Файл: Работа выполнена на 67 страницах и включает 73 источника литературы.pdf

извлекаются не полностью,
остаются значительные количества эмульгированной нефти, содержащей воду и твердые частицы. Как показали исследования, разделение шламов сепарацией на центрифугах для некоторых видов шламов неэффективно.
Очистка ультразвуком. Ультразвук достаточно эффективен для очистки грунта от нефтепродуктов. При схлопывании кавитационных полостей возникают микроструи с высокими линейными скоростями. Они срывают нефтяные загрязнения с поверхности твердых частиц. Эффективность очистки с использованием такой технологии составляет около 99,5–99,8%. Происходит ионизация и активация молекул, которая стимулирует процессы окисления и полимеризации углеводородных молекул.
Биовентиляция. В США самым распространенным методом очистки загрязненных почв и грунтовых вод является биовентеляция. Сущность его заключается в том, что в загрязненную зону через специальные вертикальные или горизонтальные скважины нагнетается воздух в количестве, достаточном для снабжения кислородом почвенных бактерий, разлагающих органические соединения до СО2 и воды. Под действием потока воздуха жидкие загрязнения вместе с потоком воздуха транспортируются через почву. К моменту достижения ими поверхности большая часть загрязнений успевает разложиться под действием бактерий. Тем самым значительно снижается загрязненность отходящих газов и уменьшаются затраты на его очистку.[69]
3.5.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
К физико-химическим способам очистки грунтов относятся обработка их в устройствах различного типа подогретыми водными растворами в присутствии поверхностно-активных веществ (ТМС Супринол) или других химических реагентов, экстракция нефтепродуктов из почв различными растворителями, в том числе вакуумная экстракция и др., к их числу можно отнести также известкование загрязненных нефтью грунтов – обработку грунта негашеной известью в количестве 0,5-5% от массы разлитого нефтепродукта, в результате чего образуется твердый продукт, прочно удерживающий нефтепродукты в виде комплексных соединений.

3.6.ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Экстракция с
помощью растворителей.
Методы очистки нефтесодержащих отходов заключаются в добавлении специальных химических реагентов. Растворители должны полно и достаточно просто регенерироваться с небольшимиэнергозатратами.
Экстракционные методы выделения ароматических углеводородов основаны на избирательной растворимости их в полярных растворителях. В зависимости от типа реагента с загрязнением могут происходить следующие процессы:
осаждение,
замещение,
окисление-восстановление,
комплексообразование.
Дорогая и
низко производительная технология. Требует регенерации растворителя.
В практике рекультивации существует еще один способ очистки шламовых амбаров - при помощи моющих растворов на основе ПАВ. В отличие от растворителей, они разбавляются водой до 1-5%, что делает их привлекательными по цене, и не требуют сбора и вывоза грунта на место обработки. Замывка осуществляется на месте с помощью аппаратов высокого давления, а всплывшая водонефтяная эмульсия откачивается горизонтальными насосами. Процесс может проходить как в горячей, так и в холодной воде. Суть процесса заключается в том, что активные вещества отрывают нефтепродукты с твердых поверхностей и выталкивают их в отдельную фазу. Эта технология пожаробезопасна и позволяет, после недолгого отстаивания водонефтяной эмульсии, собрать всплывшие углеводороды для дальнейшей переработки. А
оставшийся водный раствор пригоден к повторному использованию.
Дальнейшая очистка грунта, при необходимости, уже может производиться биологическими методами.[37]
3.7.ТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Термодесорбция и
термодеструкция:
процессы термического воздействия на нефтезагрязненный материал (обычно на грунты и буровые шламы), такой способ предполагает предварительное обезвоживание отходов. В
ходе нагрева в барабанной печи происходит выпаривание углеводородов.

Содержание углеводородов в таком материале значительно снижается. Можно говорить о 0,5% остаточного содержания углеводородов в материале после термического обезвреживания. Сам конечный материал можно использовать в качестве строительного песка или рекультиванта. Недостаток в том, что метод требует сбора и вывоза грунта, его предварительного обезвоживания.
Оставшаяся минеральная часть после термодеструкции может использоваться в качестве сырьевых компонентов при строительстве, но происходит потеря ценных углеводородов.
Утилизация отходов сжиганием: Одним из методов удаления нефтяных загрязнений из почвы на месте является их уничтожение путем сжигания.
Избыток нефтепродуктов предварительно собирается любым подходящим образом. Этот способ имеет множество отрицательных сторон. При его осуществлении происходит вторичное загрязнение окружающей среды за счет образования продуктов неполного сгорания углеводородов. Наблюдается также выгорание растений, семян, органических составляющих почвы и нарушение биоценоза в целом, поэтому этот метод применим лишь в случае возникновения критической аварийной ситуации, при больших разливах нефтепродуктов, когда создается угроза источникам питьевого водоснабжения и
близко расположенным грунтовым водам.[29]
3.8.БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Биологический метод основывается на специфических способностях микроорганизмов. Микроорганизмы способствуют разложению нефти на простые соединения, а также накоплению органического вещества.
Преимущества биологической очистки:
экологическая безопасность,
возможность разложения загрязняющих веществ до безвредных промежуточных продуктов, сохранение структуры почвы, отсутствие дополнительного загрязнения окружающей среды.
Биоразложение происходит за счет аэробной микрофлоры, которая использует для своего развития процессы окисления компонентов нефти.
Особое значение в этом процессе имеют микроорганизмы, которые осуществляют внутриклеточное окисление углеводородов.

Для ускорения процесса окисления нефти микрофлорой необходимо создание оптимальных условий. Биопрепараты, как правило, используются после завершения физико-химического этапа деградации нефти. Использование микроорганизмов имеет определенные ограничения, в т.ч. ограничена длительность процесса и зависимость от внешних природно-климатических факторов.[7]
На протяжении последних десятилетий интерес ученых к изучению углеводородокисляющих микроорганизмов заместно возрос. Многочисленные исследования связаны с биотрансформацией, биодеградацией и биоремедиацией нефтяных углеводородов (УВ), и вопросы использования нефтедеградирующих организмов для очистки окружающей среды сегодня занимают центральное место в нефтяной микробиологии. Результатом научных трудов в этой области стали различные разработки по биоремедиации нефти, в том числе активные штаммы-нефтедеструкторы и их консорциумы, на основе которых в России и за рубежом производятся коммерческие биопрепараты для ликвидации углеводородных загрязнений. Помимо жизнеспособных клеток микробов они содержат различные добавки во всевозможных сочетаниях (навоз+опилки,
сорбент+ферменты+минеральные добавки и т.д.). (рис.4)
Несмотря на перспективность применения данных препаратов недропользователи зачастую относятся к подобным технологиям скептически из-за их относительно высокой стоимости, узкого диапазона применения, а экологи выступают против интродукции микроорганизмов в окружающую среду. Дело в том, что непродуманное внедрение активных штаммов в среду может вызывать экологический дисбаланс, необратимо изменяя состав аборигенногомикробиоценоза. Кроме того, многие углеводородокисляющие микроорганизмы являются условно-патогенными и при определенных условиях могут вызывать инфекции человека и животных. Однако доказанных фактов вспышек эпидемических заболеваний в результате мер по биодеградации нефтяных загрязнений нет.
Более того,
современные молекулярно-биологические техники позволяют точно идентифицировать используемые культуры микроорганизмов и на ранних этапах исключить патогенные штаммы из разработки препарата.
С другой стороны, необходимо отметить, что промышленное производство многих биопрепаратов не организованно должным образом, для

их получения используются субстраты, по химической природе отличающиеся от УВ, что может приводить к проблемам в последующем использовании в реальных условиях; не в полном объеме проработаны технологические приемы очистки нефтезагрязненного материала биопрепаратами. Это отражается на результатах деятельности многочисленных фирм-подрядчиков, предлагающих на рынке биологические методы очистки. К сожалению, зачастую они не могут продемонстрировать хорошие результаты очистки (особенно в России), - это связано с
многочисленными нарушениями технологии применения биопрепаратов, их сомнительным качеством и низкой активностью.
Объективные сложности, сопутствующие применению микробных препаратов-биодеструкторов обусловлены, в первую очередь, условиями роста и жизнедеятельности микроорганизмов, входящих в их состав. Эффективность планируемых работ с биопрепаратами зависит от следующих факторов:
1. Количество вылившихся нефтепродуктов, площадь, глубина и степень загрязнения почв и вод.
2. Возраст загрязнения и, соответственно, текущий состав нефтепродуктов.
3. Распределение УВ по компонентам почвы и гидросферы, их биодоступность.
4. Продолжительность вегетационного периода (с круглосуточно положительными значениями температуры воздуха и поверхности почвы).
5. Тип, влагосодержание, кислотность и другие физико-химические параметры загрязнённой почвы или нефтешлама, их целевое назначение, а также особенности местногомикробиоценоза, растительности.
6. Возможность принудительной аэрации загрязнённого объекта.
7. Местные нормативы предельно допустимого содержания нефти и нефтепродуктов в грунте (например, стандарт ЕС чистой почвы составляет 400
ppm, а в РФ экологи иногда поднимают эту планку до фоновых 100 ppm).
Итак, оптимальная влажность процессов биодеструкции углеводородов в почве составляет 60-65%, и, как правило, для стимулирования естественных процессов самоочистки требуется регулярный полив, что приводит к увеличению затрат.
Процессы разложения углеводородов происходят главным образом в аэробной среде. Обеспеченность кислородом зависит от типа почвы, ее

влажности,
природы субстрата
(окисленные,
полуокисленные или бескислородные углеводороды), структуры микробного сообщества, и нередко возникает необходимость проводить периодическое рыхление. Кислотность почвы играет также важную роль
- в
природных условиях микроорганизмы-биодеструкторы активны в узкой области pH (нейтральные,
или близкие к нейтральным значения). Оптимальный уровень рН создается при помощи агрохимических мероприятий. Для стимуляции деятельности микроорганизмов необходимо проводить химическую мелиорацию с внесением минеральных солей.
Вышеуказанные мероприятия необходимы и при использовании методов активизации аборигенной микрофлоры без дополнительного внедрения чужеродных штаммов.
Количество и тип биопрепаратов для утилизации УВ определяется природой загрязнения,
его концентрацией,
химическим составом сопутствующих веществ и условиями проведения работ. На основании результатов лабораторных и полевых исследований подтверждено изменение степени биодеградабельности различных компонентов загрязнения в соответствии со следующей закономерностью (в порядке убывания):
растительные масла > пищевые жиры > парафины > дизельное топливо, керосин,
бензин, газовый конденсат >нефтемасла> мазут > сырая нефть. Таким образом,
ориентировочное соотношение биопрепарат/загрязняющие вещества выражается следующими данными:
- сырая нефть, мазут, кондесированные ароматические УВ – 1:10;
- машинное и моторное масла, вазелины, тяжелые фракции парафинов -
1:100;
- газовый конденсат, дизельное топливо, бензин, керосин, авиационное топливо, циклоалканы - 1:1000;
- н-алканы, растительные масла и животные жиры - 1:10000.
Из-за неравномерного химического и минералогического состава почв различных регионов на практике количество биопрепаратов определяется по результатам химического анализа объекта,
подвергаемого очистке.
Принимается, что для утилизации 1 т сырой нефти требуется не менее 5 кг биопрепарата. Естественно, что в природных условиях с непостоянством климатических и физико-химических параметров, а также наличием факторов,

ингибирующих рост микроорганизмов, продолжительность утилизации значительно возрастает и требует не только увеличения стартовых количеств,
но и дополнительных внесений биопрепаратов и минеральных удобрений.
Наибольшую активность биопрепараты проявляют при достаточно низкой концентрации нефти от 0,05 до 10,0%. При степени загрязнения выше
5% рекомендуется повторное внесение биогенных элементов для стимуляции процесса деструкции нефти, что приводит к дополнительным затратам. В
зависимости от предварительно проводимой оценки загрязненного УВ нефти участка принимается решение о проведении работ по биологической утилизации отходов прямо на месте (insitu-биоремедиация) или же применении exsitu-технологий, предполагающих съем загрязненного грунта или выемку нефтешлама из шламонакопителя. Следует помнить, что при свежем загрязнении УВ 20 % и выше, возможно, будет рентабелен процесс переработки отходов с выделением товарных компонентов нефти при помощи специализированного оборудования и
последующей биоремедиацией получившийся твердой фазы.
Как видно,
очистка с
применением микробных препаратов-нефтедеструкторов самих по себе является весьма сложным и неоднозначным по результативности процессом, эффективность которого зависит от большого количества факторов (климат, состав почвы, аэрация и т.д.).
При этом уже через несколько недель может наблюдаться подавление внесенных в почву микроорганизмов аборигенными микробными сообществами,
развивающимися на фоне вносимых удобрений. Кроме того, метод применим при содержании нефтепродуктов не выше 7-10%, что ограничивает его применение только на этапе окончательной очистки перед озеленением территории. Поэтому для утилизации нефтешламов и нефтезагрязненных грунтов необходима разработка комплексных технологий, включающих модуль применения биопрепаратов как составную часть успешного процессинга отходов. Подобные методики позволяют получать наименее опасные отходы
(5-й класс опасности). В качестве иллюстрации может служить схема,
описанная ниже.
Нефтяной шлам подается в емкость, где происходит смешение со специально подобранным эмульгатором и разогрев его от 40 до 80°С. Далее нефтешлам подается в декантирующую центрифугу. Под действием

центробежной силы в декантирующей центрифуге происходит разделение на три фазы: водную, нефтяную и твердую. Вода отводится в емкость и далее направляется на очистные сооружения. Нефтяная фаза выходит в промежуточную подогреваемую емкость и далее перекачивается на завод.
Твердая фаза транспортируется на полигон, где производят биологическую доочистку с применением подобранного консорциума непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов.
Таким образом, в настоящее время мнение специалистов в обсуждаемой области склоняется к тому, что для ликвидации нефтяных загрязнений и утилизации нефтесодержащих отходов необходимо сочетать различные механические и химические воздействия, а на завершающем этапе проводить биологическую доочистку до экологически и санитарно безопасного уровня.
Такие комплексные решения обеспечивают максимальную степень эффективности и безопасности для окружающей среды.

Осветленную жидкость откачивают насосами или другими средствами.
Вывозят или перекачивают для повторного использования (приготовление буровых растворов, жидкости для системы ППД) в соответствующие технологические участки и/или на очистные сооружения (или поля аэрации, или специальные очистные установки), и/или при удовлетворительном качестве (по санитарно-нормативным показателям) сбрасывают на рельеф.
Дают высохнуть и отвердеть содержимому амбара, при возможности используют отверждающие составы.
Как правило, кустовые площадки захламляются твердыми отходами буровых работ, строительными и ТБО, что представляет собой определенную проблему в связи удаленностью от специально отведенных мест складирования и захоронения отходов. Захоронение твердых отходов в рекультивируемом амбаре не только решает проблему утилизации отходов, но и способствует повышению безопасности проводимых работ по засыпке амбара. Отходы захороняют так, чтобы они не "выходили" на поверхность при просадке насыпного грунта и при продавливании.
Обваловку заваливают в амбар так, чтобы внутренняя поверхность (как правило, замазученная) захоранивалась остальной частью "тела" обваловки.
Начинают с укладки материалов с высокой поглотительной способностью
(при наличии)
перед засыпкой грунтом.
Таким распространенным материалом в районах нефтегазодобычи является верховой торф.
Грунт засыпают и планируют площадку с таким расчетом, чтобы исключить размыв и накопление воды над захороненным амбаром от осадков.
После разравнивания, вносят на поверхность площадки вермикомпост разбрасыванием или мелкой заделкой не менее 150 г/м2 (по сух.весу).
Вермикомпост - продукт переработки органических отходов дождевыми червями.
В практике рекультивации, на стадии био- и агромелиорации почв загрязненных нефтью и нефтепродуктами применяют бактериальные препараты
(штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов или ассоциаций микроорганизмов)
с одновременным или последующим внесением минеральных или органических (навоз животных) удобрений, высевают травосмеси.
Неконтролируемое внесение удобрений
(минеральных,