CC BY
318
УДК 628.16.081
Очистка и утилизация отходов хранилищ горюче-смазочных материалов
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2011
В.А. Одарюк, Г.М. Нигметов
Аннотация
В статье приведена характеристика комплексных методов очистки территорий, загрязненных складами и хранилищами горюче-смазочных жидкостей (ГСМ) в условиях районов Крайнего Севера от твердых бытовых отходов, отработанных металлических бочек, загрязненных остатками ГСМ, от нефтепродуктов, поступающих в окружающую среду.
Ключевые слова: дегазация и флегматизация резервуаров; дефектация труб; зачистка резервуаров; твердые продукты зачистки; локализация и ликвидация загрязнений; скиммерные установки; боновые заграждения; рекультивация земель; биотехнологии.
Cleaning and Waste Storage of Fuels and Lubricants
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2011
V. Odaruk G. Nigmetov
Abstract
Article gives characteristic of complex methods of cleaning territories, polluted storages and fuel and lubricant materials storages from firm waste, fuel tanks potentially dangerous for the nature.
Key words: degassing and desensitization tanks; fault detection of pipe; cleaning tanks; cleaning of the solids; localization and elimination of pollution; skimmer installation; booms; land reclamation; biotechnology.
Площади многих районов Крайнего Севера, где расположены действующие склады и хранилища горюче-смазочных материалов (ГСМ), загрязнены свалками металлолома, бытовым и строительным мусором, брошенными автотранспортными средствами, разрушенными зданиями и сооружениями хозяйственно-бытового и технического назначения, а также штабелями металлических бочек и резервуарами с остатками ГСМ.
Почвы, на которых находятся склады ГСМ, как показали обследования, загрязнены нефтепродуктами, поступающими в грунтовые воды, в реки, ручьи, озера и заливы. Таким образом, возникла необходимость в очистке этих районов от отходов в целях вос-
становления плодородного слоя почвы, рекультивации земель, очистке водоемов и грунтовых вод.
Твердые бытовые отходы (ТБО), включающие бумагу, картон, строительный мусор, резину, дерево, искусственные материалы (полиэтилен, металл, стекло, и пр.), могут быть обезврежены и переработаны традиционными способами: складированием на специальных площадках, сжиганием, полевым компостированием, комплексной переработкой ТБО, сочетающей элементы их сортировки с полевым компостированием и термической переработкой неутилизированной части ТБО.
Приводим характеристики этих методов.
Складирование ТБО производят на полигонах, где ТБО подлежат захоронению с уплотнением и по-
слойной засыпкой грунтом или другими инертными материалами. Однако рост затрат на захоронение, сложность выделения и обустройства свалочных мест стимулируют переход от полигонного захоронения к промышленной переработке отходов и использованию ряда компонентов отходов в качестве вторичного сырья.
Полевое компостирование отходов — отходы складывают в штабель на специально подготовленную площадку. Технология предусматривает естественный воздухообмен и принудительную подачу воздуха в массу отходов для протекания биологических процессов. Индустриальный метод компостирования предусматривает использование в этих целях биобарабанов.
Сжигание ТБО. Термический метод обработки отходов позволяет снизить объем отходов, использовать тепло сжигания для отопительных целей и снизить загрязнение отходами почвы и воды. Но наряду с этим сжигание уничтожает ценные компоненты отходов, приводит к значительному загрязнению больших территорий продуктами неполного сгорания нефти, в числе которых канцерогены типа диоксинов, бензапиренов, что дает достаточно много золош-лаковых отходов, которые также подлежат захоронению на полигонах. Сжигание собранных с местности нефтепродуктов следует проводить в специальных установках типа «СМАРАШ» фирмы «ЭЛАСТЕК» или же в мобильных печах сжигания.
Комплексная переработка отходов начинается с их сортировки, затем проводится прессование металлической, дробление стеклянной и керамической фракций, ферментация биоразлагаемых отходов и пр.
Металлические бочки (резервуары), предназначенные для хранения ГСМ, должны подвергаться периодической зачистке, что проводится при необходимости смены сорта нефтепродукта, освобождения от пирофорных отложений, высоковязких осадков с наличием минеральных загрязнений, ржавчины и воды, очередных и внеочередных ремонтов, при проведении комплексной дефектоскопии и перед дальнейшим их уничтожением.
