Диссертация (1172981), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Такиетехнологические параметры, как температура рабочего раствора, pH, минерализация будутопределяться свойствами выбранного ПАВ.Эффективность снижения содержания загрязняющих веществ в обрабатываемом НЗПГ,безусловно, является одним из ключевых критериев выбора реагента, наряду с экологическойбезопасностью и экономической целесообразностью его применения.Результаты нашего исследования позволили предложить универсальный алгоритмпринятия решения о выборе экологически безопасного, эффективного ПАВ для очисткинефтезагрязненных арктических почвогрунтов.

Для обработки полученных экспериментальныхданных о физико-химических свойствах и экотоксикологических характеристиках реагентов наоснове ПАВ, а также арктических почвогрунтов был использован программный продукт LogicalDecisions v.7.2. С помощью данной программы был проведен многокритериальный анализнаиболее предпочтительных альтернатив (реагентов), иерархия критериев анализа представленана рисунке 4.6.113ЦЕЛЬ: выбор реагента наоснове ПАВЭкологическаябезопасностьТоксичностьКритерий Т1Критерий ТnУхудшение свойствпочвКритерий У1Критерий УnЭффективностьКритерий Э1Критерий ЭnЭкономическаяцелесообразностьКритерий Ц1Критерий ЦnРисунок 4.6 – Иерархия целей и критериев анализа альтернативАналогично триадному принципу [191] и принятому в мировой практике «зеленой»экономики, устойчивого развития принципу трех «E» (Environment, Economical feseability, socialEquitability) [192, 193], нами предложены три категории критериев оценки и сравненияреагентов: экологическая безопасность, эффективность, экономическая целесообразность.Декомопозиция данных категорий предполагает вариативность выбираемых критериевдля оценки.

Как было рассмотрено в пп. 1.3 – 1.4, критерии оценки экотоксичности химическихреагентов не регламентированы жестко, таким образом, руководствуясь результатамипроведенного литературного обзора накопленного научного и практического опыта, намирекомендуется выбор нескольких критериев из представленных в таблице 4.7.114Таблица 4.7 – Набор предлагаемых критериев сравнительного анализа альтернатив (реагентов)Экологическая безопасностьЭкономическаяКласс опасности для человека (согласно ТУпродукции);Эффективность, ЭnУхудшение свойствТоксичность, Тnцелесообразность,Эnпочв, УnИзменениеЭффективностьферментативнойснижения содержания НУВ;на рынке;Биотоксичность (раствора) реагента;активности почв вФитотоксичность (раствора) реагента;результате обработкиконцентрация (в том числецена;Изменение биотоксичности водных почвенных(например,ККМ)*;каталазной,дегидрагеназнойтемпература*;активности);вытяжек после обработки;Изменение биотоксичности почвогрунтов (например, сиспользованием энхитреид);Изменение фитотоксичности водных почвенныхвытяжек после обработки (элюатно);Изменение фитотоксичности почвогрунтов послеобработки (аппликатно);ВымываниеЭффективная рабочаяЭффективная рабочаяЭффективностьВозможностьрегенерации;Простотаутилизацииприродноготяжелых металлов (в случаераствороворганическогосопутствующеговещества;полиметаллическогоСнижениеБиоразлагаемость реагента в аэробных условиях;содержанияБиотоксичность продуктов разложения (метаболитов);биогенных элементов;способность;Фитотоксичность продуктов разложенияСпособность к биоконцентрированиюРыночнаяотработанныхБиоразлагаемость реагента в анаэробных условиях;снижения содержания(метаболитов);ДоступностьУхудшениезагрязнения);СорбционнаяРастворимостьструктурных(коэффициент распределенияхарактеристикоктанол – вода)*** – возможно отнесение данных критериев к категории «экономическая целесообразность» в зависимости от приоритетности категории;** – возможно использование данного критерия в качестве косвенного показателя способности реагента к биоконцентрированию115Для сравнительного анализа 10 альтернатив нами были выбраны следующие критерии:1) Экологическая безопасность:– токсичность: био- и фитотоксичность растворов реагентов;– ухудшение свойств почв: вымывание природного органического вещества;2) Эффективность:– средняя эффективность снижения содержания НУВ (модельные эксперименты);3) Экономическая целесообразность:– доступность на рынке, возможность регенерации.Ранжирование альтернатив проводилось на основе полученных в ходе исследованияданных (рисунок 4.7).Рисунок 4.7 – Фрагмент заполненной матрицы значений критериев для каждой из альтернативРезультирующая диаграмма (рисунок 4.8) выбора реагента на основе ПАВ былаполучена путем непосредственного назначения коэффициентов значимости (весов) для каждойгруппы критериев, веса каждого критерия внутри группы были установлены равными.116Рисунок 4.8 – Ранжированная диаграмма альтернативИндекс значимости каждой альтенативы рассчитывался при учете веса каждой группыкритериев и равных коэффициентов значимости каждого критерия внутри группы.

Вариантранжирования определен превалирующими весами групп критериев равной значимости –«экологическая безопасность» и «эффективность», – так как объектами данного исследованиястали как широко доступные реагенты, так и новые разработки, не представленные на рынке.Таким образом, наиболее целесообразным выбором с позиций вопросов экологическойбезопасности, эффективности являются реагенты марок АддиМакс ПВ01 и БОК-6. Однако,следует отметить, что экономическая целесообразность использования БОК-6 значительновыше в сравнении с еще непредставленным на рынке, но проявляющим слабые токсическиесвойства, АддиМакс ПВ01.Так как направления использования реагентов на основе ПАВ включают возможность ихиспользования для обработки нефтешламов, то для принятия решения о наилучшемнаправлении применения реагента нами предложена матрица выбора ПАВ при учете двухосновных факторов: средней эффективности и биотоксичности (рисунок 4.9).117Рисунок 4.9 – Матрица выбора направления использования реагентов для процессов очисткиНЗПГ и/или нефтешламовМатрица показывает, что высокоэффективные, но токсичные химические реагенты немогут считаться применимыми для рекультивации природных почв, в особенности сприменениемin-situ технологиями.

Однако эти химические реагентыцелесообразноиспользовать для обработки нефтешламов, поскольку не предусмотрен их прямой возвратпосле очистки. Выбор химического реагента для нефтезагрязненных почв или обработкинефтяного шлама должен основываться на различных требованиях к экологическойбезопасности, токсичности рассматриваемых ПАВ. При дальнейшем изучении ПАВ,представленных промышленностью к использованию, приведенная матрица может наполнятьсядополнительной информацией.Почвогрунты, ex-situ обработанные экологически безопасными ПАВ до приемлемыхуровней остаточного содержания нефтепродуктов, могут быть возвращены в окружающуюсреду для дальнейшей биоремедиации.

Высокая экотоксичность (ЛК 50-24 = 0,1…1,0 мг/дм3)отдельных ПАВ, которые также имеют высокую эффективность, указывает на то, что этиреагенты следует использовать только ограниченно: например, для очистки нефтешламов,которые не планируется возвращать в окружающую среду.Для подтверждения данного вывода были проведены исследования эффективности иэкологическойбезопасностиочисткиарктическихнефтезагрязненныхарктических118почвогрунтов и нефтешламов с использованием реагентов БОК-6 и АддиМакс ПВ01,характеризующимися высокой степенью снижения нефтяного загрязнения и различнойбиотоксичностью.Для оценки робастности предложенной процедуры выбора реагента на основе ПАВсравнение двух реагентов проводилось на основе набора критериев, отличного от того, что былиспользован при анализе исходных десяти альтернатив выбора реагента. Таким образом, намибыли установлены значения для следующих критериев:1) Экологическая безопасность:– токсичность: изменение био- и фитотоксичности обработанных арктическихпочвогрунтов;– ухудшение свойств почв: изменение ферментативной активности почв;2) Эффективность:– средняя эффективность снижения содержания НУВ в арктических НЗПГ, снижениесодержания тяжелых металлов в образцах НЗПГ;3) Экономическая целесообразность:– возможность регенерации.4.4 Изучение эффективности обработки образцов почвогрунтов Арктической зоныОпределение эффективности и экотоксикологической безопасности реагентного методаочистки нефтезагрязненных почвогрунтов было проведено в отношении проб №2, 5 ссодержанием нефтепродуктов 3 и 11 %масс., соответственно.

В качестве образца сравнения приисследованииэкотоксикологическихпоказателейбылавзятафоноваяпроба№9сминимальным содержанием нефтепродуктов.Результаты очистки НЗПГ растворами ПАВ оценивали по остаточному содержаниюнефтепродуктовиизменениютоксичностинефтепродуктов показана в таблице 4.8.отходов.Степеньснижениясодержания119Таблица 4.8 – Эффективность реагентной обработки НЗПГОбразецНЗПГИсходное содержаниеРеагентнефтепродуктов,Остаточноенефтепродуктов,%масс.%масс.БОК-6№23,03АддиМаксПВ01БОК-6№510,7АддиМаксОстаточноесодержаниеПВ01содержаниенефтепродуктов, г/кг0,828,20,0010,013,3333,30,666,6Эффективность очистки НЗПГ растворами реагента АддиМакс ПВ01 составила93,8…99,7% для обоих обрабатываемых образцов, для реагента БОК-6 данный показательсоставил 68,9…72,9%. Так как на территории ЯНАО не установлены региональные нормативысодержания НУВ, то оценка приемлемости результатов обработки НЗПГ была проведенасравнением с региональными нормативами других северных регионов Арктической зоны.

Так,согласно[194]рекультивационныхХМАО-Югры,работвостаточноеверхнихслояхсодержаниеглинистых,НУВпослесуглинистыхпроведенияпочвдолжноудовлетворять нормативу 30 г/кг, в грунтовых слоях – 5 г/кг. На территории Республики Комиданный норматив для земель промышленности установлен на уровне 30 г/кг, для земельлесного фонда и земель водоохранной зоны – 1 г/кг [195].4.5 Исследование эффективности обработки нефтешламов реагентами на основеповерхностно-активных веществНефтешламы отличаются от почвогрунтов отсутствием биологических включений.Однако практика их накопления совместно с замазученными грунтами в открытых накопителяхприводит к тому, что их состав практически неотличим от состава почвогрунтов. Представлялоинтерес исследовать применимость метода отмыва нефтяного компонента от нефтешламов потой же технологии, что использовалась нами для почв.1204.5.1 Характеристика исследуемых образцов нефтешламовМеста накопления и хранения нефтешламов являются потенциальным источникаминефтяного загрязнения, поэтому один из важных направлений постепенного уменьшенияобъемов накопленного вреда, связанного с нефтью и нефтепродуктами, являются мероприятия,направленные на рекультивацию «старых» накопителей и переработки «свежих» нефтешламов.Так, был исследован потенциал реагентной очистки образцов нефтешламов (НШ-1 и НШ-2),отобранныхиздвухнакопителейВарьеганскогоместорождения(Ханты-Мансийскийавтономный округ – Югра, Тюменская область и содержащих значительное количествоуглеводородов (рисунок 4.10).1)2)1 – НШ-1; 2 – НШ-2Рисунок 4.10 – Внешний вид образцов нефтешламовНефтешламы характеризовались разной обводненностью и степенью выветренности:НШ-1 представлял собой более сухой, рассыпчатый материал, в отличие от НШ-2 с высокимсодержанием воды и легких фракций НУВ.Сучётомбольшогоколичествамешающихпроведениюанализафакторов,обусловленных неопределенностью химического состава НШ, дополнительно определялисодержание общего органического вещества в пробах НШ в соответствии с ГОСТ 23740-2016[187] методом прокаливания до постоянной массы навесок воздушно-сухого образца впредварительно взвешенных тиглях при (450±10)ºС.В таблице 4.9 представлены сведения о содержании общего органического вещества инефтепродуктов в исходных НШ.121Таблица 4.9 – Содержание нефти и нефтепродуктов в исследуемых НШОбразецнефтешламаСодержание нефтепродуктов, %масс.Содержание общего органическоговещества, %масс.НШ-118,6742,57НШ-27,9226,074.5.2 Исследование эффективности очистки нефтешламовРезультаты очистки нефтешламов растворами ПАВ оценивали по остаточномусодержаниюнефтепродуктов иизменениютоксичностиотходов.Степень снижениясодержания органического вещества, включая нефтепродукты, показана в таблице 4.10.Таблица 4.10 – Эффективность реагентной обработки нефтешламовОбразец НШНШ-1НШ-2ПАВОстаточное содержаниенефтепродуктов, %масс.Остаточное содержаниеобщего органическоговещества, %масс.БОК-64,3724,04АддиМакс ПВ01––БОК-60,601,10АддиМакс ПВ011,011,98Судя по остаточному содержанию общего органического вещества и нефтепродуктов,эффекты на двух образцах нефтешламов заметно различались.

Характеристики

Список файлов диссертации