ЗападУралНефть

Ликвидация нефтешламовых амбаров

При выборе того или иного способа ликвидации шламовых амбаров следует иметь в виду, что за период их длительной эксплуатации, исчисляемый не одним десятком лет, содержимое таких амбаров превращается в сложную расслоившуюся систему, в которой можно выделить три основных слоя: верхний слой (плавающий нефтешлам), средний слой (водную фазу) и нижний слой (донный осадок). 

Образование таких слоев обусловлено тем, что открытые шламовые амбары наряду с их основным назначением длительное время являются еще и эффективными накопителями дождевых и талых вод, ежегодные объемы поступления которых для ряда регионов России соизмеримы с объемами отходов, складируемых в такие амбары. 

В результате этого на объектах складирования нефтесодержащих отходов имеют место переливы плавающего нефтешлама через обваловку амбара, при объемах его заполнения нефтесодержащими отходами ниже проектных, чем объясняется причина низкой минерализации содержащихся в них слоев водной фазы. 

Отличительная особенность плавающего нефтешлама в таких амбарах состоит в том, что такой нефтешлам, практически не содержащий легокипящих углеводородов, на 80-90 вес % состоит из осмолившихеся (под действиием солнечной радиации и кислорода воздуха) жидких нефтепродуктов, плотность которых может колебаться в пределах 0,890 0,950 г/см3, с температурой застывания в пределах от - 2 до +10°С. 

Кроме того, в плавающем нефтешламе может содержаться до 1-2% не осевших тонкодиспергированных глобул воды в виде мусора различные по составу и величине включения твердой фазы, количество которой может колебаться до 10 вес.%. 

Донные осадки в шламовых амбарах в отличие от равномерно распределяемых по толщине слоев плавающего нефтешлами и водной фазы образуют в разных участках амбара разные по толщине и компонентному составу слои. 

Это объясняется тем, что при длительной эксплуатации шламовых амбаров применялась разная технология и техника сброса в амбар нефтесодержащих отходов, при этом наряду с различиями в объемах, консистенции, компонентном составе и свойствах нефтесодержащих отходов сбрасываемых в амбар по периметру амбара менялись и места их сброса. 

При этом у шламовых амбаров шириной более 20 м в его центральной части толщина донного слоя, как правило, на порядок меньше толщины донных слоев, формируемых по периметру боковых сторон амбара. 

Большинство известных способов ликвидации шламовых амбаров рассчитано в основном на использование серийно выпускаемого оборудования и землеройной техники. 

В качестве оборудования, используемого для извлечения из амбаров плавающего нефтешлама, используют нефтесборные ограждения или понтоны с установленными на них диспергаторами или шламовыми насосами. 

Извлекаемый из амбара плавающий нефтешлам автобойлерами направляют на автономную установку его обезвреживания тем или иным способом, а откачиваемую из амбара водную фазу направляют на очистку в существующую систему водоподготовки. 

Донные осадки, оставшиеся в амбаре после извлечения из него плавающего нефтешлама и водной фазы, представляющие собой разжиженные водой до мазеподобного состояния нефтесодержащие отходы, с содержанием в масс.%: нефтепродукта (10-25), воды (20-50) и различной твердой фазы - остальное. 

При этом твердая фаза наряду с мелкими частицами механических примесей может содержать значительное количество мусора в виде разнообразных по размеру и природе происхождения твердых включений, которые из-за их сильной замазученности и отсутствия приемлемой (с экологической точки зрения) технологии их извлечения из амбара и обезвреживания, и объясняет причину того, что до сих пор ликвидацию открытых шламовых амбаров, после извлечения из них плавающего нефтешлама и водной фазы, осуществляют путем его засыпки нейтральными для окружающей природной среды твердыми отходами, например, строительным мусором, с последующей их утрамбовкой и покрытием плодородным слоем почвы. 

Такой способ ликвидации нефтешламовых амбаров с «захоронением» в них донных осадков не исключает возможность постоянного во времени загрязнения грунтовых вод токсичными веществами, содержащимися в донных осадках т.е. не может считаться экологически приемлемым техническим решением утилизации этих осадков. 

Преимущества термического способа переработки нефтешламов, осуществляемого, например, путем их сжигания в вращающихся печах, состоят в том, что одновременно с нефтешламами в печах сжиганием производят обезвреживание и различных замазученных отходов и прочий сгораемый мусор. 

Недостатком данного способа является значительный расход жидкого топлива или газа, необходимого для обеспечения в печах непрерывного горения, а также опасность загрязнения атмосферы дымовыми газами, содержащими вещества, токсичные для окружающей природной среды. 

Преимуществом биологического способа обезвреживания нефтесодержащих отходов, например, путем их распределении в поверхностном слое почвы является простота исполнения, использование оборудования, применяемого в сельском хозяйстве, и применение биопрепаратов, рекомендованных для стимулирования процесса естественной биодеградации нефтепродукта в почве природными бактериями. 

Недостатки способа - отсутствие эффективности при температуре почвы ниже +10°С, когда содержание нефтепродукта в почве превышает 5 вес.%, и, как следствие этого, для снижения содержания в почве вносимого нефтепродукта, необходимость изъятия на длительный период времени значительных площадей пахотных земель. 

Кроме того, в зависимости от источника формирования нефтесодержащих отходов, высока вероятность загрязнения изъятых из оборота земель веществами, не поддающимися обезвреживанию биологическими методами, например, солями тяжелых металлов, или веществами с повышенной радиоактивностью и др. 

Химические способы обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов по ряду показателей выгодно отличаются от термических и биологических способов. 

Основой химических способов обезвреживания нефтесодержащих отходов является связывание (локализация) и химическая нейтрализация ядовитых веществ негашеной известью, известная как «Технология ДКР» (Ф.Бельзинг. Локализация и химическая нейтрализация ядовитых веществ негашеной известью. Ганноверский университет г.Велс, совместно с фирмами Фест-Альпине ГмбХ, Австрия и Лео-Консал AG, Германия. 1990 г.). 

Согласно «Технологии ДКР» локализация и подавление биологической активности вредных веществ в замазученных грунтах или грунтах, загрязненных различными вредными веществами, достигается при их смешивании в определенных пропорциях с тонкодисперсными или порошкообразными веществами, обладающими высокой адсорбционной или химической активностью, например, глинопорошком, или каменной мукой, или негашеной известью (оксидом кальция). 

При этом не столь важно, «уничтожаются» ли вредные вещества или снижается их концентрация в обрабатываемой системе (нефтешламе или замазученном грунте), главным в данной технологии является локализация вредных веществ в обрабатываемой системе в форму твердого тела, из которого прекращается выделение вредных веществ в воздушную среду и воду. 

Известен способ обезвреживания замазученных земель путем их смешивания с глиноземсодержащей каменной мукой в соотношении объемов как 2: 0,85, при диапазоне температур от 8°С до 35°С., при этом сорбционная емкость каменной муки должна быть около 0,6 кг/кг, а продолжительность перемешивания около 3 мин с последующим уплотнением образующейся системы в течение 12 ч. Такой способ обезвреживания замазученных земель обеспечивает адсорбционное связывание углеводородов на развитой поверхности твердых частиц каменной муки, что препятствует их выделению в воздушную среду при длительном нахождении обезвреженной системы на открытом воздухе. 

В таком виде обезвреженная земля может быть использована для отсыпки откосов свалок или при строительстве дорог (Патент Швейцарии № 671217,МКИ СО 21 9/00, Co2F 1/66, фирма Umwelttechnik AG, опубл. 15.08.1989). 

Недостатком данного способа является большой расход и высокая стоимость применяемого адсорбента, являющегося ценным сырьем для изготовления термостойких керамических изделий Кроме того, данный способ не исключает возможность выделения углеводородов из обезвреженной системы при температуре окружающей среды выше 20°С. 

Известен способ обезвреживания и утилизации продуктов кислотной обработки призабойной зоны скважины путем смешивания образующего нефтешлама с адсорбентом, в качестве которого используют смесь раздробленных материалов растительного и минерального происхождения, взятых в соотношении масс 1:1, при этом в качестве материалов растительного происхождения используют торф или древесные опилки, а в качестве материалов минерального происхождения глину, или песок, или природный грунт. 

Обезвреженную систему используют на промыслах для отсыпки технологических площадок (Патент РФ 226311. опубл. 20.12.2005). Недостаток данного способа - низкая адсорбционная активность применяемого сорбента и, как следствие, возможность вторичного выделения вредных веществ в окружающую природную среду, что ограничивает область его применения. 

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ утилизации отходов, содержащих нефть или нефтепродукт, заключающийся в том, что обрабатываемый нефтесодержащий отход смешивают с обезвреживающим компонентом, при этом в качестве обезвреживающего компонента используют, мас.% оксид кальция 10-40, оксид магния 3-5, нефтесодержащий отход до 100 (Патент РФ 2266311, опубл. 20.08.2002). 

Основной недостаток данного способа состоит в том, что при указанных массовых соотношениях оксида кальция или магния, смешиваемых с нефтесодержащими отходами, не учитывается влажность (массовое содержание воды) в обрабатываемых отходах и продолжительность процесса перемешивания. 

Отличительная особенность предлагаемого способа ликвидации открытых шламовых амбаров с извлечения, обезвреживанием и утилизацией нефтешламовых отходов, а именно плавающего нефтешлама. водной фазы и донного осадка, состоит в том, что в начале в шламовом амбаре определяют наиболее глубокое место (место с наименьшей толщиной донного осадка), где и устанавливают всасывающие патрубки двух насосов: один - для откачки отстоявшейся водной фазы, другой - для откачки высоковязкого плавающего нефтешлама, при этом на конце всасывающего патрубка насоса откачки водной фазы имеется приспособление, исключающее вторичное загрязнение откачиваемой воды компонентами донного осадки и плавающего нефтешлама, а у всасывающего патрубка насоса откачки плавающего нефтешлама имеется фильтр, исключающий попадание в насос частиц твердой фазы, при этом из шламового амбара откачку жидких нефтесодержащих отходов начинают с откачки водной фазы, которую без какой-либо дополнительной очистки направляют в буферный резервуар для ее последующего использования вместо пресной воды в различных технологических процессах, например, для приготовления буровых растворов или растворов для глушения скважин, а осевший на поверхность донного осадка плавающий нефтешлам с целью более полного его извлечения из шламового амбара другим насосом предварительно с помощью пара нагревают до 45-60°С, используя для данной цели передвижную установку (ППУ), применяемую в нефтегазовой отрасли для депарафинизации (пропаривания) скважин или в МЧС для отопления помещений, при этом подогретый паром плавающий нефтешлам откачивают в автогудронаторы и поставляют на установку подготовки нефти, где его используют в качестве абсорбента для улавливания легколетучих компонентов нефти или закачивают в сырую нефть перед резервуаром предварительного обезвоживания, при этом закачиваемый объем плавающего нефтешлама не должен превышать 1-2% объема сырой нефти, поступающей в резервуар предварительного обезвоживания нефти, при этом оставшийся в амбаре донный осадок предварительно перед его извлечением из амбара смешивают, например с помощью бульдозера, с адсорбентом, в качестве которого используют речной песок 

В амбаре в результате перемешивания донного осадка и песка происходит адсорбционное и адгезионное связывание осмолившихся нефтепродуктов на развитой поверхности зерен песка, а влажность (содержание воды) такой системе в результате «разбавления» донного осадка песком, а также вытеснение воды из объема системы-1 на гидрофобизированную поверхность песка, с которой более интенсивно происходит ее испарение, что способствует снижению влажности рыхлой системы-1, которая в отличие от мазеобразного донного осадка без налипания просеивается через металлическую сетку с 5 мм размером ячейки, что позволяет при ее извлечении из шламового амбара, например, с помощью ковшового крана, одновременно производить с помощью грохота, применяемого для фракционирования по размеру раздробленных пород, одновременно производить выделение из системы-1 более крупных частиц твердой фазы и мусора. 

При этом важно отметить, что выделяемые из рыхлой системы-1 более крупные частицы твердой фазы и мусор очищаются в процессе перемешивания с песком от налипшего на них нефтепродукта, что позволяет их утилизировать вместе с другими инертными отходами для засыпки амбаров при их ликвидации, 

Рыхлую, нефтесодержащую систему-1 с влажностью (обводненностью), не превышающей 10 вес.%, утилизируют после ее предварительного обезвреживания путем перемешивания с негашеной известью. 

Поэтому, если по ряду причин в шламовом амбаре, после извлечения из него водной фазы и плавающего нефтешлама, содержание воды в системе-1, образующейся при перемешивании донного осадка с равным объемом песка, будет превышать более 10 вес.%, то необходимо в такую систему, до ее извлечения из амбара, дополнительно добавлять речной песок до тех пор, пока содержание воды в системе-1 не снизится до величины ниже 10 вес.%. 

Таким образом, специалисты ООО "ЗападУралНефть" подберут наиболее эффективный для Заказчика способ ликвидации нефтешламовых амбаров.