способ утилизации избыточного активного ила биологических очистных сооружений предприятий нефтехимии

Формула изобретения

Способ утилизации избыточного активного ила биологических очистных сооружений предприятий нефтехимии, включающий предварительное уплотнение и обезвоживание ила, отличающийся тем, что устанавливают класс опасности ила на основании химического анализа токсикантов органического и неорганического характера, и если ил относят к IV классу опасности, то в осенний период времени его размещают на нарушенном земельном участке в количестве 300-400 т/га в пересчете на сухое вещество и под зиму запахивают в поверхностный слой грунта на глубину 30 см.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к области утилизации промышленных отходов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, а также для создания почвенного слоя при рекультивации нарушенных земель и свалок промотходов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ утилизации избыточного активного ила биологических очистных сооружений предприятий нефтехимии, при котором ил предварительно уплотняют и обезвоживают, затем перемешивают с песком и вывозят на свалку (Совершенствование технологии защиты окружающей среды от загрязнений нефтеперерабатывающими и нефтехимическими предприятиями. Этап 111. Утилизация отходов нефтепереработки. Обзорно-аналитический материал. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1992. 36 с.). Недостатком данного способа является то, что осушка ила является высокозатратной и энергоемкой операцией, транспортировка ила и его складирование на свалках промотходов сопряжены с громадными затратами при постоянно растущих ценах за землеотвод, аренду площадок и депонирование отходов на действующих свалках. Кроме того, безвозвратно теряются полезные вещества ила.

Задачей изобретения является удешевление способа и оздоровление состояния окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что осадок ила подсушивают и уплотняют естественным путем до воздушно-сухого состояния, а затем размещают на предварительно спланированном земельном участке и запахивают в поверхностный слой грунта. Озеленение территории происходит при естественном посеве трав.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в процессе биологической очистки сточных вод под воздействием микроорганизмов идет преобразование углеводородов (УВ) нефти в гумус. При этом в иле накапливаются углеводороды биогенного происхождения с длиной цепи до С₃₃ и их производные альдегиды, высшие жирные кислоты и спирты, получающиеся из них сложные эфиры жирных кислот и 1,2-бенздикарбоновой (фталевой) кислоты и другие классы органических соединений, которые аналогичны веществам, содержащимся в гумусе почвы. Наличие в иле большого количества веществ питания растений позволяет использовать его для создания почвенного слоя при рекультивации нарушенных земель на территории, не используемой для производства сельскохозяйственной продукции, с последующим ее озеленением. Бенз(а)пирен (БП), содержащийся в иле нефтеперерабатывающих предприятий в значительных количествах, является стимулятором роста растений. Поэтому на полученном почвенном слое растительность усиленно развивается за счет естественного посева трав.

Количественное содержание в иле органических веществ представлено в табл. 1, из которой следует, что практически все УВ нефтепродуктов гумифицированы, так как превратились в биогенные УВ, биогенные сложные эфиры и белковые вещества.

Изучен состав тяжелых металлов и других неорганических токсикантов в иле. Содержание в иле большинства из 40 рассмотренных металлов соответствует фоновому содержанию в почвах. Те металлы, которые присутствуют в иле с превышением фона почвы, соответствуют нормативам для ила, используемого в качестве удобрения и служат микроэлементами для растений (табл.2).

Ил имеет высокое содержание элементов питания растений, которое удовлетворяет нормативным требованиям к илу, используемому в качестве органо-минерального удобрения (ОМУ) (табл.3).

На основании полученных данных о содержании в иле органических, нерганических токсикантов и веществ питания растений расчетным методом и методом биотестирования установлено, что ил биоочистки нефгесодержащих сточных вод относится к малоопасным веществам IV класса токсичности (1. Биотестирование продукции из полимерных и других материалов. Госкомсанэпиднадзор России, МУ 1.1.037-95 от 20.12.95. 2. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и Методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. МЗ СССР, 4286-87 от 12.05.87). Следовательно, этот отход можно утилизировать, используя для создания почвенного слоя при рекультивации нарушенных земель.

Способ осуществляется следующим образом. Осадок ила подсушивают и уплотняют на воздухе до содержания воздушно-сухого вещества ила в 70-80% в течение летнего периода времени и анализируют подготовленный ил на содержание элементов питания растений и приоритетных токсикантов. Проводят микробиологический анализ ила на содержание патогенных микроорганизмов. Планируют нарушенный земельный участок, засыпая выемки и выравнивая поверхность с помощью песчано-гравийной и глинистой смеси. Отбирают пробы грунта и анализируют их на содержание элементов питания растений и приоритетных токсикантов ила. Устанавливают класс опасности ила. При IV классе опасности в осенний период времени ил размещают на подготовленном участке в количестве 300-400 т/га в пересчете на сухое вещество и под зиму запахивают в поверхностный слой грунта на глубину до 30 см. Озеленение территории происходит при естественном посеве трав в весенний период времени следующего года. В течение теплого времени года (весна, лето, осень) контролируют процесс детоксикации ила, процесс почвообразования и озеленения, отбирая пробы с рекультивируемого земельного участка и анализируя их на содержание элементов питания растений и приоритетных токсикантов ила, а также проводят микробиологический анализ ила на содержание патогенных и гумифицирующих микроорганизмов. Таким образом, в течение 1-1,5 года осуществляется освобождение илонакопителя и рекультивация нарушенного земельного участка с одновременной утилизацией ила.

Пример. Осадок ила подсушивают и уплотняют на воздухе до воздушно-сухого состояния в течение летнего периода времени до содержания вещества ила в 75% и анализируют подготовленный ил на содержание элементов питания растений и приоритетных токсикантов. Рассчитывают класс опасности ила. Проводят микробиологический анализ ила на содержание патогенных и гумифицирующих микроорганизмов. Выбирают на территории предприятия и планируют нарушенный земельный участок, засыпая выемки и выравнивая поверхность с помощью песчано-гравийной и глинистой смеси. Отбирают пробы грунта и анализируют их на содержание элементов питания растений и приоритетных токсикантов ила. При IV классе опасности в осенний период времени ил размещают на подготовленном участке в количестве 400 т/га в пересчете на сухое вещество и под зиму запахивают в поверхностный слой грунта на глубину до 30 см. Озеленение территории происходит при естественном посеве трав в весенний период времени следующего года. В течение теплого времени года (весна, лето, осень) контролируют процесс детоксикации ила, процесс почвообразования и озеленения, отбирая пробы с рекультивируемого земельного участка и анализируя их на содержание элементов питания растений и приоритетных токсикантов ила, а также проводят микробиологический анализ ила на содержание патогенных и гумифицирующих микроорганизмов. Таким образом, в течение 1-1,5 года осуществляется освобождение илонакопителя и рекультивация нарушенного земельного участка с одновременной утилизацией ила. В табл.4-7 представлены данные, характеризующие процесс почвообразования.

Из табл. 4 следует, что содержание элементов питания растений (гумуса, азота валового, нитратов и фосфора) в почве рекультивируемого участка повысилось относительно контрольного участка. Установилась нейтральная среда почвы (рН 7.2). Содержание нитратов колеблется в связи с сезонной деятельностью микроорганизмов и развитием высших растений. Наличие ила закрепляет влагу в почве.

Из табл.5 видно, что анионные поверхностно активные вещества (АПАВ) полностью разрушаются уже в течение 1-2-х месяцев. Сумма биогенных УВ и остаточных нефтепродуктов пропорционально содержанию гумуса и стабилизируется к весне следующего года. Содержание БП в почве вырастает при внесении ила, а также в результате выбросов предприятия за зимний период времени, но к осени следующего года наблюдается его снижение.

Из табл.6 следует, что внесение ила вызывает увеличение содержания меди и, в незначительной степени, - цинка. Данное увеличение содержания металлов неопасно, так как они связаны в неподвижные формы и не переходят в грунтовые воды, а участок не используется для производства сельскохозяйственной продукции.

Согласно нормативному документу [Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. СанПиН 2.1.7.573-96. М. : Минздрав России, 1997, 55 с.] в иле и почве необходимо проанализировать патогенные микроорганизмы (м/о), которые могут вызвать инфекционные заболевания у работающего персонала. В соответствии с этим требованием нами был проделан микробиологический анализ ила по [Методическим указаниям по санитарно-микробиологическому исследованию почвы. Утв. 04.08.1976 г. , 1446-76. М.: Минздрав России, 1977]. Развитие м/о представлено в табл.7, из которой следует, что патогенной микрофлоры в образцах контрольной и опытной почв не выделено, но обнаружены представители семейства энтеробактерий, среди которых имеются непатогенные и условно патогенные. Обнаруженные м/о относятся к почвенным м/о, которые необходимы для гумификации загрязнителей.

Обращает на себя внимание тот факт, что при внесении ила в почву (2000 г. ) увеличивается общее количество м/о примерно на порядок по сравнению с контрольной почвой. Первоначально количество спор грибов в почве с илом значительно выше, чем в контроле (180000 и 9400 спор/г). Характерно и то, что в контрольной почве эти грибы отличаются большим разнообразием по форме и цвету, в то время как в почве с илом обнаружено всего лишь три вида грибов, специфичных для УВ нефти. На второй год в почве опытного участка количество грибов резко уменьшается (~ в 350 раз), а общее количество микроорганизмов практически не изменилось. Тогда как количество грибов в контроле снизилось до "0", а м/о в 2-3 раза от исходного количества. Это говорит о значительной степени очистки от УВ нефти в почве с илом и об образовании почвенного слоя с высокой биологической активностью.

Предлагаемый способ утилизации избыточного активного ила биологических очистных сооружений предприятий нефтехимии в сравнении с известным обладает следующими преимуществами:

- достигаются сжатые сроки утилизации ила и создания плодородного почвенного слоя;

- способ высокоэффективен, так как позволяет вносить в почву большие дозы ила;

- достигается двойной экономический и экологический эффект - утилизация ила очистных сооружений предприятий нефтехимии с одновременной рекультивацией нарушенных земель с образованием на них газонов;

- так как вместо чернозема для образования плодородного слоя почвы газонов используется ил, то сохраняется для сельскохозяйственного использования аналогичное количество чернозема;

- повышается плодородие почвы газонов по основным элементам питания растений;

- уменьшается пылеобразование за счет озеленения земельного участка;

- происходит детоксикация органических токсикантов ила под воздействием атмосферных и микробиологических факторов;

- устраняется риск загрязнения токсичными компонентами ила естественных водоемов, в которые сбрасываются сточные воды нефтехимических предприятий.

Способ технически подготовлен к использованию.