Процесс зачистки резервуаров (бочек) от остатков нефтепродуктов предусматривает следующие виды работ:
разогрев остатка нефтепродукта в резервуаре системой подогрева;
удаление остатка нефтепродукта; предварительная дегазация в случае наличия в резервуаре остатка нефтепродукта с температурой вспышки ниже 60 °С.;
промывка внутренних поверхностей резервуара техническими моющими средствами (ТМС); удаление продуктов зачистки; чистовая обработка днищевой поверхности. При разогреве резервуаров на остаток нефтепродукта наливают горячую воду (или вводят острый
пар) при 1 +80+85 °С на высоту, равную высоте остатка нефтепродукта. Для интенсификации разогрева непосредственно в нефтепродукт по паровым трубам (рукавам) диаметром 50-63 мм подают острый пар. Подачу пара в разогреваемую массу можно проводить по всем имеющимся вводам в резервуар (люки, лазы, свободные патрубки), по гибким шлангам или по съемным участкам. Температура подаваемого пара не должна превышать значения, равного 80% от температуры самовоспламенения нефтепродукта, давление пара в магистрали должно составлять не более 3 кгс/ см2. В целях ускорения процесса подогрева нефтепродукта рекомендуется разогрев его массы проводить с перемешиванием. насосом по схеме «резервуар — насос — резервуар».
При циркуляционном подогреве, который производят при наличии в резервуаре системы подогрева (трубы с насадками, теплообменник, насос циркуляционный), на остаток нефтепродукта наливают горячий нефтепродукт с температурой не ниже 45 °С. Циркуляцию производят по схеме «резервуар — насос — теплообменник — резервуар».
Продолжительность циркуляции составляет 1015 часов, что определяется объемом остатка нефтепродукта.
При гидромониторном способе подогрева нефтепродукт разжижается и смывается с днища резервуара струей горячей воды под давлением. Вода при температуре + 75+80 °С подается насосом под давлением 10-12 кгс/см2 на моечные машинки (гидромониторы). Моечные машинки вводят в резервуар через люки (на кровле резервуара или через нижний люк-лаз), закрепляют на водоподводящих рукавах и опускают на страховочных канатах на высоту 3-4 м от днища резервуара. Продолжительность разжижения остатка нефтепродукта зависит от его количества, характеристик и составляет в среднем от 2 до 8 часов непрерывной работы моечных машин. Откачку разжиженной массы (вода + нефтепродукт) производят в разделочный резервуар или в каскадный отстойник.
Дегазация резервуара. В практике зачистки резервуаров применяются следующие методы — дегазация и флегматизация свободного пространства резервуара для обеспечения взрывобезопасного состояния: снижения концентрации паров нефтепродуктов замещением свободного пространства одним из способов:
чистым воздухом;
заполнением емкости водой;
снижением содержания кислорода в атмосфере резервуара заполнением (флегматизацией) инертными газами.
Снижение содержания паров нефтепродуктов в резервуаре осуществляется естественной вентиляцией, принудительной вентиляцией или пропарива-нием резервуара.
Метод дегазации резервуаров заполнением водой применяется только в отдельных случаях — для подземных и заглубленных резервуаров, что связано с необходимостью в больших расходах воды для этой операции и необходимостью в ее дальнейшей очистке от нефтепродуктов.
Естественная вентиляция наиболее эффективна в высоких вертикальных резервуарах. Проводят ее при скорости ветра не менее 1 м/с. При этом открывают верхние крышки люков, на которые устанавливают дефлекторы для интенсификации процесса. Более тяжелая (по сравнению с воздухом) газовая смесь вытекает из резервуара в атмосферу, а более легкий атмосферный воздух поступает в резервуар через люки на кровле.
Принудительная вентиляция паровоздушного пространства резервуара проводится с использованием пароэжекторов, искробезопасных вентиляторов с электрическими двигателями взрывозащищенного исполнения. Кратность воздухообмена в резервуаре должна быть не менее трех объемов в час, что предотвращает образование застойных зон. При удалении остатков вязких нефтепродуктов проводят операцию пропарива-ния резервуаров при температуре +80+90 °С, что эффективно для резервуаров малых объемов — до 1000 м3. Продолжительность операции определяется анализами проб паровоздушной среды, отбираемой на высоте 0,1 м от днища резервуаров.
Флегматизация резервуара — заполнение его инертными газами, в качестве которых используют сжиженный азот, сжатый азот или охлажденные дымовые отработавшие газы — от двигателей, котельных установок, генераторные газы.
Мойка резервуара проводится горячей водой, подаваемой через моечные машинки с использованием моющих средств. В качестве моющих средств применяется горячая вода и вода в смеси с техническими моющими средствами (ТМС). Наименование и количество ТМС определяется в зависимости от свойств удаляемых нефтепродуктов, конструкции резервуара. Общедоступные применяемые ТМС: МЛ-51, МЛ-52, МЛ-72, Лабомид-203М (Темп-300) и другие.
Промывка резервуаров проводится в два этапа: первичная промывка после подогрева и удаления «мертвого» остатка нефтепродукта;
чистовая промывка после удаления с днищевой поверхности остатка нефтепродукта и пропарки._
Система приготовления, хранения, регенерации ТМС, сбора продуктов зачистки включает: каскадный отстойник,
системы трубопроводов для подачи ТМС в резервуар и выкачки продуктов зачистки; теплообменник; насосы подачи ТМС;
устройство для сбора продуктов зачистки и экстрагирования остаточного нефтепродукта из него.
Удаление осадка проводят пневмотранспортером и гидротранспортерной установкой. От резервуара прокладывается трубопровод Б = 100 мм (облегченные алюминиевые трубы или полевой трубопровод) к вакуумной установке. Приемный патрубок устанавливается на днище резервуара. Отложения подгоняются гидростволами к всасывающему патрубку вакуумной установки.
Дефектация труб пароподогревателя проводится секционным подключением насыщенного водяного пара и продувкой труб. Свободный выход чистого конденсата из труб указывает на исправность подогревателя. Отсутствие или появление загрязненного нефтепродуктом конденсата из исходящих труб указывает на наличие дефекта — трещин, неплотностей в соединениях труб, через которые нефтепродукты попадают в трубы. Наличие дефекта также определяется при внешнем осмотре трубопроводов.
Чистовая обработка поверхностей резервуара. Процесс чистовой обработки резервуара включает следующие операции:
обработку загрязненных поверхностей резервуара, труб пароподогревателя и приемо-раздаточного патрубка растворителем; чистовую промывку резервуара;
удаление остатков промывки и доведение поверхностей резервуара до требуемой чистоты.
В качестве растворителей используются керосин, газойль, дизельное топливо с температурой вспышки паров выше 60 °С.
Регенерация продуктов зачистки
В зависимости от технологической операции могут образовываться следующие продукты зачистки:
смесь разогретого и разжиженного остатка нефтепродуктов с товарным топливом; водонефтяная эмульсия, образовавшаяся при размыве остатка нефтепродуктов горячей водой, подаваемой через моечные машинки;
промывочная вода, содержащая эмульгированный нефтепродукт в количестве 600-1500 мг/л;
промывочная вода, содержащая растворенный бензин 110-340 мг/л;
ТМС, содержащие 25-100 г/л эмульгированного нефтепродукта;
твердые продукты зачистки (ТПЗ) — ил, ржавчина, песок и т. д., содержащие высокомолекулярные углеводороды (парафин, асфальтобетон, смолистые и другие вещества).
Разжиженный остаток нефтепродуктов вместе с товарным топливом откачивается в емкости предприятия (разделочный или специально выделенный резервуар) и после статического отстоя может быть использован по прямому назначению. При необходимости производят термоотстой при температуре + 55+60 °С.
Легко подвижная масса, состоящая из воды (80%) и нефтепродуктов (20%), откачивается в разделочный резервуар или в отстойник, где разделяется на две фазы — отстоявшийся (всплывший) нефтепродукт и воду. Отстоявшийся нефтепродукт выкачивается в сборник обводненного нефтепродукта и подвергается термоотстою при температуре +65 +70 °С. Время отстоя составляет 10-12 часов.
