Захист навколишнього середовища від нафти і нафтопродуктів



Скачати 297.27 Kb.
Дата конвертації29.12.2016
Розмір297.27 Kb.




АНОТАЦІЯ

Дипломний проект на тему: «Захист навколишнього середовища від нафти і нафтопродуктів» складається з шести розділів.

Предметом дослідження є вплив нафтопродуктів на довкілля і науково - обґрунтовані засоби боротьби з забрудненням довкілля.

Об‘єктом дослідження є властивості нафти, нафтопродуктів та їх похідних.

В ході виконання проекту ставиться ряд задач:


  • розглянути характеристики і властивості нафти і її складових як забруднювача довкілля;

  • проаналізувати основні шляхи потрапляння нафти і нафтопродуктів в навколишнє середовище на всіх стадіях життєвого циклу виробництва нафтопродуктів;

  • дослідити вплив нафти і нафтопродуктів на життєдіяльність живих істот;

  • представити існуючі методи захисту навколишнього середовища від нафтопродуктів;

  • охарактеризувати перспективні шляхи переробки і утилізації нафтошламів:

  • надати наукове обґрунтування технології очистки від нафтопродуктів.

У дипломному проекті описуються основні закономірності розповсюдження нафтопродуктів та їх похідних у навколишньому природному середовищі, та їх вплив на живі організми.

Наведена характеристика джерел забруднення нафтопродуктами на всіх етапах життєвого циклу виробництва і використання нафти.

Розглянуті заходи щодо запобігання забруднення навколишнього середовища нафтопродуктами та методи очистки від нафтопродуктів.

Розроблено технологічні схеми очистки забруднених нафтою рідких і твердих відходів.



Зміст

Вступ 4

1. Характеристика нафти як забруднювача 5

1.1 Склад нафти та її похідних 5

1.3. Характеристика забруднення довкілля нафтою і нафтопродуктами 6

1.3.1. Характеристика забруднення водних об'єктів нафтопродуктами 6

2. Джерела забруднення нафтопродуктами 8

2.1. Забруднення довкілля при видобуванні нафти 8

2.2 Забруднення довкілля при переробці нафтопродуктів 9

3.3 Вплив нафтопродуктів на здоров’я людини 12

4.2. Механічні методи очистки довкілля від нафти 14

5. Переробка та утилізація нафтошламів 19

5.1. Основні напрями переробки і утилізації нафтошламів 19

5.6. Переробка нафтових відходів шляхом фазоразділення нафтошламів 20

Висновки 25

Список використаної літератури 26




Вступ


Забруднення навколишнього середовища нафтою й нафтопродуктами є одним з найбільш масштабних і небезпечних видів впливу людини на навколишнє середовище. Промисловість, транспорт, оборонний комплекс – практично всі ланки економічної інфраструктури зіштовхуються із проблемою забруднення навколишнього середовища нафтопродуктами в процесі виробництва і в аварійних ситуаціях.

Прийнятий повсюдно підхід до ліквідації забруднень нафтопродуктами, по суті, є лише передислокацією проблем з одного місця на інше. Оскільки застосовувані сьогодні засоби хоч і дозволяють ліквідувати забруднення, але вимагають утилізації або поховання відходів, забруднених нафтопродуктами, створюючи в такий спосіб екологічні проблеми на іншій території, не вирішуючи їх у корені.

Сучасні масштаби розвитку економіки і, пов’язаний із цим ріст забруднення навколишнього середовища, ставлять під погрозу екологічну рівновагу і здоров’я націй. Це вимагає пошуку нових засобів боротьби із забрудненням навколишнього середовища, що дозволяють повністю ліквідувати забруднення, без необхідності вивозу, переробки, знешкодження або поховання відходів, а також відновлюють і стимулюють процеси самовідновлення природних екосистем.

Метою роботи є дослідження принципів і методів захисту навколишнього природного середовища від забруднення нафтою і нафтопродуктами.

Об’єктом дослідження є властивості нафти, нафтопродуктів та їх похідних.

Предмет дослідження – вплив нафтопродуктів на довкілля і науково - обґрунтовані засоби боротьби з забрудненням довкілля.


1. Характеристика нафти як забруднювача

1.1 Склад нафти та її похідних


Нафта - рідка складна суміш вуглеводнів (в основному і органічних кисневих, азотистих і сірчистих з’єднань темно-коричневого кольору (рідше світлого), щільністю 0,73-1,04 г/см3.

Сорти нафти щільністю до 0,9 г/см3 називаються легкими, із більшою щільністю – важкими. Теплова продуктивність нафти 10000-11000 ккал/кг [1].

По вмісту основного вуглеводневого компонента нафти розділяються на три групи: метанові (парафінові), нафтенові й ароматичні [2-4]. Крім того, існують змішані (метано-нафтенові та ін.) нафти.

вырезано

З часом відбувається перерозподіл між основними формами міграції, направлений у бік підвищення частки розчинених, емульгованих, сорбованих нафтопродуктів, і відповідним зменшенням їх вмісту в плівці [14, 15]

Розчинені нафтопродукти - нафтопродукти, що знаходяться у водній товщі в істинно розчиненому стані. У розчиненому стані у водному середовищі може знаходитися від 20 до 500 мг/дм нафтопродуктів, причому розчинність легких фракцій нафти вище, ніж важких. Як правило, для розчинених нафтопродуктів характерний підвищений вміст низькомолекулярних ароматичних вуглеводнів (до 90 %), які володіють вищою розчинністю [15].

Емульговані нафтопродукти - нафтопродукти, що знаходяться у водній товщі у вигляді емульсії (розмір частинок більше 0,45 нм). Емульгування нафти і нафтопродуктів відбувається в результаті хвильового перемішування і проникнення вуглеводнів у водну масу і в донні відкладення.

Значні кількості нафтопродуктів, знаходячись в завислому стані, адсорбуються на частинках тонкодисперсних мінеральних і органічних завислих речовин і осідають спільно з ними на дно, накопичуючись в донних відкладеннях. У донні відкладення поступають і важкі фракції нафтопродуктів, що залишаються у водному середовищі при утилізації вуглеводнів бактеріями і при випаровуванні легких фракцій. Кількість нафтопродуктів, що осіли на дно, може досягати до 40 % від загальної кількості.

