7.3.1. Термические методы обезвреживания

Наиболее эффективным, хотя и не всегда экономически рентабельным, считаются термические методы обезвреживания нефтешлама (сжигание, пиролиз, газификация).

Наибольшее распространение получили следующие методы сжигания нефтешламов: во вращающихся барабанных печах, в печах с кипящим слоем теплоносителя, в объеме топки с использованием форсунок, в топке с барботажными горелками. Комплексная утилизация нефтешламов этим методом включает в себя следующие этапы: сбор нефтяного шлама, отбор из него воды, смешение с мазутом и последующее сжигание.

Термический метод позволяет совместно с нефтешламами сжигать загрязненные фильтры, промасленную ветошь, твердые бытовые отходы. Образующиеся при этом вторичные отходы относятся к 4 классу опасности и подлежат вывозу на полигоны захоронения. Объем вторичных отходов по сравнению с первоначальным уменьшается в 10 раз.

Недостаток термического метода в том, что при сжигании нефтешлама выделяется большое количество продуктов сгорания, большинство из которых токсично. Сжигание является дорогостоящим процессом, приводящим к потере нефти, а также к загрязнению атмосферы.

В последнее время нефтешламы также добавляют к первичному топливу (мазуту, каменному углю, лигнину) промышленных котлов-утилизаторов теплоэлектростанций в виде топливных композиций.

7.3.2. Химические методы обезвреживания

Для переработки и утилизации нефтешламов применяют химические реагенты, например: известь, сульфат натрия, оксиды железа, органический углерод и др. Эффективность обезвреживания зависит от реакционной способности используемого реагента.

В качестве типичного примера применения химического метода обезвреживания можно привести технологический процесс утилизации нефтяного шлама из амбара:

– нефтяной шлам загружают в специально вырытый земляной котлован (амбар):

– обезвреживающий реагент равномерно распределяют по поверхности нефтешлама с помощью ковша экскаватора;

– компоненты перемешивают движущимися фрезами экскаватора до получения равномерной смеси;

– нефтешлам и реагент послойно загружают до верха котлована;

– котлован засыпают слоем земли или песка для предотвращения размыва и выщелачивания незатвердевшего материала дождем или поверхностными водами.

В процессе хранения обезвреженного нефтешлама в результате естественной карбонизации сорбента атмосферным углекислым газом происходит упрочнение оболочек образующихся капсул, что повышает надежность изоляции углеводородных загрязнителей окружающей среды.

Общий недостаток реагентных технологий – это зависимость степени обезвреживания от эффективности перемешивания и чистоты реагента. Образующийся порошок не обладает абсолютными гидрофобными свойствами, и при попадании в некоторое поровое пространство воды аборигенная микрофлора постепенно разлагает органические вещества, входящие в состав порошка, что приводит к вторичному загрязнению окружающей природной среды.

7.3.3. Биологические и биохимические методы обезвреживания

Биологические и биохимические методы обезвреживания нефтешламов используют в основном на нефтеперерабатывающих заводах и на местах добычи нефти.

Технологии биологического обезвреживания нефтяных шламов основаны на активации аборигенной микрофлоры или внесении в грунт определенных культур микроорганизмов, создании оптимальной среды для развития микроорганизмов.

Простейшими способами активации микрофлоры являются механические рыхление, вспашка, дискование. Необходимым условием размножения микроорганизмов является создание оптимального температурного диапазона.

Другим широко распространенным способом биоактивации является аэрация или продувка грунта воздухом. Эффективность биоразложения летучих углеводородов, дизельного топлива и других подобных загрязнителей составляет от 45 до 94 %.

Необходимым условием биодеградации нефтяных загрязнений является внесение минеральных удобрений. Идеальной для биоразложения является среда с нейтральной кислотностью. Для нейтрализации щелочных грунтов вносят гипс, для нейтрализации кислых грунтов – известь.

Одним из методов, обеспечивающих диспергирование нефтяных загрязнений и улучшающих контакт с микроорганизмами, является внесение поверхностно-активного вещества (ПАВ). Моющие вещества вымывают из грунтов нефтепродукты вместе с водой. Сочетание применения ПАВ с внесением минеральных удобрений ускоряет биодеструкцию углеводородных загрязнителей.

Внесение культур микроорганизмов используется только при аварийных загрязнениях или при отсутствии развитого естественного биоценоза. Однако иногда происходит вырождение микроорганизмов до достижения требуемого уровня очистки, а также их применение может нарушать естественные биоценозы. Обычно для очистки используют сообщества бактерий Bakterium, Actinomyces, Artrobactes, Thiobacterium, desullfotomasilium Pseudomons, Hydiomonas, Bacillus и др., а также низшие формы грибов.

В качестве одной из технологий биологического метода обезвреживания нефтешламов используют способность бобовых и трав поглощать и способствовать биодеградации нефтяных загрязнений. С этой целью выращивают сорго, кормовой горох, люцерну, донник, ячмень и овес. Известна также достоверность снижения загрязнения почвы благодаря жизнедеятельности дождевых червей.

Однако биотехнологии имеют ряд недостатков. Биодеструкция нефтяных загрязнений – достаточно медленный процесс, кроме того, при гниении биомассы возникает вторичное загрязнение окружающей среды из-за выделения аммиака, сероводорода, выделяется значительное количество углекислого газа, вызывающего парниковый эффект, безвозвратно рассеивается тепловая энергия.