Химическая обработка нефтесодержащих отходов

Одним из возможных способов обезвреживания твердых и жидких нефтесодержащих отходов является химический. Этот способ позволяет полностью обезвреживать отходы, а полученные продукты в ряде случаев использовать. Например, отходы подвергают обработке оксидом щелочноземельного металла, предварительно обработанного ПАВ в отношении: отходы-реагент (1:1-10). После смешения с отходами оксид щелочноземельного металла образует с водой гидроксид, в результате чего отходы равномерно им адсорбируются.

В итоге получают сухой, сильно гидрофобный порошок, который можно использовать в качестве облицовочного материала для различных хранилищ, строительного материала при сооружении дорог, для посыпки льда и т.д.

В качестве оксидов обычно используют оксиды кальция и магния, а в качестве ПАВ — стеариновую кислоту, диизооктилсульфосукцинат натрия, пальмитиновую кислоту, парафиновое масло, нонилфенолтетрагликолевый эфир и т.д.

Так, согласно одной из технологий, 500 кг пастообразных отходов, содержащих 240 кг органических веществ, в основном нефтепродуктов, смешивают с 500 кг размельченной извести, предварительно обработанной 5 % (по массе) смеси из стеариновой и пальмитиновой кислот. После реакции образуется сухой, стойкий при хранении порошок.

Отработанное масло в количестве 190 кг смешивают со 190 кг негашеной извести, содержащей 1 % по массе стеариновой кислоты и 0,2 % по массе диизооктилсульфосукцината натрия, и 80 л воды. После выдержки смеси в течение 30 мин получают порошкообразное сухое вещество.

При загрязнении нефтепродуктами поверхности земли, например побережья моря, в случае пролива судами масел или нефти в аварийных ситуациях, при сильной загрязненности прибрежной акватории (показатели массы приведены условно с соблюдением необходимых пропорций) 100 кг масел, которые необходимо удалить с песчаного пляжа, обрабатывают 100 кг мелкой кальциевой извести, содержащей 1 % по массе смеси из стеариновой и пальмитиновой кислот и 0,5 % по массе парафинового масла. Известь равномерно распределяют по пляжу. Затем почву обрабатывают фрезой, чтобы известковая смесь могла прореагировать с маслом. Далее почву поливают 80 л воды, образующийся при этом продукт можно не удалять, так как он содержит масло в высокодисперсной форме, т.е. в легко разлагаемом виде. Щелочноземельными элементами в соединении с ПАВ можно обрабатывать также эмульсии металлообрабатывающих заводов. Так, водную эмульсию, содержащую 2 кг масла на 100 л воды, обрабатывают 2 кг негашеной извести, содержащей 6 % по массе нонилфенолтетрагликоленового эфира. По истечении 2 мин. наступает достаточно полная очистка эмульсии. Полученная смесь отстаивается, а выпавший в осадок твердый продукт отфильтровывается.

В ряде случаев вместо негашеной извести в качестве основы применяют окись магния. В обоих случаях степень обезвреживания приближается к 100 %.

Фирмой"Мейснер Грундбау" (ФРГ) разработана технология химической обработки и обезвреживания нефтесодержащих отходов (маслосодержащие шламы, кислые гудроны, малозагрязненные почвы, эмульсионные шламы и т.д.[23].

По технологии одновременно с методом обезвреживания собранных нефтеотходов предполагается очистка и рекультивация загрязненных земельных участков, на которых происходило накапливание нефтеотходов и использование их для посадок зеленых насаждений, площадок с твердым покрытием для стоянок машин, организации складов и т.п. Получаемый при обработке продукт может быть использован в качестве строительного материала для создания дорожных покрытий, фундаментов, облицовочного материала, отстойников и т.д. По данным фирмы с помощью этого способа возможна также очистка площадей розлива нефти, ликвидация нефтяных загрязнений на пляжах, возникающих при авариях танкеров или нефтепроводов.

По предложенной технологии нефтяные шламы и осадки, доставленные автотранспортом или экскаватором на ровную уплотненную земляную площадку, равномерно распределяются по ее поверхности слоем определенной толщины. На слой шламов разбрасывающими машинами наносится химический гидрофобный реагент на основе негашеной извести. Пропорциональное соотношение смешиваемых веществ определяет химический анализ. Материалы тщательно перемешиваются движущимися почвенными фрезами до получения достаточно однородной смеси. Между молекулами воды, содержащейся в смеси, и негашеной известью происходит экзотермическая реакция, которая начинается примерно через полчаса после перемешивания и протекает вначале медленно, постепенно ускоряется при сильном разогреве смеси и сопровождается образованием пара и вспышками. Полученную массу доставляют к месту применения для уплотнения или же уплотняют на месте катками или виброуплотнителями.

Продукт реакции -- коричневое порошкообразное вещество, состоящее из мельчайших гранул. По данным фирмы, материал инертен в отношении воздействия на воду и почву, так как мельчайшие частицы токсичных компонентов заключены в известковые оболочки — капсулы, которые равномерно распределены в массе продукта, водонепроницаем, морозоустойчив, обладает высокой плотностью, что позволяет выдерживать нагрузки до 90 МПа (900 кгс/см²).

Указанный способ был впервые применен при ликвидации кислых гудронов, накопившихся на территории нефтебазы в г. Доллберг (ФРГ,земля Нижняя Саксония). Работы проводились в два этапа. Сначала было обработано 8000 т отходов, затем после успешного завершения этих работ было ликвидировано еще 40 000 т кислых гудронов. При этом освободившиеся площади были рекультивированы.

Работы, выполнявшиеся фирмой "Мейснер Грундбау", велись следующим образом. В земляной котлован размером 50х60 м и глубиной 2 м послойно толщиной 20—30 см укладывались нефтеотходы, которые после нанесения на них слоя химических реагентов в количестве 20 % исходного вещества, перемешивались механической фрезой. После окончания химической реакции получаемый слой уплотнялся виброкатком. Таким образом был заполнен весь котлован. Сверху для посадки зеленых насаждений был нанесен слой земли. Обезвреженные отходы не оказывали вредного воздействия на грунтовые воды и почву.

По данным фирмы для общей обработки 48 000 т нефтеотходов потребовалось 8 000 т химических реагентов. Общие затраты на все работы составили 2,8 млн. марок ФРГ, т.е. стоимость обработки 1 т нефтеотходов составила 60 марок [23].

Специалисты считают, что химическая обработка нефтешламов почти в 2 раза дешевлеих сжигания. Подробный состав реагентов не расшифровывается.

В Японии разработан способ химического обезвреживания отработанных масел, согласно которому в отработанное масло добавляют порошкообразный реагент, содержащий 85,4— 91,4 % негашеной извести, 7,2—10,5 % силиката кальция, 1,2—3,9 % силиката алюминия и 0,2 % красителя. Полученную смесь затем подсушивают с использованием внешнего источника тепла и утилизируют в промышленности строительных материалов.

В Японии предложен также способ химического обезвреивания 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. Способ заключается в смешении отходов с измельченным печным шлаком и гидроксидом щелочного металла и отверждении смеси. В качестве гидроксидов щелочных металлов используются NaOH, КОН или LiOH. Порошок шлака состоит из 32-36 % SiO₂. Al₂O₃, 35-43 % CaO, 0,5-10 % MgO, 0,1-3 % TiO₂.

Фирмы "Фест Альпине" (Австрия) и "Лео Консулт" (ФРГ) разработали совместно установку для химического отверждения нефтесодержащих 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").

В результате обработки получается порошкообразный продукт с водоотталкивающими свойствами, причем загрязняющие вещества как бы заключены в прочные капсулы. Водопроницаемость материала при давлении столба воды 1 м находится между 10^-7 и 10^-10 см/с. Таким образом, материал по своим свойствам становится подобным глине и может считаться водонепроницаемым.

На рис. 80 показана схема установки ЛЕКО-СМ. Обрабатываемый продукт поступает в бункер 1 и шнеком 2 перемещается в реактор-смеситель 3. Необходимые реагенты из резервуара 4 проходят через дозатор 5 и шнековым конвейером 6 подаются в реактор-смеситель 3. Обезвреженный продукт отводится из установки ленточным транспортером 7. Управление процессом осуществляется при помощи пульта 8.

Анализируя состав реагентов, применяемых за рубежом для обезвреживания нефтемаслопродуктов химическим способом, можно сделать вывод о том, что наряду с основным компонентом реагента (негашеная известь), в его состав должно входить синтетическое поверхностно-активное вещество (СПАВ) на основе октилсульфатов, сульфанола и т.д. Данное СПАВ (до 35 %) входит в состав синтетических моющих средств (CMC), применяемых, например, на моторо-агрегаторных участках АТП (мойка агрегатов и узлов перед техническим осмотром и ремонтом).

МосводоканалНИИпроектом предложен следующий состав реагента для обезвреживания нефтесодержащих осадков из очистных сооружений автотранспортных предприятий: негашеная известь 93-97 %; CMC 7-3 %. Данный реагент вводится в осадок поэтапно: сначала добавляется CMC и тщательно перемешивается с осадком, затем добавляется порошкообразная негашеная известь, и смесь вторично перемешивается. Эффект обезвреживания достигает 98 %.

Рис. 80. Схема установки ЛЕКО-СМ

1 - загрузочный бункер: 2 - шнек; 3 - реактор-смеситель; 4 - резервуар для реагентов; 5 - дозатор; 6 - шнековый конвейер; 7 -ленточный транспортер: 8 - пульт управления

Нефтепродукты, связанные реагентом, не вымываются водой из осадка в течение длительного времени после обработки, что указывает на прочность адсорбционных связей частиц нефти с реагентом.

Необходимое количество реагентов Р, кг/год, для обезвреживания осадка на конкретном предприятии определяют по формуле

где Д - доза реагента в зависимости от концентрации нефтепродуктов в осадке после обезоживания, г/л; G - количество осадка, л/м³; Q количество стока предприятия, цэ/год; n - осадок, задерживаемый на гидроциклоне, %.

Технологическая схема химического обезвреживания нефтесодержащих осадков может входить в качестве второй ступени в общий комплекс сооружений по обработке осадка на мелких и средних предприятиях.

Химические реагенты применяют также при удалении розливов нефтепродуктов и нефтесодержащих отходов с поверхности водоемов. Для рассеивания нефти в воде применяют препараты эмульгирующего действия. По своему составу это биологически разлагаемые поверхностно-активные вещества, которые для облегченияих использования разбавлены органическим растворителем.

Энергичное перемешивание с водой обработанных опрыскиванием нефтяных пятен как на поверхности моря, так и в прибрежной полосе приводит к их рассеиванию, т.е. к практическому уничтожению нефтяного пятна с последующим биохимическим окислением. Известны препараты эмульгирующего действия, выпускаемые различными фирмами в виде жидкости: Polyclens — фирма "Полицелл Продукт ЛДТ" (Англия); Oil Spill Dispersant N 1901 -- фирма "Атлас" (Англия); Neos A.B. — фирма "Неос" (Япония); Oil Spill Disperser -- фирма "Драйв" (США); Dispersol os -- фирма "ИСИ" (Англия).

В последнее время для сбора нефтепродуктов и нефтеотходов с поверхности водоемов, а также для извлечения нефтепродуктов из сточных вод, испытываются системы с использованием так называемых магнитных жидкостей, которые представляют собой устойчивые текучие коллоиды, обладающие магнитными свойствами. Их получают на основе таких компонентов, как вода, углеводороды, фторированные углеводороды, минеральные масла, вакуумные масла, кремнийорганические жидкости, ПАВ, а также на основе различных маг-нетиков, таких, как железо, магнетит ( Fe₃O₄ ), кобальт.

Основные сложности при получении магнитных жидкостей на заданной основе возникают при подборе ПАВ и получении частиц магнетика достаточно мелких размеров. Такие частицы можно получить, например методом химической конденсации, заключающимся в осаждении частиц магнетика из водного раствора солей двух- и трехвалентного железа избытком концентрированного раствора щелочи. Стоимость полученной жидкости ненамного превышает стоимость входящих в нее компонентов.

Магнитные жидкости на углеводородной основе, например, керосине, хорошо растворяются в нефтепродуктах. При необходимости удаления нефтеотходов или разлитой нефти магнитную жидкость распыляют по поверхности воды, а затем смесь собирают с помощью магнитного устройства, расположенного на плаву.

Дата добавления: 2015-07-19