Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

..pdf
Скачиваний:
99
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
52.15 Mб
Скачать

Для защиты персонала от отравления УВ при­ меняют средства индивидуальной защиты (СИЗ):

защитные костюмы;

СИЗ органов дыхания (противогазы, респи­ раторы);

СИЗ органов зрения;

СИЗ головы, рук, ног и т. д.

Для связывания загрязнений используют неор­ ганические вяжущие материалы типа цемента, золы, Na- и К-силикатов, доменного шлака, смеси зо л а - известь и гелирующих веществ типа бентонита

ицеллюлозы. Стабилизация используется для свя­ зывания тяжелых металлов, радиоактивных отходов, полициклических и ароматических УВ, угольного дегтя и трихлорэтилена. Недостатком метода явля­ ется неустойчивость некоторых вяжущих к агрес­ сивным подземным водам, что приводит к посте­ пенному выщелачиванию загрязнений и поступле­ нию их в экосистемы.

Компанией «Envirotreat» разработана и внедрена технология применения отвердителей с использо­ ванием е-глины — бентонитовой глины, модифи­ цированной таким образом, чтобы лишить воз­ можности перемещения некоторые органические

инеорганические загрязняющие вещества. Е-глину смешивают с загрязненным грунтом, далее проис­ ходит процесс очистки, и модифицированный грунт возвращают на место. Для придания проч­ ности в смесь можно добавлять цемент.

Стабилизированные материалы могут исполь­ зоваться в качестве вертикальных барьеров для изоляции и стабилизации горизонтальных потоков перемещающихся загрязняющих веществ. Установка, предлагаемая фирмой «Vertgen», предназначена для внесения цемента в верхний слой почвы. При такой очистке грунта образуется слабопроницае­ мый поверхностный слой почвы. Это относительно недорогая технология, которая не требует значи­ тельных затрат и сложного специального оборудо­ вания. Она позволяет бороться с целым рядом загрязняющих веществ, включая гидрокарбонаты

итяжелые металлы. В сочетании с «промывкой земли» представляет комплексный метод очистки.

Стабилизация е-глиной или сходными мате­ риалами может использоваться для предваритель­ ной обработки загрязненных грунтов и для сниже­ ния их опасных свойств перед размещением на

полигонах. Это позволяет сократить затраты на устройство полигонов.

Недостатком описанного выше способа является то, что в результате получаются грунты, обладающие плохими геотехническими параметрами. Кроме того, до конца не изучены длительность отвер­ жденного состояния стабилизированных веществ и степень опасности продуктов стабилизации.

5.3.2. Электрокинетическая очистка грунтов

Использование электрокинетических методов для рассоления и дезактивации почв и грунтов известно с 1940-1960-х гг. Методы электрокинетической обработки нефтезагрязненных грун­ тов применяют для очистки глинистых и суглини­ стых почв, неоднородных по составу и строению в состоянии полного и неполного водонасыщения. Применение методов оправданно при загрязнении почв и грунтов тяжелыми металлами (свинцом, цинком, никелем, ртутью, железом, хромом), радионуклидами (стронцием и цезием), цианидами, хлорированными органическими растворителями и неэлектропроводными органическими вещест­ вами (нефтью и отработанным машинным маслом, дизельным топливом и др.). Важным преимущест­ вом методов является высокая степень наблюде­ ния за распространением загрязнений в грунтах, которая возможна благодаря их способности перемещаться вдоль силовых линий электриче­ ского поля, определяемых расположением элек­ тродов. Электрокинетические методы очистки почв и грунтов основаны на их физико-химиче­ ских свойствах и процессах, происходящих в них под действием постоянного электрического поля, — электроосмосе, электромиграции и электрофорезе.

Электроосмос — процесс, при котором жид­ кость, содержащая ионы, передвигается относи­ тельно неподвижной заряженной поверхности минеральных частиц грунта, как в капиллярной поре (увлекая при этом и загрязнения). Опреде­ ляющим фактором при оценке эффективности этого метода является электроосмотическая скорость потока, пропорциональная произведению силы электрического тока и (^-потенциала. Электроосмотический перенос загрязнений эффективен только в глинистых породах.

Электромигрсщпя — процесс, при котором ионы с зарядами разных знаков перемещаются в растворе

с различной скоростью. Причем более подвижные ионы концентрируются у электрода с противопо­ ложным зарядом. Для увеличения эффекта разде­ ления создают постоянный противоток ионов про­ тивоположного знака. Скорость электромиграции ионов в поровом растворе почв и грунтов пропор­ циональна напряженности электрического поля и валентности ионов. Электромиграция не зависит от пористости пород и поэтому является одним из основных процессов массопереноса заряженных загрязнений под действием постоянного электри­ ческого поля в глинах и суглинках.

В результате электрофореза в поровом растворе грунтов и подземных водах заряженные частицы передвигаются относительно неподвижного рас­ твора. Это явление играет небольшую роль в про­ цессе электрокинетического переноса диссоции­ рованных загрязнений в грунтах, однако имеет

большое

значение при переносе загрязнений

в коллоидной форме

или их сорбции на мине­

ральной

поверхности

частиц. Электрофоретиче­

ское перемещение коллоидных частиц резко огра­ ничено в породах с высокой плотностью и низкой проницаемостью.

В процессе электрокинетической очистки элек­ трическое поле прикладывается к нефтезагрязнен­ ным грунтам. При этом вода и растворенные в ней загрязнения перемещаются к электродным резер­ вуарам, из которых затем извлекаются на поверх­ ность, где подвергаются химической и физико­ химической очистке. Наиболее экономичной и экологически оправданной является технология электрохимического ионного обмена (EIX). Для электрохимической очистки пород от загрязнений, первоначально не представленных в жидкой фазе, используют химические, биологические и физиче­ ские методы их предварительной мобилизации. Например, промывание грунтов нетоксичным очищающим раствором, который содержит реа­ генты, повышающие подвижность загрязнений, или предварительная обработка пород акустиче­ ским и магнитным полями. Очищающий раствор необходим для осаждения загрязнений из жидкой фазы, промывания породы и предупреждения ее высыхания и растрескивания в результате электроосмотической и гидравлической фильтрации. Параметры электрического поля (напряжение, на­ пряженность и плотность тока), расстояние между электродами и глубина их заложения при очистке

грунтов зависят от степени загрязнения, геометрии загрязненного объекта и в среднем соответственно равны: 4-200 В, 20-200 В/м, 0,5-5 А/м2, 2-10 и 2 - 20 м. Известно, что максимальный объем реально очищенных на одном месте пород составляет 5505 м3 Эффективность метода зависит от дис­ персности грунтов, типа загрязнения и в среднем составляет 80-99 %. Однако полной очистки грун­ тов этим методом без предварительной их подго­ товки добиться невозможно. Установлено, что с уменьшением исходной концентрации загрязняю­ щих веществ эффективность метода снижается. Стоимость очистки пород составляет от 120 до 170 долл, за 0,76 м3

Установка электрокинетической очистки грун­ тов представляет собой комплекс устройств, пред­ назначенный для извлечения жидких нефтепро­ дуктов, содержащихся в почве на глубине до 50 м в виде линз или на водоносных горизонтах, путем формирования объемной стоячей волны ультра­ звукового диапазона с амплитудной модуляцией инфразвуковой частотой и последующей откачки с пика пучности через центральную скважину.

На схеме монтажа установки (рис. 5.9) видно, что центральная скважина нефтепродукта 5 нахо­ дится в центре многоугольника, образованного восемью скважинами с электродами 3. Генераторы СВЧ-сигнала 2, соединенные электрически с бло­ ком управления 4 посредством контура управле­ ния /, формируют стоячую волну нефтепродукта 6. Весь нефтепродукт, находящийся в области дейст­ вия стоячей волны, стягивается в центральную скважину, откуда может быть откачан насосами. Попадание других веществ при описываемой тех­ нологии минимально и составляет менее 2 % от объема добываемого сырья.

Известны также другие электрические и электро­ магнитные способы обезвреживания нефтезагряз­ ненных грунтов in situ:

• электрофлотация — удаление твердых взве­ шенных частиц и нефтепродуктов за счет извлече­ ния их на поверхность из жидкой фазы выделяю­ щимися при электролизе пузырьками газа. Эффек­ тивность очистки резко возрастает при снижении размера пузырьков. Применяется для очистки поверхностных вод;

• электрокоагуляция — агрегация частиц, содержа­ щих загрязнение, под действием постоянного элек­ трического поля. Применяется в методах очистки

почв, грунтов, подземных и поверхностных вод. Используются железные и алюминиевые аноды, при растворении которых образуются гидроксиды, адсорбирующие загрязнение в ионном виде и выпадающие затем в осадок. Высокая эффек­ тивность метода (99,9 %) при плотности тока 400 А/м2 является его преимуществом, выпадение в осадок на катоде гидроксида магния и карбоната кальция — недостатком;

• электродеструкция — электрохимическое раз­ ложение (разрушение) токсичных органических соединений на электродах с образованием неток­ сичных веществ. Метод применяют для очистки подземных и поверхностных вод, почв и грунтов. Преимущества метода — низкая стоимость и вы­ сокая эффективность очистки. При пропускании электрического тока через грунты электроде­ струкция органических соединений может прохо­ дить на поверхности минеральных частиц, например процесс, основанный на окислении органического

загрязнения газовой фазой, образующейся in situ

врезультате электролиза норового раствора почв

игрунтов и подземных вод. Образование газовой фазы — это результат создания кругового электри­ ческого заряда на частицах почвы и грунта под действием высокого напряжения переменного тока;

метод коронного разряда, который приме­

няют для очистки от УВ (например, нафталина и бензина) почв и грунтов с низкой проницаемо­ стью. Эффективность очистки — до 99 %. К недос­ таткам метода относится образование в процессе очистки углекислого газа. Для обработки цилиндри­ ческого объема почвы или грунта высотой и диа­ метром 10 м требуется номинальная мощность установки от 1,2 МВ до 5 кВ. Преимуществом этого метода является его низкая стоимость — 100— 120 долл, за 1 м3 Для сравнения при использо­ вании методов обработки с предварительным уда­ лением грунта стоимость очистки возрастает до 200-1000 долл, за 1 м3;

Рис. 5.9. Схема монтажа установки электрокинетической очистки грунтов:

I — контур управления генераторами; 2 — генератор СВЧ-сигнала; 3 — скважина с электродом;

4 — блок управления генераторами СВЧ-сигнала; 5 — скважина нефтепродукта; б — стоячая волна нефтепродукта

• электродиализ подземных и поверхностных вод, порового раствора почв и грунтов — процесс, при котором используют катионитовые и анионитовые мембраны, позволяющие получить в средней части межэлектродного пространства обессолен­ ный поровый раствор и разделить катионы и анионы при их удалении. В почвах и грунтах такими несо­ вершенными мембранами служат глины. В опре­ деленных условиях метод позволяет удалять загряз­ нения в коллоидной форме.

5.3.3. Промывка почвы

П р о м ы в к а применяется при рассолении почв и грунтов и осуществляется путем затопления очищаемой площади с организацией дренажной сети. Эта сеть позволяет предотвратить распростра­ нение загрязненной воды за пределы территории, подвергающейся промывке. Длительность про­ мывки достигает 1-2 лет, при этом очистка нефте­ загрязненного грунта никогда не бывает полной.

В целях очистки загрязненных почв и грунтов от растворимых солей токсичных соединений ис­ пользуют поверхностное и подземное затопление водой и выщелачивающими растворами. С помо­ щью растворения загрязнений водой удается очи­ стить почвы от тяжелых металлов (хрома, кадмия, серебра, меди), радионуклидов (америция и плу­ тония), летучих и растворимых УВ, галогенидов, пестицидов, гербицидов и цианогидрида ацетона. Несмотря на большой класс удаляемых загрязне­ ний, метод малоэффективен и может вызвать за­ грязнение более глубоких почвенных горизонтов и подземных вод. Поэтому его применение в эколо­

гических

целях возможно только в комплексе

с другими

химическими и гидродинамическими

методами. Метод неприменим для изотропных по проницаемости почв и грунтов.

Метод отмывания почв и грунтов, загрязненных нефтью, с использованием ПАВ промышленного назначения показал достаточно высокую эффектив­ ность. Для увеличения эффекта воздействия рас­ твора ПАВ, проявляющегося в растворении нефте­ продуктов, образовании эмульсии, выталкивании ее на поверхность до образования четкой границы между всплывшей нефтью или ее продуктами

ираствором ПАВ, могут использоваться нагревание

ивзбалтывание. Для очистки сильнозагрязненных грунтов и почв может применяться комплексная система мероприятий, включающая три этапа:

отмывание раствором ПАВ с возвратом нефте­ продуктов по прямому назначению;

обработка биопрепаратом на фоне внесения удобрений;

фитомелиорация.

Р е а г е н т н о е р а с т в о р е н и е ( в ы щ е л а ­ ч и в а н и е ) используют в целях извлечения из загрязненных пород тяжелых металлов (свинца, олова, никеля, железа, хрома и кадмия), урана и соответствующих ему поливалентных металлов. В качестве реагентов применяют аммиачную се­ литру, хлористый калий, орто- и пирофосфаты,

органические

и неорганические кислоты. Как

и при простом

растворении, необходимо деталь­

ное изучение экологических последствий такой очистки. Для целей реабилитации грунтов метод не может быть применен как самостоятельный.

Наиболее известным методом удаления загряз­ нения вместе с водой является о т к а ч к а . Она может применяться самостоятельно и в сочетании с другими методами для всех типов загрязняющих веществ. Практически во всех случаях нефтяного загрязнения грунтовых вод для очистки использу­ ется откачка. Наиболее эффективным при извле­ чении нефтепродуктов является метод совместной откачки. При использовании этого метода скважина оборудуется двумя насосами, нижний из которых является понижающим (откачивающим воду), а верхний — извлекающим (откачивающим нефте­ продукты). Создаваемая нижним насосом воронка депрессии позволяет увеличить приток нефтепро­ дукта к скважине и повысить эффективность очи­ стных работ. Другим способом повышения эффек­ тивности извлечения нефтепродуктов является использование для обсыпки зафильтрованного пространства скважин смеси гравия и олеофиль­ ного материала — фторопласта — в соотношении 1 1. Существенным преимуществом откачки при удалении монолитного нефтяного загрязнения яв­ ляется возможность последующего использования извлеченных нефтепродуктов. При очистке грун­ тов и подземных вод от мощного загрязнения неф­ тью и нефтепродуктами за счет откачки при бла­ гоприятных гидрогеологических условиях реально можно извлечь около 30 % содержащегося в мас­ сиве загрязнения. Общим недостатком откачки

является сильное нарушение обводненности мас­ сива, что изменяет гидродинамический режим территории и свойства пород, слагающих массив.

при резких колебаниях температуры. После ультра­ звуковой очистки в грунтах активизируются окислительные процессы, что вызывает повыше­ ние коррозионной активности, происходит под­ кисление среды. Процесс ультразвуковой обра­ ботки (sonication process) подземных вод in situ применяется для очистки от загрязнения хлори­ рованной органикой (трихлорэтиленом, тетра­ хлоридом и др.) и УВ. В методе используют сис­ тему ультразвуковых (акустических) нисходящих скважин и ультразвуковой реактор. Это устраняет необходимость транспортировки загрязненных вод на поверхность земли и применения для очи­ стки не менее токсичных химических реагентов. Метод не требует перемещения загрязнения на твердый сорбент для последующей обработки и обезвреживания. Преимущества метода заклю­

чаются в частичной или полной очистке вод без откачки их на поверхность, в возможности даль­ нейшего обезвреживания и применения извле­ ченных экотоксикантов, а также в низкой себе­ стоимости (50-80 центов за 1 м3 обрабатываемой

воды).

 

Метод э л е к т р и ч е с к о г о

н а г р е в а н и я

используется для удаления летучих УВ, керосина, хлорированных органических растворителей, неф­ ти, дизельного топлива, выветренной органики типа котельного топлива и аминов, когда парова­ куумная экстракция и откачка неэффективны. В ме­ тоде применяют то же поверхностное оборудова­ ние, что и при экстракции. Эффективность очист­ ки почв с исходным содержанием органики >20 000 ррш составляет 98-99,9 %, стоимость очи­ стки — 60-120 долл, за 0,76 м3

5.4. ТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

На начальных стадиях (с середины

1980-х гг.)