Нафтопродукти, що осіли на дно, поступають в харчовий ланцюг біоти, вступають у фізико-хімічну взаємодію з компонентами донних відкладень, надаючи різну (головним чином негативну) дію на бентосні організми і на стан інгредієнтів донних відкладень [16].

Таким чином, через деякий час після надходження у водний об'єкт в емульсованому і сорбованому завислими речовинами станах у водній масі знаходиться в середньому від 50 до 90 % нафтопродуктів, в розчиненому - від 10 до 90 %, частка плівкових нафтопродуктів не перевищує 1 %.

Порівняння молекулярно-масового розподілу вуглеводнів у водному шарі водорозчинної фракції нафти і плівці показує, що перехідна в розчинений стан частина збагачується низькомолекулярними компонентами, ароматичними і нафтеновими вуглеводнями, а максимум вуглеводнів в плівці направлений у бік високомолекулярних структур.



1.3. Характеристика забруднення довкілля нафтою і нафтопродуктами

1.3.1. Характеристика забруднення водних об'єктів нафтопродуктами


вырезано

1б) В ґрунтовому водоносному горизонті, що міститься в породах з відносно низькою проникністю (супіски, суглинки). Водоносні горизонти, складені такими породами, як правило, не використовують для централізованого водопостачання, але повсюди на Україні експлуатуються колодязями. Незважаючи на те, що швидкості руху нафтопродуктів у супісках, а тим більше, у суглинках значно нижчі, ніж у високопроникних породах, колодязь може розміщуватись близько від джерела забруднення, і в нього потрапляють нафтопродукти. У випадку, коли колодязь працює і стінками, і дном на поверхні води буде плавати шар нафтопродуктів. Якщо колодязь працює тільки дном, розташованим нижче лінзи нафтопродуктів, відбувається підтягування знизу забруднених розчиненими нафтопродуктами вод.

1в) В ґрунтовому водоносному горизонті, приуроченому до двошарової товщі порід (верхній шар складений супіщано-суглинистими відкладами, нижній високопроникними породами). У верхньому шарі утворюється лінза нафтопродуктів, швидкість руху якої незначна. Відбувається процес розчинення окремих складових лінзи, і в результаті інтенсивного перетікання з верхнього шару в нижній розчинені нафтопродукти надходять у водоносний горизонт з високими фільтраційними властивостями, в якому зі значною швидкістю рухаються з потоком до водозабору.

вырезано

2. Джерела забруднення нафтопродуктами

2.1. Забруднення довкілля при видобуванні нафти


Нафта залягає в надрах Землі на великих глибинах; для її видобування доводиться бурити свердловини. Глибина сучасних свердловин досягає 6000 м. Сучасна техніка дозволяє бурити не тільки вертикальні і прямі свердловини, а й похідні і навіть криві. Це дає можливість видобувати нафту, розміщену під важливими будовами, а також під морським дном з берега.

Буріння свердловин робиться двома методами: ударним і обертальним. Ударний метод у даний час застосовується тільки в окремих випадках для розвідницького буріння; широке промислове застосування має більш високопродуктивний метод – обертальний, для якого споруджують спеціальні установки і вишки.

У нафтогазовому родовищі газ залягає разом із водою і нафтою в одному шарі. Вода займає нижнє положення, нафта розташовується над водою, а газ, у виді газової шапки, займає самі високі місця.

Під час спорудження свердловин потенційними забруднювальними речовинами є: промивні рідини та тампонажні розчини; бурові стічні води і буровий шлам; пластові флюїди; продукти згоряння палива в двигунах внутрішнього згоряння та котельнях; паливно-мастильні матеріали та інші відходи спорудження свердловин [20].



вырезано

Перераховані впливи сприймаються різноманітними компонентами природного середовища, серед яких породи, міжпластові води, грунтові води, грунти, поверхневі води і ландшафти при буравленні шпар у найбільшій мірі схильні техногенному впливу. Саме їхня зміна призводить до помітного екологічного й економічного збитку.

Буріння свердловини містить у собі ряд технологічних етапів, серед яких:

будівництво й експлуатація бурової, власне буравлення свердловин, визначення їхньої герметичності, скресання шару, очищення стовбурів свердловини, їхнє випробування, інтенсифікація притоку флюїдів, досвідна експлуатація, консервація або ліквідація свердловин.



вырезано

При дослідній експлуатації відзначається деяке зниження шарових тисків, а отже, на породи виявляється статичний вплив. Відкачка нафти, а також побіжних вод повязана з їхнім подальшим збереженням на поверхні. Внаслідок їхньої поступової фільтрації виникає забруднення компонентів природного середовища.


2.2 Забруднення довкілля при переробці нафтопродуктів


Переробку сирої нафти роблять для одержання наступних первинних продуктів: гасу, бензину, мазуту, солярового і мастильних масел, вазеліну, парафіну, нафтового бітуму, гудрону, коксу. Шляхом переробки первинних продуктів одержують вторинні нафтопродукти: крекінг-бензин, ефір, бензол, толуол та ін. (усього більше 250 видів).

Сиру нафту переробляють у такий спосіб. Спочатку її обезводжують, обезсолюють і очищують від піску шляхом тривалого відстоювання в підігрітому стані. Воду відокремлюють термохімічним або електричним способом. При термохімічному способі в нагріту до 50-70ºС нафтову емульсію водять деемульгатори. При електричному способі впливають на емульсію електричним полем високої напруги.



вырезано

Таким чином, одним з головних джерел забруднення морів і океанів є судна, на котрі припадає більше половини безпосереднього скиду вуглеводнів



Трубопровідний транспорт відноситься до високоефективних видів транспорту для транспортування рідкого палива, природного газу, різноманітних хімічних продуктів. Лінії трубопровідного транспорту можуть прокладатися між будь-якими пунктами по найкоротшому напрямку в порівнянні з іншими шляхами сполучення, і з можливим подоланням великих водних перешкод. Видатки на будівництво 1 км трубопровідної лінії в 2 рази менше, ніж на будівництво залізниці або автомобільного шляху відповідної провізної можливості, менше і витрати металу на одиницю роботи по перевезенню. Експлуатація трубопроводів безперервна, надійна і не залежить від кліматичних умов.

