بررسی آلودگی های نفتی با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی و ارائه راهکارهایی جهت کنترل و حذف آن ها درسفره آب زیرزمینی تهران در ناحیه شرکت پالایش نفت تهران

آلودگی منابع آب زیرزمینی توسط آلاینده های آلی یکی از نگرانی های اصلی زیست محیطی می باشد. از این رو تأکید زیادی بر مدیریت منابع آب زیرزمینی در سال های اخیر صورت گرفته است. روش های دقیقی برای پیش بینی انتقال آلاینده ها از طریق محیط های متخلخل زیرسطحی مورد نیاز است تا محدوده آلوده مشخص شده و به موقع جهت کنترل و محدود کردن آن اقدام نمود. در زمان حاضر، در شرکت پالایش نفت تهران و مجاور آن، نفت به صورت لایه ای بر روی سطح آب زیرزمینی موجود است. بررسی های صحرایی نشان داده است که آلودگی آب های زیرزمینی و خاک ناحیه وسیعی را شامل می گردد و لایه نفت در بیشتر چاه های ناحیه مشاهده شده است. بر طبق این بررسی ها، بیش از 1440000 متر مکعب نفت در سراسر محدوده شرکت پالایش نفت تهران و ناحیه صنعتی ری وجود دارد. در این تحقیق، با توجه به شرایط ناحیه و داده های حاصل از اندازه گیری های صحرایی و داده های موجود در متون منتشر شده، مدل های جامع و کاملی برای هر منطقه ارائه گردید تا از نتایج حاصل از آن ها بتوان برای طراحی یک روش مناسب پاک سازی استفاده نمود. برای نیل به این هدف، ابتدا یک مدل مفهومی صحیح که نشان دهنده مکانیزم های موثر در انتقال واکنشی آلاینده های نفتی، توسعه پلوم آلودگی و همچنین واکنش های هیدروژئوشیمیایی درگیر باشد، طراحی گردید. سپس انتقال واکنشی چند مولفه ای و چند فازی هیدروکربن های نفتی در سیستم جریان آب زیرزمینی منطقه اشباع شده ناحیه صنعتی ری با استفاده از نرم افزار تجاری چندمنظوره phoenics به صورت دو بعدی مدل گردید. این نرم افزار معادلات مدل را بر اساس روش عددی حجم های محدود حل می کند. برای مدل سازی عبارات غیر خطی معادلات دیفرانسیل حاکم در نرم افزار phoenics، کدنویسی های لازم به زبان pil (زبان ورودی نرم افزار) در فایل q1 و با مراجعه به زیر برنامه ground و انجام کدنویسی دیگر به زبانfortran 99 برای تمام محاسبات غیر استاندارد برای این نرم افزار انجام شد. در ابتدا، صحت نتایج مدل عددی به وسیله مقایسه نتایج مدل عددی با حل های تحلیلی برای سیستم های ساده و فرآیندهای منفرد و نتایج حاصل از سناریوهای مدل شده توسط سایر محققین برای سیستم های پیچیده تأیید و اعتبارسنجی گردید. با توجه به صحت و تطابق خوب نتایج حاصل از مدل سازی انجام شده در این تحقیق ، مدل برای پیش بینی انتقال واکنشی چند مولفه ای و چند فازی آلاینده های هیدروکربنی در منطقه مورد مطالعه بسط داده شد. برای کالیبراسیون مدل طراحی شده، نتایج آن با داده های صحرایی پس از 36 سال از آغاز نشت مقایسه گردید که حاکی از انطباق خوب نتایج با داده های صحرایی بود. سپس مدل برای پیش بینی انتقال واکنشی هیدروکربن های نفتی تحت سناریوهای مختلف بعد از گذشت 15 سال از اتمام عملیات صحرایی اجرا گردید. از ویژگی های مهم مدل حاضر در نظر گرفتن منبع تولید آلودگی متغیر، جذب خطی و واکنش سینتیکی موند، میکائیل- منتن، مرتبه اول و مرتبه صفر علاوه بر فرآیندهای فیزیکی انتقال می باشد. برای ارزیابی عدم قطعیت های مدل طراحی شده در این تحقیق از روش تحلیل حساسیت استفاده گردید. برای ملاحظه پاسخ مدل به تغییرات در مقادیر پارامترهای استفاده شده برای مدل سازی، حساسیت مدل به تغییرات در ضریب پراکندگی، ضریب توزیع، پارامترهای مربوط به مدل های سینتیکی موند، میکائیل- منتن، مرتبه اول و مرتبه صفر بر روی پلوم آلاینده ها با انجام چندین شبیه سازی بررسی گردید. تحلیل حساسیت نشان می دهد که مدل نسبت به تغییرات در ضریب پراکندگی، ضریب توزیع، پارامترهای مربوط به مدل های سینتیکی میکائیل- منتن، مرتبه اول و مرتبه صفر حساس، اما نسبت به تغییرات پارامترهای مربوط به مدل سینتیکی موند غیر حساس است. در نتیجه حذف فاز آزادnapl بعد از 42 سال، تغییرات چشمگیری در توزیع غلظت فاز محلول هیدروکربن های نفتی ایجاد می گردد. اما سفره آب زیرزمینی هنوز آلوده است و برای پاک سازی فاز محلول آلودگی، باید یک روش به سازی مناسب و مقرون به صرفه مثل روش به سازی بیولوژیکی با توجه به شرایط منطقه طراحی شود. به طور کلی، نتایج به دست آمده از چنین مطالعاتی می تواند جهت پایش مناطق آلوده و در طراحی روش هایی جهت کنترل انتقال آلودگی و به حداقل رساندن اثرات مخرب زیست محیطی آن در سیستم های آبخانه ای مورد استفاده قرار گیرد.