в водно-паровую фазу в окружающих условиях

восстановление нефтезагрязненных почв произво­

является медленным и зависит от коэффициентов

дилось главным образом путем удаления загряз­

диффузии и дисперсии. С учетом глубины про­

ненной почвы посредством выемки и последую­

никновения неводных жидкостей и содержащейся

щего вывоза грунта с объекта для его обработки

в них значительной части массы загрязняющих

или захоронения. Вывоз грунта сопровождался

веществ прямая обработка неводных жидкостей in

откачкой, наземной обработкой грунтовых вод

situ является единственным способом полного

(так называемым методом откачки с последующей

удаления этих типов загрязнения.

очисткой) и паровой экстракцией для удаления

Технологии термической экстракции способны

остаточных загрязняющих веществ

из водной

обеспечить мобилизацию и удаление загрязняющих

и газовой фаз. Впоследствии акцент был перене­

веществ из подпочвы. Нагрев ведет к повышению

сен на естественное разложение с использованием

коэффициентов диффузии, водной растворимости

способности к самовосстановлению грунтов бла­

и более быстрому испарению и обеспечивает

годаря

разложению растворенных органических

мобилизацию загрязняющих веществ во многих

загрязнителей. Однако во многих случаях (полу)-

случаях на несколько порядков быстрее, чем это

летучие

органические загрязняющие

вещества,

возможно при окружающих условиях. Однако

присутствующие в почве в виде неводных жидко­

приведенные в подвижное состояние загрязняю­

стей, либо не удалялись вообще, либо удалялись

щие вещества из неводных жидкостей должны

лишь частично. Неводные жидкости могут прони­

экстрагироваться из водно-паровой фазы. Приме­

кать в подпочву на большие глубины и во многих

нение технологий термического восстановления без

случаях содержат основную часть загрязняющих

надлежащей системы экстракции может привести

веществ (более 99 % их общей массы). Переход

к возникновению острых проблем вследствие некон­

загрязняющих веществ из этих неводных жидкостей

тролируемой миграции загрязняющих веществ.

Существуют три базовые технологии нагрева:

Температура в почве после обработки — около

• электромагнитный нагрев;

 

 

200 °С.

 

 

 

 

 

 

• жидкостный нагрев;

 

 

Для нагревания используют электромагнитную

• токовый нагрев.

 

 

 

энергию частот радиодиапазона (RF) и сверхвысо­

Наиболее широко

применяются технологии

ких частот (СВЧ). Метод основан на СВЧ-нагреве

электромагнитного и жидкостного нагрева. Токо­

почв и грунтов на базе диэлектрического меха­

вый нагрев получил определенное распростране­

низма в результате физического искажения моле­

ние в последние годы благодаря внедрению та­

кулярной структуры материала под действием

ких методов, как шестифазный нагрев и нагрев

приложенного электромагнитного поля. Физические

сопротивления. Жидкостный нагрев чаще всего

искажения переходят в механические, а затем пре­

применяется с использованием паровой инжекции

образовываются в тепловую энергию. В методе

и в некоторых случаях — инжекции горячей воды.

могут быть использованы частоты в диапазоне от

Большинство этих методов первоначально приме­

0,01 до 60 МГц и выше. Обычно в методе RF

нялись в нефтяной промышленности для повы­

используют частоты 6,78 и 13,56 МГц, которые

шения выхода нефти из породы и продолжают

реализуются для использования в промышленном,

успешно использоваться на протяжении последних

научном и медицинском оборудовании, а в СВЧ-

десятилетий.

 

 

 

нагреве — 915 МГц. Метод дает эффект быстрого

Уже

в конце 1980-х гг. были проведены

пер­

нагревания за счет высокой скорости электромаг­

вые эксперименты по применению термических

нитного взаимодействия и проникновения в почву

методов восстановления грунтов на объектах,

по сравнению с конвективным и кондуктивным

загрязненных органическими соединениями, при­

переносами тепла. При этом СВЧ-нагрев грунтов

сутствующими в неводных жидкостях. Однако

вызывает дегидратацию,

окисление,

удаление

термическое восстановление не стало широко

гидроксидов, диссоциацию карбонатов, полиморф­

применяемой стратегией из-за отсутствия успехов

ные превращения силикатов и плавление пород.

в его использовании и относительно высокой стои­

Нагревание грунта может производиться и с помо­

мости.

В настоящее

время

паровая инжекция

щью лазеров.

 

 

 

 

 

 

и электромагнитный нагрев применяются в каче­

Витрификация

представляет собой

процесс

стве стандартных процедур в США. В Европе тер­

остеклования грунта при высокой температуре (от

мическое восстановление еще не нашло широкого

1600 до 2000 °С), при этом часть загрязняющих

применения, только на небольшом числе объектов

веществ разлагается, а часть стабилизируется. Для

в Германии, Дании, Чешской Республике и Нидер­

витрификации (остеклования) грунтов используют

ландах применялись нагрев паром и электромаг­

электрический ток.

После

высокотемпературной

нитный нагрев.

 

 

 

обработки грунт приобретает высокие прочност­

Технология промывки горячей водой, являю­

ные показатели и устойчивость к выветриванию и

щаяся производной от технологии инжекции пара,

выщелачиванию. В

результате электроплавления

начала

применяться

только

в последние

годы

происходят изменения

в

минеральном составе

и в ограниченных масштабах,

что объясняется ее

и структуре породы. После обработки грунт содер­

низкой теплоемкостью по сравнению с инжекцией

жит стекло и приобретает микрокристаллическую

пара. Однако существуют исключения, когда

структуру. Передвижная витрификационная уста­

использование горячей воды является более пред­

новка базируется на трех полутрейлерах. Электро­

почтительным по сравнению с использованием

энергию обычно получают от энергосети с напря­

пара. При паровакуумной экстракции загрязнен­

жением 12,5 или

13,8 кВ. Типичное

потребление

ный грунт нагревают до перехода воды и летучих

энергии составляет от 800 до 1,000 кВт • ч на 1т

загрязнений в пар, который затем откачивается

обработанной почвы. Таким образом, в процессе

вакуумированием. Метод применяется для очи­

витрификации могут быть уничтожены или устра­

стки от УВ, ацетона, бензина, соединений ртути.

нены органические

и

в

больших

количествах

иммобилизованные неорганические загрязнения почв, грунтов и других объектов геологической среды. Метод был проверен на широком диапазоне энергозависимых и полуэнергозависимых органи­ ческих веществ, на других органических вещест­ вах, включая диоксины и полихлорированные бифенилы, и на большом количестве приоритет­

ных загрязняющих

веществ

(тяжелых металлах

и радионуклидах).

Высокая

влажность пород

и отсутствие достаточного количества силикатного

материала приводят к повышению затрат на очи­ стку. Иногда введение в породу дополнительных количеств стеклосодержащего материала необхо­ димо для создания требуемой электрической про­ водимости. Эффективность крупномасштабного применения этого метода ограничена:

объемами одного участка (не более 4,5 м3);

содержанием гальки (20 %);

содержанием горючей органики (от 5 до 10 %

взависимости от температурного режима нагревания).

5.5. КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ

Ни один из рассмотренных выше способов очи­ стки нефтезагрязненных грунтов не является уни­ версальным. Для того чтобы добиться наилучших результатов, наиболее целесообразно применять комплексные методы. Разработка оптимального сочетания способов очистки — одна из актуальных задач ликвидации разливов нефти и нефтепро­ дуктов на грунте.

Если УВ находятся в твердом виде или сорби­ рованы грунтом, то могут применяться следующие схемы in situ:

1) химическая нейтрализация (стабилизация или отвердевание) + выщелачивание (или раство­ рение) + удаление продуктов с раствором;

2)обработка сорбентами (физико-химические способы) + биодеградация + вынос продуктов с рас­ твором;

3)химическое или физическое (термическое) отверждение на месте + биодеградация + создание защитного экрана;

4)термическая деструкция + выщелачивание +

+вынос продуктов с раствором.

Если У В находятся в жидкой фазе, то могут применяться следующие комбинированные схемы:

2) электрообработка + откачка + водоочистка на поверхности;

3)химическая или физико-химическая нейтра­ лизация (осаждение) + биодеградация + защитный экран (или вынос продуктов с раствором);

4)термодеструкция + биодеградация + защит­ ный экран (или вынос продуктов с раствором).

Если загрязнитель находится в газовой фазе или представляет собой сорбированные газы, то в этом случае in situ могут применяться следующие схемы:

1) термообработка + вакуумная

экстракция +

+ защитный экран;

 

2) биодеградация + вакуумирование + промывка;

3) химическая или физико-химическая нейтра­ лизация + промывка (или вакуумирование).

