Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений

Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений

Основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов ТЭЦ, котельных топливно-энергетических комплексов и систем коммунального, железнодорожный транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции. Объемы отходов нефтепродуктов и нефтезагрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Значительное число хранилищ нефтешламов и отходов, построенных с начала 50-х годов, превратились из средства предотвращения нефтезагрязнений в постоянно действующий источник таких загрязнений.

Современная экологическая обстановка диктует необходимость внедрения на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях современных технологий, обеспечивающих безотходность процесса ликвидации нефтяных загрязнений, при условиях низкой стоимости работ по очистке объектов, быстром освоении их промышленного производства и безопасной эксплуатации. Своевременная и эффективная очистка средств хранения и транспортировки нефтепродуктов от возникающих нефтяных загрязнений является обязательным условием, обеспечивающим их надежность и качество топлива. В большинстве случаев для удаления этих загрязнений используют воду с температурой 70-90oС или пар. Достаточно часто для ускорения процесса отмыва емкостей и трубопроводов применяют различные моющие вещества, в том числе каустик, гидроксид натрия, поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа ОП-7 или сульфоксид-61 и другие.

Высокая стоимость, малая производительность, большие расходы энергии, воды и пара, необходимость наличия очистных сооружений большого объема или дорогостоящего оборудования для отделения нефтепродуктов - известные недостатки традиционного способа очистки. При этом от 3 до 7 процентов добытого, перевезенного и сохраненного нефтепродукта теряется безвозвратно в загрязнениях и отходах.

Но неэкономичность и малая эффективность метода еще не самые главные его недостатки. Экология, вернее, полное пренебрежение минимальным природоохранным требованиям - основная составляющая архаичности, если не преступности, самой распространенной сегодня технологии. После завершения процесса отмыва условной емкости технологическая вода, состоящая из отмытого нефтепродукта, раствора моющих веществ и нефтешламов, поступает в лучшем случае в пруды-отстойники хранилищ, в худшем - в городскую сливную канализацию, речку, озеро, лес… Следствие - уменьшение площадей хозяйственных угодий, снижение плодородия почв, ухудшение здоровья населения, нарастание экологической угрозы.

Этих недостатков можно избежать в случае применения принципиально новых технологий отмыва загрязненных нефтепродуктами поверхностей.

В результате многолетних исследований российскими учеными была разработана технология, позволяющая отделять углеводородные соединения нефтепродуктов от разного рода материалов. Принцип ее действия основан на создании расклинивающего эффекта, отрывающего нефтяные загрязнения от поверхности и переводящего их в раствор. Высокая деэмульгирующая способность моющего средства обеспечивает при этом легкое разделение раствора и нефтепродукта без образования эмульсии.

Техническое моющее средство (ТМС) "БОК" имеет несколько модификаций, специально разработанных для разных типов загрязнений и поверхностей, т.к. очевидно, что отмыв светлых нефтепродуктов отличен от отмыва мазута, а процесс обезжиривания металлических поверхностей принципиально отличается от очистки почв и грунтов от нефтепродуктов. Особенно сложной задачей является очистка прудов-отстойников и шламонакопителей от застарелых нефтешламов, т.к. основными ингредиентами шламов являются асфальто-смолисто-парафиновые отложения, обладающие высокими значениями вязкости и температуры размягчения, что затрудняет проникновение моющего раствора в массу загрязнителя.

Грунты принципиально отличаются по составу и такие показатели, как рН среды (водородный показатель), плотность, наличие гумуса (органический фактор), существенно влияют на выбор типа ТМС "БОК" и технологии отмыва. Например, промывка водой грунта не будет эффективна там, где отмечено высокое содержание глины или ила из-за трудности отделения загрязнителя от небольших частиц и низкой скорости седиментации.

Используя в своих исследованиях физико-химические и технологические методы, мы разработали оптимальные составы ТМС и технологии отмыва загрязнений при соблюдении экономической безопасности процессов. ТМС "БОК" используется в виде водных растворов с рабочей концентрацией 2? 4% мас., не содержит щелочей и фосфатов, имеет 4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Принципиальной особенностью "БОК" является сбалансированность составов, обеспечивающая хорошую смачивающую и максимальную эмульгирующую способности рабочих растворов, которые позволяют удерживать загрязнитель в растворе с образованием электрически заряженных агрегированных молекул.

Композиции "БОК" содержат в своем составе полиэлектролиты, предотвращающие процесс ресорбции, ингибиторы коррозии и другие вспомогательные вещества. Для некоторых технологий предусмотрен беспенный процесс отмыва.

Технологический процесс отмыва, происходящий в непрерывном режиме, обеспечивает образование трех фаз: верхнего слоя нефтепродуктов, водного слоя и нижнего (отмытый грунт, механические примеси).

Степень очистки поверхностей от загрязнителей зависит от температуры моющего раствора, а также от способа (погружной, струйный и другие) и времени отмыва. Степень очистки (моющую способность) К определяли по формуле:

где Р0 - начальная масса образца до отмыва, г;

Р1 - масса образца с загрязнителем, г;

Р2 - масса образца после отмыва, г.

При повышении температуры раствора повышается степень очистки поверхности и понижается количество воды в верхнем слое отмытого нефтепродукта.

Подобным же образом влияет и увеличение времени деэмульгирования (таблица 1.)

Таблица 1Показатель Диз. топливо "з" Бензин А-76 "з" Мазут (топ.)

0,5 час 2 час 0,5 час 2 час 0,5 час 2 час

Содержание воды, % мас. 0,009 0,0044 0,0052 0,003 1,42 1,1

Содержание воды определяли методом кулонометрического титрования в реактиве Фишера по ГОСТ 24614-81.

Данные в таблице 1. свидетельствуют о практическом отсутствии воды в светлых нефтепродуктах в условиях проведения анализа (температура 12-17?С, относительная влажность воздуха 60-70%). Остальные параметры нефтепродуктов соответствуют требованиям ТУ ГОСТ 305-82 и ГОСТ 2084-77.

Технология отмыва нефтепродуктов с использованием ТМС "БОК" рентабельна благодаря утилизации выделенного нефтепродукта. Отмытые нефтешламы, грунты, механические примеси могут быть переработаны в строительные материалы. Остаточное содержание нефтепродуктов в твердых продуктах после отмыва не превышает 2 г/кг, что позволяет использовать их в грунтах для озеленения промышленных площадок (6).

Особое внимание уделяется технологии утилизации отработанного раствора. Допустимые концентрации загрязняющих веществ в сточных водах перед сбросом в канализацию приведены в таблице 2.

Таблица 2Загрязнитель ПДК, мг/л

Взвешенные вещества 310

Хлориды 1000

Сульфаты 500

Нефтепродукты 3,0 (2)

ПАВ 20 (3)

рН 6,5 - 9,0

Для экспериментов использовали моющий раствор после отмыва почвы с мазутом. Состав исходного раствора приведен в таблице 3. Нейтрализацию проводили путем добавления в моющий раствор флокулянтов при нормальной температуре и перемешивании. Оптимальным флокулянтом для растворов ТМС "БОК" является кальций хлористый СаСL2.

Материальный баланс нейтрализации:

1 кг раствора + 40 г СаСL2

0,9 кг осветленного раствора 0,141 кг осадка; после сушки - 0,045 кг.

(в 0,141 кг осадка содержится 0,096 кг трудно отделяемой воды).

При загрузке на 1 кг раствора 40 г СаСL2 результаты нейтрализации приведены в таблице 3.

Таблица 3Загрязнитель Концентрация загрязнителя

Р-р до нейтрализации Р-р после нейтрализации Осадок

Взвешенные вещества 2000 мг/л 432 мг/л 1568 мг/л

Хлориды Отсутствуют. 21600 мг/л 1420 мг/л

Сульфаты Отсутствуют. 900 мг/л Следы

Нефтепродукты 177 мг/л 5,0 мг/л 172 мг/л

ПАВ 1120 мг/л 38 мг/л 1082 мг/л

рН 10,85 7,2 -

Т.о., после нейтрализации раствор можно сбрасывать в канализацию при разбавлении его водой ~ в 2 раза.

Основное содержание осадка, кроме частиц почвы (песка), составляет нетоксичный карбонат кальция (мел), который получается из соды и СаСL2 по реакции

Na2CO3 + СаСL2==2 NаСL + СаСО3

В связи с этим можно рекомендовать утилизировать осадок в композициях строительных материалов (4), а также как осветляющий пигмент в дорожных покрытиях.

Моющее средство не вступает в химическую реакцию с нефтепродуктами, обладает антикоррозионными свойствами, может многократно применяться при использовании в оборотном цикле, обладает малой степенью токсичности. Водный раствор, пригодный к многократному использованию, отмытый нефтепродукт, отвечающий соответствующим стандартам, и твердый остаток, не требующий дополнительной промывки, - три отдельных компонента, образующихся после применения технологии.

На основе созданного технического моющего средства Холдинговой Компанией "Чистый Мир М" была разработана безотходная технология его применения, реализованная в установках для отмыва резервуаров автозаправочных станций от светлых нефтепродуктов, для зачистки резервуаров различных объемов из-под темных и светлых нефтепродуктов, отмыву грунтов и шламов, загрязненных нефтепродуктами и в других областях, связанных с очисткой от углеводородных и жировых загрязнений.

