1286

Одним из способов снижения негативного воздействия загрязненных поверхностных стоков с автомобильных дорог на прилегающую территорию и водные объекты является организованный сбор поверхностных сточных вод в систему водоотвода с их последующей очисткой.

В России вопросам очистки поверхностных сточных вод с автодорог серьезное внимание стало уделяться только в последние годы. Особенно важно решение этой проблемы для очистки ливневого стока с дорог, мостов и эстакад в пределах водоохранной зоны рек и водоёмов. Согласно СНиП 2.05 «Автомобильные дороги» (п. 3.6) «На дорогах в пределах водоохранных зон следует предусматривать организованный сбор воды

споверхности проезжей части с последующей её очисткой или отводом

вместа, исключающие загрязнения источников водоснабжения»2.

Всвязи с этим разработка локальных очистных сооружений (ЛОС) для поверхностного стока с автодорог является актуальной экологической и технологической задачей.

Усредненный состав ливневых сточных вод со скоростных автомагистралей по основным загрязняющим веществам может изменяться

вследующих пределах: взвешенные вещества 780–1300 мг/дм3; нефтепродукты 10,0–20,0 мг/дм3.

Согласно современному природоохранному законодательству при сбросе очищенных сточных вод в водные объекты содержание загрязняющих веществ не должно превышать ПДКрыб-хоз: взвешенные вещества 3–4 мг/дм3; нефтепродукты 0,05 мг/дм3.

Анализ состава ЛСВ свидетельствует о средней степени загрязнения ЛСВ и позволяет судить о возможности применения для их очистки безреагентных методов – механических и сорбционных.

В настоящее время очистку поверхностных сточных вод с автодорог предлагается осуществлять в ЛОС в подземном исполнении, представляющих собой фильтрующие патроны с комбинированной загрузкой, позволяющей производить очистку воды от взвешенных, эмульгированных примесей, а также от растворенных нефтепродуктов и других органических веществ3. При этом ЛОС устанавливаются в стандартные железобетонные колодцы ниже глубины промерзания.

2СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод: санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М., 2000. 10 с.

3СН 496-77. Проектирование сооружений для очистки поверхностных вод: нор- мативно-технический материал. М., 1977. 32 с.

211

Фильтрующий патрон состоит из двух слоев. Первый верхний слой предназначен для очистки ЛСВ от взвешенных веществ и эмульгированных примесей, второй слой – для очистки ЛСВ от растворенных нефтепродуктов, других органических примесей, ионов тяжелых металлов.

Для очистки ЛСВ от взвешенных веществ и эмульгированных примесей наиболее целесообразно использование волокнистых фильтрующих материалов.

Анализ научно-технической информации показал, что для очистки воды от мелковзвешенных и эмульгированных частиц могут быть использованы следующие синтетические волокна:

♦полиэфирное, например синтепоны различных марок;

♦полиамидное;

♦полипропиленовое волокно;

♦модифицированное базальтовое.

Они имеют высокую прочность на растяжение: от 70 до 600 н/см2, высокий коэффициент фильтрации: от 1 до 10 м/час, незначительный удельный вес и толщину. Синтетические волокна диаметром 10–30 мкм и длиной 50–100 мм в процессе изготовления образуют пористую структуру с размерами пор 40–150 мкм в одном слое. Волокнистый материал имеет толщину 2–6 мм, количество слоев 3–5 в зависимости от природы материала. При фильтровании через него струя жидкости разбивается на более мелкие струи, которые движутся по многократно меняющимся траекториям, что сопровождается осаждением твердой фазы как внутри материала, так и на его поверхности4.

Волокнистые материалы способны поглощать как мелко взвешенные вещества, так и эмульгированные примеси. В процессе поглощения нефтепродуктов волокна способны раздвигаться, создавая специфическую структуру (рисунок).

Критериями при выборе волокнистых материалов для очистки воды от взвешенных веществ и нефтепродуктов были выбраны следующие показатели:

–высокий показатель грязеемкости и нефтеемкости;

–способность удерживать поглощенный нефтепродукт;

–химическая стойкость;

–гидрофобность;

–способность к регенерации.

4 Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов. – М.: СоюздорНИИ, 1995. –113 с.

