К.х.н Джигола
Л.А., Шустова Н.Ю., Рогатина (Симакова) Ю.М.
Астраханский государственный
университет, Россия
Методика отмывки нефтешламов
Нефтесодержащие отходы – это
ценное углеводородное сырье. Отмывка
шлама от нефтепродуктов в настоящее время является перспективным и удобным в
эксплуатации методом переработки.
Существуют следующие аналоги предлагаемой
в данной работе методики. Cпособ RU 2376083Cl включает
операции введения в нефтешлам
органических компонентов (растительные остатки), образования пористости
обрабатываемого материала, создания условий проникновения в материал кислорода,
завершения многокомпонентной взаимосвязи нефтеокисляющих углеводородоразлагающих
микроорганизмов с изменяющимся по структуре компостным составом с добавлением извести
или гипса, и превращения нефтешлама
и замазученного грунта в высокогумусированный почвогрунт [1]. Но нефти имеют
сложный химический состав: многочисленные вариации скелетной структуры
углеводородов обуславливают неодинаковую степень их доступности воздействию микроорганизмов.
Установлено, что алканы, нафтены и ароматические компоненты активно
метаболизируются микроорганизмами, причем более легкие фракции указанных
соединений могут полностью расщепляться. Более тяжелые, более конденсированные
циклические углеводороды достаточно устойчивы к бактериальному воздействию.
В способе RU 2311237Cl микробиологической
очистки нефтяных шламов и загрязненного нефтепродуктами грунта включает отбор
гидрофобных нефтеокисляющих микроорганизмов, наработку их биомассы,
иммобилизацию ее на сорбент "Эколан", добавку минеральных удобрений в
присутствии солей алюминия [2]. Данный способ связан с применением достаточно
дешевого сорбента, однако необходимые операции сбора и утилизации сорбента с
нефтью с очищаемой поверхности трудоемки и требуют применения большого
количества ручного труда, так как под действием почвенных растворов возможно
десорбция.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой
методике является способ RU 2412985Cl, в котором
используется композиция для отмыва нефтешламов, включающая ПАВ (неионогенный синтанол или
анионактивный волгонат)
и производные мочевины (карбамид), буру и триполифосфат [3]. Недостатки данного
способа - использование дорогих реагентов, необходимость предварительной
подготовки осадителя.
Целью данного исследования является разработка
методики отмыва нефтешлама с содержанием воды в пределах 25-65% и механических
примесей 6-35%. Результаты исследования моющей способности различных
технических моющих средств представлены в таблице 1.
Таблица 1. Физико-химические характеристики моющих средств
|
Технические моющие средства (ТМС) |
Концентрация раствора |
рН раствора |
Степень отмывки нефтешлама ТМС |
|
Рифей щелочной |
2 % |
11,8 - 12,8 |
0% |
|
Вода |
- |
6,0 – 8,0 |
2-3% |
|
Аквапетрол |
10 % |
8,0 – 9,0 |
5% |
|
ДС – 58 |
10 % |
6,0 – 7,0 |
12% |
|
Аквакат |
2 % |
12,0 - 12,4 |
15% |
|
Вега–н |
10 % |
11,0 -12,0 |
17% |
|
Na2CO3 |
15 % |
11,0 - 12,0 |
30% |
|
Акванад |
2 % |
2,0 - 2,5 |
35% |
|
МСН+СПАВ |
10% +1% |
11,0 |
85-95% |
Наибольшая степень отмывки нефтешлама (табл.
1) достигается при использовании моющего раствора, представляющего собой смесь водоотнимающей
композиции (МСН) и СПАВ. Дальнейшее исследования были проведены с
использованием этого раствора.
Было изучено влияние
количества операций отмывок на эффективность извлечения нефтепродукта из
нефтешлама с большим содержанием механических примесей. После каждой операции
отмывки содержание нефтепродукта в осадке (иле) уменьшается, следовательно, извлечение
нефтепродукта из нефтешлама с каждой новой операцией отмывки увеличивается.
Зависимость извлечения от числа операций отмывки имеет линейный характер,
используя МНК, получено следующее уравнение прямой: S = 25,623N – 4,44 (R2 =
0,99). Содержание механических примесей в
нефтешламе с каждой новой операцией отмывки
уменьшается и достаточно проводить 3-4 операции отмывки, чтобы снизить содержание
механических примесей до норм [4,5].
Таблица 2. Показатели
эффективности отмывки нефтешлама смесью МСН и СПАВ
|
Продукт |
Содержание мех. примесей, % [6] |
Содержание, % |
|||
|
Воды [7] |
Органики |
||||
|
в пересчете на сух. в-во |
[4] |
||||
|
Исходный нефтешлам |
47,14 |
19,8 |
58,0 |
22,2 |
|
|
Верхний слой (пленочный н/пр) |
5,85 |
2,86 |
21,28 |
75,86 |
|
|
Нижний слой (осадок) |
90,0 |
34,62 |
61,54 |
3,84 |
|
|
Нижний слой (осадок) |
55,11 |
12,94 |
76,52 |
10,54 |
|
Экспериментально установлено, что для
нефтешлама с небольшим содержанием механических примесей до 10% возможно
уменьшение концентраций компонентов моющей смеси в 5 раз. По результатам
исследования (табл.1-2) можно сделать вывод, что обработка исходного нефтешлама
моющей смесью позволяет отмыть нефтешлам на 85 - 90%. Отмывка другими моющими
средствами, водой или раствором СПАВ без МСН таких результатов не даёт.
Экспериментально установлено, что достаточно проводить 3-4 операции отмывки
нефтешлама: два раза моющей смесью, и один или два раза водой для снижения щёлочности.
Таблица 3. Показатели эффективности отмывки замазученного грунта
смесью МСН
и СПАВ в соотношении10:1
|
Продукт |
Содержание мех. примесей, % [6] |
Содержание, % |
||
|
|
||||
|
в пересчете на сух. в-во |
[4] |
Воды [7] |
органики |
|
|
Исходный замазученный грунт |
81,7 |
71,5 |
12,5 |
16,0 |
|
Верхний слой (пленочный н/пр) |
4,85 |
1,94 |
60,0 |
38,06 |
|
Нижний иловый слой после 3-х отмывок |
94,06 |
48,91 |
48,0 |
3,09 |
|
Нижний иловый слой после 6-ти отмывок |
93,94 |
3,57 |
96,2 |
0,23 |
Применение разработанной методики отмывки
нефтешламов для замазученных грунтов эффективно (табл. 3) и в зависимости от
степени загрязненности грунта достаточно проводить от 3 до 6 операций отмывок.
Для отмывки замазученного грунта возможно уменьшение содержания МСН в моющем
растворе в 2 раза. По результатам отмывок можно сделать вывод, что нижний
иловый слой с содержанием механических примесей 3,09 % и 0,23% (табл. 3) может
в дальнейшем использовать, как компонент в строительных и теплоизоляционных
материалах, в дорожном строительстве или быть захоронен [5].
Полученные результаты
исследований могут стать основой для разработки высокоэффективной технологии
очистки нефтесодержащих осадков, содержащих большое количество механических
примесей и загрязненных нефтью грунтов.
Литература:
1.Способ
переработки нефтешламов и очистки замазученных грунтов: заявка 2008125904/12 Рос. Федерация;
МПК B09C1/10 ; патентообладатели: Бурлака В.А., Бурлака И.В., Бурлака Н.В. ,
Быков Д. Е. ; заявл. 25.06.2008 ; опубл. 20.12.2009.
2.
Способ
микробиологической очистки нефтяных шламов и загрязненного нефтепродуктами
грунта: заявка 2006114976/13 Рос. Федерация; МПК
B09C1/10, C12N1/26; патентообладатель: Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный
университет"; заявл. 02.05.2006; опубл. 27.11.2007.
3.Композиция
для отмыва нефтешламов: заявка 2009124198/03 Рос. Федерация; МПК C11D1/02, C11D1/66, C11D3/06,
C09K8/584; патентообладатель: Институт
химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН); заявл.
24.06.2009; опубл. 27.02.2011.
4.Постановление от
22.07.1998 г. № 2329-м. Условия приёма и допустимая концентрация загрязняющих
веществ в сточных водах, отводимых абонентами в системы канализации г.
Астрахани.
5."Гигиеническое обоснование предельно-допустимой
концентрации нефтепродуктов в почве для республики Татарстан". Казань,
1997. Режим доступа: http://www.ecologylife.ru/utilizatsiya-2000.html
6.ГОСТ
6370-83. Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей.- М.:ИПК Изд-во стандартов, 1983.-5 с.
7.Гост
2477-65. Нефть и нефтепродукты. Методы определения содержания воды .- М.:ИПК Изд-во стандартов, 1966.-6 с.