Дренирование почвы от нефти

Современная методика очистки грунта и почвы от нефти и нефтепродуктов

На данный момент рекультивация загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель, очистка грунта от нефтепродуктов, а также песка и нефтешлама проводится с использованием целого комплекса мер, который при грамотном формировании целостной технологической цепочки дает превосходные результаты при высокой производительности и относительной дешевизне процесса.

Ниже мы рассмотрим одну из наиболее экономически выгодных на сегодняшний день цепочек оборудования, на основе которой создано уже несколько импортных и как минимум одна отечественная установка переработки твердых нефтешламов (далее УПТН). Эта цепочка не включает в себя трехфазный декантер-центрифугу, методику утилизации нефтешламов с помощью которой мы описывали в этой статье, однако это во многом является преимуществом установок по переработке нефтешламов с высоким содержанием мехпримесей и для очистки грунта от нефтепродуктов, т.к.:

а) декантеры-центрифуги, как правило, могут перерабатывать нефтешламы с содержанием мехпримесей до 15%. Если мехпримесей больше, то нефтешлам необходимо разбавлять водой, что требует дополнительного оборудования и снижает производительность;

б) 3-фазный декантер без обвязки и сопутствующего оборудования производительностью 7-10 м3 в час стоит в России начиная с 250 000 Евро, включая НДС — за эти деньги можно приобрети отечественный комплекс полного цикла, который будет справляться с вышеуказанными задачами на скорости до 15 м3 в час и с показателями очистки лишь незначительно хуже декантера.

Ниже описана типовая цепочка и принципиальная схема оборудования, необходимого для создания УПТН, отвечающего самым современным требованиям и жестким условиям эксплуатации в условиях России и стран СНГ.

Цикл I. Этап I. Подготовка шлама

На первом этапе первого цикла очистка почвы от нефтепродуктов начинает с предварительной подготовки загрязненной почвы (грунта, песка). Подготовка загрязненного материала заключается в загрузке и сортировке крупных включений (например камней) и их удалении. Для этого используют грохот, широко применяемый в горной промышленности.

Затем загрязненный материал перемешивают с подогретой до температуры 20÷80º С водой. Для этого может быть использована фрезерно-струйная мельница ФСМ-7, широко применяемая для приготовления промывочных жидкостей при бурении скважин на нефть и газ. При этом происходит разжижение и размельчение комков загрязненного материала, размельчении мелких остатков древесины и растительности.

Таким образом, происходит сортировка, удаление или размельчение крупных включений, например, камней размером более 100 мм; удаление древесины и растительности, размельчение и разжижение комков загрязненной почвы (грунта, песка), битумных включений. После чего разжиженная масса подвергается сортировке с удалением камней размером более 5 мм. Для этого применяется грохот с расположенной под ним поддоном-воронкой.

Цикл I. Этап II. Отмывка грунта

Далее, на втором этапе цикла очистка почвы от нефти осуществляется за счет процесса интенсивной отмывки частичек почвы (грунта, песка) в высокоскоростном турбулентном потоке горячей воды, при объемном соотношении воды к песку не менее 10:1. Отмывку проводят, например, с помощью последовательно установленных эжектора-смесителя, фитингов замкнутой циркуляционной системы, шламового насоса и гидроциклонов без применения чистящих средств. Воду, как правило, нагревают до температуры 20÷80º С и, при необходимости, добавляют в нее поверхностно-активные вещества (ПАВы).

Цикл I. Этап III. Разделение на фазы

На третьем этапе первого цикла реализуется процесс окончательного разделения жидкой и твердой фазы методом гидроциклонирования (например, с помощью последовательно установленных песко- и илоотделителей). Жидкая фаза, прошедшая через весь цикл, на финальной стадии разделяется на две составляющие – нефтепродукты и воду (например, с помощью специально разработанной для этих целей многофункциональной емкости). Высвобожденная нефть и нефтепродукты не теряют своих потребительских свойств и могут быть использованы в качестве промышленного сырья. При этом по окончании цикла очистки проводится контроль качества очистки твердой фазы.

Загрязненная вода после циклов очистки расслаивается в многофункциональной емкости, где нефть и нефтепродукты скапливаются в верхней части емкости и направляются в приемный бункер для нефти и нефтепродуктов. При этом следует учесть, что цикл промывки является замкнутым — отделенную от нефтешлама воду можно использовать в качестве промывочной, а ее излишки можно доочищать до норм сброса с помощью любого водоочистного оборудования, к примеру, установок серии КЛЮЧ или ПОТОК.

По завершении процесса очистки почвы от нефтепродуктов получают экологически чистый грунт (почва, песок), нефть и нефтепродукты.

Цикл отмывки почвы (грунта, песка) далее может быть повторен в зависимости от требуемой степени очистки почвы (грунта, песка).

Цикл II . Этапы I и II. Доочистка

На первом этапе второго цикла предварительно очищенный песок (еще содержащий органические соединения) отмывается в высокоскоростном турбулентном потоке подогретой воды в гидросмесителе, в фитингах замкнутой циркуляционной системы, шламового насоса и гидроциклонов, при объемном соотношении воды к песку 10:1.

На втором этапе второго цикла при помощи метода гидроциклонирования очищенный песок отделяется от жидкой фазы, которая на финальной стадии разделяется в многофункциональной емкости на воду и нефтепродукты, а также на продукты их распада.

Возможное применение моющего средства только на заключительной стадии очистки грунта от нефтепродуктов позволяет избежать пагубного воздействия на высвобождаемые нефть и нефтепродукты.

Далее предлагаем Вам ознакомиться с принципиальной схемой работы такой установки.

Принципиальная схема

Типичная УПТН работает следующим образом.

На стадии предварительной подготовки очищаемый материал загружают в камневыделитель (1), где происходит сортировка и удаление включений размером более 100 мм. Затем очищаемый материал направляют в мешалку (2), где происходит смешивание с подогретой водой и измельчение крупных включений. Далее очищаемый материал поступает в грохот (3), где происходит отделение камней размером более 5 мм. Весь отсортированный после грохотов материал (крупные камни, древесина, промышленный мусор) собирается в бункер (4). Под грохотом (3) расположена поддон-воронка (5), где собирается освобожденная от камней разжиженная масса. Далее, через шнековый насос (6) разжиженная масса подается в бункер (7) для временного хранения или непосредственно для очистки в бункер (18).

На стадии очистки, одновременно с подачей очищаемой массы в бункер, нагретая вода из многофункциональной емкости (16) с помощью центробежного насоса (15) подается в эжектор-гидросмеситель (14), смешивающий разжиженную массу, поступающую из бункера (18), с горячей водой в турбулентном режиме. На данной стадии происходит процесс отмывки частичек грунта от нефти и нефтепродуктов.

Далее происходит процесс разделения жидкой и твердой фазы. Из эжектора-гидросмесителя (14) очищаемая масса с помощью центробежного шламового насоса (11) подается в гидроциклон-пескоотделитель (9), после чего с помощью центробежного шламового насоса (10) очищаемая масса подается в гидроциклон-илоотделитель (8). Далее, посредством системы желобов, очищенная твердая фаза отправляется на разгрузку.

При повторном цикле очистки твердая фаза посредством системы желобов направляется в бункер (13) для повторной очистки.

Стоит отметить, что существует несколько принципиальных схем работы комплекса, например, только на гидроциклон-пескоотделитель (9) без применения гидроциклона-илоотделителя (8) и центробежного шламового насоса (10) или с их периодическим подключением. Выбор той или иной схемы подключения определяется параметрами загружаемого материала на входе и позволяет настроить УПТН на оптимальный режим работы.

На стадии разделения жидкой фазы отделенная жидкая фаза, смешанная с нефтепродуктами, поступает в многофунциональную емкость (16), где происходит разделение воды от нефтепродуктов. Вода затем возвращается в цикл очистки, а нефтепродукты отгружаются. При этом нефть и нефтепродукты не теряют своих потребительских качеств

Источник

Сбор и извлечение нефти с грунта

Для решения указанной задачи в наибольшей степени подходят два мето­да: сорбционный и механический.

Сорбционный метод основан на нанесении на загрязненную поверх­ность сорбента, который выступает в роли поглотителя нефти. В настоящее время выпускается более 100 видов отечественных и зарубежных сорбентов. В декабре 2001 г. по результатам сравнитель­ных испытаний сорбентов для сбора нефти с водной поверхности на полиго­не ОАО «МН ,,Дружба“» для использования на объектах «АК ,,Транснефть“» были рекомендованы сыпучие синтетические сорбенты серии «Униполимер» (Красноярское РНУ ОАО «Транссибнефть») и волокнистый структурирован­ный сорбент «Экосорб» (ООО «ЭКОсервисНефтегаз»).

Адсорбенты — это высокодисперсиые природные или искусственные ма­териалы с развитой наружной поверхностью, на которой происходит адсор­бция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей. Адсорбенты для сбора нефти с грунта — это, в основном, пористые материалы, хорошо впитывающие частицы углеводородной жидкости и плохо или совсем не впитывающие воду (гидрофобные поверхности).

Все адсорбенты делятся па три группы: 1) природные неорганические; 2) природные органические; 3) синтетические .

К природным неорганическим адсорбентам относятся перлит, вермику­лит, цеолити др. минеральные вещества. Они широко распространены в природе и имеют относительно низкую стоимость. Однако неорганические адсорбенты имеют невысокую нефтеемкость, обладают малой плавучестью, нетехнологич­ны и опасны в применении (мелкодисперсные частицы адсорбента уносятся ветром, а также образуют пыль, являющуюся канцерогенной).

Природными органическими адсорбентами являются растительные отходы (пшеничная и камышовая сечка, древесные опилки, шелуха гречки, отходы ватного производства, сушеный мох, торф), сорбойл А, сорбойл Б, во­локно аэрофонтанной сушки АФС, Лесорб-Экстра, волокнистое углеродное вещество и др. Основа этих сорбентов широко распространена в природе или является отходами промышленных предприятий. Сорбенты данной группы ха­рактеризуются средними значениями иефтеемкости. Однако для обеспечения гидрофобпости практически все они должны быть подвергнуты дополнитель­ной обработке, что приводит к увеличению их стоимости.

К синтетическим адсорбентам относятся пенопласт, полипропилен, ре­зиновая крошка, карбамидформальдегидная и фенолформальдегидная смола, лавсан, поролон, уголь, ватин и другие материалы. Они используются в виде гранул, крошки, порошка, полотна. Высокоолефильные и гидрофобные син­тетические материалы идеальны для сбора разлитой па воде нефти, обладают высокой нефтеемкостью и малым водопоглощением. Недостатками синтети­ческих адсорбентов является то, что они дороже органических, биологически не разлагаются и при утилизации могут отрицательно влиять на окружающую среду.

Основным показателем, определяющим эксплуатационную эффектив­ность сорбентов является их нефтепоглощающая способность (нефтеемкость), т. е. масса нефти, поглощенная единицей массы сорбента. Однако в условиях сбора нефти с поверхности водоема, необходимо учитывать, что одновременно сорбент поглощает воду. С увеличением водопоглощения эффективность сор­бентов снижается. Поэтому не менее важным их эксплуатационным показате­лем является водопоглошение. Наконец, простейшим способом регенерации сорбента является частичный отжим из него собранной нефти, что позволяет вновь использовать регенерированный материал.

Предлагается собирать разлившуюся нефть совместно с нефтезагрязненным грунтом механическим путем. Для этого разработан агре­гат , у которого в качестве базы, использована гусеничная машина, имеющая хорошую проходимость, достаточную грузоподъемность и требую­щая незначительной реконструкции, — трелевочный трактор ТДТ «Онежец». Основным узлом, обеспечивающим качество сбора загрязнений, в нем являет­ся нефтеприемпое устройство — заборная головка.

1-рычаг включения гидроцилиндров подъема стрелы; 2 – пульт управления электроприводами; 3 – клиноременная передача; 4 – рычаг переключения скоростей; 5 – педаль сцепления; 6 – педаль газа; 7 – рычаги фрикционов; 8 – стрела; 9 – опорно-повторное колесо; 10 – концевой выключатель; 11 – шарнир заборной головки; 12 – электродвигатель привода лепесткового ротора; 13 – лепестковый ротор; 14 – рама заборной головки.

Рисунок 9 — Агрегат для сбора нефтяного загрязнения с поверхности почвы

По результатам испытаний сделаны следующие выводы.

1. Шнековая заборная головка плохо перемещает загрязненную массу из-за её высокой прилипаемости, неэффективно копирует профиль очищаемой поверхности. Процесс прилипания усложняет конструкцию и увеличивает необходимую мощность привода головки.

2. Пневмомеханическая головка энергоёмка, требует большого расхода воздуха, обладает низкими КПД и эффективностью очистки при пониженных температурах.

3. Адгезионная головка требует применения дефицитных материалов для рабочего органа, недолговечна, малопроизводительна и практически неработоспособна при пониженных температурах.

4. Щеточно-роторная головка наиболее эффективна из всех рассмотренных. Она наименее энергоёмка, работоспособна как при положительных, так и при отрицательных температурах, обеспечивает качественную очистку загрязненной поверхности благодаря гибкости элементов и простоты копирования профиля местности.

По принципу действия нефтесборщики могут быть разделены па адсорбционные, ва­куумные, адгезионные, пороговые, шнековые и использующие центробежные силы

Работа адсорбционных нефтесборщиков основана на поглощении (ад­сорбции) нефти специальным материалом (адсорбентом). Роль адсорбента, как правило, выполняют синтетические вещества, специально обработанные с тем, чтобы они не впитывали воду.

Основным элементом вакуумных нефтесборщиков является емкость, в которой с помощью вакуумного насоса создается разряжение, что обеспечи­вает всасывание в емкость нефтяного слоя. Например, в ОАО «Верхневолжск нефтепровод» разработана установка для сбора нефти вакуумным способом. Она состоит из вакуумного насоса, сепаратора для разделения водонефтяной смеси, трубы коллектора и вакуумных насадок.

Работа адгезионных нефтесборщиков основана на прилипании нефти к поверхности специальных элементов, с которых она затем счищается в нефтесборную емкость. В процессе вращения барабанов нефть увлекается их поверхностью вверх, где счищается специальными щетками в накопитель , а из последнего по трубопроводу откачивается в резервуар.

Принцип перетекания воды через водослив из зоны с большим уров­нем воды в зону с меньшим уровнем использован при создании пороговых нефтесборщиков. Понижение уровня в приемной камере создается путем от­качки воды из нее. В результате создается эффект спокойного поверхностного подтекания слоя воды к приемному отверстию, что обеспечивает подтягивание к нему нефтяной пленки с большей площади. Чаще всего в качестве приемного отверстия применяется «плавающая» воронка, соединенная с трубопроводом насосом, откачивающим нефтяное загрязнение. Данный метод сбора нефти весьма эффективен для сбора толстых пленок нефти при отсутствии волне­ния на водной поверхности. Устройство отличается простотой и надежностью в работе.

Шнековые нефтесборщики позволяют собирать толстый и вязкий слой нефти. Шнековые устройства отличаются простотой, надежностью и долговеч­ностью конструкции, малочувствительны к волнению, не реагируют на изме­нение свойств нефти. Их недостатком является быстрое забивание приемного устройства механическим мусором

Нефтесборщики, использующие центробежные силы, образуют вих­ревую воронку с помощью импеллера и подают нефтезагрязненную воду для разделения в гидроциклон. Здесь при вращении жидкости за счет центробеж­ных сил более тяжелая вода отбрасывается к стенке, а нефть, как более легкая, мигрирует к центру гидроциклона. Из него они выводятся двумя разными по­токами.

Очистка нефтезагрязненных грунтов — заключительный этап любых работ по ликвидации последствий аварии на суше. Достигается это различны­ми способами — выжиганием, биодеструкцией (с помощью микроорганизмов, поедающих нефтяные углеводороды) . Но при этом нефть (нефтепродук­ты) в грунте просто разрушается.

К ресурсосберегающим относятся:

— промывка нефтезагрязненного грунта поверхностно-активными вещест­вами (ПАВ);

— экстракция нефти растворителями.

Промывка грунта ПАВ, как правило, предполагает выемку нефтезагрязнениых почв, обработку почвы различного рода ПАВ, сбор и удаление углеводородов нефти, а также возврат очищенной почвы на место ее первоначального залегания.

Эффективность промывки зависит от вида применяемого поверхностно­активного вещества, температуры и интенсивности механического воздейст­вия на промываемый материал в различного рода устройствах. В качестве последних могут быть использованы мешалки с приводами различных типов (импеллерные, рамные, турбинные), корытные и вибрационные промывоч­ные машины, насосы, диспергаторы (коллоидные мельницы), гомогенизаторы, скруббера, струйные машины, роторно-пульсационные аппараты и т. п.

Центробежное сепарирование. Компанией «Аль фа-Лаваль» предлагается процесс переработки нефтешла­ма, основанный на методе центробежного сепарирования. Характерной чер­той нефтешламов является их высокая вязкость, а также наличие в них нефти и воды, образующих эмульсионный состав, стабилизируемый мельчайшими примесями, которые достаточно трудно отделить. Таким образом, нефтешламы являются сырьем, трудно поддающимся переработке. Центробежное сепариро­вание представляет собой ускоренную форму гравитационного сепарирования, в основе которого лежит принцип замены естественной гравитационной силы другой силой, превышающей ее в тысячи раз. Результатом этого является зна­чительное повышение скорости оседания частиц в жидкости. Даже мельчай­шие частицы, не оседающие под воздействием гравитации, при их движении в потоке мгновенно оседают в поле центробежных сил. Тот же метод применя­ется для сепарирования нефти от воды, когда даже плотно связанные эмульсии расщепляются под воздействием высоких гравитационных сил. Сепарирование нефтешлама обычно осуществляется в две стадии. На первой стадии основная масса твердых частиц отделяется в деканторной центрифуге. Этот декантер производит довольно сухой остаток, содержащий минимум чистой нефти. Вытекающий поток, состоящий из нефти и воды (и минимального количества примесей), поступает на вторую стадию разделения. Здесь трехфазная тарель­чатая центрифуга разделяет смесь на очень чистую фазу нефти, фазу чистой воды и небольшое количество твердых частиц. Если требуется фаза очень чис­той воды, необходимо применение третьей сепаративной ступени. В зависи­мости от состава нефтешлама в технологическую схему может быть включен также блок химической обработки.

В целом процесс переработки нефтешлама состоит из следующих техно­логических блоков:

— заборная система для забора сырья из нефтешламового бассейна или ре­зервуара для хранения;

— подготовительный блок для нагревания и фильтрования сырья и последую­щее перекачивание насосом в питательный резервуар;

— сепарирующая установка, перерабатывающая нефтешлам из питательного резервуара;

Дренирование почвы. При загрязнении водонасыщенных, обводненных грунтов или грунтов с высоким уровнем грунтовых вод для регенерации грунтов и предохранения или очистки грунтовых вод рекомендуется способ промывки. Для этого в пре­делах контура загрязненного участка закладывают одну или несколько отса­сывающих скважин, которые соединяют системой трубопроводов с коллекто­ром, подключенным к какой-либо емкости (емкостью может быть и земляной амбар) за пределами участка загрязнения. Еще одну или несколько скважин (питающих) закладывают за контуром загрязнения и подсоединяют к распре­делительной системе трубопроводов, с помощью которой незагрязненная вода подается на поверхность участка загрязнения. При фильтрации вода вымыва­ет из почвы (грунта) нефтепродукт и через отсасывающий колодец подается в сборную емкость.

Экстракция растворителями. Обычно экстракционные методы основываются на использовании в качес­тве растворителя легких углеводородов (пентан, гексан и т. п.) или легких угле­водородных фракций, кипящих в пределах бензиновой фракции (40. 200°C). После промывки почвы растворителем получается жидкая фракция содержа­щая растворитель и тяжелые нефтяные фракции почвы, твердую фазу, насы­щенную нефтяными компонентами. Конечное содержание тяжелых нефтя­ных фракций в почве зависит от весового соотношения грунт : растворитель. Недостатками рассмотренных способов является необходимость проводить стадию испарения растворителя из грунта и сложности вторичного использо­вания растворителя из-за постепенного накопления в нем тяжелых нефтяных фракций.

В ходе решения поставленных ранее задач были получены следующие результаты.

При рациональной расстановке запорной арматуры по трассе трубопровода по методу Б.В. Самойлова получено, что на участке нефтепродуктопровода длинной 100 км с геодезическими отметками, соответствующими профилю трассы №1 необходимо установить 11 линейных задвижек.

По данным расчета, проделанного в разделе курсовой работы, были полученны результаты: за 13 часов утечки из отверстия, диаметром 9 мм, образовавшейся на 80 км нефтепродуктопровода, диаметром 219 мм, объем составил м 3 .

Объем утечек из отверстия диаметром 9 мм, образовавшегося в резервуаре горизонтального типа за 13 часов составил 1,024 м 3 .

Таким образом, аварийные утечки при эксплуатации нефте- и нефтепродуктопроводов неизбежны. И главной задачей на сегодня остается сведение к минимуму утечек.

Список использованной литературы

1. Коршак А.А. Ресурсосберегающие методы и технологии при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. – 192 с.

4. Лурье М.В. Задачник по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа. – М: Недра, 2003. – 348 с.

5. Тугунов Н.П. Типовые расчеты при проектировании. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2004. – 656 с.

6. Гильмутдинов Ш.К. Ресурсосберегающие технологии при транспортировке нефти и нефтепродуктов. Методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Ресурсосберегающие технологии» для студентов специальности 13.05.01.65 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» очной формы обучения и студентов АЗЦ МРЦПК – Альметьевск: АГНИ, 2009. — 24 с.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 971 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник