Файл: Оглавление Введение 1 1 Теоретические вопросы и зарубежная практика использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог 2.docx

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы.

Массированное применение рекультивационных мероприятий на нефтезагрязненных территориях в соответствии с существующими регламентами может только ухудшить ситуацию, по крайней мере на западносибирских месторождениях углеводородов.

С эколого-геологической точки зрения недопустим анализ эффективности рекультивации по содержанию загрязнителя только в поверхностных пробах грунта. Должен быть обязательным отбор проб из более глубоких горизонтов, в том числе ниже 0,5 м от поверхности земли.

Требуется поиск более адекватных схем рекультивации нефтезагрязненных грунтовых массивов.

Должна быть разработана более четкая государственная стратегия в отношении потенциальных загрязнителей природной среды нефтью и нефтепродуктами. В том числе необходим закон об ответственности нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих компаний за загрязнение территорий и требуется строгий контроль деятельности этих предприятий.

На сегодняшний день в заключительной стадии переработки нефтесодержащих отходов возникает вопрос дальнейшего использования очищенного грунта. Наиболее целесообразным представляется применение в дорожном строительстве.

Срок службы автомобильных дорог в природно-климатических условиях Урала в большей степени зависит от устойчивости земляного полотна, стабильности физикомеханических свойств грунтов. Обеспечить неизменные значения показателей свойств грунтов земляного полотна можно за счет гидрофобизации его или устройства тепло- и парогидроизолирующих прослоек, но они из-за дороговизны материалов не применяются.

Решение проблемы достижения стабильности физико-механических свойств грунтов земляного полотна автомобильных дорог за счет использования грунтов – задача актуальная и имеет важное практическое значение.

Предложения разработаны на основе использования закономерности перераспределения свободных нефтесодержащих веществ на поверхность минеральных частиц, обладающих высокой удельной поверхностью: известь негашеная измельченная или цемент.

Новообразованная пленка должна обладать адгезионной устойчивостью, исключающей миграцию нефтесодержащих веществ в окружающую среду [1]. Предлагаемая методика подготовки нефтесодержащих грунтов к применению в дорожном строительстве как в качестве гидрофобизирующих веществ или парогидроизолирующих прослоек, а также слоев оснований дорожных одежд, предусматривает интенсификацию процесса переноса нефтяных соединений на новые поверхности. Известно, что промышленные нефтесодержащие отходы (НСПО) состоят из минеральных частиц и пленки нефтепродуктов на их поверхности.

---

Пленка нефтепродуктов состоит из 2 условно разделенных слоев: физико-химическая связная пленка, непосредственно контактирующая с поверхностью минеральной частицы, ориентированная за счет сил молекулярного взаимодействия и гравитационных сил; и свободная пленка с хаотично расположенными молекулами, удерживающаяся за счет сил поверхностного натяжения.

Первая, адгезионно связная, гидрофобизирующая минеральные частицы пленка устойчивая, под воздействием температуры и воды не отделяется и не мигрирует в окружающую среду. Прочность пленки равна прочности минеральных подложек. Частицы грунта, покрытые связной пленкой нефтепродуктов, не меняют физико-механические свойства, обеспечивают устойчивость земляного полотна. Вторая свободная пленка нефтесодержащих продуктов неустойчивая и при воздействии воды и теплоты частицы ее отделяются от поверхности и мигрируют в окружающую среду.

Применение нефтесодержащих промышленных отходов в строительстве автомобильных дорог предусматривает выполнение двух комплексов технологических операций:

- перенос свободной пленки нефтепродуктов на чистые, не покрытые пленкой поверхности минеральных частиц, обеспечивающий формирование вязкой пленки, гидрофобизирующей и сохраняющей стабильность физико-механических свойств минеральных материалов;

- строительство конструктивных элементов автомобильной дороги с использованием нового материала.

Нефтесодержащие отходы в зависимости от происхождения отличаются, как правило, лишь по количественному соотношению ингредиентов, а по составу ингредиентов практически мало отличаются, поэтому связная пленка по своей структуре будет в основе своей типовой, характерной для всего ряда промышленных нефтесодержащих отходов.

Для многокомпонентного нефтесодержащего вещества толщина связной пленки на поверхности минеральной частицы определяется из условия присутствия молекул сложных углеводородов метанового, нафтенового, ароматического или бензольного рядов.

Первые ряды на поверхности минеральных частиц занимают молекулы, обладающие большим дипольным моментом, потенциалом и поляризуемостью. Последний ряд молекул первого вещества выполняет роль подложки и притягивает молекулы, обладающие меньшим потенциалом. Толщина связной пленки нефтесодержащих веществ определяется как сумма отдельных слоев. Толщина связного слоя и интенсивность переноса нефтепродуктов на чистую поверхность скелетной добавки или реакционного вещества зависит от температуры собственно нефтесодержащих отходов.

---

Потребное количество извести, необходимое для перевода нефтепродуктов из отхода в связное, не расслаиваемое состояние на поверхности вновь вводимых минеральных материалов, зависит не только от толщины связного слоя, температуры нефтеотходов, но и от их содержания. Выбор способа подготовки нефтесодержащих промышленных отходов к применению в строительстве автомобильных дорог зависит от конкретных условий пункта сбора и переработки загрязненных материалов: энергообеспечение, расстояния и условия доставки расходных материалов [2].

Первый этап подготовки НСПО к применению в дорожном строительстве включает внесение и перемешивание их с 50% объема негашеной извести, представляющей собой порошкообразный материал. Количество зерен мельче 0,08 мм должно составлять не менее 85%; удельная поверхность зерен извести после окончательного распада при гашении должна составлять 15·103 - 20·103 г/см2 ; содержание активных СаО + МgО, % по массе должно составлять для 1 сорта – 90%, 2 сорта – 80%, 3 сорта – 70%.

Известь тщательно перемешивается до получения однородной массы. Через 30 минут после окончания перемешивания НСПО с негашеной известью вводится вторая половина объема извести, то есть оставшиеся 50%. Если нефтесодержащие промышленные отходы представлены дисперсными частицами, несвязными между собой зернами, известь вносится непосредственно распределением ковшом экскаватора и перемешивается до достижения равномерного распределения нефтепродуктов и гашеной извести.

Если НСПО представлены илистой или глинистой связной минеральной составляющей, то вторая половина объема негашеной извести вводится в процессе перемешивания в смесительной установке. Приготовление смеси извести с НСПО осуществляется в установках цикличного действия. Продолжительность времени перемешивания одного цикла 2 мин. при применении смесителей принудительного (механического) перемешивания. Смесительные установки непрерывного действия можно применять для перемешивания НСПО с негашеной известью, если время прохождения ингредиентов в мешалке составляет не менее 2 мин.

Некоторые значения физико-механических свойств НСПО, применяемых для устройства слоев укрепленных оснований, предполагается достигать путем введения в смесь портландцемента. Подготовленные смеси НСПО разгружаются на спланированный и профилированный слой земляного полотна в кучи. Последующее их разравнивание производится с применением автогрейдеров. Уплотнение слоя осуществляется катками до коэффициента 0,98-1,0. Уложенный по ширине и толщине слой НСПО выдерживается в технологическом перерыве до нагревания верхней части слоя до 35°С на глубину 4-5см.

---

В жаркую погоду при интенсивном испарении воды из НСПО необходимо произвести доувлажнение до нормы, потребной для гидратации извести. Количество потребной воды определяется лабораторным контролем исходя из фактической влажности. Технологический перерыв для гидратации негашеной извести, перемешанной с НСПО – 60...70 мин [2].

Технологический перерыв для набора прочности при устройстве верхнего слоя земляного полотна – 3 суток, слоя основания – 7 суток. Продолжительность технологического перерыва может быть сокращена при применении Углеводородные и минеральные ресурсы 1269 комплексных добавок (ускорителей набора прочности и повышающих прочность) до 1 суток.

Возможно также введение высевок камнедробления, горелых пород угольных шахт, мелкой фракции 0-5 (0-10) мм природного слабопрочного щебня. В качестве высевок можно использовать отвалы пыли Теплогорского каменного карьера, высевки фракций 0-5 мм Чусовского, Утесовского, Вильвенского карьеров, высевки дробления шлаков Чусовского металлургического завода, горные породы угольных шахт Кизеловского бассейна.

Потребное количество минеральных материалов, необходимое для перераспределения свободной пленки НСПО рассчитывается исходя из содержания связующих в промышленных отходах и удельной поверхности вводимых минеральных материалов.

Качество подготовки НСПО для применения в строительстве автомобильных дорог контролируется:

- визуально по равномерности цвета минеральных частиц. Если наблюдаются отдельные темные пятна, то перераспределение свободной пленки нефти не достигнуто;

- ускоренной водной вытяжкой подготовленной смеси нефтесодержащих промышленных отходов при температуре 20±1°С в течении 1часа и длительной водной вытяжкой в течении 15 суток.

Выводы: предложения по применению НСПО в дорожном строительстве основаны на использовании закономерности перераспределения свободных нефтесодержащих веществ на поверхность минеральных частиц и образования связной адгезинной пленки, исключающей попадание ингредиентов нефти в окружающую среду и получения нового материала в качестве парогидроизолирующей прослойки.

---

2 Характеристика и анализ использования отходов нефтеперерабатывающих производств для строительства дорог

Любая дорога представляет собой отчужденную у природной среды полосу, искусственно приспособленную к движению с заданными техническими и экологическими показателями.

В ходе проектирования автодороги и дорожно-эксплутационных служб, классы опасности, количество образовавшихся отходов определены согласно законодательству Российской Федерации в соответствии с требованиями директивных и нормативных документов. Классификация отходов приводится в соответствии с Приказом Федеральной службы по надзору в сфере природопользования от 22.05.2017 № 242 «Об утверждении Федерального классификационного каталога отходов» (зарегистрирован в Минюсте России 08.06.2017 № 47008).

В период эксплуатации автодороги образуются следующие виды отходов:

- смет с мостов, развязок в разных уровнях и путепроводов, с территории площадок отдыха и пункта ДПС;

- бытовые отходы с площадок отдыха, автобусных остановок, пункта ДПС;

- отходы дорожно-эксплуатационных участков, обслуживающих трассу.

- производственные процессы по обслуживанию автодорожной техники;

- замена отработанных люминесцентных и ртутных ламп наружного и внутреннего освещения;

- обслуживание локальных очистных сооружений (бытовой канализации, дождевой канализации и очистные сооружения мойки автомобилей);

- уборка территории в теплый период года;

- нефтешлам от зачистки резервуаров хранения топлива;

Отходы при эксплуатации автодороги:

Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки отработанные и брак

Обтирочный материал, загрязненный маслами (содержание масел 15% и более)

Всплывающая пленка из нефтеуловителей (бензиноуловителей)

Шлам очистки трубопроводов и емкостей (бочек, контейнеров, цистерн, гудронаторов) от нефти

Песок, загрязненный маслами (содержание масел 15% и более)

Фильтровочные и поглотительные отработанные массы, загрязненные опасными веществами (Отходы обслуживания локальных очистных сооружений)

Отходы (осадки) при механической и биологической очистке сточных вод (Осадок очистных сооружений)

---