Введение к работе
Актуальность темы. Современные технологии переработки нефти характеризуются высоким водопотреблением на всех этапах технологического цикла. Нефте-содержащие сточные воды подвергаются очистке физико-химическими и биохимическими методами. При эксплуатации биохимических очистных сооружений образуются крупнотоннажный твердый отход - избыточный активный ил (ИАИ), утилизация которого является сложной экологической и технологической проблемой. В России ежегодно образуется более 40-50 млн. м3 обезвоженного избыточного активного ила, основным способом утилизации которого остается складирование на иловых картах и илонакопителях, где в течение длительного времени протекает биодеградация отходов. Такой метод не отвечает современным экологическим и техническим требованиям, приводит к длительному и чаще безвозвратному зэдалживанию значительных земельных ресурсов, места складирования ИАИ являются источником загрязнения поверхностных и подземных вод.
ИАИ нефтеперерабатывающих предприятий характеризуется высоким содержанием нефтепродуктов и тяжелых металлов, что ограничивает области использования образующегося на иловых картах материала. В то же время, как показали проведенные нами предварительные исследования, ИАИ обладает высоким ресурсным и энергетическим потенциалом, что обусловливает возможность его переработки термическими методами с получением товарных продуктов. В настоящее время наиболее распространены и внедряются в практику технологии, основанные на сжигании ИАИ. Исследования, проведенные Карелиным Я. А., Туровским И. С, Евлевичем А. 3., Peter Recovery, Ronald Е. Nichols, Alan M. Levine, показали возможность использования для утилизации ИАИ метода пиролиза, но способ не нашел широкого практического внедрения, что связано с недостаточной теоретической и технологической его проработкой. Высокое содержание в ИАИ токсичных примесей приводит к необходимости применения сложных, трудо- и ресурсозатратных технологий очистки газовых выбросов и размещению твердых продуктов переработки.
Проблема разработки экологически безопасного способа обезвреживания ИАИ нефтеперерабатывающих предприятий актуальна и требует решения.
Цель работы: Разработка технологии термоэнергетического обезвреживания ИАИ биохимических очистных сооружений предприятий нефтехимического комплекса обеспечивающей минимизацию антропогенного воздействия на объекты окружающей среды.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Исследовать условия формирования ИАИ биохимических очистных сооружений предприятий нефтехимического комплекса и выявить основные факторы воздействия отходов на объекты окружающей среды; провести технико-экологический анализ известных способов утилизации ИАИ, разработать критерии выбора и методологические принципы создания ресурсосберегающих технологий их переработки.
-
Исследовать закономерности процессов термической деструкции образцов ИАИ в атмосфере инертных газов и на воздухе, свойства продуктов переработки (отходящие газы и органоминеральная композиция) и обосновать выбор методов утилизации ИАИ.
-
Обосновать способы, позволяющие снизить эмиссии загрязняющих веществ при термической переработке, исследовать закономерности термодеструкции ИАИ в инертной среде в присутствии реагентов.
-
Исследовать сорбционные и биосорбционные свойства органоминеральной композиции, образующейся в результате пиролиза ИАИ и определить возможность ее применения для экологических целей.
-
Разработать энергосберегающую и экологически безопасную технологию термоэнергетического обезвреживания ИАИ с получением товарных продуктов и провести ее технико-экономический и экологический анализ.
Объект исследования: избыточный активный ил (ИАИ) биохимических очистных сооружений нефтеперерабатывающих предприятий (на примере образцов ИАИ бихимических очистных сооружений нефтеперерабатывающего предприятия Пермского края - ООО «ЛУКОЙЛ-ПНОС»).
Предмет исследования: анализ воздействий ИАИ биохимических очистных сооружений нефтеперерабатывающих предприятий на объекты окружающей среды, закономерности процессов термической деструкции ИАИ в присутствии реагентов, физико-химические характеристики пиролизных газов, сорбционные и биосорбционные свойства органоминеральной композиции, образующейся при термоэнергетической утилизации ИАИ.
Научная новизна:
1. Установлены закономерности процесса термической деструкции в среде
инертных газов образцов обезвоженного и предварительно обработанного оксидом
кальция ИАИ; определены технологические параметры термообработки, позволяю
щие проводить процесс в автотермическом режиме с получением органоминераль
ной композиции, обладающей сорбционными свойствами.
-
Установлено, что проведение термодеструкции ИАИ, обработанного оксидом кальция, позволяет снизить концентрацию сероводорода и хлорсодержащих соединений в отходящих газах на 90-95%, что обеспечивает экологическую безопасность утилизации ИАИ.
-
Определены сорбционные и биосорбционные характеристики полученной органоминеральной композиции (ОМК) и обосновано ее использование при ликвидации аварийных разливах нефти и биосорбционной очистке нефтезагрязненных грунтов.
Практическая значимость работы:
Разработана технологическая схема и определены оптимальные технологические параметры низкотемпературного пиролиза ИАИ в присутствии реагентов, снижающих эмиссии загрязняющих веществ.
Разработаны технические условия (ТУ) на сорбент и структуратор, полученный при термической утилизации обезвоженного ИАИ, и технологический регламент на технологию его использования в качестве сорбента нефти и нефтепродуктов и структуратора при биоремедиации нефтезагрязненных грунтов.
Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки специалистов по направлению 280200 «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование» в курсах лекций по дисциплинам «Физико-химические методы защиты биосферы», «Технологические основы переработки», «Биотехнологиче-
ские методы утилизации и переработки твердых бытовых и промышленных отходов».
Результаты работы могут использоваться в качестве исходных данных при проектировании комплексов по термическому обезвреживанию ИАИ на нефтеперерабатывающих предприятиях.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты исследования физико-химических свойств, химического состава ИАИ биохимических очистных сооружений нефтехимических предприяттш и анализ их воздействия на объекты окружающей среды.
-
Результаты исследования термической деструкции в среде инертных газов образцов обезвоженного и предварительно обработанного оксидом кальция ИАИ и условия снижения токсичности отходящих газов и органоминеральной композиции.
-
Основы технологии термоэнергетического обезвреживания ИАИ в присутствии реагента с утилизацией пиролизных газов и получением органоминеральной композиции, используемой в качестве сорбента нефти и при биоремедиации нефте-загрязненных грунтов.
-
Результаты испытаний ОМК в качестве сорбента при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов и структуратора и сорбента при биоремедиации нефтезаг-рязненных грунтов.
Личный вклад автора заключается в разработке методик проведения исследований, анализе и обобщении литературных данных и результатов собственных исследований, в разработке технологических решений по утилизации ИАИ.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перспективы развития инноваций в энергоресурсосбережении» г. Пермь, 2007 г., VII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс» г. Пермь, 2008 г., международном конгрессе Экватэк-2008 «Вода: Экология и технология» г. Москва, 2008 г., международной научно-практической конференции «Инновации в теории и практике управления отходами» г. Пермь, 2009 г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, из них две статьи в журнале, входящем в Перечень ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 201 источник. TezПохожие диссертации на Разработка технологии термоэнергетического обезвреживания избыточного активного ила нефтеперерабатывающих предприятий
