Охрана почвы и недр от загрязнений

              После сепараторов нефтепродукты направляются в емкость для «очищенной» нефтяной части и через многоступенчатый шнековый эксцентриковый насос возвращается на нефтеперерабаты­вающий завод как добавка в сырье. Очищенная вода после декантеров собирается в отдельном баке и перекачивается на очистные сооружения. Нефтяные шламы с помощью шламового насоса по­даются на заводские установки сжигания или депонируются.

Рис. 3.8. Технология обработки шламов (фирмы «Андриц») с получением гранулята:

1 — шлам; 2 — смеситель; 3 — измельчитель; 4 — сита; 5 — сухой гранулят; 6 — конденсатор; 7 — сепаратор; 8 — осушка; 9 — теплообменник; 10 — выпуск газов; 11 — горелка; 12 — камера сгорания

              Хорошо зарекомендовал себя биологический метод для ре­культивации шламонакопителей и очистки нефтезагрязненных земель, представляемый фирмой «Деконта» (Deconta, Чехия) (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Биотехнологическая ликвидация нефтяных загрязнений фирмы «Деконта»:

1 — первичный очаг загрязнения; 2 — образование депрессии зеркала грунтовой воды; 3 — ассенизационная откачка загрязни­теля с зеркала поверхности грунтовой воды; 4 — пропитка поро­ды биопрепаратом; 5 — аэрационные скважины; 6 — система вентиляции; 7— поглощающие объек­ты, применение биотехнологий; 8 — биоферментор, производ­ство биопрепарата; 9 — биоферментор, обработка откачиваемой загрязненной воды; 10 — фильтры системы аэрации

              В основу метода положено применение биотехнологии непос­редственно в грунте с использованием штаммов бактерий, обла­дающих большой поверхностной активностью и характерным массивным выделением поверхностно-активных веществ. В ре­зультате в водном экстракте освобождаются неполярные ве­щества, пораженный участок промывается биопрепаратом, от­работанная вода откачивается и проходит биотехнологическую обработку. К данному методу добавляется вакуумная аэрация. Преимуществом метода является возможность проведения про­цесса без остановки размещаемого над обрабатываемым участ­ком оборудования.

Вместе с тем, несмотря на очевидные преимущества утилиза­ции шламов, самым доступным методом ликвидации промысло­вых шламов все-таки является захоронение.

2.5. Захоронение отходов бурения

В настоящее время в большинстве случаев практи­куется захоронение полужидкой массы и нетекучего осадка не­посредственно на территории буровой в шламовых амбарах пос­ле предварительного подсыхания их содержимого. Однако это не предотвращает загрязнения природной среды, т.к. содержащиеся в твердых шламах нефтепродукты, вследствие подвижности и высокой проникающей способности, мигрируют в почвогрунты, вызывая в них отрицательные процессы.

              Физико-химическая нейтрализация содержимого шламовых амбаров представляется прогрессивным методом предотвраще­ния загрязнений объектов природной среды. Один из таких мето­дов предусматривает разделение шлама на жидкую и твердую фазы с последующей утилизацией жидкой части и обезврежива­нием осадка. Последнее может быть достигнуто отверждением.

              Технология отверждения представляет собой разновидность сорбционного метода с применением консолидирующих агентов. В результате обработки нефтесодержащих шламов отверждающими составами образуется механически прочная структура, не позволяющая мигрировать загрязнениям. Такую отвержденную массу можно захоронить без нанесения ущерба окружающей среде. Ввод в шлам активирующих добавок позволяет кроме того полу­чать отвержденную массу, выдерживающую создаваемую транс­портной техникой нагрузку.

              Метод отверждения является не только практически доступ­ным, но и экономически выгодным. Об этом свидетельствуют и примерные расчеты сравнительной экономической эффективно­сти использования известных методов обезвреживания и утили­зации указанных отходов.

              В настоящее время предложен ряд отверждающих составов для обработки и последующей консолидации шламов. В качестве консолидантов рекомендуется использовать как минеральные вяжу­щие, так и полимерные материалы.

              Из минеральных вяжущих высокий обезвреживающий эффект обеспечивают портландцемент, фосфогипс-полугидрат и магне­зиальный цемент. Их использование позволяет практически полностью исключить миграцию из отвержденной массы загрязня­ющей органики, оцениваемой по величине ХПК, а также нефти и нефтепродуктов (НП). Результаты оценки эффективности отверждающих составов свидетельствуют о том, что вымываемость загрязнителей из отвержденной массы уже через 6—7 сут тверде­ния крайне низкая. Достоинством таких составов является пре­вращение ими отходов бурения в консолидированную массу с высокими прочностными свойствами, что важно при засыпке амбаров с отвержденной массой и последующей их рекультива­цией. При этом создаются условия для безопасного использова­ния для этих целей соответствующей транспортной техники.

              Эффективность работ по обезвреживанию отходов методом отверждения повышается в случае применения в качестве консолидантов веществ и составов, содержащих компоненты удоб­рений. В этом случае консолидированной массе придаются свой­ства удобрений, и она может использоваться как удобряющая добавка для внесения в почву при рекультивации амбара и тер­ритории буровой.

              Разработаны быстротвердеющие двухкомпонентные составы на основе силиката натрия (жидкое стекло) и материала «Роса». При обработке шлама такими составами процесс твердения про­текает в две стадии: на первой стадии происходит резкое загущение массы, на второй — ее подсыхание и дальнейший набор прочности. Результаты оценки быстротвердеющих составов сви­детельствуют об их практической ценности и целесообразности широкого внедрения в промысловую практику.

              Результаты оценки эффективности отверждающих составов для шламов бурения представлены в табл. 3.7.

              Отсюда видно, что вымываемость загрязнителей из отверж­денной массы через 6—7 сут твердения крайне низкая. Достоин­ство таких отверждающих составов — превращение отходов бу­рения в консолидированные массы с высокими прочностными свойствами.

              Из представленных отверждающих составов лучшие результа­ты получены в случае использования портландцемента. Однако сдерживающим фактором его широкого применения для обез­вреживания отходов бурения является довольно высокий расход. По своей эффективности ему не уступает фосфогапс-полугидрат, который обладает не только хорошими вяжущими свойствами, но и содержит в своем составе активные биогенные элементы, действующие как удобряющая добавка. Кроме того, фосфогипс, являясь носителем кальция, проявляет мелиорирующий эффект. При попадании в почву массы, обработанной фосфогипс-полугидратом, улучшается структура и повышается агрохимическая ценность почвы.

Таблица 3.7

Результаты оценки эффективности отверждающих составов для промысловых шламов*

       Исходный шлам характеризовался следующими показателями: рН = 8,01; ХПК (химическое потребление кислорода) — 47,683 г/л и НП (нефтепродукты) — 3,52%; СО (сухой остаток) практически не снизился по сравнению с исходным.

              Практический интерес представляет и магнезиальный цемент, относящийся к активным минеральным вяжущим. Процесс твер­дения его протекает в присутствии интенсификатора твердения, в качестве которого используют насыщенный раствор карналлита или бишофита. Отличительной особенностью такого отверждающего агента является его способность консолидировать минера­лизированные буровые растворы, надежно обезвреживая их.

              Серьезного внимания заслуживают органоминеральные отверждающие композиции. Из них наибольший интерес представляют такие составы, как карбамидная смола и двойной суперфосфат, карбамидная смола и фосфогипс-дигидрат, портландцемент и лигнин. В первых двух композициях двойной суперфосфат и фосфогипс-дигидрат выполняют функции отвердителя карбамидной смолы, являясь одновременно носителем удобряющих ком­понентов. Шламы, отверждаемые предложенными составами, не только надежно обезвреживаются, но и проявляют свойства удобрений. Это значительно повышает их экологическую цен­ность.

              Лигнин, выполняющий функцию активного сорбента и нейтрализирующего агента в составе с портландцементом, представ­ляет отход производства и поэтому требует утилизации. Обработ­ка шлама указанным составом дает хороший обезвреживающий эффект. Использование в качестве компонента термообработанного торфа позволило сократить стоимость отверждающей ком­позиции за счет введения эффективного и дешевого сорбента. Отверждающий состав на основе портландцемента и торфа с добавками был использован для обезвреживания шламов мос­ковского НПЗ (рис. 3.11).

              В зарубежной практике бурения также имеется ряд интерес­ных разработок, предлагающих использование смеси портландцемента и безводного гипса с добавками порошкообразного ма­териала некоторых солей, обработку содержимого амбаров растворимыми силикатами в присутствии коагулянтов или спе­циальными активирующими добавками неорганической при­роды (тампонажный цемент, гипс, жидкое стекло и другие вя­жущие), значительно ускоряющими сроки отверждения отходов. После отверждения содержимое амбаров, как правило, засыпа­ют грунтом.

Рис. 3.11. Технология переработки нефтяного шлама московского НПЗ:

1 — буферный пруд; 2 — блок основного нефтеулавливания; 3 — насосная станция; 4 — шламовые насосы; 5 — смесительный агрегат; 6 — сброс обработанного шлама; 7 — вода на очистные сооружения

              Большинство предлагаемых составов приемлемо для обезвре­живания буровых шламов, но не решает проблемы шламовых амбаров на территории нефтеперерабатывающих и нефтехими­ческих производств.

              В настоящее время предложен целый ряд отверждающих со­ставов для обработки и последующей консолидации ОБР и БШ. В качестве консолидантов рекомендуется использовать как мине­ральные вяжущие, так и полимерные материалы. Из минеральных вяжущих высок обезвреживающий эффект портландцемен­та, фосфогипс-полугидрата и магнезиального цемента. Их исполь­зование позволяет практически полностью исключить миграцию из отвержденной массы загрязняющей органики, оценивае­мой по величине бихроматной окисляемости или химического потребления кислорода (ХПК), а также нефти и нефтепро­дуктов (НП).

              В случае применения в качестве активирующей добавки поли­мерных материалов расходы вяжущего и сроки твердения шлама сокращаются. При этом формируется эластичная консолидиро­ванная масса, загрязняющие свойства которой значительно ниже, чем у исходного шлама, а нефть и нефтепродукты не мигрируют за пределы отвержденной массы. Вместе с тем водоустойчивость такой полимер-глинистой композиции гораздо ниже, чем на основе только минерального вяжущего. Формируется эластично-подобная консолидированная масса, загрязняющие свойства которой значительно ниже, чем у исходного шлама, а водоус­тойчивость гораздо ниже, чем на основе минерального вяжуще­го. Недостатком также является дефицитность полиизоцианатов и их высокая стоимость, что значительно сдерживает реализа­цию такого отверждающего материала.

2.6.              Методы комплексной переработки шламов

Поскольку при обработке шламов не всегда уда­ется достичь одностадийного процесса, как это было показано ранее, то используют комплексные схемы обработки.

              Зачастую только механические или физико-химические ме­тоды не могут дать эффективного разделения, и, следовательно, обезвреживания из-за высокой стабилизации дисперсии (шла­ма). При этом отмечается закономерность: чем более продолжи­тельное время хранится шлам и сложнее пути его образования, перекачки и транспортировки, тем выше его стабильность. И в таких случаях обычно применяют комплексные схемы переработ­ки, включающие отстаивание, флотацию, дегазацию, кондици­онирование, осушку, обработку коагулянтами и флокулянтами, уплотнение, разделение. Заключительными стадиями обработки могут быть: размещение на специальных полигонах с примене­нием биотехнологий, сжигание, использование в строительстве и других отраслях промышленности. Примером такого подхода служит приведенная на рис. 3.12 комплексная схема обработки шламовых отходов фирмы «Дегремон» (Degremont).