1 стр. из 1

Известно, что 2 г нефти в килограмме почвы делают ее непригодной для жизни растений и почвенной микрофлоры. 1 л нефти лишает кислорода 40 тыс.л воды, 1 т нефти загрязняет 12 км² водной поверхности. При концентрации нефти в воде в количестве 0,10–0,01мг/л икринки рыб погибают за несколько суток. Достаточно вылить в воду 1 л нефти, чтобы погубить более 100 млн. личинок рыб и других морских организмов, а в воды рек, озер и Мирового океана ежегодно по различным причинам поступают миллионы тонн нефти. Космической съемкой зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой, особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантики и их берега.

«Мировой рекорд» по загрязнению океана нефтью принадлежит плавучей буровой установке «Исток-1» (Мексика). В результате аварии в Мексиканском заливе в июне — августе 1979 г. в воду вылилось 535 тыс. т нефти, диаметр нефтяного пятна достиг 640 км, ликвидация аварии обошлась в $131,6 млн. (более $250 за каждую тонну потерянной нефти). Крупнейшая авария нефтяных танкеров — это столкновение супертанкеров «Атлантик экспресс» и «Эйджин Кэптен» у берегов Тобаго в июле того же 1979 г.: в море попало 236 тыс. т нефти.

Рис. 1. Структура потерь нефтепродуктов в России

Систематически происходят аварийные разливы нефти в России, обусловленные как изношенностью трубопроводов и оборудования, так и несоблюдением технологической дисциплины. Потери нефти и неф­тепродуктов в России за счет аварийных ситуаций и несоблюдения технологической дисциплины достигают 4,8 млн. т ежегодно; 30% загрязнений нефтью приходится на бытовые и промышленные отходы, 27% — на суда, 12% — на аварии танкеров и нефтяных платформ, 7% — на атмосферные осадки, 24% загрязнений поступает со дна океана из естественных источников.

Очевидно, что  подобное положение дел в части загрязнения биосферы нефтью настоятельно требует  разработки специальных норм, прежде всего для нефтедобывающих компаний по защите биосферы от нефтяных загрязнений. Такие меры уже намечены во вновь разрабатываемых технических регламентах, и в самое ближайшее время этим компаниям в обязательном порядке будет предписано использовать в производстве нефтяные сорбенты. Очевидно, что наиболее доступными становятся отечественные сорбенты, особенно растительного происхождения, которые можно будет получать непосредственно в регионе нефтедобычи или нефтепереработки.

Таким образом, своевременная и эффективная очистка почвы и водных источников в зоне добывающих предприятий от нефтяных загрязнений является основной экологической задачей этих предприятий. Задача может быть успешно решена путем применения нефтяных сорбентов для сбора нефтяных загрязнений. Именно этой экологической проблеме и посвящена данная статья.

Сейчас в мире производится или используется для ликвидации разливов нефти около двух сотен различных сорбентов, которые подразделяют на неорганические, природные органические и органоминеральные, а также синтетические. Качество сорбентов определяется, главным образом, их емкостью по отношению к нефти, степенью гидрофобности, плавучестью после сорбции нефти, возможностью десорбции нефти, регенерации или утилизации сорбента. Применение сорбентов может сочетаться с механическими методами сбора нефти. При этом механические методы могут применяться как до, так и после применения сорбентов, фиксирующих нефть и предотвращающих образование эмульсий.

К неорганическим сорбентам относятся глины различных видов, диатомитовые породы (главным образом, рыхлый диатомит — кизельгур), песок, цеолиты, туфы, пемза и т.п. Именно глина и диатомиты составляют большую часть товара на рынке сорбентов в силу их низкой стоимости и возможности крупнотоннажного производства. Сюда же можно отнести и песок, используемый для засыпки небольших разливов нефти и нефтепродуктов. Однако качество неорганических сорбентов совершенно неприемлемо с точки зрения экологии. Прежде всего они имеют очень низкую емкость (70–150% по нефти и совершенно не удерживают легкие фракции типа бензина, керосина, дизельного топлива). При ликвидации разливов нефти на воде неорганические сорбенты тонут месте с нефтью, не решая проблемы очистки воды от загрязнений. Наконец, практически единственными методами утилизации этих сорбентов являются их промывка экстрагентами или водой с ПАВ, а также выжигание.

Синтетические сорбенты чаще всего используют в странах с высокоразвитой нефтехимической промышленностью (США, страны ЕЭС, Япония). В основном их изготовляют из полипропиленовых волокон, формуемых в нетканые рулонные материалы разной толщины. Кроме того, используют полиуретан в губчатом или гранулированном виде, формованный полиэтилен с полимерными наполнителями и другие виды пластиков.

В качестве примера на рис. 2 показана принципиальная схема для удаления нефтепродуктов и масел с использованием пенополиуретана (высота слоя материала — 2–2,5 м, размер кусков пенополиуретана — 5–10 мм, скорость фильтрования — до 25 м/ч).

Рис. 2.  Фильтр с пенополиуретановой загрузкой: 1 — слой пенополиуретана;  2 — камера; 3 — элеватор; 4 — направляющие ролики; 5 — лента; 6 — ороситель; 7 — отжимные ролики; 8 — емкость для регенерата; 9 — решетчатая перегородка.

Такие фильтры могут быть использованы при концентрации неф­тепродуктов в исходной сточной воде до 1000 мг/л. Сточная вода подается сверху, проходит через слой материала, освобождаясь от частичек нефтепродуктов. После насыщения материала нефтепродуктом проводят его регенерацию трехкратным механическим сжатием с промывкой водой. Материал подается на ленту элеватором и пропускается через отжимные ролики.

Природные органические и органоминеральные сорбенты являются наиболее перспективными для ликвидации нефтяных загрязнений. Чаще всего применяют древесную щепу и опилки, модифицированный торф, высушенные зернопродукты, шерсть, макулатуру.

Одним из лучших природных сорбентов, сопоставимых по своей нефтеемкости с модифицированным торфом, является шерсть: 1 кг шерсти может поглотить до 8–10 кг нефти, при этом природная упругость шерсти позволяет отжать большую часть легких фракций нефти. Однако после нескольких таких отжимов шерсть превращается в битуминизированный войлок и становится непригодной для использования.

Высокая цена шерсти, недостаточное ее количество и строгие требования к хранению (шерсть очень привлекает грызунов, насекомых, претерпевает биохимические превращения) не позволяют считать ее сколько-нибудь перспективным сорбентом.

Помимо шерсти эффективным сорбентом нефтепродуктов являются  отходы  производства льна, которые в настоящее время, в основном, сжигаются. Поэтому перспективной является разработка технологии получения из льна нефтяного сорбента и активированного угля.

Основным сырьем для производства нефтяного сорбента и активированного угля является костра, производство которой в настоящее время в России составляет около 195 тыс. т/год. На нужды строительства (костроплиты) и как топливо используется около 40% этого количества. Если из оставшегося количества (60%, 120 тыс. т) поровну производить нефтяной сорбент и активированный уголь, то стоимость произведенной продукции может достигать величины $42 млн. Даже если суммарная стоимость установок по производству нефтяного сорбента и активированного угля составит $10 млн., то выгода организации этого производства очевидна. Эта программа также позволит более полно использовать льнопродукцию и существенно улучшить экологическую обстановку в районе льнозаводов за счет существенного сокращения неорганизованных отвалов костры. В настоящее время (с участием автора данной статьи) разработан инвестиционный проект по глубокой переработке льна, учитывающий, в том числе, и переработку отходов льняного производства в нефтяной сорбент и активированный уголь.

Опилки хорошо впитывают нефть и неф­тепродукты, но еще лучше впитывают влагу, поэтому необходима пропитка опилок после их глубокой сушки водоотталкивающими составами, например, жирными кислотами. Образуемое гидрофобное покрытие обеспечивает хорошее качество нефтяных сорбентов, но является весьма недолговечным. Аналогичным образом обстоит дело и с торфом, который намного превосходит по своей потенциальной сорбционной способности опилки и даже шерсть (во всяком случае, некоторые разновидности верхового торфа моховой группы).

Применение сорбентов включает их рассев вручную, механическими или пневматическими устройствами над загрязненной поверхностью и последующий сбор конгломерата из пропитанного нефтью сорбента. Извлечение нефти из сорбентов может быть произведено компрессионными  (отжим на фильтр-прессах, в центрифугах) или термическими методами (отгонка летучих фракций нефти путем нагрева сорбентов без доступа воздуха до 250–300°С). Степень извлечения нефти из сорбентов определяется качеством нефти, а именно — содержанием в ней маловязких и летучих фракций. Компрессионные методы являются более дешевыми, но при их использовании нарушается структура сорбентов и их емкость, при последующем использовании обеспечивается большая кратность регенерации сорбентов. Их можно использовать лишь с учетом термостойкости сорбирующего материала.

Отработанный сорбент обычно просто вывозят на свалки, где это разрешено. Его можно также формировать в топливные брикеты или использовать в качестве смолистых добавок в асфальтовые смеси или кровельные материалы.

Окончание статьи в №5

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!