Мобильный комплекс очистки емкостей АЗС - УМХН-1000 предназначен для очистки резервуаров из-под светлых нефтепродуктов объемом до 1000 м3. Объектами ее применения является резервуары автозаправочных станций.

Установка конструктивно выполнена в едином модуле, что значительно сокращает время на приведение ее в рабочее состояние перед началом работ и в транспортировочное положение по их окончании. Большим преимуществом установки является ее мобильность. Обслуживают установку два оператора. Ее производительность - очистка резервуаров одной АЗС за день. Высокая степень зачистки позволяет произвести смену нефтепродукта, проведение лакокрасочных и сварочных работ.

Процесс очистки водным раствором моющего средства организован по замкнутому циклу. Водный раствор эмульгирует углеводородные загрязнения с внутренней поверхности резервуара, затем происходит регенерация моющего раствора путем фазового разделения эмульсии с отделением органической фазы и возвращением водной фазы в цикл очистки.

В результате применения данной технологии получается зачищенный от нефтепродуктов резервуар и отмытый нефтепродукт продукт, по качеству соответствующий стандарту и возвращаемый в товарооборот. При этом отсутствуют шламы-отходы, подлежащие утилизации.

Комплекс очистки хранилищ нефтепродуктов - УМХН-5000 предназначен для зачистки резервуаров из-под темных и светлых нефтепродуктов объемом до 5000м3. Принцип работы установки аналогичен рассмотренному ранее. Объектами ее применения являются резервуары нефтебаз, нефтехранилищ, нефтетерминалов.

Установка является мобильной, состоит из 4 элементов и в транспортном положении размещена на трех полуприцепах. Обслуживающий персонал - 3 человека. Время работы по зачистке одного хранилища нефтепродуктов объемом 5000м3 составляет до 5 дней в зависимости от степени загрязнения и количества шламов в резервуаре.

Очистки грунтов

Для очистки грунтов технология предусматривает наличие специальной установки контейнерного типа так называемого шламового модуля, производительностью очистки от 5 до 100м3 в час. Установка может быть выполнена в мобильном и стационарном вариантах. Безотходная технология по замкнутому циклу позволяет отделять отмытый нефтепродукт и использовать его по прямому назначению, а очищенный грунт возвращать в природооборот. При этом моющий раствор направляется на отмыв последующих партий грунта.

Очистки железнодорожных цистерн

На основе технологии применения созданного технического моющего средства могут быть реализованы стационарные комплексы отмыва внутренних и внешних поверхностей железнодорожных цистерн.

Уникальность технологии заключается в возможности ее использования на ныне существующих пропарочных установках с планомерным, поэтапным переходом на новый метод, не останавливая процесса мойки цистерн с одновременным строительством современных комплексов. Производительность такого комплекса достигает 600-700 цистерн в сутки. Практика показала высокую эффективность технологии при отмыве железнодорожных цистерн, колесных пар, различных деталей при работе в вагоноремонтных депо и т.д.

Очистки танков нефтеналивных судов

Установка для отмыва грузовых танков нефтеналивных судов может выполнять в стационарном (береговом) или мобильном (на плавсредствах). В ее состав входят две цистерны с моющим раствором, оборудованные системой обогрева для поддержания температуры раствора 35-45 С, одна из которых используется для отделения нефтепродуктов, насос подачи раствора, моечная машинка, насос откачки. Дополнительно установка может комплектоваться монитором для размыва шлама и модулем отделения нефтепродуктов, содержащихся в шламе.

Существующая судовая система зачистки грузовых танков при незначительных изменениях может быть дооборудована для реализации предлагаемой технологии.

Применение нашей технологии отмыва грузовых танков танкеров дает возможность в несколько раз сократить продолжительность работ, в несколько раз сократить расход пара и электроэнергии. При этом не требуется утилизации воды и других отходов, полученных в результате отмыва.

