Date of Award

11-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Water Resources

Department

Civil and Environmental Engineering

First Advisor

Dr. Ashraf Aly Hassan

Second Advisor

Dr. Mohamed Hamouda

Abstract

Produced water (PW) is the effluent generated during oil mining and extraction. On average, for every barrel of oil, 4 - 5 barrels of PW are generated worldwide. In UAE, 1.22 billion cubic meters of PW were generated in the year 2017. Proper management of PW is thus very important taking into account the large volumes of it being generated. In addition, PW is considered toxic as it contains various contaminants such as aliphatic and aromatic hydrocarbons, inorganic salts, metals, phenols, radioactive materials, and chemical additives. Disposal of untreated PW into oceans and water bodies can cause adverse effects on human health and the environment. Therefore, proper treatment is required before reuse or disposal. The currently used methods of treatment include physical and chemical treatments that are expensive and increase the overall cost of the oil product. Biological treatments are, therefore, recommended as an economical alternative. Microalgae can utilize contaminants in the PW as nutrient sources and thus be used for bioremediation. In this study, microalgae enriched and grown in wastewater were acclimatized to three different produced water samples, obtained from different geographical regions, one being onshore and the other two being offshore. Acclimatization was attained following progressive adaptation in a steadily increasing ratio of produced water. The algae which could adapt and grow in the highest ratio in minimum time was used for bioremediation of produced water at a concentration of 6.25% (v/v). The microscopic examination revealed that the dominant species were Chlorella. Treatment was done in batch reactors for seven days. Treatment efficiency was examined by measuring parameters such as pH, COD, TOC, conductivity, salinity, TDS, anions, and alkalinity. COD removal between 22 - 44% and TOC between 4 - 25% were achieved. A reduction of 12 - 18% of EC, 12 - 20% TDS, 13 - 22% salinity, 16 - 25% chloride ion concentration and an increase of 78 - 85% alkalinity were observed in the three produced water samples over a 7-day treatment period.

Arabic Abstract

لمياه المنتجة هي النفايات السائلة المتولدة أثناء التنقيب عن النفط واستخراجه. في المتوسط، لكل برميل نفط يتم إنتاج 4–5 براميل من المياه المنتجة في جميع أنحاء العالم. في دولة الإمارات العربية المتحدة، تم إنتاج 1.22 مليار متر مكعب من المياه المنتجة في عام 2017.

وبالتالي فإن الإدارة السليمة للمياه المنتجة هام للغاية مع الأخذ في الاعتبار الأحجام الكبيرة منها. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر المياه المنتجة سامة لاحتوائها على ملوثات مختلفة مثل الهيدروكربونات الأليفاتية والعطرية والأملاح غير العضوية والمعادن والفينولات والمواد المشعة والإضافات الكيميائية.

يمكن أن يتسبب التخلص من المياه المنتجة غير المعالجة في المحيطات والأجسام المائية في آثار ضارة على صحة الإنسان والبيئة. لذلك، المعالجة المناسبة مطلوبة قبل إعادة الاستخدام أو التخلص من المياه المنتجة. تشمل طرق المعالجة المستخدمة حالياً المعالجات الفيزيائية والكيميائية باهظة الثمن والتي تزيد من التكلفة الإجمالية للنفط. لذلك، يوصى باستخدام العلاجات البيولوجية كبديل اقتصادي.

يمكن أن تستخدم الطحالب الدقيقة الملوثات في المياه المنتجة كمصادر مغذية وبالتالي يمكن استخدامها للمعالجة الحيوية. في هذه الدراسة، تم أقلمة الطحالب الدقيقة المخصبة والمزروعة في مياه الصرف الصحي على ثلاث عينات مختلفة من المياه المنتجة عن طريق التكيف التدريجي في نسبة الزيادة المطردة للمياه المنتجة التي تم الحصول عليها من مناطق جغرافية مختلفة، إحداها برية واثنتان بحرية.

تم تحقيق التأقلم بعد التكيف التدريجي في زيادة نسبة المياه المنتجة بشكل مطرد. تم استخدام الطحالب التي يمكن أن تتكيف وتنمو بأعلى نسبة في أقل وقت للمعالجة الحيوية للمياه المنتجة بتركيز 66.25% (حجم/حجم).

أظهر الفحص المجهري أن الأنواع السائدة كانت كلوريلا، كما تم الكشف عن وجود أنواع نانوكلوروبسيس. تمت المعالجة في مفاعلات على مدى سبعة أيام.

تم فحص كفاءة المعالجة عن طريق قياس عناصر مثل الأس الهيدروجيني، وCOD، وTOC، والموصلية، والملوحة، وTDS، والأيونات السالبة والقلوية. تم إزالة COD بنسبة تتراوح بين 22–44%، كما تمت إزالة EC بنسبة 12–18%، وTDS بنسبة 12–20%، والملوحة بنسبة 13–22%، و16–25% من تركيز أيون الكلوريد. وتمت زيادة القلوية بنسبة 78–85% في عينات المياه المنتجة الثلاثة على مدى فترة معالجة مدتها 7 أيام.

Arabic Comments

الكلمات المفتاحية: المياه المنتجة، المعالجة الحيوية، التأقلم، الطحالب الدقيقة، كفاءة الإزالة.

Download
COinS