В отстоявшемся продукте определяется содержание влаги и механических примесей. В зависимости от их количества продукт утилизируют смешением с котельным (товарным) топливом или сдают в качестве отходов.
В технологическом процессе зачистки резервуаров должны использоваться многоступенчатые системы очистки воды на базе комбинированных операций (флотация, отстой), конструктивные решения, обеспечивающие исключение непосредственного контакта нефтепродукта с атмосферой, грунтом, закрытое исполнение емкостей для уловленных нефтепродуктов, оборотная система использования промывных вод, контроль качества очистки (регенерации) отмываемых нефтепродуктов, контроль состояния технологического оборудования.
Помимо того, должен быть предусмотрен отвод воды, загрязненной нефтепродуктами, в канализацию и на очистные сооружения, сбор загрязненных обтирочных материалов (опилки, ветошь и т. д.) с целью передачи их на утилизацию либо захоронение в установленном порядке.
Для уничтожения многочисленных свалок резервуаров и бочкотары следует использовать установки для прессования их с последующим вывозом прессованных изделий для переработки или захоронения.
Методы локализации нефтезагрязнений почв
В соответствии с «Временным классификатором промышленных отходов» и Методическими рекомендациями по определению класса токсичности промышленных отходов (Минздрав СССР ГК НТ СССР, 1987 г.) почвы, загрязненные нефтепродуктами, относятся к 3-му классу опасности. В табл. 1 приведена классификация нефтезагрязненности почв сельско-
хозяйственного назначения в зависимости от содержания нефтепродуктов.
Механические методы локализации нефтеза-грязнений почв предусматривают обваловку загрязненного участка почвы, что ограничивает растекание нефтепродуктов (табл. 2).
Физико-химические методы предусматривают:
экранирование поверхности разлитого нефтепродукта;
превращение разлитого нефтепродукта в ге-леобразное или твердое состояние;
обработку почвы в целях защиты от нефтепродуктов.
Экранирование поверхности разлитого нефтепродукта обеспечивает предотвращение его испарения и восгорания. В этих целях используются пенообразователи — гелеобразные пены на основе поливинилового спирта с добавлением гелеобразую-щего агента — хлорида железа. Разработаны отечественные гелеобразователи — «Универсальный», «Форэтол» и пр.
Для превращения нефтепродуктов, разлитых на почве, в гелеобразное, загущенное или твердое состояние разработаны физико-химические методы с использованием структурообразователей. Принцип действия структурообразователей основан на полиассоциации алкилосибората лития в растворе углеводородов и эффекте сольватации. Процесс полиассоциации происходит спонтанно и очень быстро. Свойства загущенных систем зависят от свойств растворителя (углеводородов нефтепродукта).
Помимо того, для загущения нефтепродуктов используют двухкомпонентные системы — органические кислоты или смесь кислот (пальмитиновая, стеариновая, линолевая) и неорганическое основание (гид-роксиды щелочных и щелочно-земельных металлов).
Гелеобразование нефтепродукта можно достичь воздействием на нефтяные углеводороды водой и полиэфирами с изоцианатными группами. Образующийся густой гель практически не проникает в глубь почвы.
Загущение нефтепродута может быть достигнуто применением связующих материалов, например сорбентов. Разработан состав, позволяющий отвердить разлитые нефтепродукты. В нем содержится активи-
Таблица 1
Уровень Содержание нефтепродукта в почве, мг/кг почвы Классификация нефтезагрязнений
1 менее 1000 допустимый
2 от 1000 до 2000 низкий
3 от 2000 до 3000 средний
4 от 3000 до 5000 высокий
5 свыше 5000 очень высокий
Таблица 2
Классификация современных методов локализации и ликвидации нефтезагрязнений почв
Локализация нефтезагрязнения
Механические методы обваловка загрязнения Физико-химические методы пено-, пленко-, гелеструктурообразователи, сорбенты
Сбор разлившегося на почве нефтепродукта
Механические методы сбор в жидком виде специальным оборудованием (насосы) Физико-химические методы сбор в связанном виде сорбирующими материалами (сорбционный метод)
Снижение содержания нефтепродуктов в почве до остаточного уровня
Захоронение загрязненной почвы термические методы Физико-химические методы химический, экстракционный (очистные комплексы) дренирование почвы, пневматическое фракционирование Биологические методы агротехнические мероприятия биопрепараты (на основе бактерий или ПАВ) гуминовые кислоты фитомелиорация
рованный уголь, оксид магния или органофильной глины, гидрофобный полимер оксида алюминия или кремния, силикат магния.
Методы сбора разлившегося на почве нефтепродукта
Методы сбора нефтепродуктов подразделяются на механические и физико-химические.
При использовании механических методов сбор нефтепродуктов в жидком (несвязанном) виде производится «грязевыми» насосами (илосборниками), позволяющими собирать нефтепродукты любой вязкости. Могут быть, помимо того, использованы отечественные установки вакуумного типа — «ВАУ-1», «ВАУ-2» с емкостью одной загрузки 200-300 л. Преимущество сбора нефтепродукта с почвы с использованием «собирающих установок» заключается в следующем:
сбор нефтепродуктов в минимальные сроки; максимальный сбор нефтепродуктов при любых масштабах его разлива;
сбор нефтепродуктов в труднодоступных местах (на территории баз, складов горючего, на заросших ландшафтах);
метод дает возможность осуществлять регенерацию разлитого нефтепродукта.
При использовании физико-химических методов сбор разлившегося нефтепродукта проводится в загущенном или твердом виде после локализации разлива с использованием сорбентов — песка, опилок, торфа. Метод эффективен при сборе с поверхности почвы небольших количеств нефтепродуктов. При значительных аварийных разливах, при работе на открытой местности используется обычная землеройная техника (экскаватор), с помощью которой разлитое топливо собирают вместе с почвой в транспортные средства и перевозят на полигон временного хранения (почва является связывающим материалом для нефтепродуктов).
Методы снижения концентрации нефтепродуктов в почве до остаточного уровня загрязнений
Очистка сильнозагрязненных нефтепродуктами почв может производиться путем удаления загрязненного почвенного слоя с последующей транспортировкой в места захоронения. Однако захоронения нефтесо-держащих шламов в земле могут сохраняться в течение десятков лет, что приводит к накоплению токсичных отходов и возможному поступлению нефтепродуктов в грунтовые воды. Кроме того, даже в случае правильного захоронения требуется отчуждение большого количества земель и нарушается структура грунта.
Физико-химические методы. Среди указанных методов — термические, химические, экстракционный, а также дренирование почв.
Термический метод. Метод сжигания предполагает обжиг загрязненной нефтепродуктами почвы на месте или после ее съема в специальных печах при температуре 1000-12 000 °С. При очистке почв от нефтепродуктов на месте используют подогрев либо «прямое выжигание». При этом загрязненную почву прогревают прямой подачей газообразных продуктов сгорания или их смеси с воздухом через вытеснительные скважины. «Прямое выжигание» запрещено в связи с тем, что в атмосферу поступают вредные продукты возгонки и неполного окисления углеводородов. Преимущество метода — высокая интенсивность процесса и возможность применения его при высоких уровнях загрязнения.
Недостатки метода:
необходимость специального оборудования и больших расходов электроэнергии;
большое количество захораниваемых шламов, что связано с необратимостью изменений почвы при сжигании;
образование канцерогенных веществ при пирометрических процессах;
значительное увеличение сроков естественного восстановления почвы.
Химический метод основан на превращении токсичных углеводородов в нетоксичные соединения либо на отверждении токсичных веществ в виде геля или твердого вещества.
Специалистами Курского института экологической безопасности разработан препарат «Эконафт» для химического обезвреживания и нейтрализации токсичных нефтемаслоотходов. Способ основан на свойствах окислов минеральных сорбентов (негашеная известь СаО) при гашении увеличивать удельную поверхность в 15-30 раз и превращаться в объемное вяжущее вещество с высокой сорбционной способностью для высокомолекулярных веществ, в частности для нефти.
