Добыча нефти сопряжена с существенным загрязнением окружающей среды. Ведущими загрязнителями атмосферы в районах нефтедобычи являются углеводороды, сероводород и оксид углерода. Кроме того, в СНГ ежегодно происходит до 700 крупных разрывов нефтепроводов, потери достигают, по различным данным, 7-20 % добываемого сырья. Выброшенная нефть перемешивается с грунтом, образуя нефтешлам. При этом, помимо почвы, загрязняются также поверхностные хозяйственные и подземные водоносные горизонты, в них увеличиваются жесткость воды, содержание сульфатов, хлоридов, нитратов.
Отходы нефтегазовых комплексов сосредоточиваются обычно в шламовых амбарах. Последние представляют собой копаные ямы в теле буровых площадок или примыкающие к ним, заполненные отходами бурения (буровыми растворами, горными породами, глиной, цементом, водой и др.). Отходы относятся к четвертому классу токсичности и подлежат захоронению - засыпке привозными грунтами. Через год, из-за выдавливания жидкой массы, их приходится засыпать вторично. Эта технология считается экономически не выгодной.
Вместо этой технологии предложена технология под названием «лесная рекультивация ». Она предусматривает использование травянистых и древесных растений, из которых формируется местный ландшафт. В этом случае после проведения технической рекультивации - удаления пленки с поверхности водоема, уборки мусора и укрепления обваловок амбаров - на последних и в водоемах амбаров высаживают различные виды растений. Достоинство нового метода заключается в ускорении процесса зарастания территории по сравнению с естественным формированием растительного покрова.
Промышленная переработка нефтеотходов с получением нефти требуемого качества возможна при достаточно высоком ее содержании в отходах (Татарстан).
Крупным источником образования нефтешламов являются нефтеперерабатывающие и другие промышленные предприятия, ливневые поверхностные стоки, буровые воды нефте- и газодобывающих управлений и т. п.
Нефтяные шламы предприятий представляют собой донные осадки всех сооружений механической очистки сточных вод, продукты зачистки резервуаров, флотоконцентрат установок каскадно-адгезионной сепарации слива флотомашин. В целом это густая вязкая пастообразная масса, достаточно сильно обводненная (содержание воды 20-70%), она также содержит в среднем 20-25 % нефтепродуктов и 5-10 % механических примесей в виде абразивной или металлической пыли, песка, земли и т. п., имеет теплоту сгорания порядка 3000-5000 ккал/кг.
Методы обработки шламов нефтеперерабатывающих заводов достаточно разнообразны. На ряде предприятий жидкие нефтепродукты, задержанные в нефтеловушках, песколовках, отстойниках или собранные с поверхности шламонакопителей, обезвоживают нагреванием, отстаиванием или центрифугированием.
На отечественных предприятиях нефтеотходы проходят теплообменники, где нагреваются до 60-70 °С, затем они поступают в резервуары для отстаивания. Верхний слой отстоя - нефть, содержащую до 2-5 % воды и до 1 % механических примесей, - откачивают для переработки совместно с сырой нефтью.
Основным методом утилизации нефтешламов является термический (сжигание, пиролиз, газификация).
Для сжигания используют камерные, барботажные с кипящим слоем, многоподовые и вращающиеся печи (рис. 12). Последние остаются основным агрегатом для сжигания нефтесодержащих осадков из очистных сооружений.
Поскольку при этом более 60 % тепла теряется с уходящими газами, целесообразно его использование для термического обезвреживания негорючих обезвоженных осадков, т. е. совмещение переработки жидких горючих (сжигание) с сушкой негорючих отходов и загрязнений. Многоподовые печи применяют за рубежом, особенно в Западной Европе и США, для сжигания осадков канализационных сооружений.
Рис. 12. Схема установки для сжигания нефтяных шламов в печи барабанного типа:
1 - камера дожигания; 2 - барабанная печь; 3 - емкости для шлама; 4 - вентилятор
Продуктом пиролиза нефтешламов являются газообразная, жидкая и твердая фазы. Выход газообразных продуктов достигает 10 % от исходной массы.
Около 80 % из них имеют теплоту сгорания 5000-6000 ккал/кг и используются как топливо. Жидкая фаза, или нефтяной конденсат, выход которого составляет ≈ 20% имеет теплотворную способность порядка 9000 ккал/кг. Его можно сдавать на повторную переработку или применять в качестве топлива на самом предприятии. Порядка 50 % от массы исходного шлама приходится на долю порошкообразной фракции, практически не содержащей нефтепродуктов и представленной в основном углеродосодержащим материалом.
Газификацию нефтешламов, в том числе в смеси с другими органическими отходами, применяют за рубежом.
В Германии утилизацию вторичных ресурсов путем газификации углеводородов, находящихся в твердом, жидком или пастообразном состоянии, проводят в слоевых и камерных установках. Синтез-газ используют для производства метанола и/или получения энергии. Газификации подвергают также осадки очистных сооружений, отработанные нефтепродукты, древесные отходы, пластиковую тару. Такая установка для производства метанола с 1997 г. работает в окрестностях Берлина. Режим газификации: температура 800-1600 °С, давление до 25 бар. Мощность установки достигает 120 тыс. т/год по перерабатываемому сырью.
Помимо утилизации шламов в собственном производстве нефтеперерабатывающих заводов известно их использование при производстве строительных материалов (обожженный кирпич, асфальтобетонные смеси и др.).
Контрольные вопросы
1. Дайте общую характеристику отходов отвальных пород и хвостов обогащения.
2. Назовите основные методы переработки и получения полезного продукта из промышленных отходов в виде отвалов горнодобывающих предприятий.
3. Назовите основные методы переработки горнохимических отходов в полезные продукты.
4. Какие основные материалы вскрышных пород добычи и отвалов пустой породы и хвостов находят применение в промышленности и вовлекаются в хозяйственный оборот.
5. Характеристика и методы переработки отходов вскрышных пород угледобычи.
6. Назовите основные методы утилизации отходов углеобогащения.
7. Источники образования и характеристика нефтеотходов.
8. Основные методы переработки и обезвреживания отходов нефтедобычи.
9. Методы переработки нефтешламов.