Проблема утилизации нефтяных шламов

Во втором варианте утилизации жидко-вязких нефтешламов резервуарного типа они предварительно подвергаются частичному выпариванию на водяной бане. В процессе выпаривания до постоянного веса нефтешлам теряет из своего состава воду и легкокипящие (до 1000С) углеводородные фракции и превращается в сухой порошок бурого цвета, в состав которого входят минеральные примеси и ржавчина. После измельчения и просеивания тонкодисперсный порошок (сухой остаток нефтешлама) замешивается в определенном соотношении с шихтой, состоящей из глины, кварцевого песка или золы и порошка алюминия.

При добавлении в шихту 50%-ного водного раствора жидкого стекла получают вязкопластическую массу шликера, из которого легко можно получить изделия нужного размера и типа (блоки, кирпичи, плитки и т.д.) либо методом прессования, либо литьевым методом. Отпрессованные или литые изделия подвергаются сушке в естественных условиях в течение 2-3 суток, а затем в сушильных установках при 100-1500С в течение нескольких часов. Высушенные изделия подвергаются в конечной стадии обжигу в специальных печах. Обжиг осуществляется по специальной программе нагрева образцов до температур инициирования процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-процесса).

В результате проведения СВС-процесса в объеме образцов изделий создается огнеупорная муллитовая структура материала, присущая керамическим изделиям. Полученные материалы, помимо высоких эксплуатационных характеристик (прочность на изгиб и сжатие, огнеупорность, износостойкость и др.), являются экологически чистыми продуктами.

Применение СВС-технологии в процессах переработки и утилизации нефтешламов указывает на перспективность развития этого нового технологического направления.

4.5.Биологические методы

Биологический метод обезвреживания является наиболее экологически чистым, но область его применения ограничивается конкретными условиями применения: диапазоном активности биопрепаратов, температурой, кислотностью, толщиной нефтезагрязнения, аэробными условиями. Перспективно использование биотехнологии для обезвреживания нефтешламов, образующихся при очистке емкостей и резервуаров от нефтепродуктов, нефтезагрязненной земли и поверхности воды. В последние годы как за рубежом, так и в РФ разработана серия биопрепаратов для обезвреживания нефтезагрязнителей различного состава.

Биологический метод основан на способности микроорганизмов превращать нефть в простые соединения, накапливать органическое вещество и включать его в круговорот углерода. Преимуществами биоочистки являются экологическая безопасность, возможность деградации загрязняющих веществ до безвредных промежуточных продуктов при полностью сохраняющейся структуре почвы и без дополнительного загрязнения окружающей среды.

Биоразложение осуществляется в основном аэробной микрофлорой, использующей для своего развития энергию окисления составных компонентов нефти. Решающее значение в процессе имеют микроорганизмы, осуществляющие внутриклеточное окисление углеводородов. Следовательно, для ускорения биодеградации нефти необходимо создать оптимальные условия углеводородокисляющей микрофлоре, как аборигенной, так и в специально вносимой культуре. Биопрепараты целесообразно применять после завершения физико-химического этапа деградации нефти, обусловленного действием природных факторов. Использование данной технологии ограничивается длительностью процесса и зависимостью от природно-климатических факторов 3.

С целью эффективной переработки и утилизации нефтешламов разработан метод биологического расслоения с утилизацией остатков. В этом методе нефтешлам, осевший на дно резервуара, откачивается не на шламонакопитель, а насосом подается в анаэробный реактор, оборудованный системой подогрева и специальной насадкой для закрепления анаэробной ассоциации микроорганизмов. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов одновременно с закачкой нефтешлама в анаэробный реактор насосом из емкости подается питательная смесь. После закачки нефтешлама и питательной среды в анаэробном реакторе происходит процесс микробиологического расслоения. При этом вырабатываются продукты жизнедеятельности микроорганизмов - газ, поверхностно - активные вещества, которые способствуют отделению продукта от механических примесей. Нефтепродукты собираются в верхней части реактора, а вода опускается вниз. По мере накопления нефтепродукт из верхней части биореактора самотеком сливается в резервуар, а вода сбрасывается в канализацию. Процесс биологического расслоения в реакторе происходит в течение 10-15 дней. Затем закачивается новая порция нефтешлама.

После сброса воды и слива нефтепродукта обработанный в анаэробном реакторе остаточный нефтешлам с содержанием нефтепродукта в шламе до 2-8% откачивается в биологический стабилизатор для обработки его в аэробных условиях. В стабилизаторе постоянно поддерживается культура аэробных бактерий, которые утилизируют оставшийся нефтепродукт, образуя при этом липиды и другие продукты жизнедеятельности. После завершения процесса стабилизации нефтешлам с содержанием нефтепродукта не более 0,5% насосом подается на площадки для сушки или в жидком виде вывозится автотранспортом на площадки для подсушивания. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов в стабилизатор подается воздух и питательные добавки азота и фосфора (при необходимости).

Проектная мощность установки биологической утилизации нефтешлама - до 3500 м3/год. Время работы установки - круглосуточно. На установку принимаются отходы в виде нефтешлама, представляющего собой темную вязкую жидкость с запахом нефтепродуктов, который относится к 3 классу опасности. Предложенный метод биологической утилизации нефтешламов позволяет утилизировать нефтеотходы в две стадии переработки без значительных затрат. В результате эффективной переработки нефтеотходы переводятся с 3 класса опасности в 4 без нанесения ущерба окружающей среде. Отходы такого качества можно использовать в дорожном и промышленном строительстве, а выделенные в результате процессов нефтепродукты дополнительно отправляют на нефтепереработку 2.

В России биологическая обработка нефтесодержащих отходов, в основном, используется для ликвидации локальных загрязнений земляных участков нефтепродуктами и широкого промышленного использования не получила. Основными причинами, сдерживающими использование биологического способа обезвреживания нефтесодержащих отходов, являются:

1)      высокая стоимость реагентов;

2)      отвод значительных земельных участков для обустройства полигонов для обезвреживания нефтесодержащих отходов;

3)      ограниченность применения метода теплым временем года;

4)      трудность использования или размещения обработанных отходов из-за наличия высокой концентрации тяжелых металлов;

5)      опасность загрязнения почвы вредными неорганическими соединениями.

23

5.Стандарты

Для правильной организации сбора, размещения, обезвреживания и утилизации отходов необходимо знать состав, количество и свойства отходов, а также факторы, влияющие на их изменение, что напрямую связано с расчетом экологических платежей, оценке материального ущерба или риска возникновения аварийных ситуаций при обращении с отходами. Определение класса опасности отходов, компонентного содержания представляет собой сложную аналитическую задачу, в то время как область аккредитации собственных лабораторий предприятий, как правило, не включает подобные исследования. Поэтому компонентный состав отходов на предприятиях регистрируется в основном по справочным данным. Вместе с тем, существует достаточно широкий диапазон методик как для определения фазового состава, так и исследования химического состава, структуры и свойств компонентов отходов, в том числе углеводородной части нефтешламов, содержания в них металлов.

 Исследование состава любого материального объекта начинается с отбора пробы для анализа. Важное значение имеет правильность отбора и составления пробы, ее представительность, т.е. способность характеризовать действительный образ анализируемого объекта (объединенная средняя проба). Для взятия проб нефтяных отходов может быть использован ГОСТ 2517-85 "Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб".

В настоящее время требования к отбору, транспортировке и хранению проб отходов производства и потребления изложены в "Санитарных правилах по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления" (СП 2.1.7.1386-03), введенных в действие постановлением главного государственного санитарного врача РФ от 16.06.03г. № 144. Вместе с тем, указанные СП имеют некоторые разногласия в плане установления количества классов опасности отходов, рекомендаций по применению экспериментального метода определения класса опасности отходов с "Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды", утвержденными приказом МПР России от 15.06.01г. № 511. Компромиссное решение некоторых разногласий предложено в ВРД 39-1.13-081-2003 "Система производственного экологического мониторинга на объектах газовой промышленности. Правила проектирования", в соответствии с которыми экспериментальный метод отнесения отходов к 4 (мало опасные) и 5 (практически неопасные) классам опасности рекомендуется для подтверждения класса опасности, установленного расчетным путем.

Рис.5.1.Свидетельство о классе опасности отхода

. 

 

С внесением в соответствии с приказом МПР РФ от 30.07.03г. № 663 дополнений к федеральному классификационному каталогу отходов, утвержденному приказом МПР от 2.12.02г. № 786, в основном снимается проблема, связанная с несовпадением класса опасности, принимавшегося по региональным классификаторам, одних и тех же видов отходов. Нефтесодержащие отходы относятся в основном к токсичным и умеренно опасным производственным отходам 2 и 3 класса опасности.
Согласно федеральному классификационному каталогу отходов и дополнению к нему синтетические и минеральные масла отработанные или потерявшие свои потребительские свойства в большинстве наименований относятся к 3 классу опасности (моторные, автомобильные, дизельные, авиационные, индустриальные, трансмиссионные, компрессорные, турбинные, смазочно-охлаждающие жидкости, а также гидравлические и трансформаторные масла, не содержащие галогены, дифенилы и терфилы), ко 2 классу опасности (масла трансформаторные и теплонесущие, гидравлические, содержащие галогены) или к 1 классу опасности (масла трансформаторные и прочие масла, содержащие полихлорированные дифенилы и терфены); шламы нефти и нефтепродуктов – к 3 классу опасности (всплывающая пленка из нефтеуловителей – бензоуловителей), шлам нефтеотделительных установок, шлам от очистки танков нефтеналивных судов, шлам очистки трубопроводов и емкостей (бочек, контейнеров, цистерн, гудронаторов) от нефти и др. Отходы твердых производственных материалов, загрязненные нефтяными и минеральными жировыми продуктами (окалина замасленная, пенька промасленная, сальниковая набивка асбесто-графитовая промасленная); фильтровочные и поглотительные массы, загрязненные опасными веществами (уголь активированный и угольные фильтры отработанные, загрязненные минеральными маслами, коксовые массы отработанные, загрязненные минеральными маслами); обтирочный материал, загрязненный нефтепродуктами, а также отходы песка, загрязненные нефтепродуктами, в зависимости от содержания нефтепродуктов относятся к 4 классу опасности (содержание нефтепродуктов менее 15%) или к 3 классу опасности (содержание нефтепродуктов 15% и более) [6]. 
                                                     Рис.5.2.Паспорт опасного отхода

Определение класса опасности отходов, лимитов их размещения имеет существенное значение, так как напрямую связано с экологическими платежами. Кроме того, в соответствии с инструктивно-методическими указаниями по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды к сверхлимитным объемам размещения отходов относятся неиспользуемые отходы, образующиеся сверх нормативов отходов, установленных нормами расхода сырья и материалов на производство продукции, объемы образования некондиционной продукции, не предусмотренные технологическими регламентами и нормативами, а также объемы размещения отходов без оформленного в установленном порядке разрешения, что влечет за собой штрафные санкции и увеличение размера платы за размещение отходов. 

23

6.Выводы. Перспективы

Применение нефтешламов в качестве сырья является одним из рациональных способов его использования, так как достигается определенный экологический и экономический эффект. При производстве продукции не требуется специального оборудования и дополнительной энергии. Отрицательный аспект – это необходимость и сложность транспортировки шлама к месту потребления. Одной из наиболее широких областей применения нефтешламов является дорожное строительство, где они используются как добавка к связующим, повышающая качество асфальтной смеси. Второй областью по объему использования нефтешлама в качестве сырья является изготовление строительных материалов. 

Законодательство многих стран, в том числе и России, стимулирует вовлечение промышленных отходов в хозяйственный оборот в качестве вторичных сырьевых ресурсов. В России по созданию промышленных технологий и оборудования в целях получения отходов реализуемой экологически безопасной продукции находится в начальной стадии, на этапе разработки пилотных установок. Разрабатываемые процессы носят затратный характер и, несмотря на бросовую цену исходного сырья, имеют, как правило, низкую экономическую эффективность. 

Экономическая целесообразность того или иного природоохранного мероприятия определяется на каждом конкретном предприятии с учетом его экономических возможностей. Для одного предприятия зачастую строительство установок по обезвреживанию отходов экономически невыгодно, поскольку объемы образования отходов ниже минимальных мощностей типовых установок, выпускаемых промышленностью. Решение этой проблемы должно быть либо на региональном уровне путем строительства установок по переработке отходов для всех предприятий, либо на местном уровне путем создания установок малой производительности для обезвреживания отходов непосредственно на объектах отрасли. В связи с этим, к числу первоочередных задач следует отнести организацию и обеспечение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок таких установок, создание эффективных средств и методов переработки и обезвреживания отходов как на региональном уровне, так и на уровне предприятий. 

7.Список использованной литературы

1. Проблемы размещения и утилизации отходов в газовой промышленности. Материалы научно-технического совета ОАО "Газпром", Оренбург, 6-9 июня 2001г. Т. 1,2. 

2. Переработка и утилизация нефтешламов резервуарного типа. В. С. Владимиров, Д. С. Корсун, И. А. Карпухин, С.Е.Мойзис. 

3. Бережной С.Б., Барко В.И. Экологически чистый метод утилизации нефтешламов // Безопасность жизнедеятельности. - 2003. - № 9. - с.48-50.