В зависимости от типа нефти и нефтепродуктов указанные схемы должны конкретизироваться в отно­ шении применения того или иного способа воздей­ ствия. Особая проблема — утилизация конечных продуктов очистки или уничтожение извлеченных из грунта нефти и нефтепродуктов. Они должны скла­ дироваться на площадках временного хранения на непродолжительное время, т. к. это может привести к вторичному загрязнению. Отходы должны под­ вергаться промышленной переработке, вторичному

1)откачка (возможно с разбавлением) + водоиспользованию­ или конечному разложениЕО до

очистка на поверхности;

стадии нетоксичных соединений (см. гл. 6).

5.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ (ПРОЕКТЫ) РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

Для примера ниже рассмотрены технологиче­ ские схемы рекультивации применительно к двум основным типам почв, развитым в ЗападноСибирском регионе, — торфяно-болотным и под­ золистым.

Болотные почвы характеризуются комплексом специфических условий: избыточным увлажнением и близким уровнем грунтовых вод, ограничивающим распространение нефти по глубине, наличием дос­ таточно мощного слоя торфяной залежи и слабой степенью разложения торфа, оказывающих влия­ ние на емкость поглощения и удерживания нефти. Этот тип почв характеризуется наиболее высокой нефтеемкостью, низкой способностью к выносу загрязняющих веществ и самоочищению. При близком уровне грунтовых вод весьма значителен риск распространения нефти по большой площади с поверхностным стоком.

Подзолистые почвы в Сургутском районе, как правило, характеризуются песчаным грануломет­ рическим составом. Гумусовый горизонт имеет незначительную мощность (до 5 см), а иногда отсутствует вообще. На таких почвах произрастают преимущественно сосновые леса. В напочвенном покрове развит мохово-лишайниковый ярус. Уро­ вень грунтовых вод в этом типе почв находится на значительно большей глубине. Грунты характери­ зуются низкими значениями нефтеемкости. Нефть в таких почвах может проникать на большую глубину.

Нефтяные разливы классифицируются по сле­ дующим факторам:

значимости загрязненного объекта (акватории, территории), его местоположению (участки разлива, находящиеся в зеленой зоне городов, на охраняемых территориях, в малонаселенной местности и т. п.);

объему разлившейся нефти;

площади нефтезагрязненных земель;

доступности для проведения ликвидацион­ ных и рекультивационных работ (транспортные коммуникации);

типу почвогрунтов, на которых произошел разлив (торфяно-болотные почвы, подзолистые почвы);

степени загрязнения почвогрунтов;

• степени обводнения участка.

От сочетания этих факторов и времени, про­ шедшего после разлива, зависит выбор методов рекультивации и технологий восстановительных работ.

Следует отметить, что опыт рекультивации нефтезагрязненных болотных участков незначителен. Освоение нефтяных месторождений на заболочен­ ных территориях Западной Сибири ограничивается тремя-четырьмя десятилетиями, а практика восста­ новления нефтезагрязненных земель на болотах — двумя-тремя десятилетиями.

После локализации разлива нефти необходимо выполнить ликвидационные работы, т. е. осущест­ вить механический сбор нефти специальным обо­ рудованием, и произвести утилизацию собранной нефти с возвратом ее в технологический процесс. Набор оборудования по сбору нефти должен соот­ ветствовать климатическим и ландшафтным усло­ виям, характеристикам удаляемой нефти, а также требованиям по безопасному ведению работ. Сбор и откачка нефти с участков загрязнения оптимизи­ руются устройством дренажных траншей, про­ мывкой нефтезагрязненных участков водой (уча­ сток при этом ограждается обваловкой, траншеей или специальными матами), затоплением участка водой со сбором нефтепродукгов с поверхности воды. Производятся срезка нефтезагрязненного промерзшего грунта бульдозером и вывоз его на специальные полигоны, уборка нефти скребками и другими механическими приспособлениями. Во всех случаях нужно стремиться к максимально возможному сбору нефти.

Механическими и физико-химическими сред­ ствами невозможно полностью очистить почвогрунты, но от степени сбора нефти зависит успех последующих рекультивационных работ и само­ очищения участка.

Технологические схемы рекультивации в зави­ симости от условий, местонахождения нефтеза­ грязненного участка, срока разлива и других фак­ торов могут быть различными. Наиболее жесткие требования к очистке территории и качеству

рекультивационных работ должны предъявляться

кучасткам, находящимся в зеленой зоне городов

ипоселков, в водоохранных зонах, на охраняемых территориях, а также в районах, часто посе­ щаемых населением, около дорог федерального значения. Перечень технологических операций может включать доставку и покрытие нефте­ загрязненного участка торфом, рыхление участка, внесение извести (доза определяется кислотно­ стью торфа), минеральных удобрений, посев мно­ голетних трав, обработку участка биопрепаратами

идругие мероприятия.

Нанесение торфа — наиболее эффективного природного нефтесорбента — на очищенную поверх­ ность и последующее перемешивание является рациональным приемом, т. к. это приводит к сни­ жению содержания нефти в поверхностном слое торфа и тем самым создаются условия для посева и развития растений.

Б и о л о г и ч е с к у ю р е к у л ь т и в а ц и ю с и с ­ п о л ь з о в а н и е м т о р ф а можно проводить двумя способами:

1)путем доставки и перемешивания торфа (как правило, на минеральных грунтах);

2)путем рыхления и разрушения битуминизированных нефтяных остатков в виде корки и пере­ мешивания поверхностных слоев с нижележащими, если загрязненный участок представлен моховым болотом, доступным для прохождения болотохода. Рыхление способствует улучшению аэрации, уско­ рению биодеградации нефти. Участки могут через 1,5-2 года покрываться растительностью, проис­ ходит самозарастание. Нанесение торфа на участки болот с сильно загрязненной поверхностью, где сбор и откачка нефти не производились, нецелесо­ образно. В весеннее половодье, а также и летом при обильных дождях нефть способна поднимать­ ся с грунтовыми водами на поверхность, в значи­ тельной степени сводя на нет усилия по очистке территории. В некоторых случаях достаточно ог­

раничиться сбором и откачкой нефти с последующим оставлением участка под естест­ венные процессы самоочищения.

Доставку торфа и покрытие им нефтезагрязнен­ ного болотного участка с последующим рыхлением следует проводить не всегда, а только в том случае,

если в результате осуществления этих операций в поверхностном слое болотной почвы достигается концентрация нефти не более 10-12% и обеспе­ чивается возможность появления и роста расте­ ний. В то же время при осуществлении рекуль­ тивационных работ на подзолистых почвах, имеющих очень низкие запасы органического вещества, хорошие результаты могут быть до­ стигнуты при внесении органических удобрений, в частности торфа. Внесение извести в большинстве случаев является необходимой операцией, т. к. большинство бактериальных препаратов активны при pH > 5,5, а торфяно-болотные почвы имеют, как правило, более низкие значения pH.

Наименее жесткие требования должны предъ­ являться к участкам, удаленным от населенных пунктов и дорог, находящимся в замкнутой котло­ вине (понижении), где отсутствует риск распростра­ нения нефти по водотокам. Такие участки после локализации разлива, сбора нефти и проведения минимума необходимых операций могут оставаться для самоочищения. Целесообразным приемом яв­ ляется посев на локальных участках в качестве стимулирования естественного зарастания местных или адаптированных видов трав с использованием пониженной нормы высева (5 -10% от основной). Передача удаленных участков землепользователю может осуществляться при наличии признаков естественного зарастания или появлении растений при искусственном посеве, поскольку в данном варианте время «работает» на улучшение экологи­ ческого состояния участка и увеличение степени покрытия его растительностью.

М е т о д в ы ж и г а н и я н е ф т и должен исполь­ зоваться в ограниченных случаях при четком обосновании целесообразности осуществления этой операции. В основе обоснования примене­ ния метода должен быть эколого-экономический критерий. Ущерб окружающей среде от выжи­ гания должен быть меньше, чем при отказе от его проведения. Это, как правило, бывает тогда, когда участок расположен вдали от населенных пунктов

и транспортных коммуникаций, сбор

нефти за­

труднен, прокладывание

коммуникаций связано

с большим нарушением

природного

ландшафта

(например, требуется вырубка лесных насаждений для доставки специальной техники), имеется риск распространения нефти по рельефу и попадания ее в рыбохозяйственные водоемы (с весенним

Соседние файлы в папке книги