Астраханский государственный технический университет

Одной из первоочередных задач, направленной на сокращение негативного воздействия отходов на окружающую среду и улучшение ресурсообеспечения экономики, является переработка и обезвреживание ряда видов твердых отходов, а также отходов, улавливаемых средозащитными сооружениями в процессе очистки сбросов в водные объекты и выбросов в атмосферу. Практически все эти отходы являются токсичными, их ресурсная ценность подтверждена технико-экономическими исследованиями и практическими результатами, полученными на основе их опытной переработки.
Количество нефтесодержащих отходов в газовой отрасли колеблется в широких пределах. Количество образующихся отходов на отдельных предприятиях колеблется от 578 т/год до 2510 т/год. Существовавшее ранее мнение о малоотходности газовой отрасли, в связи с чем на подавляющем большинстве предприятий не предусматривалась организация участков обезвреживания образующихся отходов, привело к накоплению большого количества отходов производств. Зачастую предприятия вынуждены накапливать и хранить на своей территории нефтешламы из-за недостаточного количества полигонов промышленных отходов, их принимающих, или из-за отсутствия установок по переработке нефтесодержащих отходов, соответственно платя за их хранение. Скапливание нефтеотходов на производственных территориях может привести к интенсивному загрязнению почвы, воздуха и грунтовых вод. Нередко нефтесодержащие отходы уничтожаются на промплощадках путем сжигания без очистки отходящих газов, загрязняющих атмосферу, что является нарушением законодательства по охране атмосферного воздуха и влечет плату за указанные выбросы в 25-кратном размере.
Законодательство многих стран, в том числе и России, стимулирует вовлечение промотходов в хозяйственный оборот в качестве вторичных сырьевых ресурсов. В России по созданию промышленных технологий и оборудования в целях получения отходов реализуемой экологически безопасной продукции находится в начальной стадии, на этапе разработки пилотных установок. Разрабатываемые процессы носят затратный характер и, несмотря на бросовую цену исходного сырья, имеют, как правило, низкую экономическую эффективность.
Экономическая целесообразность того или иного природоохранного мероприятия определяется на каждом конкретном предприятии с учетом его экономических возможностей. Решение этой проблемы должно быть либо на региональном уровне путем строительства установок по переработке отходов для всех предприятий, либо на местном уровне путем создания установок малой производительности для обезвреживания отходов непосредственно на объектах отрасли. В связи с этим, к числу первоочередных задач следует отнести организацию и обеспечение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок таких установок, создание эффективных средств и методов переработки и обезвреживания отходов как на региональном уровне, так и на уровне предприятий.
В настоящее время известно о применении следующих методов (и их комбинаций) обезвреживания и переработки нефтяных шламов:
- сжигание нефтяных шламов в виде водных эмульсий и утилизация выделяющегося тепла и газов;
- обезвоживание или сушка нефтяных шламов с возвратом нефтепродуктов в производство, а сточных вод в оборотную циркуляцию и последующим захоронением твердых остатков;
- отверждение нефтешламов специальными консолидирующими составами с последующим использованием в других отраслях народного хозяйства;
- физико-химическое разделение нефтяного шлама (растворители, деэмульгаторы, ПАВ и др.) на составляющие фазы с последующим использованием.
Наиболее перспективным с точки зрения рационального использования природных ресурсов является отверждение нефтешламов специальными консолидирующими составами с последующим использованием в других отраслях народного хозяйства.
Нам поставлена задача разработать схему утилизации нефтесодержащих отходов методом инертизации полимерными материалами.
Полимерные материалы - материалы на основе высокомолекулярных соединений (полимеров и олигомеров), обычно многокомпонентные и многофазные. Полимерные материалы являются важнейшим классом современных материалов, широко используемых во всех отраслях техники и технологии и в быту. Они отличаются широкими возможностями регулирования состава, структуры и свойств. Основные достоинства полимерных материалов: низкая стоимость, высокая стойкость к агрессивным средам, атмосфере и радиационным воздействиям и ударным нагрузкам, низкая теплопроводность, хорошие адгезионные свойства.
Специфика набухающих полимерных материалов как сорбентов состоит в том, что для них характерна лабильная структура с высокой химической и геометрической неоднородностью и макроскопические сорбционные деформации, что приводит к изменению химического потенциала в процессе сорбции. Для таких материалов доля активных сорбционных центров может изменяться вдоль изотермы за счет "раскрытия" структуры при набухании и образование транспортных каналов, по которым преимущественно осуществляется перенос диффузанта. При этом увеличивается подвижность макромолекул за счет появления индуцированного свободного объема, то есть растет конфигурационная энтропия. Если же молекулы сорбата могут взаимодействовать с двумя активными центрами, то происходит "сжатие" структуры за счет образования сшивок, приводящих к уменьшению доли доступных сорбционных центров. Таким образом, возможная конкуренция обоих процессов и знак суммарного эффекта вдоль изотермы может быть переменным.
Таким образом полимерные материалы могут служить сорбентом и инертизатором, обезвреживая нефтесодержащие отходы, что позволяет минимизировать отрицательное воздействие на окружающую среду.