CC BY
739
УДК 628.477
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: [email protected]
Е. I. Bakhonina
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: [email protected]
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-
ния
1-3
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
2,3,5-7
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-
15
лизируется .
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-
10
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.
Литература
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 <^CR процесс» //Экологический вестник России.- 2012. — №2.- С.36-43.
16. Борьба с экологическим наследием - биологические методы очистки как необходимая часть комплексного подхода утилизации нефтезагряз-нений. // Нефтегазовые технологии.- 2013. — №3.- С.69-72.
References
1. Romankov P.G., Kurochkina M.I. Gidromehani-cheskie protsessy khimicheskoi tekhnologii [Hydromechanical processes of chemical technology]. Leningrad, Khimiya Publ., 1982, 288 p.
2. Smykov V.V., Smykov J.V., Torikov A.I. O probleme utilizatsii neftesoderzhаshchikh otkhodov [ABout the problem of disposal of oil waste]. Neftyanoe khozyaystvo [Oil Industry], 2005, no.3, pp. 30-33.
3. Bashirov V.V., e.a. Tekhnika i tekhonologiya poehtapnogo udaleniya i pererabotki ambarnykh shlamov [Technique and technology gradual removal and recycling of sludge barn]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1992, 120 p.
4. Zaynullin H.N., Abdrakhmanov R.F., Ibatullin H.S., Minigazimov I.N., Minigazimov N.S. Obrashchenie s otkhodami proizvodstva i potrebleniya [Waste management of production and consumption]. Ufa, Dialog Publ., 2005, 292 p.
5. Suvorov M.N. Analiz metodov zabora donnykh osadkov nefteshlamonakopitelei, tverdykh nefteshlamov i neftezagryazsnennykh gruntov [Analysis of sediment sampling methods oil barn, solid sludge and oil-contaminated soils]. Ekspozitsiya Neft Gaz [Exposition Oil Gas], 2014, no.6 (38), pp.107-109.
6. Lotosh V.E. Pererabotka otkhodov prirodo-pol'zovaniya [Recycling of natural resources]. Ekaterinburg, POLIGRAFIST Publ., 2007, 503 p.
7. Bakastova N.V. Reshenie problem po perera-botke nefteshlamov metodom tsentrobezhnoi separatsii [Addressing processing sludge by centrifugal separation]. Neftyanoe khozyaystvo [Oil Industry], 2005, no 3, pp. 36-37.
8. Galeev R.G., Rassvetalov V.A., Kuptsov A.V. Razrabotka tekhnologii pererabotki nefteshla-mov bufernykh prudov [Development of technology for processing oil sludge ponds buffer]. Neftepererabotka i neftehimiya [Refining and Petrochemicals], 2000, no.1, pp.56-60.
9. ExxonMobil Research and Engineering Co. [Microwave separation processing of stable emulsion oil sludge Imperial Petroleum Recovery Co]. Hydrocarbon Processing, 2000, V.79 , no 1, p.138.
10. Bakhonina E.I. Podgotovka k utilizacii uglevodorodsoderzhashchih othodov s primene-niem mikrovoln [Preparation for the disposal of hydrocarbon waste with the use of microwaves]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir chemical journal], 2006, v.13, no.3, pp.70-72.
11. http://generation-ngo.ru/Oborudovanie-i-texnologii-po-per
12. Meshcheryakov S.V., Hlebinskaya O. A., Petrov S. I., Klimenko E.T. Novye tehnologii v reshenii ekologicheskih problem neftegazovogo kompleksa [New technologies in the solution of environmental problems of an oil and gas complex]. Khimiya i tehnologiya topliv i masel [Chemistry and technology of fuels and oils], 2005, no.2, pp 8-12.
13. Desyatkin A.A. Razmbotka tehnologii utilizatsii neftyanyh shlamov. Diss.kand.tehn.nauk. [Development of technology of recycling of oil sludge. PhD techn. sci.diss.]. Ufa, USPTU Publ., 2004,
17. Абросимов А. А. Экология переработки углеводородных систем.— М.: Химия, 2002.— 608 с.
18. Патент № 2329200 РФ Способ переработки шламов очистных сооружений нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств/ Якушева О. И., Наумова Р. П., Самольянов А. А. и др.// Б.И.— 2008.- №20.
19. Кирия В.В., Кондратенко В.М. Комплексная технология извлечения, переработки и утилизации нефтешламов с рекультивацией загрязненных почв // Матер. Междунар. конф. «Новые технологии для очистки нефтезагрязненных вод, почв, переработки и утилизации нефте-шламов».- М., 2001.- С.134-135.
20. Серый С.С., Анохин Б.Б. Перспективы использования биопрепаратов углеводородокисляю-щих микроорганизмов для обезвреживания, переработки и утилизации нефтесодержащих от-ходов//Нефтешламы.ру (М1р://"^^^пеЙе-8Ыашу.га/81а1.рЬр?1^43)
185p.
14. Solov'yanov A. A. Pererabotka nefteshlamov s ispol'zovaniem khimicheskikh i biologicheskikh metodov. [Processing of oil sludges with use of chemical and biological methods]. Zachshita okruzhayuchshei sredyi v neftegazovom komplekse [Environment protection in an oil and gas complex], 2012, no.5, pp.30-39.
15. Rudnik M.I., Gavrilov Yu.L., Rezanova E.E. Tehnologii i oborudovanie TEK: tehnologi-chesko-apparaturnyie usloviya sozdaniya i pri-meneniya kompleksnoi pererabotki opasnih othodov s ispol'zovaniem tehnologii «DSR process» [Technologies and equipment of energy industry: technological and hardware conditions of creation and application of complex processing of dangerous wastes with use of the DCR Process technology] Ekologicheskii vestnik Rossii [Ecological bulletin of Russia], 2012, no.2, pp. 36-43.
16. Bor'ba s ekologicheskim naslediem — biologi-cheskie metody ochistki kak neobkhodimaya chast' kompleksnogo podkhoda utilizatsii nefte-zagryaznenii [Fight against ecological heritage — biological methods of cleaning as necessary part of an integrated approach recycling of oil pollutions]. Neftegazovye tehnologii [Oil and gas technologies], 2013, no.3, pp. 69-72.
17. Abrosimov A.A. Ekologiya pererabotki uglevodorodnykh sistem [Ecology of hydrocarbon systems processing]. Moscow, Khimiya Publ., 2002, 608 p.
18. Yakusheva O. I., Naumova R. P., Samol'yanov A. A., e.a. Sposob pererabotki shlamov ochist-nykh sooruzhenii neftekhimicheskikh i nefte-pererabatyvayushchikh proizvodstv [Processing method of sewage disposal plants slugs of oil-and-gas and oilrefining industries]. Patent RF, no. 2329200, 2008.
19. Kiriya V.V., Kondratenko V. M. Kompleksnaya technologiya izvlecheniya, pererabotki i utilizatsii nefteshlamov c rekul' tivatsiei zagryaznennykh pochv [Complex technology of extraction, processing and recycling of oil sludges with recultivation of the polluted soils]. Materialy Mezhdunarodnoy konferentsii «Novye tehnologii dlya ochistki neftezagryaz-nennykh vod, pochv, pererabotki i utilizatsii nefteshlamov [Materials of the International conference «New Technologies for Purification of the Oil polluted Waters, Soils, Processings and Utilization of Oil Sludges»] Moscow, 2001, pp.134-135.
20. Seryi S.S., Anokhin B. B. Perspectivy ispol'zo-vaniya biopreparatov uglevodorodo-kislyayu-shchikh microorganizmov dlya obezvrezhi-vaniya, pererabotki i utilizatsii neftesoderzha-shchich otchodov [Prospects of use of biological products of microorganisms oxidizing hydrocarbon for neutralization, processing and recycling of oil wastes] (http://www.nefteshlamy.ru/ stat.php?id=43).
