Главная страница
Навигация по странице:

  • 1 Теоретические вопросы и зарубежная практика использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог

  • нир. полностью нир. Оглавление Введение 1 1 Теоретические вопросы и зарубежная практика использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог 2


    Скачать 1.07 Mb.
    НазваниеОглавление Введение 1 1 Теоретические вопросы и зарубежная практика использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог 2
    Дата09.05.2023
    Размер1.07 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаполностью нир.docx
    ТипДокументы
    #1117645
    страница1 из 4
      1   2   3   4

    Оглавление




    Введение 1

    1 Теоретические вопросы и зарубежная практика использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог 2

    2 Характеристика и анализ использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог 26

    3 Мероприятия по решению использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог 35

    3.1 Варианты решения проблемы 35

    3.2 Предлагаемые мероприятия с использованием различных методов и приемов, полученные результаты по решению проблемы 37

    3.3 Эффект по предлагаемым мероприятиям 41

    Заключение 45

    Список использованной литературы 47


    Введение



    Производственная практика, осуществляемая в виде научно-исследовательской работы, является определенным видом учебной работы, который направлен на расширение и закрепление теоретических знаний, которые были получены студентом в процессе обучения, приобретение и совершенствование практических навыков по выбранной программе исследования, подготовке к будущей профессиональной деятельности.

    Целью научно-исследовательской работы является углубление умений и навыков на основе знаний, полученных в процессе теоретического обучения о деятельности учреждений системы социальной защиты населения, развитие навыков исследовательской деятельности в области социальной работы.

    К задачам практики стоит отнести:

    - совершенствование личностных и формирование профессиональных качеств будущих специалистов по работе с отходами нефтеперерабатывающих предприятий и их использования в строительной отрасли.

    - углубление знаний студентов о специфике работы нефтеперерабатывающих и строительных производств, опыта профессионального общения и взаимодействия получателя социальных услуг и работников предприятий.

    - овладение профессиональными навыками и умениями, необходимыми специалистам нефтеперерабатывающей и строительной отрасли.

    - освоение технологий работы специалиста строительной отрасли при применении отходов нефтеперерабатывающих предприятий.



    1 Теоретические вопросы и зарубежная практика использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог



    Согласно современным требованиям природопользования, выполнение любой хозяйственной деятельности не должно приводить к необратимым нарушениям природной среды. Добыча, транспортировка, хранение и использование нефтепродуктов относятся к наиболее агрессивным отраслям по сумме техногенных факторов, оказывающих воздействие на окружающую среду. Последствиями подобного воздействия могут повлечь за собой экологические проблемы [1].

    Нефтесодержащие отходы оказывают негативное воздействие практически на все компоненты природной среды: поверхностные и подземные воды, почвенной покров, атмосферный воздух, животный и растительный мир, а также население региона. Одной из первоочередных проблем при обращении с нефтесодержащими отходами выступает выбор оптимальной схемы их утилизации или обезвреживания [5].

    Защита природной среды от жидких и твердых буровых отходов, является важной задачей. Буровые отходы состоят из сточных вод, отработанного раствора и бурового шлама. Не менее актуальная задача — всесторонней экономии топливно-энергетических ресурсов, в том числе за счет рационального использования вторичных ресурсов [2, 3].

    Отходы размещаются в специальных шламовых амбарах, снабженных противофильтрационным экраном, выполненным, чаще всего, из геомембраны. При этом залегание бурового шлама происходит на дне, а жидкая фаза располагается сверху. Распределение нефтяных включений в шламовом амбаре происходит следующим образом: 7–10 % находится буровом шламе, 5–10 % растворено в жидких отходах, а основная часть размещается на поверхности амбара, образуя плен [5].

    В последние годы нефтедобывающими предприятиями в производство внедряются различные технологические решения, направленные на утилизацию нефтесодержащих отходов. Следует отметить, что унифицированного способа их переработки с целью обезвреживания и утилизации не существует. Все известные технологии переработки нефтесодержащих отходов и их характеристики приведены в таблице 1.

    Таблица 1 - Характеристика основных методов утилизации нефтяных шламов

    Основной классификационный признак

    Разновидность метода

    Основные преимущества

    Ограничения в использовании

    Термический метод

    Сжигание в открытых амбарах

    не требуют больших затрат

    Неполное сгорание нефтепродуктов, опасность загрязнения атмосферы продуктами сгорания

    Сжигание в печах различного типа конструкций

    объем полученной золы в 10 раз меньше полученного продукта

    Большие затраты по очистке и нейтрализации дымовых газов

    Сушка в сушилках различных конструкций

    Уменьшение объема в 2–3 раза. Сохранение ценных компонентов. Комбинирования с другими процессами

    Большие расходы тепла

    Пиролиз

    Высокая степень разложения. Возможность использования продуктов разложения

    Высокие материальные и энергетические затраты


    Химический метод

    Затвердевание путем диспергирования с гидрофобными реагентами на основе извести или других материалов

    Высокая эффективность процесса переработки нефтесодержащих отходов в порошкообразный гидрофобный материал, использование в дорожном строительстве

    Требует применения специального оборудования, значительного количества негашеной извести высокого качества

    Биологический метод

    Биоразложение путем внесения нефтесодержащих отходов в пахотный слой

    Сравнительно небольшие затраты и использование сельскохозяйственной техники

    Требует значительных земельных участков, опасность загрязнения почвы вредными соединениями

    Биоразложение с специальными штаммами бактерий, биогенных добавок

    Возможность интенсификации процесса. Требует незначительных капитальных и энергетических затрат

    Требуется значительная подготовка земельных участков и специальное оборудование

    Физический метод

    Гравитационное отстаивание

    Не требует больших капитальных и эксплуатационных затрат

    Низкая эффективность разделения

    Разделение в центробежном поле

    Возможность интенсификации процесса

    Требуется специальное оборудование

    Разделение фильтрованием

    Низкие затраты. Высокая степень надежности метода. Более высокое качество целевых продуктов

    Необходимость смены и регенерации фильтрующихся материалов

    Экстракция

    Требуется специальное оборудование, растворители

    Необходимость регенерации экстрагента, неполнота извлечения из отходов

    Физико-химический метод

    Применение специально подобранных поверхностно-активных веществ

    Возможность интенсификации процессов по методам биоразложения, гравитационного, разделение в центробежном поле

    Высокая стоимость реагентов. Требует применения дозирующего оборудования, перемешивающих устройств.



    Среди существующих методов разделения нефтесодержащих шламов наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулятов. Центрифугированием можно достичь эффекта извлечения нефтепродуктов на 85 %, механических примесей — на 95 %. При реагентной обработке изменяются свойства нефтешламов: повышается водоотдача, облегчается выделение нефтепродуктов [4, 5].

    Нефтесодержащие шламы, из-за значительного содержания нефтепродуктов, относятся к вторичным материальным ресурсам. Использование их в качестве сырья является одним из рациональных способов утилизации, так как при этом достигается определенный экологической и экономический эффект [6].

    В основном они применяются в качестве вторичного сырья в дорожном строительстве, где используются как добавки, повышающие качество асфальтобетонной смеси за счет повышения прочности, снижения водопоглощения и уменьшения стоимости дорожного покрытия. Рекомендуемые смеси имеют следующий состав: грунт 75–85 %; известь 4–5 %; нефтяной шлам 2–4 %; вода 8–16 %.

    Технология применения нефтяного шлама при производстве асфальтобетона заключается в подаче его в определенном количестве в нагретый до 220ºС песок и щебень. Далее подают минеральный порошок, после равномерного распределения в смесь вводят вязкий битум с температурой 140–160ºС и окончательно перемешивают [7].

    Нефтяной шлам может использоваться в качестве сырья для изготовления строительных материалов, например для производства теплоизоляционного материала, включающего высокотемпературное волокно, огнеупорную глину и полиакриламид. Для повышения прочности и морозостойкости бетона в бетонную смесь рекомендуется вводить нефтяной шлам в количестве 1,5–2,5 %.

    Кроме того, он применяется в составе шихты для производства фасадной плитки и при изготовлении минераловатных плит, что позволяет обеспечить гидрофобность изделий и снижение их объемной массы. Нефтяной шлам находит применение также для производства кирпича и керамзита. Нефтяной шлам может использоваться не только в качестве битумного связующего, но и в качестве модификаторов при производстве гидроизоляционной мастики [8].

