RU2744375C1 - Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов - Google Patents
Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744375C1 RU2744375C1 RU2020127804A RU2020127804A RU2744375C1 RU 2744375 C1 RU2744375 C1 RU 2744375C1 RU 2020127804 A RU2020127804 A RU 2020127804A RU 2020127804 A RU2020127804 A RU 2020127804A RU 2744375 C1 RU2744375 C1 RU 2744375C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- bentonite clay
- contaminated
- oxygenic
- contaminated soil
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологическим методам утилизации и рекультивации нефтезагрязненных хозяйственных земель и промышленных отходов. В адсорбционно-окислительном способе рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов, включающем внесение в загрязненные земли бентонитовой глины и инертного сорбента, в нефтезагрязненный грунт дополнительно вносят оксигенное соединение, бентонитовую глину вводят в виде водного геля, а ее литологическая структура содержит природный катализатор деструкции оксигенных соединений при следующем соотношении компонентов, % мас.: исходный нефтезагрязненный грунт или нефтешлам - 40-99; водный гель бентонитовой глины - 0,5-30; оксигенное соединение - 0,5-15; инертный сорбент - 0-30. В качестве катализаторов деструкции оксигенных соединений может быть использован оксид железа (II) и/или оксид марганца (II), общее содержание которых в применяемой бентонитовой глине должно быть не менее 0,4% мас. В качестве оксигенного соединения может быть использован 3-50%-ный водный раствор перекиси водорода и/или порошкообразные соединения перекиси водорода: гидроперит и/или перкарбонат натрия. Применяемый водный гель бентонитовой глины может содержать различные объемные соотношения вода/бентонит, лежащие в диапазоне 10/90-99,9/0,1. В качестве инертного сорбента могут быть использованы следующие гранулированные и/или дисперсные материалы: каолинит и/или алюмосиликат, и/или серпентинит, и/или палыгорскит, и/или опока, и/или цеолит, и/или песчаник, и/или карбонат кальция, и/или торф, и/или активный уголь, и/или зола уноса, и/или древесные опилки, и/или сапропель. Технический результат - полная химическая окислительная деструкция загрязняющих углеводородных соединений, в результате чего исходный нефтезагрязненный грунт становится экологически безопасным и пригодным для развития природных биогеоценозов. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Область техники
Изобретение относится к технологическим методам утилизации и рекультивации нефтезагрязненных хозяйственных земель и промышленных отходов.
Предшествующий уровень техники
Сорбционные способы рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов (НПГ) и техногенных нефтешламов (НШ) основаны на введении специальных адсорбентов, которые способствуют формированию агрономически ценной структуры почвы, увеличению ее влагоемкости и буферности. Биогенные элементы (кальций, калий, фосфор), содержащиеся в НПГ, делают данные составы приемлемой основой для получения удобряющих компостов и мелиорантов, предназначенных для внесения в почву при рекультивации нефтезагрязненных земель, шламовых амбаров и прилегающих территорий.
Из уровня техники известны различные адсорбционные способы рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов. В частности, известно смешение шлама с гуминовыми веществами (10 тонн гуматов на 1 га при влажности 80%) [Мадякин В.Ф., Лукашина Е.В. Детоксикация отработанных буровых растворов и буровых шламов с целью их использования в качестве мелиорантов при рекультивации нарушенных земель/ Вестник КазТехУ, 2010, №7, с. 425-429].
В работе Шорниковой Е.А. Биологические ресурсы и природопользование. Сургут, Дефис, 2002, Вып. 5, с. 99-109, НШ смешивается с гуминоминеральным концентратом на основе бурого угля. При этом, гуминовые кислоты, вводимые в НШ, способствуют накоплению элементов питания растений, ускоряя биогеохимические процессы, в результате чего происходит нейтрализация органических токсикантов, улучшается структура почвы, стимулируется рост растений.
В патенте на изобретение RU 2187531, опубликованном 20.08.2002, раскрыт способ переработки промышленных отходов, в котором рекультивация НШ осуществляется путем его смешения с торфом моховой группы с водопоглощающей способностью не менее 600%. Полученный почвогрунт перемешивается с основным грунтом в соотношении 1:3.
В патенте на изобретение RU 2347629, опубликованном 27.02.2009, описан сособ утилизации бурового шлама, в котором из НШ получают искусственный дерн методом добавления 60% торфа.
В заявке на изобретение RU 2005107571, опубликованной 27.08.2006, раскрыт способ переработки бурового раствора на водной основе и образовавшегося при бурении шлама, заключающийся в утилизации НШ методом внесения в него торфа, извести и минеральных удобрений, после чего смесь складируется в бурты. В процессе рекультивации полученная смесь рассредотачивается на участке рекультивации, и в нее дополнительно вносится известь и минеральные удобрения, содержащие азот, калий и фосфор. Участок перекапывают и засаживают травами.
В патенте на изобретение RU 2491135, опубликованном 27.08.2013, описан способ рекультивации карьеров и нарушенных земель, согласно которому почвенная шламо-грунтовая смесь получается при введении в НШ торфо-песчаной смеси и стабилизирующей добавки, в качестве которой используется гипс или фосфогипс. Аналогичный результат достигается при получении рекультивационной грунтошламовой смеси, описанной в патенте на изобретение RU 2520145, опубликованном 20.06.2014, при введении в НШ торфа, песка и воды, повышающей плодородность почвы в результате обогащения загрязненных земель кислородом и минеральными удобрениями.
Сорбционные методы часто сочетаются с технологией биологического окисления нефтепродуктов, как за счет деятельности аборигенной микрофлоры (биоремедиация), так и в результате внесения биологически активных препаратов, содержащих микробиологические штаммы нефтедеструкторов. Так в патенте на изобретение RU 2522317, опубликованном 10.07.2014, описана грунтошламовая смесь, приполучении которой НШ смешивают с песком, торфом и вводят комплекс из штаммов биодеструкторов («Сойлекс» или «Центрин»).
В патенте на изобретение RU 2237711, опубликованном 10.10.2004, раскрыт способ рекультивации отбеливающей земли, загрязненной углеводородами, в котором рекультивацию НПГ осуществляют путем введения в почву добавки, содержащей микроорганизмы в составе активного ила биологических очистных сооружений и оксигенные соединения (суперфосфат, перекись водорода).
Все существующие сорбционные методы утилизации и рекультивации нефтезагрязненных земель понижают концентрацию нефтепродуктов до экологически приемлемого уровня только за счет физического разбавления НШ активными и инертными адсорбентами и последующей многолетней биоремедиации. Биологические методы рекультивации НШ ограничены необходимостью соблюдения температурного режима для поддержания ферментативной активности микроорганизмов, которые практически теряют способность к нефтедеструкции при охлаждении почвы ниже +15°С. Таким образом, перечисленные аналоги настоящего изобретения не способны в ограниченный временной период обеспечить деструкцию углеводородных соединений и непригодны для использования на большей части территории РФ из-за невозможности поддержания сколько-нибудь продолжительного эффективного теплового режима почвенных биогеоценозов даже в наиболее благоприятный летний сезон.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ восстановления загрязненных в результате нефтегазодобычи земель, описанный в патенте на изобретение RU 2479364, опубликованном 20.04.2013, в котором в отходы нефтегазодобычи вносят бентонитовую глину в виде порошка в количестве не менее 50% от объема отходов. Отходы загущают в шламовом амбаре при гомогенизации с бентонитовой глиной, после чего амбар засыпают торфо-песчаной смесью.
Данному техническому решению присущи следующие недостатки:
- в составе адсорбционной смеси предусмотрено использование бентонитового сорбента в порошкообразной форме, что неэффективно, так как существенно снижает адсорбционную емкость материала по отношению к нефтепродуктам и, соответственно, приводит большому перерасходу адсорбента. Дело в том, что средний размер частиц бентонитового порошка составляет 10 мкм, что соответствует удельной поверхности 6⋅105 м-1. При набухании в водной фазе происходит диспергирование частиц бентонита и уменьшение их среднего диметра до 0,5 мкм, что приводит к увеличению адсорбирующей поверхности на порядок - до 12⋅106 м-1. В результате приготовление адсорбционной смеси сопровождается более, чем двухкратным разбавлением нефтешлама бентонитовой глиной, что приводит к физическому увеличению объема отхода и создает дополнительные сложности при его дальнейшем обезвреживании.
- в составе адсорбционной смеси отсутствуют биологические или химические материалы, способные инициировать окислительную деструкцию загрязняющих нефтепродуктов и обеспечивать понижение их концентрации на химическом уровне. В результате, концентрация нефтепродуктов в рекультивационной смеси остается неприемлемо высокой на неопределенно долгий срок, что является неприемлемым в условиях природоохранных зон и не позволяет снизить экологическую опасность перерабатываемых отходов;
- предусматрено полное усреднение содержимого шламового амбара при перемешивании его с бентонитовым глинопорошком, что является весьма трудоемкой и энергозатратной операцией с применением специальной техники, использование которой в условиях трудно-доступных и отдаленных мест локализации нефтешламов может быть неприемлемо с технологической или экономической точек зрения. Это существенно понижает производственную привлекательность и конкурентноспособность технического решения.
Раскрытие изобретения
Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются:
1. Многократное увеличение степени диспергирования бентонитовой глины, что обеспечит существенное повышение поверхности адсорбции по отношению к углеводородам.
2. Повышение эффективности технологии рекультивации за счет применения экологически безопасных химических окислителей и катализаторов, обеспечивающих окислительную деструкцию загрязняющих углеводородов.
3. Повышение технико-экономической эффективности рекультивации за счет капиллярной пропитки нефтезагрязненного грунта, исключающей трудоемкие стадии перемешивания и усреднения рекультивационной смеси.
Технический результат: полная химическая окислительная деструкция загрязняющих углеводородных соединений, в результате чего исходный нефтезагрязненный грунт становится экологически безопасным и пригодным для развития природных биогеоценозов.
Поставленные задачи решаются, а технический результат достигается за счет того, что в адсорбционно-окислительном способе рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов, включающем внесение в загрязненные земли бентонитовой глины и инертного сорбента, в нефтезагрязненный грунт дополнительно вносят оксигенное соединение, бентонитовую глину вводят в виде водного геля, а ее литологическая структура содержит природный катализатор деструкции оксигенных соединений при следующем соотношении компонентов, % мас:
исходный нефтезагрязненный грунт или нефтешлам - 40-99;
водный гель бентонитовой глины - 0,5-30;
оксигенное соединение - 0,5-15;
инертный сорбент - 0-30.
В качестве катализаторов деструкции оксигенных соединений может быть использован оксид железа (II) и/или оксид марганца (II), общее содержание которых в применяемой бентонитовой глине должно быть не менее 0,4% мас.
В качестве оксигенного соединения может быть использован 3-50%-ный водный раствор перекиси водорода и/или порошкообразные соединения перекиси водорода: гидроперит и/или перкарбонат натрия.
Применяемый водный гель бентонитовой глины может содержать различные объемные соотношения вода/бентонит, лежащие в диапазоне 10/90-99,9/0,1.
В качестве инертного сорбента могут быть использованы следующие гранулированные и/или дисперсные материалы: каолинит и/или алюмосиликат, и/или серпентинит, и/или палыгорскит, и/или опока, и/или цеолит, и/или песчаник, и/или карбонат кальция, и/или торф, и/или активный уголь, и/или зола уноса, и/или древесные опилки, и/или сапропель.
Вариант осуществления изобретения
Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов осуществляется следующим образом:
- готовят водный гель бентонитовой глины, содержащей 0,25% оксида железа (II);
- в водный гель бентонитовой глины вводят оксигенное соединение, представляющее собой перекись водорода (Н2O2);
- нефтезагрязненный грунт, содержащий 5,6% нефтепродуктов, обрабатывают приготовленной композицией водного геля бентонитовой глины и перекиси водорода.
В ходе лабораторных исследований для определения содержания углеводородов в исходном загрязненном грунте и рекультивационной смеси используют спектрометрический анализ. Для этого 15 г шлама переносят в аппарат Сокслета, где проводят экстракцию нефтепродуктов в 150 мл гексана в течение 3 часов при температуре 69°С. Концентрацию углеводородов в пробе определяют по величине оптической плотности экстракта на спектрофотометре СФ-46 при длине волны, на которой данная смесь имеет максимальный пик поглощения. Максимум поглощения определяется на спектрофотометре Specord UF-VIS.
Заявленный адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов имеет, по сравнению с Прототипом, следующие преимущества:
1. Предлагаемый адсорбционно-окислительный способ рекультивации предполагает смешение нефтезагрязненного грунта с водным гелем бентонитовой глины, в котором частицы бентонита уже продиспергировали, что многократно существенно увеличивает поверхность адсорбции углеводородов и, соответственно, эффективность адсорбции углеводородов. Например, в рекультивационной смеси, содержащей 99%мас.исходного нефтезагрязненного грунта и 0,5% водного геля бентонитовой глины (табл. 1, Состав 2), остаточное содержание нефтепродуктов составляет 1,12% мас. (табл. 2, Состав 2), в то время, как в рекультивационной смеси Прототипа при содержании исходного нефтезагрязненного грунта 30% мас и порошка бентонитовой глины 50% мас. (табл. 1) остаточное содержание нефтепродуктов существенно выше и составляет 1,62% (табл. 2).
2. Новый адсорбционно-окислительный способ рекультивации, в отличие от Прототипа, предусматривает использование в составе рекультивационной смеси экологически безопасного оксигенного соединения, которое под действием природного катализатора (окись железа (II) и/или окись марганца (II)), содержащегося в применяемой бентонитовой глине, разлагается с выделением молекулярного кислорода, что существенно повышает окислительный потенциал системы и обеспечивает эффективную деструкцию углеводородов. Так, введение в рекультивационную смесь 5% оксигенной добавки (табл. 1, Состав 3) обеспечивает восьмикратное увеличение скорости деструкции нефтепродуктов в исходном грунте по отношению к Прототипу (табл. 1, 2).
3. Новый адсорбционно-окислительный способ рекультивации, в отличие от Прототипа, обеспечивает доставку компонентов рекультивационной смеси (частицы бентонитового сорбента и молекулы оксигенного соединения) вглубь нефтезагрязненного грунта за счет его капиллярной пропитки водным гелем бентонитовой глины, что существенно повышает технико-экономическую привлекательность новой технологии, так как не требует, в отличие от Прототипа, обязательного применения сложных и дорогостоящих производственных ресурсов для перемешивания и усреднения рекультивационной смеси. Так, пропитка нефтезагрязненного грунта водным гелем бентонитовой глины (табл. 1, Составы 1, 2) многократно повышает эффективность рекультивации, снижая остаточную концентрацию углеводородов, по сравнению с Прототипом, в 5 (табл. 2, Состав 1) и 1,5 (табл. 2, Состав 2).
Claims (9)
1. Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов, включающий внесение в загрязненные земли бентонитовой глины и инертного сорбента, отличающийся тем, что в нефтезагрязненный грунт дополнительно вносят оксигенное соединение, бентонитовая глина вводится в виде водного геля, а ее литологическая структура содержит природный катализатор деструкции оксигенных соединений, при следующем соотношении компонентов, % мас.:
исходный нефтезагрязненный грунт или нефтешлам - 40-99;
водный гель бентонитовой глины - 0,5-30;
оксигенное соединение - 0,5-15;
инертный сорбент - 0-30.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов деструкции оксигенных соединений используют оксид железа (II) и/или оксид марганца (II), общее содержание которых в применяемой бентонитовой глине должно быть не менее 0,4 % мас.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксигенного соединения используется 3-50%-ный водный раствор перекиси водорода и/или порошкообразные соединения перекиси водорода: гидроперит и/или перкарбонат натрия.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяемый водный гель бентонитовой глины может содержать различные объемные соотношения вода/бентонит, лежащие в диапазоне 10/90-99,9/0,1.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного сорбента используются следующие гранулированные и/или дисперсные материалы: каолинит и/или алюмосиликат, и/или серпентинит, и/или палыгорскит, и/или опока, и/или цеолит, и/или песчаник, и/или карбонат кальция, и/или торф, и/или активный уголь, и/или зола уноса, и/или древесные опилки, и/или сапропель.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127804A RU2744375C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127804A RU2744375C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2744375C1 true RU2744375C1 (ru) | 2021-03-09 |
Family
ID=74857733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020127804A RU2744375C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2744375C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786981C1 (ru) * | 2022-05-25 | 2022-12-27 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Активированный комплексный сорбент |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005048147A (ja) * | 2003-07-17 | 2005-02-24 | Shigeo Takamura | 複合汚染土壌の浄化・改良剤及び複合汚染土壌改良浄化剤並び複合汚染土壌安定浄化剤とその工法 |
| CN102965116A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-13 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种重金属稳定剂及用其处理重金属污染土壤的方法 |
| RU2479364C1 (ru) * | 2012-05-16 | 2013-04-20 | Алексей Вячеславович Сенюткин | Способ восстановления земель, занятых шламовыми амбарами, образованными в результате нефтегазодобычи |
| RU2522317C1 (ru) * | 2013-02-20 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Гидромеханизированные работы" | Грунтошламовая смесь |
-
2020
- 2020-08-20 RU RU2020127804A patent/RU2744375C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005048147A (ja) * | 2003-07-17 | 2005-02-24 | Shigeo Takamura | 複合汚染土壌の浄化・改良剤及び複合汚染土壌改良浄化剤並び複合汚染土壌安定浄化剤とその工法 |
| RU2479364C1 (ru) * | 2012-05-16 | 2013-04-20 | Алексей Вячеславович Сенюткин | Способ восстановления земель, занятых шламовыми амбарами, образованными в результате нефтегазодобычи |
| CN102965116A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-13 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种重金属稳定剂及用其处理重金属污染土壤的方法 |
| RU2522317C1 (ru) * | 2013-02-20 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Гидромеханизированные работы" | Грунтошламовая смесь |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786981C1 (ru) * | 2022-05-25 | 2022-12-27 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Активированный комплексный сорбент |
| RU2798524C1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-06-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Экотоп" | Способ рекультивации нефтезагрязненных земель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2233293C1 (ru) | Гумино-минеральный реагент и способ его получения, способ санации загрязненных почв, способ детоксикации отходов добычи и переработки полезных ископаемых и рекультивации отвалов горных пород и хвостхранилищ, способ очистки сточных вод и способ утилизации осадков | |
| RU2491135C1 (ru) | Смесь почвенная шламово-грунтовая (варианты) для рекультивации нарушенных земель и способ рекультивации карьеров и нарушенных земель | |
| KR20100066540A (ko) | 유기 및/또는 무기 화합물에 의해 오염된 토양 및/또는 물의 생물적 정화 방법 | |
| RU2450872C2 (ru) | Состав для очистки почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами | |
| JP2012530043A (ja) | 有機無機肥料混合物の製造のための方法 | |
| Banu et al. | Biochar: A black carbon for sustainable agriculture | |
| Strizhenok et al. | Assessment of the efficiency of using organic waste from the brewing industry for bioremediation of oil-contaminated soils | |
| RU2744375C1 (ru) | Адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов | |
| RU2556062C1 (ru) | Состав для очистки и рекультивации почвы от нефтяных загрязнений | |
| Dejene et al. | Role of biochar on soil fertility improvement and greenhouse gases sequestration | |
| RU2681120C2 (ru) | Способ ремедиации нефтесодержащей почвы | |
| Król-Domańska et al. | Advantages of lignite addition in purification process of soil polluted by heavy metals | |
| RU2322312C1 (ru) | Способ восстановления почв и грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами | |
| RU2767535C1 (ru) | Способ переработки отходов бурения | |
| RU2378233C2 (ru) | Способ получения известкового удобрения | |
| RU2616398C1 (ru) | Биоремедиант для проведения рекультивации загрязненных нефтью и/или нефтепродуктами почв | |
| RU2602179C1 (ru) | Способ переработки нефтешламов и очистки замазученных грунтов | |
| RU2318592C1 (ru) | Сорбент для очистки почвы от нефтепродуктов | |
| RU2798524C1 (ru) | Способ рекультивации нефтезагрязненных земель | |
| RU2819220C1 (ru) | Способ обезвреживания нефтешлама | |
| Ivanov et al. | Biotechnological improvement of construction ground and construction materials | |
| FI127131B (en) | Environmental remediation | |
| Baloch et al. | Wood ash application for crop production, amelioration of soil acidity and contaminated environments | |
| RU2786981C1 (ru) | Активированный комплексный сорбент | |
| JP6631945B2 (ja) | 油汚染土壌の浄化促進材及びこれを用いた浄化処理方法 |