CC BY
3
УДК 630.383
Бургонутдинов А. М., д. т. н.
профессор
кафедра «Автомобильные дороги и мосты» Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Колобова А.А. старший преподаватель кафедра «Автомобильные дороги и мосты» Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ПРИМЕНЕНИЕ ОТХОДОВ НЕФТЯНОЙ ОТРАСЛИ В ЛЕСНОМ ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Аннотация: В статье определены возможные пути вымывания нефтепродуктов, приводится вариант применения нефтезагрязненных грунтов в дорожном строительстве, с описанием технологии устройства, контроля качества и обоснованием экологической безопасности на примере опытного участка автомобильной дороги.
Ключевые слова: нефтезагрязненные грунты; строительство автомобильных дорог; контроль качества; экологическая безопасность.
Burgonutdinov A.M., doctor of technical sciences
professor
department of highways and bridges Perm national research polytechnic university
Kolobova A.A. senior lecturer department of roads and bridges Perm national research polytechnic university
APPLICATION OF OIL INDUSTRY WASTE IN FOREST ROAD
CONSTRUCTION
Annotation: The article identifies possible ways of washing out oil products, provides an option for using oil-contaminated soils in road construction, describing the device technology, quality control and substantiating environmental safety using the example of an experimental section of a highway.
Key words: oil-contaminated soils; construction of roads; quality control; environmental Safety.
Одной из основных проблем в использовании нефтезагрязненных грунтов в строительстве и эксплуатации лесных дорог является возможное вымывание нефтепродуктов и вымывание их в окружающую среду.
Определены возможные пути вымывания нефтепродуктов:
1. фильтрация капельной жидкости через конструктивный слой дорожной одежды или земляного полотна, построенного с использованием нефтезагрязненного грунта;
2. водная вытяжка нефтепродуктов из конструктивных слоев дорожной одежды или земляного полотна в процессе длительного их обводнения.
Для определения наличия вымывания по первому пути вымывания нефтепродуктов проведены экспериментальные исследования по определению коэффициента фильтрации воды через образцы [1].
Проведенные экспериментальные исследования показали, что образцы нефтезагрязненных грунтов, улучшенные скелетными добавками, не фильтруют воду, при содержании нефтезагрязненного грунта в материале более 15%.
Для определения наличия вымывания нефтепродуктов по второму пути была произведена водная вытяжка измельченной массы нефтезагрязненного грунта в дистиллированной воде. Для этого пробу высушенного грунта массой 30 г пересыпали в бытовую банку, установленную в десятипозиционную кассету. Далее производили дозировку к навеске грунта 150 мл свежеприготовленной дистиллированной воды и перемешивали содержимое банки в течение 3 минут. Затем полученную суспензию отфильтровали через двойной складчатый фильтр и полученную вытяжку использовали для анализа.
Составы материалов исследуемых образцов приведены в таблице 1.
Содержание нефтепродуктов в водной вытяжке определялось по методике МУК 4.1.1013-01 [4], результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 1 - Составы материалов исследуемых образцов
Номера серий образцов Состав, % по массе
НЗГ Скелетная добавка -песок Портландцемент М400 Молотая негашеная известь Влажность
1.1. 100 - - - 52
2.1. 72 20 8 - 22
3.1. 92 - 8 - 22
3.2. 90 - 10 - 10
4.1. 92 - - 8 22
4.2. 88 - - 12 22
Таблица 2 - Составы остатков водной вытяжки
Номера серий образцов Общее количество остатка, г/л В том числе, г/л
Твердых осадков Нефтепродуктов
1.1. 18,10 17,92 0,18
2.1. 11,20 11,12 0,08
3.1. 14,50 14,41 0,09
3.2. 9,30 9,30 -
4.1. 14,20 14,10 0,10
4.2. 8,90 8,90 -
Приведенные результаты деления остатков водной вытяжки образцов из нефтезагрязненных грунтов естественной влажности, а также стабилизированных скелетными добавками и укрепленных минеральными вяжущими, свидетельствуют:
- укрепление нефтезагрязненных грунтов малыми дозами неорганических вяжущих существенно снижает отделение нефтесодержащих продуктов и их вымывание;
- отделение нефти и вымывание не происходит при укреплении нефтезагрязненных грунтов введением молотой негашеной извести в количестве 12%, портландцемента марки М400 в количестве 10%. При совместном применении цемента и извести их минимальные расходы определяются в зависимости от первоначальной влажности нефтезагрязненного грунта, с учетом их гидратационной способности.
Анализируя результаты лабораторных исследований, можно сделать следующие выводы:
- стабилизация нефтезагрязненных грунтов местными скелетными добавками обеспечивает снижение вымываемости, повышению физико-механических свойств до уровня, соответствующего для использования в парогидроизолирующих слоях;
- стабилизация нефтезагрязненного грунта введением портландцемента позволяет существенно снизить отделение нефтепродуктов и их вымывание за счет сорбционной способности минерального вяжущего;
- введение молотой негашеной извести позволяет снизить влажность материала до оптимальных значений; повышается равномерность обволакивания минеральных зерен нефтью за счет повышения температуры при гидратации; снижается толщина пленки нефти на поверхности минеральных частиц за счет перераспределения.
Кафедрой «Автомобильные дороги и мосты» ПНИПУ был запроектирован и построен экспериментальный участок промышленной дороги «Подъезд к технологическому комплексу Гожан - пункт приема и переработки нефтезагрязненных грунтов» в Куединском районе Пермского края протяженностью 0,6 км с использованием нефтезагрязненных грунтов
для устройства парогидроизолирующей прослойки в земляном полотне лесовозной автомобильной дороги.
Для определения возможного вымывания нефтепродуктов из парогидроизолирующей прослойки был произведен отбор проб грунта, талой воды и грунтовых вод и проводились определение содержания в них нефтепродуктов по утвержденным методикам [4], [5].
Отбор проб производился с полосы отвода автомобильной дороги «Подъезд к технологическому комплексу Гожан - пункт приема и переработки нефтезагрязненных грунтов», ПК 0+15, право 20 м, ПК 4+20, ПК 5+10, право 15 м, с глубины 0,15 м, 0,3 м, 0,5 м.Результаты анализа приведены в таблицах 3 - 5.
Таблица 3 - Количественный химический анализ почвы
№ п/п Место отбора проб грунта Глубина отбора проб грунта, м Результат, мг/кг
1 ПК 0+15, вправо 20 м 0,15 1229,4
2 ПК 0+15, вправо 20 м 0,30 1726,1
3 ПК 4+20 0,15 97,3
4 ПК 4+20 0,50 39,0
5 ПК 5+10, вправо 15 м 0,15 1917,5
6 ПК 5+10, впарво 15 м 0,50 351,5
Анализ полученных результатов показывает, что наибольшая концентрация нефтепродуктов наблюдается на ПК 0+15 на глубине 0,3 м и на ПК 5+10 на глубине 0,15 м.
_Таблица 4 - Анализ проб грунта*_
№ аналитической пробы Общее количество сухого остатка, мг/дм3 В том числе, мг/ дм3
Твердых остатков Нефтепродуктов
1 128 102 26
2 139 105 34
3 131 102 29
* содержание нефтепродуктов в водных вытяжках проб грунта, отобранного с полосы отвода автомобильной дороги.
Таблица 5 - Анализ проб талой воды*
№ аналитической пробы Общее количество сухого остатка, мг/ дм3 Содержание нефтепродуктов, мг/ дм3
1 45 менее 5
2 51 менее 5
3 53 менее 5
* отбор проб талой воды производился из пониженного места (ПК 4+25) в месте ее застоя.
Пробы грунтовых вод брались с глубины 4,5 м в пределах полосы отвода автомобильной дороги, содержание нефтепродуктов в пробах не выявлено.
Анализ мониторинга за состоянием почв и вод за состоянием почв и вод в полосе отвода показал следующие результаты:
1. Содержание нефтепродуктов в пробах грунта соответствует общему фоновому загрязнению на территории технологического комплекса.
2. Содержание нефтепродуктов в пробах талых вод не превышает 5 мг/ дм3.
3. Содержание нефтепродуктов в пробах грунтовых вод не выявлено.
4. Вымывание нефтепродуктов в процессе эксплуатации лесовозной автомобильной дороги не происходит, что показывает экологическую безопасность при утилизации нефтезагрязненных грунтов в дорожное строительство.
Выводы:
1. Нефтезагрязненные грунты можно применять при строительстве лесовозных автомобильных дорог в качестве парогидроизолирующего слоя.
2. Составы материалов подбираются с учетом минимизации негативного воздействия на окружающую среду.
3. В зависимости от первоначального состава нефтезагрязненного грунта рекомендуется стабилизация местными скелетными добавками (отсевы дробления, пески мелкие и средней крупности, горелые породы), минеральными вяжущими материалами (портландцементы, молотая негашеная известь) для снижения влажности материала до оптимальных значений.
Использованные источники:
1. Юшков Б.С., Минзуренко А.А. О применении отходов нефтяной отрасли в дорожном строительстве / Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2010. - №6. - С.41-45.
2. Применение нефтезагрязненных грунтов в строительстве автомобильных дорог. Технологический регламент. - Пермь, 2003 - 59 с.
3. СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги».
4. МУК 4.1.1013-01 «Определение массовой концентрации нефтепродуктов в воде».
5. ПНД Ф 16.1.21-98 «Методика выполнения измерения массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом на анализаторе жидкости "Флюорат-02"».
