Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами

Подождите немного. Документ загружается.

2. ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ

Технологии восстановления нефте загрязненных почв

2.1. СТРУКТУРА СПРАВОЧНИКА.

ОБЩИЕ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЙ

В справочнике представлено 27 зарубежных технологий и 90 технологий России

и стран ННГ, которые либо широко используются для восстановления загрязненных

почв, либо находят ся на стадии разработок и внедрения. По следние были

предоставлены «НИА-Природа».

В первой части справочника описываются зарубежные и российские технологии

восстановления нефтезагрязненных почв, которые широко используются в странах

Центральной и Восточной Европы. Технологии классифицированы по категориям ex

situ и in situ.

Технологии ex situ используются для обработки загрязненной почвы,

предварительно удаленных с поверхности выделенного участка. Применение таких

технологий требует низкой стоимости процессов экскавации почвы, ее

транспортировки и целесообразного объема транспортируемых материалов. Следует

иметь в виду, что экскавация земель может вызвать искажение морфологической

структуры обрабатываемого участка и нарушения течения как поверхностных, так и

подземных вод. Кроме того, во время транспортировки загрязненных материа лов

персонал, вовлеченный в работу, может быть подвержен воздействию загрязняющих

веществ. Тем не менее, изоляция и обработка загрязненных материалов вне участка

позволяют применять более сложные приемы обработки, которые могут быть более

эффективными и быстродействующими, а также более безопасными для грунтовых

вод, животного и растительного мира, местных жителей.

Технологии in situ имеют преимущества перед технологиями ex situ вследствие

непосредственног о применения их на месте загрязнения. Это снижает риск воздействия

загрязняющих веще ств на человека и окружающую среду во время извлечения,

транспортировки и восстановления загрязненных участков почв и грунтов, что в свою

очередь обеспечивает экономию средств. Основным недостатком данных технологий

является гетерогенная приро да субстрата участков восстановления, как с геологической

точки зрения, так и с то чки зрения распространения загрязнения. Выбор и применение

технологий in situ могут быть сделаны только на основании полученных данных о

качестве обрабатываемой поверхности. Кроме того, может потребоваться

специализированная очистк а загрязненной зоны, а наличие преференциальных потоков

воздуха и воды может привести к неадекватной обработке рассматриваемого участка.

При неблагоприятных окружающих условиях могут также возникнуть сложности по

отношению к устойчивым загрязняющим веществам.

В данном издании под разделами ex situ и in situ расположены технологии в

соответствии с применяемым методом очистки почв: механиче ские, физико-

механические, химические, физико-химические и биологические.

Перечисленные методы в свою очередь подразделяются следующим образом:

А. Механические методы:

• механическое разделение;

• перемешивание;

• экскавация и уборка нефтезагрязненых грунтов.

Б. Физико-механические методы:

• сжигание;

• термодесорбция;

• экстракция почвы паром;

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

• про мывка почвы;

• отверждение или стабилизация;

• экстракция растворителями.

В. Химические методы:

• дегалогенизирование или освобождение от галогеновых фракций;

• химическое восстановление либо окисление.

Г. Физико-химические:

• нейтрализация не фтезагрязнений капсулированием, применение

сорбентов, адсорбентов, ре агентов (смес ей высокой ре акционной

способности);

• окислительно-востановительная деструкция.

Д. Биологические методы:

• сельскохозяйственная обработка почвы с вне сением минеральных

удобрений (агротехнические);

• использование биореактивов, биопрепаратов, биосорбентов,

биодеструкторов;

• фитомелиорация (посев нефтестойких видов растений);

• использование естественных процессов разложения нефтезагрязнений.

Каждая технология имеет свой кодовый номер, который указан после названия

технологии.

Для каждой технологии приводится её кратко е опис ание, преимущества и

недостатки. В конце описания технологии сообщается адрес компании-держателя

технологии (только для России). Этот же адре с находится в списке адре сов,

опубликованных в третьей части справочника.

Каждая технология получает оценку: 1 (отлично), 2 (хорошо), 3 (плохо), по

следующим критериям (более подробное описание приводится ниже):

- общая стоимость;

- возможность снижения степени загрязнения до допустимого уровня;

- время, затраченное на полное восстановление;

- надежность и техническое обслуживание;

- данные, необходимые для планирования и осуществления полног о восстановления;

- безопасность;

- общественное мнение.

Такая система критериев, разработанная Американским агентством по защите

окружающей среды (EPA), позволяет провести предварительную оценку технологии.

Следует отметить, что для зарубежных технологий приводится более общее

описание спо соба ликвидации загрязнения; для ро ссийских же технологий и

технологий стран ННГ описываются конкретные условия их применения.

Во второй части справочника приводятся адреса некоторых сайтов, на которых

можно получить информацию о компаниях, специализирующихся на восстановлении

земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, а также другие данные, касающиеся

новых технологий, разработок в области охраны окружающей среды и т.п.

В т ретьей части приводится список адре сов и контактных телефонов фирм-

держателей технологий восстановления почв, описанных в первой главе. Следует

отметить, что если компании имеют несколько филиалов в одной стране, в списке

адресов приводятся только координаты го ловного предприятия. Если в списке адресов

Технологии восстановления нефте загрязненных почв

приводится только название и координаты компании, без указания используемых

технологий, то в этом случае авторы справочника не были проинформированы

соответствующими данными.

Ниже приводится описание критериев оценок технологий.

Общая стоимость

Включает цель, конструкцию, процессы и обслуживание основных операций,

которые определяют каждую технологию. Общая стоимо сть не включает в себя

по д г отовительные рабо ты или стоимость после обработки. Ст оимость земляных работ

в сумме 50 y.e./т была принята т олько для технологий ex situ.

Оценки:

1 = менее 100 y.e./т;

2 = 100-300 y.e./т;

3 = более 300 y.e./т.

Возможность технологии восстанавливать почвы до приемлемого уровня

Минимальная концент рация загрязняющего веще ства, которая может быть

достигнута при использовании данной технологии восстановления.

Оценки:

1 = менее 5 мг/кг почвы;

2 = 5-50 мг/кг почвы;

3 = более 50 мг/кг почвы.

Время, необходимое для полной очистки

Расчитывается для следующего стандартного участка: площадь – 0.41 га; глубина

обработки - 3.04 м; масса почвы - 18200 тонн.

Оценки для ex situ технологий

1 = менее 6 месяцев;

2 = 6 мес. – 1 год;

3 = более 1 года.

Оценки для in situ технологий

1 = менее 6 месяцев;

2 = 1-3 года;

3 = более 3 лет.

4) Надежность и техническое обслуживание

Уровень сложности системы или те хнологии.

Оценки:

1 = высокая надежность и низкие требования к техническому обслуживанию;

2 = средняя надежность и средние требования к обслуживанию;

3 = низкая надежность и высокие требования к обслуживанию.

Данные, необходимые для планирования и осуществления полного

восстановления

Необходимость предварительных исследований. Сюда могут быть включены

возможность проверки данных, оценка экологиче ского воздействия, реа льно сть

осуществления исследований, пилотное тестирование, харак теристик а поверхностного

слоя, моделирование и др.

Оценки:

1 = требуются некоторые дополнительные данные, наличие которых не повлияет

на время восстановления или на значительное увеличение стоимость процесса;

2 = требуются существенные усилия для моделирования участка загрязнения или

для оценки успешного применения предлагаемых методов;

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

3 = требуются значительные характеристики/исследования. Они будут

воздействовать на восстановительный план работ и составлять основную стоимость

проекта.

Безопасность

Этот критерий оценивает нормы, характеризующие безопасность рабочих,

населения и окружающей среды. Он также может включать мониторинг технологий

и процессов восстановления.

Оценки:

1 = минимальные требования;

2 = «средние» требования;

3 = высокая степень неопределенности, связанная с контролем/мониторинго м или

значительные и/или долговременные усилия, требующиеся в течение

восстановительного проце сса.

Общественное мнение

Степень принятия данной технологии общественностью. Это, в первую очередь,

зависит от страны и уровня общественного развития.

Оценки:

1 = минимальное сопротивление со стороны общественности;

2 = общественностью дается положительная оценка технологиям, но возможны

некоторые осуждения;

3 = серьезные затруднения, связанные с общественным мнением, результат точно

неизвестен.

Технологии восст ановления нефтезагрязненных почв. Зарубежные технологии ex situ

Описание

Загрязненную почву экскавируют и помещают в специа льные удобренные

резервуары. В некоторых случаях необходима дополнительная обработка

предшествующая ее транспортировки и захоронению.

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов

-ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуж ивание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

3 - 1 1 1 2 2

Описание

Процесс механического разделения сокращает объем загрязненного материала за

счет селективно удаленной порции, содержащей загрязняющие вещества. Используют

техниче ские приемы, включающие гравит ационно е или циклонно е разделение,

ситовое/сетчатое и магнитное разделение.

Преимущества

Метод позволяет значительно уменьшить объем загрязненной почвы.

Данный технический прием успешно использу е тся многие годы при обработке

муниципальных отходов.

Недостатки

Метод недо статочно хорошо работает в случае гомогенного распределения

загрязняющих веществ. Нельзя достичь полного о чищения при использовании данной

технологии, необходим последующий процесс восстановления.

Экскавация и последующий вывоз загрязнения (20)

Основные классы загрязняющих веществ

Все органические соединения.

Оценка технологии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов

-ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуж ивание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

2 - 2 2 2 1 2

2.2. ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

2.2.1. Технологии ex situ

А. Механические методы

Механическое разделение (19)

Основные классы загрязняющих веществ

Полулетучие органические вещества, топливо, радионуклиды.

Оценка технологии

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

Недостатки

а) Стоимость работ может быть весьма высока.

б) Не происходит естественного восстановления почвенного слоя. В связи с этим

по чву после восстановления необх одимо помеща ть в исходное место экска вации.

в) Возможно общественное неодобрение по пово ду транспортировки (зах оронения)

загрязненной почвы вблизи населенных районов.

Б. Физико-ме ханические методы

Экстракция паром (3)

Основные классы загрязняющих веществ

Летучие галогенсодержащие и негалогенсодержащие органические соединения,

топливные углеводороды и др.

Оценка техно логии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов

-ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас

-ность

Обществен

-ное

мнение

1 2 3 2 1 2 2

Описание

Проба помещается в вакуумную камеру для концент рирования летучих

органических сое динений. Пары улавливаются и обрабатываются в низкопоточном

аппарате. При этом тяжелые металлы остаются в почве.

Преимущества

а) Процесс достаточно прост.

б) В некоторых случаях загрязняющие вещества могут быть выделены в качестве

полезного продукта.

Недостатки

а) Высокий уровень органическог о вещества препятствует улетучиванию данных

соединений.

б) Метод применим не ко всем типам почв.

в) Може т наблюдаться не полное удаление нелетучих или низко летучих

органических веществ.

Промывк а (4)

Основные классы загрязняющих веществ

Г алогенсодержащие и другие низколетучие органические вещества, топливные

гидрокарбонаты, неорганические вещества.

Оценк а технологии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас

-ность

Обществен -

ное мнение

2 2 1 2 2 1 1

Технологии восст ановления нефтезагрязненных почв. Зарубежные технологии ex situ

Описание

Метод заключается в использовании водных растворов для промывки почв,

обогащенных добавками, повышающими раств оримость загрязнителей.

Де сорбция загрязняющих веще ств из почвы о суще ствляется в промывных

барабанах под высоким давлением. В ка честве добавок, способствующих более полной

де сорбции органиче ских веще ств или тяжелых мет аллов, в воду добавляют

выщелачивающие агенты, поверхностно-активные или хела тирующие вещества.

Данные вещества активно используют в процессах десорбции загрязнителей,

однако это приводит к значительному возрастанию стоимости процесса. Кроме тог о,

их применение требует дополнительной о чистки почвы в целях ее нейтрализации.

Преимущества

Промывка почвы – это хорошо освоенный и универсальный мет од обработки.

Недостатки

а) Технология наиболее эффективна для грубых и песчаных почв.

б) Высокий уровень органических веществ затрудняет десорбцию.

в) Возможны сложности с удалением низко дисперсных частиц по чвы (ил, глина)

из промывных во д, которые могут содержать высокие концентрации токсичных

веществ. Полученные промывные воды необходимо подвергать дополнительной

обработке и утилизации.

г) Для обработки почвы, содержащей сложную смесь загрязняющих вещес тв,

требуется неоднократное промывание.

В. Химические методы

Сжигание отходо в (1)

Основные кл ассы загрязняющих веществ

Все органические соединения.

Оценка технологии

Описание

Используются высокие температуры порядка 850-2200

С в целях более полного

уда ления и сжигания вредных органиче ских отходов в потоке кислорода. Для

обеспечения полного разло жения нежелательных газов горения (например, диоксинов)

печам прока ливания необходим определенный дизайн конструкции и операции

управления. Сжигание проводят в печах кипящего слоя, барабанных, циклонных,

распылительных.

Преимущества

Сжигание отходов является одним из наиболее хорошо изученных и известных

методов обработки. Данным методом мо жно обработать широкий ряд органических

отходов, включая хлорированные соединения.

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуж ивание

Необходимы е

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

3 1 1 2 1 2 2

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

Возможна переработка некоторых видов загрязнителей в топливо, которое можно

использ ов ать в к ачестве заменителя классического топлива.

Недостатки

Может по требоваться предварительная обработка отходов для удаления тяжелых

металлов в следующих случаях:

а) Тяжелые металлы остаются в твердом остатке или в дымовых газах;

б) Тяжелые металлы могут реагировать с хлором с образов анием соединений, более

летучих или токсичных, чем первоначальные загрязнители.

Термическая десорбция (2)

Основные классы загрязняющих веществ

Пол улетучие галогенсодержащие и другие органические соединения.

Оценк а технологии

Описание

При термиче ской де сорбции отходов вода и органические загрязнители

улетучиваются благодаря нагреванию отходов до умеренно высоких температур

порядка 100-550

С. Принципиально здесь испо льзуется возможность отстранения

органиче ских и неорганиче ских загрязнителей при до стижении температуры их

кипения.

Различают низкотемпера т урную и высоко темпера т урную термическую десорбцию.

Первую проводят в температурном диапазоне от 90 до 320

С. При этом происходит

высвобождение органических загрязняющих веществ и их миграция в несущий газ.

Высокотемпературную десорбцию проводят при 320-560

С. В процессе десорбции

происходит выделение, как загрязняющих веществ, так и водяного пара.

В отличие от процесса прокаливания, газообразные отходы скапливаются (через

проводящий газ или вакуумную систему) и обрабатываются в сепараторе.

Низкотемпературный процесс подразумев ает меньшие затраты энергии на единицу

массы обработанного вещества. Тем не менее, летучие органические соединения могут

не полно стью прореагировать при этих температурах, что делает необходимым

прове дение вторичной обработки материала.

Данная технология направлена на утилизацию полулет учих галогенсодержащих

соединений. Она также мож ет применяться и к другим органическим веществам.

Преимущества

а) Применяется для широкого ряда загрязнителей.

б) Возможность применения не лимитируется свойствами, природой и характером

почв.

Недостатки

Термическая десорбция имеет некоторые ограничения для тяжелых металлов,

главным образом заключающиеся в том, что они остаются в твердом остатке и в

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

2 1 1 2 1 2 2