مدیریتزیرآبه برج های خنک کن یکی از موضوعات اساسی در بهره برداری از آنها می باشد که معمولاً برای رسیدن به استانداردها و قوانین ملی و بین المللی نیاز به تصفیه دارد. روش های معمول مدیریتزیرآبه شامل دفع به آب های سطحی و زیرزمینییا واحدهای تصفیه فاضلاب؛ و سیستم بدون دفع مایع (zld) می باشد. در مقایسه با سایر روش ها، zld ترجیح داده می شود، زیرا علاوه بر کاهش اثرات زیست محیطی نیروگاه ها و پالایشگاه ها، می توان آن را بازیافت نمود. zld نوعاً شامل یکیا ترکیبی از تصفیه های پیشرفته ی (1) فیلتراسیون غشائی؛ (2) الکترودیالیز؛ (3) تبخیر؛ و (4) ترسیب شیمیایی با آهک و سودا می شود.هدف از تصفیه یزیرآبه، بازیافت آن با کیفیتی برابر یا بهتر از آب جبرانی برج های خنک کن می باشد، به گونه ای که بتوان آن را به چرخه ی سیستم خنک کننده بازگرداند. نتایج حاصل شده نشان می دهد سیستم های غشائی، روشی کاربردی و امکان پذیر برای تصفیه یزیرآبه برج های خنک کنیاست که از آب شهر استفاده می کنند. امکان پذیری تصفیه توسط غشاءهای صنعتی اسمز معکوس (bw30) و نانوفیلتر (nf90) در یک پایلوت نیمه صنعتی انجام شد. در آزمایشات مشاهده شد که نانوفیلتراسیون با غشاء nf90 قادر است املاح محلول زیرآبه را ازmg/l 1500به mg/l 87 با بازیافت52% در تصفیهی تک مرحله ای و بهmg/l 178با بازیافت 70% در تصفیه ی دو مرحله ای کاهش دهد. با استفاده از غشاء اسمز معکوس bw30 نیز در شرایطیکسان، غلظت املاح به mg/l 46 با بازیافت23% در تصفیه ی تک مرحله ای و mg/l 61 با بازیافت 40% در تصفیه ی دو مرحله ای کاهش یافت. در این مطالعه اثر tds، فشار و دمای خوراک در سه سیستم (جریان plug، بازگشت جریان و سیستم چند مرحله ای) بر کیفیت آب نفوذی، درصد حذف املاح و میزان بازیافت بررسی شد.

آب های زیرزمینی و آب های همراه نفت دارای مقادیر قابل توجهی یون آهن ii محلول هستند. بعنوان نمونه آب های همراه نفت شامل مقادیری یون آهن محلول می باشند؛ ترکیب این یون با سولفید هیدروژن محلول در آب، رسوب سولفید آهن تولید می کند که با پرکردن خلل و فرج سنگ مخزن مشکلاتی را در برداشت از مخزن بوجود می آورد. همچنین در شبکه آبرسانی و صنایع، حضور یون آهن در آب مشکلاتی را بوجود می آورد. از آنجا که روش هوادهی روشی ارزان و سازگار با محیط زیست نسبت به روش افزودنی های شیمیایی و سایر روش ها برای حذف آلودگی یون های آهن از آب می باشد، و با توجه به کاهش هزینه ها و صرف انرژی کمتر این روش حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر جداسازی یون های آهن به روش هوادهی مستقیم بوسیله راکتور ستون حبابی مورد بررسی قرار گرفته است. اثر پارامترهای عملیاتی مختلف همانند سرعت هوادهی، ph و غلظت اولیه آهن ii بر سرعت اکسیداسیون بررسی شده است. از طرف دیگر اثر کاتالیستی یون های مس ii و روی ii، اکسید مس ii و اکسید روی ii و نانوپودر اکسید مس ii و نانوپودر اکسید روی ii و همچنین اثر فتوکاتالیستی نانوپودر اکسید روی ii بر واکنش اکسیداسیون آهن ii بررسی گردید. با افزایش سرعت هوادهی میزان اکسیداسیون آهن ii اندکی افزایش می یابد.سرعت اکسیداسیون آهن ii هنگامیکه غلظت اولیه آهن بالاتر است، بیشتر خواهد بود. این اثر بدلیل اثر اتوکاتالیستی هیدروکسید فریک است.حضور یون مس ii و یون روی ii در محلول سرعت اکسیداسیون آهن ii را افزایش می دهد. اثر نانوپودر اکسید بر اکسیداسیون بیشتر از اثر اکسید و اثر اکسید بیشتر از یون می باشد. هر چند اثر یون، اکسید و نانوپودر مس ii بترتیب بیشتر از اثر یون، اکسید و نانوپودر روی ii بود.

