Электронное издание СДМ - Строительные Дорожные Машины и Техника

Кафедра ДСМ МАДИ, ПО Стройтехника


07.08.2008
Создание транспортного комплекса очистки грунтовых сред от нефтянных загрязнений с применением инновационных технологий.

Кустарев Г.В., канд. техн. наук, профессор; Гаглоев Д.А., аспирант

Московский Автомобильно-Дорожный Институт (Государственный Технический Университет)
 
    В данный момент в мире наблюдается устойчивое повышение спроса на углеводородное сырье. За последние пять лет мировое сообщество увеличило объемы добычи нефти более чем в два раза, что привело к обострению вопросов, связанных с ухудшением экологической обстановки на планете.
    Из трех основных составляющих природных сред – почвы, воды и воздуха, сложнее всего подвергаются восстановлению нарушенные загрязненные почвы, поскольку они способны аккумулировать и закреплять токсичные вещества.
   Для Российской Федерации проблема ликвидации разливов нефти особенно актуальна, поскольку на ее территории расположено более 49,8 тыс. км магистральных нефтепроводов (66% из них эксплуатируются более 20 лет) с 494 насосными станциями и резервуарными емкостями на 13,2 млн. м3 нефти. Доля аварий, произошедших за последние 5-6 лет вследствие физического износа и коррозии металла, увеличилась на 60 – 70%, а по ряду нефтедобывающих предприятий это практически единственная причина аварий.
    Известно, что примерно 3% от добытой нефти попадает в окружающую среду. Нетрудно подсчитать, сколько нефти по тем или иным причинам оказывается источником загрязнения объектов окружающей среды. В России выявлено около 800 тысяч гектаров нефтезагрязненных земель, официально нуждающихся в очистке. Площадей, находящихся под угрозой такого загрязнения, несравнимо больше.
     Приведенная выше ситуация свидетельствует о том, что прессинг, который оказывается на природу, будет в ближайшее время усиливаться, и для того, чтобы ослабить это воздействие, необходим научно обоснованный подход к разработке современной, экологически чистой, недорогой технологии, исключающей вторичное заражение местности и разрушение природных экосистем. В настоящее время имеется значительное количество устройств для удаления нефти и ее продуктов с загрязненного грунта.

    Анализ рекламной информации и литературных данных (в том числе существующих патентных решений)позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время в области очистки грунтов лидируют стационарные установки зарубежного производства. Среди всех производителей выделяется компания Nord (Германия), установки которой работают по принципу термообработки загрязненных грунтов. Годовая производительность установок составляет 300 тыс. т при их единичной мощности 50-80 тыс. т. Емкость хранилищ равна суммарной годовой производительности установок. Но наибольшее распространение получили стационарные установки циклонного типа, основанные на гравитационном принципе разделения твердой и жидкой фаз. Лидером в конструировании и эксплуатации подобных устройств является компания MERPRO. Предложенный ей сепаратор ТОР-СКРАБ прекрасно себя зарекомендовал на нефтедобывающих шельфах, где стоит задача очистки мехпримесей от нефтяного загрязнения до норм, позволяющих сбрасывать их в море.
     ТОР-СКРАБ представляет собой циклон, где на пульпу действуют центробежные силы, под действием которых происходит расслоение на чистый песок и эмульсию. Промышленные установки подобного типа также производят компании Doriner, ALFA-LAVAL, KHD HUMBOLD, FLOTTWEG.
    Главным недостатком подобных конструкций является быстрый износ стенок циклона в результате инерционного воздействие грунта.
    В нашей стране подразделениями МЧС успешно применяются специализированные линии, принцип которых основан на струйной промывке загрязненного грунта и нефтешлама. В качестве рабочей жидкости используется водный раствор моющего средства, способный эмульгировать углеводородные загрязнения, что позволяет регенерировать раствор с помощью гравитационного отстоя. Линия также содержит вибросито для отделения плавающей массы от загрязненной моющей жидкости.
    В России наряду со стационарными установками также эксплуатируется и мобильный комплекс очистки нефтешламов и грунтов МКОН-1. Комплекс выполнен на базе 20-футовых железнодорожных контейнеров и состоит их трех модулей: базовый модуль МКО-1000.02, вакууматор и печь-утилизатор. Основным рабочим звеном комплекса является базовый модуль МКО-1000.02, к которому добавлены дополнительно два внешних устройства: шнековый насос и генератор СВЧ. Шнековый насос предназначен для подъема высоковязких нефтешламов без предварительного разогрева. Генератор СВЧ предназначен для возгонки «грунтовых» нефтепродуктов с последующим их улавливанием и конденсированием, которое осуществляется в конденсаторе. Утилизация подтоварной воды производится в вакууматоре. Отделенные нефтепродукты передаются в технологию или утилизируются в печи, где обжигаются также механические примеси.
     Главными недостатками мобильных и стационарных установок, работающих по принципу термообработки загрязненных грунтов, являются высокая энергоемкость и значительный процент остаточных загрязнений, не подвергшихся выгоранию.
     Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что существует большое количество методов и технических средств, с помощью которых можно ликвидировать нефтяные загрязнения на почве. Однако, не существует универсального подхода к проблеме очистки грунтов от нефти и нефтепродуктов, на который не оказывают влияние такие факторы как характер загрязнения (его давность, углеводородной состав), а также климатические условия данной местности и характеристики грунта.
  Среди технических средств, предназначенных для очистки грунтов, преобладают стационарные установки, располагающиеся, как правило, в местах нефтедобычи и выполняющие строго определенную роль в промышленном процессе, что в свою очередь накладывает дополнительные сложности при необходимости проведения очистительных мероприятий на территориях, удаленных от промышленных районов. Существующие мобильные технические средства, в свою очередь, не отвечают требованиям по качеству очистки, весьма энергозатратны и при проведении очистительных работ предполагают дополнительное задействие бульдозеров и экскаваторов для сбора нефтезагрязненного грунта.
     В связи с этим актуальным становится вопрос создания принципиального нового мобильного технического средства, выполняющего процесс очистки непрерывно, с возможностью варьировать параметры рабочего органа в зависимости от материала почвы и загрязнителя с целью достижения максимального эффекта. Для создания такого рабочего органа необходимо разработать принципиально новый метод очистки грунта. С этой целью был проведен обзор и анализ информации о научных исследованиях и патентных решениях в области очистки различных поверхностей от углеводородных загрязнений, на основании которого наиболее перспективным из рассмотренных представляется ультразвуковой метод, который прекрасно себя зарекомендовал на ремонтных предприятиях при очистке деталей двигателей от технологических и эксплуатационных загрязнений органической природы, а также при очистке сточных вод промышленных предприятий.
     Была выдвинута гипотеза о том, что ультразвуковой метод воздействия позволит удалять загрязнения с мелкофракционных грунтовых сред. Предполагается, что внедрение ультразвукового метода для удаления нефтезагрязнений позволит получить более высокое качество очистки, по сравнению с другими методами, при условиях высокой производительности работ в короткие сроки.
     При создании мобильного комплекса необходимо также учитывать факторы, создающие дополнительные трудности в работе, как сложность рельефа очищаемой территории и различные климатические условия.

<< Анализ взаимосвязи показателей надежности и экономических издержек при эксплуатации строительных машин | Анализ причин повреждения авиационных газотурбинных двигателей посторонними предметами >>

На главную Архив: научные публикации
Кафедра ДСМ МАДИ, ПО «Стройтехника». Copyright 2007 . Смотрите условия использования материалов сайта