Среднезагрязненная почва обрабатывается
при температуре 700—800°С, а сильнозагрязненная
— в печи кипящего слоя, работающей на
углеводородном топливе, при 900°С. Такие
установки успешно используют в Западной
Европе.
В Канаде производят очистку
гравия от нефтепродуктов путем обжигания
его в псевдоожиженном слое, что позволяет
полностью удалить загрязнение с гравия
при приемлемом составе компонентов выхлопных
газов.
В способах очистки почвы от
нефтепродуктов на месте используется
подогрев (метод пневматического фракционирования),
либо «прямое» выжигание. В первом случае
в почве делают вытеснительные скважины,
через которые загрязненную почву прогревают
либо косвенным подогревом, либо прямой
подачей газообразных продуктов сгорания
или их смеси с воздухом. Образовавшийся
технологический газ подвергают дополнительному
сжиганию при высоких температурах.
«Прямое» выжигание почвы может
осуществляться как без ее выемки, так
и с выемкой (выжигание на поддонах). В
настоящее время применение этого метода
запрещено, так как в атмосферу попадают
вредные продукты возгонки и неполного
окисления углеводородов.
Основными преимуществами метода
сжигания являются высокая интенсивность
процесса, возможность применения при
высоких уровнях загрязнения. Среди недостатков
метода выжигания:
— необходимость специального
оборудования, большого количества энергии;
— большие капитальные затраты
на строительство печи и многоступенчатой
системы очистки топочных газов, т. к. сжигание
сопровождается интенсивным образованием
микрочастиц;
— большое количество захораниваемых
шламов, связанных с необратимостью изменений
почвы при сжигании;
— значительное увеличение
сроков естественного восстановления
почвы;
— образование канцерогенных
веществ при пирометрических процессах.
2. Химический метод
Химическая очистка - удаление нефти и нефтепродуктов
с помощью специальных веществ и составов.
Химическая мелиорация - коренное улучшение свойств
почв достигаемое внесением химических
веществ (химических мелиорантов).
Из химических процессов широко
применяются нейтрализация, окисление
и восстановление загрязненных почвогрунтов.
Нейтрализация нефтезагрязненных
почвогрунтов производится путем добавления
реагентов. Например, почвогрунты подвергаются
обработке оксидом щелочноземельного
металла, предварительно обработанного
ПАВ в отношении: отходы - реагент (1:1 - 10).
После смешения с почвогрунтом оксид щелочноземельного
металла образует с водой гидроксид, в
результате чего загрязненный почвогрунт
равномерно им адсорбируется. В итоге
получают сухой, сильно гидрофобный порошок,
который можно использовать в качестве
облицовочного материала для различных
хранилищ, строительного материала при
сооружении дорог, для посыпки льда и т.д.
Нейтрализация нефтеотходов
требуют применения специального оборудования
и технологий. В практике химического
обезвреживания нефтеотходов в России
и за рубе-жом известны технологии фирм
«ИНСТЕБ», «Экотех», «МосводоканалНИИП»,
«Мейснер Грундбау», «Фест Альпине», «Лео
Консулт» и др.
Нейтрализация нефтезагрязненных
вод осуществляется путем добавления
реагентов перед биологической очисткой
или после нее как метод доочистки сточных
вод. В качест-ве реагентов используют: NaOH, KOH,
Na2CO3,
NH4OH,
CaCO3,
MgCO3,
цемент и др.
Более перспективным способом
очистки нефтезагрязненных почв и вод
является окисление углеводородов нефти
и нефтепродуктов различными окислителями:
озоном, кислородом воздуха, перманганатом
калия и др.
Методы восстановительной очистки
загрязненных нефтью и нефтепродуктами
почвогрунтов применяют в том случае,
если в их состав входят легко восстанавливаемые
вещества.
К наиболее распространенным
и эффективным методам химической мелиорации
относится: известкование,
гипсование, кислование, внесение органических
удобрений.
Наибольшее распространение
в качестве химических мелиорантов для
регулиро-вания кислотности и щелочности
почв получили следующие известковые
материалы: при известковании – известняковая
мука, молотые доломитизированные известняки
и доло-мит, молотый мел, мергель, доломитовая
мука; для гипсования - гипс, глина - гипс,
фос-фогипс; для кислования почв – кислоты
(серная), сера, железный купорос, сульфат
алю-миния, хлористый кальций, дефекаты.
Регулирование кислотности играет важную
роль в технологиях биологической рекультивации
нефтезагрязненных почв.
Для активного восстановления
почв, превратившихся в результате нефтяного
загрязнения в техногенные солончаки
и солонцовые почвы, рекомендуется гипсование
почв.
Для повышения водно-физических
свойств почв, закрепления гумуса, улучшения
активности углеводородокисляющих микроорганизмов
применяют различные химиче-ские вещества
или структуры почв. В качестве структуров
почв применяют: азотосодер-жащие химические
мелиоранты (жидкий аммиак или мочевиноформальдегидные
конденсаты); поликомплексы (полиакриловая
кислота, водорастворимые полиэлектролиты,
карбомидная смола, растворы сульфатно-дрожжевой
бражки, катионные электролиты и т.д.);
для мелиорации тяжелых почв используют
пенопласты на основе полистирола и мочевиноформальдегидных
смол; для закрепления гумуса и оструктуривания
почв Укр-НИИ почвоведения предложил
органоминеральный комплекс следующего
состава: железный
купорос (60 - 80%), карбонат кальция (20 - 25%),
хлористый кальций (4 - 6%), медный купорос
(0,4 - 0,6%).
В качестве депрессоров испарения
и диспергаторов почвы используют поверхностно-активные
вещества ПАВ - отходы нефтеперерабатывающей
промышленности, синтетические жирные
кислоты, полимеры - латексы и др.
Одним из приемов химической
мелиорации является электромелиорация.
Пропуск постоянного электрического тока
через загрязненные почвогрунты изменяет
состав и структуру твердой фазы почв,
солевой состав почвенного раствора, повышает
раствори-мость некоторых солей, усиливается
коагуляция коллоидов, образование структурных
агрегатов.
Над разработкой химических
препаратов для очистки нефтезагрязнений
работает огромное количество специалистов.
Одним из изобретений стал препарат «Эконафт»,
который был разработан специалистами
Курского института экологической безопасности.
Препарат «Эконафт» - (Патент РФ № 2160758
“Сорбент для очистки нефтемаслозагрязнений”)
создан для химического обезвреживания
и нейтрализации токсичных нефтемаслоотходов.
Ниже приведен состав препарата.
Препарат состоит
из двух компонентов:
- Негашеная известь по ГОСТ 9179-77
“Известь строительная”.
Содержание в составе препарата
до 95%;
- “Модификатор”, ТУ 2123-002-11085815-94.
Содержание в составе препарата до 5%.
Препарат приготавливается
путем смешения компонентов на месте производства
работ, а также может поставляться в расфасованном
затаренном виде в полиэтиленовых или
крафтмешках.
Соотношение отходы - препарат
определяется в зависимости от содержания
нефтепродуктов в отходах и колеблется
в соотношении 1-1…2 (по объему).
Сущность химического обезвреживания
и утилизации нефтеотходов состоит в следующем:
Способ основан на свойствах
окиси минеральных сорбентов (негашеная
известь - СаО, магния - MgO и хрома – Cr2O3)
при гашении увеличивать удельную поверхность
в 15-30 раз и тем самым превращаться в объемное
вяжущее вещество с высокой абсорбционной
способностью для высокомолекулярных
веществ и, в частности, для углеводородов
нефти.
Процесс гашения сопровождается
выделением большого количества тепла:
СаО + Н2О
= Са(ОН)2
+ 1164 кДж/кг СаО,
в результате чего и происходит
резкое увеличение удельной поверхности.
Однако гашеная известь смачивается водой,
что приводит к резкому сокращению или
устранению ее абсорбционной способности.
Для придания гидрофобизирующих
свойств в процессе гашения вводят специальные
вещества-модификаторы.
В состав препарата "Эконафт"
введен модификатор - полный эфир глицерина
и высших жирных кислот - триглицерид.
При смешении с известью глицерид образует
с поверхностью минерального сорбента
прочную химическую связь, что приводит
к образованию нового соединения - триглицерида
кальция и активации поверхности для последующего
гидрофобного взаимодействия с углеводородами
нефти.
молекула модификатора в кетоформе
молекула модификатора в фенольной
форме
При взаимодействии с поверхностью
сорбента образуется триглицерид
кальция.
Процесс солеобразования протекает
практически полностью.
Получаемые соли и придают гидрофобность
и прочность гранул продукту реакции препарата
с углеводородами.
Таким образом, сущность химического
способа обезвреживания нефтемаслоотходов
заключается в том, что нефтемаслоотходы
обрабатываются негашеной известью с
добавкой модификатора путем перемешивания.
При этом оксид щелочно-земельного металла
образует с водой гидроксид, в результате
чего нефтепродукты равномерно им адсорбируются
с получением сухого, стойкого при хранении
порошкообразного вещества, состоящего
из мельчайших гранул, представляющих
по химическому составу мельчайшие частицы
обезвреженных нефтемаслоотходов, заключенные
в известковые оболочки - капсулы, которые
равномерно распределены в массе продукта.
3. Метод экстракции
нефтепродуктов
Экстракционный метод основан
на извлечении нефтяных углеводородов
из почвы с помощью избирательных растворителей
(экстрагентов). В качестве экстрагентов
применяются легкие фракции нефтепродуктов,
горячая вода, перегретый водяной пар,
моющие средства и т. д. (если в качестве
экстрагента используется перегретый
пар, говорят о термодесорбции нефтепродукта
из почвы).
Основными этапами
экстракционного метода являются:
— гомогенизация и измельчение
загрязненной почвы;
— смешивание почвы с экстрагентом
при определенных условиях;
— сушка суспензии, выводимой
из экстракционной системы.
Процессы осуществляются на
специальных установках (очистных комплексах),
собранных, как правило, по модульному
принципу.
Установки по очистке загрязненных
почв позволяют производить очистку при
любой загрязненности до 1,5—2,0 % остаточного
нефтепродукта.
Для очистки загрязненных почв
от нефтепродуктов методом экстракции
разработаны экологически чистые и относительно
дешевые моющие средства (МС). Примером
МС является чистый полимер — модифицированный
«Унифлок». Применение в составе МС водорастворимого
нетоксичного полимера способствует восстановлению
азотного равновесия в почве.
Метод экстракции позволяет
достичь высокой степени очистки. Однако,
очистные комплексы, как правило, являются
эффективными для очистки нефтешламов.
Для очистки нефтезагрязненных почв рентабельность
этого метода снижается.
Разновидностью экстракционного
метода является дренирование почвы —
ее промывка на месте с помощью дренажных
систем.
Химический метод снижения
концентрации нефтепродукта в сточных
водах до остаточного уровня загрязнения
К химическим методам
очистки сточных вод относят нейтрализацию,
окисление и восстановление. Все эти методы
связаны с расходом различных реагентов,
поэтому дороги. Их применяют для удаления
растворимых веществ и в замкнутых системах
водоснабжения. Химическую очистку проводят
иногда как предварительную перед биологической
очисткой или после нее как метод доочистки
сточных вод.
Нейтрализация. Сточные воды, содержащие
минеральные кислоты или щелочи, перед
сбросом их в водоемы или перед использованием
в технологических процессах нейтрализуют.
Практически нейтральными считаются воды,
имеющие рН = 6,5 - 8,5.
Нейтрализацию можно
проводить различным путем: смешением
кислых и щелочных сточных вод, добавлением
реагентов, фильтрованием кислых вод через
нейтрализующие материалы, адсорбцией
кислых газов щелочными водами или адсорбцией
аммиака кислыми водами. Выбор метода
нейтрализации зависит от объема и концентрации
сточных вод, от режима их поступления,
наличия и стоимости реагентов. В процессе
нейтрализации могут образовываться осадки,
количество которых зависит от концентрации
и состава сточных вод, а также от вида
и расхода используемых реагентов.
Нейтрализация смешением. Этот метод
применяют, если на одном предприятии
или на соседних предприятиях имеются
кислые и щелочные воды, не загрязненные
другими компонентами. Кислые и щелочные
воды смешивают в емкости с мешалкой и
без мешалки. В последнем случае перемешивание
ведут воздухом при его скорости в линии
подачи 20 - 40 м/с.
При переменной
концентрации сточных вод в схеме предусматривают
установку усреднителя или обеспечивают
автоматическое регулирование подачи
в камеру смешения. Расчет соотношения
сточных вод, направляемых в камеру смешения,
проводят по стехиометрическим уравнениям.
При избытке кислых
или щелочных сточных вод добавляют соответствующие
реагенты. Нейтрализованную воду используют
в производстве, а осадок обезвоживают
на шламовых площадках или вакуум-фильтрах.
Нейтрализация путем добавления реагентов.
Для нейтрализации кислых вод могут быть
использованы: NaOH, КОН, Na2CO3, NH4OH (аммиачная вода), СаСО3, MgCO3, (СаСОз-MgCO2), цемент. Однако
наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко)
с содержанием активной извести Са(ОН)2 5—10%. Соду и гидроксид натрия следует
использовать, если они являются отходами
производства. Иногда для нейтрализации
применяют различные отходы производства.
Например, шлаки сталеплавильного, феррохромового
и доменного производств используют для
нейтрализации вод, содержащих серную
кислоту.
Окисление и восстановление.
Для очистки сточных вод используют следующие
окислители: газообразный и сжиженный
хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, гипохлориты
кальция и натрия, перманганат калия, бихромат
калия, пероксид водорода, кислород воздуха,
пероксосерные кислоты, озон, пиролюзит
и др.