МЕТОДИ ЗНИЖЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ НАФТОПРОДУКТУ.

Традиційним методом є виїмка, вивезення та захоронення забрудненого ґрунту на відведених для цього місцях - полігонах. Цей метод низькозатратний, але не кращий з точки зору охорони навколишнього середовища. Очищення сільнозагрязнен- них нафтопродуктами грунтів проводять, видаляючи забруднений шар грунту з поверхні землі з подальшим транспортуванням до місць поховання. Там нефтесодержащие шлами складуються протягом десятків років. Це призводить до накопичення токсичних відходів, які просочуються в грунтові води. Крім того, навіть у разі дотримання правил поховання негативний вплив на природу відбуватиметься в результаті відчуження великої кількості земель та зміни структури грунту.

Для зниження вмісту нафтопродуктів у грунті до залишкового рівня використовують спеціальні методи, які поділяють на фізико-хімічні та біологічні. До фізико-хімічних методів відносять термічний, хімічний, екстракційний методи, а також дренування грунту.

Термічний метод , або метод спалювання, передбачає обробку забрудненої нафтопродуктом грунту шляхом випалу в спеціальних печах. Найбільш прийнятною технологією цього методу є високотемпературне спалювання у обертової печі, що містить в своєму складі камеру допалювання, системи утилізації тепла і багатоступінчастої очищення топкових газів. На початку процесу в млині за допомогою проходять через неї горючих газів здійснюється сушка і подрібнення забрудненого ґрунту з отриманням фракції розміром 0-10 мм. При цьому велика частина їдких речовин переходить в газову фазу. Після сушіння грунт спільно з газовою фазою обробляється при 1000- 1200 ° С. За допомогою циклонного сепарування матеріал відокремлюється від газової фази, яка повертається в цикл для повного розкладання отруйних речовин. Після знезараження грунт відводять на колишнє місце.

Розроблено способи очищення грунту від нафтопродуктів на місці (без транспортування до печі для спалювання) шляхом підігріву або шляхом «прямого» випалювання.

При використанні способу підігріву в грунті роблять витіснювальний свердловини, через які забруднений грунт прогрівають або непрямим підігрівом, або прямою подачею газоподібних продуктів згоряння або їх суміші з повітрям. Утворився технологічний газ піддають додатковому спалюванню при високих температурах.

«Пряма» випалювання ґрунту може здійснюватися як без її виїмки, так і з виїмкою. В даний час застосування цього методу заборонено, так як в атмосферу потрапляють шкідливі продукти сублімації і неповного окислення вуглеводнів.

Основними перевагами термічного методу є висока інтенсивність процесу, ефективне вигоряння вуглеводнів, можливість застосування при високих рівнях забруднення. До недоліків методу відносять:

- потреба в спеціальному обладнанні і великій кількості енергії;

високі капітальні витрати на будівництво печі і багатоступінчастої системи очищення топкових газів, так як спалювання супроводжується інтенсивним утворенням мікрочастинок;

  • - велика кількість відходів, що утворилися після термічної обробки грунту в зв'язку з необоротністю змін при спалюванні;
  • - тривалі терміни природного відновлення ґрунту;
  • - освіту канцерогенних речовин при пірометричні процесах.

В основі хімічного методу зниження концентрації нафтопродуктів у грунті лежить перетворення токсичних вуглеводнів в нетоксичні сполуки або затвердіння токсичних речовин у вигляді гелю або твердої речовини.

Вітчизняними фахівцями розроблений препарат «Еконафт» для хімічного знешкодження і нейтралізації токсичних нафтопродуктів, який заснований на властивостях оксидів мінеральних сорбентів при гасінні збільшувати питому поверхню в 15-30 разів і тим самим перетворюватися в об'ємне скорозшивач з високою сорбційною здатністю для високомолекулярних речовин - вуглеводнів нафти . В результаті обробки цим препаратом нафтопродукти рівномірно їм адсорбуються з отриманням сухого, стійкого при зберіганні порошкоподібної речовини.

Метод екстракції нафтопродуктів заснований на витяганні нафтових вуглеводнів з грунту за допомогою виборчих розчинників (екстрагентів). Як екстрагентів застосовують легкі фракції нафтопродуктів, гарячу воду, перегріту водяну пару, миючі засоби та ін. Процеси проводять на спеціальних установках (очисних комплексах), зібраних, як правило, за модульним принципом.

В даний час в Росії багато що спеціалізуються на знешкодженні нафтових відходів організації займаються розробкою очисних комплексів. Ці комплекси відрізняються між собою за технологічними показниками, але мають один загальний порядок роботи: забруднений грунт завантажують в приймальну ємність установки і дозованим способом подають на технологічну лінію з очищення; очищену грунт повертають назад на земельну ділянку, з якого вона була взята.

До фізико-хімічних методів очищення забруднених грунтів відноситься також метод екстракції нафтопродуктів з грунтів різними розчинниками. Для цього розроблені екологічно чисті і відносно дешеві миючі засоби - чисті полімери (наприклад, модифікований «Уніфлок»), Різновидом екстракційного методу є дренування грунту - промивка на місці за допомогою дренажних систем.

Біологічні методи засновані на використанні бактеріальних препаратів, успішно застосовуються для очищення грунтів від нафтових забруднень. У природі досить широко поширені мікроорганізми, здатні руйнувати вуглеводневі сполуки. Їм належить важлива роль в самоочищення природних об'єктів (грунту, води) від нафтопродуктів. Мікроорганізми здатні доводити процес трансформації органічної речовини до повної мінералізації. В результаті біохімічних процесів забруднення можуть перетворюватися в діоксид вуглецю, воду та інші екологічно нейтральні з'єднання. Такі мікроорганізми-деструктори знайшли своє застосування в біотехнологіях знищення токсичних речовин, в тому числі і нафтопродуктів, і очищення від них забруднених грунтів і водойм.

У грунті переважна частина углеводородокісля- чих матеріалів належить мікроорганізмам роду Pseudomonas, які можуть рости в умовах найрізноманітніших екосистем і часто є переважаючими серед інших мікроорганізмів. Однак руйнувати нафтопродукти можуть лише деякі штами цього роду, зокрема представники пологів Vibrio, Arthrobacter, Acromonas, Moraxella і ін. Виділено нафтоокислюючих штами і серед дріжджовий мікрофлори грунтів, забруднених нафтопродуктами.

Прискорити процес очищення грунтів від нефтезагрязнений за допомогою мікроорганізмів можливо двома способами:

  • - активізацією метаболічної активності природної мікрофлори грунтів шляхом зміни певних фізико-хімічних умов середовища;
  • - інтродукцією спеціально підібраних активних біодеструкторів забруднень.

Найчастіше ці способи застосовуються в комплексі.

Одним з важливих факторів, що визначають інтенсивність биоразложения нафтопродуктів, є забезпеченість ґрунтів біогенними елементами (азотом, фосфором, калієм). Експериментально доведено, що швидкість біологічного окислення нафтопродуктів збільшується при додаванні в грунт нітратів і фосфатів. Температура також відіграє роль прискорювача процесу. Оптимальною температурою розкладання нафтопродуктів у грунті є 20-40 ° С. Зволоження грунту є одним з агротехнічних прийомів, що підсилюють активність біологічних процесів в ній. Кислотність грунту відіграє важливу роль в розкладанні нафтопродуктів. Значення pH, близькі до нейтральних, є оптимальними для росту на вуглеводнях більшості мікроорганізмів.

В останні роки найбільше значення став набувати новий спосіб істотного прискорення розкладання нафтопродуктів у грунті - інтродукція (внесення) спеціальних біодеструкторів.

Як показало вивчення накопиченого світового досвіду, в даний час можна виділити цілу галузь екологічної біотехнології, яка ґрунтується на виділенні і селекції активних штамів нефтеокисляющих мікроорганізмів, вивченні їх фізико-біохімічних властивостей, розробці технологій виробництва та застосування біопрепаратів на їх основі.

Наявні сучасні дані дозволили сформувати фонд екологічно корисних мікроорганізмів, призначених для виробництва біопрепаратів з метою очищення від нафтових забруднень грунтів і водойм. Критеріями для підбору ефективних мікроорганізмів є здатність руйнувати широкий набір вуглеводнів, стабільність генетичного апарату мікроорганізмів, збереження життєздатності в процесі зберігання, швидке зростання після зберігання, висока ферментативна активність, здатність до зростання в природних умовах, здатність витримувати конкуренцію з місцевими мікроорганізмами.

Суть альтернативної біотехнології полягає не у внесенні в природне середовище специфічних бактерій або культивуванні бактерій місцевого біоценозу, а в ініціюванні останніх за допомогою різних з'єднань. Так, одним із прийомів, що забезпечують поліпшення контакту мікробної клітини з вуглецевим субстратом, киснем, поживними речовинами, є розпорошення нафтопродуктів в грунті за допомогою різних поверхнево-активних речовин. Є багато хімічних емульгаторів, які можна використовувати з цією метою.

В цілому в даний час біовосстановленіе грунтів, забруднених нафтопродуктами, вважається найбільш перспективним методом їх очищення. Правомірність такого висновку визначається тим, що метод:

  • - ефективний (висока ступінь очищення при відносно невеликих витратах);
  • - екологічно безпечний, оскільки в результаті його застосування відсутня накопичення відходів та відчуження земель, немає шкідливих викидів в атмосферу, метод заснований на природних процесах, простий в реалізації і не вимагає спеціального обладнання.

Методи локалізації забруднень поверхневих вод. Класифікація методів локалізації та ліквідації нафтових забруднень поверхні водних об'єктів представлена на рис. 8.2. Застосування цих методів має забезпечити запобігання або обмеження процесів:

  • - випаровування нафтопродукту;
  • - розтікання нафтопродукту по поверхні водного середовища.

Для цих цілей застосовують механічні і фізико-хімічні методи.

Механічні методи знаходять застосування для локалізації нафтового забруднення за допомогою огорожі аварійних суден, входів в порт або гавань, танкерів при проведенні вантажних операцій, захисту узбережжя, пляжів і в інших ситуаціях, де потрібно запобігти розтіканню нафти або направити її в потрібну сторону. При цьому широко застосовують бонові загородження - плавучі споруди з поплавців, мереж та ін. В даний час є більше 100 різних але конструкції видів бонових загороджень.

Класифікація методів локалізації та ліквідації нафтових забруднень поверхні водних об'єктів

Мал. 8.2. Класифікація методів локалізації та ліквідації нафтових забруднень поверхні водних об'єктів

Як засоби локалізації розливів нафти на воді в Росії отримали застосування негорючі бонові загородження - оперативні (плівкові та панельні) і стаціонарні. Бонові загородження плівкового типу ефективніше при використанні їх на мілководді і при відсутності хвилювання. Їх можна застосовувати при ліквідації розливів в умовах захищених акваторій. Бонові загородження панельного типу мають найкращі з усіх типів бон загороджувальними якостями і різноманітні можливості застосування в різних за характером аварійних ситуаціях.

Бонові загородження можуть бути забезпечені пінопластовими або гумовими поплавками. Ці загородження встановлюються на акваторію за допомогою катера, човни або лебідки і кріпляться в потрібному положенні за допомогою якорів або тросів. Бонові загородження з надувними гумовими поплавками при тривалому використанні на акваторії при необхідності можуть занурюватися на дно водойми.

Для локалізації нафтового розливу можуть бути використані також водяні струмені, що подаються з пожежних катерів, якими маса розлитої нафти збивається до центру для зручного її збору.

Фізико-хімічні методи отримують в даний час широке поширення при застосуванні физикохимических бонових загороджень. Використовується засіб, при обробці яких краю нафтового поля утворюють суцільне загородження типу пінопласту, що перешкоджає розтіканню і одночасно захоплююче нафту з поверхні води. Утворився пінопласт, просочений нафтою, після збору механічним шляхом з водної поверхні можна віджати і знову використовувати, але вже як Сорбує засіб.

Другий вид фізико-хімічних бонів діє за принципом збирача. Вони здатні значно зменшити площу забруднення (шляхом збільшення товщини його) і направити пляма але заданому курсу. Проведені натурні випробування підтвердили ефективність дії таких бонів. Для бонів розроблені збирають препарати - новерхностно-акгівние речовини, які стримують розтікання нафти і збирають її в злитки. Принцип дії препаратів заснований на тому, що ряд ПАР при нанесенні на поверхню розділу «вода - повітря» мимовільно розтікається і створює поверхневий тиск на розлиту по поверхні води нафту. Утворюється плівка збирає препарату, що містить ПАР, здатна потовщувати нафтову плівку і тим самим стримувати розтікання нафти по поверхні води. Цими властивостями володіють сучасні препарати збирає дії ДН-75 і СН-79, а також ЕПН-5. Відомі зарубіжні аналоги - «Корексіт ОС-5», «Ойл-Хердер», «хальк 3WP-086».

Для стримування розливу нафтопродукту застосовують препарати, які отверждают, желатинізується нафту на поверхні води. Вони являють собою розчини полімерів, наприклад, розчини полиизоцианатов і поліамінів в гасі, розчини полідірола і полівінілхлориду; речовини, здатні до утворення твердих продуктів під дією вологи; порошки синтетичних високомолекулярних речовин і природних сполук, таких як желатин і казеїн. Гелеобразующіе препарати наносять як по всій поверхні, так і по периметру нафтової плями. При цьому утворюється тверда кірка, що обмежує площу забруднення і дає можливість зібрати оточений твердою речовиною нафтопродукт.

Методи збору розлився на водній поверхні нафтопродукту. При ліквідації розливів нафтопродуктів на водних поверхнях насамперед слід максимально видалити нафтова пляма, для чого застосовують механічні і фізико-хімічні методи.

Механічні методи передбачають застосування різноманітних стаціонарних, переносних, плавучих пристроїв, систем, плавзасобів і пристосувань.

Збір нафти і нафтопродуктів з води може проводитися Нафтозбиральники, а також нафтозбиральних пристроями, що працюють від штатних насосів танкерів і барж. Як приклад можна привести розроблений і виготовлений спеціальний збірник нафти з поверхні річок, розрахований на роботу в широкому діапазоні температур води і повітря. При температурі води, близької до нуля, здійснюють підігрів обмеженого обсягу води безпосередньо перед збором нафтової плівки. На збірнику передбачена також очищення збирається рідини від механічних домішок. У нашій країні на практиці застосовують нафтозбірні машини порогового-відцентрового типу Са 1-10, Са 2-15 і Са 3-35 продуктивністю по водонефтяной суміші відповідно 10, 15 і 35 м 3 / год.

У 1990 р в США запатентована конструкція плавучого пристрою для збору нафти, що відрізняється тим, що воно обладнане двома порожніми барабанами, розміщеними на загальній осі. При своєму обертанні барабани піднімають нафту з поверхні води і направляють її в збірний лоток, з якого вона надходить на подальшу переробку.

Для очищення невеликих водойм німецькою фірмою «Масон» розроблений малогабаритний нефтеулавліватель масою 51 кг з розмірами 0,32 х 0,32 х 1,10 м. Пристрій не містить рухомих і труться деталей. Принцип дії його заснований на різниці питомих мас води і нафтопродуктів. Речовини поділяються за допомогою системи подачі і відведення рідин.

Застосування широкого спектру фізико-хімічних методів залежить від характеру забруднень. Термічний метод пов'язаний з випалюванням шару нафти після локалізації нафтових плям на поверхні води. Його застосування можливе при достатній товщині шару і відразу після забруднення, до утворення емульсій з водою. Складність методу полягає в початковому підпалі нафти і підтримці її горіння на водній поверхні, але він забезпечує високу повноту спалювання (до 80-90%). Цей метод, як правило, застосовується в поєднанні з іншими методами ліквідації розливу. Однак спалювання до певної міри небезпечно і може мати непередбачувані для природи наслідки. У прибережній смузі акваторії спалювання нафтопродуктів взагалі не слід допускати.

Наступний фізико-хімічний метод заснований на процесі затвердіння нафтопродуктів для додання їм твердої або желеподібної консистенції. Застосовують розбризкує по поверхні нафтової плями розплавлений парафін або його відпрацьовані залишки, витрата яких становить 15-20% від маси зібраного нафтопродукту. Також використовують розчин полівінілового пластику в летучому розчиннику для обприскування нафтової плями, яка покривається сіткою з тонких волокон, що видаляються потім механічним способом.

Сутність емульсійного методу полягає в тому, що в результаті механічного, теплового та фізико-хімічного впливу відбувається дроблення маси нафтопродукту на окремі краплі з одночасним видаленням з поверхні, що очищається.

У зарубіжних літературних джерелах зустрічається інформація ще про один фізико-хімічному методі, заснованому на застосуванні речовин, що викликають занурення нафти на дно. З цією метою використовують його облягати агенти, які разом з поглиненими нафтовими забрудненнями опускаються на дно, приносячи значної шкоди бентосних організмів - тварин і рослин, які основну частину свого дорослого життя проводять на дні або в товщі дна водних об'єктів. Такий спосіб очищення не можна вважати ефективним і екологічно нешкідливим.

Для видалення нафтових забруднень з водної поверхні раніше інших фізико-хімічних методів стали застосовувати сорбційний метод, який передбачає використання сорбентів - речовин, які в результаті адсорбції (абсорбції) поглинають нафту. Механізм сорбції вельми детально описаний у спеціальній літературі. Важливий показник сорбирующего матеріалу - сорбційна ємність - кількість нафтопродукту, що поглинається одиницею сорбенту.

Основні вимоги, що пред'являються до сорбентам, - нешкідливість, ефективність, здатність до багаторазового використання, плавучість. Для підвищення плавучості і сорбційної здатності використовуються матеріали дива піддавати спеціальній обробці - гідрофобізації (водо- Отта ки ваності).

В якості сорбентів використовують природні речовини (мінерального і рослинного походження) і штучно приготовлені (дисперсні кремнеземи, шаруваті і шарувато-стрічкові силікати, буре вугілля, папір, шерсть, соснову кору, тирсу і ін.). Їх сорбційна ємність знаходиться в межах 0,3-30 кг / кг. Найбільшою сорбційною ємністю володіють графітові сорбенти (40-80 кг / кг), які до того ж не тонуть на воді. Велика увага у вітчизняній і зарубіжній літературі приділяється застосуванню в якості сорбентів нафти матеріалів на силікатної основі (перліт, керамзит, вермикуліт, спінені графіти і ін.). Ці мінеральні речовини досить дешеві, однак поглинальна здатність їх часто невисока і, крім того, можливо потоплення агломератів з нафтопродуктом.

Широко поширені сорбенти на рослинній основі (торф, тирса, кора, целюлоза, сіно та ін.), А також синтетичні матеріали, такі як полівінілхлорид, нейлон, поліпропілен. Природний і синтетичний латекси також застосовуються для цієї мети. Непоганими сорбентами є синтетичні і природні каучуки і гуми. Штучні волокна виготовляють на самій різній основі, цим пояснюється їх різне спорідненість до нафти і нафтопродуктів і ефективність. Так, капронова полі- Аміновен нитка - еластик - поглинає нафти в 23 рази більше власної маси, а комелан - тільки в 5 разів.

Високою сорбційною ємністю володіють пінопласти, оскільки мають добре розвинену пористу структуру. Так, подрібнений пінопласт поглинає нафту в співвідношенні 1: 35. Однак найбільш перспективним вважають поліуретанової пінопласт, виготовлений на основі складних поліефірів.

Для морських акваторій, де роботи ускладнені хвильовими явищами, перспективними є сорбенти, які при взаємодії з нафтопродуктом утворюють так звані ковдри, їх можна зняти з поверхні води за допомогою нафтосміттязбірники.

Адсорбенти можуть випускатися в різних формах: як мати, серветки, рулонний матеріал, що складаються в гармошки листи, мішки, подушки, стрічки і т.д.

Схема використання сорбентів в боротьбі з розливом нафти в загальних рисах така:

  • - огородження нафтової плями бонами для перешкоди його розтікання;
  • - нанесення на забруднену поверхню сорбирующих матеріалів, причому поверхня повинна бути покрита повністю; для цього використовують суду, човни, літаки, гелікоптери та інші рухомі засоби;
  • - безпосереднє поглинання, час якого визначається відповідно до індивідуальних рекомендацій;
  • - збір відпрацьованих сорбентів за допомогою сміттярів, тралів, неводів;
  • - при можливості регенерація сорбенту - витяг адсорбированной нафти, відновлення властивостей сорбенту.

Сорбційний метод найбільш ефективний при видаленні нафтопродукту, що розтікся на поверхні води у вигляді плівки товщиною не більше 2 мм.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >