utilizează un
bioreactor anaerob ascenda nt în strat de nămol au condus la reducerea consumului chimic de
oxigen cu 81% în 48 de ore.
Utilizarea biosorbenților reprezintă o altă metodă de tratare biologică a apelor .
Mecanismul epurării a depins direct de timpul de contact acordat si de pH -ul amestecului.
Investigațiile derulate au inclus variația acestor parametrii pentru a determina cea mai optima
condiție de separare. Randamentul de purificare în proporție de 90% s -a obținut la un pH
cuprins între 6 și 8.
3.2.3. Metode de adsorbție și iradiere
Tratamentul prin adsorbție este utilizat atunci când se impune o calitate superioară a
apei uzate. Cea mai comună metodă de adsorbție este cea cu cărbune activ în care sistemul de
separare se compune din adsorbere cu cărbune activ, unitate de regenerare a cărbunelui activ și
rețea de transport al acestuia. Mecanismul separării constă în adsorbți a în porii cărbunelui
activ a compușilor impurificatori. Procesul este unul simplist și poate atinge o reducere a
consumului biochimic până la 3 mg/L și a fracțiilor uleioase sub 1 mg/L. Purificarea prin

29
această metodă este dependentă de debitul de aliment are, timpul de contact și grosimea
stratului de cărbune activ. [10]
Cel mai cunoscut adsorbant utilizat este cărbunele activ însă un studiu recent a
investigat acțiunea unui hidrogel de chitosan asupra capacității de adsorbție a urmelor de țiței
în concent rație de 0,5 până la 30 g/L. Hidrogelul cu o concentrație de 40% acrilamidă s -a
preparat prin radiație indusă la 5kGy și a realizat cu succes îndepărtarea urmelor de țiței la un
pH egal cu 3.
Un alt experiment a utilizat un hidrogel nanocompozit cu parti cule de argint ce a
condus la proprietăți superhidrofilice și superhidrofobice ale materialului ce a atins o
performanță de 99% separare țiței -apă. Randamentul de separare este în strânsă corelație cu
concentrațiile specifice ale componenților ce alcatuies c hidrogelul, cantitatea de argint
adăugată și pH -ul soluției.
În ceea ce privește iradierea, s -au studiat actiunea nanofierului zero valent(NZVI).
Cantitatea de nanofier și pH -ul optim de separare au fost testate, iar din r ezultatele au arătat că
este n ecesar un pH de 5 și un dozaj de NZVI de 0,15 g/L pentru remedierea consumului
chimic de oxigen . O altă metodă de iradiere se bazează pe utilizarea TiO 2 și radiații
ultraviolete de 185nm. Pentru condiții de iradiere stabilite de 10 minute, pH=7, debit de aer de
40L/h și TiO 2=150mg/L au fost separațe în proporție de 50% -63% substanțele organice
(CCO) , 37% -43% consumul biochimic de oxigen și 86%-70% urme le de uleiuri pentru
sistemele fără și respectiv cu TiO 2.
3.2.4. Metode cuplate
Integrarea sau cuplarea mai multor tehnici a avut scopul de a mări eficiența
tratamentelor prin compensarea dezavantajelor prezentate de unele metode. Acestă abordare
însă poate fi destul de costisitoare și implică o schemă complexă de înglobare și proiectare.
Majoritatea studi ilor s -au axat pe îmbunătățirea și perfecționarea tratamentelor primare
și secundare datorită existenței lor deja în planul rafinăriilor. Modificările permanente asupra
utilajelor au contribuit la performanțe din ce mai ridicate ale unităților de epurare. Metodele
nu prezintă eficiențe remarcabile însă pot aduce apa la un nivel de descărcare acceptabil.

30
Cuplarea unui sistem de tip DAF („dissolved air flotation ”) cu un reactor de nămol
activ a ajuns la un prag de separare de aproape 85% a apelor uzate . Prim a etapă de epurare
atinge un procent de 29,7% pentru uleiuri, 49% pentru consumul chimic de oxigen și 27,8%
pentru consumul biochimic de oxigen. La trecerea apei și prin unitatea reactorului de nămol
activ procentele se ridică la 73,4% și 84,7% pentru cons umul chimic de oxigen, respectiv
consumul biochimic.
Sistemele cuplate de tratare apelor industriale de tip coagulare -floculare utilizează
agenți chimici de coagulare și floculare. Astfel, prin utilizarea coagulantului PAX -18 (amestec
chimic cu compoziție de 17% Al 2O3, sulfat de aluminiu și sulfat de fier (III) ) și a floculantului
tip NALCO 71408 s -a obținut un randament de separare a compușilor organici de 80% în
cazul amestecului optim de 28,6 mg/L coagulant și 4,5 mg/L floculant.
Pentru tratarea unor ape cu consum chimic de oxigen și salinitate mar e s-a testat
performanța distilă rii catalitice în vid cu promotori de FeCl 3, caolin, H 2SO 4 și NaOH. După
testarea tuturor posibilităților s -a concluzionat că promotarea cu NaOH conduce la separarea
în propor ție de 99% a amestecului. [12]
Concluzii
Tehnicile de epurare a apelor industriale sunt un domeniu foarte diversificat, în
prezenta lucrare fiind descrise principalele metode. Deși din punct de vedere științific acestea
prezintă interes și par să abordeze mecanisme diverse, punerea lor în aplicare este riguroasă și
dificilă.
Aspectele economice, performanța dar și operarea acestor unități sunt puse în balanță.
Realizarea și proiectarea unor astfel de sisteme necesită asumarea unor riscuri din partea
uzinelor. Cercetările sunt în plină desfășurare iar perspectivele par promițătoare.
Sistemele de tratare au pornit de la colectarea comună a tuturor efluenților de apă
uzată, însă în ultima vreme s -a conturat tot mai mult ideea de tratare individuală.
Deși conceptul întampină multe obstacole rezultatul final poate fi satisfăcător.
Avantajul major al acestor metode este dat de calitatea superioară a apei tratate și posibilitatea
reutilizării ei în cadrul platformei.

31
3.3. Tehnologia membranelor
Acest sub capitol prezintă studiile desfășurate pe tratarea strictă a apei de la desalinare
utilizând cea mai eficientă metodă: cea a separarii prin module membranare. Separarea prin
membrane a luat cu asalt studiile experimentale iar rezultatele obținute fac din ac eastă metodă
cea mai bună tehnică de tratare individuală.
3.3.1. Considerații teoretice
Punctul inițial al dezvoltării tehnologiei membranelor își are originea în Franța anilor
1748 când Abbe Nollet a realizat un experiment ce a condus la descoperirea fenomenului de
semipermeabilitate. De la acea vreme până în prezent, s -au pus bazele și s -a dezvoltat industria
cunoscută azi sub numele de membrane.
Termenul de membrană este atribuit unui material ce acționează ca o barieră
permiselectivă între două faz e omogene în vederea separării lor. După prepararea primei
membrane în 1855, din nitroceluloză, industria a cunoscut o dezvoltare multidirectională. S -au
cercetat în amănunt diferite tipuri de materiale, tehnici, procese și module ce servesc la o gamă
largă de aplicații industriale.
Principalele avantaje ale acestei tehnologii sunt:
 consum energetic redus
 tratare la temperatură ambiantă (fără degradare termică )
 condiț ii de operare simple
 posibilitatea operă rii continue
 posibilitatea de cuplare cu alte pro cedee clasice de separare
 caracteristici d iverse ale membranelor, adaptabile la scopul urmă rit
 cost de investiții și operare redus.
Pentru a realiza o perspectivă mai compactă a acestei tehnologii, s -a implementat o
clasificare în funcție de mărimea parti culelor impurificatoa re.
După cum reiese din fig.3.3 este necesară doar cunoasterea mărimii particulelor de
solut pentru alegerea procesului de separare.

32

Fig.3.3. Clasificarea proceselor de membrană în funcție de mărimea particulelor
3.3.2. Baz ele separării prin membrane
Realizată sub influența forței motrice, fără transfer între faze și cu un consum mic de
energie, separarea prin membrane este caracterizată de retenția selectivă a unor compuși la
trecerea prin suprafața acesteia. Procesul de s eparare este unul continuu -static și este constituit
din trei fluxuri: alimentare, permeat si reținut. Esența procesului este dată de limita de
permeabilitate impusă și de conceptul de separare. Cele mai utilizate metode aplicate la
tratarea apelor industr iale petroliere sunt microfiltrarea, ultrafiltrarea, nanofiltrarea și osmoza
inversă. [14]
3.3.3. Mecanismul de transport
Modul de transport al solventului și solutului prin membrană va determina
randamentul procesului de separare [14]. Mișcarea substanțelor este caracterizată de
urmatoarele mecanisme de transport: curenți convectivi, descriși de legea lui Darcy, pentru
procesele de micro și ultrafiltrare, difuzie pentru osmoza inversă și o combinație între cele
două pentru nanofiltrare [15]. Propr ietățile de circulație ale particulelor impurificatoare sunt
determinate de permeabilitatea preferențială a membranei și de o forță motrice, reprezentată
în general de un gradient de presiune. Transferul de masă dintre alimentare și permeat este
controlat de membrană, iar în lipsa unei forțe externe , sistemul va atinge echilibrul la diferență
de potențial zero.

33
Procesul este unul de tip cinetic și este descris de o serie de modele matematice
semiempirice ce țin seama de diferența de dimensiune a particu lelor ce alcatuiesc amestecul de
separare. Astfel, molecule de apă ce au un diametru de 0,1 nm, pot traversa suprafața
membranei în timp ce compușii organici și anorganici sunt blocați. Sorbția preferențială a
moleculelor de apă este cauzată de forța de in teracție dintre membrană, solvent si solut. Prin
urmare, odată cu descreșterea dimensiunii porilor și tendinței de formare a unei structuri
nonporoasă, mecanismul de transport se schimbă de la convectiv la difuzional.
3.3.4. Caracteristicile membranelor
Proprietăț i fizice și chimice(de suprafață)
 diametrul porilor: este cea mai importantă caracteristică a unei membrane și reprezintă
valoarea dimensiunii unui por
 porozitatea: reprezint ă volumu l total al membranei ce prezintă pori
 stabilitatea termică: pro prietate ce definește rezistenț a la temperaturi de lucru ridicate
 rezistența mecanică: trăsătură ce indică durabilitatea la acțiunea unei forț e externe
 fluxul de permeat: exprimă volumul de amestec de sep arare ce este trecut pe suprafaț a
membranei
 coeficie ntul de permeabil itate: este utilizat de obicei în studiile experimentale ș i
constituie rapo rtul dintre fluxul de influent ș i presiunea mo trice a procesului
determinate în funcț ie de grosimea membranei
 permeanț a: este un parametru analog co eficientului de transfer de masă și este dat de
proporț ia dintre coeficientul de permeabilitate ș i grosimea membranei
Performanța unei membrane este direct dependentă de proprietățile sale structurale și
de suprafață. Morfologia membranei descrie modelul geometric al dim ensiunii și distribuției
porilor, rezistenței mecanice și caracteristicilor specifice în timp ce proprietățile de suprafață
dau indicații asupra modului de real izare al procesului.[16]
Selectivitatea Procesele de membrană sunt guvernate de natura materialului din care
este confecționată membrana, separarea fiind posibilă datorită diferenței de mărime și formă a
soluțiilor dar și de proprietăților chimice și fizice deținute de aceștia. Având în vedere a ceste

34
elemente esențiale se pot construi membrane cu particularități selective speciale în funcție de
speciile chimice ce se doresc a fi separate.
Rata de retenție Este un parameteru ce subliniază potențialul de separare al
membranei. Se calculează cu ur matoarea formula (1):
%𝑅=𝐶𝑠−𝐶𝑝
𝐶𝑠×100 (1)
unde : %R – rata de retenție
Cs – concentrația solutului la suprafața membranei
Cp – concentrația solutului în permeat
Modul de realizare al filtrării Procesul de separare prin membrane se poate opera prin
două modalități: dead -end și cross -flow. Principul metodei se bazează pe direcția de curgere al
amestecului de separare pe suprafața membranei. Prin filtrarea dead -end, alimentarea curge
perpendicular pe aria membranei și concentrează particulele de reținut sub forma unui strat. În
antiteză, tehnica cross -flow induce o deplasare tangențială ce admite permeatului sa traverseze
membrana în timp ce reținutul este purtat către partea de evacuare a membranei. O abordare
practi că a sistemul de sep arare este proiectată în fig.3.4 .

Fig.3.4. Modalități de realizare a filtrării
Polarizarea concentrației Acumularea de soluți este cunoscută sub numele de strat de
polarizare și constă în concentrarea speciilor considerate impurificatoare la suprafața
membranei. Se formează astfel un gradient de concentrație ce induce un mecanism de
difuziune inversă a soluț ilor înapoi în solvent ca urmare a acțiunii selective a membranei.

35
Explicarea acestui fenomen se rezumă în ilustrația grafi că reprezentată în fig.3.5. [14]

Fig.3.5. Modelul schematic de polarizare al concentrației
Colmatarea Acest fenomen ia naștere atunci când se depun sub formă de depozite
diferite particule pe suprafața membranei. În urma acestui fenomen, se pot bloca parțial sau
total canalele de curgere ale influentului.
Blocarea parțială se realizează atunci când part icule de dimensiuni mici pătrund în
porii membranei micșorând secțiunea de trecere a fluidului în timp ce blocarea totală constă în
acoperirea porilor d e către particulele mai mari. [16]
3.3.5. Tipuri de membrane și module
Dupa natura materialului din care se confecționeză membrana, acestea p ot fi: organice
sau anorganice. [16]
Membranele anorganice sunt clasificate în patru categorii: ceramice, din metale
sinterizate, de sticlă sau zeoliți .[14] Aplicațiile în care se utilizează sunt cele de microfiltr are,
ultrafiltrare și nanofiltrare. [16] Fabricația acestor tipuri de membrane se rezumă la tehnici de
sinterizare, extrudare, oxidare anodică, turnare la re ce sau metode de tip ‘sol -gel’.[17]
Cele mai importante avantaje ale acestor membrane sunt: durat a lungă de funcționare,
caracterul inert la tratamentul cu abur, solvenți sau acizi tari dar și proprietăți termice și
chimice superioare. Cu toate acestea, fragilitatea, tendința de colmatare și costul influențeză
dramatic d ecizia finală a consumatorilor. [16]

36
Membranele organice sunt constituite din polimeri și din derivații acestora.
Proprietățile caracteristice specifice ale polimerilor au condus la dezvoltarea unor tehnici de
separare de mare eficiență .[14] Cele mai atractive variante sunt date de: der ivații celulozei,
polisulfona, poliacrilonitrilul, policarbonații, poliamidele aromatice dar și multe altele. [16]
În funcție de caracteristicile necesare și de procesul în care vor fi utilizate, membranele
polimerice se pot întocmi prin inversiune de faz ă, polimerizare interfacială , iradiație sau
electrospinare. [18] Spre deosebire de membranele anorganice acestea sunt mult mai ieftine, au
selectivitate mai mare și structura l or poate fi modificată în timp. [16]
Reprezentarea grafică a modulelor se prezintă în fig.3.6 . iar principalele caracteristici
ale acestora sunt rezumate în tabelul.3.2. [14]

Fig.3.6. Module constructive de membrane

Tabelul.3.2 . Principalele caracteristici ale modulelor membranare

37
3.4. Epurarea individuală prin procese de membrană a apei uzate de la desalinare
Acest subcapitol își propune compararea unor serii de studii experimentale de tratare a
apelor industriale prin procese de membrană. Pentru o mai bună imagine de ansamblu am ales
un interval bine stabilit de timp , între perioada 2009 -2017. Vom aborda analiza cronologic
punctând principiul metodei, avantajele, dezavantajele și eficiența fiecărui document științific.
3.4.1. Tratarea prin ultrafiltrare și osmoză inversă [19]
Primul articol selectat propune o combinație între două metode de filtrare. Principiul
metodei se bazează pe tratarea efluentului de la desalinare cu ajutorul unor membrane hibride.
Inițial, se va realiza o ultrafiltrare a urmelor grosiere de țiței antrena te odată cu efluentul,
urmată de o separare mai înaintată prin osmoză inversă pentru creșterea randamentului.
Rezultatele experimentale au indicat o eficiența de 75% pentru etapa primară de
ultrafiltrare și de 95% pentru etapa secundară de osmoză inversă. Studiul a concluzionat că
această metodă este una fezabilă și prezintă o opțiune serioasă și avantajoasă pentru cerințele
impuse de rafinării, însă are unele restricții.
Alimentarea sistemului de sep arare este reprezentată de efluentul unei stații de
desalinare ale că rei particule im purificatoare au fost cuprinse î n domeniul de 0,2 -8 µm cu o
dimensiune medie de 2,4 µm.
Se menționează și faptul că pentru fiecare experiment se utilizează o membrană nouă,
iar separarea s -a realizat la o temperatură de 300C. Presiunea sistem ului va fi valoarea medie
citită a presiunilor afișate de man ometrele amplasate la intrarea și la iesirea din sistem. Î nainte
de supuner ea efluentului de interes separă rii, se realiz ează o serie de experimente pe apa
deionizată pentru a t esta proprietăț ile membranei.
Membrana utilizată la ultrafiltrare este caracterizată de o structură polisulfonă
polimerică ce a fost creată pentru a rezista la condiții de lucru variabile în timp. În ceea ce
privește membrana folosită la realizarea osmoz ei inverse, datorită gradului mare de separare
impus s-a ales o membrana poliamidică .

38
Schema generală a procesului se prezintă î n fig.3.7 . Se poate observa că sistemul este
unul destul de simplu alcătuit dintr -o zonă de alimentare ș i una de separare.
În vederea realizării procesului în condiț ii consta nte se instaleză un debitmetru î nainte
de introducerea efluentului î n modulul membranar.

Fig.3.7. Schema generală a tratamentului prin ultrafiltrare și osmoză inversă
Pentru a înț elege conceptul acestei metode trebuie întai să se cunoască valorile
proprietăților de rezistență și de retenț ie a celor doua memb rane. Aceste valori se determină
prin calcul și dau indicații asupra modului de desfăș urare al s epararii.
 Etapa primară de ultrafiltrare
Efectul gradientului de presiune asupra fluxului de permeat
Modulul memb ranar a fost precomprimat cu apă deionizată la 2 bar pentru 30 de
minute, apoi fluxul de apă pură a fost testat la un gradient de presiune de 1 bar și o viteză de
trecere de 1,11 m s-1. În toate determinările, temperatura a fost fixată la 300C.
Rezultatele obținute, așa cum sunt prezentate în fig 3.8. arată o creștere liniară a
fluxului de permeat odată cu creșterea presiunii. Analiza grafică arată o comportare
aproximativă cu cea descr isa de legea lui Darcy.

39

Fig.3.8. Variația fluxului de permeat la creșterea gradientului de presiune
Pentru testul cu apă deionizată rezistenț a hidraulica a fost zero iar pentru ef luentul de
la desalinare s -a obținut o rezistență mecanică a membranei de Rm= 3,3·1012 m-1.
Rata de recuperare a permeatului a fost de 60%. Pen tru a determina presiunea optimă
s-au realizat mai multe teste în urma cărora s -a stabilit că valoarea de 3 bar este cea mai
favorabilă așa cum reiese și din fig 3.9.

Fig.3.9. Determinarea presiunii optime

40
Efectul vitezei de trecere asupra fluxului de permeat
Spre deos ebire de filtrarea conventională , tehnologia membranelor practică
îndepărtarea impurităților prin concentrarea lor în flux. Astfel suprafața membranei este
curățată în permanență prelungind durata de viață a membran ei și a costurilor de mentenanță
ale acesteia.
Pentru studierea efectulu i vitezei de trecere prin membrană s-au realizat o serie de
experimente î n domeniul de 0,66 si 1,11 m/s.
Așa cum era de așteptat o creș tere a vitezei va mări gradul de turbulență ș i volumul
fluxul ui de permeat. Însă peste o anumită valoare, curba de varia ție devine plată iar efectul
vitezei asupra fluxului de permeat se anulează aș a cum este prezentată și î n fig.3.10 .

Fig.3.10. Efectul vitezei de trecere asupra fluxului de permeat
Aici va interveni și motivul pentru care se optează pentru o etapă pri mară de
ultrafiltra re, acela de a reduce concentrația de impurități până la nivelul care să asigure o
stabilitate și o performanță de lungă durată a membranei de osmoză inversă .
Analiz a gradului de separare ș i a permeatului de ultrafiltrare
Permeatul ob ținut în urma ultrafiltrării a fost colectat și analizat în vederea calculării
eficienței de separare și a procentului de retenț ie. Rezult atele se prezintă în tabelul 3.3.

41
Tabelul 3.3 . Rezultatele experimentale obț inute din analiza permeatului de la ultraf iltrare

Parametru analizat
Alimentare Concentraț ia
permeatului % de
separare
Cantitatea totală de solide solubile , mg/L 3,6 0 100
Cantitatea totală de solide dizolvate, mg/L 3475,94 2740 21,17
Ca2+, mg/L 156,31 120,24 21,82
Mg2+, mg/L 31,20 24 21,08
Na+, ppm 700 400 42,86
K+, ppm 3 1,5 50
Cl-, mg/L 1649,50 769,76 53,33
Duritate totală (CaCO 3), mg/L 510,33 400 21,62
Consumul chimic de oxigen, mg/L 345 84,1 75,62

Pentru un prim tratament și așa cum arată și rezultatele în această etapă se separă
urmele grosiere de substanțe și compuși macromoleculari.
 Tratamentul prin osmoză inversă
Efectul gradientului de presiune asupra fluxului de permeat
La fel ca la etapa de ultrafiltrare, expe rimentele au fost realizate inițial cu apă
deionizată, fluxul de permeat fiind mă surat la diferite presiuni. Comportarea fluxului a
respectat legea lui Darcy.
Analiza permeatului de la osmoză inversă și calculul eficienț ei de separare
Permeatul a fost colectat și analizat pentru a obține datele experimentale în urma
testării modulului de separare. Rezult atele se regăsesc în tabelul 3.4. și respectă normativele
impuse de legislație avâ nd valori exce lente pentru reutilizarea apei în proces. Peformanța
membranei a fost determinată în funcție de rata de recuperar e a permeatulu i, fluxul de
permeat, concentrația și gradul de îndepartare a sărurilor, debitul de alimentare ș i gradientul de
presiune aplicat.

42
Rata de recuperare a permeatul ui a fost de 12% care poate fi îmbunătățită utilizâ nd
membrane industriale de os moză inversă cu rată de recuperare mai ridicat ă sau utiliza rea a 2
sau mai multe membrane î nseriate.
Tabelul 3.4 . Rezultatele experimentale obț inute din analiza permeatului de la osmoză
inversă

Parametru analizat
Alimentare Concentraț ia
permeatului % de
separare
Cantitatea tota lă de solide solubile, mg/L 0 0 100
Cantitatea totală de solide dizolvate,
mg/L 2740 120 96,55
Ca2+, mg/L 120,24 3,21 97,95
Mg2+, mg/L 24 0,96 96,92
Na+, ppm 400 8,75 98,75
K+, ppm 1,5 0,7 76,67
Cl-, mg/L 769,76 35 97,88
Duritate totală (CaCO 3), mg/L 400 13,5 97,35
Consumul chimic de oxigen, mg/L 84,1 3,5 95,84

Concluzii
Pentru un prim studiu, rezultate le experimentale au fost satisfăcă toare. Metoda s-a
dovedit a fi una aplicabilă desfășurându -se în condiții de siguranță și success, fără intervenție
suplimentară .
Modulul membranar a atins o rată de retenție de 95% și un permeat cu o concentrație
în fracț ii petroliere sub 10 mg/L.
Rezultatele s -au încadrat î n limitele admise de lege pentru încărcăturile de poluanț i din
apele industriale ceea ce î nseamnă că această apă se poate reutiliza în rafină rie.

43
3.4.2. Tratarea cu membrane nanoporoase
Deși proces ele de micro -ultrafiltrare dar și de o smoză inversă au fost studiate în
amănunt se pare că , în teorie, tehnologia membranelor nanoporoase prezintă o serie de
caracteristici mult mai avantajoase.
Procesul de nanofiltrare se desfășoară la presiuni mult mai mari ceea ce determină o
selectivitat e mai mare. Această metodă este mai eficientă pentru separarea particulelor
anorga nice minerale ceea ce reprezintă dome niul de interes al acestei lucrări, efluentul
desalinării având o compoziție ridicată în săruri mono ș i divalente.
3.4.2.1 U tilizarea un ei membranei nanoporoase cu cărbune activ [20]
Primul articol studiat pe domeniul nanotehnologiei propune varianta unei membrane
nanoporoase cu cărbune activ și pune accentul pe îndepă rtarea suspensiilor solide (TSS),
compușilor organici exprimat prin cons umul chimic de oxigen (CCO) ș i a carbonului organic
total (COT).
Principala problemă cu care se confruntă membranele este tendința de î nfundare,
reprezen tată de blocare a parțială sau totală a porilor membranei. Pentru rezolvarea acestei
probleme s -a intr odus folosirea că rbunelui activ drep t coagulant. Dozajul optim de că rbune
activ conduce l a reducerea depozitelor de soluți pe suprafața membranei și la creș terea
fluxului de permeat.
La utilizarea membranei fără cărbune activ s -a înregistrat o eficiență de separare a
compușilor organici de 62,5% (CCO) respectiv 75,1% (COT) în timp ce la adăugarea de
cărbune activ separarea a atins un procent de 78,1% pentru CCO ș i 90,4% pentru COT.
Influentul sistemului de separa re este constituit din apa uzată de la desalinarea unei
rafinări i din Teheran bogată în suspensii solide (TSS), urme de hidroca rburi, compuși organici
(CCO) și săruri. Probele au fost colectate zilnic având următoarele valori medii a parametrilor
studiați : carbon organic total (COT)=150mg/L, consumul chimic de oxigen (CCO)=456mg/L,
cantitatea totală de solide dizolvate (TSD)=8200mg/L și suspensii solide (TSS)=250mg/L și o
mărime a particulelor de circa 1,05µm. Experimentul a u tilizat o membrană în formă
rectangulară plană , compusă din poli acrilonitril cu o mărime a porilor de 10 nm ș i o suprafață

44
de 66 cm2. Membrana a fost dimensionată la valori de: 5cm ×13,2cm și instalată într -un modul
de oț el inoxidabil. Structura membranei este asimetrică și prezintă o grosime ce variază de la
0,1 la 0,5µm la care se adaugă 100-150µm de suport poros.
Planul schematic al in stalației se prezintă î n fig.3.11 :

Fig.3.11. Schema de separare printr -o membrană nanoporoasă cu cărbune activ
Principiul acestei tehnici se bazează pe mecanismul adsorbției pe suprafața că rbune lui
activ. Pentru a înțelege mai bine rolul că rbunelui activ, meca nismul este ilustrat î n fig.3.12 :

Fig.3.12. Mecansimul de adsorbție pe cărbune activ

45
Amestecă torul din rezervorul de alimentare induce un regim de transport turbulent
amestecului ceea ce conduce la un contact mai bun între suprafața că rbunelui și particulele
impurificatoare . Din rezult atele experimentale s -a dedus că este necesar aproximativ un mi nut
pentru saturarea cărbunelui activ cu particule adsorbite .
Mecanismul adsorbției urmărește trei etape: inițială, intermediară ș i etapa de atingere a
echili brului caracterizată de saturarea porilor cu molecule adsorbite . Saturarea se realizează
foarte repede demonstrâ nd caracteristicile selective superioare ale cărbunelui activ.
Dupa o serie de experimente s -a concluzionat că parametrii optimi ai procesului sunt:
 Presiunea: 3 bari
 Viteza de curgere: 1,5 m/s
 Temperatura: 350C
 Rezistența mecanică a membranei=8,9 ·1012 m-1
Pentru ca acest proces să se realizeze î n condiții de eficiență maximă este necesar să se
cunoască valoarea optimă a concentrației de că rbune activ (CA). S-a constatat că o
concentraț ie de 300 ppm conduce la un randament d e separ are de a compușilor organici de
78,1% ( CCO ) și 90,4% (COT) fără a modifica structura membranei. Rezultatele testelor sunt
însumate în tabelul 3.5.
Tabelul 3. 5. Efectul concentrației de că rbune activ asupra parametrilor de separare
Concentraț ie
CA (ppm) Fluxul de
permeat(L/(m2h)) Rezistență
mecanică (m-
1) CCO %
separare COT
% separare
0 78.7 16,3 62,5 75,1
50 88,1 14,4 64,3 79,3
100 110.8 11,0 65,8 78,0
200 119,2 10,1 76,1 89,7
300 133,8 8,8 78,1 90,04
400 123,1 9,8 85,6 93,6
800 55,9 23,6 9,2 97,6

46
Efectul cantității de că rbune activ utilizat asupra fluxului de permeat
Fluxul de permeat descrește odată cu creșterea timpului de filtrare datorită colmatării
membranei. Astfel , așa cum reiese și din fig.3.13 concentrația optimă de carbune act iv este de
300 ppm.

Fig.3.13. Variația fluxului de permeat în timp la diferite concentrații de cărbune activ
Efectul cantității de că rbune activ utilizat asupra rezistenței mecanice
Dozajul optim de că rbune activ influențează dramatic și rezistența mecanică necesară
membranei pentru derularea filtră rii. O cantitate mică de cărbune nu poate adsorbi îndeajuns
soluții formându -se astfel depozite î n timp ce o cantitate mult prea mare va determina
creșterea presiunii. O creș tere a presi unii va conduce la compactar ea ș i concentrarea
particulelor impurificatoare în straturi. Concentraț ia de 300 ppm s -a dovedit a fi optimă așa
cum arată ș i fig.3.14 .

Fig.3.14. Variația rezistenței mecanice în timp la diferite concentrații de cărbune activ

47
Concluzii
Studiul a arătat că eficienț a procesului de separare depinde de concentrația
coagulantului. Deși o concentrație mare de 800 ppm de că rbune activ conduce la rezultate mai
bune, structura membr anei va avea de suferit datorită condiț iilor severe de lucru. Astfel după
mai multe experimente s -a ajuns la valoarea de 300 de ppm ca fiind cea mai optimă pentru o
eficiență satisfăcă toare a procesului. Se poate afirma că această tehnică se poate aplica cu
succes la tratare a apei uzate de la desalinarea țiț eiului.

3.4.2.2. U tilizarea membranei nanoporoase fără cărbune activ [21]
Pe același tip de membrană s -au efectuat mai multe teste în lipsa cărbunelui activ
utilizând metodologia de răspuns a suprafeței membranei la variaț ia unor parametrii specifici.
S-a pus accent pe stabilirea valorilo r exacte de presiune, concentraț ie a sărurilor,
vitezei de trecere, pH și temperatură .
După realizarea m ai multor experimente pentru obț inere a unei eficiențe cât mai mari
s-au obținut urmă toarele valori ale parametrilor studiați :
 Tempe ratura: 450C
 Presiune a: 4 bari
 Viteza de curgere: 1,3 m/s
 pH: 10
 Concentraț ia de săruri: 11,2 g/L
 Flux de permeat: 180,1 L/m2
Efectul pH -ului și vitezei de curgere
O creștere a vitezei de curgere și a pH -ului va determina o creștere a fluxului de
permeat. Aducerea amestecului la un regim de curgere turbulent reduce efectul polarizării
concentrației de soluți în straturi pe suprafața membranei, îmbunătățind performan ța
membranei. Rezultatele au arătat un ră spuns bun al membranei la o creștere a vitezei de
curgere de până 1,0 -1,5 m/s, după această valoare efectul fiind fără semnificație.
Efectul pH -ului și a concentrației de săruri
Pentru a obține un flux de permeat cât mai ridicat, s -a studiat si efectul pH -concentrație
de săruri. Astfel că, în urma rezult atelor o creștere a pH -ului și o descreștere a concentrației de

48
săruri va îmbunătăț i considerabil fluxul de permeat. Se consideră că particulele de
hidrocarburi disociază în mediu alcalin, însă o valoarea prea mare a pH -ului va determina
colmatarea membran ei. În ceea ce privește concentraț ia de săruri, aceasta trebuie să fie cât mai
diluată. O concentrație mare de săruri mărește vâscozitatea emulsiei, iar în urma saturării
acestea pot sa cristalizeze deteriorând membrana.
Efectul presiunii
Conform legii l ui Darcy, fluxul de permeat crește odată cu creșterea presiunii, însă
această creștere este limitată de rezistența mecanică a membranei. O presiune mare determină
compactarea soluților pe suprafața membranei și blocarea porilor. O valoare intermediară
balansează cele două fenomene ș i cond uce la un grad de separare mulțu mitor.
Efectul temperaturii
Este deja cunoscut faptul că odată cu creșterea temperaturii vâscozitatea unui lichid
scade, astfel că după o serie de experimente s -a ajuns la o valoare optimă de 450C.
După optimizarea parametrilor specifici procesului de separare, eficiența membranei
este evaluată de cantitatea de componenți separați exprimată în % așa cum se poate observa în
tabelul 3.6.
Rezultatele separ arii se insumeaza in tabelul 3.6 . de mai jos:
Tabelul 3.6 . Eficienț a separării fără utilizarea că rbunelui activ
Parametru înainte de separare după separare % separare
TSS (mg/L) 250 0 100%
TSD (mg/L) 8200 4560 55,60
Urme de
hidrocarburi (mg/L) 196 0,1 99,94
CCO (mg/L) 456 90 80,26
CBO 5 (mg/L) 321 74 76,94
COT (mg/L) 150 36 76
Ca2+ (mg/L) 1340 1130 15,67
Mg2+ (mg/L) 3280 1020 68,90

49
În cazul în care se dorește o tehnică mai convențională de tratare dar care să respecte
condițiile impuse de lege, această tehnică se poate utiliza cu succes în special pentru
îndepărtarea conținutului mare de suspensii solide .
Optimizarea corespunză toare a parametril or de lucru a făcut posibilă tratare a apei uzate
de la desalinare fără ajutorul că rbune lui activ. Efluentul tratat se încadrează în domen iul admis
de poluanți și se poate reutiliza cu succes î n alte procese.
3.4.2.3 U tilizarea unei membranei nanoporoase compozite [22]
Un alt studiu realizat pe membrane n anocompozite a analizat eficienț a unei membrane
compozite de tip adipat de feroxan și polietersulfonă . S-au determinat valorile optime pentru
variabilele indepen dente ale procesului: concentrația alimentă rii, presiunea și concentrația
nanoparticulelor în membrană . Experimen tele s -au axat pe eval uarea sepa rării să rurilor,
consumul chimic de oxigen și a turbidităț ii.
Principiul metodei se reduc e la o filtrare tip “dead -end” î ntr-un modul cu o capacitate
de 200 mL. Toate experime ntele s -au efectuat sub influenț a presiunii generate de un ga z inert:
azotul. Schema instalației se prezintă î n fig.3.15 . de mai jos:

Fig.3.15. Instalația de epurare a apei uzate cu ajutorul unei membrane nanocompozite

50
Caracteristicile particulare ale membranei sunt date de structura nanoparticulelor ce
constituie membrana. Nanoparticulele de adipa t de feroxan au fost preparate în 2 etape, mai
întai s -au creat particulele cu grupe functionale de OH- iar apoi s -a realizat suspenia din acid
adipic, goetit și apă deionizată .
După obținerea nanoparticulelor, înglobarea lor într -o structură membranară s-a
realizat prin inversiune de fază în soluție de 20 % polietersulfonă ș i solvent.
Pentru ca studiul să fie complet s -au investigat ș i efectel e separării asupra condiț iilor
de lucru. Astfel separarea cea mai optimă s -a desfășurat la aceste condiț ii:
 Concentrația alimentă rii: 3 000 mg/L
 Presiunea: 4,5 bari
 Concentraț ia nanoparticulelor: 0,5% masice
Pentru a ajun ge la evaluarea reproductibilităț ii și eficienț ei membranei se trece printr -o
serie de etape de determinare. Pentru a determina gr adul de separare este necesar să cunoaștem
compoziția iniț ială a efluentului . În tabelul 3.7. se prezintă concentraț iile de specii
impurificatoare din efluentul de la desalinare.
Tabelul 3.7 . Caracterizarea compozițională a efluentului de la desalinare
Parametru Concentraț ie(mg/L)
Ca2+ 11 200
Mg2+ 2400
Fe2+ 21,5
Na+ 14 145
K+ 404
Cl- 17 330
COD 12 000
Duritate totală 9500

Pentru determinarea condiț iilor optime ale procesului s -au ales ca va riabile
independente: concentrația alimentării, presiunea și concentrația de nanoparticule în
membrană . S-au sup us testelor un lot cu concentrații cuprinse între 1000 ș i 5000 mg/L, la o
presiune cuprinsă î n domeniul 3-6 bari și o concentrație a nanoparticulelor în membrană de 0-

51
0,5-1%. Perf ormanța membranei s -a obț inut din anali za parametrilor direct dependenț i de
aceste variabile: fluxul, eficiența îndepărtării CCO și turbiditatea efluentului. Rezultatele
obținute ș i analizate cu ajutorul unui soft spec ial sunt însumate în tabelul 3.8.
Tabel ul 3.8 . Rezultatele performanț ei procesului la diferite valori ale variabilelor de proces

Efectu l concentraț iei de nanoparticule asupra fluxului de alimentare
La evaluarea can tității optime de flux de alimentare a procesului s -a determinat variația
acestuia în raport cu concentrația alimentării și concentrația nanoparticulelor din membrană.
S-a observat că la o concentrație a nanoparticulelor până la 0,5% masice în compoziț ia
membranei, fluxul crește însă, pentru o concentraț ie mai mare de 0,5%, flux ul descrește. Acest
fenomen se datorează hidrofilicității membranei ș i a unghi ului de contact pe care acesta îl
generează. Unghiul de contact descrește odată cu concentraț ia de nanop articule încorporate în
structura membranei datorită afinității adipatului de feroxan către apă. În urma acestei atracții,
se realizează o migrare spontană a nanoparticulelor către interfața membrană -apă. La o
creștere a concentraț iei de nanoparticule mai mare de 0,5% acestea tind să se aglomereze și să
form eze un strat dens car e blochează porii. Î n urma r ezultatelor, s -a concluzionat că 0,5%
masice de nanoparticule sunt optime pentru a aditiva membrana.

52
Efectul presiunii
Rata cea mai mare de eficiență a separării CCO -ului a fost înregistrată la o presiune de
3 bari. Creș terea p resiunii va determina forțarea trecerii contaminanților prin membrană,
determinând astfel scăderea eficienț ei procesului.
Efectul concentraț iei de nanoparticule asupra turbidităț ii
Acest parametru a fost mă surat pentru a investiga cali tatea apei tratate. Cea mai mică
valoare a turbidității a fost obținută utilizând o membrană cu 0,5 % nanoparticule. Rezultatele
obținute au fost foarte apropiate și indică o performanță ridicată pentru t oate compozițiile
membranei dar și pentru diversele condiț ii de operare.
După definit ivarea parametrilor de operare și a concentraț iei finale de nanoparticule s -a
efectuat procesul de tratare a e fluentului. Rezultatele se arată satisfăcătoare și î n con formitate
cu cerințele impuse. Valorile inițiale și după separare, dar ș i gradul de separ are se ilustrează în
tabelul 3.9.
Tabelul 3.9. Rezultatele obț inute la tratarea ape i de la desalinare cu o membrană compozită
Parametru (mg/L) % separare
Ca2+ 95
Mg2+ 92,5
Fe2+ 93,8
Na+ 41
K+ 38,5
Cl- 40
COD 90

Concluzii
S-a dovedit că realizarea m embranei prin inversiune de fază a adipatu lui de feroxan î n
membrane polisulfonice au crescut hidrofilicitatea și eficienț a procesului de separare .
Aplicarea acestei m etode pe o apă bogată în compuși organici ș i anorganici, ca cea de la
desalin are, s -a realizat cu success avâ nd rezultate bune. Proc esul concurează cu tehnicile de
epurare prin osmoză inversă datorită costului de investiție mai redus și al performanț ei destul
de apropiate de acesta.

53
CAPITOLUL 4. CALCUL TEHNOLOGIC

Domeniul ingineriei chimice i mpune utilizarea de echipamente și utilaje cât mai
moderne și cât mai optime pentru realizarea proce selor industriale în condiții de maximă
eficiență . Dimensionarea acestora a devenit o ramură de mare interes pentru proiectanți ,
aceștia căutând mereu cea mai favorabilă soluție în funcție de procesul desfașurat.
În acest capitol se urmărește dimensionarea tehnologică a unui desalinator pentru țitei și
optimizarea parametrilor tehnologici de operare în funcție de caracteristicil e fizico -chimice a le
țiteiului supus procesării. Î n etapele de calcul se va ține cont de caracteri sticile sistemului
eterogen iniț ial precum și de condițiile de realizare a le separării. Dintre factorii importanți ce
determină eficiența procesului putem ami nti :
 viteza de sedimentare și durata procesului
 tipul de aparat și modul de operare (continuu, discontinuu sau semicontinuu)
 temperatura la care se efectuează procesul, adaosurile folosite
4.1. Date de proiectare
Se cunosc următoarele date de proiectare:
 Principalele caracteristici fizico -chimice ale materiei prime sunt prezentate î n
tabelul 4.1 ;
 Debitul de alimentare este de 5 000 t/zi țiței;
 Timpul de funcționare este de 8000 h/an;
 Prelucr area sistemului binar de tip țiței -apă se desfășoară cu un adao s de 4% apă de
spălare;
 Timp ul de ședere este de 60 de minute;
 Condițiile de temperatură ș i presi une ale desalinarii sunt: 1300C și respectiv 12
bari.

54

Tabelul 4.1. Principalele car acteristici fizico -chimice ale țiț eiului
Proprietate Valoare
Densitate absolută (150C) 900 kg/m3
Vâscozitate convențională (1000C) 1,700 0E
Curba de distilare PRF 0% 310C
5% 710C
10% 1300C
15% 1900C
20% 2380C
25% 2600C
30% 2900C
35% 3080C
40% 3200C
45% 3300C
50% 3360C

4.2. Dimensionarea geometrică a decantorul ui
Decantarea trebuie să aibă loc la temperatură ridicată, deoarece în felul acesta se
micșorează vâscozitatea mediului și se mărește diferența dintre densități. De aceea, țițeiului
este trecut în prealabil printr -un tren de schimbătoare. Pentru a preveni vaporizarea în aparat,
procesul are loc la presiune ridicată. De asemenea, este necesar și un anumit timp de
staționare , suficient pentru depunerea suspensiilor solide și a apei pe fundul decantorului. Din
examinarea parametrilor ce influențează procesul rezultă că pentru a mări viteza de
sedimentare trebuie acționat în sensul creșterii diametrul particulelor, al diferenței dintre
densități și al scăderii vâscozității fazei continue .[23]
Viteza de decantare a suspensiilor solide și a pică turilor de apă se poate determina
dupa formula lui Stokes (4.1) :

55
𝑤=1
18∙𝑔𝑑2
𝜗∙𝜌𝑠−𝜌𝑙
𝜌𝑙 [m/s] (4.1)
unde: w – viteza de decantare, în [m/s];
ρs – densitatea particulelor suspendat, [kg/m3];
ρl – densitatea lichidului , [kg/m3];
d – diametrul particulei suspendate , [m];
ν – vascozitatea cinematica a lichidului , [m2/s];
g – acceleratia gravitationala , [m/s2].
Capacitatea de rafinare a comp lexului petrochimic se decide în funcție de stocul de
materie primă dar și de durata activă de funcț ionare. Astfel, pentru o funcțion are de 8 000 h/an
ce prelucrează un debit de 5 000 t/zi putem determina debitul în m3/s cu relația (4.2) :
𝑉=𝑄ț
24·3600 ∙𝜌 [m3/s] (4.2)
unde: V – debitul pe secu ndă, [m3/s];
Qt – debitul de alimentare , [kg/h] ;
ρ – densitatea țiț eiului , [kg/m3].
Pentru calculul debitului pe secundă se citește densitatea ț iteiului la temperatura din
desalinator utilizând fig. 4.1. D in analiza grafică se obț ine o densitate de 850 kg/m3 la o
temperatură de operare de 1300C. Rezultă că debitul de țiței pe secundă va fi:
𝑉=𝑄ț
24∙3600 ∙𝜌= 5 000 ·1 000 𝑘𝑔
24·3600 ·850 𝑘𝑔/𝑚3=0,068 𝑚3/𝑠

56

Fig.4.1.Variația densităț ii produselor petroliere cu temperatura [23]
Pentru stabilirea diametrului este necesară cunoașterea valorii vȃscozițăt ii cinematice a
materiei prime. Valoarea numerică a diametrului se poate obț ine din relaț ia (4.3) :
𝐷=𝑉
1820 ·𝜈 [m] (4.3)
unde: V – debitul de țiței, [m3/s];
ν – vâscozi tatea cinematică a țiteiului, [m2/s].

57
Transformarea din vâ scozita te convențională 0E și cea cinematică se poate realiza cu
ajutorul expresiei (4.4) :
𝜂𝑡=(0,0731 ·𝑉𝐶−0,0631
𝑉𝐶)[m2/s] (4.4)
unde : ηt – vâscozitatea cinematică , [m2/s];
VC – vâscozitatea convențională în 0E măsurată la 1000C
Vâscozitatea cinematică va fi :
𝜂𝑡=(0,0731 ·𝑉𝐶−0,0631
𝑉𝐶)=(0,0731 ·1,700 − 0,0631
1,700=0,08𝑐𝑚2
𝑠=0,000008 𝑚2
𝑠
În urma calculului, diametrul desalinatorului va avea o valoare de :
𝐷=𝑉
1820 ·𝜈=0,068 𝑚3/𝑠
1820 ·0,000008 𝑚2/𝑠=4,67 𝑚
Determinarea lungimii decantorulu i este determinată din relația (4.5) :
𝐿= ѵ·𝜏 (4.5)
unde: L – lungimea decantorului , [m];
ѵ – viteza țiț eiului în decantor, [m/s] ;
τ – timpul de ședere al țiț eiului în decant or, [s].
Inițial, se va de termina valoarea vitezei pe secțiunea de curgere circulară a sistemului
cu formula (4.6), ca apoi să se poată stabili lungimea optimă a utilajului.
𝑣=𝑉
𝐹 (4.6)
unde : ѵ – viteza de curgere, [m/s] ;
V – debitul de alimentare, [m3/s];

58
𝐹=𝛱𝐷2
4 , aria secțiunii de curgere, [m2].
Conform calcului se obține :
𝑣=𝑉
𝐹=𝑉
𝛱·𝐷2
4=0,068 𝑚3/𝑠
3,14·(4,67 𝑚 )2
4=0,004 𝑚/𝑠
𝐿= ѵ·𝜏=0,004 𝑚
𝑠·3600 𝑠=14,4 𝑚
4.3. Optimizarea parametrilor de operare
Dete rminarea condiț iilor de operare specifice calității materiei prime supuse unui câ mp
electrostatic alternativ/dire ct dual se face cu ajutorul următoarelor ecuaț ii dezvoltate și
prezentate în literatura de specialitate .[24]
Principiul mecanismului de tratare c onstă în aplicarea celor două câ mpuri electrice
alternativ și direct în zone diferite ale ari ei desalinatorului. Modul de acționare al câmpul
electric dual se ilustrează în fig. 4.2. :

Fig.4.2. Modul de acționare al câ mpului electrostatic dual asupra materiei prime[24 ]
Aducerea țiț eiului la temperatu ra de operare se face treptat, î n interiorul desalinatorului
cu ajutorul unui sistem specific. Separarea apei va fi astfel direct proporțională cu încălzirea
țițeiului în funcț ie de diametrul pic ăturilor de apă conținute. Prin urmare, pică turile de
dimensiuni ma i mari vor tinde să se aglomereze și să se decanteze mai repede, î n timp ce

59
emulsiile mai stabile termodinamic sunt direcționate către zona de coalescență . Asupra
acestora va acționa câ mpul e lectrostatic alternativ/direct în vederea favorizării fenomenului de
coalescență .
Valorile aproximative obținute î n urm a calcului aplicate tipului de țiței caracterizat în
datele de proiectare sunt urmă toarele:
 calculul ratei optime de tratare
q=0.0703(API)2+1.1796(API )-22.65 (4.7)
unde: API – densitatea țițeiului î n grade API (American Petroleum Institute)
Densitatea 0API se poate determina cu expresia 4.8.:
𝐴𝑃𝐼 =141 ,5
𝑑1515−131 ,5=141 ,5
0,850−131 ,5=350API (4.8)
q = 0.0703(35 )2 + 1.1796 (35) – 22.65 = 104,75 barili/zi = 0,0002 m3/s
 calculul temperaturii optime
T = – 4.3786(API) + 262, 5 (4.9)
T = – 4.3786(25,72) + 262,5 = 109,240F = 430C
 determinarea vâscozităț ii optime
μ = 3.141[1010(262.5 -4.3786(API))-3.444[log(API)](10.313log(262.5 -4.3786(API)) -36.447 (4.10)
μ = 3.141[1010(262.5 -4.3786(25,72 ))-3.444[log(25,72 )](10.313log(262.5 -4.3786(25,72 ))-36.447
μ = 3,68 cP = 0,00368 Pa·s
η = µ
𝜌= 0,00368 𝑘𝑔/𝑚·𝑠
850 𝑘𝑔/𝑚3=4,32·10−6 𝑚2/𝑠

60
Concluzii
Rezultatele dimens ionării sunt în conformitate cu datele din literatura de specialitate
iar cele ale parametrilor de operare sugerează că este n ecesar un debit mult mai mic față de cel
calculat inițial prin metoda clasică . Valoarea temperaturii de operare poate fi considerată mică,
însă aceasta se explică prin faptul că voltajul aplicat este unul de mare tensiune. Ad ucerea
materiei prime la aceste condiții impuse limiteză realizarea procesului .
Realizarea unui calcul tehno logic este o acț iune complexă ce trebuie să țină cont de
toate aspectele ce pot infl uența direct sau indirect desfăș urarea procesului. De aceea, de multe
ori se poate opta pentru o metodă mai puțin eficientă dar mult mai economică.

61
CONCLUZII GENERALE

Elaborarea acestei lucrări a fost realizată pe baza unei scheme ce cuprinde întreg
procesul de desalinare, deși punctul de interes a fost prezentarea tehnicilor de remediere
colectate din articole și documente de specialitate.
Procedeele descrise au atât avantaje cât și dezavantaje, însă totul se rezumă la
echilibrul stabilit între eficiență și costul de producție. Deși din punct de vedere științific multe
par inovative și impresionează prin mecanisme și principii, implementarea lor este aproape
imposibilă dacă se depășește pragul economic.
Tratamentele clasice nu mai sunt de actualitate, dar conceptele de epurare rămân însă
aceleași fiind sursa și baza dezvoltării acestui domeniu.
La tratarea apelor industriale cu încărcătur ă mare de poluanți se pornește de la
concentrațiile speciilor impurificatoare și de la efectele parametrilor ce influențează în m od
direct separarea cât mai eficientă a acestora .
După cum s -a observat, în principiu , acțiune definitorie asupra separării o au următorii
parametrii: temperatura, presiunea, debitul de alimentare și pH -ul soluțiilor.
Ținând seama de acești factori în ultima perioadă s -a pus accentul tot mai mult pe
ideea de tratamente individuale, iar așa cum a fost exemplificat și în acest document acestea
prezintă o alternativă destul de atractivă.
Purificarea individuală prezintă o serie de avantaje impresionante:
– eficiență mare pentru poluanții specifici
– randamente mari
– posibilitatea reutilizării apei

62
– calitate superioară a apei decontaminate
– recuperarea unor compuși cu potențial valoric
– adaptabilitate și reproductibilitate la scală largă
La aceste avantaje se pot adăuga caracteristicile individuale în funcție de tehnica
aleasă . De exemplu, la separarea prin membrane : condițiile de operare sunt blânde, consum ul
energetic scăzut și cost ul de investiții redus.
Eficiențele întregistrate depășesc 95% și conduc la posibilitatea abordării în viitor a
unei astfel de soluții de către instituțiile în cauză.
Cert este că știința cunoaște o dezvoltare continuă: se lucrează constant, se optimizează
metode deja existente, se testează posibilitatea cuplării acestora sau se elaborează procedee
noi.
Fundamentul teoretic există și este în continuă creștere ceea ce mai trebuie îndep linit
fiind legătura concretă cu planurile și cerințele rafinăriilor.

63
NORME DE PROTECȚIE A MUNCII Ș I PSI

Prelucrarea petrolului reprezintă unul dintre cele mai periculoase domenii de activitate
umană dar și un factor poluant major. Instrucțiunile privind sănătatea și securitatea muncii
sunt foarte stricte iar personalul este supus unor reguli și n orme bine descrise în regulamentul
intern al fiecărei instalații.
Procesul de desalinare se integrează, de obicei, în planul instalației de di stilare
atmosferică și în vid, iar f actorii de risc specifici procesului tehnologic sunt de ordin:
 chimic
Cel mai important factor de risc ce apare în mediul fizic ambiant este reprezentat de
noxele chimice (gaze, vapori, aerosoli, pulberi) care pot genera: intoxicații, arsuri,
incendii sau explozii.
 mecanic
Includ ansamblul de riscuri datorate existenț ei de utilaje cu piese în mișcare (pompe,
compresoare, mijloace de ridicare/transportare ).
 electric
Se datorează existenței unor utilaje acționate de m otoare electrice.
 termic
Agenți termici ce prezintă o temperatură considerată periculoasă pentru prelucrare sau
exploatare (abur, condens, hidrocarburi gazoase sau lichide)
În vederea prevenirii aces tor tipuri de situații se impune portu l obligatoriu al
echipamentului de lucru, respectarea regulilor de exploatare ale utilajelor/sistemelor anexe
instalației în cauză dar și cunoașterea măsurilor de prim ajutor și apărare împotriva posibilelor
accidente (incendii, explozii, accidente electri ce sau umane).
În cazul situațiilor de urgență, se va respecta protocolul descris în regulamentul de
ordine interioară pentru instrucțiunile specifice pentru sănă tate și securitate î n muncă, situații
de urgență și protecț ia mediului .[25]

64
BIBLIOGRAFIE

[1]. James Speight, „Handbook of offshore oil and gas operations”, Gulf Professional
Publishing , 2014
[2]. Shahrokh Ilkhaani , „Modeling and Optimization of Crude Oil Desalting ”, Waterloo,
Ontario, Canada, 2009
[3]. Juan Pereira, Ingrid Velasquez, Ronald Blanco, Meraldo Sanchez, César Pernalete and
Carlos Canelón , „Advances in Petrochemicals -Chapter 4 Crude Oil Desalting Process ”,
Intech, 2015 ,
[4]. Karl Kolmetz , „Kolmetz Handbook of Process Equipment Design Crude Unit Desalter
System Section Three – Refinery Systems”, KLM Technology Group , 2014 ,
[5]. Ana Isabella Navarrete Pérez , „Analysis and improvement propos al of a wastewater
treatment plant in a Mexican refinery ”, Gothenburg -Sweden , 2015
[6]. Petia Mijaylova Nacheva, „Water Conser vation -Water Management in the Petroleum
Refining Industry ”, InTech, 2011
[7]. IPIECA Operations Best Practice Series , „Petroleum refining water/wastewater use and
management ”, IPIECA , 2010
[8]. NTPA -001/2002, din 28.02.2002, „Normativul privind stabilirea limitelor de încărcare cu
poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali”
[9]. Constantin Ionescu, Dragoș Ciuparu, Gheorghe Dumitraș cu, „Poluare și protecția
mediului în petrol și petrochimie”, Editura Briliant 1999
[10]. Shahryar Jafarinejad, „Petroleum Waste Tr eatment and Pollution Control”, Alborz -Iran,
2016
[11]. Bhavna Soni , Monika Swami, „ Electrochemical Methods for wastewater treatment ”,
INDIAN JOURNAL OF APPLIED RESEARCH , Vol. 5, Pg . 70-73, 2015

65
[12]. Sanaa Jamaly, Adewale Giwa, Shadi Wajih Hasan, „Recent improvements in oily
wastewater treatment: Progress, challenges, and future opportunities”, Journal of
environmental sciences , Vol. 37 , Pg . 15-30 , 2015
[13]. Mohamed Samer , „Biological an d Chemical Wastewater Treatment Processes ”, Intech ,
2015
[14]. Rajindar Singh, „Membrane Technology and engineering for water purification –
Application, Systems Design And Operation Second Edition ”, Butterworth -Heinemann , 2015
[15]. Selvaraj Munirasu Moham mad Abu Haija Fawzi , „Use of Membrane tech nology for oil
field and refinery produced water treatment –A review ”, Process Safety and Environment
Protection , Vol. 100, Pg. 183 -202, 2016
[16]. M. Dickhout, J. Moreno, P.M. Biesheuvel, L. Boels, W.M. de Vos , „Produced water
treatment by membranes: A revi ew from a colloidal perspective”, Journal of Colloid and
Interface Science , Vol. 487, Pg. 523 -534, 2016
[17]. Sh. K. Amin , H. A. M. Abdallah , M. H. Roushdy , S. A. El -Sherbiny , „An Overview of
Production and Deve lopment of Ceramic Membranes ”, International Journal of Applied
Engineering Research, Vol. 11, Pg. 7708 -7721 , 2016
[18]. Boor Singh Lalia, Victor Kochkodan, Raed Hashaikeh , Nidal Hilal , „A review on
membrane fabrication: Struct ure, properties and performance relationship ”, Desalination,
Vol.326 Pg. 77–95, 2013
[19]. Somayeh Norouzbahari, Reza Roostaazada, Mehrdad Hesampour, „ Crude oil desalter
efflu ent treatment by a hybrid UF/RO membrane separation process ”, Desalination , Vol. 238,
Pg. 174–182, 2009
[20]. Moham mad Vahid Sarfaraza, Ehsan Ahmadpoura, Abdolhamid Salahi, Fatemeh
Rekabdar, Behrooz Mirzab , „Experimental inves tigation and modeling hybrid nano -porous
mem brane process for industrial oily wastewater treatment ”, Chemical Engineering
Research and Design, Vol. 90, Pg. 1642 –1651 , 2012
[21]. Abdolhamid Salahi, Iman Noshadi, Ramin Badrnezhad, Baishali Kanjilal , Toraj
Mohammadi , „Nano -porous membrane process for oily waste water treatment:
Optimization using response surfa ce methodology ”, Journal of Environmental Chemical
Engineering , Vol. 1, Pg. 218 -225, 2013

66
[22]. Soheil Dadari, Masoud Rahimi , Sirus Zinadini , „Crude oil desalter effluent tre atment
using high flux synthetic nanocomposite NF me mbrane -optimization by resp onse surface
methodology ”, Desalination, Vol. 377, Pg. 34–46, 2016
[23]. D.A. Guiseinov, „Calcule tehnologice în prelucrarea țițeiului”, Ed. Tehnică București
1967
[24]. K. Zeidani& A. Bahadori , „N ew Equations Pre dicting the Best Performance of
Electrostatic Desalter ”, Petroleum science and Technology , Vol. 26, Pg . 40-49, 2008
[25]. Regulament de funcționare -Instalația DAV/Secția 1, Facicola de operare III -”Instrucțiuni
specifice pentru sănătate și securitate î n muncă , situa ții de urgență și protecț ia mediului ”,
Rompetrol