Диссертация (1172981), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Поскольку количество мицелл в растворе увеличивается,солюбилизация также увеличивается. Таким образом, концентрации значительно выше ККМнеобходимы для проведения обработки НЗПГ по механизму солюбилизации [85, 87].Обработка НЗПГ в режиме мобилизации НУВ нашла широкое применение в силуменьшего расхода реагента и, соответственно, меньшей общей стоимости рекультивационныхработ [87].Реагентная обработка почвы in-situ (рисунок 1.5) включает в себя затопление зонызагрязнения подогретой водой или растворами ПАВ, кислот, щелочей, многокомпонентных34реагентов для удаления загрязняющих веществ из почвы. Вода или раствор закачиваются илифильтруются в зону загрязнения, загрязняющие вещества мобилизуются солюбилизацией,образованием эмульсий или в результате химической реакции с промывочными растворами.После прохождения через зону загрязнения жидкость, содержащая загрязняющие вещества,собирается и поднимается на поверхность для утилизации, регенерации и повторногоиспользования [88, 89, 90].Рисунок 1.5 – Общая схема процесса in-situ реагентной обработки НЗПГ [83]Применение промывки почвы зависит от возможности доставлять, контролировать потоки извлекать промывочную жидкость.
Использование данного метода может быть ограниченориском вторичного загрязнения и загрязнения водоносных горизонтов вблизи источниковводозабора.Эффективность in-situ обработки НЗПГ будет зависеть в первую очередь отправильности выбора реагента, концентрации рабочего раствора, времени контакта раствора иНЗПГ, загрязнителя, а также проницаемости почвогрунта. Степень снижения содержания НУВне всегда достигает высокого уровня, однако проведение последующих био- и фиторемедиациипозволяет нивелировать данный недостаток [91].Системаочисткиэкскавированногогрунтагрунта.ex-situСистема(рисунокможет1.6)используетсяприменятьсякаккдляобработкизагрязнителям,сконцентрированным в мелкой фракции почвы (ил, глина и органическое вещество почвы), таки к загрязнениям, связанным с крупной (песок и гравий) фракцией почвы.35Рисунок 1.6 – Общая схема процесса ex-situ реагентной обработки НЗПГ [83]Перед обработкой из НЗПГ удаляется мусор, камни, отделенные на грохоте более мелкиефракции направляются для смешения с раствором реагента.
Технологическое оформлениепроцесса может включать мельницы, шнек-смеситель, вибрационный грохот, камеру пеннойфлотации, гидроциклоны, сепараторы и различные установки регенерации моющих растворов.Примером реализации ex-situ технологии в России является Республика Коми, ЗападнаяСибирь, где на установках переработки нефтешламов (УПНШ) компания СПАСФ «Природа»осуществляет реагентную обработку НЗПГ. Согласно данной технологии, свеже-загрязненные(заболоченные) участки обваловываются, вдоль обвалования сооружаются канавы, стекающие споверхности участка жидкие нефтепродукты поступают в канавы, откуда откачиваютсянасосами. Нефтепродукты могут также отжиматься специальной драгой или естественнымпутем смываться поверхностным стоком в аналогичные канавы или приямки, водонефтянаясмесь откачивается затем в емкости и отправляется на переработку.
Верхний слой (5…10 см)сильно загрязненной почвы срезается и переправляется на УПНШ для отмывания почвы. Почвана участке фрезеруется, вносятся удобрения и высеваются семена злаков, устойчивых кнефтяному загрязнению [92, 93].Эффективность ex-situ технологии зависит от типа и характера загрязнения, почвогрунтаи выбранного реагента. В целом, данная технология позволяет удалить 90…99% летучихорганических соединений, 40…90% – полулетучих.
