Номер части:
Журнал

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА ВЕРХНИЙ СЛОЙ ПОЧВЫ И ЗЕМЛЮИ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕШЛАМОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРИТЕЛЯ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:


Предлагаемый метод очистки земли от углеводородных продуктов(нефтесодержащих) основан на облучении загрязненной нефтью земли с использованием СВЧ энергии в результате чего легкие фракции освобождаются с дистиллированной водой. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температурs с помощью увеличения длительности импульсов работы магнетрона и времени на каждый этап, впоследствии, объединенная фракция разлагается и на выходе установки мы получаем воду и легкие фракции нефти.

Главный ущерб который ежегодно наносит нефтедобывающие компании по массивам земель это почва. Если попытаться разобрать почву, как гетерогенную систему, то можно увидеть следующие основные аспекты:

  1. Твердая часть – состоит из минеральных, (являющихся основными), органических и биологический компонент;
  2. Жидкость – почвенный раствор;
  3. Газообразный – почвенный воздух.

Почва хранит в себе огромное количество живых систем, которые не устойчивы к огню, сильным холодам, и углеводородосодержищим продуктам.Почва, это биоминеральная, развивающееся динамически, биокостная система, которая постоянно находиться в материальном и энергитическом взаимодействии с внешней средой. В основном состав почвы основывается на трех элементах —  из кварца (SiO2) и алюмосиликатов (Аl2О3,) и воды (Н2О)в различных соотношениях.

Твердая или как её ещё называют разноразмереные гранулированный состав почвы представляет собой условно размеры, того или иного песка. Поскольку почва это синтез полезных минералов и твердых гранул [4].

Выявлены три следующие экологических фактора взаимозаменяемых при загрязнении нефтью:

а) сложность, уникальнаяполикомпoнентность cоcтава нефти, нахoдящейcя в состоянии постоянного изменения;

б) cложность, гетерoгенность состава и структуры любой почвы, нахoдящeйcя в процессе пocтoяннoгo развития и изменения;

в) многoобразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится система: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и др.

Следуя выше описанному, следует отметить что oценивaть последствия нефтяного загрязнения необходимо с учетом конкретного сочетания этих трех групп фaктoрoв.

Нефть — это высокоорганизованная субстанция, состоящая из большого количества различных компонентов. Нефть деградирует в почве очень долго, процессы окисления одних структур ингибируются другими структурами, изменение видов отдельных соединений идет по пути приобретения форм, трудноокисляемых в дальнейшем. На земной поверхности нефть оказывается в другой форме — в аэрируемой среде. Главный механизм окисления углеводородов разных классов в аэробной среде следующий: внедрение кислорода в молекулу, замена связей с малой энергией разрыва (С-С, С-Н) связями с большой энергией, следовательно, процесс протекает самопроизвольно.

Вредное экологическое влияние асфальто-смолистых компонентов на почву является не столько в химической токсичности, сколько в значительном изменении физических свойств почв. Если нефть просачивается сверху, ее асфальто-смолистые компоненты сорбируются, в основном, в верхнем, гумусовом горизонте, иногда прочно цементируя его. При этом уменьшается поровое пространство почв. Асфальто-смолистые компоненты гидрофобны. Обволакивая корни растений, они в течении нескольких дней ухудшают поступление к ним влаги, в результате чего растения погибают.

Основной целью исследования загрязнений природной среды является скорейший, быстрый возврат непригодных для использования земель в сельскохозяйственное производство, восстановление их первоначальной продуктивности.

Как только нефть попадает в землю, плодородную, начинаются окислительные реакции, тут же количество микроорганизмов увеличивается и начинается процесс разложения обезвоживания нефти естественным путем. В различных регионах скорость разложения нефти в почве по данным разных авторов различается в пять и более раз. Восстановление первоначальной продуктивности земель при активной рекультивации происходило в одних случаях в течение года, в других растягивалось от нескольких лет: до 12 и более. Выделяют следующие этапы деградации нефти в почве:

I этап (первые 1-1,5 года). Имеют место физико-химические процессы: распределение углеводородов по профилю, испарение, вымывание, ультрафиолетовое облучение. К концу первого года полностью исчезают налканы. Происходит приспособление к новым условиям и плавное увеличение количества микроорганизмов, особенно углеродокисляющих.

II этап (3-4 года). Частичная биохимическая деструкция сложных гибридных молекул, изменение состава нефти. Вспышка численности микроорганизмов, к концу этапа — ее снижение.

III этап (для исследуемых зон через 4-5 лет). Исчезновение остаточной нефти в исходных и вторичных парафиновых углеводородах.

Сбор и хранение нефтешламов, чаще всего, осуществляется на специально отведенных для этого площадках или в бункерах без какой-либо сортировки или классификации. В шламонакoпителях происходят естественные процессы природной окружающей в ней среды — накопление атмосферных осадков, развитие микроорганизмов, протекание окислительных и других процессов, которые ведут к самовосстановлению почвенного покрова.

В регионах, где раньше процветало различные земледельческие культуры, сейчас опустошены, плодородный слой почвы уменьшается и многие обеспокоены этой ситуацией. При решении проблемы переработки нефтешлама, удается решить и эти проблемы.

