Требухов А.В._634 / черняховский_управлениеЭБ

Переносные газоанализаторы обеспечивают требованиям экс­ плуатационной гибкости, удобства и качества при изучении состава газовой среды.

Эти приборы обеспечивают обследование грунтов и почв на на­ личие загрязнений с большой широтой спектра и точностью получаемыхданных; измеряют температуру и давление. Качественно новый уровень исследований обеспечивает помощью фотоионизационный детектор, одновременно измеряющий суммарную концентрацию га­ зов и паров в грунтах и почвах (с четырехканальным выборочным анализом содержания метана, окиси углерода, кислорода и суммы углеводородов нефтепродуктов):

Газоанализатор позволяет:

—оценивать уровень загрязнений геологической среды нефтью

инефтепродуктами, утечку последних при эксплуатации под­ земных сооружений;

—определять объемы рекультивационных работ при ликвида­

их экологическую и взрывопожарную опасность.

На первом этапе систематических производственных экологиче­ ских исследований проводят газогеохимическую оценку загрязне­ ния территорий и геологической среды.

Следующий этап — создание системы контроля состояния гео­ логической среды (мониторинга), рационально комбинируя га­ зогеохимические, геологические и гидрогеологические методы. Полученные показатели можно широко использовать при газоэко­ логических исследованиях грунтов, загрязненных нефтепродуктам; при проведении очистки территорий и подземной среды от не­ фтяных загрязнений; при переработке и утилизации нефтешламов и других отходов.

Установлено, что:

— территории технологических объектов нефтепереработки и нефтепродукгообеспечения, а также других организаций перерабатывающий, транспортирующих, хранящих, перера­ батывающих и реализующих нефть и нефтепродукты, в силу производственного использования имеют большую потенци­ альную вероятность наличия нефтяных загрязнений;

—загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами возникают в результате их разлива по поверхности и последу­

ющего проникновения в грунты и подземные воды, а также

протечек ПОДЗвМНЫХ трубопроводов илирезервуаров;

120

—загрязнения могут произойти в результате одного эпизода (аварии) либо в результате протечки нефти;

—при «свежих» нефтяных загрязнениях территорий, грунтов и подземных вод повышается фоновое содержание, относи­ тельно фоновых содержаний летучих органических соедине­ ний и углеводородов нефти, метана, углекислого газа и кисло­ рода;

—«старые» загрязнения характеризуются повышенными уров­ нем метана, углекислого газа и пониженным содержанием ле­ тучих органических соединений и углеводородов нефти;

—повышенные содержания метана и углекислого газа и пони­ женные кислорода возникают при разложения органических веществ не нефтяного происхождения;

—при обработке данных полевых наблюдений следует также учитывать: наличие следов нефтепродуктов на поверхности грунтов и в местах разгрузки грунтовых вод, возможных ис­ точников нефтепродуктов выше по направлению движения грунтовых вод за пределами организации предприятия.

Обычно организации, на территории которых выявлены участ­ ки предположительно загрязненные нефтепродуктами, вынуж­ дены:

—диагностировать резервуары и трубопроводы, в районе кото­ рых обнаружены загрязненные нефтепродуктами участки;

—проводить обработку загрязненных нефтепродуктами участ­ ков для их очистки с использованием специально выбранны­ ми для этих целей технологиями;

—пробуривать скважины для режимных наблюдений с целью установления нефтяного загрязнения и его возможного мас­

штаба.

При оценке загрязнения на территории промышленного объекта (предприятие, нефтебаза) задача упрощается за счетданных о потен­ циальных источниках загрязнения, о геологических и гидрогеологи­ ческих характеристик исследуемой площади, полученных при инже- нерно-геологических изысканиях на стадии строительстве объекта и др.

4.3. Комплексные подходы при принятии технологических решений

Рекультивация загрязненных объектов производится для сниже­ ния концентрации углеводородов в загрязненной среде, уменьшения их токсичности, восстановления в более короткие сроки нарушенно­

121

го биоценоза и предполагает произведения определенного комплек­ са работ. Технологии, используемые для этих целей, с экологической точки зрения могут быть безвредными, не допускающим вторичного загрязнения окружающей среды.

Методы ремедиации почв, грунтов и водных объектов, загрязнен­ ных нефтью и нефтепродуктами, условно можно разделить на следу­ ющие группы:

—механические методы (локализация, сбор и удаление нефте­ продуктов);

—термические методы (выжигание нефтепродуктов, термоэк-

страция);

—физико-химические методы (экстракция нефти, флотация, химическое окисление, применение сорбентов);

—микробиологические методы (активизация аборигенной ми­

крофлоры интродукцией микроорганизмов — нефтедеструк- торов).

В каждую группу входят самостоятельные методы, различающих­ ся по степени воздействия на загрязненную среду, по эксплуатаци­ онным затратам и конечному экологическому эффекту.