212

Рис. Структура волокнистого сорбента: а – структура волокнистого сорбента; б – поглощение нефтепродукта объемом сорбента на начальной стадии адсорбции; в – структура волокнистого

сорбента на конечной стадии адсорбции

С целью оценки возможности использования волокнистых материалов в фильтр-патронах для очистки ливневых сточных вод были проведены исследования по определению нефтеемкости на двух образцах волокнистых материалов: синтепоне, объемном нетканом материале, получаемом при помощи термоскрепления волокнистого холста из смеси полиэфирных волокон, и пропиленовом волокнистом материале марок «Ирвелен – 1» и «Ирвелен – 2».

Структура волокнистого материала ирвелен достаточна сложна. Материал имеет неоднородную структуру – хлопья, волокно с разбросом диаметра от 3 до 200 микрон и правленый в виде всевозможных форм полипропилен. Вся структура материала едина за счет наличия достаточно большого количества волокна, которое сплетено специальным образом крест-накрест. При этом волокно и хлопья создают структуру, которую довольно сложно нарушить, в том числе и прессованием [1].

В качестве нефтепродуктов использовали моторное масло и бензин марки А-95.

Результаты исследования представлены в таблице.

Нефтеемкость волокнистых материалов

213

Анализ полученных данных позволил выбрать наиболее эффективный волокнистый материал «Ирвелен – 2». Технические характеристики материала представлены ниже [1]:

Для определения высоты слоя фильтрующей загрузки и диаметра патрона рассчитан ресурс работы фильтрующих слоев с учетом нефте- и грязеемкости волокнистого материала. Диаметр и высота фильтрующего патрона для очистки ЛСВ зависят от производительности очистных сооружений.

При производительности установки 4,0 м3/ч и скорости фильтрации 5 м/час, площадь фильтрующего патрона составляет 0,8 м2, при скорости фильтрации 8 м/час – 0,5 м2. Ресурс фильтрационной загрузки – «Ирвелен – 2» при высоте слоя 600 мм составляет не менее 3 месяцев.

Актуальным на сегодняшний день является поиск новых сорбционных материалов, обладающих высокой активностью по отношению к нефтепродуктам. Именно таким материалом оказался полипропилен, состоящий из микроскопических волокон.

На основании анализа научно-технической информации и проведенных исследований в качестве фильтрующей загрузки в фильтр-пат- роне очистки ливневых сточных вод с автодорог предлагается использовать волокнистый материал ирвелен, способный как к поглощению мелковзвешенных примесей, так и нефтепродуктов. Сорбент обладает высокой нефтеемкостью и удерживающей способностью. Одним из преимуществ сорбента является его регенерация, происходящая до полного насыщения материала. Возможности многократного применения полипропилена делает его экономически выгодным сорбентом.

Утилизация полипропилена ведется наиболее распространенным методом – термическим, а именно сжиганием. Как правило, сжигание осу-

214

ществляется в тепловых установках различных конструкций при температуре не менее 1200 °С. В результате образуется оксид углерода, твердые частицы и другие загрязняющие вещества, не превышающие предельно допустимых норм, так как проходят через воздушные фильтры. Сжигание насыщенного нефтепродуктом полипропилена дает большую калорийность иможет использоваться в качестве тепла.

Список литературы

1.Официальный сайт холдинговой компании «Меншен групп»

[Электронный ресурс]. – URL: http: //www.irvelen.com

2.Свалова К.В. Механический способ очистки сточных вод горных предприятий с помощью фильтров на основе волокнистых полимерных материалов // Молодой ученый. – 2013. – № 1. – С. 56–58.

Об авторах

Попова Елена Юрьевна (Березники, Россия) – студентка, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

(614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: ya.ef-ber@yandex.ru).

Глушанкова Ирина Самуиловна (Пермь, Россия) – доктор техни-

ческий наук, профессор кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29).

Вайсман Яков Иосифович (Пермь, Россия) – доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29).

215

УДК 658.657.5+622.691]: 606

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОБВОДНЕННЫХ ОТХОДОВ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА

М.И. Халецкая, Г.С. Арзамасова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Статья посвящена вариантам утилизации и очистки обводненных отходов газового конденсата, образующихся на компрессорных станциях в результате очистки транспортируемого газа от примесей. Представлены обоснования возможности применения активных углей для очистки обводненных отходов газового конденсата, а также использования отхода в качестве орошающей жидкости в технологии биоремедиации.

Ключевые слова: отход газового конденсата, активные угли, обводненные отходы, очистка газа, сорбционная очистка, биотехнологическое обезвреживание.

Одной из приоритетных экологических проблем промышленных предприятий, в том числе и предприятий газотранспортного комплекса, является решение вопросов экологически безопасного обращения с отходами, поиск и внедрение новых экологически и экономически обоснованных технологий обезвреживания и утилизации отходов, которые являются неотъемлемой частью основных технологических процессов. Так, на предприятиях газотранспортного комплекса в процессе очистки природного газа, которая обеспечивает качество транспортируемого газа, а также обусловливает надежность и безопасность технологического оборудования и процесса транспортировки в целом, образуются нефтесодержащие отходы. Такие отходы (отходы очистки природного газа на компрессорных станциях и магистральных газопроводах – отходы газового конденсата) можно отнести к жидким нефтесодержащим отходам переменного состава, что может быть обусловлено составом транспортируемого газа, качеством и количеством проводимых на участках магистральных газопроводов профилактических работ, вероятностью попадания осадков италых вод (при проведении ремонтных работ в весенне-летний период).

Компонентный состав отходов газового конденсата (ОГК) включает нефтепродукты (газовый конденсат, нефтяные масла) от 1 до 98 %,

216

воду от 1 до 90 % и механические примеси до 55 %. Для обезвреживания ОГК рекомендованы различные методы обезвреживания в зависимости от состава отходов (таблица) [1].

По составу ОГК представляют собой водонефтяную эмульсию, которая хорошо поддается разделению при отстаивании, в отдельных случаях при добавлении ПАВ, а также с помощью центрифугирования и сепарации, что позволяет отделять от них ценную углеводородную составляющую. В дальнейшем нефтесодержащая фракция ОГК может быть использована для получения ценных углеводородов (преимущественного метанового ряда), а также для получения печного топлива или в качестве органической добавки к топливу. Такой вариант утилизации рекомендован при высоких содержаниях нефтепродуктов более 30 %.

Методы обращения с отходами очистки природного газа от механических примесей

Примечание. Описание и условия, по которым осуществляется выбор метода обезвреживания данного типа отходов, сформированы на основании СТО ГАЗПРОМ 2-3.5-529-2011 «Утилизация отходов очистки природного газа на компрессорных станциях и магистральных газопроводах» ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологии – ВНИИГАЗ», дата введения-2011-07-20

217

Механические примеси, которые также образуются при отстаивании ОГК, могут быть собраны в отдельные емкости и в последующем утилизированы совместно с густой фракцией ОГК. Густая фракция ОГК, которая представляет нефтесодержащих шлам и образуется при профилактическом обслуживании установок очистки природного газа, на компрессорных станциях собирается отдельно от жидкой в герметичные контейнеры и в дальнейшем передается на обезвреживание. По результатам исследований [2,3] густая фракция ОГК может быть утилизирована технологией биоремедиации либо термическими методами, в зависимости от концентрации нефтепродуктов.

При этом остается проблема утилизации обводненных ОГК, а также оставшейся после разделения ОГК водной фазы. Для данного типа ОГК можно рассмотреть два варианта утилизации: очистка отходов с использованием сорбционных методов удаления остаточных нефтепродуктов, атакжеобезвреживание с помощьюбиотехнологических методов [4].

Так как обводненные ОГК состоят из преимущественно их воды и содержат растворенные нефтепродукты, то наиболее оптимальным способом очистки можно считать адсорбционные методы. Для очистки обводненных отходов ОГК с учетом их компонентного состава, количества образуемого отхода наиболее приемлемым является активный уголь марки АГ-3 [5].

АГ-3 представляет собой гранулированный активный уголь на каменноугольной основе с микро- и макропорами, размерами частиц 1,5–2,8 мм. Данная марка угля является универсальной для всех видов очистки промышленных паров и стоков. Прочность АГ-3 позволяет проводить очистку как для небольших объемов стоков, так и для больших объемов [5, 6]. Обводненные отходы ОГК можно очищать в адсорберах или в фильтрах. Преимущество гранулированного активного угля данной марки состоит в том, что его можно термически регенерировать, восстанавливая свои первоначальные свойства с минимальной потерей общей массы. После очистки на сорбционных фильтрах очищенную воду можно сбрасывать в систему канализации или использовать в качестве технической воды.

Второй вариант обезвреживания обводненных ОГК – утилизация биотехнологическим методом. По результатам исследований обводненные ОГК могут быть использованы в качестве орошающей жидкости в технологии биоремедиации.

В качестве орошающей жидкости в технологии биоремедиации, которая заключается в очистке техногенно-загрязненных грунтов угле-

218

водородокисляющими организмами на площадках биоремедиации или в биореакторе, используют водопроводную воду, так как она необходима для поддержания оптимальной влажности и среды для активной деятельности микроорганизмов. Так как обводненные ОГК почти полностью состоят из воды, отход можно использовать в качестве орошающей жидкости взамен водопроводной воды, тем самым снижая расходы на компоненты, необходимые для поддержания процесса биоремедиации. При этом необходимо учитывать концентрацию нефтепродуктов в утилизируемых отходах, так как при добавлении обводненных ОГК концентрация их будет увеличиваться, что обусловлено остаточными концентрациями нефтепродуктов, которые могут варьироваться в широком диапазоне от (0,18±0,02) до (0,95±0,03 г/л. Результаты исследования использования обводненных ОГК в качестве орошающей жидкости показали, что процесс деструкции углеводородов протекает в нормальных условиях (не происходит изменения влажности и кислотности) с высокой эффективностью, до 20 % (рисунок).

Рис. Исследования процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв (85,0±8,7) г/кг с внесением обводненных ОГК в качестве орошающей жидкости

Исследования проводились на протяжении 12 недель, отслеживались концентрации нефтепродуктов в трех опытных образцах (Опыт 1, Опыт 2, Опыт 3), представляющих собой нефтезагрязненную почву с начальной конценрацией нефтепродуктов (85,0±8,7) г/кг, в которые в различных объемах и с периодичностью внесения добавляли обводненные ОГК. Также отслеживалась концентрация нефтепродуктов в контрольной почве без добавления обводненных ОГК.

219

По результатам проведенных исследований было выявлено, что обводненные ОГК, представляющие собой воду, с содержанием остаточных нефтепродуктов, растворенными микро- и макроэлементами, могут быть обезврежены способом сорбционной очистки нефтесодержащих сточных вод с помощью активного гранулированного угля на каменноугольной основе марки АГ-3, а также биотехнологическим методом, заключающимся в использовании обводненных ОГК в качестве орошающей жидкости в технологии биоремедиации с возможностью интенсификации процесса биодеструкции нефтепродуктов до 20 %.

Список литературы

1.Арзамасова Г.С., Карманов В.В. Извлечение ценных углеводородов как способ повышения экологической безопасности обращения

снефтесодержащими отходами газотранспортных предприятий // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Урбанистика. – 2013. – № 4. – С. 124–133.

2.Ахмадиев М.В., Арзамасова Г.С., Чугайнова А.А. Обоснование биотехнологического способа переработки отхода газового конденсата // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. – 2014. – №1. – С. 7–18.

3.Арзамасова Г.С. Обоснование выбора технологии утилизации отходов газокомпрессорных станций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2014. – № 2 (14). – С. 97–107.

4.Инженерная защита окружающей среды. Очистка вод. Утилизация отходов/ под ред. Ю.А. Бирмана, Н.Г. Вурдовой. – М.: АСВ, 2002. – 296 с.

5.Ягафарова Г.Г. Современные методы переработки нефтешла-

мов. – М.: Химия, 2010. – 190 с.

6.Мухин В.М., Клушин В.Н. Производство и применение углеродных адсорбентов// Рос. хим.-технол. ун-тим. Д.И. Менделеева. – 2012. – 307 с.

Об авторах

Халецкая Марина Игоревна (Пермь, Россия) – студентка, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

(614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: HaleckayaM@gmail.ru).

Арзамасова Галина Сергеевна (Пермь, Россия) – старший препо-

даватель кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь,

Комсомольский пр., 29; e-mail: arzamasova-g@eco.pstu.ac.ru).

220