    Таблица 2 - Применение нефтесодержащих отходов в строительстве

    Наименование

    Область применения

    Шлакоблоки по ГОСТ 6133–99. Камни бетонные стеновые. Технические условия от 01.01.2002 г. (изм. от 19.07.2010)

    Малоэтажное строительство – для ограждающих и несущих конструкций, подсобных зданий

    Плитка тротуарная по ГОСТ 17608–91. Плиты бетонные тротуарные. Технические условия (с Изменением № 1), утв. Постановлением Госстроя СССР от 03.04.1991 г. № 14 (в ред. от 01.09.2003)

    Устройство сборных покрытий тротуаров


    Гранулированный заполнитель по ГОСТ 22263–76. Щебень и песок из пористых горных пород. Технические условия (с Изменением № 1), утв. Постановлением Госстроя СССР от 10.12.1976 г. № 200 (в ред. от 04.12.2000)

    В бетонах

    Продукт по ГОСТ 17.1.3.02–77. Охрана природы. Гидросфера. Правила охраны вод от загрязнения при бурении и освоении морских скважин нефти и газа (с Изменением № 1), утв. Постановлением Госстандарта СССР от 06.07.1977 г. № 1695 (в ред. от 01.05.2002)

    Добавка в промывочную жидкость

    ГОСТ 9757–90. Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия от 01.01.1991г. (Изм. от 19.07.2010)

    Добавка при производстве керамзитного гравия


    Таким образом, в связи с возрастающими требованиями к охране окружающей среды, проблема утилизации нефтесодержащих отходов является актуальной и требует как разработки новых, так и совершенствования существующих методов их утилизации и особенно в строительных технологиях. Загрязнение земель нефтью оказывает существенное воздействие на состояние окружающей среды и экономику. Разливы нефти могут привести к потерям сельского, лесного хозяйства и связаны с ростом затрат на борьбу с загрязнением, таблица 3.

    Таблица 3 – Нарушенные и рекультивируемые земли при добыче и транспортировке нефти в Российской Федерации в 2022 году

    Показатель

    Всего, га

    в том числе – вследствие утечки

    при транзите нефти и газа,

    продуктов переработки нефти

    Наличие нарушенных земель на

    01.01.2022 г., всего

    1084 846,9

    3511,4

    в том числе отработано

    196926,1

    494,4

    Нарушено земель в 2022 г. – всего

    256242,2

    995,3

    Отработано из общей площади

    нарушенных земель

    173761,5

    708,2

    Рекультивировано земель – всего

    98672,9

    639,0

    в том числе под пашню

    9320,6

    154,8

    Другие сельскохозяйственные

    угодья

    12471,8

    51,6

    Лесные насаждения

    68392,9

    404,9

    Водоемы

    8487,5

    27,7


    Оценка экологического ущерба в результате негативного воздействия загрязнения земель нефтью включает определение затрат на очистку территории. В состав убытков, возникающих при причинении экологического ущерба, могут быть включены: затраты на осуществление мероприятий по ликвидации последствий загрязнения, а также стоимость компенсации потерь. Установлено, что затраты на восстановление природных ресурсов включают в себя расходы, связанные очисткой и реабилитацией нарушенных земель.

    Ущерб от загрязнения окружающей среды формируется под влиянием таких факторов, как степень загрязнения окружающей среды, количество объектов, воспринимающих негативное влияние; нормативные экономические показатели, отражающие ущерб. В рамках диссертационного исследования выделены группы факторов, формирующих экономический ущерб от загрязнения окружающей среды: факторы влияния, восприятия и состояния, рисунок 1.



    Рисунок 1 - Факторы формирования экономического ущерба при аварийных разливах нефти

    Примечание: составлено автором Факторы восприятия позволяют выделять объекты, которые воспринимают неблагоприятное воздействие загрязнения.
    В качестве таких объектов можно выделить земельные участки, сельскохозяйственные и лесные угодья, население, проживающее в зоне загрязненной среды, объекты жилищно-коммунального хозяйства.

    Факторы восприятия могут проявляться через затраты на проведение природоохранных и восстановительных мероприятий.

    На рисунке 2 показана схема формирования экологического ущерба в случае загрязнения земель нефтью. Второе защищаемое положение. Предложен методический подход к оценке экологического ущерба в результате загрязнения земель нефтью и разработан алгоритм по определению последствий загрязнения и рекультивации нарушенных территорий.

    Отличительной особенностью современного этапа экологоэкономических исследований по оценке экономических последствий загрязнения земель нефтью, наряду с применением покомпонентного подхода к оценке экологического ущерба, является преобладание нормативных методов оценки, что в целом проявляется в отсутствии комплексности в проводимых расчетах. За рубежом под ущербом от загрязнения природных систем нефтью, в Факторы восприятия: - ущерб сельскому населению, рекреации, лесному хозяйству Факторы состояния: почвенный покров, стоимость единицы сельскохозяйственной продукции Факторы влияния: площадь загрязнения, концентрация вредных веществ в почве 10 основном, понимаются расходы на восстановление окружающей среды и компенсация потерь.



    Рисунок 2 - Схема формирования ущерба от загрязнения окружающей среды нефтью

    Примечание: составлено автором
    В работе под убытками от загрязнения окружающей среды понимаются расходы на восстановление нарушенных объектов, а также недополученные доходы (упущенная выгода).

    В Российской Федерации, к сожалению, имеются достаточно обширные территории, загрязненные нефтью и нефтепродуктами. Их суммарная площадь превышает 70 000 га [2].

    Основные причины такого загрязнения – изношенное оборудование, используемое при добыче, транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов, аварии на транспорте и несанкционированные врезки в трубопроводы. Доля износа основных фондов в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях РФ составляет около 80%. Половина всех российских магистральных трубопроводов эксплуатируется более 40 или даже 50 лет (и это при нормативном сроке эксплуатации 33 года!).

    Риски аварий на нефте-, газо- и продуктопроводах на территориях шести из девяти федеральных округов страны довольно высоки [11]. Например, прорывы нефтепроводов на месторождениях Западной Сибири случаются до 35 000 раз в год, при этом в 3 000 случаев выбросы нефти превышают тонну (рис. 1). Аварийность на межпромысловых нефтепроводах также очень высока [12].

     



    Рисунок 3. Нефтезагрязненный участок на территории одного из месторождений углеводородов в Западной Сибири

    По мнению авторов, основная причина сложившейся ситуации заключается в том, что в России отсутствует закон, который определяет ответственность компаний за загрязнение территорий нефтью и нефтепродуктами. Усилия нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих компаний должны быть направлены на замену устаревшего оборудования и сокращение объемов потерь, а также на поиски более эффективных методов устранения уже возникших по их вине загрязнений и их последствий.

    Вполне очевидно, что необходимо не только устранять причины разливов нефти и нефтепродуктов, но и проводить мероприятия по рекультивации уже загрязненных территорий.

    Выполнение рекультивационных работ на таких участках в соответствии с существующими нормативными документами [3] состоит из двух этапов – технического и биологического. На биологическом этапе перед посевом трав достаточно широко используется внесение в загрязненную среду различных бактериальных препаратов (рис. 4, табл. 4), которые достаточно хорошо зарекомендовали себя в качестве деструкторов компонентов нефти и нефтепродуктов при ликвидации загрязнений в пределах водоемов. Однако их использование в отношении массивов нефтезагрязненных грунтов в большинстве случаев оказывается малоэффективным. Это показали наблюдения автора настоящей статьи за результатами применения ряда таких препаратов на загрязненных участках месторождений Тимано-Печорской и Западно-Сибирской нефегазоносных провинций.

     



    Рисунок 4. Внесение бактериального препарата на нефтезагрязненном участке

     

    Таблица 4.Биопрепараты, используемые в качестве деструкторов нефти и нефтепродуктов [1]

    Препарат

    Разработчик

    Действующее

    начало

    (микро-

    организмы)

    Условия работы**

    Нормы расхода



    Длительность очистки

    в оптимальных условиях

    t;

    pH;

    особенности

    Cп,

    (при hп)

    Cв,

    (при hн)

    Путидойл

    ЗапСибнигни,

    г. Тюмень

    Pseudomonas putida

    +10 ÷ +35 °C

    ≤10%

    (≤15 см)

    ≤20 г/л

    (≤10 мм)

    3÷15 кг/га почвы;

    3÷5 г/м3 грунта;

    2÷8 г/м3 загрязненной емкости;

    2÷5 кг/га водной поверхности

    1÷2 месяца;

    2÷3 недели на спец. площадках;

    5÷10 дней в емкости

    Валентис

    ОАО «ГосНИИсинтезбелок»,

    г. Москва

    Acinetobacter Valentis

    +10 ÷ +50 °C;

    рН 6÷8

    ≤20 кг/м2

    -

    10÷15 кг/га почвы

    1÷2 месяца

    Деградойл

    ЗАО «Биоцентрас»

    г. Вильнюс, Литва

    Azotobacter vinelandii и др.

    +10 ÷ +35 °C;

    субстратная

    специфичность

    ≤20 г/кг

    -

    5÷10 кг/га почвы

    1÷2 месяца

    Биоприн

    (олеоворин)

    ОАО «ГосНИИсинтезбелок»,

    г. Москва

    Acinetobacter oleovorum,

    дрожжи рода Candida

    +3 ÷ +45 °C;

    рН 3,5÷10,0

    ≤20 г/кг

    -

    15 кг/га почвы;

    10 кг/га поверхности воды

    1÷2 месяца

    Деворойл

    ИНМИ РАН,

    г. Москва

    Rhodococcus spp.

    (3 штамма),

    Alcaligencs sp.,

    Jarrowia lipolytica и др.*

    +5 ÷ +40 °C;

    рН 4,5÷9,5;

    окисляют

    н-алканы

    С9÷С30,

    ароматические

    соединения

    (фенол, крезол,

    пирокатехин

    и др.)

    ≤20 кг/м2

    -

    5÷10 кг/га почвы;

    1 кг/га поверхности водоема

    1÷2 месяца

    * Ассоциация липофильных и гидрофильных штаммов бактерий и дрожжей с различными оптимумами рН и высокой осмофильностью (до 120 г/л NaCl), медленнорастущих и быстрорастущих.

    ** t - температура; Cп - концентрация загрязнений в почве или на ее поверхности; hп -глубина проникновения загрязнений в почву; Cв - концентрация загрязнений в воде; hн - толщина пленки нефти на поверхности воды.

     

    Основная причина низкой эффективности использования бактериальных препаратов кроется в том, что для активной жизнедеятельности микроорганизмов, входящих в их состав, необходимы не слишком низкие положительные температуры, но теплый период года на территориях западносибирских месторождений углеводородов довольно короток, к тому же на небольшой глубине от земной поверхности зачастую присутствуют многолетнемерзлые породы.

    Исследования на одном из месторождений Западной Сибири показали на первый взгляд парадоксальную вещь. Несмотря на обманчивую эффективность применения бактериальных препаратов для рекультивации грунтовых массивов, которое в действительности лишь помогает достаточно быстро скрыть факт загрязнения на поверхности (рис. 4), с эколого-геологических позиций может быть даже предпочтительнее оставление таких участков на самовосстановление (рис. 5).



    Рисунок 4. Участок на месторождении Западной Сибири, который предполагалось рекультивировать, в год загрязнения нефтью (2006 г.)

     

    Нефтезагрязненный участок через 3 года после рекультивации в соответствии с нормативными документами, то есть агротехнических подготовительных работ, внесения бактериальных препаратов и посева трав. Видимые результаты обманчивы, так как содержание нефти значительно уменьшилось в поверхностном слое грунта, но увеличилось на большей глубине

     



    Рис. 5. Участок на месторождении Западной Сибири, который предполагалось оставить на самовосстановление, в год загрязнения


    Рис. 6. Тот же участок (см. рис. 5), оставленный на самовосстановление, через 5 лет после загрязнения. Содержание нефти уменьшилось не только у поверхности, но и на большей глубине

     

    Таблица 5 демонстрирует, что при самовосстановлении скорость уменьшения содержания нефти у поверхности заметно ниже, чем на рекультивированных участках. Но при этом с течением времени концентрация загрязнителя уменьшилась не только сверху, но и на большей глубине. То есть при самовосстановлении характер распределения поллютанта по глубине не претерпевает существенных изменений: концентрация нефти максимальна у поверхности, а затем она закономерно снижается с глубиной.

     Таблица5Содержание нефти в супесчаных грунтах при рекультивации нефтезагрязненных участков месторождений Западной Сибири по данным авторов

    Схема рекультивации

    территории

    Время

    взятия

    пробы

    (год)

    Глубина

    отбора,

    м

    Среднее

    содержание

    нефти, %

    Самовосстановление

    2003

    0–0,1

    23,9

    0,3

    14,8

    0,5

    4,3

    2008

    0–0,1

    14,7

    0,3

    7,6

    0,5

    2,9

    Двухгодичное применение бактериальных препаратов с последующим посевом трав

    2012

    0–0,1

    27,2

    0,3

    14,9

    0,5

    4,1

    2017

    0–0,1

    7,4

    0,3

    7,6

    0,5

    10,0

    Трехгодичное применение бактериальных препаратов с последующим посевом трав

    2020

    0–0,1

    29,8

    0,3

    15,6

    0,5

    2,7

    2022

    0–0,1

    6,4

    0,3

    7,5

    0,5

    9,6


    Однако при проведении рекультивационных мероприятий в соответствии с существующими регламентами (агротехнических подготовительных работ с последующим применением бактериальных препаратов и посевом травянистых растений) довольно быстро происходит перераспределение загрязнителя по разрезу (см. табл. 2). Как за два, так и за три года на исследованных участках наблюдалось уменьшение содержания нефти в поверхностных пробах примерно в три раза, но при этом оно заметно увеличилось в более глубоких слоях, где загрязнитель теперь надолго сохранится и будет источником вторичного загрязнения. Самое страшное при этом то, что многократно увеличивается вероятность проникновения загрязняющих веществ в подземные водоносные горизонты.

    Интересно отметить, что результаты многочисленных исследований и других авторов (например, [7–9]) показали, что на нерекультивированных нефтезагрязненных участках через 4–5 лет и более, как правило, заметно снижается содержание нефтяных углеводородов по всему разрезу (например, рис. 7). И такие участки не являются источниками серьезного вторичного нефтяного загрязнения природной среды на прилегающих территориях. Более подробно эти вопросы рассматриваются в ранее опубликованной статье авторов [5].

     

    Рис. 7. Содержание углеводородов в нефтезагрязненных почвах [7]
    Применяемые на нефтезагрязненных территориях агротехнические мероприятия, предшествующие биологическому этапу, часто также вызывают опасения. Они заключаются во фрезеровании (крошении и перемешивании фрезой на глубину 20–25 см) или вспашке почвы с полным оборотом пласта. Это нарушает естественные законы почвообразования и внутрипочвенные взаимосвязи [10], поскольку сверху обитает аэробная биота, которой требуется для жизни кислород, а нижние горизонты, наоборот, заселены анаэробными микроорганизмами, для которых кислород губителен. К тому же применение подобных агротехнических приемов лишь способствует захоронению загрязнителя на глубине.

    Таким образом, регламентируемый и обычно применяемый комплекс методов рекультивации нефтезагрязненных участков с эколого-геологических позиций дает лишь быстрый «косметический» (поверхностный) эффект, загоняя загрязнение вглубь, где с ним бороться гораздо сложнее. А ведь главным принципом рекультивации должно быть ненанесение экосистеме большего вреда, чем тот, который уже был причинен при загрязнении.

    Приходится констатировать, что территории, загрязненные нефтью и нефтепродуктами – одни из самых сложных и малоизученных объектов рекультивации. Многое, касающееся возможности применения тех или иных схем рекультивации, пока остается весьма спорным. И эти вопросы должны быть пересмотрены.

    Поведение нефти в грунтовой толще, ее миграцию и влияние на свойства грунтов, установление пороговых концентраций загрязнителей при рекультивации и т.д. необходимо изучать и изучать.

    Так, автором настоящей статьи помимо рассмотренных выше был исследован ряд других вопросов, касающихся эколого-геологической оценки эффективности применяемых методов рекультивации [4]. Например, было показано, что токсичность грунта в отношении засеваемых при рекультивации трав во многом зависит от его дисперсности и соотношения между содержанием в нем глинистых и песчаных частиц [6]. Кроме того, фитотоксичность нефтезагрязненных грунтов можно существенно снизить при использовании в качестве сорбентов минералов класса цеолитов.

    Из вышесказанного можно сделать следующие выводы.

    Массированное применение рекультивационных мероприятий на нефтезагрязненных территориях в соответствии с существующими регламентами может только ухудшить ситуацию, по крайней мере на западносибирских месторождениях углеводородов.

    С эколого-геологической точки зрения недопустим анализ эффективности рекультивации по содержанию загрязнителя только в поверхностных пробах грунта. Должен быть обязательным отбор проб из более глубоких горизонтов, в том числе ниже 0,5 м от поверхности земли.

    Требуется поиск более адекватных схем рекультивации нефтезагрязненных грунтовых массивов.

    Должна быть разработана более четкая государственная стратегия в отношении потенциальных загрязнителей природной среды нефтью и нефтепродуктами. В том числе необходим закон об ответственности нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих компаний за загрязнение территорий и требуется строгий контроль деятельности этих предприятий.

    На сегодняшний день в заключительной стадии переработки нефтесодержащих отходов возникает вопрос дальнейшего использования очищенного грунта. Наиболее целесообразным представляется применение в дорожном строительстве.

    Срок службы автомобильных дорог в природно-климатических условиях Урала в большей степени зависит от устойчивости земляного полотна, стабильности физикомеханических свойств грунтов. Обеспечить неизменные значения показателей свойств грунтов земляного полотна можно за счет гидрофобизации его или устройства тепло- и парогидроизолирующих прослоек, но они из-за дороговизны материалов не применяются.

    Решение проблемы достижения стабильности физико-механических свойств грунтов земляного полотна автомобильных дорог за счет использования грунтов – задача актуальная и имеет важное практическое значение.

    Предложения разработаны на основе использования закономерности перераспределения свободных нефтесодержащих веществ на поверхность минеральных частиц, обладающих высокой удельной поверхностью: известь негашеная измельченная или цемент.

    Новообразованная пленка должна обладать адгезионной устойчивостью, исключающей миграцию нефтесодержащих веществ в окружающую среду [1]. Предлагаемая методика подготовки нефтесодержащих грунтов к применению в дорожном строительстве как в качестве гидрофобизирующих веществ или парогидроизолирующих прослоек, а также слоев оснований дорожных одежд, предусматривает интенсификацию процесса переноса нефтяных соединений на новые поверхности. Известно, что промышленные нефтесодержащие отходы (НСПО) состоят из минеральных частиц и пленки нефтепродуктов на их поверхности.

    Пленка нефтепродуктов состоит из 2 условно разделенных слоев: физико-химическая связная пленка, непосредственно контактирующая с поверхностью минеральной частицы, ориентированная за счет сил молекулярного взаимодействия и гравитационных сил; и свободная пленка с хаотично расположенными молекулами, удерживающаяся за счет сил поверхностного натяжения.

    Первая, адгезионно связная, гидрофобизирующая минеральные частицы пленка устойчивая, под воздействием температуры и воды не отделяется и не мигрирует в окружающую среду. Прочность пленки равна прочности минеральных подложек. Частицы грунта, покрытые связной пленкой нефтепродуктов, не меняют физико-механические свойства, обеспечивают устойчивость земляного полотна. Вторая свободная пленка нефтесодержащих продуктов неустойчивая и при воздействии воды и теплоты частицы ее отделяются от поверхности и мигрируют в окружающую среду.

    Применение нефтесодержащих промышленных отходов в строительстве автомобильных дорог предусматривает выполнение двух комплексов технологических операций:

    - перенос свободной пленки нефтепродуктов на чистые, не покрытые пленкой поверхности минеральных частиц, обеспечивающий формирование вязкой пленки, гидрофобизирующей и сохраняющей стабильность физико-механических свойств минеральных материалов;

    - строительство конструктивных элементов автомобильной дороги с использованием нового материала.

    Нефтесодержащие отходы в зависимости от происхождения отличаются, как правило, лишь по количественному соотношению ингредиентов, а по составу ингредиентов практически мало отличаются, поэтому связная пленка по своей структуре будет в основе своей типовой, характерной для всего ряда промышленных нефтесодержащих отходов.

    Для многокомпонентного нефтесодержащего вещества толщина связной пленки на поверхности минеральной частицы определяется из условия присутствия молекул сложных углеводородов метанового, нафтенового, ароматического или бензольного рядов.

    Первые ряды на поверхности минеральных частиц занимают молекулы, обладающие большим дипольным моментом, потенциалом и поляризуемостью. Последний ряд молекул первого вещества выполняет роль подложки и притягивает молекулы, обладающие меньшим потенциалом. Толщина связной пленки нефтесодержащих веществ определяется как сумма отдельных слоев. Толщина связного слоя и интенсивность переноса нефтепродуктов на чистую поверхность скелетной добавки или реакционного вещества зависит от температуры собственно нефтесодержащих отходов.