Експлуатаційні витрати, внаслідок відсутності рухомого складу і наявності постійних приладів, дозволяють транспортувати нафту і нафтопродукти по трубопроводах у 2-3 рази дешевше, ніж по залізниці або річкових шляхах.

Довжина магістральних нафтопродуктопроводів і нафтопроводів у 1992 р. складала більш 2000 км, а вантажообіг - 56,5 млрд. тис. км. Відносна вага нафто- і нафтопродуктопроводів у вантажообігу всіх видів транспорту в Україні складає 5%.

Діючі нафтопроводи: Долина (Івано-Франківська область) - Дрогобич (Львівська область), Прилуки (Чернігівська область) - Кременчук - Херсон, Кременчук - Черкаси, Лисичанськ - Кременчук - Херсон - Снігурівка - Одеса. Через західні області України прокладено транс’європейський нафтопровід "Дружба".

Однак розвитку мережі магістрального трубопровідного транспорту для перекачування нафти і нафтопродуктів недостатньо. На території України залізничним транспортом завозиться близько 20 млн. т нафтопродуктів і більше 30 млн. т сирої нафти поступає по трубопроводах з використанням танкерного флоту.

Існують специфічні аспекти негативного впливу трубопровідного транспорту на довкілля - перш за все, значна смуга землі, по якій проходить траса, відчужується на користь цього виду транспорту. При будівництві паралельно трасі трубопроводу ще й лінії електромережі смуга відчуження значно розширюється. Найбільш небезпечне будівництво трубопроводів у північних районах. Ці трубопроводи мають великі довжини, і в умовах вічної мерзлоти не можуть бути надійно покладені в траншеї, як у середніх широтах. Проблема полягає також і в тому, що транспортовані по трубопроводах нафта та газ несуть тепло, яке викликає танення грунту біля трубопроводу. Втративши опору, трубопровід просідає і руйнується, спричиняючи забруднення нафтою великих площ. У багатьох випадках виникають пожежі нафти чи газу, які супроводжуються відчутними матеріальними збитками та значним забрудненням навколишнього середовища. Вийти з цього становища можливо двома шляхами: або підйомом трубопроводу над землею на стояках, або надійною теплоізоляцією труб [22].



  • вырезано

  • донні відкладення нафти підривають кормову базу водоймищ і поглинають кисень з води.

Токсичність нафти і нафтопродуктів для риб коливається в широких межах. Гостре отруєння більшості видів риб наступає при концентрації емульгованих нафтопродуктів 16 - 97 мг/л. Неочищена бакинська нафта викликає загибель осетрових при концентрації 100 - 200 мг/л, а при 50 мг/л спостерігається зниження їх зростання і розвитку. З костистих риб до нафти чутливіша памолодь жереха і судака, для яких токсичні концентрації її перевищують 60 мг/л. Стійкіші сом, сазан і вобла. Вони гинуть при концентраціях 200 мг/л. Средньолетальні концентрації нафтових фракцій, в яких переважають толуол, бензол і ксилол, складають для карасів 19,8 мг/л (експозиція 48 годин). Бензин і дизельне паливо токсичні для памолоді форелі в концентраціях 40 - 100 мг/л.

Личинки і памолодь риб найбільш чутливі до дії нафти, розливи якої можуть погубити ікру риб і личинки, що знаходяться на поверхні води, а памолодь - в дрібних водах.

Безхребетні є хорошими індикаторами забруднення від скидів через свою обмеженість в пересуванні. Вплив розливів нафти на безхребетні може тривати від тижня до 10 років. Це залежить від виду нафти; обставин, при яких відбувся розлив і його впливи на організми. Колонії безхребетних (зоопланктон) у великих об'ємах води повертаються до колишнього (до розливу) стану швидше, ніж ті, які знаходяться в невеликих об'ємах води. Це відбувається із-за великого розбавлення викидів у воді.

Рослини із-за своєї обмеженості в пересуванні також є хорошими об'єктами для спостереження за впливом, який надає на них забруднення навколишнього середовища. Опубліковані дані про вплив розливів нафти містять факти загибелі дерев, морської трави, більшості водоростей, сильного тривалого руйнування від солі живності боліт і прісноводих; збільшення або зменшення біомаси і активності до фотосинтезу колоній фітопланктону; зміна мікробіології колоній і збільшення числа мікробів. Вплив розливів нафти на основні місцеві види рослин може продовжуватися від декількох тижнів до 5 років залежно від типу нафти; обставин розливу і видів, які постраждали. Робота по механічному очищенню забруднених місць може збільшити відновний період на 25%-50%. Для повного відновлення лісу потрібно 10-15 років. Рослини в товщі води великого об'єму повертаються до первинного (до розливу нафти) стану швидше, ніж це відбувається з рослинами в менших водоймищах.


3.3 Вплив нафтопродуктів на здоров’я людини


Токсичність нафтопродуктів і газів, що виділяються з них, визначається, головним чином, поєднанням вуглеводнів, що входять в їх склад (ароматичні вуглеводні, феноли і т. д.). Важкі бензини є токсичнішими в порівнянні з легкими, а токсичність суміші вуглеводнів вища за токсичність її окремих компонентів. Значно зростає токсичність нафтопродуктів при переробці сірчистих нафт. Найбільш шкідливою для організму людини є комбінація вуглеводню і сірководню. В цьому випадку токсичність виявляється швидше, ніж при ізольованій їх дії.

Високонебезпечними (санітарний клас 2) отруйними компонентами нафти і газу є меркаптани, оксиди азоту, сірководень; помірно небезпечними (санітарний клас 3 ) – метанол, діоксид сірки. Оксиди вуглецю і всі граничні вуглеводні відносяться до малонебезпечних (санітарний клас 4). Надзвичайно небезпечними (санітарний клас 1) є ванадій, нікель і інші важкі метали нафт.