Рассмотрим метод переработки нефтешлама подробнее. Сперва требуется выбирать оптимальный режим работы, для этого было проведен ряд опытов, после которых был выбран порядок указанный в таблице 1.[3]

Табл. 1 – Уровень мощности генератора

Номер экспериментаР(мощность),%t(время), секT(темпе-ратура),

°C

Примечание
1.3090025 
2.5090034 
3.7090047 
4.7090055 
5.7090060 
6.7090069 
7.7090070 
8.7090075 
9.7090077появился слабый дым
10.7090080 
11.7090085 

Эти данные необходимы для того, чтобы получить полный прогрев без ущерба технологическому процессу. Ясно и понятно, что при увеличении температуры объекта, получается больше испарений, однако это число неможет бытьчрезмерно большим,поскольку в этомслучаевозникает процессбитумизации (245°С) и сам процесс оказывается неконтролируемым, вследствие крайне высокой температуры паров и недостаточно низкой температуры охлаждающей камеры. Оптимальной нами считается следующая методика: разогрев происходит в три этапа. В первом происходит прогрев до температуры 50-60°С. Во втором этапе прогрев до 110°С и в третьем до 146°С, в этапах для которых характерно превышение температуры из указанного диапазона, применяется уменьшение мощности, указанное в техническом регламенте.В случае низкой температуры медленного  измененияпоказателя, напротив – увеличение мощности генератора. Тем самым достигается оптимальное режим прогрева  и контролируемый процесс облучения. Выбрав оптимальный режим прогрева, помещаем нефтешлам в круглодонную колбу рис.1. На рисунке 1, показана структурная схема лабораторного микроволнового комплекса. Общая длина установки составляет– 1,14 метра.[5]

Рис. 1. Структурная схема лабораторной установки:

Для сбора полученных нефтепродуктов используются специализированные емкостные шприцы.Масса растворителя – воды 62гр. Масса нефтешлама 86гр; масса приемника(без учета массы колбы, с воднонефтянной эмульсией) – 74гр.(12гр. углеводородного сырья), 2 грамма из нефтешлама улетучелось.

Рис.2 — выходной продукт – отстойник(растворитель вода).

При использовании растворителя вода, углеводородный продукт является густой и не смешан с водой, в СВЧ диапазоне – дисперсия является поляризацией компонентов воды.

Следует отметить и то, что продукт на выходе состоит из воды, легких и тяжелых фракций и замазученного остатка. Способ обработки нефтешлама заключается в его подогреве, нейтрализации и разделении на твердую, водную и нефтяную фазы СВЧ энергией, нагретым до температуры 60-200°С. Далее выходной продукт попадает в приемник (усеченную круглодонную колбу), после чего используются специализированные емкостные шприцы для отбора готового продукта, а замазученные механические примеси и водно-иловую суспензию обрабатывают в аппарате-культиваторе микроорганизмами и грибной микрофлорой с получением тяжелых металлов, песка и глины для использования в промышленности[2]. Изобретение высокоэффективно при обработки нефтешлама, имеет низкие затраты на переработку нефтяных отходов, и исключает из процесса использование дорогостоящих реагентов и технологий, а также обеспечивает экологическую чистоту.

Список литературы.

  1. ЗуевО. Ю. Исследование процессов переработки твердого нефтешлама с применением растворителей: бакалаврская работа, Казань, 2015.
  2. Зоркин Е.М. Способ обработки нефтешлама : пат. 2 396219 С1 Рос. Федерация. № 2008147031/15; заявл. 28.11.08 ; опубл. 10.08.10, Бюл. №22. 9 с.
  3. Министерство Природных Ресурсов и Экологии Российской Федерации [Электронный ресурс] : «На сегодняшний день выявлено почти 77 тыс. мест незаконного складирования отходов, вред почвам от этого превысил 7 млрд рублей» ; Ин-т «Пресс-служба Минприроды России». М., 2014. URL: https://www.mnr.gov.ru/news/detail.php?ID=134377&sphrase_id=536093 (дата обращения: 16.05.2014)
  4. Миннигалимов Р. З. Разработка технологии переработки нефтяных шламов с применением энергии ВЧ и СВЧ электромагнитных полей: диссертация на соискание доктора технических наук, Уфа, 2011.
  5. A. Vedenkin, R.E. Samoshin,  O.Yu. Zuev Laboratory complex for processing of oily waste using microwave thechnology in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 – 24, 2015 year – Kharkiv: — Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. – P. 396-398.
  6. A. Vedenkin, R.E. Samoshin,  O.Yu. Zuev Treatment of oil sludge using microwave energy in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 – 24, 2015 year – Kharkiv: — Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. – P. 399-401.
    АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА ВЕРХНИЙ СЛОЙ ПОЧВЫ И ЗЕМЛЮИ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕШЛАМОВ
    Представлены результаты численных и экспериментальных исследований обработанного нефтешлама с применением растворителя вода, получена очищенная земля и дистиллированная вода. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных по расчетам затрат и эксплуатации.
    Written by: Каримов Айрат Габдулхамитович, Курангышев Анрей Вячеславович, Кешишев Анатолий Сергеевич
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 02/24/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)
    Available in:Ebook
Записи созданы 6765

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх