ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ШЛАМОВ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНЫХ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
,
БГТИ (филиал ОГУ), г. Бузулук
Для нефтедобывающих предприятий Оренбургской области актуальной проблемой является утилизация шламов и решение экологических вопросов, связанных с загрязнением окружающей среды.
Нефтяная промышленность по степени отрицательного воздействия на окружающую природную среду занимает одно из первых мест среди отраслей области. Потери нефти, содержащейся в отходах, составляют ориентировочно 3 % от ее годовой добычи. Однако приоритетность проблемы определяется не только значительными убытками, но и негативным воздействием нефтеотходов практически на все компоненты природной среды. В результате их воздействия происходит существенное изменение природного состояния геоэкологической обстановки, снижение естественной защищенности подземных вод, активация геохимических и геомеханических процессов, смена естественного микробиоценоза. Угрожающий рост накапливаемых ежегодно опасных нефтешламов при отсутствии необходимых масштабов их утилизации и переработки приводит к изъятию земельных ресурсов на длительные сроки.
Выбор способа переработки и обезвреживания нефтяных шламов зависит, в основном, от количества содержащихся в них нефтепродуктов и в каждом конкретном случае необходим дифференцированный подход с учетом как экологических, так и экономических показателей. Следует отметить, что нефтеотходы относятся ко вторичным материальным ресурсам, которые по своему химическому составу и полезным свойствам могут применяться в строительной индустрии Оренбургской области взамен первичного сырья.
Шламы представляют собой уникальный техногенный продукт, особенность которого - технологическая пригодность к производству строительных материалов широкой номенклатуры общестроительного и специального назначения. Химико-минералогический состав нефтешламов в рамках одного месторождения имеет постоянную стабильность, так как процесс нефтеперегонки и сбора состоит из аналогичных по назначению и принципу действия операций.
По результатам лабораторных исследований по изучению опасных производственных отходов , получен следующий компонентный состав отхода в процентах.
Буровой шлам, в том числе при бурении скважин – колодцев:
1. влажность (вода) – 18,74%;
2. нефтепродукты – 7,56%;
3. гидрокарбонат магния – 0,04%;
4. хлорид кальция – 0,81%;
5. хлорид натрия – 58,97%;
6. сульфат натрия – 1,02%;
7. глина – 12,86%.
Отработанный буровой раствор:
1. влажность (вода) – 74,96%;
2. нефтепродукты – 0,80%;
3. гидрокарбонат натрия – 0,07%;
4. хлорид кальция – 1,99%;
5. хлорид магния – 0,68%;
6. хлорид натрия – 15,49%;
7. глина – 5,23%;
8. сульфат натрия – 0,78%.
Буровые сточные воды:
1. влажность (вода) – 96,45%;
2. хлорид кальция – 0,02%;
3. хлорид магния – 0,01%;
4. хлорид натрия – 0,70%;
5. гидрокарбонат натрия – 0,03%;
6. сульфат натрия – 0,25%;
7. хлорид аммония – 0,39%;
8. механические примеси – 2,13%;
9. нефтепродукты – 0,02%.
Технологичность шламов связана не только с их дисперсностью и составом. Предварительные исследования показали, что процессами шламообразования можно управлять, получая вместо осадков-отходов осадок – готовую высокогомогенную сырьевую смесь, не требующую корректирования. В составах сырьевых смесей нефтешламы могут выполнять функции как основного, так и моделирующего компонентов.
Разработка технологии повторного использования нефтешламов позволяет решить ещё одну глобальную проблему нефтяной промышленности - это утилизация опасных производственных отходов.
Известно, что себестоимость работ по утилизации нефтешламов и эксплуатация объектов, связанных с хранением отходов, характеризуется значительными капиталовложениями.
Анализ известных технологий переработки нефтешламов по методам их переработки позволил выделить следующие группы:
- термические - сжигание в открытых амбарах, печах различных типов, получение битуминозных остатков;
- физические - захоронение в специальных могильниках, разделение в центробежном поле, вакуумное фильтрование и фильтрование под давлением;
- химические - экстрагирование с помощью растворителей, отвердение с применением минеральных (цемент, жидкое стекло, глина) и органических (эпоксидные и полистирольные смолы, полиуретаны и др.) добавок;
- физико-химические - применение специально подобранных реагентов, изменяющих физико-химические свойства, с последующей обработкой на специальном оборудовании;
- биологические - микробиологическое разложение в почве непосредственно в местах хранения, биотермическое разложение.
