Yıl 2018, Cilt 23, Sayı 2, Sayfalar 13 - 28 2018-08-31

Investigation of Biological Treatability of Produced Water Generated from Oil and Gas Fields
PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

Recep KAYA [1] , Hale ÖZGÜN [2] , Börte KÖSE-MUTLU [3] , M. Evren ERŞAHİN [4] , Mahmut ALTINBAŞ [5] , Sema SAYILI [6] , Pelin HOŞHAN [7] , Doğa ATAY [8] , Esra EREN [9] , Cumali KINACI [10] , İsmail KOYUNCU [11]

109 129

Produced water is co-produced during oil and gas production and the oil/water mixture is pumped out of the well to the surface. Produced water contains various organic and inorganic components and thus, should be treated properly before its discharge. Physical, chemical and biological methods are used for the treatment of produced water. The aim of this study was to determine the biological treatability of produced water originated from oil and natural gas fields. Within this concept, produced water from oil and natural gas field, and from natural gas field was treated by sequencing batch reactors (SBR). Because of the high salinity content of the produced water from natural gas field, biological treatability of the samples from this field was very low. Average COD removal efficiency of 68% was achieved in the SBR treating produced water from oil and natural gas field. Non-biodegradable (inert) fractions of the produced water were also determined in the study. Biodegradable COD constituted 86% of total COD in the produced water. The rest part of the total COD was found as inert (particulate and soluble) COD. Determination of the inert characterization and biological treatability of the produced water is very critical for the selection of the most appropriate treatment method.

Üretim atıksuyu petrol ve doğalgaz üretimi sırasında oluşarak petrol ve doğalgazın yeraltından pompalanması ile birlikte yüzeye çıkmaktadır. Üretim atıksuyu, içerisinde birçok organik ve inorganik bileşik içeren ve bu nedenle deşarjı öncesinde uygun şekilde arıtılması gereken bir atıksu türüdür. Üretim atıksularının arıtılmasında fiziksel, kimyasal ve/veya biyolojik yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, petrol ve doğalgaz üretim atıksularının biyolojik olarak arıtılabilirliğinin ortaya konması amaçlanmıştır. Bu kapsamda; petrol ve doğalgaz üretimi ve sadece doğalgaz üretimi yapan sahalardan elde edilen üretim atıksuyu ardışık kesikli reaktör (AKR) sisteminde arıtılmıştır. Doğalgaz üretim sahasından alınan atıksuyun yüksek tuzluluk içeriğinden dolayı, biyolojik arıtılabilirliğinin düşük seviyede olduğu görülmüştür. Petrol ve doğalgaz üretim sahasından alınan üretim atıksuyunda ise ortalama KOİ giderim verimi %68 seviyesine ulaşmıştır. Petrol ve doğalgaz üretim atıksuyunun biyolojik olarak arıtılamayacak (inert) fraksiyonları da çalışma kapsamında belirlenmiştir. Üretim atıksuyunda %86 oranında biyolojik olarak giderilebilen KOİ içeriği olduğu saptanmış ve geri kalan kısmın inert partiküler ve inert çözünmüş KOİ olduğu tespit edilmiştir. Üretim atıksuyunda inert karakterizayonun ve biyolojik arıtılabilirliğinin belirlenmesi, en uygun arıtma prosesi seçiminde yol gösterici olması bakımından oldukça önemlidir.




  • Adewumi, M.A., Erb, J.E., Watson, R.W. (1992) Design considerations for a cost effective treatment of stripper oil well producedwater, ProducedWater: Technological/Environmental Issues and Solutions, Plenum Publishing Corp., New York. doi: 10.1007/978-1-4615-2902-6
  • Ahmadun, F.R., Pendashteh, A., Abdullah, L.C., Biak, D.R.A., Madaeni, S.S., Abidin, Z.Z. (2009) Review of technologies for oil and as produced water treatment, Journal of Hazardous Materials, 170, 530–551 doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.05.044
  • API (1997). Oil and Gas Waste Management – Preliminary Results from API Survey, American Petroleum Institute.
  • AWWA (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association (APHA): Washington, DC, USA.
  • Barrufet, M., Burnett, D., Mareth, B. (2005) Modeling and operation of oil removal and desalting oilfield brines with modular units, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, USA.
  • Campos J.C., Borges R.M.H., Oliveira Filho A.M., Nobrega R. and Sant’Anna Jr. G.L. (2002) Oilfield wastewater treatment by combined microfiltration and biological processes. Water Research, 36:95–104. doi: 10.1016/S0043-1354(01)00203-2
  • Dfaz, M.P., Grigson, S.J.W., Peppiat, C.J., Burgess, G. (2000) Isolation and characterization of novel hydrocarbon-degrading euryhaline consortia from crude oil and mangrove sediments, Marine Biotechnology 2 522–532. doi: 10.1007/s101260000037
  • Doyle, D.H., Brown, A.B. (2000) Produced water treatment and hydrocarbon removal with organoclay, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, USA. doi:10.2118/63100-MS
  • Dyke, C.A. (1992) Reducing aqueous boron concentrations with reverse osmosis membranes operating at a high pH, US Patent No. 5,250,185.
  • Ezechi, E. H., Sapari, N., Menyechi, E. J., Ude, C. M., Olisa, E. (2017) Treatment of produced water in a floating carrier bioreactor. Environmental Engineering Research, 22, 210-215. doi: 10.4491/eer.2016.123
  • Freire, D.D.C., Cammarota, M.C., Sant’Anna, G.L. (2001) Biological treatment of oil field wastewater in a sequencing batch reactor, Environmental Technology 22, 1125–1135. doi: 10.1080/09593332208618203
  • Garbutt, C.F. (1997) Innovative treating processes allow steam flooding with poor quality oilfield water, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA, 5–8 October. doi: 10.2118/38799-MS
  • Garbutt, C.F. (1999) Water treatment process for reducing the hardness of an oilfield produced water, US Patent No. 5,879,562.
  • Hansen BR, Davies SRH. (1994) Review of potential technologies for the removal of dissolved components from produced water. Chemical Engineering Research and Design 72:176–88.
  • Hommel, R.K. (1990) Formation and physiological role of biosurfactants produced by hydrocarbon-utilizing microorganisms, Biodegradation 1 107–119. doi: 10.1007/978-94-011-3452-1_3
  • Jimenez, S., Mico, M. M., Arnaldos, M., Medina, F., Contreras, S. (2018) State of the art of produced water treatment. Chemosphere, 192, 186-208. doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.10.139
  • Kayaalp, N., Ersahin, M. E., Ozgun, H., Koyuncu, I., & Kinaci, C. (2010) A new approach for chemical oxygen demand (COD) measurement at high salinity and low organic matter samples. Environmental Science and Pollution Research, 17(9), 1547-1552. doi: 10.1007/s11356-010-0341-z
  • Kose Mutlu, B., Ersahin, M.E., Ozgun, H., Kaya, R., Kinaci, C., Koyuncu, I. (2017) Influence of powdered and granular activated carbon system as a pre-treatment alternative on membrane filtration of produced water, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 92(2), 283-291. doi: 10.1002/jctb.4996
  • Kose, B., Ozgun, H., Ersahin, M.E., Dizge, N., Koseoglu-Imer, D.Y., Atay, B., Kaya, R., Altınbas, M., Sayili, S., Hoshan, P., Atay, D., Eren, E., Kinaci, C., Koyuncu, I. (2012) Performance evaluation of a submerged membrane bioreactor for the treatment of brackish oil and natural gas field produced water, Desalination, 285, 295-300. doi: 10.1016/j.desal.2011.10.016
  • Mondal S. and Wickramasinghe S.R. (2008) Produced water treatment by nanofiltration and reverse osmosis membranes. Journal of Membrane Science 322:162–170. doi: 10.1016/j.memsci.2008.05.039
  • Morrow L.R., Martir W.K., Aghazeynali H., WrightnD.E. (1999) Process of treating produced water with ozone, US Patent No. 5,868,945.
  • Neff J.M., Sour T.C., Maciolek N. (1989) Fate and Effects of Produced Water Discharges in Nearshore Marine Waters, American Petroleum Institute, Washington, DC. American Petroleum Institute Publication No. 4472. doi: 10.1007/978-1-4615-2902-6_29
  • Orhon D., Artan, N. (1994) Modelling of Activated Sludge Systems, Technomic Publishing Co. Inc., Lanchester, Basel, Switzerland. doi: 10.1111/j.1747-6593.1995.tb01620.x
  • Ozgun, H., Ersahin, M.E., Erdem, S., Atay, B., Sayili, S., Eren, E., Hoshan, P., Atay, D., Altinbas, M., Kinaci, C., Koyuncu, I. (2013a) Comparative evaluation for characterization of produced water generated from oil, gas and oil-gas production fields, Clean-Soil Air Water, 41(12), 1175-1182. doi: 10.1002/clen.201200204
  • Ozgun, H., Ersahin, M.E., Erdem, S., Atay, B., Kose, B., Kaya, R., Altinbas, M., Sayili, S., Hoshan, P., Atay, D., Eren, E., Kinaci, C., Koyuncu, I. (2013b) Effects of the pre-treatment alternatives on the treatment of oil-gas field produced water by nanofiltration and reverse osmosis membranes, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 88, 1576-1583. doi: 10.1002/jctb.4007
  • Öztürk, İ., Yetilmezsoy, K., Ekdal, A., Cüceloğlu, G., Güven, H. (2016) Çevre Mühendisleri için İstatistik ve Deneysel Tasarım, İSTAÇ A.Ş., İstanbul, Türkiye.
  • Piemonte, V., Di Paola, L., Prisciandaro, M. (2016) Two phase partitioning bioreactor applied to produced water treatment. Journal of Water Reuse and Desalination, 6(2), 274-279. doi: 10.1080/19443994.2016.1148222
  • Qiao, X., Zhang, Z., Yu, J., Ye, X., (2008) Performance Characteristics of A Hybrid Membrane Pilot-Scale Plant for Oilfield-Produced Wastewater, Desalination 225, 113–122. doi: 10.1016/j.desal.2007.04.092
  • Stephenson MT. (1992) Components of produced water: a compilation of industry studies. Journal of Petroleum Technology 44:548–603. doi: 10.2118/23313-PA
  • Stoll, Z.A., Forrestal, C., Ren, Z.J., Xu, P. (2015) Shale gas produced water treatment using innovative microbial capacitive desalination cell. Journal of Hazardous Materials, 283, 847-855. doi: 10.1016/j.jhazmat.2014.10.015
  • Tao, F.T., Curtice, S., Hobbs, R.D., Sides, J.L., Wieser, J.D., Dyke, C.A., Tuohey, D., Pilger, P.F. (1993) Reverse osmosis process successfully converts oil field brine into freshwater, Oil and Gas Journal 91 (1993) 88–91.
  • Tellez GT, Nirmalakhandan N, Gardea-Torresdey JL. (1995) Evaluation of biokinetic coefficients in degradation of oilfield produced water under varyingsalt concentrations. Water Research 29:1711–8. doi: 10.1016/0043-1354(94)00328-5
  • Wei, N., Wang, X.H., Li, F.K., Zhang, Y.J., Guo, Y. (2003) Treatment of high-salt oil field produced water by composite microbial culture, Urban Environment & Urban Ecology 16 10–12.
  • Yang, Z.G., Zhang, N.S. (2005) Treatment of produced wastewater by flocculation settlement-Fenton oxidation–adsorption method, Journal of Xi’an Shiyou University Natural Science Edition 20 50–53
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Dergi Bölümü Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Yazar: Recep KAYA (Sorumlu Yazar)
Kurum: Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul ** Çevre Mühendisliği Bölümü, İnşaat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul
Ülke: Turkey


Yazar: Hale ÖZGÜN
Kurum: Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul ** Çevre Mühendisliği Bölümü, İnşaat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul
Ülke: Turkey


Yazar: Börte KÖSE-MUTLU
Kurum: Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul ** Çevre Mühendisliği Bölümü, İnşaat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul
Ülke: Turkey


Yazar: M. Evren ERŞAHİN
Kurum: Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul ** Çevre Mühendisliği Bölümü, İnşaat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul
Ülke: Turkey


Yazar: Mahmut ALTINBAŞ
Kurum: Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul ** Çevre Mühendisliği Bölümü, İnşaat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul
Ülke: Turkey


Yazar: Sema SAYILI
Kurum: Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı, Soğütözü, Çankaya, Ankara
Ülke: Turkey


Yazar: Pelin HOŞHAN
Kurum: Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı, Soğütözü, Çankaya, Ankara
Ülke: Turkey


Yazar: Doğa ATAY
Kurum: Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı, Soğütözü, Çankaya, Ankara
Ülke: Turkey


Yazar: Esra EREN
Kurum: Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı, Soğütözü, Çankaya, Ankara
Ülke: Turkey


Yazar: Cumali KINACI
Kurum: Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul ** Çevre Mühendisliği Bölümü, İnşaat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul
Ülke: Turkey


Yazar: İsmail KOYUNCU
Kurum: Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK), İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul ** Çevre Mühendisliği Bölümü, İnşaat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, Sarıyer, İstanbul
Ülke: Turkey


Bibtex @araştırma makalesi { uumfd357454, journal = {Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering}, issn = {2148-4147}, eissn = {2148-4155}, address = {Uludağ Üniversitesi}, year = {2018}, volume = {23}, pages = {13 - 28}, doi = {10.17482/uumfd.357454}, title = {PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ}, key = {cite}, author = {KOYUNCU, İsmail and SAYILI, Sema and KAYA, Recep and HOŞHAN, Pelin and ALTINBAŞ, Mahmut and ERŞAHİN, M. Evren and ÖZGÜN, Hale and EREN, Esra and ATAY, Doğa and KINACI, Cumali and KÖSE-MUTLU, Börte} }
APA KAYA, R , ÖZGÜN, H , KÖSE-MUTLU, B , ERŞAHİN, M , ALTINBAŞ, M , SAYILI, S , HOŞHAN, P , ATAY, D , EREN, E , KINACI, C , KOYUNCU, İ . (2018). PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 23 (2), 13-28. DOI: 10.17482/uumfd.357454
MLA KAYA, R , ÖZGÜN, H , KÖSE-MUTLU, B , ERŞAHİN, M , ALTINBAŞ, M , SAYILI, S , HOŞHAN, P , ATAY, D , EREN, E , KINACI, C , KOYUNCU, İ . "PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 23 (2018): 13-28 <http://dergipark.gov.tr/uumfd/issue/36936/357454>
Chicago KAYA, R , ÖZGÜN, H , KÖSE-MUTLU, B , ERŞAHİN, M , ALTINBAŞ, M , SAYILI, S , HOŞHAN, P , ATAY, D , EREN, E , KINACI, C , KOYUNCU, İ . "PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 23 (2018): 13-28
RIS TY - JOUR T1 - PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ AU - Recep KAYA , Hale ÖZGÜN , Börte KÖSE-MUTLU , M. Evren ERŞAHİN , Mahmut ALTINBAŞ , Sema SAYILI , Pelin HOŞHAN , Doğa ATAY , Esra EREN , Cumali KINACI , İsmail KOYUNCU Y1 - 2018 PY - 2018 N1 - doi: 10.17482/uumfd.357454 DO - 10.17482/uumfd.357454 T2 - Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering JF - Journal JO - JOR SP - 13 EP - 28 VL - 23 IS - 2 SN - 2148-4147-2148-4155 M3 - doi: 10.17482/uumfd.357454 UR - http://dx.doi.org/10.17482/uumfd.357454 Y2 - 2018 ER -
EndNote %0 Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ %A Recep KAYA , Hale ÖZGÜN , Börte KÖSE-MUTLU , M. Evren ERŞAHİN , Mahmut ALTINBAŞ , Sema SAYILI , Pelin HOŞHAN , Doğa ATAY , Esra EREN , Cumali KINACI , İsmail KOYUNCU %T PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ %D 2018 %J Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering %P 2148-4147-2148-4155 %V 23 %N 2 %R doi: 10.17482/uumfd.357454 %U 10.17482/uumfd.357454
ISNAD KAYA, Recep , ÖZGÜN, Hale , KÖSE-MUTLU, Börte , ERŞAHİN, M. Evren , ALTINBAŞ, Mahmut , SAYILI, Sema , HOŞHAN, Pelin , ATAY, Doğa , EREN, Esra , KINACI, Cumali , KOYUNCU, İsmail . "PETROL VE DOĞAL GAZ ÜRETİM ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 23 / 2 (Ağustos 2018): 13-28. http://dx.doi.org/10.17482/uumfd.357454