Методы утилизации нефтешлама

Типовые процессы, применяемые для обработки осадков:

• уплотнение (сушка) – гравитационная, флотационная, центробежная, фильтрационная;

• стабилизация осадка – минерализация с помощью химических реагентов (окислителей, щелочей, ингибиторов);

• кондиционирование – реагентная обработка, термическая, жидкофазное окисление;

• обезвоживание – на иловых площадках, искусственное – на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах, термическое;

• утилизация – выделение ценных компонентов для повторного использования в смеси с горючими компонентами в качестве топлива, наполнителей, стройматериалов;

• ликвидация – вывоз на свалку, закачка в пустые породы, пиролиз, сжигание в печах, захоронение.

Выбор оптимальной технологической схемы обработки осадков зависит от многих факторов: свойств осадка, химического состава, их количества, наличия площадей. Для выбора наиболее эффективного метода необходимо разработать технико-экономическое обоснование способов утилизации. Сложность при выборе схемы обработки осадков обусловлена отсутствием свободных площадей, недостаточным выпуском необходимого оборудования и реагентов, высокой трудоемкостью и энергоемкостью технологических процессов.

Капиталовложения в строительство очистных сооружений оправданы, так как они во много раз меньше, чем затраты на компенсацию последствий загрязнения окружающей среды.

Строительная индустрия наиболее подготовлена к использованию шлама, поскольку не требует замены технологий и оборудования, используемого при производстве строительных материалов.

Шлам – прекрасный цементосберегающий материал. На практике показано, что замена 5% цемента шламом не вызывает изменения прочности образцов при сжатии. Введение 15% уменьшает прочность на 2-3%. 25% шлама приводит к уменьшению прочности на 10%. При замене шламом на 50% уменьшение прочности – 25-30%. Эти результаты получены на образцах после 30 суток выдержки.

Измельчение шлама на шаровой мельнице до частиц размером 10 мкм позволяет использовать его для получения легкокровельного материала. Однако в жилищно-коммунальном секторе предъявляются чрезвычайно жесткие требования к уровню токсичности шламов. Поэтому нефтяные отходы необходимо вначале обезвредить и утилизировать содержащуюся в них нефть.

Использование шламовых отходов возможно для укрепления суглинистых грунтов. При данной утилизации используется обезвреженный шлам. В данной технологии используется шлам, раздробленный в крошку. Шлакогрунтовые смеси формируются в форме кубиков с ребром 4 см.

Возможно использовать нефтешлам в качестве вяжущего.

Предложена экологически безопасная технология использования шламов в производстве асфальтобетонных смесей для дорожного строительства.

В качестве критерия, позволяющего судить о потенциальной водно-миграционной опасности токсичных веществ в составе дорожного материала, было выбрано превышение ПДК подвижных форм элементов. Подвижными формами в агрохимии называют такие соединения элементов, которые могут быть усвоены корневой системой растений в течение вегетационного периода. Анализ полученных результатов показал, что наличие в асфальтобетонах хрома, никеля, кобальта, марганца и свинца не представляет водно-миграционной опасности даже при самых жестких условиях. Основными токсичными элементами, способными мигрировать в водные среды, являются соединения меди и цинка.

В качестве тест-систем предложены почвенные микроорганизмы (актинолицеты, почвенные бактерии, грибки), гидробионты различных уровней организации (инфузории, дафнии, рыбы и водоросли) и представители высших растений (овес). Тестированию подлежали водные вытяжки из асфальто-бетонных смесей.

Можно рекомендовать асфальт с добавлением 14% нефтешлама и 2% золы как экологически безопасный материал для дорожного строительства. Смесь с добавлением 4% золы не отвечает эколого-гигиеническим требованиям по санитарно-химическим показателям и не может быть рекомендована к производству. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности надежного связывания в асфальтобетонных смесях таких токсичных веществ, как никель, медь, цинк, мышьяк, свинец, хром, кобальт, стронций и марганец. Однако, необходимо ограничение добавки шлама для получения экологически безопасного дорожного покрытия.

Для предотвращения сброса мусора в запретных зонах путем сбора и хранения на борту существуют различные способы: накопление мусора в контейнерах или мешках, во встроенных емкостях, в специальных контейнерах с подпрессовкой, в контейнерах с предварительным измельчителем, брикетирование мусора при высоком давлении и температуре с одновременным обеззараживанием.

Выбор оборудования, включая оптимальные объемы судовых накопительных цистерн и контейнеров, а также устройств, сосредоточенных в портах, зависит от многих факторов, но, в первую очередь, от класса, типа судна и условий эксплуатации (район плавания, длительность рейса между заходами в порты). Естественно, что для судов внутреннего плавания, имеющих возможность один раз в 2….3 дня передавать отходы на берег, достаточно простейших накопительных устройств. Сложнее обстоит дело в условиях ледового плавания. Бывают случаи, когда порты не оснащены необходимым оборудованием для приема и обработки мусора. В таких случаях судно вынуждено задержаться в порту.

Конвенцией МАРПОЛ 73/78 рассмотрены подобные случаи и сказано, что отсутствие оборудования в порту не должно быть основанием для сброса отходов за борт в акваторию порта, на рейде и в прибрежных (террито-риальных) водах.

Накопление и хранение мусора требуют наличия на судах соответствующих площадей и объемов и вызывают проблему сдачи накопленного мусора на берег или плавучие портовые сборщики. Существенной сложностью при этом является обеспечение длительного хранения отходов с соблюдением надлежащих санитарных условий, особенно при плавании в летнее время в районах с повышенной температурой наружного воздуха и высокой влажностью.

Способ накопления мусора в специальных судовых емкостях (бачках, контейнерах) с последующей их передачей на судно-сборщик или непосредственно на берег получил наибольшее распространение. Этот способ применяют в том случае, когда необходимое оборудование есть на судне, и в порту, в который намечено передать отходы. На судне должны быть прежде всего контейнеры, размещенные, как правило, на корме; в портах – судна-сборщики, специализированные причалы, машины-мусоросборщики, устройства для переработки отходов и т. п.

Учитывая повсеместно действующие требования, следует отметить, что хранение мусора на борту судна в металлических бочках и других открытых (негерметических) емкостях недопустимо с точки зрения санитарно-гигиенических требований.

Как правило, в различных странах портовые и муниципальные службы, оказывающие услуги по вывозу мусора с борта судна, имеют различные стандарты мусорных емкостей и транспортного оборудования, при котором возврат или обмен опорожненных емкостей затруднен. Более того, в настоящее время в портах не организована надлежащая санитарная обработка опорожненных мусорных емкостей (контейнеров). Использование стандартных мусорных контейнеров может быть рекомендовано в тех случаях, когда суда совершают регулярные каботажные рейсы.

Наиболее удобно накопление и хранение мусора на судах в прочных стандартных полиэтиленовых мешках размером 1050*650. Мешки крепятся на специальную стойку с ободом. Принцип одноразового использования полиэтиленовых мешков исключает необходимость периодической промывки и дезинфекции тары. По мере заполнения мешков верхнюю загружаемую кромку схватывают зажимом и герметично закупоривают.

В качестве одного из способов борьбы с отходами, точнее, для уменьшения объема скапливающихся судовых отходов, рекомендуется использовать специальные прессы – устройства, снижающие объемы твердых бытовых отходов примерно в 8…10 раз.

Прессование как способ обработки отходов имеет следующие преимущества:

- возможность обработки любых видов твердых отходов (при этом не обязательна предварительная их сортировка);

- установки для прессования имеют простую конструкцию и почти не требуют ухода;

- возможность монтажа в любом месте судна, включая палубу;

- небольшая потребляемая мощность.

К недостаткам этого способа следует отнести то, что для хранения спрессованных отходов требуются помещения и обеззараживание при хранении спрессованных отходов на судне.

Брикетирование мусора при высоком давлении и температуре с одновременным обеззараживанием является наиболее рациональной технологией. Однако ее осуществление требует дорогостоящего оборудования, обслуживания и контроля.

Кроме прессов, для обработки твердых бытовых отходов рекомендуются измельчители – установки, оборудованные специальными режущими приспособлениями, позволяющими размельчать любые виды отходов, включая стеклянные предметы, консервные банки, деревянные ящики и др.

Представляет интерес способ дробления (измельчения) пищевых отходов. На судах пищевые отходы дробятся измельчителем, установленном на камбузе, после чего размельченные пищевые отходы направляются в судовую сборную цистерну. После выхода судна из порта за 12-мильную зону измельченные отходы вместе со СВ откачиваются за борт.

Значительно труднее решается проблема передачи пищевых отходов на берег, поскольку не все порты имеют налаженную систему приема пищевых отходов с последующим их обеззараживанием (особенно при необходимости вывоза отходов за пределы порта). Кроме того, перед сбором отходов контейнеры должны быть вымыты, а загрязненная промывочная вода должна быть очищена и обеззаражена.

Для обезвреживания отходов используется способ, заключающийся в превращении пищевых отходов в смесь, по составу близкую к СВ, с последующей ее термической обработке и сбросе обеззараженной смеси в городскую канализацию. Разработанные для этого способа устройства перерабатывают 0,3…0,5 т/ч пищевых отходов.

Принцип действия такого устройства заключается в следующем. Пищевые отходы, собранные с судов, измельчаются и одновременно смешиваются с технической водой или с СВ, собранными с судов. Процесс обеззараживания осуществляется за счет подаваемого пара и доведения ее температуры до 120….130°С. Нагретая смесь протекает по выдерживателю определенной длины в течение необходимого для полного обеззараживания времени. Затем смесь охлаждается в теплообменнике-утилизаторе, отдавая теплоту новым порциям смеси, поступающей на обеззараживание, которая при этом нагревается до 80…90°С. Охлажденная до температуры не выше 40°С обеззараженная смесь выводится из устройства и отводится в канализацию порта.

Существует судовой вариант, при котором обеззараженная смесь направляется в сборную цистерну, а затем сбрасывается в разрешенном районе.

Накопление во встроенных емкостях. Такой способ хранения мусора на борту удобен для его сбора, т. к. к емкости можно подвести мусоропровод, приемные органы которого можно вывести непосредственно к нескольким местам сброса мусора.

Однако существенным недостатком такой системы является не обходи-мость постоянной промывки и тщательной очистки самой емкости и трактов мусоропровода, а также осуществление мер по дезинфекции и дезодорации. Выгрузка мусора из встроенной емкости в береговой специализированный автотранспорт невозможна. Выгрузка в специальные мусорные баржи также практически неосуществима ввиду невозможности обеспечения надлежащих санитарных условий.

5. Судовые инсинераторы

Значительное развитие в последнее время получил термический способ обработки судовых отходов. Отходы сжигаются в специальных печах-инсинераторах. Данным способом можно уничтожить практически все виды судовых отходов, за исключением металла и стекла, которые отделяют из общей массы.

Способ термической обработки судовых отходов имеет следующие преимущества:

1. возможность переработки всех видов отходов;

2. значительное уменьшение объема отходов;

3. стерильность образующихся остатков;

4. автоматизация процесса.

К недостаткам способа можно отнести:

1. увеличение пожароопасности на судне;

2. повышение расхода топлива;

3. более высокую трудоемкость за счет введения дополнительного обслуживания.

Процесс сжигания твердых отходов в инсинераторах можно условно разделить на два этапа: 1 – предварительное высушивание и 2 – собственное сжигание.

Высушивание отходов позволяет полнее использовать их теплотворную способность и тем самым экономить топливо. Эффективность высушивания отходов зависит от следующих факторов:

- распределения влаги в пределах массы отходов;

- температуры в зоне высушивания (сгорания);

- наличия устройств для перемещения отходов с целью повышения ско-рости переноса тепла;

- размера частиц отходов (уменьшение размеров частиц способствует не только более быстрому высушиванию, но и более эффективному сгоранию).

Высушивание отходов в инсинераторах происходит за счет конвекционного переноса теплоты от потоков горячего воздуха, а также за счет радиационного переноса теплоты от пламени или от поверхности камеры сгорания. В современных инсинераторах предварительное высушивание отходов осуществляется непосредственно в топке. Исключение составляет шлам сточных вод. Иногда шлам предварительно перемешивают с топливом в специальном смесительном устройстве. Подсушке способствуют применяемые для этих целей колосниковые решетки, а также подача в топку воздуха.

Перед сжиганием отходы целесообразно подготовить: отделить предметы, способные при расплавлении залить отверстия колосниковых решеток и тем самым уменьшить подачу воздуха, например, предметы из алюминиевых сплавов или стекла.

Жидкие отходы подают в инсинераторы в распыленном виде через специальные шламовые форсунки.

На судах используются инсинераторы разнообразных конструкций, поэтому нет никаких критериев, по которым можно было бы определить преимущество одного перед другим. В большинстве случаев выбор основывается в первую очередь на производительности инсинератора и его стоимости.

Производительность инсинератора определяется количеством отходов, которые могут быть сожжены в единицу времени. В то же время заранее трудно определить точное число скапливающихся отходов, поэтому весьма важной характеристикой инсинератора, прямо влияющей на его производительность, является теплопроизводительность, т. е. количество теплоты, вырабатываемое инсинератором для осуществления процесса сгорания.

Таким образом, проблема предотвращения загрязнения водоемов судовыми отходами имеет ряд особенностей, когда речь идет о судах, находящихся в районах, в которых сброс необработанных СВ и мусора полностью запрещен (прибрежные зоны и внутренние водоемы).

В настоящее время проблему предотвращения загрязнения внутренних водоемов решают двумя путями:

1) передачей отходов на судно-сборщик, который, в свою очередь, передает СВ и мусор на береговые специализированные причалы;

2) оснащением новых и существующих судов по очистке сточных вод, а также инсинераторами.

Вопросы для самопроверки

1. Классификация методов нейтрализации и утилизации твердых отходов?

2. Каковы санитарные, экономические, экологические аспекты термичес-кого обезвреживания твердых отходов?

3. Что представляет собой утилизация твердых бытовых отходов?

4. Что представляет собой утилизация твердых промышленных отходов?

5. Что такое судовые инсинераторы?