При этом технологии, не включающиеиспользование реагентов, позволяют удалять только 45…55% органических соединений [91].36В таблице 1.3 представлена сравнительная характеристика данных технологийреагентной обработки НЗПГ.Таблица 1.3 – Характеристика in-situ и ex-situ технологий реагентной обработки НЗПГ [91]Характеристикаin-situ технологииex-situ технологии123ЭффективностьЗависит в большой степени отДо 99%концентрации НУВ и рабочегораствораПроницаемостьИграет решающую рольпочвогрунта(k >1,0·103 см/с)НеоднородностьВлияет на распределениепочвогрунтамоющего раствораВлажностьСухие почвогрунты требуютпочвогрунтабольшего расхода моющего–––раствораОбщее содержаниеСорбция НУВ увеличивается пропорционально увеличениюорганическогосодержания общего органического углерода и глинистой фракцииуглерода и глинистыхпочвогрунта.
Оптимальное содержание органического вещества –частиц0,12…1,00%масс., – глины – <10%масс.ХарактеристикаПодземные сооружения, пустотыПостройки и подземныеучастка загрязнения ии т.д. оказывают мешающиесооружения могут мешатьструктура почвывлиянияэкскавации НЗПГТемпература почвыОбразование мицелл–чувствительно к температурнымусловиямСтоимостьДля установления ценыНе целесообразна для очисткинеобходимо проведениенебольших площадей: наибольшийпилотного проекта. Может бытьэкономический эффект достигаетсяэкономически нецелесообразнопри обработке ≥15300 м3 НЗПГ.для очистки больших площадейСтоимость может резко возрасти вили мало загрязненных участковслучае высокого содержанияглинистых частиц37Продолжение таблицы 1.31Преимущества23Не требует экскавации НЗПГ.Очистка определенных фракций.Может использована приОчищенный песок обычно находитвысоких концентрацияприменение, например, в дорожномзагрязнителей и сложностистроительстве.
Высокаяраспределения НУВ вэффективность в широкомпочвогрунте (миграция поддиапазоне НУВ и металлов.здания и т.д.)ОграниченияСлабая изученность свойствОграниченность применения вПАВ и реагентов. Рискслучае большого содержаниявторичного загрязнения.глины, ила. НеобходимостьИзменение физико-химическихдоставки оборудования и отведениясвойств почв. Влияниетерритории для его установки. Рискнеоднородности ивторичного загрязнения, угрозапроницаемости НЗПГ.здоровью рабочих и операторовустановок.Время очисткиболее 1 года<3 месяцев (в зависимости отобъема НЗПГ)Коммерческая++Образование отходовСобранная водонефтянаяОбразование отходов в видеи сточных водэмульсия требует очисткиотсеянных фракций и сточных водКонтроль выбросовНе требуетсяВозможны при экскавации грунта,доступностьзагрязняющихего просеивании, в результатевеществиспарения подогреваемыхрастворов реагентовВысокая эффективность технологий реагентной очистки НЗПГ делает данный методрекультивации привлекательным, однако поступление ПАВ в почвы, даже в небольшихколичествах, приводит к значительным изменениям химических, физических и биологическихсвойств почв.
В этой связи необходимо понимать физико-химические, токсикологическиесвойства, поведение и механизмы деградации реагентов на основе ПАВ, используемых дляремедиации почв.381.2.4.3 Очистка и утилизация отработанных растворов реагентовна основе поверхностно-активных веществВ случае in-situ обработки НЗПГ полученная водонефтяная эмульсия должны бытьизвлечена из нижележащего водоносного горизонта для предотвращения неконтролируемогопереносазагрязняющихвеществиорганизациирециркуляциимоющегораствора.Регенерированный раствор может содержать очень большую объемную долю ПАВотносительно концентрацийзагрязняющих веществ, которыебудутварьироваться взависимости от количества загрязнения НУВ в зоне обработки и производительности системыпромывки.Конструкция системы очистки сточных вод зависит от конкретных условий.
Системаочистки сточных вод, предполагающая рециркуляцию вводимых реагентов, должна быть всостоянии снизить концентрации загрязняющих веществ до уровня, достаточного для возвратаочищенного раствора в систему отмыва НЗПГ при сохранении максимально возможногосодержания ПАВ.Существует три основных подхода к вопросу очистки отработанных моющих растворов:физическая сепарация, фазовое разделение и разложение.
Физическое разделение может бытьдостигнуто гравитационным осаждением (декантированием, флокуляцией и седиментацией),фильтрацией. Фазовое разделение основано на процессах испарения и сорбции.Под разложением понимается деструкция органических компонентов в результатехимических, фотохимических, биологических или термических процессов. Из-за высокихконцентраций органических химических веществ, присутствующих в извлеченных грунтовыхводах, процессы разложения обычно либо неосуществимы, либо неэкономичны, если сначалане используются процессы предварительной обработки, такие как физическое разделение илиразделение фаз. В процессах биологической деградации используются микробы дляпотребления органических химикатов в качестве источника энергии и (или) углерода.
Обычноэто наиболее экономически эффективный метод обработки потока отходов, содержащего легкоразлагаемые микроорганизмами ПАВ. Минерализация загрязняющих веществ являетсяидеальнойконечнойточкойдляпроцессовбиоразложения.Однакобиодеградацияорганических загрязнителей может привести к образованию побочных продуктов с болеепростой структурой, чем исходное соединение, но все же токсичных [65].391.3 Экологические аспекты применения реагентов на основе поверхностно-активныхвеществ в процессах очистки нефтезагрязненных земель и нефтешламовБольшое разнообразие реагентов на основе ПАВ и недостаточная изученностьхарактеристик каждого из них определяют необходимость регламентирования и регулированияпроцесса отбора реагентов для обработки НЗПГ. Определяющим показателем выбора ПАВявляется его эффективность очистки НЗПГ, однако он не должен быть решающим ввидупотенциальной опасности реагентов на основе ПАВ для объектов окружающей среды издоровья человека.
Внесение в почвогрунты устойчивых к биоразложению, способных кбиоконцентрированию, токсичных химических реагентов может стать гораздо более серьезнойэкологической проблемой, чем первоначальное загрязнение территории. Таким образом,необходимо предварительное изучение путей миграции и деградации реагента в окружающейсреде, а также его экотоксикологическая оценка.1.3.1 Поведение и биодеградация реагентов на основе поверхностно-активных веществ вобъектах окружающей средыОдним из процессов, определяющих поведение ПАВ в почве, является сорбция молекулПАВ частицами почв, что может снижать эффективность процесса очистки НЗПГ. СорбцияПАВ определяется величиной pH среды, ионной силой и уровнем нефтяного загрязнения почвы[87].Согласно литературным данным [94], КПАВ обладают большей сорбционнойспособностью по отношению к глинистым и коллоидным частицам, а также органическомувеществу.
АПАВ, в свою очередь, сорбируются в меньшей степени. Сорбция НПАВ зависит отсодержания органического углерода в почве.Продукты деградации АПАВ и НПАВ в почве быстро разлагаются даже безпредварительного воздействия на соединения. Продукты микробной деградации ПАВ могутбыть относительно токсичными, как в случае алкилфенолэтоксилатов, или относительнонетоксичным, как в случае алкилэтоксилатов [87].40G.
Kuhnt [95] сделал подробный обзор поведения и реакций поверхностно-активныхвеществ в почве и их влияния на почвенные процессы. Некоторые из описанных ключевыхпроцессов включают сорбцию ПАВ, их разложение и способность изменять структуру почвы,ее смачиваемость и характеристики поверхности.Отмечается также синергетическое влияние ПАВ на токсичность ксенобиотиков,включая НУВ, пестициды [96].Таким образом, сведения о характеристиках реагента на основе ПАВ должны включать всебяданныеоегоклассеПАВ,физико-химическихсвойствахи,обязательно,экотоксикологических свойствах исходных ПАВ и продуктов их деградации в целяхпредотвращения риска вторичного загрязнения рекультивируемой и прилегающих к нейтерриторий.1.3.2 Экотоксикологические характеристики реагентов на основе поверхностноактивных веществДля наземных систем, в отличие от водных, для которых актуализированы документыГОСТ 32419-2013, ГОСТ 32425-2013, в законодательной базе не предусматривается оценкахимических реагентов по показателям их экотоксичности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
