Исследование методов утилизации твердых отходов на предприятиях нефтегазовой промышленности

При сушке некоторых материалов до низкой конечной влажности тепло расходуется не только на подогрев материала и испарение влаги из него, но и на преодоление связи влаги с материалом. В большинстве случаев при сушке удаляется водяной пар, однако в нефтегазовой, химической промышленности иногда приходится удалять пары органических растворителей. Независимо от того, какая жидкость будет испаряться, закономерности процесса те же.

Критериями выбора основных типов сушилок для обработки ТО и ПО являются их исходные свойства (консистенция, влажность, гранулометрический состав, токсичность, пожаровзровоопасность и т.д.), требования, предъявляемые к конечному продукту (физико-химические и механические свойства), вопросы технологии, стоимостные показатели.

Основные типы сушилок, которые могут применяться в технологии обработки твердых и промышленных отходов: - барабанные сушилки;

сушилки с кипящим слоем;

распылительные сушилки.

 

 

2.5 Механическая  обработка твердых отходов

 

Измельчение отходов для тех промышленных отходов, утилизация которых не связана с необходимостью проведения фазовых превращений или воздействия химических реагентов, но которые не могут быть использованы непосредственно, применяются два вида механической обработки: измельчение или компактирование (прессование). Это в равной степени относится к отходам как органического, так и неорганического происхождения.

После измельчения, за которым может следовать фракционирование, отходы превращаются в продукты, готовые для дальнейшего использования. Твердый материал можно разрушить и измельчить до частиц желаемого размера раздавливанием, раскалыванием, разламыванием, резанием, распиливанием, истиранием и различными комбинациями этих способов.

Классификация основного оборудования для измельчения твердых продуктов следующая:

измельчители раскалывающего и разламывающего действия - щековые, конусные, зубовалковые и другие дробилки;

измельчители раздавливающего действия - гладковалковые дробилки, ролико-кольцевые, вертикальные, горизонтальные и другие мельницы;

измельчители истирающе-раздавливающего действия - гнерковые измельчители, бегуны, катково-тарельчатые, шаро-кольцевые, бисерные и другие мельницы;

измельчители ударного действия - молотковые измельчители, бильные, шахтные мельницы, дезинтеграторы и дисмебраторы, центробежные, барабанные, газоструйные мельницы;

ударно-истирающие и. коллоидные измельчители - вибрационные, планетарные, виброкавитационные и прочие мельницы; реактроны;

прочие измельчители (пуансоны, пилы и т.д.).

По размеру кусков исходного сырья и конечного продукта измельчение условно делят на несколько классов, исходя из которых выбирают измельчающее оборудование. Приблизительная характеристика принятой классификации измельчения приведена в таблице 2.

 

Таблица 1. Классификация методов измельчения

 

2.6 Складирование  и захоронение ТПО на свалках, полигонах ТБО, поверхностных хранилищах

 

До середины 1980 г. ввиду отсутствия эффективных средств обработки и утилизации большого числа ТПО были широко распространены методы их складирования на городских свалках вместе с ТБО или на специализированных свалках ПО, в большинстве случаев имевших примитивное устройство. Так, вблизи одного из городов долгое время функционировала свалка преимущественно для жидких и твердых органических отходов местных предприятий. Отходы в илососах и контейнерах привозились и сливались в отрытые в лесу котлованы. По мере накопления в них горючих веществ содержимое поджигалось и долго горело с выделением черного дыма. Из-за загрязнения атмосферы и почвы в радиусе сотен метров все деревья погибали.

В настоящее время такой метод складирования и обезвреживания отходов запрещен. Примитивные мусорные свалки заменяются на организованные полигоны ТБО.

Отходы складируют на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующих распространению болезнетворных микроорганизмов. На полигонах производится уплотнение ТО и ТБО, позволяющее увеличить на грузку отходов на единицу площади, обеспечивая тем самым экономное использование земельных участков. После закрытия полигонов поверхность земли рекультивируется для последующего использования земельного участка. Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТО и ТБО и последующей рекультивации участка полностью механизированы. Предельное количество токсичных ПО, допускаемое для складирования на полигонах ТВО, нормируется специальными документами. Основное условие приема ТПО на полигоны ТБО - соблюдение санитарно-гигиенических требований по охране атмосферного воздуха, почвы, грунтовых и поверхностных вод. Главными критериями приема токсичных ПО на полигоны ТБО являются состав фильтрата при рН = 5-10, температуре 10 - 40°С, способность к самовозгоранию, выделению ядовитых газов, интенсивному пылению. ТПО, допускаемые для совместного складирования с ТБО, должны отвечать технологическим условиям: иметь влажность не более 85 %, не быть взрывоопасными, самовоспламеняющимися, самовозгорающимися. Не допускаются для совместного складирования ПО, температура самовоспламенения которых менее 120, а также все отходы, способные к самовозгоранию за счет химических реакций в толще складируемой массы. ПО, допускаемые на полигон, не должны выделять пары и газы, дающие взрывоопасные или ядовитые смеси с воздухом и газами полигонов.

ПО 4 класса опасности принимаются на полигоны ТБО без ограничений в количественном и качественном отношениях. Куски крупнее 250 мм укладывают в толщу рабочего слоя ТБО, а отходы, имеющие фракционный состав 0,15 - 250 мм, содержащие вредные вещества в допустимых пределах, используются в качестве изолирующего слоя. Эти отходы характеризуются содержанием токсичных веществ в водной вытяжке (1 л воды на 1 кг отходов) на уровне фильтрата из ТБО, а интегрирующие показатели БПК20 и ХПК составляют не более 300 мг/л О2.

ПО 4 - 3 классов опасности, принимаемые в ограничен ном количестве (не более 30 % массы ТБО) и складируемые совместно с бытовыми, характеризуются содержанием в водной вытяжке токсичных веществ на уровне фильтрата из ТБО и значениями ВПК2О и ХПК - 4000 - 5000мг/л 02 (близки по показателям к фильтрату из ТБО).

Слой захораниваемых на свалках ТБО и ПО достигает обычно большой толщины. После исчерпания возможности складирования свалки засыпают землей, но в толще отходов в течение десятков лет идут биологические процессы анаэробного сбраживания органической части отходов с выделением биогаза. На местах бывших крупных свалок в ряде случаев считается экономичным наладить промышленную добычу биогаза.

Шламонакопители - основной тип промышленных хранилищ, которые строят по одно - и многокаскадному принципу с созданием плотины, берегов и чаши шламохранилища для того чтобы сливаемые промышленные стоки не фильтровались через стенки и дно прудов-отстойников, при меняются экраны из различных материалов. Экраны из суглинка являются наиболее распространенными. Однако этот способ защиты имеет ряд существенных недостатков - при экранировании больших площадей он трудоемок: послойная укладка, смачивание, укатка дорог требуют сотен тысяч кубических метров грунта. Кроме того, он недостаточно эффективен, так как не исключает полностью фильтрации и с течением времени подвергается разуплотнению.

Экраны из полиэтиленовой пленки являются более эффективными, так как практически полностью исключают фильтрацию, при этом способе не требуется разработки карьеров качественного грунта, он дешевле, чем суглинистый экран. Однако этот способ имеет и недостатки: необходимы тщательная планировка поверхности, удаление растительных остатков и крупных включений из грунта. Кроме того, соединение швов пленки является трудоемким процессом, для стоков химической промышленности требуется предварительное изучение влияния химических компонентов на пленку; после пуска в эксплуатацию пруда-накопителя экран из пленки практически недоступен ремонту и трудно восстановим.

Экран из битумно-латексных покрытий делают так: по выровненному и уплотненному гладкими катками основанию укладывают слой крупнозернистого асфальтобетона толщиной 5 мм, который покрывают битумно-латексной эмульсией в З слоя по 2 мм. Поверх битумно-латексной эмульсии укладывают рулонную металлическую сетку из проволоки ди метром З мм с ячейками I00Х100 мм, которую покрывают слоем мелкозернистого асфальта толщиной З см. Перед укладкой первого слоя асфальтобетона всю поверхность обрабатывают гербицидами для предупреждения прорастания семян растений, способных нарушить целостность экрана.

Для экранирования применяют противофильтрационные стенки из заглинизированных грунтов с применением высокодисперсных глин. Недостатком этого способа является сезонность работ при возведении стенки. При существующей технологии создание стенки в зимнее время затруднено в связи с нарушением процессов глинизации и диспергирования частиц в растворах и невозможностью их отложения на грунтах, подлежащих экранированию.

Как один из вариантов на рис.25 показана схема захоронения отходов в шламонакопителе. Отходы в зависимости от физико-химического состава перед захоронением подвергают предварительной обработке. Горючие материалы (около 70 м3/сут) сжигают до получения твердого остатка в специальных печах, инертные материалы (около 110 м3/сут) подвергают дроблению, металлы (около 7 м3/сут) - сепарации. Полученные в итоге отходы уплотняют и ими заполняют специально созданную ступенчатую выемку. Конструкция выемки и ее размещение создают условия для стока грунтовых и подземных вод в специальный бассейн-сборник, из которого они подаются на биологическую очистку, а шлам возвращается на захоронение.

 

Рис.25. Схема захоронения отходов в шламонакопителе

1 - водонепроницаемый слой; 2 - ступенчатое заполнение; З - проницаемый слой; 4 - удерживающая насыпь; 5 - сборник сточных вод

 

2.7 Обезвреживание  отходов в нефтегазовой промышленности

 

Твердые отходы нефтехимических предприятий включают в свой состав разнообразные вещества органического происхождения. К твердым отходам нефтехимического синтеза относятся: ветошь, пропитанная органическими веществами, активный уголь, иониты и другие адсорбенты, смолы, тяжелые металлы, их соли и оксиды, сульфиды, сульфаты, твердая часть нефтяных шламов, избыточный активный ил станций биологической очистки и осадки сточных вод.

При механической очистке производственных сточных вод образуются шламы и пастообразные осадки, которые не обходимо обрабатывать с целью утилизации или ликвидации. Осадки обычно накапливаются в специально оборудованных шламонакопителях. В настоящее время получили распространение методы интенсивной обработки осадков: механическое обезвоживание на вакуум-фильтрах, фильтр - прессах и на центробежных сепараторах. Обезвоженные осадки и шламы в зависимости от их состава ограниченно используются в промышленности, а в большинстве случаев вывозятся в отвал. В случае содержания в осадках токсичных веществ их подвергают термическому обезвреживанию или захоронению.

Методы обезвреживания твердых отходов нефтехимических производств приведены в таблице 3.

 

Таблица 3. Методы обезвреживания ТО

Отходы	Методы обезвреживания
Строительный мусор	Организованная свалка
Древесина, земля, песок, загрязненные нефтепродуктами	Организованная свалка
Полимерные материалы	Организованная свалка
Осадки минеральных солей, шлаки	Отвал
Промышленные твердые отходы химических производств (органические вещества с температурой плавления выше З0-40С)	Сжигание
Осадки сточных вод	Обезвоживание, использование, отвал, сжигание
Отработанный активный уголь	Сжигание
Отработанные иониты	Сжигание
Нефтяной шлам	Сжигание

 

 

Заключение

 

В глобальном плане к настоящему времени определились некоторые важные проблемы в области антропогенного загрязнения окружающей природной среды, к числу которых относятся:

1) возможное изменение  климата в связи с поступлением  в атмосферу техногенного тепла, углекислого газа и аэрозольных  примесей;

2) нарушение озонового  слоя земли, связанное с поступлением  в атмосферу фреонов, оксидов  азота и некоторых других веществ;

3) экологические последствия  обширного загрязнения природной  среды и биосферы радиоактивными  веществами, тяжелыми металлами  и пестицидами;

4) загрязнение морской  среды атмосферными осадками, речными  стоками, наземными источниками  и морским транспортом;

5) дальний атмосферный  перенос загрязняющих веществ, выпадение  кислотных осадков.

Таким образом, масштабы антропогенного воздействия на окружающую среду и вытекающие из этого последствия заставляют искать новые технологические процессы, которые, являясь не менее эффективными в экономическом смысле, во много раз превосходили бы существующие по степени экологической чистоты. Фактически противоречие между экономикой и экологией означает противоречие между необходимостью гармонического развития системы “природа - человек - производство” и недостаточной объективной возможностью достижения этого, а порой субъективным нежеланием такой гармонии на современном этапе развития производительных сил и производственных отношений.

Сознание и понимание обществом основных закономерностей во взаимоотношениях его с природой является сегодня одним из определяющих факторов. Поэтому важными на правлениями экологического образования и воспитания людей являются пропаганда знаний по охране природной среды от антропогенного загрязнения, формирование у каждого человека активной общественной позиции в деле создания экологически чистого производства, а также создание биосферосовместимой материально-технической базы общества.

 

Список литературы

 

1. Багрянцев Г.И., Леонтьевский В.Г., Черников В.Е. Огневое обезвреживание отходов химических производств // Энергосбережение в химических производствах. - Новосибирск: 1986. - с.69-81.

2. Беляев ВА., Сумароков М.В., Эль  Ю.Ф. Термическое обезвреживание  токсичных отходов: Экспресс-информ. - М.: ГОСНТИ, 1985. - с.120.

3. Березина Е.А., Конрад Е.К. Переработка  промышленных отходов на специализированных межотраслевых комплексах как направление охраны окружающей среды в промышленно развитом центре. - Запорожье: УКРНИ ИНТИ,. - 1986. - с.30.

4. Вербавичус Е.В. Утилизация токсичных отходов различных отраслей промышленности на Палемонасском керамическом заводе // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. - 1987. - М.: ВИНИТИ, с.73-80.