По характеру дії на людину токсиканти нафтопромисловості розділяють на три види:

1) нервові (важкі вуглеводні, сірководень, меркаптани, тетраетілсвінец);

2) дратівливі (оксиди азоту і сірки);

3) кров'яні (монооксид вуглецю, утворюючий стійкий карбоксигемоглобін).



вырезано

Біологічні методи знешкодження промис­лових і твердих побутових відходів дедалі ши­рше застосовуються в нашій країні й особли­во за кордоном. Ці методи ґрунтуються на здатності різних штамів мікроорганізмів у процесі життєдіяльнос­ті розкладати чи засвоювати у своїй біомасі багато органічних за­бруднювачів. У процесі біознешкодження відбувається вторинне забруднення атмосферного повітря продуктами гниття клітин мі­кроорганізмів — сірководнем і аміаком.

Біологічне очищення найчастіше використовують для нейтралі­зації органічних токсикантів і важких металів, а також азотних і фо­сфорних сполук у ґрунтах. Біологічні методи можна умовно поді­лити на мікробіодеградацію забруднювачів, біопоглинання і пере­розподіл токсикантів.

Мікробіодеградація — це деструкція органічних речовин певни­ми культурами мікрофлори, внесеними у ґрунт або воду. Процес біорозкладання відбувається з помітною швидкістю за оптимальних темпера­тури й вологості. Мікробіодеградацію можна використовувати в усіх випадках, де природний мікробіоценоз зберіг життєздатність і видове розмаїття. Хоч процес іде вкрай повільно, його ефективність висока.

Біопоглинання — це здатність деяких рослин і найпростіших ор­ганізмів прискорювати біодеградацію органічних речовин чи акуму­лювати забруднення в клітинах.

Біологічні методи очищення від нафтозабруднень використовують досить рідко, оскільки для біорозкладу нафти під дією штучно культивованої мікробіологічної культури необхідні тривалий час і підвищені температури.


4.2. Механічні методи очистки довкілля від нафти


Найпоширенішими механічними методами очистки навколишнього середовища є локалізація розливу, збір забруднень за допомогою шнекових, всмоктуючи, переливних (порогових) гідродинамічних пристроїв (з використанням відцентрових сил).

Для очистки промислових вод в промисловості найбільшого поширення набули відстоювання, фільтрування та центрифугування.

Відстоювання - найбільш простий і часто вживаний спосіб виділення із стічних вод грубодисперсних домішок, які під дією гравітаційної сили осідають на дні відстійника або спливають на його поверхні.

Нафтохімічні підприємства (нафтобази, нафтоперекачувальні станції) обладнали різними відстійниками для збору і очищення води від нафти і нафтопродуктів. Для цієї мети звичайно використовують стандартні сталеві або залізобетонні резервуари, які можуть працювати в режимі резервуару-накопичувача, резервуару-відстійника або буферного резервуару залежно від технологічної схеми очищення стічних вод [32].

Виходячи з технологічного процесу, забруднені води нафтобаз і нафтоперекачувальних станцій нерівномірно поступають на очисні споруди. Для більш рівномірної подачі забруднених вод на очисні споруди служать буферні резервуари, які обладнали водорозподільними і нафтезбірними пристроями, трубами для подачі і випуску стічної води і нафти, рівнеміром, дихальною апаратурою і т.д. Оскільки нафта у воді знаходиться в трьох станах (легко-, важковідділима і розчинена), то потрапивши в буферний резервуар, легко- і частково важковідділима нафта спливає на поверхню води. У цих резервуарах відокремлюють до 90-95% легко віддільних нафт.

Перед відкачуванням води, що відстоялася, з резервуару спочатку відводять нафту, що спливла, і випавший осад, після чого відкачують освітлену воду. Для видалення осаду на дні резервуару влаштовують дренаж з перфорованих труб.

Схема нафтоловушек представлена на малюнку 4.1.

вырезано


вырезано


а

б

Рис. 4.1. Горизонтальна та тонкошарова нафтоловушки

а – горизонтальна нафтоловушка: 1 – корпус, 2 – гідроелеватор, 3 – збір нафти, 4 – нафтозбірна труба, 5 – нафтостримуюча перегородка, 6 – транспортер, 7 – приямок для осаду.

б – тонкошарова: 1 – вивід забрудненої води, 2 – нафтозбірна труба, 3 – перегородка, 4 – плаваючий пінопласт, 5 – шар нафти, 6 – ввід стічної води, 7 – секція із гофрованих пластин, 8 – осад.

Одним з технічних пристосувань для збору нафтової плівки з поверхні води є безнапірний гідроциклон.

В даному випадку проводять відсмоктування води з гідроциклону по патрубку, розташованому по дотичній внизу конічної частини гідроциклону. Таке розташування патрубка дає можливість утворювати всередині гідроциклону обертання рідини, причому надходження води з водоймища відбувається у верхній частині гідроциклону.

Зібрана з поверхні води плівка нафтопродуктів, потрапляючи в гідроциклон як легша, збирається в його центрі. У міру збільшення кількості нафтопродуктів в середині нього утворюється конус з нафтопродуктів, який, збільшуючись в розмірі, досягає нафтового забірного патрубка, розташованого в центрі. Нафтопродукти по цьому патрубку скидаються в спеціальні ємності на березі водоймища.

У нафтовій і нафтохімічній промисловості також застосовують фільтри із зернистими матеріалами, які за швидкістю фільтрування діляться на повільні, швидкі і надшвидкісні. Зернисті матеріали розміщують в певному порядку і щоб уникнути винесення їх з фільтру застосовують спеціальні дренажні системи, які підтримують шари.

Для очищення стічних вод, які містять нафтопродукти розроблена нова технологія з використанням еластичних полімерних матеріалів, зокрема, еластичного пінополіуретану (рис. 4.2). Цей матеріал має відкрито-осередчасту структуру з середнім розміром пір 0,8-1,2 мм і щільністю 25-60 кг/м3. Еластичний пінополіуретан характеризується високою пористістю, механічною міцністю, хімічною стійкістю, гідрофобними властивостями, що забезпечує значну поглинаючу здатність нафтопродуктів.

Технологія роботи фільтрів наступна [34]. Стічна вода по трубопроводу 1 поступає в розподільну камеру 2 і через регулюючий вентиль 3 і водорозподільні вікна 4 подається у фільтр 5, заповнений пінополіуретаном 6. Пройшовши через шари філтроматеріалу, стічна вода очищається від масла і зважених речовин і через сітчасте днище 13 відводиться по трубопроводу 14. Для підтримки постійного рівня води, що очищається, у фільтрі передбачена камера 12 з регулюючим вентилем 11. Регенерація частинок пінополіуретану здійснюється спеціальним пристроєм, встановленим на пересувному віху 10, що дозволяє регенерувати весь об'єм фільтру. Насичені маслом частини пінополіуретану ланцюговим елеватором 7 подають на віджимні барабан 8 і, звільнивши від маслоподібних і зважених речовин, знов подають у фільтр. Віджаті забруднення по збірному жолобу 9 відводять для подальшої переробки. (рис. 4.2).

вырезано
Рис. 4.2. Схема поліуретанової о фільтру

Такі фільтри доцільно застосовувати після попереднього очищення стоків в нафтеловушках. Очищену воду можна використовувати в технічному водопостачанні промислових підприємств.

Нині поширене просте механічне видалення забруднених ґрунтів за допомогою різних машин і вивезення їх для захоронення чи знешкодження. Механічне перемішування з вібросепарацією використо­вують у шляхових машинних станціях на залізниці для очищення щебеневого баласту — верхньої частини залізничної колії від дрібної фракції та пилу, що містить солі важких металів. Для очищення ґрунту і щебеню від важких металів і нафтопродуктів механічне перемішування поєднують із промиванням водою. Фірма «RAIL-PRO» (Голландія) робить очищення промиванням водою щебеневого баласту залізничних колій від нафтопродуктів і важких металів після глибокого капітального ремонту залізничної колії. На заводі очищають до 95 % баласту вырезано

Слід відмітити, що вивченню трансформації всієї системи сполук, що входять до складу нафтопродуктів, приділяється недостатньо уваги. Швидкість розкладання нафти за даними різних авторів розрізняється в п'ять і більше разів. Відновлення первинної продуктивності земель при активній рекультивації відбувалося в одних випадках протягом року, в інших - розтягується від декількох років до 12 і більше. Ці відмінності пояснюються різними ґрунтово-кліматичними умовами, в яких проводилися спостереження.

Очевидно, що розробити єдині рекомендації по захисту і рекультивації земель, порушених при транспортуванні, здобичі і переробці нафтопродуктів для всіх районів країни неможливо. Щоб зробити ці заходи найбільш ефективними, їх необхідно прив'язувати до ландшафтного районування території країни. Одержати такі дані можна шляхом постановки спеціальних експериментів на природних моделях, які дозволять побудувати імітаційні математичні конструкції для прогнозування наслідків забруднення ґрунту нафтопродуктами і суміжних середовищ нафтопродуктами оцінки ефективності природних процесів самоочищення та планування засобів їх підсилення.

Для очищення поверхні водних об’єктів від нафтопродуктів також використовують біологічні методи очистки.

Тут намічаються, принаймні, три основні напрямки пошуків [20]. Перш за все, це очистка за допомогою рослин, котрі засвоюють деякі забруднювачі, що містяться у воді, в тому числі і вуглеводні. Застосування цього методу принципово можливе для біологічної нейтралізації нафтовмісних, наприклад, баластних вод в акваторіях портів.

Другий напрямок включає пошук, дослідження живих істот, здатних уловлювати і переробляти забруднювачі води, в першу чергу вуглеводні. В цьому плані найбільшою увагою біологів користуються молюски, і зокрема мідії. Вивчення процесів їх життєдіяльності показало, що молюски виконують велику роботу по фільтруванню води. Так, крупний молюск може пропустити через себе 70 л води за добу. Проблема полягає в тому, щоб знайти такі види молюсків та інших живих істот і цілеспрямовано їх використовувати для очищення води від забруднювачів. Одним з таких можливих молюсків-санітарів вважають дрейсену, котра мешкає в Московському морі.

Третій напрямок - пошук анаеробних бактерій, які в умовах річки або моря могли б швидко розмножуватися на вуглеводнях, плаваючих у воді (і розчинених в них), і перероблювати їх у корисні або нейтральні для гідросфери речовини.

5. Переробка та утилізація нафтошламів

5.1. Основні напрями переробки і утилізації нафтошламів


В результаті виробничої діяльності при здобичі, транспортуванні і переробці нафти-сирцю утворюються нафтошлами. Оскільки будь-який шлам утворюється в результаті взаємодії з конкретним за своїми умовами навколишнім середовищем і протягом певного проміжку часу, однакових по складу і фізико-хімічним характеристикам шламів в природі не буває.

вырезано

Азеотропна перегонка. Багато органічних речовин з водою утворюють азеотропні, тобто нероздільнокиплячі суміші. Азеотропні суміші, компоненти яких необмежено розчинні один в одному, називаються гомоазеотропними. Такі азеотропи, як правило, характеризуються мінімальною температурою кипіння. Якщо початкова концентрація суміші співпадає зі складом постійнокиплячого азеотропу, то при перегонці ніякого концентрування і тим більше розділення не буде. В стічних водах домішок, зазвичай, відносно небагато. Тобто, їх концентрація значно менша, ніж концентрація цього компоненту в постійнокиплячій азеотропній суміші Сазп ‹‹ Саз). У такому випадку поступове википання суміші призводить до збагачення рідкого залишку висококиплячим компонентом, тобто, водою.

Для повнішого вилучення домішок із стічних вод методом перегонки необхідно відганяти значну кількість води (5-10 % та більше). У випадку ж відгонки домішок, що утворюють з водою азеотропні суміші, та малий вміст компонентів, які відганяються, у стічних водах (значно менший, ніж концентрація у азеотропній суміші) зумовлює протікання процесу перегонки за закономірностями, що описують процес простої перегонки.

Ректифікація як метод очищення використовується для вилучення із стічних вод багатьох органічних домішок (бензолу, хлорбензолу, бутилацетату та інших).

Процес ректифікації здійснюється шляхом багаторазового контакту між нерівноважною рідкою та газоподібною фазами, що рухаються назустріч одна одній. При взаємодії фаз між ними відбувається масо- та теплообмін, зумовлені прагненням системи досягнути стану рівноваги. В результаті кожного контакту компоненти перерозподіляються між фазами: пара дещо збагачується низькокиплячим компонентом, а рідина – висококиплячим. Багаторазовий контакт приводить до того, що суміш розділяється практично на індивідуальні компоненти.

Ректифікація проводится у колонах неперервної або періодичної дії. Внизу колони рідина кипить. Пара, що виходить, є практично майже чистим висококиплячим компонентом. Рухаючись угору, пара весь час збагачується низькокиплячим компонентом. На виході із колони пара стає майже чистим низькокиплячим компонентом. Вона конденсується, і частина конденсату повертається у колону на зрошення її – ця частина називається флегмою. Так створюється рідка фаза, яка рухається назустріч парі. Рухаючись униз, рідка фаза, контактуючи з парою, збагачується на висококиплячий компонент усе більше і більше. А на виході із колони, тобто у кубі, вона є практично чистим висококиплячим компонентом.

При азеотропній ректифікації використовується розділяючий компонент, який утворює з одним із компонентів стічної води азеотроп з мінімальною температурою кипіння. В результаті відганяється більш летка азеотропна суміш, а у кубовому залишку міститься практично чистий другий компонент. Прикладом такого методу може бути вилучення оцтової кислоти із водного розчину. При цьому розділюючим компонентом може бути етилацетат, бутилацетат, дихлоретан та інші.

Переваги методу – простота і ефективність; недолік – великі витрати тепла. Тому даний метод варто використовувати для очищення невеликих кількостей концентрованих стічних вод, які забруднені цінними домішками.


5.6. Переробка нафтових відходів шляхом фазоразділення нафтошламів


Типовим способом розділення нафтошламів на фази є трьохфазне розділення в центрифугах. «Трифазне» центрифугування - метод, що дозволяє у відцентровому полі виділити фази, присутні в нафтошламах, а саме - нафтову, водну і тверду фази.

м

Слід зазначити, що при використанні очищених вод у водооборотних системах різних виробництв не потрібні такі низькі концентрації нафтопродуктів в цих водах, як при скиданні у водотоки або системи комунальної каналізації. Тому у водооборотних системах етап доочистки на адсорбційних фільтрах звичайно не передбачається, що істотно спрощує і зменшує вартість очисних споруд. Більш того, якщо в стічних водах містяться тільки нестабілізовані нафтопродукти, то технологічна схема очищення цих стоків у водооборотних системах може бути прийнята безреагентною.



На рис. 6.2 приведені можливі варіанти принципових схем очищення нефтовмісних вод, що містять нестабілізовані, слабостабілізовані і сильно стабілізовані нафтопродукти. Ці технологічні схеми в тому або іншому варіанті реалізовані на практиці і підтвердили свою високу ефективність і надійність. Вибір варіанту технологічної схеми проводиться з урахуванням реальних якісних показників нефтовмісних вод, що підлягають очищенню, витрати стоків і вимог до якості очищених вод. При цьому слід уникати застосування в технологічній системі очищення проміжних перекачувань нефтовмісних стоків для запобігання додаткового емульгування нафтопродуктів і диспергування заздалегідь коагульованих компонентів. Тому більш обгрунтованим і раціональним технологічним рішенням є застосування безнапірних схем очищення нефтовмісних вод.

вырезано
вырезано
вырезано
Рис. 6.3. Принципові схеми очищення стічних вод, які містять нестабілізовані (а), слабостабілізіровані (б) або сильностабілізіровані (в) нафтопродукти

Окрім проблеми очищення нафтовмісних вод, актуальним і на сьогодні не до кінця вирішеним є питання переробки відходів водоочистки, які містять нафтопродукти. В даний час утилізувалися лише уловлені в процесі очищення нафтопродукти, а осади і нафтошлами після накопичення і обезводнення, як правило, вивозяться на полігони промислових відходів. Таке рішення не є екологічно обгрунтованим, у зв'язку з чим пропонуються і реалізуються на практиці різні технології витягання нафтопродуктів із стоків осадів і нафтошламів, що утворюються в процесі очищення. Особливо ефективним способом переробки їх є біологічна або термічна деструкція нафтопродуктів, які містяться в твердих відходах. Після цього сади і шлами можуть утилізувати або бути вивезений спільно з іншими промисловими відходами.

Для знешкодження твердих нафтовмісних відходів можливо застосування термодесорбції.

Термодесорбційна система призначена для знешкодження твердих нафтовмісних відходів. Система дозволяє очищати самі різні тверді нафтовідходи, такі як:



  • грунти забруднені в результаті аварійних проток нафти і нафтопродуктів;

  • тверда фаза, одержана в результаті попередньої переробки рідких нафтопродуктів (нафтошламів), наприклад, кек після "трифазного" центрифугування;

  • тверді донні відкладення з резервуарів зберігання нафти і важких нафтопродуктів (мазуту);

  • відпрацьовані каталізатори вживані при переробці нафти і ін.

Технологічний процес полягає в наступному (рис. 6.3). Початковий матеріал подається в приймальний бункер-живильник термодесорберу, а з нього за допомогою системи шнекових транспортерів безпосередньо в барабан (піч) термодесорберу, який обертається і де побічно, через стінку барабана нагрівається до температур, що забезпечують видалення вуглеводнів. При цьому вуглеводні, які видаляються з матеріалу не спалюються, а випаровиваються. Досягається це забезпеченням нагріву матеріалу до температур випаровування найбільш "важких" фракцій вуглеводнів, а так само при недоліку кисню в печі. Оброблений матеріал має залишковий вміст вуглеводнів, що забезпечує подальшу класифікацію обробленого матеріалу як безпечного для навколишнього середовища.

