Утилизация нефтесодержащих отходов и применение их в строительной отрасли



Утилизация нефтесодержащих отходов иприменение их встроительной отрасли

Тимофеев Эдуард Александрович, магистрант;

Курамшина Наталья Георгиевна, профессор, научный руководитель

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Согласно современным требованиям природопользования, выполнение любой хозяйственной деятельности не должно приводить к необратимым нарушениям природной среды. Добыча, транспортировка, хранение и использование нефтепродуктов относятся к наиболее агрессивным отраслям по сумме техногенных факторов, оказывающих воздействие на окружающую среду. Последствиями подобного воздействия могут повлечь за собой экологические проблемы [1].

Нефтесодержащие отходы оказывают негативное воздействие практически на все компоненты природной среды: поверхностные и подземные воды, почвенной покров, атмосферный воздух, животный и растительный мир, а также население региона. Одной из первоочередных проблем при обращении с нефтесодержащими отходами выступает выбор оптимальной схемы их утилизации или обезвреживания [5].

Защита природной среды от жидких и твердых буровых отходов, является важной задачей. Буровые отходы состоят из сточных вод, отработанного раствора и бурового шлама. Не менее актуальная задача — всесторонней экономии топливно-энергетических ресурсов, в том числе за счет рационального использования вторичных ресурсов [2, 3]. Отходы размещаются в специальных шламовых амбарах, снабженных противофильтрационным экраном, выполненным, чаще всего, из геомембраны. При этом залегание бурового шлама происходит на дне, а жидкая фаза располагается сверху. Распределение нефтяных включений в шламовом амбаре происходит следующим образом: 7–10 % находится буровом шламе, 5–10 % растворено в жидких отходах, а основная часть размещается на поверхности амбара, образуя плен [5].

В последние годы нефтедобывающими предприятиями в производство внедряются различные технологические решения, направленные на утилизацию нефтесодержащих отходов. Следует отметить, что унифицированного способа их переработки с целью обезвреживания и утилизации не существует. Все известные технологии переработки нефтесодержащих отходов и их характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика основных методов утилизации нефтяных шламов

Основной классификационный признак	Разновидность метода	Основные преимущества	Ограничение виспользовании
1	2	3	4
Термический метод	Сжигание в открытых амбарах	Не требует больших капитальных затрат	Неполное сгорание нефтепродуктов, опасность загрязнения атмосферы продуктами сгорания
	Сжигание в печах различного типа конструкций	Объем образующейся золы в 10 раз меньше исходного продукта	Большие затраты по очистке и нейтрализации дымовых газов
	Сушка в сушилках различных конструкций	Уменьшение объема в 2–3 раза. Сохранение ценных компонентов. Комбинирования с другими процессами	Большие расходы тепла
	Пиролиз	Высокая степень разложения. Возможность использования продуктов разложения	Высокие материальные и энергетические затраты
Химический метод	Затвердевание путем диспергирования с гидрофобными реагентами на основе извести или других материалов	Высокая эффективность процесса переработки нефтесодержащих отходов в порошкообразный гидрофобный материал, использование в дорожном строительстве	Требует применения специального оборудования, значительного количества негашеной извести высокого качества
1	2	3	4
Биологический метод	Биоразложение путем внесения нефтесодержащих отходов в пахотный слой	Сравнительно небольшие затраты и использование сельскохозяйственной техники	Требует значительных земельных участков, опасность загрязнения почвы вредными соединениями
	Биоразложение с специальными штаммами бактерий, биогенных добавок	Возможность интенсификации процесса. Требует незначительных капитальных и энергетических затрат	Требуется значительная подготовка земельных участков и специальное оборудование
Физический метод	Гравитационное отстаивание	Не требует больших капитальных и эксплуатационных затрат	Низкая эффективность разделения
	Разделение в центробежном поле	Возможность интенсификации процесса	Требуется специальное оборудование
	Разделение фильтрованием	Низкие затраты. Высокая степень надежности метода. Более высокое качество целевых продуктов	Необходимость смены и регенерации фильтрующихся материалов
	Экстракция	Требуется специальное оборудование, растворители	Необходимость регенерации экстрагента, неполнота извлечения из отходов
Физико-химический метод	Применение специально подобранных поверхностно-активных веществ	Возможность интенсификации процессов по методам биоразложения, гравитационного, разделение в центробежном поле	Высокая стоимость реагентов. Требует применения дозирующего оборудования, перемешивающих устройств.

Среди существующих методов разделения нефтесодержащих шламов наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулятов. Центрифугированием можно достичь эффекта извлечения нефтепродуктов на 85 %, механических примесей — на 95 %. При реагентной обработке изменяются свойства нефтешламов: повышается водоотдача, облегчается выделение нефтепродуктов [4, 5].

Нефтесодержащие шламы, из-за значительного содержания нефтепродуктов, относятся к вторичным материальным ресурсам. Использование их в качестве сырья является одним из рациональных способов утилизации, так как при этом достигается определенный экологической и экономический эффект [6].

В основном они применяются в качестве вторичного сырья в дорожном строительстве, где используются как добавки, повышающие качество асфальтобетонной смеси за счет повышения прочности, снижения водопоглощения и уменьшения стоимости дорожного покрытия. Рекомендуемые смеси имеют следующий состав: грунт 75–85 %; известь 4–5 %; нефтяной шлам 2–4 %; вода 8–16 %. Технология применения нефтяного шлама при производстве асфальтобетона заключается в подаче его в определенном количестве в нагретый до 220ºС песок и щебень. Далее подают минеральный порошок, после равномерного распределения в смесь вводят вязкий битум с температурой 140–160ºС и окончательно перемешивают [7].

Нефтяной шлам может использоваться в качестве сырья для изготовления строительных материалов, например для производства теплоизоляционного материала, включающего высокотемпературное волокно, огнеупорную глину и полиакриламид. Для повышения прочности и морозостойкости бетона в бетонную смесь рекомендуется вводить нефтяной шлам в количестве 1,5–2,5 %.

Кроме того, он применяется в составе шихты для производства фасадной плитки и при изготовлении минераловатных плит, что позволяет обеспечить гидрофобность изделий и снижение их объемной массы. Нефтяной шлам находит применение также для производства кирпича и керамзита. Нефтяной шлам может использоваться не только в качестве битумного связующего, но и в качестве модификаторов при производстве гидроизоляционной мастики [8].

Таблица 2

Применение нефтесодержащих отходов встроительстве

Наименование	Область применения
Шлакоблоки по ГОСТ 6133–99. Камни бетонные стеновые. Технические условия от 01.01.2002 г. (изм. от 19.07.2010)	Малоэтажное строительство – для ограждающих и несущих конструкций, подсобных зданий
Плитка тротуарная по ГОСТ 17608–91. Плиты бетонные тротуарные. Технические условия (с Изменением № 1), утв. Постановлением Госстроя СССР от 03.04.1991 г. № 14 (в ред. от 01.09.2003)	Устройство сборных покрытий тротуаров
Бордюрный камень по ГОСТ 6665–91. Камни бетонные и железобетонные бортовые. Технические условия (утв. Постановлением Госстроя СССР от 03.04.1991 г. № 13)	Отделение проезжей части улиц от тротуаров, газонов, площадок и т. д.
Связующие смеси по ГОСТ 23558–94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия (с Изменениями № 1, 2), утв. Постановлением Госстроя России от 21.07.1994 г. № 18–1 (в ред. от 01.08.2005)	Устройство оснований и дополнительных слоев оснований автодорог с капитальным, облегченным и переходными типами дорожного покрытия
Гранулированный заполнитель по ГОСТ 22263–76. Щебень и песок из пористых горных пород. Технические условия (с Изменением № 1), утв. Постановлением Госстроя СССР от 10.12.1976 г. № 200 (в ред. от 04.12.2000)	В бетонах
Продукт по ГОСТ 17.1.3.02–77. Охрана природы. Гидросфера. Правила охраны вод от загрязнения при бурении и освоении морских скважин нефти и газа (с Изменением № 1), утв. Постановлением Госстандарта СССР от 06.07.1977 г. № 1695 (в ред. от 01.05.2002)	Добавка в промывочную жидкость
ГОСТ 9757–90. Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия от 01.01.1991г. (Изм. от 19.07.2010)	Добавка при производстве керамзитного гравия

Таким образом, в связи с возрастающими требованиями к охране окружающей среды, проблема утилизации нефтесодержащих отходов является актуальной и требует как разработки новых, так и совершенствования существующих методов их утилизации и особенно в строительных технологиях.

Литература:

1. Жаров О. А., Лавров В. Л. Современные методы переработки нефтешламов // Экология производства. 2004. № 5. С. 43–51.

2. Ручкинова О. И., Вайсман Я. И. Экологическая безопасность предприятий нефтедобывающего комплекса (система управления нефтеотходами) // Инженерная экология. — 2003. — № 2. — С. 15–26.

3. Техника и технология утилизации нефтяных отходов / Н. С. Минигазимов, В. А. Расветалов, И. Н. Минигазимов, А. Тараф. — Уфа, 2010. — 316 с.

4. Баширов В. В. и др. Техника и технология поэтапного удаления и переработки амбарных шламов. М., 1992.

5. Сметанин В. Л., Казначеева З. В. Обработка нефтешламов: Тез. Докл. 27 науч.-техн. Конф. Пермского политехнического института. Ч.2. Пермь, 1991.

6. Минигазимов Н. С. Нефтешламы — резерв углеводородного сырья в РБ // Ресурсы — и энергосбережения в РБ: проблемы и решения: Тр. I науч. — техн. респ. конф., Ч 2, Уфа, 17 октября 1997. — Уфа, 1997. — С. 6–10.

7. Аминова А. С., Гайбуллаев С. А., Джураев К. А. Использование нефтешламов — рациональный способ их утилизации// Молодой ученый. — 2015. — № 2. С. 124–125.

8. Джураев К.А., Аминова А. С., Гайбуллаев С. А. Основные методы обезвреживания и утилизации нефтеотходов // Молодой ученый, № 10 (69), 2014. — С. 136–137.