Среди существующих методов разделения нефтешламов с целью утилизации: центрифугирование, экстракция, гравитационное уплотнение, вакуумфильтрация, фильтрпрессование, замораживание и др. - наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулянтов. Центрифугированием можно достичь эффекта извлечения нефтепродуктов на 85 %, механических примесей - на 95 %. При реагентной обработке нефтешламов изменяются их свойства: повышается водоотдача, облегчается выделение нефтепродуктов.
Приведём некоторые технологические решения по ликвидации нефтешламов.
Процесс ликвидации амбара с последующей утилизацией бурового шлама можно условно разделить на следующие технологические стадии:
- сбор нефтяной пленки с поверхности амбара;
- очистка жидкой фазы от эмульгированной нефти;
- доочистка жидкой фазы (степень очистки зависит от дальнейшего использования очищенной воды);
- обезвоживание и обезвреживание бурового шлама;
- утилизация бурового шлама;
- очистка нефтезагрязненного грунта.
Таким образом, весь технологический процесс ликвидации шламового амбара проводится в два этапа:
1) очистка и обезвреживание содержимого амбара и
2) собственно утилизация бурового шлама.
Загрязненный буровой шлам отмывается от нефтеуглеводородов горячей водой и паром, водным раствором ПАВ на основе этоксилатов. Эффективность отмывки горячей водой – 25 %; водным раствором ПАВ концентрацией 0,5, 1,0 и 2,0 % - соответственно 55, 60 и 73 %. Буровой шлам обезвреживается на центрифуге. Образовавшаяся водная фаза, содержащая нефтеуглеводороды, очищается на установках, описанных выше.
Одним из способов обезвреживания шлама может служить его солидификация. Такая технология позволяет получить на основе обезвреженного отхода достаточно прочный материал. Образовавшаяся при твердении прочная консервирующая матрица предотвращает растворение токсичных веществ под воздействием компонентов окружающей среды, дополнительно связывает их физически и химически, снижает поверхность контакта с окружающей средой. Обезвреживание шлама проводится путем смешения в определенных пропорциях с сорбентом и цементом. В результате такой обработки присутствующие в шламе органические вещества связываются введенными сорбентами. Цемент и сорбент при смешении со шламом в присутствии воды поддерживают в системе высокое значение рН (до 12). При этом катионы тяжелых металлов, содержащиеся в шламе, переходят в состав труднорастворимых гидроксидов. Последующее отверждение обезвреженных отходов, протекающее в результате процессов гидратации введенного в систему цемента, приводит к еще более прочному связыванию нейтрализованных токсичных соединений и предотвращению последующего их растворения при воздействии окружающей среды. Полученный в результате обезвреживания продукт может быть использован в строительстве.
Возможно обезвреживание нефтезагрязненного бурового шлама микробиологическим способом.
Утилизация предварительно обезвреженного бурового шлама может использоваться в производстве строительных материалов - кирпича, керамзита, мелкоразмерных строительных изделий и т. п.
Возможная номенклатура продуктов утилизации и область применения:
1. мелкоразмерные строительные изделия:
- шлакоблоки по ГОСТ 6133-99; использование в малоэтажном строительстве для ограждающих и несущих конструкций, подсобных зданий.
- плитка тротуарная по ГОСТ ; устройство сборных покрытий тротуаров.
- бордюрный камень по ГОСТ 6665-91; применяется для отделения проезжей части улиц от тротуаров, газонов, площадок и т. д.
2. связующие смеси по ГОСТ ; для устройства оснований и дополнительных слоев оснований автодорог с капитальным, облегченным и переходными типами дорожной одежды.
3. гранулированный заполнитель; производство бетонов.
Увеличение объема использования таких техногенных продуктов, имеющих удовлетворительные технологические характеристики и низкую себестоимость, для нужд строительной индустрии не только создаст значительный резерв местных минеральных и энергетических ресурсов, но и снизит нагрузку на окружающую среду.
Список литературы
1. , , Опасные промышленные отходы.- Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т., 20с.- ISBN-19.
2. , Промышленная экология. – М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2008. – 247 с.- ISBN17.
3. , , Чемаева рециклинг техногенных отходов: Учебное пособие. М.: Издательский центр «Академия», 20с.- ISBN-2.
4. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: Принципиальные технологические решения. Кн.2. Разработка принципиальных технологических решений по обезвреживанию шламовых амбаров и нефтезагрязненного грунта. Сургут, 1996.
5. и др. Техника и технология поэтапного удаления и переработки амбарных шламов. - М.: Высш. шк., с. 00-6.
