СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОГО НЕФТЕПРОДУКТАМИ ГРУНТА Российский патент 1999 года по МПК B09C1/00 B09C101/00 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки грунта, загрязненного пролитой нефтью, нефтепродуктами и другими углеводородными жидкостями.

Известен способ очистки песка от нефти подогретой водой с добавками поверхностно-активных веществ (патент RU N 2049871, 1992 г.). Способ довольно энергоемок и не обеспечивает достаточную степень очистки особенно от тяжелых нефтепродуктов.

Известен способ отделения нефтепродуктов от твердых материалов путем смешивания загрязненного твердого материала с гликолипидами микробиологического происхождения (патент GB N 2031015, 1980 г.). В образующемся шламе нефтяная фаза всплывает и отделяется от водной фазы. Данный способ, хотя и обладает более высокой эффективностью, но не может применяться в больших масштабах из-за ограниченных объемов применяемых реагентов.

Известен способ очистки грунта от нефтепродуктов, предусматривающий нанесение на загрязненные места гидрофобизированных опилок и последующую подачу воды, перемешивание грунта с опилками в воде и отделение всплывших опилок с сорбированными нефтепродуктами (авт. свид. SU N 1749340, 1992 г.). Опилки могут быть частично регенерированы путем отжима, что позволяет использовать их повторно. Отжатые нефтепродукты также можно утилизировать после соответствующей переработки.

Недостатком последнего способа является невысокая абсорбционная емкость используемого сорбента и небольшое число циклов регенерации гидрофобизированных опилок, после чего они практически полностью теряют свою эффективность. Кроме того, на предварительную гидрофобизацию опилок расходуются нефтепродукты.

Предлагаемый способ очистки загрязненного нефтепродуктами грунта включает смешение грунта с гидрофобным сорбентом, в качестве которого используют терморасщепленный (расширенный) графит, последующее добавление воды с одновременным перемешиванием и отделение всплывшего сорбента вместе с поглощенными им нефтепродуктами.

Терморасщепленный графит, обладающий очень малой насыпной плотностью (2-10 кг/м³), используют в виде хлопьев или гранул в объемном отношении грунта к сорбенту от 1:0,1 до 1:2. При перемешивании с грунтом расширенный графит за 20-30 с поглощает количество нефтепродуктов, в десятки раз превышающее его собственную массу. Например, 1 кг терморасщепленного графитового сорбента насыпной плотностью 2,6 кг/м³ способен удерживать при полном насыщении до 40 кг светлых нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива) и до 150 кг темных нефтепродуктов (мазута). Для осуществления большего контакта с загрязненным грунтом перемешивание грунта с терморасщепленным графитом ведут до 3-5 мин.

В зависимости от объема загрязненного грунта и технических возможностей смешение грунта с сорбентом можно проводить либо непосредственно на местности с помощью сельскохозяйственных или дорожных машин, либо в смесительных емкостях. В первом случае для стока воды с отделяемым сорбентом необходимо подготовить специальные каналы или использовать местные водоемы. Во втором случае воду можно подавать прямо в смесительную емкость с перемешанным грунтом и сорбентом.

После заливки смеси водой очищенный грунт оседает вниз, а расширенный графит с поглощенными нефтепродуктами благодаря своей гидрофобности и малой плотности всплывает на поверхность воды, прочно удерживая адсорбированные вещества, независимо от времени пребывания на плаву.

В случаях когда очищаемый грунт оставался загрязненным в течение длительного времени (застарелые битуминозные разливы) или загрязняющие вещества представляют собой наиболее тяжелые и вязкие фракции нефти, для ускорения и облегчения процесса грунт предварительно обрабатывают экстрагентом-разбавителем или осуществляют электрокавитацию в водной среде (электрогидравлический эффект Юткина) или ультразвуковую кавитацию, или сочетают оба эти приема. В качестве экстрагента-разбавителя можно использовать любую подходящую легкую углеводородную жидкость, например керосин, газовый конденсат или сырую нефть.

После удаления с поверхности воды сорбент вместе с нефтепродуктами можно использовать в качестве высококалорийного топлива в смеси с мазутом или вместо него, поскольку сорбент является чистым углеродом. При этом размер частиц сорбента не препятствует их распылению через отверстия форсунок.

В случае возгонки сорбированных нефтепродуктов без доступа кислорода происходит регенерация сорбента, который восстанавливает свои сорбционные свойства и вновь может быть использован для очистки грунта. Эффективность регенерированного сорбента практически не уступает эффективности свежего, а в некоторых случаях качество сорбента после регенерации может даже несколько улучшаться за счет образования на сорбирующей поверхности тонкого слоя нефтяного кокса, также обладающего сорбционными свойствами.