При вмісті в початковому живленні термодесорберу вуглеводнів в межах 15 - 20% і води до 30%, процес термодесорбції протікає практично в авто термічному режимі, тобто тепла від спалювання утилізованих в процесі термодесорбції вуглеводнів достатньо для нагріву знов поступаючого матеріалу. Якщо тепло для підтримки необхідної температури недостатньо, включається пальник.



вырезано
Рис. 6.3 Узагальнена схема технологічного процесу термодесорбционной установки.

1 - живильний матеріал; 2 - гази і пари, які відходять; 3 - очищений газ; 4 - топкові гази на обігрів; 5 - відпрацьовані топкові гази; 6 - повітря на спалювання, регулювання темпу; 7- паливо (дизпаливо, природний газ); 8 - забруднене масло; 9 - шлам фільтру; 10- забруднена вода; 11 - охолоджене масло; 12 - очищене масло; 13 - очищений від вуглеводнів матеріал; 14 - вапно (опційно).



вырезано

і виводяться з системи на вторинне використання. Несконденсовані гази прямують в камеру, де здійснюється їх спалювання і використовуються надалі для обігріву останнього.

Очищена в термодесорбері тверда фаза охолоджується водою у вигружному шнековому конвеєрі (через стінку і порожнистий вал) до температури 90-100°С і подається в контейнери об'ємом 2,0 м3.

При продуктивності термодесорберу 2,0 м3/год (або 2,8 т/год) за початковим матеріалом, вихід обробленого матеріалу складе приблизно (2,8 х 0,75) =2,1 т/год. Оброблений матеріал може надалі утилізуватися або використовуватися як оборотний матеріал для забезпечення необхідних показників по вологості і сипучості початкового матеріалу.


Висновки


Аналіз літературних джерел та теоретичні дослідження дозволяють зробити наступні висновки:

  1. Нафта і нафтопродукти є дуже важливим для господарської діяльності ресурсом, від якого людство поки ще не можне відмовитись.

  2. На всіх стадіях виробничого циклу використання нафти та її похідних – видобування, переробка, транспортування, зберігання, споживання – утворюються відходи, які є дуже небезпечними забрудниками навколишнього середовища.

  3. В цілому більшість прикладних проблем очищення нефтовмісних вод вже зараз можуть бути вирішені на сучасному рівні. Цей рівень припускає ефективність, надійність, гнучкість і економічність технологічних рішень, а також довготривалу, не менше 15-20 років, безвідмовну роботу вживаного водоочисного устаткування. Оскільки не всі з пропонованих на ринку розробок відповідають цим умовам, то при виборі варіанту очисних споруд слід віддавати перевагу перевіреним на практиці технологічним комплексам очищення нефтовмісних вод.

  4. Створення багатофункціонального устаткування для ефективного очищення навколишнього середовища від нафтопродуктів і організація серійного його випуску є найбільш прогресивним напрямом розвитку техніки.

  5. Серед методів боротьби з забрудненням довкілля нафтою та її похідними найбільш раціональними є методи, які дозволяють утилізувати та рекуперувати нафтопродукти задля їх вторинного використання.

  6. Розроблені рекомендації щодо вибору технологічної схеми очистки забруднених вод і запропонована технологічна схема ліквідації твердих відходів, забруднених нафтою є актуальними і можуть бути промислово впроваджені.

Список використаної літератури


  1. Геология и геохимия нефти и газа: учебное пособие/ М. В. Бордовский, А. А. Бакиров, В. И. Ермолкин - под ред. В. И. Ермолкина, 1993г.

  2. Андреев П. Ф. и др. Превращение нефти в природе. – Л.: Гостоптехиздат, 1958.

  3. Бенашвили Е. М. Разделение углеводородных и гетероатомных соединений нефти. – Тбилиси: Мецниереба, 1987. – 152 с.

  4. Добрянский А. Ф. Химия нефти. – Д.: Гостоптехиздат, 1961.

  5. Геология нефти и газа и нефтегазоносных провинций: учебное пособие/ А. К. Мальцева, Д. А. Бакиров, В. И. Ермолкин – М: институт Губкина, 1998г.

  6. Строганов Н.С. Сравнительная чувствительность гидробионтов к токсикантам // Общая экология. Биоценология. Гидробиология. - 1976.

  7. Миронов О.Г. Нефтеокисляющие микроорганизмы в море. - Киев: Наукова думка, 1971. - 234 с.

  8. Миронов О.Г. Проблема самоочищения и гидробиологический метод борьбы с загрязнением морской среды // Биологическое самоочищение и формирование качества воды. - М.: Наука, 1975. - С. 19 - 22.

  9. Телитченко М.М. Формирование биологической полноценности воды гидробионтами // Биологическое самоочищение и формирование качества воды. - М.: Наука, 1975. - С. 9 - 14.

  10. Стокер Х.С, Сигер С.Л. Загрязнение органическими веществами (нефть, пестициды и ПАВ) // Химия окружающей среды: Пер. с англ. / Под ред. А.П. Цыганкова. - М.: Химия, 1982. - 672 с.

  11. Брикс А.Л., Шпак О.М. Прогноз розповсюдження забруднення підземних вод нафтопродуктами в долині Нижнього Дніпра (район м. Херсон).  // Вісник УБЕНТЗ. Матеріали міжн. наук.-техн. наради “Екологія в нафтогазовій промисловості”, Київ. — 1998. — C. 15-16.

  12. Борисова Е., Куракова Л. Изучение влияния нефтяных пленок на испарение с водной поверхности с помощью эвапориметра // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды: Сб. науч. тр. - 1990. - Вып. 8.-С. 136-144.

  13. Бреховских В.Ф,, Мазавина С.С., Немировская И.А. Особенности процесса испарения с водной поверхности в присутствии тонких пленок нефти // Водные ресурсы.- 1988. № 1. - С. 75 - 82.

