какой метод очистки лучше использовать для песчаного грунта
Очистка почвы от загрязнений
Может случиться, что земля на загородном участке будет сильно загрязнена прорвавшимися из септика сточными водами, удобрениями, смытыми весной с полей, дизтопливом и т.д. Неочищенная почва на долгое время станет источником постоянного токсического заражения всего, что с ней соприкасается. Первое, что страдает от загрязнений в грунте — садовые и декоративные растения, а также неглубокие источники воды, которыми Вы пользуетесь. Иногда такое заражение ничем себя внешне не проявляет и действует незаметно. Некоторые вредные вещества способны накапливаться в организме и лишь по прошествии времени оказывают негативное воздействие на здоровье.
Если существуют сомнения в химической и бактериологической чистоте загородного участка, надо сделать лабораторный анализ почвы, овощей и фруктов, собираемых с дачных плантаций, и воды. Воду необходимо проверить, если она попадает в дом из мелких и средних по глубине источников — колодцев, песчаных скважин. Чрезмерное количество некоторых химических соединений или уровень кислотности почвы может отрицательно влиять на сохранность бетонных, металлических и прочих подземных конструкций.
Конечно, почва как часть биосферы стремиться естественным образом нейтрализовать чужеродные для нее вещества и соединения. Но этот процесс занимает очень много времени. При слишком высокой концентрации загрязнений механизм естественного природного очищения и восстановления может не работать.
экспресс-анализ почвы на загрязнения
Существуют эффективные технологии по очистке хозяйственно-бытовых стоков. Но как вернуть верхнему слою почвы его плодородные свойства и экологическую чистоту? Рассмотрим современные методы восстановления естественных природных качеств грунта.
Способы очистки почвы от загрязнений
По принципу действия методы очистки почвы делятся на три типа:
Современная методика очистки грунта и почвы от нефти и нефтепродуктов
На данный момент рекультивация загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель, очистка грунта от нефтепродуктов, а также песка и нефтешлама проводится с использованием целого комплекса мер, который при грамотном формировании целостной технологической цепочки дает превосходные результаты при высокой производительности и относительной дешевизне процесса.
Ниже мы рассмотрим одну из наиболее экономически выгодных на сегодняшний день цепочек оборудования, на основе которой создано уже несколько импортных и как минимум одна отечественная установка переработки твердых нефтешламов (далее УПТН). Эта цепочка не включает в себя трехфазный декантер-центрифугу, методику утилизации нефтешламов с помощью которой мы описывали в этой статье, однако это во многом является преимуществом установок по переработке нефтешламов с высоким содержанием мехпримесей и для очистки грунта от нефтепродуктов, т.к.:
а) декантеры-центрифуги, как правило, могут перерабатывать нефтешламы с содержанием мехпримесей до 15%. Если мехпримесей больше, то нефтешлам необходимо разбавлять водой, что требует дополнительного оборудования и снижает производительность;
б) 3-фазный декантер без обвязки и сопутствующего оборудования производительностью 7-10 м3 в час стоит в России начиная с 250 000 Евро, включая НДС — за эти деньги можно приобрети отечественный комплекс полного цикла, который будет справляться с вышеуказанными задачами на скорости до 15 м3 в час и с показателями очистки лишь незначительно хуже декантера.
Ниже описана типовая цепочка и принципиальная схема оборудования, необходимого для создания УПТН, отвечающего самым современным требованиям и жестким условиям эксплуатации в условиях России и стран СНГ.
Цикл I. Этап I. Подготовка шлама
На первом этапе первого цикла очистка почвы от нефтепродуктов начинает с предварительной подготовки загрязненной почвы (грунта, песка). Подготовка загрязненного материала заключается в загрузке и сортировке крупных включений (например камней) и их удалении. Для этого используют грохот, широко применяемый в горной промышленности.
Затем загрязненный материал перемешивают с подогретой до температуры 20÷80º С водой. Для этого может быть использована фрезерно-струйная мельница ФСМ-7, широко применяемая для приготовления промывочных жидкостей при бурении скважин на нефть и газ. При этом происходит разжижение и размельчение комков загрязненного материала, размельчении мелких остатков древесины и растительности.
Таким образом, происходит сортировка, удаление или размельчение крупных включений, например, камней размером более 100 мм; удаление древесины и растительности, размельчение и разжижение комков загрязненной почвы (грунта, песка), битумных включений. После чего разжиженная масса подвергается сортировке с удалением камней размером более 5 мм. Для этого применяется грохот с расположенной под ним поддоном-воронкой.
Цикл I. Этап II. Отмывка грунта
Далее, на втором этапе цикла очистка почвы от нефти осуществляется за счет процесса интенсивной отмывки частичек почвы (грунта, песка) в высокоскоростном турбулентном потоке горячей воды, при объемном соотношении воды к песку не менее 10:1. Отмывку проводят, например, с помощью последовательно установленных эжектора-смесителя, фитингов замкнутой циркуляционной системы, шламового насоса и гидроциклонов без применения чистящих средств. Воду, как правило, нагревают до температуры 20÷80º С и, при необходимости, добавляют в нее поверхностно-активные вещества (ПАВы).
Цикл I. Этап III. Разделение на фазы
На третьем этапе первого цикла реализуется процесс окончательного разделения жидкой и твердой фазы методом гидроциклонирования (например, с помощью последовательно установленных песко- и илоотделителей). Жидкая фаза, прошедшая через весь цикл, на финальной стадии разделяется на две составляющие – нефтепродукты и воду (например, с помощью специально разработанной для этих целей многофункциональной емкости). Высвобожденная нефть и нефтепродукты не теряют своих потребительских свойств и могут быть использованы в качестве промышленного сырья. При этом по окончании цикла очистки проводится контроль качества очистки твердой фазы.
Загрязненная вода после циклов очистки расслаивается в многофункциональной емкости, где нефть и нефтепродукты скапливаются в верхней части емкости и направляются в приемный бункер для нефти и нефтепродуктов. При этом следует учесть, что цикл промывки является замкнутым — отделенную от нефтешлама воду можно использовать в качестве промывочной, а ее излишки можно доочищать до норм сброса с помощью любого водоочистного оборудования, к примеру, установок серии КЛЮЧ или ПОТОК.
По завершении процесса очистки почвы от нефтепродуктов получают экологически чистый грунт (почва, песок), нефть и нефтепродукты.
Цикл отмывки почвы (грунта, песка) далее может быть повторен в зависимости от требуемой степени очистки почвы (грунта, песка).
На первом этапе второго цикла предварительно очищенный песок (еще содержащий органические соединения) отмывается в высокоскоростном турбулентном потоке подогретой воды в гидросмесителе, в фитингах замкнутой циркуляционной системы, шламового насоса и гидроциклонов, при объемном соотношении воды к песку 10:1.
На втором этапе второго цикла при помощи метода гидроциклонирования очищенный песок отделяется от жидкой фазы, которая на финальной стадии разделяется в многофункциональной емкости на воду и нефтепродукты, а также на продукты их распада.
Возможное применение моющего средства только на заключительной стадии очистки грунта от нефтепродуктов позволяет избежать пагубного воздействия на высвобождаемые нефть и нефтепродукты.
Далее предлагаем Вам ознакомиться с принципиальной схемой работы такой установки.
Принципиальная схема
Типичная УПТН работает следующим образом.
На стадии предварительной подготовки очищаемый материал загружают в камневыделитель (1), где происходит сортировка и удаление включений размером более 100 мм. Затем очищаемый материал направляют в мешалку (2), где происходит смешивание с подогретой водой и измельчение крупных включений. Далее очищаемый материал поступает в грохот (3), где происходит отделение камней размером более 5 мм. Весь отсортированный после грохотов материал (крупные камни, древесина, промышленный мусор) собирается в бункер (4). Под грохотом (3) расположена поддон-воронка (5), где собирается освобожденная от камней разжиженная масса. Далее, через шнековый насос (6) разжиженная масса подается в бункер (7) для временного хранения или непосредственно для очистки в бункер (18).
На стадии очистки, одновременно с подачей очищаемой массы в бункер, нагретая вода из многофункциональной емкости (16) с помощью центробежного насоса (15) подается в эжектор-гидросмеситель (14), смешивающий разжиженную массу, поступающую из бункера (18), с горячей водой в турбулентном режиме. На данной стадии происходит процесс отмывки частичек грунта от нефти и нефтепродуктов.
Далее происходит процесс разделения жидкой и твердой фазы. Из эжектора-гидросмесителя (14) очищаемая масса с помощью центробежного шламового насоса (11) подается в гидроциклон-пескоотделитель (9), после чего с помощью центробежного шламового насоса (10) очищаемая масса подается в гидроциклон-илоотделитель (8). Далее, посредством системы желобов, очищенная твердая фаза отправляется на разгрузку.
При повторном цикле очистки твердая фаза посредством системы желобов направляется в бункер (13) для повторной очистки.
Стоит отметить, что существует несколько принципиальных схем работы комплекса, например, только на гидроциклон-пескоотделитель (9) без применения гидроциклона-илоотделителя (8) и центробежного шламового насоса (10) или с их периодическим подключением. Выбор той или иной схемы подключения определяется параметрами загружаемого материала на входе и позволяет настроить УПТН на оптимальный режим работы.
На стадии разделения жидкой фазы отделенная жидкая фаза, смешанная с нефтепродуктами, поступает в многофунциональную емкость (16), где происходит разделение воды от нефтепродуктов. Вода затем возвращается в цикл очистки, а нефтепродукты отгружаются. При этом нефть и нефтепродукты не теряют своих потребительских качеств
Методики очистки воды и почвы от загрязнений
Способы очистки природной среды от загрязнений нефтепродуктами
02.05.2014
Человечество давно занимается добычей полезных ископаемых, нефти. При этом процесс добычи сопровождается разрушением почвы, загрязнением территорий. Это связано с тем, что при проведении работ используется большегрузная техника, происходит попадание нефтяных продуктов и других вредных веществ в почву, водоёмы и воздух. Причиной загрязнения также является деятельность различных предприятий промышленности, транспорта. Также окружающая среда загрязняется в случае аварийных разливов нефти и нефтепродуктов из ёмкостей и трубопроводов.
Нефть является крайне опасным продуктом в отношении к экологии. Она значительно угнетает происходящие в норме в слоях почвы и водоёмах жизненно важные процессы, резко подавляет их и приводит к иному их протеканию. Самостоятельно восстановиться поражённые участки земли могут, но на это уйдут десятилетия. Возникает необходимость в быстрой и эффективной рекультивации земель. При выборе методов очистки грунтов учитывают множество факторов. Основными являются характер загрязнения и нормативные требования к качеству земель на данном участке. В некоторых случаях проводятся лишь селективные работы, при которых учитываются цели использования очищенной земли в будущем. При функциональной же очистке почвы проводят снижение показателей загрязняющих веществ до нормальных показателей. В дальнейшем можно использовать территории, очищенные функциональным способом, в любых целях.
Рассмотрим некоторые способы очистки природной среды от загрязнений нефтепродуктами:
Влияние на экосистемы и их обитателей
Водные ресурсы
Загрязнение нефтью наносит ущерб и гидросфере. Тяжелые соединения проникают в толщу воды с частичками взвесей и фитопланктоном. По мере опускания на дно часть их поглощает зоопланктон и моллюски: некоторые хранят в себе токсичные соединения, но для остальных такая пища либо смертельна, либо провоцирует мутации.
Советуем почитать: Так ли экологичны биоразлагаемые пакеты для мусора?
Поскольку беспозвоночные мало двигаются, воздействие на них длится десятки лет. Загрязнение сланцевой нефтью негативно отражается на рыбе, особенно на икре и молодых особях. У них изменяется печень, нарушается работа сердца, разрушаются плавники. При этом пищевая цепочка провоцирует дальнейшее распространение отравляющих веществ.
Фауна
Нефть проникает в кожу ряда животных и провоцирует отравление. У всех представителей фауны зараженной зоны присутствует раздражение глаз. Меньше остальных защищены полярные медведи, у них комкается мех. Они утрачивают способность сохранять тепло с влагой и погибают.
У птиц в холодной воде с плотной нефтяной пленкой спутываются перья. Они приземляются на загрязненный слой, но выбраться уже не могут и тонут.
Многие животные гибнут в результате интоксикации и мутаций. Рождается потомство с аномалиями развития.
Почва
Факт загрязнения почвы нефтепродуктами фиксируется, когда пятно добирается до берега или вследствие выбросов прямо на землю. На участках добычи и переработки риски заражения более высокие вследствие нарушений технологических процессов, негерметичности оборудования.
Не соблюдается и процедура утилизации отходов – она сложная, хранилища заполнены под завязку. В итоге их сливают в природную среду, а почва и песок, загрязненные нефтью или нефтепродуктами, нарушают экосистему.
Попадая на землю, отравляющие вещества утекают в почву. Компонентный состав отходов таков, что тяжелые битумные фракции опускаются на минимальную глубину, отделаются почвенными частичками и склеивают их. Так формируется твердая корка.
Крайне опасно, если сама нефть проникает в почву. Легкие компоненты спускаются вглубь, а тяжелые не позволяют им испаряться. Образуется мертвая зона. Вначале грунт, загрязненный нефтепродуктами, вызывает гибель микрофлоры, потом – растений.
Человек
Нефтяное загрязнение негативно сказывается и на здоровье человека. Истощение, снижение качества ресурсов влечет падение уровня жизни людей. Последствия разливов провоцирует ущерб, а это крупные денежные расходы.
В организм нефть проникает с отравленной водой, пищей, вдыхаемым воздухом. Симптомы отравления:
При тяжелой интоксикации больной не может полностью восстановиться. Происходит изменение состава крови, расстройства ЦНС, выработка гормонов щитовидной железы превышает норму. Все это характерно для работников отраслей нефтедобычи и переработки и жителей близлежащих населенных пунктов.
Захоронение отходов на специальных полигонах
Самым распространённым и дешёвым методом очистки территории на сегодняшний день является выемка загрязнённого грунта с дальнейшим вывозом и захоронением его в специально отведённых для этих целей местах, так называемых полигонах. Данные участки надёжно изолируют от других компонентов окружающей среды. Однако данный метод не даёт должного эффекта, так как нефть сохраняется в грунте без изменения в течение многих лет. Она продолжает оставаться реальным очагом опасности дальнейшего загрязнения в течение всего этого времени.
Утилизация отходов путём сжигания
Данная методика очистки применяется лишь в случаях аварий, когда происходит большой разлив нефтепродуктов, сопряжённый с угрозой расположенным близко к поверхности земли грунтовым водам, а также источникам питьевой воды. Избыток нефтепродуктов собирают доступным способом, а потом сжигают. При этом продукты неполного сгорания углеводородов также загрязняют окружающую среду. Следует помнить, что в огне гибнут растения, их семена, а также органические вещества, имеющиеся в составе почвы. Происходит нарушение всего биоценоза. Данный способ является методом выбора.
Очистка загрязнённого грунта электрохимическим методом
При использовании данного способа в загрязнённую почву погружают электроды. Их подключают к источнику постоянного электрического тока. Содержащиеся в почве водные растворы солей служат при этом проводниками электричества. Загрязняющие почву вещества растворяются в содержащейся в ней воде, образуя раствор электролита. Под воздействием электричества они осаждаются на электродах и извлекаются из почвы. Множество способов оказываются непригодными для малопроницаемых почв, а данный метод можно использовать для обработки даже глинистой почвы. При этом электрохимический метод позволяет удалять самые разные загрязняющие вещества, включая молекулы металлов и различные органические соединения.
При освоении, обустройстве и эксплуатации месторождений нефти и газа в значительной мере изменяется природный ландшафт и идет интенсивное загрязнение земель.
Почвенный покров – основной элемент ландшафта – первым принимает на себя «экологический удар». В связи с механическим нарушением и нередко химическим загрязнением происходит постепенная деградация почв, которая стала одной из основных экологических проблем нефтегазового комплекса.
Наибольший ущерб природе наносят аварии на магистральных нефте- и газопроводах. Так, при одном порыве нефтепровода выбрасывается в среднем 2 т нефти, что выводит из строя 1000 м³ земли, а в результате аварии на газоконденсатопроводе на землю в среднем попадает не менее 2 млн. т/год нефтепродуктов (Гриценко и др., 1997).
Нефть, попадая в почву, вызывает значительные, порой необратимые изменения ее свойств – образование битуминозных солончаков, гудронизацию, цементацию и т. д. Эти изменения влекут за собой ухудшение состояния растительности и биопродуктивности земель. В результате нарушения почвенного покрова и растительности усиливаются нежелательные природные процессы – эрозия почв, деградация, криогенез.
Проблема деградации почв требует от компетентных отраслевых служб принятия незамедлительных мер, поскольку с почвами связана биологическая продуктивность всего ландшафта.
Деградация почв возникает в результате разных природных и антропогенных причин, принимая формы химического загрязнения, опустынивания, заболачивания и т.д. Антропогенная деградация является либо непосредственным результатом залповой техногенной нагрузки (механическая, химическая), либо связана с природными гипергенными или почвообразовательными процессами.
В результате формируются отдельные сочетания неблагоприятных почвенных свойств, и происходит снижение биологической продуктивности ландшафтов.
Механические нарушения почвенного покрова
Механическое нарушение почв наблюдается на всех объектах нефтяной и газовой отрасли и связано со строительными (возведение буровых установок, устьевого оборудования, прокладка трубопроводов, строительство промышленных корпусов, жилых поселков и коммуникаций) и рекультивационными (снятие плодородного слоя, засыпка траншей, планировка амбаров и пр.) работами. Эта разновидность техногенного воздействия на почвы свойственна промышленному освоению природной среды вообще и не является специфической для нефтегазового комплекса. Масштабы нарушений почвенного покрова, вызванных механическим воздействием, зависят, с одной стороны, от размера и назначения возводимых сооружений, а с другой – от ранимости природной среды в разных биогеоценозах.
Снятие плодородных горизонтов почвы имеет два основных следствия. Во-первых, кардинально изменяются почвенные свойства (физические, химические, биологическая активность). Во-вторых, развиваются несвойственные ненарушенному почвенному покрову гипергенные процессы (водная и ветровая эрозия, заболачивание, деградация болот и др.) либо интенсивность этих процессов возрастает (Трофимов и др., 1979).
При механическом разрушении почвенного профиля, как правило, происходит частичное или полное уничтожение гумусоаккумулятивных горизонтов, определяющих актуальное плодородие, перемешивание материала разных горизонтов, выполняющих в ненарушенном ландшафте самостоятельную экологическую функцию, внедрение подстилающих пород с неблагоприятными физическими свойствами и низким потенциальным плодородием.
Так, в результате исследований в районе подземного хранилища газа установлено, что на его территории почвенный слой характеризуется пониженным содержанием гумуса, азота, низкой суммой обменных оснований по сравнению с аналогичными показателями фоновых почв (Сидорова и др., 1994).
Химическое загрязнение почв
Основные причины химического загрязнения почв на объектах нефтегазовой отрасли следующие (Панов и др., 1986):
— на нефтегазодобывающих предприятиях: возникновение газовых и нефтяных фонтанов, самовозгорание газа, выбросы подземных высокоминерализированных вод, сброс загрязненных сточных вод на рельеф, разлив буровой жидкости, ликвидация амбаров, разлив метанола, поступающего от установки регенерации, складирование шламообразных отходов, диффузная миграция газа, излив пластовой смеси, выброс продуктов сгорания топлива и т. д;
— на нефте- и газотранспортных предприятиях: разлив углеводородного конденсата, ингибиторов коррозии, газопроводов, разлив турбинного топлива, метанола, органических кислот, поверхностно-активных веществ (ПАВ), смазочных компрессорных масел;
— на нефтегазоперерабатывающих предприятиях: разлив и утечки конденсата и смазочных масел, а также химреагентов (метанола, диэтиленгликоля, диэтаноламина и др.).
Таким образом, основными загрязнителями почв в нефтяной и газовой отраслях являются: жидкости (нефтяные углеводороды, минерализованные пластовые воды, химреагенты, буровые растворы); газы (попутный и природный газ и продукты его сгорания); твердые вещества (шламы, серная пыль в районах предприятия переработки сернистого углеводородного сырья).
Химическое загрязнение почвы негативно влияет на ее физические, химические, ионообменные свойства и биологическую активность (Панов и др., 1986).
Показатели изменения этих свойств почвы целесообразно использовать в качестве признаков ее деградации. Это особенно актуально для объектов нефтегазового комплекса, так как в данном случае задача определения ПДК усложняется многокомпонентностью большинства загрязнителей почвы (Панов и др., 1986).
Метод биологической вентиляции
Одним из способов очистки загрязнённых нефтепродуктами почвы и грунтовых вод является их биологическая вентиляция. В данном случае в загрязнённую зону нагнетается воздух через пробурённые вертикальные и горизонтальные скважины. Это даёт возможность доставить кислород бактериям, обитающим в почве, и разлагающим органические соединения. При этом образующаяся вода и углекислый газ поднимаются на поверхность под воздействием воздуха. К этому моменту значительная часть загрязняющих веществ уже успевает полностью разложиться под воздействием бактерий.
Методы борьбы
Профилактику утечки черного золота осложняет несовершенство технологии добычи и переработки. В России и ряде стран остро стоит проблема своевременной замены оборудования. Не во всех государствах есть единое законодательство, четко устанавливающее сроки эксплуатации трубопроводов, судов.
Способы преодоления последствий в воде одинаковы при авариях, работе в штатном режиме и в результате миграционных процессов:
Для профилактики загрязнения нефтепродуктами необходимо следить за состоянием транспорта, оборудования, соблюдать нормы экологического законодательства. Но эти меры остаются на совести обработчиков черного золота.
Выбросы черного золота относятся к типу загрязнения химического характера и вызывают соответствующие процессы в атмосфере. Но заканчивается все сменой видового состава в пораженной области, ухудшением качества ресурсов и выделением расходов на их восстановление. Утечка нефти происходит не только из-за аварий, поэтому человек в силах повлиять на ситуацию.
Очистка грунтов
Учитывая огромное многообразие загрязнителей грунтов, а также с учетом ширкого разнообразия самих грунтов, невозможно разработать универсальный способ очистки любых грунтов от любых загрязнителей. Поэтому приходится предлагать комплексные технологии очистки грунтов, основанные на сочетании различных способов очистки, применимых к тем или иным условиям.
Методы очистки грунтов
Методы удаления загрязнений из грунта предусматривают непосредственное удаление вредных компонентов за счет их извлечения из грунтового массива, его очистки тем или иным способом. При этом изъятые из массива загрязнители подлежат дальнейшей утилизации уже вне массива с помощью отдельной технологии. Для этого используются механическое удаление загрязненных грунтов (экскавация), промывка, вакуумирование, экстракция и выщелачивание, электрохимическое и электрокинетическое удаление, биовыщелачивание и др. способы.
Методы локализации загрязнений внутри грунтового массива основаны на применении и обустройстве различных барьерных технологий: создании механических защитных экранов (барьеров), инъекционных экранов, термолокализации, сорбционных и ионообменных экранов, химической иммобилизации, биосорбционных экранах и др.
Методы деструкции загрязнений (подавления их токсичности в массиве) основаны на механическом разрушении, способах газовой и химической нейтрализации, термодеструкции, дезинфекции, детоксикации, гидролитическом разложении, окислении, микробиологической деструкции и т. д.