переработка нефтешлама путем центробежной сепарации

Переработка нефтешлама путем центробежной сепарации

Проблема очистки нефтешламов стоит более остро, чем очистка и утилизация твердых отходов. Нефтесодержащие шламы образуются при добычи нефти и газа, их транспортировки, переработки, снабжении и реализации потребителям. В настоящее время на Украине во всех областях скопились десятки тысяч тонн такого продукта и с каждым годом их количество увеличивается. Только на предприятиях нефтегазовой промышленности, портах, железнодорожном и автомобильном транспорте, нефтебазах и заправочных станциях республики Крым по предварительным подсчетам только в шламонакопителях в настоящее время скопилось более 20000 тонн. Многие мелкие предприятия вывозят нефтесодержащий шлам не имея разрешения органов санитарного надзора и охраны окружающей среды на городские и стихийные свалки.

Одним из факторов сдерживающим решение данной проблемы, является отсутствие реальных требований по очистке нефтешламов от нефтепродуктов (НП). Требования по концентрации нефтепродуктов в почве, 0,2 мг/кг [1], не достижима в реальных производственных условиях и создает непреодолимые трудности при согласовании с органами охраны природы любых работ по очистке шламов, как для “Заказчиков”, так и для разработчиков.

В тоже время, как показывают исследования, фоновая концентрация нефтепродуктов в почве часто превышает указанную цифру. Например, в городах Крыма, фоновая концентрация колеблется от 0,1 до 3,0г/кг.

Министерство охраны окружающей природной среды и ядерной безопасности должно в возможно короткий срок организовать в форме государственной программы тщательное исследование влияния нефтепродуктов на природу и человека по основным показателям:

– транслокационный;
– миграционный водный и миграционный воздушный;
– общесанитарный;

На основании проведенных исследований определить гигиенически обоснованную, предельно-допустимую концентрацию (ПДК) нефтепродуктов в почве для всей Украины.
Интересен опыт Татарстана (Россия), где имеется ПДК для всей республики Татарстан. На основании проведенных научных исследований и экспериментов в лабораторных и полевых условиях, ученые и практики различных институтов Татарстана и России установили ПДК нефтепродуктов в почве равной 1,5 г/кг. [2]. В качестве объекта исследований выбрана была сернистая нефть карбоновых отложений как наиболее токсичная из всех нефтей.

Хотелось бы обратить внимание на то, что общесанитарный показатель равен 5 г/кг, а это в 3 раза меньше принятой нормы ПДК. По известным нам иностранным источникам в некоторых странах дальнего зарубежья ПДК нефти в почве достигает 3 г/кг. Обоснованность этих цифр можно доказать также с помощью данных из отчетов научных исследований по самоочищению почв и практического применения биопрепаратов для очистки почв от нефтепродуктов, таких как зарубежных “Деворойл”, “Олеоварин”, “Файерзин”, российских “Биоприн”, препараты серии “Биодеструктор”, украинского “Эконадин” и т. д.

Изучив материалы этой проблемы (прежде всего опыт Татарстана), мы уверены, что ПДК на нефтепродукты в почве с учетом самоочищения превышает 1 г/кг. Поэтому, очистка нефтешлама до 1 ÷ 2 г/кг должна считаться достаточной для его утилизации, например путем использования в строительстве (отсыпка дорог, планировка территории и т.п., в крайнем случае, вывоз очищенного шлама на свалки в качестве строительного мусора). Принятие на Украине подобного, достижимого ПДК вызовет по нашему мнению интенсификацию работ по разработке и внедрению методов, технологий и установок для очистки нефтешлама. При конечной концентрации нефтепродуктов в очищенном шламе от 1,5 до 20 г/кг становиться технически и экономически приемлемым использования установок по очистки нефтешлама от нефтепродуктов. В дальнейшем происходит самоочистка под действием естественных микроорганизмов или с помощью биопрепаратов на полигонах (свалках) или в биореакторах.

Shows 2010
Milano
Paris
Berlin
New York
London

Shows 2011
Milano
Paris
Berlin
New York
London

Special Events
Fashion Party 2011
Fashion Countdown Party 2010
Fashion Day Milano
Model Workshops

Тел. +7 (495) 585-89-63

В основе проекта лежит технология переработки органических отходов промышленности (нефтяных шламов, отработанных масел и др.) в товарное топливо. Проблема утилизации и дальнейшее использование, т.е. сжигания, нефтешламов на сегодняшний день не освоена и стоит очень остро. Предлагается способ переработки нефтешламов путём использования центробежного оборудования и диспергирования нефтесодержащей жидкости (НСЖ) используя свойства естественных поверхностно-активных веществ (ПАВы), выявляя или добавляя их в НСЖ. Данное топливо может эффективно гореть как в топках ТЭЦ, так и в котельно-бытовых установках средней производительности. По эффективности такое топливо приближается к газовому. Испытания показали, что оптимальное количество воды в топливе должно быть около 18%. В этом случае наблюдается максимальное тепловыделение и минимальный выброс вредных веществ в атмосферу. Полный производственный цикл имеет следующий состав оборудования: 1). Участок забора сырья, находящийся непосредственно на прилегающей территории хранилища нефтешламов (амбара). Включает в себя: два трикантера (горизонтальная центрифуга), два сепаратора, передвижной генератор (в случае невозможности подключения к электричеству), оборудованные на специальном плоту приспособления для забора и передачи нефтешлама из мест его хранения в накопительную ёмкость. 2). Для удобства работы диспергатор, резервуарный парк, лаборатория контроля качества могут располагаться на другом производственном участке вблизи подъездных путей железной дороги. Производственные мощности предлагаемого комплекса рассчитываются из производительности используемого оборудования: трикантеров – горизонтальной центрифуги и сепараторов. Данное оборудование является основным при переработке нефтешламовых отходов и несёт в себе наибольшую финансовую нагрузку. Всё остальное оборудование подбирается от производительности основного и в случае необходимости может заменяться и масштабироваться. Производительность основного оборудования и соответственно экономическая целесообразность проекта зависят от характеристик используемого сырья (объём воды, объём и характер механических примесей, содержание углеводородов). Основными направлениями использования инвестиций при реализации проекта являются:  Предпроектные работы, корректировка проекта (строительная часть, привязка к местности, коммуникации, охраноприродные, пожарные мероприятия, исполнение требований технадзора);  строительно-монтажные работы в соответствии с техническими условиями конкретного потребителя;  приобретение стандартного и изготовление нестандартного оборудования для переработки нефтешламов;  транспортировка, страхование оборудования;  пусконаладочные работы, ввод оборудования в эксплуатацию;  подготовка к производству;  получение разрешительной документации. Период строительства и ввода в промышленную эксплуатацию перерабатывающего комплекса составляет от 9 до 12 месяцев. Поскольку эффект, рассмотренный выше, может быть достигнут только при диспергировании воды до размера ее капель 0,15 микрона с помощью роторного аппарата физико-химических процессов (РАФ). И нами в своей деятельности применяются выпускаемые промышленностью диспергаторы (РАФ) со свойствами изложенными выше, то ООО «Пермская энерготехнологическая компания» проводит свою научно-конструкторскую работу в ещё одном направлении, как являющемся продолжением и улучшением существующего проекта, так и имеющем большое самостоятельное значение.

Классификация нефтешламонакопителей и прогнозирование процесса биодеструкции отходов при их ликвидации тема диссертации и автореферата по ВАК 03.00.16, кандидат технических наук Ермаков, Василий Васильевич

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ермаков, Василий Васильевич

1. Анализ проблемы переработки нефтешламов и возможных путей ее решения

1.1. Источники возникновения нефтесодержащих отходов и их воздействие на окружающую природную среду

1.2. Накопители нефтесодержащих отходов и классификация шламов

1.3. Технологии переработки нефтешламов

1.3.1. Физические методы ^

1.3.2. Физико-химические и химические методы

1.3.3. Биохимические методы

2. Экспериментальная часть. Объекты и методы исследований

2.1. Обследование накопителей углеводородсодержащих отходов и химический анализ нефтешламов.

2.2. Изучение процесса биодеструкции нефтешламов. ^

3. Результаты обследования накопителей углеводородсодержащих отходов

3.1. Кластерный анализ состояния нефтешламонакопителей Самарской области

3.2. Хемометрическая модель состояния нефтешламонакопителей Самарской области

3.3. Общая оценка состояния нефтешламонакопителей Самарской области

3.4. Классификация накопителей нефтешламовых отходов

4. Исследование процесса биодеструкции нефтешлама в полевых условиях

4.1. Термогенез биодеструкции нефтешлама

4.2. Кинетические закономерности процесса

4.3. Технико-экономическое обоснование биодеструкции нефтешлама в полевых условиях

4.3.1. Расчёт стоимости нефтешлама ^

4.3.2. Оценка стоимости работ по переработке нефтешлама и доведения его до норм экологической безопасности ^ ^^

Введение диссертации (часть автореферата) На тему “Классификация нефтешламонакопителей и прогнозирование процесса биодеструкции отходов при их ликвидации”

Человечество потребляет огромное количество полезных ископаемых, особое место среди них принадлежит нефти. Высокий рост добычи (в среднем на 5,5 % в год) и переработки нефти во всем мире приводят к тому, что уровень загрязнения окружающей среды нефтепродуктами в настоящее время приобретает глобальный характер.

Нефтесодержащие отходы образуются на всех этапах добычи и переработки нефти: бурение, добыча, подготовка, транспортировка, переработка, использование нефтепродуктов. Это обусловлено как несовершенством техники, технологии, так и человеческим фактором. Из трехсот млн. т нефти, добываемой в России, ежегодно при добыче, транспортировке и хранении теряется ориентировочно 1,5 %, т. е. по самым минимальным оценкам около 4,5 млн.т в год [8]:

Накопление отходов, как правило, осуществляется на специально отведенных для этого площадках или в шламонакопителях. Подавляющее большинство накопителей появилось в 40-80-гг прошлого века, когда нормативная база в области проектирования, строительства и эксплуатации объектов размещения отходов находилась в самом начале организационного становления. В связи с этим, большая часть накопителей сооружена без соблюдения природоохранных требований. Накопители крупных нефтепромышленных комплексов занимают десятки гектаров выведенных из хозяйственного использования территорий и представляют собой объекты существенной экологической, пожарной и санитарно-гигиенической опасности. Происходящие со временем в теле отхода изменения не позволяют классифицировать их по исходному шламу. Этим обусловлена необходимость создания системы классификации накопителей, учитывающей свойства как самого отхода, так и условия его хранения. Она позволит наиболее эффективно проводить работы по утилизации нефтешламов .

Проблема переработки нефтесодержащих отходов очень актуальна и остаётся целый ряд нерешённых вопросов. Не смотря на то, что существует достаточно много методов переработки или обезвреживания данных отходов, эти методы дороги и не достаточно эффективны. Выбор метода переработки и обезвреживания нефтесодержащих отходов, в основном, зависит от количества содержащихся в отходе нефтепродуктов.

В качестве основных методов обезвреживания и переработки данных отходов практически используются термические методы обезвреживания, методы биологической переработки, физико-химические и химические методы.

В настоящее время все более широкое применение в нашей стране и за рубежом находят биологические методы обезвреживания и переработки нефтесодержащих отходов. Технология биологического обезвреживания -один из наиболее практичных и эффективных по стоимости методов обращения с нефтесодержащими отходами. Кроме того, биологические методы является наиболее экологически чистыми, но область их применения ограничивается конкретными условиями применения: диапазоном активности биопрепаратов, температурой, кислотностью, толщиной нефтяного загрязнения, аэробными условиями. Они являются так же завершающей стадией комплексной переработки нефтесодержащих отходов. Основная часть исследований данных методов производилась в искусственно создаваемых или значительно регулируемых условиях. Реальные работы, проводимые при обезвреживании нефтяных отходов часто существенно отличаются от экспериментальных, так как с целью снижения их стоимости применяются наиболее дешёвые материалы. Контроль процесса сводится к минимуму и из рабочего цикла могут быть удалены некоторые стадии.

Исследование процесса биологического обезвреживания на реальном объекте может позволить создать математическую модель, которая ляжет в основу решения по оптимизации работ.

Целью работы является снижение техногенной нагрузки на окружающую среду путём ликвидации нефтешламонакопителей и классификация этих объектов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

– определить источники образования нефтешламонакопителей, их воздействие на окружающую среду, способы переработки нефтешламов.

– определить параметры различных накопителей и составы отходов значимые для проведения ликвидационных и рекультивационных работ, определить параметры процесса биологической деструкции нефтесодержащих отходов, значимых для моделирования;

– классифицировать нефтешламонакопители на основе группировки и определения взаимосвязей параметров накопителей и отходов с применением многомерного анализа данных, изучить динамику состава отходов с течением времени при контакте с окружающей средой

– изучить и смоделировать кинетические особенности биодеструкции нефтесодержащих отходов в полевых условиях при ликвидации нефтешламонакопителей.

1. Предложена научно обоснованная классификация нефтешламонакопителей, включающая блоки функционального назначения, конкурентного географического положения, возраста, геометрических параметров, объёма накопленных отходов и физико-химических характеристик объектов.

2. Впервые предложено использовать хемометрический метод главных компонент для описания состояния объектов накопления нефтесодержащих отходов, позволяющий выявить основные взаимосвязи характеристических особенностей этих объектов.

3. Установлена динамика изменения состава органической части верхнего слоя нефтешлама при контакте с окружающей средой. Показано снижение относительного содержания дизельной фракции примерно в 2 раза в течение первого года.

4. Определены кинетические характеристики процесса биодеструкции нефтесодержащих отходов при ликвидации нефтешламонакопителей в полевых условиях с использованием совмещённого уравнения Аррениуса и модели Андрюса.

1. Предложенная классификация нефтешламонакопителей позволяет оптимизировать выбор способа ликвидации и рекультивации, определить необходимые мощности установок по переработке нефтесодержащих отходов и принять другие проектные решения.

2. Получены исходные данные о составе и структурных элементах групп нефтешламонакопитей, которые могут использоваться для оценки рентабельности ликвидационных и рекультивационных работ.

3. Результаты изучения процесса биологического обезвреживания и полученные кинетические характеристики могут быть использованы для прогнозирования хода биодеструкции нефтесодержащих отходов (скорости, времени окончания работ, конечного результата) при ликвидации нефтешламонакопителей и совершенствования проектной и технологической документации предприятий – переработчиков.

4. Материалы диссертации предложено использовать в учебном процессе СамГТУ студентами специальности « Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов » и слушателями факультета повышения квалификации.

Заключение диссертации по теме “Экология”, Ермаков, Василий Васильевич

1. Определен качественный и количественный состав нефтесодержащих отходов различных типов, содержащихся в накопителях Самарской области. Определена структура и свойства накопителей нефтешламов . Выявлены диапазоны варьирования параметров. Выявлено снижение отношения содержания дизельной фракции в верхних слоях накопителей в первый летний период после образования нефтешлама в 2 раза. Показано, что большинство накопителей содержат от 2500 до 5000 тонн отходов.

2. С применением методов многомерного анализа данных (кластерный анализ и метод главных компонент) выявлены взаимосвязи структурных (толщины слоев) и содержательных характеристик (состав отхода) нефтешламонакопителей , позвоялющие проводить их дифференциацию или объединение в группы по географической (север-юг в зависимости от температуры воздуха) и функциональной принадлежности.

3. Предложена научно обоснованная классификация нефтешламонакопителей, позволяющая оптимизировать выбор способа переработки нефтешлама и алгоритм рекультивационных работ при ликвидации одного или группы техногенных массивов.

4. Определены эффективные кинетические параметры биодеструкции нефтешлама в полевых условиях. Максимальная удельная скорость процесса при оптимальной температуре в теле бурта и максимальной концентрации не вызывающей угнетение микрофлоры, составляет |im = 0,020 сут-1.

Удельный экономический эффект биохимического способа переработки нефтешлама при ликвидации нефтешламонакопителя с учётом снижения экологических платежей составляет 3,5 тыс.руб./т.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ермаков, Василий Васильевич, 2010 год

1. Айвазян , С.А., Енюков, И.С., Мешалкин, Л.Д. Прикладная статистика. Исследование зависимостей Текст.: С.А. Айвазян, И.С. Енюков , Л.Д. Мешалкин. – М.: изд-во МГУ , 1985. – 130 с.

2. Бакастова Н.В. Решение проблем по переработке нефтешламов методом центробежной сепарации / Н.В. Бакастова // Экологическая и промышленная безопасность. -2005. №3 С. 36-37.

3. Берне Ф., Кордонье Ж. Водоочистка сточных вод нефтепереработки. М.: Химия, 1997.-288 с.

4. Биккинина А.Г. Биорекультивация промышленных отвалов отбелевающей земли, содержащей нефтепродукты / А.Г. Биккинина, О.Н. Логинов , Н.Н. Силищев и др. // Экология и промышленность России -2007. №2 С. 8-9.

5. Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. Спектроскопия органических веществ./ Пер. с англ. М.: Мир, 1992. – 300 с.

6. Бурлака В.А. Методы восстановления плодородия почв. В сборнике: Доклад управления Россельхознадзора по Самарской области, 2006 г., с. 76-81.

7. Быков Д.Е. Комплексная многоуровневая система исследования и переработки промышленных отходов. Монография. Самара, 2003 г.

8. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология. М.: Химия, 1979. – 340 с.

9. Н. Г. Гладышев Быков Д. Е., Мешалкин В. П., Шишканова А. А. Эколого-логистический аудит. Экология и промышленность России Текст. : ежемес. обществ, науч.- техн. журн./ РАН и др. -М. : Экология и промышленность России . 2006г. N 11- С.32-35

10. Краткий справочник по химии Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф., изд. 5, « Наукова думка », Киев, 1987 г.С. 404-405

11. Григорьев М. Такая разная нефть / М. Григорьев // Нефть России. 2003. -№6. – с. 33-36.

12. Гринин , А.С., Орехов, Н.А., Новиков, В.Н. Математическое моделирование в экологии Текст.: А.С. Гринин, Н.А. Орехов , В.Н. Новиков. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2003.-269 c.-ISBN 5-238-00440-0.

13. Д.С. Дворецкий , С.И. Дворецкий, Е.И. Муратова, А.А. Ермаков . Компьютерное моделирование биотехнологических процессов и систем. Учеб. пособие. Изд-во Тамб, гос. техн. ун-та, 2005. 80 с.

14. Евлахов С.К. Банк качества нефти: результаты испытаний / С.К. Евлахов, Н.А. Козобкова// « Трубопроводный транспорт нефти ». 2004. – № 12. -. 1315.

15. Емцев В.Т. Новый микробный препарат ” Псевдомин ” для рекультивации почв, загрязненных нефтепродуктами / В.Т. Емцев, О.В. Селицкая , В.Г. Алехин // Тез. докл. Всерос. конф. “Микробиология почв и земледелие”, -Спб,- 1998.-С. 133.

16. Жаров О.А. Современные методы переработки нефтешламов / О.А. Жаров, B.JI. Лавров // Экология производства, -2004. №5. С. 43-51

17. Ибатуллин P.P. Исследование свойств нефтешламов и способы их утилизации / P.P. Ибатуллин, И.И. Мутин , Н.М. Исхакова, К.Г. Сахабутдинов // Экологическая и промышленная безопасность. -2006. №11 -С. 116-118.

18. Ибатуллин , Р. Р. Исследование свойств нефтешламов и способы их утилизации / Р. Р. Ибатуллин, И. И. Мутин , Н. М. Исхакова, К. Г. Сахабутдинов // Нефтяное хозяйство. 2006. – № 11. – С. 116-118.

19. Кисин Д.В., Препараты серии “Биодеструктор” эффективные средства для ликвидации нефтяных загрязнений / Д.В. Кисин, А.И. Колесов // Нефтяное хозяйство. -1995, №5-6. С. 83-85.

20. Статистический словарь / Гл. ред. М.А.Королев. М.: Финансы и статистика, 1989.-623с.: ил.

21. Лебедев Н.Н., Манаков М.Н., Швец В.Ф. Теория технологических процессов основного органического и нефтехимического синтеза. -М.: Химия, 1975. -412 с.

22. Лейте В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод. -М.: Химия, 1975.

23. МазловаЕ.А., Мещеряков С.В. Проблемы утилизации нефтешламов и способы их переработки. М.: Издательский дом « Ноосфера », 2001. – 56 с.

24. МакМиллен С., Смарт Р., Берне Р. Хоффман Р. «Биологическое обезвреживание нефтесодержащих отходов: Уроки полученные за 1992-2002 г.» ChevronTexaco Corporate Responsibility Report 2002

25. Малкин В.П., Кузин В.И. Промывочно-пропарочные станции для очистки подвижного состава.// Экология и промышленность России, сентябрь, 2000. — С. 26-29.

26. Мансуров З.А. Разработка способов термической переработки и окисления нефтяных отходов / З.А. Мансуров, Е.К. Онгорбаев, Б.К. Тушутаев и др. // Нефтехимия и нефтепереработка.- 2004.- С. 49-54.

27. Маценко Г.Г. Установка утилизации нефтяных шламов / Г.Г. Маценко, Е.Б. Окуяев, А.Ф. Ахметов // Нефть и газ. 1997.- №2.- С. 137.

28. Мостовой Н. Перед тем как смешать / Н. Мостовой, А. Хохлов, Ю. Цодиков // Нефть России. 2000. – №3. – с. 39-41.

29. Нефти СССР : справочник. — Дополнительный том. Физико-химическая характеристика нефтей СССР. — М.: Химия, 1975. — 88с.

30. ЗЗ.Окунев Е.Б., Промышленная установка к утилизации нефтешлама / Е.Б. Окунев, В.Т. Ливенцов // Материалы 46 Науч.- техи. конф. студ., аспирантов и мол. учёных УГНТУ . Уфа, 1995. – С. 118.

31. Пиковский Ю.И., Солнцева Н.П. // Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. 3 Междунар. симпозиум, Рига 12-15 декабря 1978. — JI.: Гидрометеоиздат, 1980.-С. 149.

32. Пономарева JI.B. Биоремедиация нефтезагрязненной почвы с использованием биопрепарата “БИОСЭТ” и пероксида кальция / JI.B. Пономарева, В.Г. Крунчак , В.А. Торгованова, Н.П. Цветкова, А.И. Осипов // Биотехнология, 1998, №1. – С. 79-84.

33. Раскатов А.В. Опыт внедрения центрифуг для обезвоживания шламов / А.В. Раскатов, Е.Н. Прошин // Экология производства. -2006. №7. С. 41-45

34. Рахманкулов Д.Л., Бикбулатов И.Х., Шулаев Н.С., Шавшукова С.Ю. Микроволновое излучение и интенсификация химических процессов: Монография. -М.: Химия, 2003. 220с.

35. Садехи К., Садехи М.-А., Чилингарян Д.В. Извлечение битума из битуминозных песков с помощью ультразвука и силиката натрия // Химия и технология топлив и масел. — 1988. — №8. —С.24—28.

36. Сайфуллин Н.Р. Практика переработки жидких нефтешламов в ОАО “Ново-Уфумский НПЗ” / Н.Р. Сайфуллин, А.Ф. Махов , В.Б. Файзуллин н др.// Нефтепереработка и нефтехимия.- 1998. №3.- С. 46-49.

37. Самедова Ф.И., Мир-Бабаев М.Ф. Разделение асфальтенов способом физического воздействия //Химия и технология топлив и масел. — 1995. — №5. — С.41.

38. Сегерлинд, JI.A. Применение метода конечных элементов Текст./ Пер.с англ.- М.:Мир, 1979.-390 е., ISBN 5-901675-50-9.

39. Сергиенко СР., Таимова Б.А., Талалаев Е.И. Высокомолекулярные неуглеводородные соединения нефти. — М.: Наука, 1979. —269с.

40. Сидоров Д.Г. Микробиологическая деструкция мазута в почве при использовании биопрепарата ” Деворойл ” / Д.Г.Сидоров, И.А. Борзенко, Е.И. Милехина , С.С. Беляев, М.В. Иванов // Прикладная биохимия и микробиология. 1998.-Т.34.- №3. С 281-286.

41. Смыков В.В. О проблеме утилизации нефтесодержащих отходов /В.В. Смыков, Ю.В. Смыков, А.И. Ториков // Экологическая и промышленная безопасность. -2005. №3 С. 30-33.

42. Стабникова Е.В. Применение биопрепарата “Лестан” для очистки почвы от углеводородов нефти / Е.В. Стабникова , М.В. Селезнева, А.Н. Дульгеров, В.Н. Иванов // Прикладная биохимия и микробиология. -1996.-32, №2.-С. 219-223.

43. С. В. Фридланд , Т. Ш. Аксанов, Н. Л. Солодова . //Интенсификация обезвоживания нефтешламов Текст. / Вестник машиностроения. – 2006. – N 2. – С.84-87. – ISSN 0042-4633. – Библиогр.: с. 87 (11 назв. )

44. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1974,- 467 с.

45. Ягафарова Г.Г. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе / Г.Г. Ягафарова, JI.A. Насырова , Ф.А. Шахова, СВ. Балакирева, В.Б. Барахнина ,

46. A.Х.Сафаров Уфа: Изд-во УГНТУ 2007. – 334 с.

47. Ягафарова Г.Г. Экологическая биотехнология в нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности: Учеб. пособие. / Г.Г. Ягафарова -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. 214 с.

48. Ягафарова Г.Г. Испытания биопрепарата “Родотрин” для ликвидации нефтяных загрязнений на территории Татарстана / Г.Г. Ягафарова, Р.Н. Хлесткий , В.Б. Барахнина//Нефтехимия и нефтепереработка. 1998, №7 -С. 21-23.

49. Ягафарова Г.Г. Испытания биопрепарата “Родотрин” для ликвидации нефтяных загрязнений / Г.Г. Ягафарова, Э.М. Гатауллина и др. //Башкирский химический журнал. 1995. – Т.2, №3-4. – С. 69-70.

50. Ягафарова Г.Г. Биоремедиация нефтезагрязненной почвы / Г.Г. Ягафарова,

51. B.Б. Барахнина , А.Х. Сафаров, Е.Г. Ильина, И.Р. Ягафаров // Материалы секции ДIII Конгресса Нефтепромышленников России « Нефтепереработка и нефтехимия: проблемы и перспективы », г. Уфа, 22-25 мая 2001года. Уфа, 2001.-С.207-208.

52. Янкевич М.И. Комплексная биотехнология очистки воды промышленных предприятий от нефтезагрязнений / М.И. Янкевич, В.В. Хадеева и др. // Тез. докл. 3 Междунар. конф. “Освоение Севера и проблемы рекультивации”, -Сыктывкар, 1996. – С. 234-235.

53. Янкевич М.И. Биоремедиация природных и промышленных территорий с применением нефтеокисляющих препаратов / М.И. Янкевич, В.В. Хадеева , А.В. Лизунов // Тез. докл. Всерос. конф. “Микробиология почв и земледелие”. Санкт-Петербург, – 1998.- 133 с.

54. R.G. Brereton. Chemometrics: Data analysis for the laboratory and chemical plant. Wiley, Chichester, UK. 2003.

55. K. Esbensen multivariate data analysis in practice/ 5th edition/CAMO software AS/2006/598 p.

56. Everitt, B. Cluster analysis/ B. Everitt.-Halsted Press, 1981.-2en ed.

57. G.R. Flaten, B. Grung, O.M. Kvalheim. A method for validation of reference sets in SIMCA modelling, Chemom. Intell. Lab. Syst., 72, 101 (2004)

58. Greys K. Kopp-Holtwiesche Bettina / K. Greys // BFE: Biotech. Forum Eur. -1992. -9, №6.-P. 366-368.

59. Johnson, S.C. Hierarchical clustering schemes / S.C. Johnson // Psychometrica. -1967. Vol. 32. – Pp 241-254.r

60. M. Sarker, W. Rayens. Partial least squares for discrimination. J. Chemom., 17, 166 (2003)

61. M. Sjostrom, S. Wold, В. Soderstrom, PLS discriminant plots, Proceedings of PARC in Practice, Amsterdam, June 19-21, 1985, Elsevier Science Publishers B.V., North-Holland, 1986.

62. Solans A. Degradation of aromatic petroleum hydrocarbons by pure microbial cultures / A. Solans, R. Pares // Chemochera. 1984. – V. 13, №5. – P. 593-601.

63. Wallace, C.S. Fn information measure for classification / C.S. Wallace, D.M. Boulton // Comuter Journal. 1968. – Vol. 11. – Ppl968.

64. S. Wold, K. Esbensen, P. Geladi. Principal component analysis. Chemom. Intell. Lab. Syst., 2, 37(1987).

65. S. Wold. Pattern recognition by means of disjoint principal components models. Pattern Recognition, 8, 127 (1976)

66. Стандарты и нормативные документы

67. СП 2.1.7.1386-03 “Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления”

68. ГОСТ 2477-65 Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды

69. ГОСТ 2177-99 Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава

70. ГОСТ 1437-75 Нефтепродукты темные. Ускоренный метод определения серы

71. ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3.2-2003’«Отбор проб почв, грунтов, осадков биологических очистных сооружений, шламов промышленных сточных вод, донных отложений искусственно созданных водоёмов, прудов-накопителей и гидротехнических сооружений»

72. РД 52.18.575-96 «Определение валового содержания нефтепродуктов в пробах почвы методом инфракрасной спектрометрии. Методика выполнения измерений»

73. Приказ от 15 июня 2001г. №511. Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды.82.- СП 2.1.7.1386-03 “Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления”

74. Оценка стоимости нефтесодержащих отходов для постановки на баланс ОАО « САМАРАНЕФТЕГАЗ » Самара 2007

75. Базовые нормативы платы за выбросы, сбросы и размещение отходов. Коэффициенты, учитывающие экологические факторы./ Утв. 27.11.1992 Минприроды России по согласованию с Минэкономики РФ и Минфинансов РФ.

76. Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды./ Утв. 26.01.1993 Минприроды России по согласованию с Минэкономики РФ и Минфинансов РФ.

Современные технологии переработки и утилизации углеводородсодержащих отходов. Сообщение 2. Физико-химические, химические, биологические методы утилизации и обезвреживания углеводородсодержащих отходов Текст научной статьи по специальности «Охрана окружающей среды. Экология человека»

Аннотация научной статьи по охране окружающей среды и экологии человека, автор научной работы — Бахонина Е.И.

Приведен обзор физико-химических, химических, биологических методов воздействия на отходы нефтепереработки с целью получения товарной продукции и обезвреживания . Проанализированы зарубежные и отечественные публикации, патенты, связанные с вопросами совершенствования процессов переработки углеводородсодержащих отходов данными методами . Рассмотрены основные методы утилизации и обезвреживания углеводородсодержащих отходов , виды оборудования для проведения данных реакционных процессов. Отмечены основные недостатки и достоинства, присущие рассмотренным методам .

Modern technologies of processing and recyclyng of hydrocarbon waste. Part 2. Physico-chemical, chemical, biological methods of recycling and disposal of hydrocarbon waste

We carried out the survey of physicochemical, chemical, biological methods of influence on petroleum processing wastes resulting in making of commercial products and recycling. We have analyzed foreign and national publications and patents related to advancing of processing of such wastes. Basic methods for treatment and decontamination of hydrocarbon wastes have been discussed as well as equipment for respective reactions. The research revealed main advantages and disadvantages of these methods.

Текст научной работы на тему «Современные технологии переработки и утилизации углеводородсодержащих отходов. Сообщение 2. Физико-химические, химические, биологические методы утилизации и обезвреживания углеводородсодержащих отходов»

Е. И. Бахонина (к.т.н., доц.)

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ Сообщение 2. Физико-химические, химические, биологические методы утилизации и обезвреживания углеводородсодержащих отходов

Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамаке, кафедра экологии и рационального природопользования 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел. (3473) 240692, e-mail: helenabaho@mail.ru

MODERN TECHNOLOGIES OF PROCESSING AND RECYCLYNG OF HYDROCARBON WASTE

Part 2. Physico-chemical, chemical, biological methods of recycling and disposal of hydrocarbon waste

Branch of the Ufa State Petroleum Technological University 2, October Pr, 453118, Sterlitamak, Russia; ph. (347) 240692, e-mail: helenabaho@mail.ru

Приведен обзор физико-химических, химических, биологических методов воздействия на отходы нефтепереработки с целью получения товарной продукции и обезвреживания. Проанализированы зарубежные и отечественные публикации, патенты, связанные с вопросами совершенствования процессов переработки углеводородсодержащих отходов данными методами. Рассмотрены основные методы утилизации и обезвреживания углеводородсодержащих отходов, виды оборудования для проведения данных реакционных процессов. Отмечены основные недостатки и достоинства, присущие рассмотренным методам.

Ключевые слова: методы; нефтешламы; обезвреживание; оборудование; отходы; переработка.

Физические и физико-химические методы. Физические методы переработки и утилизации углеводородсодержащих отходов представлены гидромеханическими процессами. Основой гидромеханических процессов является гидростатическое или гидромеханическое воздействие на обрабатываемые среды и материалы. К таким процессам относят перемешивание, отстаивание (осаждение), фильтрование, центрифугирование, движущей силой которых является гидростатическое давление или центробежная сила 1-3.

We carried out the survey of physico-chemical, chemical, biological methods of influence on petroleum processing wastes resulting in making of commercial products and recycling. We have analyzed foreign and national publications and patents related to advancing of processing of such wastes. Basic methods for treatment and decontamination of hydrocarbon wastes have been discussed as well as equipment for respective reactions. The research revealed main advantages and disadvantages of these methods.

Key words: decontamination; equipment; methods; oil sludge; processing; waste.

При отстаивании верхний слой нефте-шлама, представляющий собой нефть, содержащую до 2—5 % воды и до 1% механических примесей, откачивают для переработки совместно с сырой нефтью. Метод отстаивания не решает проблему утилизации средней «эмульсионной» и донной «тяжелой» частей нефте-шлама. Термоотстаивание также оказывает только частичное воздействие на факторы аг-регативной устойчивости нефтяных эмульсий и не обеспечивают их эффективного разруше-

Дата поступления 9.03.15

Фильтрацию нефтешламов осуществляют при помощи фильтр-прессов, вакуум-фильтров, с добавлением коагулянтов, как правило, извести и хлорного железа, а также флокулян-тов (для повышения степени задерживания мелкодисперсных частиц). Фильтрация — это долгий и дорогостоящий процесс, требующий использования больших площадей, емкостей, значительного количества реагентов, к тому же имеющий ограничения по вязкости отходов. Также существует необходимость смены и регенерации фильтрующих материалов 2-4.

Центрифугирование — метод сепараци-онной очистки нефтешламов. Для этих целей часто используются декантеры – горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой непрерывного действия. В них происходит механическое центробежное разделение (сепарация) либо смеси жидкость/механические примеси (двухфазные декантеры) или жидкость/ жидкость/механические примеси (трехфазные декантеры). Разделение происходит из-за разности плотностей веществ. В отличие от сепараторов (вертикальных центрифуг) декантеры позволяют обрабатывать жидкости с большей концентрацией механических примесей. Под действием центробежных сил происходит разделение нефтешламов на составляющие. Для повышения эффективности разделения нефтешла-мы перед центрифугой обрабатывают химическим реагентом. Обезвоженный шлам (твердая фракция — кек) поступает на сжигание или захоронение, а нефтепродукты пропускаются через сепараторы второй ступени и далее направляются на стандартную переработку 1-4.

Ведущие европейские производители установок по переработке нефтешламов — Alfa Laval, GEA-Westfalia и Flottweg предлагают современные двухфазные декантеры, позволяющие перерабатывать шламы с содержанием «сухого» вещества до 60%. Такие устройства подходят как для сепарации буровых шламов, так и донных отложений. Обычно разжи- жающим агентом выступает горячая вода. Процесс разжижения происходит либо в промежуточных усреднительных емкостях, оборудованных мешалками, либо в момент забора шлама из амбара. Однако для откачки отходов из амбаров метод требует применения специального насосного откачивающего оборудования или применения понтонных шламозаборных устройств 3-5.

Нередко метод центрифугирования применяется совместно с методами термической утилизации. Например, немецкой компанией EISENMANN разработана смешанная технология переработки с использованием мобиль-

ной установки для термической утилизации нефтяного шлама. После двухфазного декан-тера твердая фаза поступает в двухкамерную вращающуюся печь сжигания 5.

Достаточно новым методом является так называемая струйная очистка, представленная в России в основном установкой УОГ-15 от НПО Декантер. Она позволяет работать с твердыми и жидкими нефтешламами, в том числе с загрязненными почвами и амбарами временного хранения с большим сроком эксплуатации. Путем создания высокой нагрузки на шлам в специально сконструированном эжекторе с диаметром рабочего сопла 6—8 мм происходит отмывание грунта, песка и других мелких механических примесей от углеводородов. Предлагаемая технология отличается высокой степенью проработки узла подготовки шлама и может работать практически с любыми методами забора шлама. В 2014 году струйный аппарат от установки УОГ-15 был впервые успешно применен на заводе Азербайджанской компании SOCAR в связке с сепара-ционной установкой компании G-Force, что позволило, наряду с высокой степенью очистки воды и углеводородной фазы, одновременно обеспечить снижение содержания углеводородов в песке до 200—300 ppm 5.

В углеводородсодержащих отходах, в силу контакта с влагой в процессе нефтепереработки или с атмосферной влагой при открытом хранении, всегда присутствуют так называемые «нефтяные эмульсии» (НЭ). Особенно стойкими являются НЭ от процессов замедленного коксования. Агрегативная устойчивость данных эмульсий определяется специфическими условиями их образования и физико-химическими свойствами дисперсной фазы и дисперсионной среды. Для разрушения подобных эмульсий требуются значительные материальные и технические затраты 6. Промышленное применение получили процессы центрифугирования; с воздействием электрического поля; термо- и термохимическое отстаивания.

Наиболее распространенным способом разрушения нефтяных эмульсий — применение центробежных сил. Для повышения эффективности разделения НЭ перед центрифугированием нагревают до 60—80 оС и вводят специальные реагенты-флокулянты. Среди известных процессов обезвоживания НЭ центрифугирование обеспечивает наиболее оптимальные технико-экономические показатели. Однако в целом центрифугирование также имеет ряд существенных недостатков: ограниченная эффективность, низкая пропускная способность, энергоемкость, сложность конструкции

Помимо центрифугирования для разрушения НЭ используется метод с наложением электрического поля на обрабатываемую среду. Для этой цели применяют электрокоалес-центоры и электродегидраторы различных конструкций, использующие электрическое поле постоянного и переменного тока. Однако процессы разрушения эмульсий с применением электрического поля имеют ряд существенных недостатков: сложность конструкции и регулировки, низкая пропускная способность, высокая энергоемкость, невозможность переработки эмульсий с большим количеством механических примесей, частые блокировки подачи тока при переработке концентрированных эмульсий 3-8.

Одним из перспективных методов разрушения эмульсий является способ обезвоживания при воздействии на них СВЧ излучением. Отличительная особенность электромагнитной обработки от других тепловых методов — возникновение в нефтешламе объемных источников тепла. Вследствие диэлектрических потерь в среде, энергия электромагнитных волн преобразуется в тепловую энергию, в результате происходит повышение температуры, уменьшение вязкости жидкости. Компания «Imperial Petroleum Recovery Corp.» (США, г. Стаффорд) успешно применила микроволновую сепарацию для переработки трудно разрушаемых устойчивых эмульсионных нефтешламов. Эмульсионный нефтешлам поступает на установку при температуре 26—65 оС, подвергается обработке микроволнами для создания различий в поверхностном натяжении и вязкости фаз, вследствие чего ускоряется последующее разделение эмульсии на фазы центрифугированием и отстаиванием. После разделения нефтяная фаза направляется на дальнейшую переработку, водная фаза — на очистные сооружения. Степень извлечения нефти на этой установке составляет около 98%. Увеличение производительности установки достигается параллельным размещением нескольких модулей. Применение технологии наиболее целесообразно для эмульсионных нефтешламов с содержанием твердой фазы менее 5—10 % и соотношением нефтяной и водной фаз 4 : 1 и 1 : 4. Данные промышленные установки работают на НПЗ компании «ExxonMobil» (США, Калифорния) 6’9.

Авторами 10 разработана технология переработки хранящихся на полигонах углеводо-родсодержащих отходов нефтепереработки и нефтехимии с использованием электромагнитного поля СВЧ-диапазона (микроволновый нагрев). Технология применима к широкому

спектру углеводородсодержащих отходов. Суть технологии состоит в том, что под действием микроволнового излучения 2450 МГц происходит конверсия шламообразных углево-дородсодержащих отходов, в результате из них извлекаются непредельные, ароматические углеводороды, а битуминозный остаток далее может быть использован в производстве дорожных покрытий. Для интенсификации процесса нагрева в качестве вещества — приемника микроволн и трансформатора в тепло используются отработанные катализаторы нефтехимического производства. Содержащиеся в отходах механические примеси также способствуют интенсификации нагрева отходов. При микроволновом нагреве трансформация электрической энергии в тепловую происходит за счет возбуждения СВЧ-полем колебаний молекул технологической среды – диэлектрика, что значительно интенсифицирует энергообмен, исключая теплопередачу через стенку и слои вещества, обеспечивая высокий КПД использования энергии. Фактически для СВЧ-уста-новки при использовании набора специальных реакционных устройств и набора разделительных устройств нет ограничений по составу сырья, его обводненности, наличию твердых примесей, что особенно характерно для отходов из временных хранилищ 10.

Одной из современных является технология разделения нефтешламов OSS (Oilsludge Separating System), представленная на иностранном рынке компанией LSM (Япония). Более семнадцати установок по технологии OSS с 2001 г функционируют в разных странах юго-восточной Азии (Япония, Китай, Малайзия, Индонезия, и т.д.). Принцип работы заключается в использовании тепловой энергии перегретого пара с температурой более 500 оС и кинетической энергии ударных волн, образованной от нагнетания пара с реактивной скоростью подачи из специальных профилированных форсунок. В результате высокой скорости воздействия энергии перегретого пара происходит мгновенное размельчение нефтешлама и испарение жидкости с поверхности твердого вещества. Твердые примеси от паров воды и углеводородов отделяются циклоном и выводятся с установки конвейером с функцией охлаждения. Испарившиеся углеводороды и вода конденсируются и разделяются в скруббере. В процессе переработки нефтешлама извлекаются до 99% нефтепродуктов (без изменения группового углеводородного состава) 11.

Предложен деструктивный метод копро-цессинга парового и резонансного электромаг-

нитного крекинга (КоПРЭК) органических отходов. Эта технология позволяет при минимальном давлении (0.4 МПа) без применения катализаторов и реагентов перерабатывать в режиме замкнутого экологически безопасного цикла нефтеотходы в твердом и жидком состояниях. При этом возможно полное разложение сырья с получением «первоначального» углерода. Технология КоПРЭК хотя и претендует на универсальность, все же должна предусматривать комплексный подход к ее внедрению, поскольку атмосферные выбросы и полученные продукты требуют дополнительной обработки 12.

Физико-химические методы используются в основном не столько для переработки и утилизации, сколько для обезвреживания углеводородных отходов. Значительное влияние на изменение свойств системы при протекании физико-химических процессов оказывают внешние условия (давление, объем, температура и др.), в которых они реализуются. При этом могут существенно изменяться поверхностные, межфазные свойства, развиваются другие явления смешанного характера. Это методы коагуляции и фло-куляции, экстракции, сорбции, ионного обмена, флотации, ультрафиолетового излучения, радиационного воздействия и другие 1,6

Так, например, экстракция — процесс разделения жидких и твердых смесей путем избирательного растворения одного или нескольких компонентов в жидкости-в наиболее крупных масштабах применяется в нефтеперерабатывающей промышленности. При этом используются экстрагенты, которые извлекают либо нежелательные компоненты (смолы, ас-фальты), либо, наоборот, ценные компоненты (парафиновые соединения). Недостатками данного метода является энергоемкость; кроме того, использование постороннего вещества (экстрагента) для разделения смеси приводит к неизбежному загрязнению продуктов разделения, очистка которых связана часто с большими затратами. Не будучи универсальным процессом, экстракция применима в тех случаях, когда другие методы разделения смесей либо непригодны, либо сопряжены со значительными затратами 2,3,6.

Проводится довольно много исследований по применению флокулянтов – деэмульгаторов и их композиций для разделения высококонцентрированных дисперсных систем нефтяных шламов, осадков с очистных сооружений НПЗ и ловушечных нефтей.

Механические примеси, присутствующие в нефтешламах, помимо создания общих трудностей в переработке отходов, к тому же явля-

ются своего рода неорганическими стабилизаторами нефтяных эмульсий. Эффективность композиций оценивают по степени отделения жидких фаз (нефтепродуктов и воды) от твердых (механических примесей). Для разрушения эмульсий, стабилизированных механическими примесями, применяются композиционные деэмульгаторы, в составе которых наряду с неионогенными деэмульгаторами используются полиэлектролиты. Полиэлектролиты взаимодействуют с механическими примесями, объединяя их в крупные агрегаты и облегчая тем самым их удаление из нефтяной эмульсии.

Одним из эффективных флокулянов для разделения нефтешлама ОАО Уфанефтехим является флокулянт Ргаев1о1 853. Добавка 20— 30 г флокулянта Ргаев1о1 853 на 1 т нефтешла-ма позволяет снизить объем осадка и содержащихся в нем нефтепродуктов в 1.8—2 раза. На основании проведенных исследований и промышленного опыта фирмы Pгemag была разработана технологическая схема установки переработки донного и верхнего нефтешламов ОАО Уфанефтехим 8.

Авторами 13 проведены исследования и подобран композиционный деэмульгатор, в составе которого имеются в определенных соотношениях катионный флокулянт Ргаев1о1 854 ВС и неионогенный деэмульгатор Диссольван 4411, удовлетворительно разделяющий нефте-шламовую эмульсию ООО «ЛУКОЙЛ-Вол-гограднефтепереработка». Применение композиционного деэмульгатора позволяет удалить из нефтешлама 27% мас. механических примесей и достигнуть степени обезвоживания 43% 13.

Технологии по переработке нефтешламов, применяемые на многих НГДУ, заключаются в нагреве нефтешлама, обработке деэмульгато-рами, разрушении эмульсии в декантере с предварительным отделением воды и механических примесей. Доведение до требуемого качества товарной нефти осуществляется на второй стадии — в испарителе и трехфазном сепараторе 7,8.

Опыт эксплуатации подобных установок показывает, что на ней возможно производить очистку в основном «свежих», вновь образующихся нефтешламов или их верхней и средней части в случае длительного хранения. Подобные технологии не предназначены для очистки застарелых, донных осадков шламонакопителей.

Следует отнести к недостаткам физико-химических методов их энергоемкость; сложности в эксплуатации оборудования, использование посторонних веществ для разделения смесей.

Химические методы. Химические методы обезвреживания жидких и твердых угле-водородсодержащих отходов заключаются в добавлении к нейтрализуемой массе химических реагентов. В зависимости от типа химической реакции реагента с загрязнением происходит осаждение, окисление-восстановление, замещение, комплексообразование.

Методы осаждения основаны на ионных реакциях с образованием мало растворимых в воде веществ, выпадающих в виде осадков. Метод осаждения органических загрязнений основан на двух типах реакций: комплексооб-разовании и кристаллизации. Для химической иммобилизации или комплексообразования используют неорганические вяжущие типа цемента, золы, силикатов калия и натрия, извести и гелеобразующих веществ (бентонит или целлюлоза) 2-4.

Следует отметить, что вяжущие вещества, используемые при комплексообразовании, проявляют неустойчивость во влажной среде (атмосферная и грунтовая влага), к быстрым изменениям температуры, что приводит в результате к разрушению композиционного материала. Объем отходов после комплексообразования уменьшается только в 2 раза. Данные методы в основном нашли широкое применение при стабилизации, очистке и восстановлении загрязненных почв нефтеотходами.

Одним из самых используемых реагентов в практике утилизации нефтешламов химическим методом является оксид кальция, или негашеная известь. Наиболее распространенный способ химического обезвреживания — обработка отходов негашеной известью в количестве 5—50 % по массе (количество извести определяется по результатам химического анализа нефтешламов), предварительно обработанной стеариновой кислотой или другим ПАВ. После высушивания в естественных условиях в течение 2—20 сут получают сухой, сильно гидрофобный порошок, который используют в качестве строительного материала при сооружении дорог. Частицы нефтешлама заключены в известковые оболочки-капсулы и равномерно распределены в массе продукта. Нефтепродукты, связанные реагентом, таким образом становятся инертными, не вымываются водой, соответственно не оказывают воздействия на почву и грунтовые воды 14. Например, для обезвреживания и утилизации нефтемаслоот-ходов, нефтешламов предлагается использование механизированного мобильного промыш-ленно-технологический комплекса ПТК-ИН-СТЭБ-ЭКО-5 с применением препарата «Эко-

нафт» (минеральный сорбент — негашеная известь и химический модификатор). Способ утилизации основан на свойствах оксидов минеральных сорбентов при гашении увеличивать удельную поверхность в 15—30 раз, и тем самым превращаться в объемное вяжущее вещество с высокой абсорбционной способностью. Полученный в результате предлагаемой утилизации минеральный порошок «ПУН» может использоваться для приготовления асфальтобетонных смесей и создания теплоизоляционных гидропрерывающих, дополнительных слоев автомобильных дорог 15. Совместной разработкой фирм «ФестАльпине» (Австрия) и «ЛеоКонсулт» (Германия) является установка для химического отверждения неф-тесодержащих отходов, лаков, красок, кислых смол и т. д. Установка работает по принципу смешения отходов со специальными гидрофобными добавками на основе извести (так называемый «ДСР-процесс») 14,15.

Предложен метод утилизации нефтешла-мов, заключающийся в последовательной их обработке минеральными материалами, используемыми как сырье для строительных смесей (смесью извести, мела, доломитовой муки, глины), и герметизации жидким стеклом. Использование этой композиции основано на высокой емкости минеральных наполнителей к нефтепродуктам и возможности создания прочной герметизирующей органоминераль-ной структуры. Стабилизация и связывание нефтешламов с применением этих материалов — альтернативный, надежный метод обработки осадков с точки зрения его последующего удаления и безопасного размещения. Проведенные исследования на вымываемость нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов из переработанных осадков показали, что их миграции в водную фазу не происходит. Достоинством предлагаемого метода является невысокая стоимость, ликвидации миграции загрязняющих веществ в поверхностные и грунтовые воды,

однако углеводородная составляющая не ути-

В Японии разработан способ химического обезвреживания отходов нефтепродуктов, а также других отходов и осадков, содержащих органические вещества, оксиды, хлориды и т.д., путем их отверждения с получением материала с высокой механической прочностью, стойкого к действию кислот и нагреванию. Уг-леводородсодержащие отходы смешиваются с измельченным печным шлаком и гидроксидом щелочного металла, затем происходит отверждение смеси. В качестве гидроксидов щелоч-

ных металлов используются NaOH, КОН или LiOH. Порошок шлака состоит из 32—36 % SiO2, Al2O3, 35-43 % CaO, 0.5-10 % MgO, 0.1-3.0 % TiO214.

Разработанный в Швейцарии компанией Man Oil Group комплекс по переработке неф-тешламов, в том числе и донных, химическим методом с использованием физических процессов сегодня широко применяется в Европе. Технология предусматривает использование экологически безопасного реагента NHS в комплексном методе на модульном оборудовании STORM-15. Инновация данной технологии заключается в использовании экологически безопасного реагента NHS, представляющий собой композицию уникально подобранных ПАВ. Реагент сочетает в себе высокую солюби-лизационную емкость по отношению к углеводородам, а также деэмульгирующую активность при разрушении устойчивых нефтешла-мовых эмульсий. В присутствии NHS изменяется заряд поверхности минеральных слоев, и механизм «цементирования» шламовой частицы нарушается, приобретая амфифильный характер (компоненты NHS имеют как гидрофильные, так и гидрофобные свойства). На межслоевой поверхности шламовой частицы молекула ПАВ гидрофильной частью удерживается на минеральной поверхности, гидрофобной ориентируется внутрь, в межслоевое пространство, гидрофобные фрагменты ПАВ образуют совместно с углеводородами концентрические каналы, поступление в которые водной фазы повышает расклинивающее давление, вследствие чего единый шламовый агрегат разрушается 16.

Воздействие на нефтешламы с помощью химических веществ приводит к существенному возрастанию себестоимости конечного продукта, к потребности применения специального оборудования и его ускоренному износу, является сложнорегулируемым процессом.

Нам представляется, что химические методы переработки шламов наиболее подходят для донной части шламохранилищ с целью предотвращения загрязнения грунтовых вод путем связывания шламов в минерально-органические комплексы.

Биохимические методы. Биохимические методы обезвреживания углеводородсо-держащих отходов находят все более широкое применение в нашей стране и особенно за рубежом. Биохимические процессы представляют собой химические превращения, протекающие с участием субъектов живой природы, выполняющих роль биологического катализа-

тора. Биохимическая обработка углеводород-содержащих отходов основана на способности некоторых микроорганизмов превращать ароматические и алифатические углеводороды в безвредные диоксид углерода и воду. Эти реакции происходят в аэробных условиях 3,6,14.

Биохимический метод характеризуется сравнительно низкими затратами (по сравнению с сжиганием и использованием химических реагентов), но отличается длительностью процесса, требует специального оборудования, больших площадей и условий проведения. Он нашел практическое применение за рубежом при утилизации донных нефтешламов и рекультивации шламонакопителей (компании Elf Aquitaine, Франция, Pro-Fer Environmental, Великобритания и др.). В РФ данный метод получил широкое распространение для восстановления загрязненных грунтов с использованием специальных препаратов. В России и за рубежом производятся коммерческие биопрепараты для ликвидации углеводородных загрязнений. Это «Путидойл», «Деворойл», «Ба-мил», «Петро Трит», «Сойлекс», «Фаерзайн», «БАК», «Универсал», «Деконт» и т.д. Помимо жизнеспособных клеток микробов они содержат различные добавки во всевозможных сочетаниях (навоз + опилки, сорбент + ферменты + минеральные добавки и т.д.) 6,14.

Известен метод обезвреживания нефте-шламов на ОАО Нижнекамскнефтехим. Биотехнология предусматривает подачу обводнённого гомогенизированного шлама в специально подготовленный для этой цели аэротенк (реактор) БОС предприятия; биоутилизацию нефтепродуктов шламов в аэротенке активизированными консорциумами аборигенных микроорганизмов в условиях аэрации и при добавке минеральных солеи (азот, фосфор). Дополнительно подается в биореактор накопительная культура из ферментера, в котором в оптимальном, непрерывном режиме культивируют наиболее активные аборигенные микроорганизмы-деструкторы. Затем производится обезвоживание обеззараженных шламов в промышленной центрифуге с целью их последующего использования для рекультивации территорий с нарушенным или полностью уничтоженным почвенным покровом, в градостроительстве, при устройстве ландшафтов, зон рекреации и т. д. или для внесения под лесные насаждения 17. Недостатком данного способа являются высокие энергетические затраты на его осуществление, сложность и многостадийность процесса, в том числе наличие стадии выделения, наращивания и внесения бактерий-дест-

рукторов для разложения загрязнителей обрабатываемого материала.

Способность почвенной микрофлоры потреблять или разлагать углеводороды также используют для ликвидации углеводородных отходов в процессе, называемом «лэндфармин-гом». В лэндфарминге углеводородные отходы вносят в почву и разлагают почвенной микрофлорой до безвредных продуктов, таких как диоксид углерода, вода и гумус. При этом для обеспечения ферментации кислородом осуществляют аэрацию почвы путем ее вспахивания. Известно, что углеводородные отходы перерабатывают технологией лэндфарминга путем распределения их в почве в смеси с пористыми твердыми отходами, такими как катализатор крекинга углеводородов, отработанные фильтрующие загрузки. Процесс очистки осуществляют почвенной микрофлорой, для реализации потенциала которой поддерживают условия, стимулирующие ее окислительную активность в отношении компонентов обрабатываемых отходов по рН, содержанию биогенных элементов, количеству отходов в почве 18.

К основным недостаткам технологии лэнд-фарминга следует отнести задействование значительных площадей в течение значительного периода времени для переработки больших объемов отходов, что связано с низкими скоростями биодеградации загрязняющих компонентов в условиях данной технологии; длительность и сложность удаления остаточных загрязнений на заключительной стадии очистки. Для преодоления недостатков технологии лэндфарминга предлагается применение процессов фиторемедиации, фитомелиорации. Однако они требуют дополнительных стадий подготовки шлама к фиторемедиации, обеспечивающих образование структуры, поддерживающей аэробные микробные процессы. Также к недостатком способа можно отнести высокие затраты на его осуществление, связанные со стадией приготовления приобретения олео-фильного биопрепарата, использования больших количеств разрыхлителя. Усовершенствованным вариантом предлагаемой технологии является способ переработки шламов очистных сооружений нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств 18,19.

Однако при использовании биохимического метода необходимо учитывать следующие ограничения: при содержании углеводородов более 15% метод малоэффективен, так как приходится дополнительно вносить большое количество биоштаммов); для жизнедеятель-

ности биоштаммов требуется наличие кислорода, поэтому процесс биодеструкции углеводородов наблюдается только в поверхностном слое грунта на глубине не более 20 см; при температуре воздуха ниже +10 оС биоштаммы практически не работают; влажность очищаемого грунта должна быть не менее 75%; территорию, на которой распределяют очищаемый грунт, необходимо покрыть бензомаслостой-ким герметичным материалом для предотвращения загрязнения 17-20.

Необходимо отметить, что обезвреживание нефтешламов и очистка нефтезагрязнен-ных грунтов с использованием микробных препаратов – нефтедеструкторов представляют собой достаточно сложные и неоднозначные по результативности процессы. Использование биопрепаратов можно рассматривать лишь как составляющую комплексных технологий утилизации нефтешламов и нефтезагрязненных грунтов.

Таким образом на сегодняшний день традиционно используемые в России технологии по переработке нефтешламов имеют низкую производительность и избирательность, применимы лишь для той или иной фракции и/ или состава нефтешлама. Методы переработки нефтешламов более широкого спектра действия, например, тепловая десорбция или де-кантерные методы, сложны и дорогостоящи. Все предлагаемые технологии имеют ограничения по составу сырья нефтешлама, строго регламентируется вязкость нефтепродукта, содержание воды и механических примесей. В случае изменения состава нефтешлама это может потребовать внесения дополнительных дорогостоящих изменений в состав оборудования.

Понятно, что образовавшиеся в результате прерывания технологических цепочек переработки нефтяных углеводородов на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии отходы, направляемые в шламохранилища, могут быть максимально утилизированы только в случае приемлемых затрат на их переработку. Среди самых эффективных подходов к финишной переработке следует указать на переработку в СВЧ-поле. В этом случае, как пока-

зывают наши исследования 10, можно максимально использовать подводимую энергию. Как и традиционные методы переработки отходов, СВЧ-технология может быть использована как конечный процесс или как промежуточный в зависимости от состава исходного сырья.

1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии.- Л.: Химия, 1982.- 288 с.

2. Смыков В.В., Смыков Ю.В., Ториков А.И. О проблеме утилизации нефтесодержащих отходов // Нефтяное хозяйство.- 2005. №3.-С.30-33.

3. Баширов В. В. и др. Техника и технология поэтапного удаления и переработки амбарных шламов.— М.: Высшая школа, 1992.- 120 с.

4. Зайнуллин Х.Н., Абдрахманов Р.Ф., Ибатул-лин У.Г., Минигазимов И.Н., Минигази-мов Н.С. Обращение с отходами производства и потребления.- Уфа: Издательство «Диалог», 2005.- 292 с.

5. Суворов М. Н. Анализ методов забора донных осадков нефтешламонакопителей, твердых нефте-шламов и нефтезагрязненных грунтов // Экспозиция Нефть Газ.- 2014.- №6(38).- С.107-109.

6. Лотош В.Е. Переработка отходов природопользования.- Екатеринбург: Изд-во ПОЛИГРАФИСТ, 2007.- 503 с.

7. Бакастова Н. В. Решение проблем по переработке нефтешламов методом центробежной сепарации. // Нефтяное хозяйство.- 2005. — №3.- С.36-37.

8. Галеев Р.Г., Рассветалов В.А., Купцов А.В. Разработка технологии переработки нефтешла-мов буферных прудов.// Нефтепереработка и нефтехимия.- 2000.- №1.- С.56-60.

9. Микроволновая сепарация для переработки трудно разрушаемых устойчивых эмульсионных неф-тешламов компании Imperial Petroleum Recovery/ ExxonMobil Research and Engineering // Hydrocarbon Processing.- 2000.- V.79.- №1.- Р.138.

10. Бахонина Е. И. Подготовка к утилизации угле-водородсодержащих отходов с применением микроволн // Баш.хим.ж.- 2006.- Т.13, №3.-С.70-72.

11. Электронный ресурс http://generation-ngo.ru/ Oborudovanie-i-texnologiipoper

12. Мещеряков С. В., Хлебинская О. А., Петров С.И., Клименко Е.Т. Новые технологии в решении экологических проблем нефтегазового комплекса // ХТТМ.- 2005.- №2.- С.8-12.

13. Десяткин А.А. Разработка технологии утилизации нефтяных шламов: Дис. . канд.техн.наук.-Уфа: УГНТУ, 2004.- 185 c.

14. Соловьянов А. А. Переработка нефтешламов с использованием химических и биологических методов // Защита окруж. среды в нефтегаз. комплексе.- 2012. №5.- С. 30-39.

15. Рудник М.И., Гаврилов Ю.Л., Резанова Е.Е. Технологии и оборудование ТЭК: технологичес-ко-аппаратурные условия создания и применения комплексной переработки опасных отходов с использованием технологии

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-52970

переработка нефтешлама путем центробежной сепарации– cccp-online.ru