  14. Афанасьева Ю.А., Рябинин А.И., Панюшкин В.Т., Назаренко C.A., Еремин В.П., Штевнева A.M. Изучение механизма деградации нефтепродуктов в морской воде с применением ИК-спектроскопии // Гидрохимические материалы. - 1978. - Т. 74. - С 92 - 98.

  15. Ахметов А.Ш., Беляев В.И., Миронов О.Г. Математическое моделирование эволюции нефтяных частиц в море // Водные ресурсы. - 1977. №4.-С. 103-112.

  16. Афанасьева Н.А., Писарева И.А., Иванова Т.А., Гейдаров Ф.А., Затучная Б.М. Формы нахождения нефтяных углеводородов на границе раздела различных сред и влияние их на распределение взвешенных веществ // Труды ГОИН. - 1990. - Вып. 182. - С 33 - 48.

  17. Каплин В.Т., Фесенко Н.Г. Загрязнение и самоочищение водоемов // Гидрохимические материалы. - 1967.- Т. 45. - С. 189- 206.

  18. Умови забруднення підземних вод нафтопродуктами в зоні водозаборів (на прикладі Херсонського вузла водозаборів) 2005 года. Автореф. дис... канд. геол. наук: 04.00.06 / О.М. Шпак; НАН України. Ін-т геол. наук. — К., 2005. — 24 с. — укp.

  19. Джигирей B.C. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб. - 2-ге вид., стер. - К.: Т-во "Знання", КОО, 2002. – 203 с. ISBN 966-620-108-9

  20. Франчук Г. М., Ісаєнко В. М., Запорожець О. І. Урбоекологія і техноекологія: навчально-методичний посібник. – К.: НАУ, 2007 – 200 с.

  21. Інженерна екологія: Підручник з теорії і практики сталого розвитку / В. А. Баженов, В. М. Ісаєнко, Ю. М. Саталкін та ін. – К.: Книжне видавництво НАУ, 2006. – 492 с. ISBN 966-598-283-4

  22. Ісаєнко В. М., Криворотько В. М., Франчук Г. М. Екологія та охорона навколишнього середовища. Дипломне проектування: Навч. посіб. – К.: Книжне видавництво НАУ, 20056. – 192 с. ISBN 966-598-234-6

  23. Клименко Л. П. Техноекологія. – Сімферополь: Таврія, 2000 – 542 с.

  24. Чекрыжов В. Экспериментальное исследование механизмов воздействия пленок нефти на газообмен между морем и атмосферой // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды: Сб. на)^. тр. -1990.-ВЫП. 8.-С. 127-135.

  25. Гапочка Л.Д., Бродский А.И., Кравченко М.Е., Федоров В.Д. Совместное действие нефти, нефтепродуктов и дисперсантов на сине-зеленые водоросли // Гидробиологический журнал.- 1980. - Т. 16. № 2.- С. 105-110

  26. Грушко Я.М., Кожова О.М., Мамонтова Л.М. Токсические вещества в сточных водах нефтехимических предприятий и их влияние на гидробионтов (Обзор) // Гидробиологический журнал.- 1978. - Т. 14.№ 2. - С. 55 - 59.

  27. Манихин В.И., Трофимов В.В. Математическое моделирование миграции химических веществ в системе вода - донные отложения // Геохимия природных вод: Труды Второго междунар. сим-ма. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-С. 253-261

  28. Разработка комплекса мер по охране и реабилитации р. Чусовой: Отчет о НИР. - Екатеринбург, 2002. - 149 с. - № ГР 02.20.03 02419.

  29. С. Л. Давыдова Экотоксикология нефти и здоровье человека Материалы Всероссийской научной конференции «Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека» / Под ред. Гичева Ю.П. — Новосибирск, 2002.

  30. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. — М.: Изд-во РУДН, 2006.

  31. Карелин Я.А., Попова И.А., Евсеева Л.А. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов - М.: Стройиздат, 1982.

  32. Захаров С.Л. Очистка сточных вод нефтебаз // Экология и промышленность России. - 2002. - январь С. 35-37.

  33. Куприенко П.И. Все об очистки сточных вод // Водоподготовка. - №2. - 2005. - С. 29-37.

  34. Родионов А.И., Клушин В.П., Торочешников И.С. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов - М.: Химия, 1989.

  35. Каменщиков Ф.А., Богомольний Е.И. Нефтяные сорбенти. - Москва-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика". - 2005. - 268 с.

  36. А.с. СРСР, № 998645. МКИ4 Е02В15/04. Опубл. в бюл. № 7, 1983.

  37. Патент ФРН № 2536807. МКИ4 С09К3/32, 1977.

  38. Безрудько О.В., Забела К.А., Крупа А.А. // Обзор информ. Нефт. промышленность. – Сер.: Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. – М.: ВНИИОЭНГ, 1985. – Вып. 5 (63). – 53 с.

  39. Мерц Р.Х., Косыгина К.Ф., Боксер В.Б. Плавающий углеродистый адсорбент для поглощения пленки нефтепродуктов на воде // Химия и технология воды. – 1998. – Т. 20. - № 3. – С. 301-304.

  40. Дьомкін А. В. Вступ до екологічної політики. - К.: Тандем, 2000. - 194 с.

  41. А.с. СССР № 1493666 А1, заявка № 4280617/31-13, заявлено 09.07.87, опубл. 15.07.89, бюл. № 26, МКИ4: C12N1/20, C02F3/34, Киевский технологический институт пищевой промышленности им. Д.К. Заболотного. Клюшникова Т.М. и др. Способ очистки подсланцевых сточных вод от нефтепродуктов.

  42. Радомська М. М. Природна трансформація нафтопродуктів у грунті як фактор нейтралізації його забруднення // Екологічна безпека держави: Матеріали Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів. – К.: НАУ, 2008. – с. 5-6.

  43. Крылов И.О., Ануфриева С.И., Исаев В.И. Установка доочистки сточных и ливневых вод от нефтепродуктов // Экология и промышленность России. – 2002. - июнь С. 17-19.

  44. Минаков В.В., Кривенко С.М., Никитина Т.О. Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений // Экология и промышленность России. – 2002. – май С. 7-9.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка