Аннотация 2
Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Общая характеристика нефтяных шламов 7
1.2 Методы утилизации нефтяного шлама 13
1.3 Анализ и проблема образования нефтезагрязненных почв 16
1.4 Биохимический процесс обезвреживания нефтешламов 17
1.5 Обзор методов биологического обезвреживания 22
RU №2198747 30
2 Теоретический анализ подходов к моделированию процесса
обезвреживания нефтешламов биологическим методом 35
2.2 Формирование исходных данных 45
2.3 Анализ математических моделей обезвреживания нефтешлама 52
2.4 Моделирование биохимического процесса в целях обезвреживания
нефтезагрязненных почв 56
3 Анализ предлагаемой технологии 68
Заключение 71
Список используемой литературы и используемых источников 73
В нынешнее время одним из приоритетных направлений в Российской Федерации является нефтеперерабатывающая промышленность.
Производственная деятельность таких предприятий негативно сказывается на различных объектах окружающей среды, и в целом - на здоровье человека.
Самарская область является одной из ведущих областей в стране по добыче и переработке нефти. «На настоящий момент в Самарской области числится 382 месторождения углеводородного сырья, в том числе на балансе нефтедобывающих предприятий - 247 месторождений. Сегодня объемы нефтедобычи составляют порядка 11 млн тонн» [20]. Острой необходимостью является внедрение новых технологий, которые смогут позволить обеспечить утилизацию образующихся отходов, а именно - нефтешламов.
Поиск наилучшего решения по обезвреживанию нефтешламов необходимо найти как можно раньше. С увеличением срока хранения нефтешламов их устойчивость в разы возрастает: происходит уплотнение бронирующих оболочек на каплях воды. Вследствие этого ухудшается испарение легких фракций, возрастают количественно механические примеси, что в дальнейшем усложняет подбор технологии для обезвреживания нефтяных шламов.
«При попадании нефтешламов в почву происходят глубокие необратимые изменения физических, физико-химических и
микробиологических свойств, что приводит к потере загрязненными почвами плодородия и отторжению площадей из сельскохозяйственного использования. Срок восстановления почв, загрязненных нефтью, составляет от 2 до 15 лет» [19].
Следовательно, тема работы выбрана в зависимости от следующих факторов:
• качественный состав нефтешлама меняется спустя некоторое время, подобрать метод по его обезвреживанию становится сложнее;
• в целях сохранения целостности природной среды необходимо сократить сроки переработки нефтяных шламов;
• применяемые способы восстановления нефтезагрязненных земель, а именно механические и физико-химические, бывают неэффективны, так как не имеется универсальности их использования.
Проблема исследования: необходимость в переработке
нефтезагрязненных почв и нефтяных шламов, отсутствие эффективного и экономически выгодного метода обезвреживания.
Цель работы: повышение эффективности обезвреживания
нефтезагрязненных почв путем применения биологических методов.
Объект исследования: биологические способы переработки
нефтезагрязненных почв.
Предмет исследования: технологический процесс получения
очищенной почвы от нефтепродуктов посредством вовлечения в процесс микроорганизмов-деструкторов.
Для достижения назначенной цели необходимо выполнить комплекс задач:
• проанализировать проблемы накопления и переработки нефтепродуктов в почвах;
• провести литературный обзор в области обезвреживания нефтезагрязненных почв биологическим способом;
• провести качественный анализ нефтесодержащих отходов;
• подобрать наиболее эффективный и доступный биологический способ обезвреживания нефтесодержащих отходов;
• провести математическое моделирование биологического процесса разложения отходов нефтешлама с целью изучения эффективности данного метода;
• обосновать выбор предложенной технологии.
В работе был проведен анализ образования отходов нефтешлама, доказано, что состав его отходов зависит как от происхождения, так и от месторождения добычи нефти.
Проведение качественного количественного анализа позволило определить состав анализируемого нефтезагрязненного грунта, основную массу смеси составляют: 74,98% механических примесей, 21,51% воды, 3,51% нефтепродуктов.
Биологический метод обезвреживания нефтезагрязненного грунта был выбран по следующим причинам:
• один из распространенных методов обезвреживания отходов;
• экономически практичный метод обезвреживания отходов.
Изучение существующих технологий и проведение патентного поиска позволили нам выбрать самые эффективные методы и подобрать необходимую рецептуру для обезвреживания отхода 3 класса опасности. Оптимальный результат связан с рецептурой «нефтезагрязненный грунт, иловый осадок 2, опилки, минеральное удобрение, биопрепарат» в процентном соотношении 24,8:49,5:24,8:0,5:0,5.
Применение препарата-нефтедеструктора «Ленойл» порекомендовало себя с лучшей стороны.
С помощью расчетов математического моделирования было доказано, что привлечение микроорганизмов-деструкторов является эффективным методом в процессе обезвреживания, так как применение биологического препарата позволяет сократить срок очистки нефтезагрязненного грунта в 2 раза.
Исходя из данной рецептуры, концентрация нефтепродуктов через 6 месяцев уменьшается на 54,4%. В последующие 6 месяцев концентрация нефтепродуктов медленно снижается еще на 1,2%, что связано с уменьшением численности микроорганизмов-деструкторов. Таким образом, выявлено, что биопрепарат необходимо повторно вносить в нефтезагрязненную почву спустя 6 месяцев, чтобы повысить результат очистки почвы от нефтепродуктов.
Технология использования «Ленойла» показала свою эффективность в сочетании с иловым осадком, что, в свою очередь, не только приносит пользу, сокращая затраты на приобретение очищенного грунта, но и приводит к выгоде благодаря его ликвидации путем заключения контрактов с очистными предприятиями.
В дальнейшем допустимо использование очищенной почвы как отхода 4 класса опасности в качестве вторичного продукта:
• для выращивания культурных растений;
• для повторного введения в процесс биоремедиации;
• как среда для восстановления структуры микробиоценозов.
