Преодоление последствий аварийных разливов нефтепродуктов в природно-климатических условиях Омского региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Преодоление последствий аварийных разливов нефтепродуктов в природно-климатических условиях Омского региона

Е.Г. Холкин, Л.О. Штриплинг

Аннотация

УДК 504.05

ПРЕОДОЛЕНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ОМСКОГО РЕГИОНА

Е.Г. Холкин, Л.О. Штриплинг,

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия.

Учитывая, что в Омском регионе зимний период времени в среднем составляет около шести месяцев, то для оперативного устранения последствий аварийных ситуаций, сопровождающихся разливами нефтепродуктов необходимо использовать технологии, адаптированные к зимним условиям. Наиболее перспективной для Омского региона для обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами, является технология, основанная на инкапсуляции загрязняющего вещества (технология реагентного капсулирования) с применением щелочного реагента на основе кальция. В качестве реагента используется порошкообразная, получаемая размолом, строительная негашеная известь, представляющая собой продукт обжига карбонатных пород. Основным преимуществом технологии реагентного капсулирования по сравнению с традиционными технологиями обезвреживания является высокая оперативность обезвреживания загрязненной почвы и возможность применения технологии в любых природно-климатических условиях. Капсулированный материал, полученный в результате обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами, устойчив к воздействию природных и техногенных факторов, таких как влага, температурные колебания, кислотные дожди и высокое давление. В статье приведены результаты экспериментальных исследований, позволяющие определить оптимальное количество реагента, необходимое для эффективного завершения процесса обезвреживания снега, загрязненного моторным маслом, и почвы, загрязненной нефтепродуктами, в зависимости от степени загрязнения и вида загрязняющего вещества. Проведенные исследования подтверждают, что технология реагентного капсулирования может использоваться в условиях отрицательной температуры окружающей среды и подходит для обезвреживания почвы и снега, загрязненных бензином, дизельным топливом и моторным маслом.

Ключевые слова: разлив нефтепродуктов, загрязнение почвы нефтепродуктами, обезвреживание почвы, рекультивация, реагентное капсулирование.

Введение

Среди наиболее известных вредных веществ, попадающих в окружающую среду, нефтепродукты занимают одно из лидирующих мест в мире. Достаточно часто загрязнение нефтепродуктами происходит в результате аварийных ситуаций, сопровождающихся попаданием углеводородов в почву. Загрязняющим веществом может являться как сама нефть, так и продукты ее переработки, например: бензин, дизельное топливо, различные виды моторных, гидравлических или трансмиссионных масел. Учитывая, что нефтепродукты являются жидким токсичным продуктом, попадание которого в почву оказывает негативное воздействие на природные объекты, здоровье населения и биосферу, необходимо при разливах нефтепродуктов как можно быстрее приступать к устранению последствий загрязнения почвы нефтепродуктами. Для этого применяют различные технологии обезвреживания, причем каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Однако в зависимости от местонахождения участка загрязнения, физико-химических свойств загрязненного материала, природно-климатических условий и масштабов загрязнения выбор технологии обезвреживания для каждого случая необходимо осуществлять с учетом всех факторов.

В настоящее время разработаны и применяются различные технологии обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами, но практически все они эффективны только при положительных температурах [1, 2, 3, 4]. Учитывая, что в Омском регионе зимний период времени составляет около шести месяцев, то для оперативного устранения последствий аварийных ситуаций, сопровождающихся разливами нефтепродуктов, необходимо использовать технологии, адаптированные к зимним условиям.

I. Постановка задачи

Задача исследования заключалась в выявлении оптимального способа обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами, на территории Омского региона. адаптированного к зимним условиям.

II. Теория

При выявлении оптимального способа обезвреживания необходимо провести сравнительный анализ существующих способов обезвреживания нефтесодержащих отходов по технологическим параметрам, а также экологической и экономической эффективности процесса обезвреживания. При выборе способа обезвреживания очень важным критерием является возможность его применения вблизи участка загрязнения.

Среди традиционных способов обезвреживания нефтесодержащих отходов следует выделить биологический, физический, термический и химический способы.

Биологический способ является одним из перспективных способов обезвреживания нефтесодержащих отходов и получил широкое распространение во многих странах. Главным недостатком является то, что биологический способ восстановления почвы после загрязнения нефтепродуктами представляет собой длительный процесс, зависящий от климатических условий, степени загрязнения, влажности и типа почвы [4]. Например, в суровых природно-климатических условиях Сибири, где достаточно длительное время преобладает отрицательная температура, биологический способ восстановления почвы может быть применен в крайне редких случаях.

К физическому способу обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами, относятся: гравитационное отстаивание, разделение в центробежном поле, разделение фильтрованием, экстракция. Основными недостатками физического способа являются низкая эффективность очистки почвы от нефтепродуктов и то, что этот способ требует больших затрат, так как при обезвреживании используется специальное оборудование, область применения которого ограничена, а также дорогостоящие растворители для экстракции нефтепродуктов.

Термический способ обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами, заключается в сжигании загрязненного материала в печах различных конструкций. В настоящее время существует большое количество способов сжигания нефтесодержащих отходов. Однако основным недостатком такого способа обезвреживания является то, что углеводороды, входящие в состав нефтесодержащих отходов, при сжигании выделяют большое количество продуктов сгорания, многие из которых обладают токсичными свойствами. Для предотвращения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания нефтесодержащих отходов требуется сложное и дорогостоящее оборудование, а также дополнительные затраты на очистку и нейтрализацию дымовых газов.

Химический способ заключается в обработке нефтезагрязненной почвы различными химическими реагентами. Наиболее распространенным вариантом применения химического способа является технология обезвреживания, основанная на инкапсуляции загрязняющего вещества (технология реагентного капсулирования) с применением щелочного реагента на основе кальция [5]. В качестве реагента используется порошкообразная, получаемая размолом, строительная негашеная известь, представляющая собой продукт обжига карбонатных пород. Основными преимуществами технологии реагентного капсулирования является высокая скорость обезвреживания загрязненной почвы по сравнению с другими технологиями обезвреживания и то, что эта технология может быть использована в любых природно-климатических условиях. Кроме того, строительная известь, используемая в качестве реагента, производится в промышленных масштабах и является не дорогим материалом по сравнению с другими реагентами, биологическими препаратами и растворителями для экстрагирования нефтепродуктов.

Проведенные экспериментальные исследования использования технологии реагентного капсулирования при обезвреживании почвы, загрязненной нефтепродуктами, показали её высокую эффективность [6, 7]. По внешнему виду капсулированный материал, полученный в результате обезвреживания почвы, загрязненный нефтепродуктами, представляет мелкодисперсную смесь похожую на обыкновенный песок (Рис. 1).

Рис. 1. Капсулированный материал, полученный в результате обезвреживания почвы, загрязненной нефтепродуктами

Технология реагентного капсулирования позволяет обезвреживать не только почву, загрязненную бензином, дизельным топливом, моторным маслом, но и насыщенные нефтепродуктами лед или снег [7]. Визуально капсулированный материал, полученный при обезвреживании снега, загрязненного нефтепродуктами, отличается от капсулированного материала, полученного при обезвреживании почвы, загрязненной нефтепродуктами. На рис. 2 слева представлен внешний вид капсулированного материала, полученного в результате обезвреживания, загрязненного нефтепродуктами снега, содержащего моторное масло в количестве 50 % массы загрязненного снега, справа - загрязненной почвы, содержащей то же количество моторного масла.

Рис. 2. Внешний вид капсулированного материала, полученного в результате обезвреживания снега (слева) и почвы (справа), загрязненных моторным маслом

Экспериментальные исследования свойств капсулированного материала, полученного в результате обезвреживания ґрунта, загрязненного нефтепродуктами, показали [8], что капсулированный материал устойчив к воздействию техногенных и природных факторов, таких как влага, температурные колебания, кислотные дожди и высокое давление. Также следует отметить, что капсулированный материал является отходом четвертого класса опасности для окружающей среды и требует дальнейшей утилизации. технология инкапсуляция обезвреживание нефтепродукт

III. Результаты исследования

Проведенные эксперименты показали, что технология реагентного капсулирования может быть использована не только для обезвреживания почвы, загрязненной бензином, дизельным топливом или моторным маслом, но и для загрязненного нефтепродуктами снега. Результаты экспериментального определения оптимального (минимального) количества извести, используемой в качестве реагента, необходимого для осуществления процесса обезвреживания снега, загрязненного моторным маслом представлены в виде диаграммы [7] на (Рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма зависимости необходимого количества извести для обезвреживания почвы и снега, загрязненных нефтепродуктами

IV. Обсуждение результатов

Технология реагентного капсулирования является наиболее перспективной для преодоления последствий аварийных разливов нефтепродуктов в природно-климатических условиях Омского региона. Результаты экспериментальных исследований (Рис. 3) показывают, что минимальное содержание реагента для формирования полноценных капсул, при загрязнении снега нефтепродуктами до 40 % составляет 110 % от массы загрязненного материала. При этом с повышением степени загрязнения снега нефтепродуктами более 40 % наблюдается значительное увеличение количества извести, необходимого для обезвреживания. По предварительной оценке, это связано с высоким содержанием жидкой фазы, образующейся в смеси снега с нефтепродуктом.

Выводы и заключение

1. Для оперативного устранения последствий аварийных ситуаций, сопровождающихся разливами нефтепродуктов, в природно-климатических условиях Омского региона наиболее перспективной является технология реагентного капсулирования.

2. Проведенные экспериментальные исследования показывают, что технология реагентного капсулирования может быть использована для обезвреживания почвы и снега, загрязненных нефтепродуктами. Но при содержании в загрязненном снеге нефтепродуктов более 40 % от массы снега использование технологии реагентного капсулирования для его обезвреживания считается не целесообразным и в этом случае необходимо использовать другие способы обезвреживания.

Список литературы

1. Tomei M.C., Daugulis, A.J. Ex Situ Bioremediation of Contaminated Soils: An Overview of Conventional and Innovative Technologies // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. - 2013. - Vol. 43. - Iss. 20. - P. 2107-2139 (http://doi:10.1080/10643389.2012.672056).

2. Manzetti S. Remediation technologies for oil-drilling activities in the Arctic: oil-spill containment and remediation in open water // Environmental Technology Rev. - 2014. - Vol. 3, iss. 1. - Р. 49-60 (http://doi:10.1080/21622515. 2014.966156).

3. Welander U. Microbial Degradation of Organic Pollutants in Soil in a Cold Climate // Soil and Sediment Contamination: An Intern. J. - 2005. - Vol. 14, iss. 3. - Р. 281-291 (http://doi:10.1080/15320380590928339).

4. Шихранов О.Г., Глязнецова Ю.С., Ерофеевская Л. А и др. Способы биоремедиации нефтезагрязненных почв для климатических условий Крайнего Севера и оценка их эффективности // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2015. - № 1 (17). - С. 90-97.

5. Холкин Е.Г., Меркулов В.В., Ларионов К.С., Уточнение рецептуры обезвреживания нефтесодержащих отходов методом реагентного капсулирования // Омский научный вестник. - 2015. - № 2 (144). - С. 269-273.

6. Shtripling L.O., Kholkin E.G., Larionov K.S. The technology refinement of soil decontamination contaminated with petroleum products by the reagent capsulation method // Procedia Engineering. - 2016. - Vol. 152. - Р. 13-17 (http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.609).

7. Холкин Е.Г., Штриплинг Л.О., Ларионов К.С. Ликвидация последствий аварийных разливов нефтепродуктов в Арктической зоне России с использованием технологии реагентного капсулирования // Арктика: экология и экономика. - 2017. - № 1 (25). - С. 120-129.

8. Штриплинг Л.О., Токарев В.В., Гержберг Ю.М. и др. Переработка и утилизация нефтешламов и нефтезагрязненных материалов, образующихся в местах добычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья: Монография / М-во образования и науки РФ, Омский гос. техн. ун-т. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. 176 с.

Размещено на Allbest.ru