با توجه به افزایش مصرف انرژی و اهمیت سوخت های فسیلی، هدف از مطالعه پیش رو، بررسی تاثیر نانوذرات بر ویسکوزیته و فرایند تزریق بخار روی نمونه های واقعی مغزه و نفت مخازن ایران جهت افزایش بازدهی ازدیاد برداشت نفت سنگین می باشد. مطالعات بر روی دو نوع مغزه کربناته آهکی و ماسه سنگ انجام شد. مغزه ها به صورت استوانه ای با قطر 3/8 و طول 7-7/5 سانتیمتر، از مخازن نفت سنگین ایران تهیه گردید. تراوایی موثر در مغزه کربناته 0/1و در ماسه سنگ، 178 تا 200 میلی دارسی، تخلخل موثر بین 18 تا 30 % است. در آزمایش ها از دو نمونه نفت مخازن ایران با درجه api برابر 13/25 و 21 استفاده شد. در فاز اول رساله، میزان تاثیر نانوذرات اکسید آهن (iii)، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم، اکسید تنگستن ، اکسید روی، آلومینا و اکسید مس بر کاهش ویسکوزیته نفت سنگین بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات اکسید آهن، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم و اکسید تنگستن در غلظت های کم و در دماهای بالا، منجر به کاهش ویسکوزیته نفت سنگین شد در حالی که حضور نانوذرات اکسید روی، آلومینا و اکسید مس در شرایط مشابه باعث افزایش ویسکوزیته نفت گردید. آزمایش های انجام شده نشان داد که برای هر نانوذره دما و غلظتی بهینه وجود دارد که در آن بیشترین کاهش در ویسکوزیته نفت سنگین رخ می دهد. بیشترین حد کاهش ویسکوزیته به میزان 65% و برای نانوذرات اکسید آهن (2/0% وزنی) و در دمای 100 درجه سانتی گراد مشاهده شد. در فاز دوم ا ین پژوهش، به بررسی تاثیر چهار نانو ذره کاهش دهنده ویسکوزیته، بر روی فرایند تزریق بخار، پرداخته شد. در این آزمایش ها، از مخلوط نانوذرات و بخار آب مقطر استفاده شد. علاوه بر آن تاثیر تراوایی مغزه روی بازیابی نفت سنگین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های فرایند تزریق بخار نشان داد که تزریق مخلوط بخار با برخی نانوذرات از جمله نانو اکسید آهن و نانو اکسید تنگستن، باعث افزایش بازیابی نفت سنگین به ترتیب 1/8 و 1/5 برابر می گردد. در فاز سوم رساله به مدلسازی فرایند تزریق بخار به صورت یک و سه بعدی، پرداخته شد. نتایج مدلسازی یک بعدی با نتایج حاصل از آزمایش ها مقایسه گردید که 93/8% تطابق بین داده های آزمایشگاهی و مدلسازی مشاهده شد. با مقایسه بین نتایج حاصل از مدل سه بعدی مخزن در ابعاد واقعی و شبیه سازی مخزن با استفاده از نرم افزار cmg، دقت بالای مدل سازی سه بعدی با میانگین خطا 7/82 % تایید شد. اثر عامل های تراوایی مخزن، کیفیت بخار و فشار تزریقی بر روی بازیابی نفت توسط مدل سه بعدی بررسی شد. در فاز چهارم، سیستم آزمایشگاهی تزریق مخلوط نانوذرات و بخار آب با استفاده از نرم افزار cmg، شبیه سازی شد و با داده های آزمایشگاهی مطابقت داده شد. این کار با استفاده از تغییر در ویسکوزیته سیال تزریقی، نفوذ نانوذرات در مغزه و واکنش احتمالی نانوذرات با نفت درون مغزه که منجر به تغییر ویسکوزیته نفت سنگین می شود، صورت گرفت. پس از مقایسه نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی، تزریق نانوذرات در مخزن با ابعاد واقعی شبیه سازی گردید که نتایج حاصله نشان داد میزان برداشت نفت سنگین در فرایند تزریق بخار، با استفاده از نانوذرات می تواند به دوبرابر برسد.