Нефтемаслоотходы (в том числе и нефтезагрязнен-ные почвы) обрабатываются препаратом «Эконафт», в результате чего нефтепродукты равномерно им адсорбируются с получением сухого, стойкого при хранении порошкообразного вещества, состоящего из мельчайших гранул, представляющих собой микрочастицы нефтемаслоотходов, заключенных в известковые оболочки-капсулы, равномерно расположенные в массе продукта. Метод рекомендован для очистки нефтезагрязненных почв только на землях технического назначения.
Метод экстракции нефтепродуктов. Экстракционный метод основан на извлечении нефтяных углеводородов из почв с помощью избирательных растворителей (экстрагентов). В качестве экстраген-тов применяется горячая вода, водяной пар, моющие средства. Основными этапами метода являются: гомогенизация и измельчение загрязненной почвы; смешивание почвы с экстрагентом при определенных условиях;
сушка суспензии, выводимой из экстракционной системы.
Процессы проводятся на специальных модульных установках. Для очистки почв этим методом разработаны экологически чистые и дешевые моющие средства (МС). Например, чистый полимер — модифицированный «Унифлок».
Разновидностью экстракционного метода является дренирование почвы — ее промывка на месте с помощью дренажных систем.
Биологические методы. Это новое направление по защите окружающей среды от химического загрязнения получило название «экологическая биотехнология». В настоящее время в России разработано огромное количество препаратов — биодеструкторов нефтепродуктов — «Путидойл», «Деверойл», «Олеверин».
Методы ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на водных акваториях
При ликвидации разливов нефтепродуктов на водных поверхностях следует максимально удалить раз-
лившийся нефтепродукт. Для этих целей разработаны механические и физико-химические методы.
Механические методы
Для ограждения аварийных судов, входа в порт или гавань танкеров, при проведении грузовых операций, для защиты побережья, пляжей и в других ситуациях, где требуется предотвращение нефтеразливов, применяются боновые заграждения — плавучие сооружения из поплавков, сетей и пр. В настоящее время известно более 100 конструктивных видов боновых заграждений.
В качестве средств локализации разливов нефти на воде в России применяются негорючие боновые заграждения — оперативные (пленочные, панельные) и стационарные. Боновые заграждения пленочного типа эффективны при отсутствии волнения на поверхности водоемов и на мелководье. Их следует применять при ликвидации разливов нефти в условиях защищенных акваторий. Боновые заграждения панельного типа обладают хорошими заградительными качествами. Их применяют в различных по характеру аварийных ситуациях.
Для локализации нефтяных разливов применяются стандартные боны тяжелого типа. Но применение их малоэффективно из-за большой массы и необходимости использования средств механизации для их установки и маневрирования в условиях борьбы с аварийными разливами. Следует учитывать целесообразность применения стандартных бон тяжелого типа при сильном волнении моря с учетом их высокого надводного борта и хорошей устойчивости.
Боновые заграждения устанавливаются на акватории с помощью катера, лодки или лебедки и укрепляются в нужном положении якорями или тросами.
Сбор нефти и нефтепродуктов с поверхности воды может производиться нефтесборщиками и не-фтесборными устройствами, работающими от штатных насосов танкеров и барж.
Работа механических систем — скиммеров основана на различных физических свойствах нефтепродуктов и воды (различие в плотности нефтепродуктов и в характере молекулярного сцепления с поверхностями различных материалов). Все типы скимме-ров включают узел для сбора нефти (плавающего или подвесного типа) и насос для перекачки собранных нефтепродуктов в емкость.
В США был разработан насос, позволяющий производить не только откачку нефтепродуктов с водной поверхности, но и разделение нефтеводяной смеси. Компания «Эластек» (США) применяет его на практике. Весь комплекс оборудования (скиммерные установки, боновые заграждения, цистерны, лодки, установки по утилизации отходов) характеризуется высокой мобильностью, портативностью, простотой и надежностью. Наличие различных модификаций делает это оборудование универсальным и пригодным для применения в водоемах любых категорий (моря, заливы, реки, озера, терминалы, мелководья).
В России разработаны нефтесборные машины порогово-центробежного типа «Са 1-10», «Са 2-15», «Са 3-35», производительностью по водонефтяной смеси 10, 15, 35 м3 /ч.
Для очистки поверхности небольших водоемов от нефтепродуктов германской фирмой «Масона» разработан малогабаритный нефтеулавливатель массой 51 кг (размеры — 0,32 х 0,32 х 1,10 м). Устройство не содержит подвижных и трущихся деталей. Принцип действия его основан на разнице удельных масс воды и нефтепродуктов. Вещества разделяются при помощи системы подачи и отвода жидкостей. Устройство укомплектовано шлангами, насосами и фильтрами.
Физико-химические методы
Сорбенты — вещества, которые в результате адсорбции (абсорбции) поглощают нефть и нефтепродукты. Основное свойство сорбирующего материала — сорбционная емкость — количество нефтепродукта, поглощаемого единицей сорбента.
В качестве сорбентов используют природные вещества (минерального и растительного происхождения) и искусственно приготовленные (дисперсные кремнеземы, слоистые и слоисто-ленточные силикаты, бурый уголь, бумагу, шерсть, сосновую кору, опилки и пр). Их сорбционная емкость составляет 0,3-30 кг /кг. Наиболее высокой сорбционной емкостью обладают графитовые сорбенты (от 40 до 80 кг/кг).
Сорбенты — перлит, керамзит, вермикулит, вспененные графиты (материалы на вспененной основе) — характеризуются невысокой поглотительной способностью. Кроме того, в некоторых случаях происходит потопление поглощенных агломератов сорбента с нефтепродуктами.
Специалистами Института горно-химического сырья РАН разработан гидрофобный органо-минеральный сорбент «Сорбойл», представляющий собой продукт переработки фрезерного торфа с добавлением магнитных компонентов. Нефтеемкость препарата составляет не менее 800 % масс. После извлечения нефти сорбент регенерируется и формируется в топливные брикеты или же используется в качестве добавок к асфальтовым смесям, к кровельным материалам. Известны другие сорбенты с аналогичными свойствами — «Лидиойл», «Пит Сорб», «Лессорб», «ШроНоп».
Пенопласты, имеющие хорошо развитую пористую структуру, обладают высокой сорбционной емкостью. Измельченный пенопласт поглощает нефть в соотношении 1:35. Разработаны и предложены к применению эффективные оксидные адсорбенты на основе электровзрывных ультрадисперсных металлических порошков. Сочетание оксидных адсорбентов с различными природными и синтетическими
адсорбентами позволило разработать комплексную фильтроадсорбционную технологию очистки воды от нефти, нефтепродуктов, масел и от микробиологических загрязнений.
Наибольшей эффективности при очистке поверхности водоемов от нефтепродуктов можно достичь с применением сорбционно-микробиологического метода, в котором на сорбенте иммобилизованы штаммы нефтеразлагающих бактерий. Сорбент выполняет роль носителя микроорганизмов и имеет сильно развитую поверхность. Применение метода дает возможность значительно повысить степень и скорость деградации загрязнителей. Процесс ускоряется при добавлении к сорбенту питательных веществ, содержащих азот и фосфор.
Наряду с бактериями важную роль в превращении нефтяных загрязняющих веществ играют простейшие микроорганизмы-инфузории и пр. Поскольку окисление нефтепродуктов бактериями проходит на границе нефть — морская вода, то вокруг нефтяных капель образуется пленка из отмерших бактерий, которая препятствует дальнейшему окислению нефти. Инфузории, потребляя бактерии, разрушают пленку и способствуют хорошему контакту нефтяных капель с морской водой, они могут заглатывать мельчайшие капли нефти. Не установлено, перерабатывается ли нефть в дальнейшем ферментными системами этих организмов.
Диспергенты
Диспергирующие средства вследствие самопроизвольного эмульгирования разрушают сплошную нефтяную пленку, восстанавливая водо-, газо-, энергообмен с атмосферой и обеспечивая естественное биохимическое окисление высокодисперсных, изолированных, взвешенных в толще воды, капель нефти. Для этого используется эмульгирующая способность некоторых ПАВ, превращающих нефтяную пленку в тонкую дисперсию (эмульсию типа «масло в воде»). В связи с этим основным требованием, предъявляемым к препаратам на основе ПАВ, которые вводят в морскую воду, является их малая токсичность.
В настоящее время созданы и эксплуатируются совершенные конструкции приспособлений для распыления диспергирующих средств с судов и самолетов. Примерами таких средств диспергирующего действия могут быть зарубежные препараты «Корексит-9527», «Берол-198», «ВР-1100», <^Б» и отечественные «ЭПН-5», « ДН-75», «ОМ-6».
Операция уничтожения остаточной нефтяной пленки в боновых заграждениях может быть выполнена с помощью подвесного вертолетного опрыскивателя (ВОП-3) емкостью 3 м3, который может быть использован для распыления диспергентов. ВОП-3 был разработан в 2001 году НПК «ПАНХ» и принят на снабжение МЧС России.
Удаление отходов, загрязненных нефтепродуктами
При разливе нефтепродуктов и последующих операций по их удалению появляется необходимость перевозки и удаления отходов, загрязненных нефтепродуктами, которые могут быть разделены, отправлены в хранилища или на переработку.
Виды нефтесодержащих отходов и методы их обработки приведены в табл. 3.
Средства индивидуальной защиты: + - метод обработки может быть применен; X - метод не может быть применен.
Сырая нефть на поверхности водоемов может быть сожжена, однако при образовании тонкой нефтяной пленки горение прекращается в связи с те-плоотводом в толщу воды. Кроме того, разлитая нефть быстро теряет легкие, наиболее горючие фракции. Поэтому для проведения контролируемого сжигания разлитой нефти необходимо предварительно производить локализацию нефтяного разлива и утолщение слоя нефти (до нескольких сантиметров).
Более легкие и летучие нефти могут быть сожжены сразу же после разлива. Но такой вариант ликвидации, обладающий потенциалом удаления значительных количеств нефти с поверхности моря, сопровождается образованием обильного черного дыма и значительных количеств стойкого осадка.
Рекультивация нарушенных земель. Нарушенные земли — это земли, утратившие свою хозяйственную ценность в связи с разрушением их почвенного и растительного покрова, изменением гидрологического режима и образованием техногенного рельефа в результате производственной деятельности человека. Почва — верхний слой земли, возникший в результате воздействия живых организмов на минеральный субстрат и разложения мертвых организмов.
Рекультивация земель, загрязненных нефтью, — это комплекс мероприятий, направленных на вос-
становление ее продуктивности. Рекультивация осуществляется в два этапа: технический и биологический.
Технический этап предусматривает планировку, формирование откосов, удаление и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, захоронение токсичных пород и проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению.
Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы.
Эффективность применения технологии биологической рекультивации земель зависит от выбранного направления рекультивации, эффективность технологии технической рекультивации зависит от мощности насыпного слоя и его структуры, агрохимических и водно-физических свойств пород, расположенных на восстанавливаемой территории.
Рекультивация земель, загрязненных нефтью, проводится на основе проектов рекультивации, получивших положительное заключение государственной экологической экспертизы.
Литература
1. Воробьев Ю. Л., Акимов В. А., СоколовЮ. И. Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. М., 2005.
2. Экология. Военная экология. Москва-Смоленск, 2006.
3. Хромов М. Н., Тронин С. Я., Одарюк В. А. Научно-технический отчет «Исследование проблем разработки, внедрения и развития технологий комплексной защиты человека при чрезвычайных ситуациях». М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2007 г.
Сведения об авторах
Одарюк Виктория Андреевна: к. х. н., ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), с. н. с.
121352, г Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (495) 449-90-37.
Нигметов Геннадий Максимович, к. т. н., доцент, ФГУ
ВНИИ ГОЧС (ФЦ), вед. н. с.
121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7.
Таблица 3
Виды отходов и методы их удаления
Виды отходов Методы обработки
повторная обработка сепарация нефти и воды разрушение эмульсии стабилизация биоочистка промывка отложений вывоз на полигон термообработка использование тяжелой нефти
Чистая нефть + X X X X X X X +
Вода и нефть + + + X X X X X +
Вода и отложения + X X + + + + + X
Нефть и органические остатки X X X + + X + + X
Нефть и СИЗ X X X X X X + + X