Преимущества применения технологий:

безотходный характер технологий, исключающий потребность в очистных сооружениях, что обеспечивается за счет деэмульгирующей способности - принципиально нового качества ТМС;

существенное снижение энергопотребления при использовании ТМС "БОК" (применение традиционных ТМС требует подогрева до температуры порядка 90° С, для ТМС "БОК" - до 30° - 40°С),

значительное уменьшение потребления воды;

отсутствие химического взаимодействия и химического воздействия рабочего раствора на нефтепродукты, грунты и материалы конструкций;

возможность многократного использования моющего раствора;

отсутствие технологических выбросов и сбросов газовоздушных, жидких и твердых сред;

исключение ручного труда в процессе очистных работ;

отсутствие отходов, требующих размещения в очистных сооружениях или на спецполигонах;

полное извлечение нефтепродукта с сохранением его качества и возможности дальнейшего использования по назначению или в товарообороте;

малая опасность ТМС "БОК", по токсиколого-гигиеническим характеристикам относящимся к веществам 4-го класса опасности, т.е. малоопасным;

обеспечение рекультивация, грунтов, загрязненных нефтепродуктами, на месте загрязнения (как следствие - снижение затрат на природоохранные мероприятия за счет исключения необходимости вывоза и последующей утилизации загрязненного грунта в условиях специализированных предприятий);

решение проблемы взрывобезопасности (водный раствор "БОК" является электропроводящим и его применение в моющих установках не приводит к образованию статического электричества);

обеспечение пожаробезопасности при отмывке емкостей для хранения некоторых нефтепродуктов и деталей на машиностроительных предприятиях перед покраской (применение различных модификаций ТМС "БОК" в процессе отмывки позволяет одновременно производить и обезжиривание отмываемых поверхностей, в связи с чем отпадает необходимость в последующем использовании пожароопасных органических растворителей, применение которых обязательно по технологическим условиям после использования традиционных ТМС);

снижение в несколько раз суммарных затрат на 1м2 отмываемой поверхности по сравнению с традиционными методами зачистки (за счет экономии энергии, сокращения водопотребления и многократного применения ТМС "БОК" в технологическом цикле).

Внедрение разработанных Холдинговой Компанией "Чистый Мир М" технологий позволит организовать систему профилактики, очистки и ликвидации нефтезагрязнений и отходов, существенно улучшить экологическое состояние объектов добычи, хранения и нефтепереработки нефти, снизить экологическую нагрузку на природоохранные объекты городов и регионов. Исключение использования специальных хранилищ и полигонов для размещения и утилизации нефтешламов и замазученных грунтов - реальный вклад в создание предпосылок для ликвидации техногенных экологических катастроф, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов.

Отдельного внимания заслуживает разработанная нашими учеными и специалистами технология очистки технической (подтоварной) воды. В настоящее время завершаются промышленные испытания установки фильтрации замазученной воды. Вода с содержанием в 1 литре до 500 миллиграмм нефти (нефтепродуктов) после прохождения фильтрующей установки содержит менее 0,2 миллиграмма. Созданная конструкция фильтра кассетного типа объемом до 1 м3 позволить очистить от 3 000 до 5 000 м3 замазученной воды без замены фильтрующих элементов. При этом себестоимость очистки воды при использовании новой технологии в несколько раз ниже ныне применяемых.

Научная новизна, практическая значимость и экологическая направленность безотходной технологии очистки объектов от углеводородных загрязнений вызвала повышенный интерес участников Международного Экологического Форума "Инвестиции в экологию - шаг в будущее", состоявшегося в сентябре 2001 года в Москве, где программа "Чистого Мира М" отмечена высшей наградой - Дипломом 1-й степени. На Международной Технической Ярмарке "TIB 2001", состоявшейся в октябре 2001 года в Бухаресте, представленная технология удостоена медали и диплома.

Программа безотходной очистки Холдинговой Компании "Чистый Мир М" одобрена Советом Безопасности РФ в части обеспечения экологической безопасности России и рекомендована Полпредам Президента РФ для внедрения и практического использования в регионах.

Продолжение научных изысканий, проводимых учеными компании, приводит к тому, что сферы применения безотходной, экологически чистой технологии постоянно расширяются. Это наш вклад в чистую землю и воздух, в здоровье нас и наших детей. В наше будущее.

Литература.

Нормативные данные по предельным уровням загрязнения вредными веществами объектов окружающей среды. Справочник. М.-Л. Дополнение 1. С.-Пб., 1997 г.

Предельно-допустимые уровни загрязнения вредными веществами объектов окружающей среды. Справочный материал. С.-Пб., 1993 г.

Экология и безопасность. Ч. I, II, III, М., "ВНИИПИ", 1993 г.

В.А. Воробьев, А.Г. Комар, Строительные материалы, М.Стройиздат, 1976 г.

Г. Штюпель. Синтетические моющие и очищающие средства. Госхимиздат, М., 1960 г., 532 с.

Международная конференция "Новые технологии для очистки нефтезагрязненных вод, почв, нефтепереработки и утилизации шламов". Тезисы докладов. М.,10-11 декабря 2001 г., 99 с.

В.В. Минаков, С.М. Кривенко, Т.О. Никитина

[распечатать страницу]

[закрыть окно]

Дата добавления: 2015-10-21