Наиболее распространенный способ при ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов — их механический сбор и удаление. Для сбора и удаления с загрязненных территорий и почв применяют спе­ циализированное насосное оборудование, временные трубопроводы (диаметром не менее 100 мм), временные хранилища (быстросбор­ ные, переносные), автоцистерны.

Для приема разлитой нефти и нефтепродуктов можно использо­ вать резервуарные емкости на существующих объектах нефтепродукгообеспечения, земляныеамбарыикотлованы. Объемы использу­ емых емкостейдолжны обеспечивать прием разлитой (сливающейся) нефти и нефтепродуктов.

Технологические операции по механическому сбору разливов нефти и нефтепродуктов:

—откачка;

—выемка загрязненного грунта;

—ручной сбор;

—сбор с использованием сорбентов.

Работы по замене поврежденного участка магистрального нефте­ провода (нефтепродуктопровода) связаны с остановкой эксплуата­ ции и отсечением аварийного участка от основной магистрали, с по­ следующим трубопровода опорожнения от нефтепродуктов. Время опорожнения зависит от рельефа местности, по которой проходит

122

трасса нефтепровода (нефтепродуктопровода); расстояния между задвижками; места повреждения на трубе.

Для сокращения объема откачиваемой нефти и нефтепродуктов и времени их откачки используют герметизирующие специальные тампоны, выдерживающие статическое давление в нефтепроводе

(нефтепродукгопроводе).

Для откачки нефти и нефтепродуктов в нефтесборные емкости применяют передвижные насосные агрегаты, установленные на базе автомобилей или прицепов. Производительность таких агрегатов от 100до З00м3/ч. Передвижной насосный агрегат должен укомплек­ товываться пакетом быстро собираемого трубопровода длиной от 100 до 500 м (в собранном виде) идиаметром 100-150 мм. После оконча­ ния аварийных работ собранную нефть и нефтепродукты можно об­ ратно закачивать в трубопровод этими же насосными установками.

Для сбора нефтепродуктов из естественных углублений, ям-нако- пителей, канав, траншеи можно применять переносные погружные насосы. Для сбора необходимо применять оборудование во взрыво­ защищенном исполнении. Поэтому рекомендуется насосное обору­ дование с пневмоили гидроприводом.

После откачки нефти и нефтепродуктов загрязненный грунт в амбаре или в котловане удаляют шнековыми насосами производи­ тельностью 10-50 м3/ч.

Очистка загрязненного поверхностного слоя грунта достигается с сорбентами, которые после использования становятся загрязнен­ ными нефтепродуктами материалами. При помощи сорбентов мож­ но удалить поверхностные остаточные нефтяные загрязнения, кото­ рые не могут быть удалены другими известными способами.

Загрязненный грунт удаляют с помощью землеройной техники (бульдозеров, автогрейдеров, автопогрузчиков и экскаваторов) и вы­ возят специализированным транспортом.

Выемка загрязненного грунта с небольших площадей (траншей, канав, ям-накопителей) и при разливах в труднопроходимых для техники местах, сбор нефти и нефтепродуктов возможны ручным способом, методом наиболее эффективным для удаления:

—небольших количеств вязкой нефти (например, битумных ко­ рок);

—нефти и нефтепродуктов в местах, недоступных для механиз­ мов или на участках, где механизмы в силу объективных при­

чин нельзя использовать.

При проведении работ ручным способом должны бьпь приняты меры по обеспечению безопасности людей, организована выдача спецодежды, сапог, перчаток, салфеток и обеспечен контроль кон­

123

Очистка механическими методами всегда связана с предвари­ тельным выявлением и оконтуриванием загрязненных нефтепро­ дуктами участков территорий, определением валового содержания нефтепродуктов в грунтах на загрязненных участках, привлечением специализированной техники, что приводит к значительным допол­ нительным расходам на проводимые работы. Такие методы обыч­ но используют в качестве предварительных или вспомогательных, предшествующих дальнейшим мерам рекультивации загрязненных нефтепродуктами территорий, акваторий, хозяйственных и природ­ ных объектов.

Основную роль при очистке окружающей среды от загрязнения \ { j , 0 нефтью и нефтепродуктами играет биологический фактор — ак- О тивностъ микроорганизмов, участвующих в процессах трансфор­ мации углеводородов. Основные продукты биодеградации углево­ дородов нефти: углекислый газ; вода; биомасса микроорганизмов, выросших на углеводородах. Биовосстановление оказывает суще­ ственно меньшее негативное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими методами очистки. Для активизации мик­ робиологических процессов самоочищения нефтезагрязненных сред используют различные способы биоремедиации. Применение микробиологических методов очистки эффективно применяется только при концентрации нефти в среде не более 15%. Поэтому ме­ ханические методы рекультивации должны предшествовать микро­ биологическим, так как позволяют снизить концентрацию нефти и создать условия для биоремедиации. Алгоритм принятия решения при переработке нефтесодержащих отходов приведен на рис .4.1.

Самым простым считается способ термического уничтожения или выжигания нефтепродуктов. Однако образующиеся при этом выбросы в атмосферу содержат высокие концентрации канцероге­ нов соединений. Врезультате окружающая средазагрязняется опас­ ными токсичными соединениями. Соблюдение даже минимальных природоохранных и санитарно-эпидемиологических требований, связанных с уменьшениемвредного влияния продуктов при терми­ ческом уничтожении нефтесодержащих отходов на специализиро­ ванном оборудовании, требуетдополнительных финансовых затрат для проведения первоначальных и эксплуатационных работ.

Вотечественной и зарубежной практике примененяютсяразлич­ ные методы термического обезвреживания нефтесодержащих от­ ходов: каталитическое сжигание, переработка в псевдосжиженном слое; дожигание в специальных высокотемпературных камер, низ­ котемпературный крекинг с раздельным восстановлением твердых ижидких фракций, пиролиз и др.

125

Рис. 4.1. Алгоритм принятия решения при переработке нефтесодержащих отходов

При пламенном сжигании необходимо параллельно решать про­ блемы обезвреживания и утилизации вторичных загрязнителей ат­ мосферы — диоксида углерода, окислов азота и серы, канцерогенных углеводородов, а также золы, содержащей следы тяжелых металлов.

Для очистки и переработки сильнозагрязненных нефтесодержа­ щих отходов, грунтов и почв, иловых осадков, шламов, для утилиза­ ции других нефтесодержащих отходов применяют термокаталитиче­ ские установки в стационарном или мобильном вариантах. Основные характеристики таких отходов: содержание нефтепродуктов 15—80%, но не менее 10%, обводненность не более 20%, содержание механиче­ ских примесей и тяжелых металлов не лимитируется.

Подобная установка представляет собой вращающуюся трубча­ тую печь (тип труба в трубе), работающую на принципе термоката­ литического воздействия. Совмещает в себе камерудля газификации

126

и крекинга углеводородов и камеру для термического обезврежива­ ния минеральной составляющей. В ее приемный бункер могут одно­ временно загружаться несколько видов нефтесодержащих отходов. После смешивания, подогреваясь, они поступают в камеру газифи­ кации. В ней смесь постепенно прогревается до температуры пере­ ходауглеводородов в газовую фазу. Последняя выводится на катали­ тический крекинг в блок конденсации. При этом выпаривается вода, легкие углеводороды, газифицируются более тяжелые фракции. Все пары отсасываются, подвергаются циклонной очистке, конден­ сируются и охлаждаются. Несконденсированные газы после осушки направляются в камеру дожигания. Туда же из камеры газификации поступает минеральная смесь с образовавшимся нефтяным полу­ коксом. В топке газы и полукокс сжигаются, давая тепло процессу. Отожженная минеральная часть поступает в отводной бункер, по­ сле чего подается на отгрузочный конвейер. Остаточное содержание углерода в ней не превышает 0,7%.

Крекинг тяжелых фракций удаляет до 50% содержащейся в ис­ ходном сырье серы и одновременно достигается обессоливание и обезвоживание нефтепродуктов. В полученных после переработки нефтепродуктах преобладают светлые фракции. За счет выделения-] нефтепродуктов из газовой фазы в 5—10раз по сравнению с традици- I онным сжиганием снижается количество газовых выбросов. Выход | нефтепродуктов по отношению к их первоначальному содержанию I в сырье обычно 85—95%. Коксовая фракция и газы сжигаются. В за- ) ВИСИМОСТИ от исходных материалов могут быть получены производ­ ственные масла.

При переработке материалов с нафтеноароматической нефтью (с содержанием серы 1—2%, асфальтосмолистых веществ 3—7%)

на выходе можно получить:

50% — дизельной фракции или печного топлива;

20% — мазутной фракции;

15% — нефтяных растворителей и бензинов;

8% — кокса: (г ,

7% — углеводородных газов, содержащих 90-95% метана. Коксовая фракция и газы сжигаются в печи. Термокаталитический процесс экологически чистый, вредные

выбросы не превышают ПДК, так как при низкотемпературном сжигании газов и кокса (при условии избытка воздуха) образуется относительно незначительное количество оксидов азота и углерода.—' При сгорании серы и сероводорода в присутствии ПРИЮДНЫХбикар-_

_ бонатов калы тя и магния происходит связывание образующихся сернистых газов и выпадение сульфатов в осадок. Дымовые газы,

127

Q пройдя блок газоочистки, смешиваются с насыщенным водяным I

Vпаром, очищаются и выбрасываются в атмосферу. В результате Д 0-

^(Д ' стигается полная очистка нефтесодержащего материала с выходом И

кондиционной продукции с улучшенными свойствами при дении экологической чистоты процесса.

На практике успешно применяется методразжижения и переме­ шивания нефтесодержащих отходов CO значительным содержанием углеводородов с помощью теплоносителя. Метод основан на пред­ варительной сепарации осадков внутри емкости. Сбор выпавшего шлама, состоящего из механических примесей, асфальтенов, смол и Т.Д., с содержанием не более 10—15 % углеводородов, позволяет осуществлять их дальнейшую переработку методом биоремедиации.

С помощью указанного метода достигается очистка ИСХОДНОГО нефтесодержащего материала и получение кондиционной продук­ ции. Для реализации данного метода предполагается использование мобильного комплекса для разжижения и перемешивания нефгесо- в держащих отходов с помощью теплоносителя.

Дальнейшее разрушение углеводородов нефти происходит при участии соответствующихмикроорганизмов. Согласно современным данным, такие микроорганизмы широко распространены в природе

имогут быть выделены из любой почвы, осадочных пород, морской

иречной воды, водорослей в виде грибов или бактерий. Известно

более 20 родов бактерий и более 10 родов грибов, способных к био- деградации нефтяных углеводородов.

Применение биологических методов очистки нефтесодержащих отходов и загрязненных нефтью и нефтепродуктами территорий и почв позволяет с относительно небольшими затратами экологиче­ ски чисто восстановить биологическую среду объекта. Биологические способы при определенных условиях обеспечивают очистку объекта от углеводородов до нормативных уровней. Увеличивающаяся при биоремедиации масса микроорганизмов, которая является основой биопрепаратов, при исчезновении источника загрязнения отмирает И превращается в гумус.

Углеводородоокисляющиемикроорганизмы, широкораспростра­

ненные в процессе, — компоненты незагрязненной системы, спо­ собные усваивать разнообразные органические соединения — угле­ воды, белки, жиры и пр. Присутствие таких микроорганизмов в чистых экосистемах составляет 0,05-5% от общего числа бактерий, растущих на богатых средах. На грунтах и почвах, загрязненных неф­ тепродуктами, их титр возрастает доIO7 кл/г.

На первых этапах при деградации нефтепродуктов существенную роль играют физико-химические факторы. В первые часы после раз-

128

лива в разрушении доминируют абиотические процессы. Их интен­ сивность зависит от свойств конкретного вида разливного нефтепро­ дукта, его плотности и вязкости, температуры окружающего воздуха, скорости ветра, солнечного освещения. За первые сутки из загряз­ ненного пятна на поверхности грунта или почвы в летнее время ис­ паряется до 80% технического бензина (бензин почти полностью улетучивается в течение первых часов), 22% керосина, 2-15% нефти и около 0,3% летучих компонентов мазута. Одновременно с испаре­ нием происходит фотоокисление, ветровой вынос нефтепродуктов, вымывание и химическое окисление.

Через 15 дней потери нефтепродуктов за счет абиотической де­ градации могут составить до 36%. В дальнейшем скорость этого процесса замедляется. Последующее разрушение нефтяных углево­ дородов обусловлено их биохимическим окислением при участии соответствующих микроорганизмов. Численность микроорганиз- мов-нефтедеструкторов в естественных биоценозах зависит от кли­ матических условий, типа почвы, степени их обработки, глубины залегания грунтовых вод. Выделение индивидуальных микроорга- низмов-нефтедеструкторов в настоящее время не предсталяет тех­ нической сложности.

С целью интенсификации микробиологической деструкции неф­ ти и нефтепродуктов используется способность микроорганизмов к активной переработки углеводородов. Для биоремедиации окру­ жающей среды с использованием углеводородокисляющих микро­ организмов приняты два принципиальных подхода:

— стимулирование активности аборигенной углеводородоокис­ ляющей микрофлоры; использование активных штаммов углеводородоокисляющих

организмов и их ассоциаций путем итродукции в загрязнен­ ные объекты в виде биопрепарата.

Чтобы ускорить темпы ремедиации среды объекта, загрязненной нефтепродуктами, независимо от приведенных подходов, необходи­ мо создать оптимальные условия для роста и развития углеводородо­ кисляющих микроорганизмов. Это достигается:

— аэрацией среды объекта, усилением окислительных процес­ сов (рыхление, частая вспашка, дискование, барботирование воздухом), улучшением условия микробиологической деструкции нефтепродуктов, увеличением биологической активности, испарением легких фракций и более равномер­ ным распределением компонентов нефтепродуктов в толще обрабатываемой среды, что способствуют снижению концен­ трации углеводородов. В результате создается оптимальный

129