Другим возможным путем регенерации отработавшего сорбента является его отжим, например на прокатных валах, в результате которого отделяется преобладающая часть поглощенных нефтепродуктов. Отжатый сорбент подвергается термической регенерации для повторного использования. При этом возможно некоторое снижение сорбционных свойств терморасщепленного графита.

Лучшие варианты осуществления изобретения.

Пример 1. 0,2 м³ строительного песка, загрязненного свежепролитым машинным маслом, смешали с равным по объему количеством терморасщепленного графита насыпной плотностью 2,6 кг/м³ и перемешивали в смесителе в течение 2 мин. После этого, не прекращая перемешивания, в смеситель добавили 0,4 м³ воды.

Сорбент с поглощенным машинным маслом всплыл на поверхность и был отделен для дальнейшей переработки. В емкости смесителя остались чистый песок и вода.

По результатам анализа при первичном загрязнении грунта 48% объемных конечное содержание углеводородов в очищенном песке составило 0,2%.

Пример 2. В условиях, приведенных в примере 1, очищали песчано-гравийно-галечную смесь от свежепролитой нефти. Исходное и конечное содержание нефти в грунте составило соответственно 50 и 0,05%.

Пример 3. Песчаный грунт из-под наливной эстакады с застарелыми битуминозными разливами с содержанием нефтепродуктов 64% по объему перемешивали в течение 5 мин с экстрагентом (керосином) при объемном соотношении грунт/керосин, равном 2: 1. Затем, продолжая перемешивание еще в течение 3 мин, добавили расширенный графит в количестве равном двухкратному объему смеси. Еще 2 мин перемешивание вели при добавлении воды в количестве, вдвое превышающем объем грунта вместе с сорбентом.

Сорбент с поглощенными нефтепродуктами всплыл на поверхность воды и был извлечен с помощью сетки. Остаточное содержание нефтепродуктов в грунте составило 1,2%.

Повторная обработка этого грунта, при которой вместо добавления экстрагента перемешивание грунта в течение 1 мин сопровождалось электрокавитацией на основе электрогидравлического эффекта Юткина, позволила снизить остаточное содержание нефтепродуктов в грунте до 0,1%.

Пример 4. Расширенный графит, использовавшийся в качестве сорбента в примере 2, был регенерирован путем возгонки сорбированной нефти и смешан с суглинистой почвой, загрязненной пролитыми темными нефтепродуктами (степень загрязнения 50%). После заливки обработанного участка почвы водой сорбент всплыл на поверхность и был отделен для дальнейшей переработки. Остаточное содержание углеводородов в почве составило 0,6%.

Предлагаемый способ наиболее эффективен для очистки песчаных, галечных и каменистых грунтов, в частности пляжей, суглинистых и супесчаных почв, а также гравия и щебня. Способ менее удобен при очистке грунтов с высоким содержанием гумуса или глины, так как последние в смеси с водой, загрязняющими углеводородами и экстрагентами могут образовывать стойкую эмульсию, затрудняющую отделение нефтепродуктов.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для очистки грунта от свежепролитых или застарелых разливов нефти и нефтепродуктов. Загрязненный нефтепродуктами грунт смешивают с терморасщепленным графитом, добавляют воду и отделяют всплывший сорбент вместе с поглощенными им нефтепродуктами. Смешение грунта с сорбентом можно проводить на местности с помощью сельскохозяйственных или дорожных машин или в смесительных емкостях. Для ускорения процесса обработку застарелых разливов нефтепродуктов можно проводить с добавлением экстрагента-разбавителя, например керосина, или сопровождать кавитационным воздействием, или сочетать оба эти приема. Терморасщепленный графит можно многократно регенерировать путем возгонки, экстрагирования или отжима сорбированных нефтепродуктов. 5 з.п.ф-лы.

1. Способ очистки загрязненного нефтепродуктами грунта, включающий смешение грунта с гидрофобным сорбентом, последующее добавление воды и отделение всплывшего сорбента, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют терморасщепленный графит. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что терморасщепленный графит используют в виде хлопьев или гранул с насыпной плотностью 2 - 10 кг/м³. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемное соотношение грунта и терморасщепленного графита составляет от 1 : 0,1 до 1 : 2, а время перемешивания грунта с терморасщепленным графитом составляет 3 - 5 мин. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при перемешивании грунта и терморасщепленного графита дополнительно добавляют экстрагент и/или осуществляют электрокавитацию или ультразвуковую кавитацию. 5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что сорбент регенерируют термической возгонки поглощенных нефтепродуктов и повторно используют для очистки грунта. 6. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что отработавший терморасщепленный графит отжимают и отделяют нефтепродукты, а отжатый сорбент после термической обработки повторно используют для очистки грунта.