    Потребное количество извести, необходимое для перевода нефтепродуктов из отхода в связное, не расслаиваемое состояние на поверхности вновь вводимых минеральных материалов, зависит не только от толщины связного слоя, температуры нефтеотходов, но и от их содержания. Выбор способа подготовки нефтесодержащих промышленных отходов к применению в строительстве автомобильных дорог зависит от конкретных условий пункта сбора и переработки загрязненных материалов: энергообеспечение, расстояния и условия доставки расходных материалов [2].

    Первый этап подготовки НСПО к применению в дорожном строительстве включает внесение и перемешивание их с 50% объема негашеной извести, представляющей собой порошкообразный материал. Количество зерен мельче 0,08 мм должно составлять не менее 85%; удельная поверхность зерен извести после окончательного распада при гашении должна составлять 15·103 - 20·103 г/см2 ; содержание активных СаО + МgО, % по массе должно составлять для 1 сорта – 90%, 2 сорта – 80%, 3 сорта – 70%.

    Известь тщательно перемешивается до получения однородной массы. Через 30 минут после окончания перемешивания НСПО с негашеной известью вводится вторая половина объема извести, то есть оставшиеся 50%. Если нефтесодержащие промышленные отходы представлены дисперсными частицами, несвязными между собой зернами, известь вносится непосредственно распределением ковшом экскаватора и перемешивается до достижения равномерного распределения нефтепродуктов и гашеной извести.

    Если НСПО представлены илистой или глинистой связной минеральной составляющей, то вторая половина объема негашеной извести вводится в процессе перемешивания в смесительной установке. Приготовление смеси извести с НСПО осуществляется в установках цикличного действия. Продолжительность времени перемешивания одного цикла 2 мин. при применении смесителей принудительного (механического) перемешивания. Смесительные установки непрерывного действия можно применять для перемешивания НСПО с негашеной известью, если время прохождения ингредиентов в мешалке составляет не менее 2 мин.

    Некоторые значения физико-механических свойств НСПО, применяемых для устройства слоев укрепленных оснований, предполагается достигать путем введения в смесь портландцемента. Подготовленные смеси НСПО разгружаются на спланированный и профилированный слой земляного полотна в кучи. Последующее их разравнивание производится с применением автогрейдеров. Уплотнение слоя осуществляется катками до коэффициента 0,98-1,0. Уложенный по ширине и толщине слой НСПО выдерживается в технологическом перерыве до нагревания верхней части слоя до 35°С на глубину 4-5см.

    В жаркую погоду при интенсивном испарении воды из НСПО необходимо произвести доувлажнение до нормы, потребной для гидратации извести. Количество потребной воды определяется лабораторным контролем исходя из фактической влажности. Технологический перерыв для гидратации негашеной извести, перемешанной с НСПО – 60...70 мин [2].

    Технологический перерыв для набора прочности при устройстве верхнего слоя земляного полотна – 3 суток, слоя основания – 7 суток. Продолжительность технологического перерыва может быть сокращена при применении Углеводородные и минеральные ресурсы 1269 комплексных добавок (ускорителей набора прочности и повышающих прочность) до 1 суток.

    Возможно также введение высевок камнедробления, горелых пород угольных шахт, мелкой фракции 0-5 (0-10) мм природного слабопрочного щебня. В качестве высевок можно использовать отвалы пыли Теплогорского каменного карьера, высевки фракций 0-5 мм Чусовского, Утесовского, Вильвенского карьеров, высевки дробления шлаков Чусовского металлургического завода, горные породы угольных шахт Кизеловского бассейна.

    Потребное количество минеральных материалов, необходимое для перераспределения свободной пленки НСПО рассчитывается исходя из содержания связующих в промышленных отходах и удельной поверхности вводимых минеральных материалов.

    Качество подготовки НСПО для применения в строительстве автомобильных дорог контролируется:

    - визуально по равномерности цвета минеральных частиц. Если наблюдаются отдельные темные пятна, то перераспределение свободной пленки нефти не достигнуто;

    - ускоренной водной вытяжкой подготовленной смеси нефтесодержащих промышленных отходов при температуре 20±1°С в течении 1часа и длительной водной вытяжкой в течении 15 суток.

    Выводы: предложения по применению НСПО в дорожном строительстве основаны на использовании закономерности перераспределения свободных нефтесодержащих веществ на поверхность минеральных частиц и образования связной адгезинной пленки, исключающей попадание ингредиентов нефти в окружающую среду и получения нового материала в качестве парогидроизолирующей прослойки.

      1   2   3   4


    написать администратору сайта