Автор: Пользователь скрыл имя, 21 Апреля 2012 в 14:47, реферат
Извлечение из недр огромных количеств углеводородов, откачка подземных вод, сооружение подземных хранилищ и коммуникаций, закачка в недра промышленных отходов, большое количество искусственных отложений на поверхности земли — всё это вызывает необратимые процессы в недрах и на поверхности территорий.
Одним из источников загрязнения недр являются предприятия НГК. Газо- и нефтепромысловое бурение скважин, изменение естественного газо-, гидро- и термодинамического режимов месторождений в процессе их эксплуатации, а также их преждевременное истощение могут быть причиной нарушения инженерно-геологического баланса.
Комплекс методов для обезвреживания шламов, образующихся при зачистке резервуаров фирмы «Тофтейорг» представляет собой двухстадийную технологию. На первой стадии производится извлечение шламов из резервуаров и их зачистка при помощи оригинальных устройств, а на второй — отмыв шлама от нефтепродуктов при помощи реагентов и центрифугирование.
Комплексная технология переработки шламовых отходов американской фирмы СК.5 позволяет очищать полученные после разделения фазы до безопасного уровня, остаточное содержание нефти соответствует нормам сброса в окружающую среду. Технология предусматривает использование блока обработки шламов энзимами для отмыва нефтяных фракций.
2.7. Переработка нефтяного шлама на газ и парогаз
Переработка нефтяного шлама на газ и парогаз также способствует утилизации нефтешламов. При газификации нефтяных шламов вода, равномерно распределённая в нефтепродуктах и тесно с ними связанная, служит активной химической средой: при термической переработке шламов она взаимодействует с топливом более эффективно, чем пар, используемый в таких процессах. При участии воды в процессе газификации жидкого топлива значительно снижается сажеобразование. Однако промышленная реализация процесса газификации нефтяного шлама требует больших капитальных затрат, что сдерживает его широкое применение.
Рис. 3.12. Комплексная схема обработки шламовых отходов фирмы «Дегремон»
В настоящее время изучается возможность использования твёрдых нефтяных отходов (шламов и нефтяной грязи) для приготовления диспергированных активированных эмульсионных топливных смесей при помощи аппаратов УДА (универсальных дезинтеграторов-активаторов), в которых одновременно осуществляются диспергирование, смешивание и активация компонентов с изменением их физико-химических свойств. После обработки на УДА некоторые шламы можно использовать в качестве котельного топлива непосредственно или в смеси с топочным мазутом.
2.8. Способы переработки осадков сточных вод
На очистных сооружениях объектов НГК скапливается большое количество осадков, содержащих органические и неорганические соединения. Наибольшее количество их образуется при биохимической очистке сточных вод. В зависимости от состава осадки сточных вод подвергают непосредственной утилизации, переработке, хранению в почве или специальных сооружениях.
Осадки, обогащённые микроэлементами, используются в сельском хозяйстве как удобрение, добавки в корм для скота, средство для рекультивации почв, в дорожном строительстве, для получения жиров и смазок и других целей. Если утилизация осадков невозможна или нецелесообразна, их захоранивают или сжигают. В результате сгорания получают минеральный остаток, подлежащий захоронению, и газы, которые перед выбросом в атмосферу необходимо очищать.
Печи, применяемые для термического обезвреживания осадков сточных вод, по конструкции аналогичны печам, используемым для сжигания нефтяных шламов.
На рис. 3.13 приведена схема сгущения активного ила с предварительной термореагентной обработкой, которая с уплотнением напорной флотацией и последующим сгущением в центрифугах и сепараторах представляется весьма перспективной.
Эффективность сгущения суспензии активного ила с использованием сепараторов существенно зависит от предварительной термореагентной обработки. Суспензия избыточного активного ила с концентрацией 0,8—1,2% абсолютно сухих веществ подаётся на термообработку (при 85 °С), затем для изменения рН суспензии с 6,8—7,5 до 3,5—4,0 добавляется серная кислота и в качестве флокулянта — растворимый белок, получаемый щелочной обработкой дрожжевой суспензии, а также дрожжевая суспензия с рН 10—11. Процесс совместного сгущения активного ила с дрожжами эффективен, поскольку крупные дрожжевые клетки способствуют агрегации бактериальных клеток.
Большое распространение для сжигания осадков сточных вод в некоторых странах, в первую очередь в США, получила многоподовая печь, состоящая из стального цилиндрического жаростойкого корпуса, внутри которого размещены одна над другой топки, число которых колеблется от 4 до 8. В центре печи находится вращающаяся ось, к которой крепятся лопасти для перемешивания осадка. Влажный осадок перемещается лопастями из топки в топку навстречу выходящим дымовым газам, за счёт чего происходит подсушивание осадка. Печи такого типа в комбинации с камерой дополнительного выжигания золы для обезвреживания осадков сточных вод нашли применение и в Японии.
В качестве недостатков многоподовых печей следует отметить: наличие вращающихся элементов в зоне высоких температур, большие габариты и вес установки из-за низких удельных тепловых и весовых нагрузок топочного объёма, слабый контакт кислорода воздуха с органической основой осадка, высокие капитальные и эксплуатационные затраты.
В ряде стран для термического обезвреживания осадков сточных вод применяются циклонные, вихревые, распылительные печи, в последнее время — печи с псевдоожиженным слоем. Последние имеют ряд преимуществ перед другими конструкциями: отсутствуют в зоне горения механические и вращающиеся устройства, совмещены процессы подсушивания и горения отходов, сжигаются осадки любой влажности с любым содержанием минеральных веществ, процесс сгорания протекает очень быстро, не требуется остановок для чистки аппаратов.
2.9. Захоронение, обезвреживание и утилизация жидких и твёрдых отходов нефтегазового комплекса
На предприятиях НГК образуется большое количество самых различных производственных отходов. Их удаление (транспортирование) и хранение (устройство и содержание отвалов и шламонакопителей) являются дорогостоящими мероприятиями. Значительную часть производственных отходов составляют кубовые остатки и различные некондиционные жидкие продукты.
Кубовыми остатками называют продукты, образующиеся в технологических процессах при выпаривании, экстракции, ректификации, фильтрации и др.
Некондиционные жидкие продукты — жидкости, не отвечающие требованиям ТУ или ГОСТов, использование и переработка которых экономически нецелесообразны.
Кроме того, на предприятиях накапливаются различные сыпучие отходы, отработанные адсорбенты и катализаторы, жидкие и твёрдые отходы, затаренные в бочки. Отходы образуются также при нейтрализации химически загрязнённых кислых сточных вод известковым молоком или аммиаком перед биохимической очисткой. Кальциевый шлам станций нейтрализации содержит 50—55% органических соединений (кальциевые соли органических кислот и другие соединения) и 45—50% минеральных веществ (диоксид кремния, гидроксид кальция и др.).
Скапливание таких отходов на производственных территориях приводит к интенсивному загрязнению почвы, воздуха, грунтовых вод, что можно предотвратить рациональным складированием и захоронением отходов, обезвреживанием их и использованием в производстве. Захоронение необходимо в том случае, когда утилизация или ликвидация таких отходов в сложившихся условиях невозможна.
Большинство образующихся отходов не используется в производстве из-за малых количеств, периодичности образования, непостоянства состава. Вероятно, рациональным направлением утилизации может быть раздельное хранение однотипных отходов в земле с последующим их извлечением и переработкой.
Большое количество кубовых остатков, получаемых при различных нефтехимических процессах, в настоящее время не находит квалифицированного применения, хотя в их состав входят ценные органические соединения, которые могут быть с большим эффектом использованы в различных областях промышленности.
На предприятиях НГК широко распространено складирование твёрдых, жидких и пастообразных отходов в поверхностных хранилищах. Это свалки промышленных отходов, шламонакопители дистиллярной жидкости и др. Хотя, как правило, отходы, складируемые в таких хранилищах, нетоксичны, они могут, при неправильном хранении, стать источником загрязнения почвы и водоёмов. Кроме того наземные хранилища требуют значительных площадей для размещения.
Основным типом наземных хранилищ на химических и нефтехимических предприятиях являются шламонакопители, которые строят по одно- и многокаскадному принципу с созданием плотины, берегов и чаши шламохранилища, снабжают противофильтрационными устройствами из глинистых, битумных и полимерных материалов.
Наиболее рациональным методом захоронения производственных шламов является сооружение специальных полигонов для приёма, захоронения и сжигания вредных отходов. Места для их сооружения выбираются с учётом уровня грунтовых вод, геологической структуры пород, их влажности, пористости.
Органические жидкие (кубовые остатки ректификационных колонн, отходы красок и лаков, фенольные воды и др.) и твёрдые отходы принимаются в глубокие (10—15 м) котлованы. По заполнении котлована загущенным материалом до верхней отметки слоя кембрийской глины отходы покрывают слоем глины 2—2,5 м, поверх которого укладывают растительный грунт и производят посев трав и посадку декоративных деревьев и кустарника. Подготовленную площадь можно использовать для устройства парков, садов, игровых площадок и т.п. Особо вредные отходы укладывают в котлован в герметичной бетонной и металлической упаковке, в которой они поступают на полигон.
Горючие промышленные отходы поступают в ёмкости и после отделения воды направляются для сжигания в горизонтальные цилиндрические печи. Распыляемые форсунками горючие материалы сжигаются при активной подаче воздуха при температуре в камере сжигания 1300 °С. Конструкция установок обеспечивает высокую степень полноты сжигания.
Для подземного захоронения промышленных жидких и твёрдых отходов можно использовать уже готовые, отработанные выработки различных рудников и шахт, пройденных, как правило, в плотных устойчивых породах (глины, гипсы, каменная соль, глинистые сланцы и т.п.), чтобы избежать разрушающих деформаций под действием внешнего и внутреннего давления. Вместимость таких хранилищ может достигать миллионов кубометров. Важное условие подземного захоронения промышленных отходов — недопустимость их проникновения в грунтовые воды в результате диффузии или фильтрации через поры и трещины стенок полостей.
Способы обезвреживания и утилизации кубовых остатков и некондиционных жидких продуктов выбирают на основе классификации этих отходов, т.к. по количеству и составу они чрезвычайно разнообразны. Кубовые остатки и некондиционные продукты можно классифицировать:
— по составу — содержащие только органические вещества; только неорганические вещества, смесь органических и неорганических веществ;
— по физическим свойствам — органические вещества, обладающие высоким давлением паров и температурой кипения ниже 120 °С; с температурой кипения 120—250 "С; с температурой кипения выше 250 °С; неорганические вещества с низкой температурой плавления или разложения (ниже температуры сгорания органических продуктов); с высокой температурой плавления или разложения (выше температуры сгорания органических продуктов).
Способ переработки продуктов выбирают также с учётом экономичности процесса и возможности их дальнейшего использования. Из-за сложности состава, специфичности физико-химических характеристик и разнообразия отходов их нельзя обезвредить полностью механическими или химическими методами.
В связи с ужесточением требований к качеству сбрасываемых отходов многие производственные отходы, ранее предназначавшиеся для захоронения, теперь подлежат утилизации.
Наибольшее распространение получили термические методы обезвреживания, аналогичные тем, которые используются для сжигания нефтешламов (см. раздел 2.1). Термические методы используют при наличии у предприятия необходимых энергоресурсов — пара, топлива, сжатого воздуха, электроэнергии, нужных катализаторов.
Для сжигания отходов используются печи различных конструкций. При сжигании все органические вещества, входящие в состав отходов, полностью сгорают. Образующиеся газы в случае необходимости подвергаются очистке, а затем выбрасываются в атмосферу. Неорганический остаток после сжигания отходов вывозится в отвалы или используется при строительстве дорог.
Твёрдые отходы производств органических веществ утилизировать сложно. Методы их сжигания по сравнению со сжиганием газообразных и жидких отходов более дорогостоящие, сложность представляет и разработка способа подачи отходов в печь, т.к. большинство из них перекачивать насосами нельзя. Наиболее рациональным в этом случае является подача их непосредственно в топку, но при этом большую трудность представляет обеспечение равномерной подачи. Необходимо учитывать, что с точки зрения современных требований по охране окружающей среды более рациональным является строительство небольших установок, предназначенных для утилизации твёрдых и жидких отходов, затаренных в бочки.
В настоящее время найдены различные конструктивные способы подачи отходов в печь. Трудности вызывает утилизация отходов, затаренных в бочки и хранящихся в течение многих лет, характеристика которых зачастую неизвестна. Для утилизации таких отходов разработаны специальные установки, работающие периодически, которые можно модернизировать, обеспечивая непрерывный процесс сжигания.