CC BY
11
© М.А. Пашкевич, К.Д. Моисеева, 2013
УДК 622.276.004.82
М.А. Пашкевич, К.А. Моисеева
РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК
Описана проблема разработки рациональной технологии обезвреживания био- и нефтешламов предприятия ООО «КИНЕФ», одной из крупнейших нефтеперерабатывающих компаний в России. В процессе исследований был произведен отбор проб с дальнейшим вещественным анализом компонентов отходов, результаты которого стали основой для разработки технологии. Особое внимание уделялось обоснованию и разработке технологии извлечения полезных компонентов. Ключевые слова: шламы, переработка, компоненты, метод.
Проблема утилизации отходов промышленных предприятий является одной из актуальных задач современной эколого-экономической политики России. На сегодняшний день существуют различные способы деструкции промышленных отходов. Тем не менее, наиболее широкое распространение получило — складирование: твердых отходов — на полигонах, а жидких — на специальных иловых картах, оборудованных системой дренажа.
В настоящее время в РФ ежегодно только предприятиями ТЭК складируется более 140 млн т хвостов и шламов. На 01.12.2009 г. по данным Госкомстата РФ на предприятиях топлива и энергетики занято невосстановленными хранилищами отходов свыше 420 тыс. га. Реализация резолюции, 42/186—187 Генеральной ассамблеи ООН и Федерального закона «Об охране окружающей среды», требует обеспечения снижения воздействия предприятий ТЭК на природную среду в соответствии с принятыми нормативами путем применения наиболее эффективных средоза-щитных технологий.
Наиболее значительной техногенной нагрузке подвергаются компоненты природной среды на территориях складирования нефтесодержа-щих отходов, поскольку отсутствие современных технологий их ликвидации и обезвреживания превратило значительное число хранилищ из средства предотвращения нефтезаг-рязнения в угрозу крупномасштабного загрязнения компонентов природной среды (почв, подземных и поверхностных вод, атмосферы).
Метод биологической очистки сточных вод является одним из самых эффективных, однако ему присущ крупный недостаток — необходимость размещения отходов в иловых картах и шламонакопителях, занимающих значительные территории. В этой связи, утилизация избыточных илов и осадков, образующихся при биологической очистке сточных вод, является актуальной проблемой.
ООО «Кинеф» ОАЛО «Сургутнефтегаз» является одним из самых крупных нефтеперерабатывающих предприятий Северо-Запада и России. Ежегодно на предприятии перерабатывается более 16 млн т Западно-Сиб-
ирской и Ухтинской нефтей с суммарным потреблением материалов более 17 млн т.
К настоящему времени на территории ООО «КИНЕФ» на предприятии временно хранится более 180 тыс. т отходов. Отходы хранятся в 9 открытых емкостях глубиной по 7м. Состав отходов отличается разнообразием и содержанием групп токсичных веществ со значительным превышением предельно-допустимых концентраций (ПДК).
Шламохранилища представляют собой оборудованные в земле открытые емкости, в которых под действием ультрафиолетовых излучений медленно происходит деструкция оставшихся в шламе нефтепродуктов, сопровождающаяся окислением за счет кислорода воздуха. Продукты фотодеструкции в частично окисленном состоянии в виде альдегидов, кетонов, кислот, а чаще — соединений со смешанными функциями, постепенно испаряются и поступают в атмосферу. Поскольку большинство этих соединений достаточно хорошо растворимо в воде, их осаждение с атмосферными осадками на земную или водную поверхность происходит чаще всего в
радиусе нескольких километров от хранилищ нефтешламов.
Проведенные мониторинговые исследования показали, что продукты фотодеструкции в частично окисленном состоянии в виде альдегидов, кетонов, кислот, а чаще — соединений со смешанными функциями, постепенно испаряются и поступают в атмосферу [1]. Поскольку большинство этих соединений достаточно хорошо растворимо в воде, их осаждение с атмосферными осадками на земную или водную поверхность происходит в основном в радиусе нескольких километров от источника образования.
Кроме того, проведенный анализ проб атмосферного воздуха позволяет судить о том, что загрязнение осуществляется органическими компонентами такими, как бензол, а так же и неорганическими компонентами такими, как марганец, пентоксид ванадия, никель и медь.
Для водной среды установлено, что фоновые значения концентраций загрязняющих веществ не соответствуют нормативным требованиям по БПК полн., марганцу и фенолу, а перед зоной разгрузки сточных вод — по БПК полн., азоту аммонийному, марганцу и фенолу.
Характерно также, что воды р. Волхов в створе, расположенном ниже г. Кириши, имеют значительно более высокий ИЗВ, чем воды этой реки, взятые из створа, расположенного выше города (ИЗВ 4,68 и 4,27 соответственно). В водах и р. Волхов и р. Черной отсутствуют превышения ПДК по биогенным элементам — азоту и фосфору, источником которых обычно являются сельскохозяйственные предприятия животноводческого или птицеводческого профиля, одна-
ко в этих реках отмечаются превышения ПДК по нефтепродуктам, которые могут поступать от транспортных, энергетических и промышленных предприятий, в том числе, от нефтеперерабатывающих производств, где основным источником поступления нефтепродуктов являются утечки из шламонакопителей.
Анализ статистических данных заболеваемости по Киришскиому району показал, что район превосходит показатели области по уровню смертности от инфекционных заболеваний, болезней органов пищеварения, врожденные аномалии [2]. Большинство из перечисленных заболеваний относят к «эколо-гозависимым болезням». Таким образом, возникает необходимость разработки эффективных природоохранных мероприятий по снижению негативного воздействия ООО КИНЕФ на природную среду, в том числе, решения проблемы утилизации илов и шламов.
Высокий уровень загрязнения компонентов природной среды высокотоксичными веществами, изъятие площадей более 10 га под хранилища отходов в черте земельного отвода предприятия, а также увеличение количества нефтесодержащих отходов с вводом в эксплуатацию завода глубокой переработки нефти, обусловливает необходимость оперативного обезвреживания уже существующих и вновь образующихся нефтяных и биологических шламов.
При проведении анализа вещественного состава илов (табл. 1) было выявлено наличие компонентов, которые могут быть утилизированы и направлены в другие отрасли промышленности (никель, марганец, медь, кобальт в концентрациях от 5 до 30 г/л).
При разработке технологической цепочки был произведен анализ ме-
Таблица 1
Результаты вещественного анализа
отходов
№ элемента Элемент Концентрация г/л
1 Мп 26
2 N1 18
3 Си 16
4 Со 14,3
5 РЬ 5,8
6 Ре 4
7 Н922+ 1,3
тодов извлечения компонентов из раствора, с целью выявления наиболее безопасных и эффективных. Кроме того, важным аспектом при выборе методов являлась полнота извлечения компонентов из раствора.
В настоящее время существует много различных способов утилизации углеросодержащих отходов и экономической эффективности разрабатываемого мероприятия [3]:
• физико-химические;
• химические;
• биологические.
В рассматриваемом случае, наиболее эффективными являются методы экстракции, применяемые в гидрометаллургии (степень извлечения компонентов от 70 %). Для разрушения комплексных соединений были выбраны методы «мокрой» химии, так как они на данный момент являются наиболее экологически и экономически выгодными.
Основные стадии технологии обезвреживания:
• Стадия 1. На данной стадии осуществляется перевод катионов в хлоридную форму при помощи 2-нормальной соляной кислоты в сборнике с вертикальной мешалкой.
МеН2 + 2НС1 ^ МеС12+2НН
где Ме — катионы металлов, найденных в осадках (N1, Со, Си, Ре); К — органическая часть молекулы, в состав которой входит металл.
• Стадия 2. На этой стадии происходит отделение выпавшего осадка от раствора. Осадок направляется в емкость с подогревом и мешалкой, где смешивается с водой. Получаем раствор катионов свинца и хлорид ртути в осадке, которые могут отправляться на продажу в другие отрасли металлургической и химической промышленности.
РЬС12 > РЬ(ОН)2
• Стадия 3. Раствор, полученный на стадии 1, переходит в сборник с вертикальной мешалкой, куда поступает 6-нормальный едкий натр. В результате получается осадок, содержащий гидроокислы марганца, железа, меди, никеля, кобальта, который переходит на следующую ступень и вода с рН ~ 7, которая направляется на предыдущую ступень для промывки осадка, содержащего свинец и ртуть.
МеС12+^ОН ^ Ме(ОН)2+^С12
1. Долматов Ю.М. Физико-химические основы новых методов исследования сложных многокомпонентных систем. Перспективы практического использования. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1991. — 72 с.
• Стадия 4. Осадок, содержащий гидроокислы марганца, железа, меди, никеля, кобальта, в этом же сборнике смешивается с нагретой азотной кислотой не высокой концентрации (2 н), затем к смеси приливается гидро-ксид аммония. Полученный после смешения осадок, насыщенный катионами железа и марганца, отправляется на экстракцию, после на продажу.
Me(OH)2+2HNOз ^ Ме(№Эз)
• Стадия 5. Раствор, содержащий гидроокислы меди, никеля, кобальта, смешивается с 2- нормальным тиосульфатом аммония и 2-нормальной серной кислота. В осадок выпадает медь, готовая к продаже. Раствор направляется на экстракцию.
Внедрение данной технологии позволит не только снизить негативное воздействие складируемых осадков на компоненты окружающей среды и здоровье населения, но и получить прибыль от реализации извлекаемых компонентов, а также сбережение природных ресурсов страны.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В.А. Протасова. — М.: Финансы и статистика,1995. — 528 с.
3. Шилов И.А. Экология. — М. Высшая школа, 2000. — 512 с. [ГШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Пашкевич Мария Анатольевна — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, mpash@spmi.ru,
Моисеева Ксения Анатольевна — аспирант, bgfy@mai1.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
