Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Июня 2012 в 17:07, диссертация
Человечество потребляет огромное количество полезных ископаемых, особое место среди них принадлежит нефти. Из трехсот млн. т добываемой в России нефти, ежегодно при добыче, транспортировке и хранении теряется ориентировочно 1,5 %, т. е. по самым минимальным оценкам около 4,5 млн.т в год [1]. Больше половины этого количества в виде отходов оказывается в окружающей среде на загрязненных территориях и полигонах.
одержаниеВведение 4
1. Нефтесодержащие отходы и технологии их обезвреживания
7
1.1. Источники возникновения нефтесодержащих отходов и их воз¬действие на окружающую природную среду 7
1.2. Методы оценки негативного воздействия нефтесодержащих отхо¬дов на окружающую природную среду ^ 11
1.3. Виды и свойства нефтесодержащих отходов 16
1.4. Технологии обезвреживания нефтесодержащих отходов 20
2. Экспериментальная часть. Объекты и методы исследований 29
2.1. Прогнозирование состава нефтесодержащих отходов 29
2.2. Обследование шламонакопителей и амбаров 33
2.3. Химический анализ проб нефтесодержащих отходов и биотести¬рование 35
2.4. Методика проведения полевых исследований 39
3. Изучение зависимости класса опасности нефтесодержащих отходов
для окружающей природной среды от их состава 43
3.1. Изучение состава нефтесодержащих отходов, содержащихся в на¬копителях предприятий нефтегазового комплекса 43
3.2. Определение класса опасности нефтесодержащих отходов различ¬ного состава расчетным и экспериментальным методами и сопос¬тавление результатов 47
3.3. Совершенствование методики расчета класса опасности нефтесо¬держащих отходов 55
4. Разработка технологии обезвреживания нефтесодержащих отходов ... 60
4.1 Усовершенствование технологии переработки нефтесодержащих.
отходов в полевых условиях и очистки почв от нефтяного загряз¬нения 60
4.2. Изучение состава и свойств обезвреженных нефтесодержащих от¬ходов, определение их класса опасности для окружающей при¬родной среды и путей дальнейшего использования 77
4.3. Оценка экономической эффективности усовершенствованного
способа обезвреживания нефтесодержащих отходов 80
Выводы 84
Литература 85
Приложение № 1. Первичные показатели опасности компонентов
нефтесодержащих отходов 97
Приложение № 2. Акт внедрения 103
Приложение № 3. Акт внедрения 104
(в — верхний слой, с — средний слой, н - нижний слой)
Анализируя представленные данные, можно отметить, что содержание хлоридов в исследованных нефтесодержащих отходах варьируется в пределах от 0,0016 до 0,95% мае. Количество общего железа лежит в более широких пределах - от 0,001 до 5% мае. Содержание сульфатов составляет до 2% мае. Как правило, такое соотношение указанных компонентов характерно для всех типов нефтешламов.
Кроме того, прослеживается послойное разделение отходов в соответствии с литературными данными [44]. Верхний слой содержит, как правило, большое количество углеводородов дизельной фракции (за редким исключением, более 50% мае.). В тоже время содержание механических примесей составляет менее 2,5% мае., что несколько выше литературных данных [44]. Средний слой сдержит, в основном, воду. Содержание нефтепродуктов, как углеводородов дизельной фракции, так и смол и асфальтенов, невелико - не более 10% мае. Нижний слой характеризуется большим содержанием минеральной части — до 20% мае., однако это значительно меньше данных литературы [44]. Содержание хлоридов и сульфатов во всех слоях примерно одинаково. В нижних слоях нефтесодержащих отходов общего железа содержится несколько больше, чем в остальных.
Можно отметить, что в целом полученные экспериментальные данные по химическому составу нефтешламов и замазученных грунтов соответствуют литературным исследованиям. Однако, учитывая, что природа образования этих отходов чрезвычайно разнообразна, имеются некоторые отличия, в том числе в содержании воды и грунта.
3.2. Определение класса опасности нефтесодержащих отходов различного состава расчетным и экспериментальным методами и сопоставление
результатов
Отнесение образцов нефтесодержащих отходов к классу опасности для ОПС расчетной методикой первоначально осуществляли в соответствии с действующим нормативным документом [3] на основании показателя (К), характеризующего степень опасности при воздействии на ОПС, рассчитанного по сумме показателей опасности компонентов отхода (Ю). Показатель степени опасности компонента отхода (К;) рассчитывается как отношение концентраций компонентов отхода (С,; мг/кг) к коэффициенту его степени опасности для ОПС мг/кг). Коэффициент степени опасности компонента отхода для ОПС - условный показатель, численно равный количествух компонента отхода, ниже значения которого он не оказывает негативного воздействий на ОПС.
Исходные данные по первичным показателям опасности компонентов нефтешламов, положенные в основу дальнейших расчётов степени опасности компонентов, и значения коэффициентов степени опасности приложении 1. Для воды, оксида кремния, алюминия и карбонатов кальция и магния коэффициент степени опасности в соответствии с действующей методикой равен 10б, как естественных компонентов окружающей природной среды [3]. В табл. 3.2.1 представлены результаты расчёта степени опасности компонентов нефтесодержащих отходов на основании действующего нормативного документа [3].
Концентрации компонентов в различных пробах нефтесодержащих отходов соответствуют данным табл. 3.1.1, относящимся к соответствующим объектам размещения. Для удобства представления результатов показатели степени опасности для железа и растворенных хлористых солей и сульфатов приведены отдельно, так как они имеют низкие значения данной величины.
Таблица 3.2.1 - Показатели степени опасности компонентов при различном их содер- жании в нефтесодержащих о гходах
Наименование пробы | Показатель степени опасности компонента К, | Показатель степени опасности компонента К, х 10"6 | |||||||
Дизельная фракция | Смолы, асфаль- тены | Оксид кремния, карбонаты кальция, магния (грунт) | Сера | Вода | Хлорид натрия | Сульфат натрия | Железо общее | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Нефтяной амбар № 1 в р-не с. Старо- Якушкино | в | 248,884 | 3,884 | 0,013 | 1,144 | 0,025 | 0,075 | — | 5,720 |
с | 29,416 | 2,053 | 0,041 | 1,135 | 0,761 | 2,312 | 0, 059 | 0,327 | |
н | 54,398 | 0,599 | 0,049 | 1,618 | 0,738 | 0,075 | — | 4,903 | |
Нефтяной амбар № 2 в р-не с. Старо- Якушкино | в | 281,560 | 1,674 | 0,028 | 1,479 | 0,009 | 44,752 | 13,257 | 15,526 |
с | 1,877 | 0,358 | 0,003 | 0,865 | 0,965 | 8,894 | 2,787 | 1,163 | |
н | 44,593 | 2,266 | 0,230 | 0,911 | 0,517 | 5,383 | 1,768 | 404,912 | |
Нефтяной амбар № 1 в р-не п. Октябрьский | в | 286,260 | 1,163 | 0,032 | 1,051 | 0,018 | 8,796 | 63,598 | 4,086 |
с | 10,679 | 0,011 | 0,004 | 0,837 | 0.953 | 0,983 | 6,211 | 3,922 | |
н | 122,775 | 1,129 | 0,088 | 0,865 | 0,471 | 9,877 | 1,413 | 4,821 | |
Нефтяной амбар № 2 в р-не п. Октябрьский | в | 114,426 | 0,917 | 0,005 | 2,018 | 0,578 | 12,171 | — | 0,981 |
с | 1,100 | 0,427 | 0,005 | 0,837 | 0,963 | 0,075 | 0,589 | 0,082 | |
н | 91,321 | 6,485 | 0,305 | 1,237 | 0,099 | 2,392 | 1,178 | 7,273 | |
Нефтяной амбар в р-не г. Похвист- нево | в | 277,490 | 2,523 | 0,001 | 2,009 | 0,003 | 0,075 | 0,438 | 0,163 |
с | 14,012 | 0,422 | 0,003 | 0,856 | 0,925 | 1,063 | 1,178 | 6,537 | |
н | 192,544 | 1,241 | 0,016 | 1,274 | 0,318 | 0,075 | — | 102,965 | |
Нефтяной амбар № 1 в р-не с. Сер- гиевск | в | 224,775 ■ | 1,967 | 0,012 | 1,004 | 0,190 | 0,576 | 1,290 | 7,355 |
с | 6,925 | 0,144 | 0,035 | 0,791 | 0,927 | 1,114 | 3,901 | 0,278 | |
н | 76,011 | 2,850 | 0,168 | 1,042 | 0,453 | 0,061 | — | 8,008 | |
Нефтяной амбар в рне с. Сер- гиевск | в | 256,359 | 1,319 | 0,010 | 1,051 | 0,123 | 4,625 | 3,161 | 0,654 |
с | ' 6,375 | 0,627 | 0,010 | 0,902 | 0,931 | 0,089 | 3,503 | 0,163 | |
н | 100,803 | 1,463 | 0,142 | 0,949 | 0,454 | 1,067 | 1,366 | 109,911 | |
Нефтяной амбар № 2 в р-не с. Сергиевск | в | 133,616 | 1,607 | 0,010 | 1,060 | 0,490 | 3,998 | 3,105 | 0,327 |
с | 11,261 | 0,515 | 0,006 | 0,809 | 0,926 | 4,592 | 1,369 | 0,082 | |
н | 106,595 | 4,576 | 0,048 | 1,144 | 0,397 | 0,744 | 0,569 | 3,514 | |
Нефтяной амбар № 3 в р-не с. Сергиевск | в | 266,035 | 2,042 | 0,026 | 1,107 | 0,043 | 0,211 | 9,232 | 0,654 |
с | 7,734 | 0,392 | 0,029 | 0,977 | 0,918 | 1,081 | 3,042 | 0,981 | |
н | 89,088 | 1,502 | 0,047 | 1,060 | 0,595 | 0,164 | 3,901 | 2,778 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Неф гяной амбар № 4 в р-не с. Сергиевск | в | 230,891 | 2,419 | 0,020 | 1,990 | 0,131 | 3,169 | 3,105 | 4,086 |
с | 15,112 | 0,511 | 0,011 | 1,739 | 0,899 | 0,356 | 0,557 | 2,778 | |
н | 61,291 | 1,239 | 0,021 | 1,804 | 0,712 | 0,150 | 1,055 | 0,981 | |
Нефтяной амбар в рне с. Со- сновка | в | 190,700 | 1,687 | 0,011 | 1,135 | 0,309 | 0,136 | 0,482 | 0,327 |
с | 8,996 | 0,457 | 0,019 | 0,865 | 0,922 | 0,679 | 0,621 | 7,355 | |
н | 100,576 | 1,051 | 0,021 | 0,911 | 0,598 | 0,140 | — | 90,952 | |
Нефтяной амбар в рне с. Сидо- ровка | в | 217,203 | 1,601 | 0,013 | 1,097 | 0,229 | 0,580 | 0,561 | 0,735 |
с | 17,054 | 0,448 | 0,021 | 0,902 | 0,895 | 3,586 | 0,709 | 0,572 | |
н | 73,976 | 1,700 | 0,015 | 0,986 | 0,667 | 1,596 | 0,916 | 1,389 | |
Нефтяной амбар № 1 в р-не г. Отрадный | в | 220,504 | 1,812 | 0,013 | 1,144 | 0,209 | 1,503 | 0,589 | 0,899 |
с | 18,737 | 0,532 | 0,020 | 0,818 | 0,887 | 3,661 | 1,107 | 0,654 | |
н | 69,607 | 1,715 | 0,014 | 1,060 | 0,679 | 2,537 | 1,234 | 3,922 | |
Нефтяной амбар № 2 в р-не г. Отрадный | в | 243,188 | 1,984 | 0,013 | 1,070 | 0,131 | 4,545 | 0,334 | 0,735 |
с | 11,941 | 0,526 | 0,011 | 1,051 | 0,917 | 0,435 | 0,760 | 0,327 | |
н | 61,614 | 1,256 | 0,018 | 1,283 | 0,720 | 0,290 | 0,259 | 1,144 | |
Нефтяной амбар № 3 в р-не г. Отрадный | в | 256,974 | 2,419 | 0,016 | 1,097 | 0,065 | 0,108 | 1,461 | 0,735 |
с | 10,258 | 0,274 | 0,031 | 0,874 | 0,914 | 1,020 | 3,702 | 2,778 | |
н | 82,228 | 3,195 | 0,067 | 1,116 | 0,515 | 0,201 | 13,73 | 2,288 | |
Нефтяной амбар № 4 в р-не г. Отрадный | в | 281,600 | 1,674 | 0,013 | 1,479 | 0,009 | 44,752 | 13,25 | 15,526 |
с | 1,877 | 0,358 | 0,002 | 0,865 | 0,965 | 0,889 | 2,787 | 0,163 | |
н | 44,593 | 2,266 | 0,180 | 0,911 | 0,517 | 0,538 | 1,768 | 404,912 | |
Нефтяной амбар № 5 в р-не г. Отрадный | в | 244,871 | 2,325 | 0,005 | 1,088 | 0,11.9 | 0,534 | 0,756 | 0,735 |
с | 14,886 | 0,480 | 0,005 | 0,921 | 0,914 | 10,720 | 0,776 | 0,327 | |
н | 129,085 | 1,047 | 0,011 | 1,181 | 0,518 | 0,763 | 1,190 | 89,073 | |
Нефтяной амбар № 6 в р-не г. О градный | в | 272,183 | 1,398 | 0,012 | 1,070 | 0,052 | 8,262 | 63,59 о | 4,331 |
с | 10,614 | 0,267 | 0,002 | 0,884 | 0,941 | 0,983 | 7,007 | 3,105 | |
н | 101,094 | 1,288 | 0,069 | 0,772 | 0,547 | 9,877 | 3,408 | 6,374 | |
Нефтяной амбар № 7 в р-не г. Отрадный | в | 179,244 | 1,140 | 0,002 | 1,795 | 0,372 | 1,081 | — | 1,062 |
с | 5,954 | 0,319 | 0,005 | 0,856 | 0,953 | 0,988 | 0,601 | 0,261 | |
н | 94,751 | 6,485 | 0,282 | 1,460 | 0,107 | 2,415 | 1,338 | 7,518 | |
Нефтяной амбар № 8 в р-не г. Отрадный | в | 264,481 | 2,568 | 0,000 | 1,795 | 0,044 | 0,075 | 0,478 | 0,490 |
с | 13,591 | 0,336 | 0,002 | 0,670 | 0,933 | 1,063 | 1,377 | 0,327 | |
н | 182,868 | 1,202 | 0,013 | 1,246 | 0,350 | 0,075 | —— | 21,655 | |
Нефтяной амбар № 9 в р-не г. Отрадный | в | 252,832 | 1,704 | 0,012 | 1,167 | 0,114 | 2,916 | 0,947 | 0,082 |
с | 13,559 | 0,735 | 0,023 | 0,047 | 0,900 | 3,665 | 1,497 | 0,409 | |
н | 66,048 | 1,706 | 0,015 | 1,814 | 0,680 | 4,503 | 1,632 | 4,740 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Нефтяной амбар в рне п. Водный | в | 220,406 | 1,941 | 0,013 | 1,135 | 0,203 | 4,077 | 0,255 | 1,553 |
с | 13,559 | 0,599 | 0,010 | 1,004 | 0,909 | 0,810 | 0,880 | 1,062 | |
н | 68,086 | 1,465 | 0,020 | 1,293 | 0,687 | 1,086 | 0,346 | 0,899 | |
Нефтяной амбар № 1 в р-не п. Осинки | в | 263,446 | 2,217 | 0,017 | 1,190 | 0,053 | 0,145 | 1,580 | 0,654 |
с | 13,300 | 0,468 | 0,029 | 0,967 | 0,896 | 0,459 | 3,623 | 1,961 | |
н | 85,690 | 2,809 | 0,063 | 1,656 | 0,521 | 0,435 | 9,594 | 1,798 | |
Нефтяной амбар № 2 в р-не п. Осинки | в | 233,577 | 2,144 | 0,011 | 1,163 | 0,154 | 3,609 | 0,326 | 0,981 |
с | 10,096 | 0,575 | 0,009 | 1,042 | 0,921 | 0,379 | 0,681 | 0,654 | |
н | 62,197 | 1,441 | 0,011 | 1,181 | 0,717 | 0,276 | 0,287 | 0,899 | |
Нефтяной амбар № 3 в р-не и. Осинки | в | 270,177 | 1,183 | 0,012 | 0,958 | 0,073 | 8,248 | 54,63 | 0,327 |
с | 11,067 | 0,073 | 0,003 | 0,828 | 0,949 | 0,889 | 5,016 | 0,082 | |
н | 90,091 | 1,288 | 0,040 | 0,911 | 0,610 | 8,613 | 1,202 | 0,163 | |
Нефтяной амбар № 4 в р-не п. Осинки | в | 257,006 | 1,976 | 0,013 | 1,190 | 0,087 | 0,810 | 2,086 | 6,619 |
с | 9,838 | 0,349 | 0,040 | 0,419 | 0,908 | 1,292 | 2,309 | 0,441 | |
н | 69,542 | 3,044 | 0,102 | 0,949 | 0,531 | 0,150 | — | 6,374 | |
Нефтяной амбар в рне п. Му- ханово | в | 243,641 | 1,437 | 0,012 | 1,107 | 0,155 | 3,581 | 2,751 | 0,735 |
с | 9,643 | 0,644 | 0,004 | 0,437 | 0,931 | 0,066 | 3,105 | 0,082 | |
н | 97,502 | 1,334 | 0,043 | 0,967 | 0,573 | 0,974 | 2,560 | 76,897 | |
Нефтяной амбар в р-не с.Домашкины вершины | в | 230,115 | 1,986 | 0,017 | 1,070 | 0,168 | 0,332 | 1,373 | 0,572 |
с | 12,232 | 0,526 | 0,030 | 0,865 | 0,898 | 0,384 | 3,702 | 1,144 | |
н | 81,354 | 2,637 | 0,054 | 1,563 | 0,554 | 0,454 | 5,812 | 1,716 | |
с | 12,232 | 0,526 | 0,030 | 0,865 | 0,898 | 0,384 | 3,702 | 1,144 | |
н | 81,354 | 2,637 | 0,054 | 1,563 | 0,554 | 0,454 | 5,812 | 1,716 | |
Анализируя экспериментальные и расчётные данные, можно сделать вывод, что основное влияние на класс опасности нефтешламов оказывает дизельная фракция (рис.3.2.1). Показатель степени опасности нефтесодержащих отходов (К„/о) с возрастанием в них концентрации дизельной фракции (С^ линейно повышается.
5 200
о
X н о
о
20
40
60
80
100
Концентрация диз.фракции, мг/кг
Рис. 3.2.1 - Зависимость показателя степени опасности нефтесодержащих отходов от содержании дизельной фракции
Как видно из рисунка 3.2.1, если руководствоваться действующей методикой расчета класса опасности, при концентрации углеводородов дизельной фракции до 3,3% мае. нефтешламы относятся к 5 классу опасности, от 3,3 до 31% мае. - к 4 классу опасности, при более высоком содержании углеводородов дизельной фракции отходы относятся к 3 классу опасности.
В лаборатории Центра гигиены и эпидемиологии в Самарской области было нами было проведено биотестирование анализируемых нефтешламов в соответствии с действующими в России методическими рекомендациями [2].
Сводные данные по классам опасности исследованных нефтешламов и замазученных грунтов, полученные различными методами, приведены в табл.3.2.2.
Таблица 3.2.2 - Классы опасности и показатели степени опасности нефтесо- держащих отходов различных типов, определенный расчетным и экспериментальным методами и показатель их степени опасности
Наименование пробы | Показатель степени опасности отхода | Класс опасности, определенный расчетным методом | Класс опасности, определенный экспериментальным методом биотестирования | |
1 | 3 | 4 | 5 | |
Нефтяной амбар №1 в р-не с. Ста- ро-Якушкино | Верхний слой | 253,95 | 3 | 3 |
Средний слой | 33,41 | 4 | 4 | |
Нижний слой | 57,40 | 4 | 4 | |
Нефтяной амбар №2 в р-не с. Ста- ро-Якушкино | Верхний слой | 284,75 | 3 | 3 |
Средний слой | 4,07 | 5 | 4 | |
Нижний слой | 48,52 | 4 | 3 | |
Нефтяной амбар №1 в р-не п. Октябрьский | Верхний слой | 288,52 | 3 | 3 |
Средний слой | 12,48 | 4 | 4 | |
Нижний слой | 125,33 | 3 | 3 | |
Нефтяной амбар №2 в р-не п. Октябрьский | Верхний слой | 117,94 | 3 | 3 |
Средний слой | 3,33 | 5 | 4 | |
Нижний слой | 99,45 | 4 | -> | |
Нефтяной амбар в р-не г. Похви- стнево | Верхний слой | 282,03 | 3 | 3 |
Средний слой | 16,22 | 4 | 4 | |
Нижний слой | 195,39 | 3 | 3 | |
Нефтяной амбар № 1 в р-не с. Сергиевск | Верхний слой | 227,95 | 3 | 3 |
Средний слой | 8,82 | 5 | 4 | |
Нижний слой | 80,52 | 4 | 3 | |
Нефтяной амбар № 2 в р-не с Сергиевск | Верхний слой | 258,86 | 3 | 3 |
Средний слой | 8,84 | 5 | 4 | |
Нижний слой | 103,81 | 3 | 3 | |
Нефтяной амбар № 3 в р-не с. Сергиевск | Верхний слой | 136,78 | 3 | 3 |
Средний слой | 13,52 | 4 | 4 | |
Нижний слой | 112,76 | 3 | 3 | |