Design and optimization of a resin technology system for the elimination of oil from industrial wastewater

Abstract

Les aigües residuals amb hidrocarburs són comuns en el sector del gas i el petroli. Representen un greu problema mediambiental, raó per la qual han de ser tractades tant per la seva descàrrega com per la seva reutilització. Els tractaments convencionals de tractament d'aigües olioses poden tenir problemes per a gestionar les emulsions i altres compostos orgànics dissolts en aquest tipus d'aigües residuals. Una resina oleofílica ha estat utilitzada per a l'estudi de l'eliminació d'oli en emulsió mitjançant un procés de coalescència i una resina polimèrica ha estat utilitzada per a l'estudi de l'eliminació d'hidrocarburs mitjançant l'adsorció. S'ha caracteritzat els continguts típics de les aigües residuals de la indústria petroquímica, identificat mètodes apropiats per a l'anàlisi rutinària. S'ha realitzat un estudi fonamental de l'impacte de les variables d'operació i la composició de les aigües residuals en sistemes de coalescència i adsorció a escala de laboratori per a determinar les condicions d'operació d'aquestes resines. Aquest treball ha permès determinar les variables crítiques en el rendiment dels sistemes de coalescència, desenvolupant un model predictiu bàsic. Estudis d'adsorció han mostrat diferent afinitat de l'adsorbent cap als compostos típics en aigües olioses. Proves pilot han estat realitzades amb l'objectiu de desenvolupar el concepte de l'eliminació d'hidrocarburs amb resines, ajudant a l'optimització del procés.

Las aguas residuales con hidrocarburos son comunes en el sector del gas y el petróleo. Representan un grave problema medioambiental, por lo que deben ser tratadas tanto para su descarga como su reutilización. Los tratamientos convencionales al tratamiento de aguas oleosas pueden tener problemas para gestionar las emulsiones y otros compuestos orgánicos disueltos en este tipo de aguas residuales. Una resina oleofílica ha sido estudiada para la eliminación de aceite en emulsión mediante un proceso de coalescencia y una resina polimérica ha sido utilizada para el estudio de la eliminación de hidrocarburos mediante adsorción. Se ha caracterizado los contenidos típicos de las aguas residuales de la industria petroquímica, identificando métodos apropiados para análisis rutinarios. Se ha realizado un estudio fundamental del impacto de las variables de operación y la composición de las aguas residuales en sistemas de coalescencia y adsorción a escala de laboratorio para determinar las condiciones de operación para estas resinas. Éste trabajo ha permitido determinar las variables críticas en el rendimiento de los sistemas de coalescencia, desarrollando un modelo predictivo básico. Estudios de adsorción han mostrado diferente afinidad del adsorbente hacia los típicos compuestos en las aguas oleosas. Pruebas piloto fueron llevadas a cabo con el objetivo de desarrollar el concepto de la eliminación de hidrocarburos mediante resinas, ayudando en la optimización del proceso.

Oily wastewater is commonplace in the oil & gas industry, and it poses a huge environmental problem that means they must be treated for discharge or reuse. The conventional approach for oily wastewater treatment can struggle to deal with the emulsified oil and dissolved organics found in this kind of wastewater. In this thesis we have aimed to explore the remediation of oily wastewater through the use of resin technology. An oleophilic resin has been studied for the removal of emulsified oil through a coalescence process, and a polymeric adsorbent has been studied for the purpose of removal of oil through adsorption mechanisms. The typical contents of petrochemical wastewater have been characterized, leading to the appropriate identification of appropriate methods for routine analysis. A fundamental study of the impact of operational variables and wastewater chemical composition on both coalescer and adsorption systems has been performed in a bench-scale experimental set-up in order to determine the operational limits of oilremoval resins. These efforts have allowed us to determine the critical variables for coalescer performance, and to develop a basic predictive model. Adsorption studies have shown the different affinity of the adsorbent for the different typical components of oily water. Pilot-scale testing has been used to develop further the concept of oil removal through resin technology and aiding in optimization of the process.