2.5 Физико-химические методы

Физико-химические методы образуют наиболее представительную группу методов обезвреживания отходов. Физико-химические технологии переработки отходов не обладают универсальностью, однако могут дать наивысший результат, используя отходы как сырье для получения полезного продукта.

Отдельную группу составляют электромагнитные методы, основанные на термическом эффекте при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом.

В сверхвысокочастотных полях происходит быстрый и равномерный прогрев грунта, и при этом протекают дегидратация, диссоциация карбонатов, окисление и даже плавление. Десорбирующиеся органические соединения обезвреживаются, например, каталитическим методом.

Обезвреживание отходов с помощью ультрафиолетового и лазерного излучений относится также к электромагнитным методам. Активация ароматических молекул ультрафиолетовым и лазерным излучениями приводит к диссоциации молекул с образованием радикалов и активных комплексов, быстрому окислению и полимеризации.

Эффективен для очистки грунта от нефтепродуктов ультразвук. Начиная с критического значения звукового давления акустических волн, в жидкости возникает кавитация. При схлопывании кавитационных полостей образующиеся микроструи с линейными скоростями 300-800 м/с срывают с поверхности твердых частиц нефтяные загрязнения. Эффективность очистки может достигать 99,5-99,8 %. При кавитационных разрывах жидкости про­исходит ионизация и активация молекул, стимулирующие окисление и полимеризацию углеводородных молекул.

В Германии был предложен способ разделения нефтешламов, содержащих в основном неорганические компоненты. Подогретый и разбавленный водой шлам смешивают с растворителем в экстракторе. Растворителем служит бензин, толуол, бензол и подобные углеводороды. Растворитель отводиться на первую ступень трубчатого пленочного испарителя, снабженного отстойником. Экстрагированный масляный шлам подогревается для удаления в газовую фазу остатка растворителя и обезвоживается в испарителе шлама компрессией пара. Остаточное масло из дистиллята удаляется с помощью лопастного устройства. Вода возвращается в процесс, шлам в хранилище.

Также в Германии было предложено нефтешлам, содержащий воду, растворимые соли и частицы твердых веществ, подогревать и направлять в трехфазный декантатор. В декантаторе происходит отделение твердых частиц и разделение на поток нефти с остаточной водой и поток воды с остаточной нефтью. Поток нефти направляют в дистилляционную колонну, где происходит разделение на нефть и воду с легкокипящими углеводородами. Нефтяной поток из дистилляционной колонны частично направляется в эквилибратор, где смешивается с потоком свежего нефтешлама. Смешивание происходит при температуре 60-100 °С, после чего смесь направляется в декантатор.

Американской компанией ACS 530 разработана мобильная система обработки и очистки гряземаслонефтяных отходов MTU 530. Применяемая установка смонтирована на базе автомобильной платформы, способна разделять нефтешламы на различные фазы (нефть, воду, твердые вещества) в результате центрифугирования нагретого нефтешлама. Установка применялась в России для устранения последствий аварии нефтепровода а Республики Коми. Производительность установки 10 м³/ч по исходному нефтешламу при концентрации нефти до 65 %.

Среди существующих методов разделения нефтешламов с целью утилизации наиболее перспективно центрифугирование с использованием флокулянтов. С его помощью можно извлечь до 85 % нефтепродуктов и 95 % механических примесей. При реагентной обработке нефтешлаов изменяются их свойства: повышается водоотдача, облегчается выделение нефтепродуктов.