СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПОЧВЫ НЕФТЬЮ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТАМИ Российский патент 2000 года по МПК B09C1/08 B01J20/02 

Изобретение относится к экологии, конкретнее к области обработки почвы, загрязненной нефтяными веществами, и может быть использовано для восстановления плодородия загрязненной почвы в сельском хозяйстве или в другой отрасли народного хозяйства.

Известен способ нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающий нанесение на поверхность загрязнений прокаленных отходов минеральных частиц частью в виде окиси металла (см. акцептованную заявку Японии N 4-29413, МПК B 01 J 20/02, публикация 18.05.92г.).

Недостатком известного способа является недостаточная экономическая эффективность, обусловленная дополнительными затратами на предварительное прокаливание отходов - шламов сточных вод.

Известен способ нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающий смешивание ненужного материала (отходы) с цементирующими реагентами в присутствии воды и получении непроницаемого, несущего нагрузку строительного материала. Цементирующими реагентами являются известь и летучая зола (см. описание изобретения к патенту США N 4514307, МПК C 02 F 11/14, C 04 B 1/00, публикация 30.04.85г.).

Недостатком известного способа является то, что его невозможно применить для восстановления плодородия загрязненной нефтью или нефтепродуктами почвы, что особенно важно в сельском хозяйстве.

Известен способ нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающий использование негашеной извести, быстро схватывающегося цемента и воды и получение продукта, который должен сжигаться в установках для сжигания отходов (см. описание изобретения к патенту ФРГ N 4107733, МПК C 02 F 1/28, публикация 17.09.92 г.).

Недостатком известного способа является то, что его невозможно применить для восстановления плодородия загрязненной почвы на месте ее нахождения.

Известен способ нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающий использование шлама от работающих на буром угле паровых котлов, цемента и воды и получение отвержденной иммобилизованной смеси, в которой зафиксировано загрязняющее вещество и которая используется в уплотненной форме (см. описание изобретения к международной заявке N 95/23041, МПК B 09 C 1/08, C 09 K 3/32, публикация 31.08.95 г.).

Недостатком известного способа является то, что его невозможно применить для восстановления плодородия загрязненной почвы на месте ее нахождения.

Известен способ нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающий использование шлама доменной печи и цемента, смешивание их с загрязненной почвой и вулканизацию, в результате чего получают нерастворимый материал (см. описание изобретения к патенту EP N 0756904, МПК B 09 C 1/08, публикация 05.02.97 г.).

Недостатком известного способа является недостаточная экономическая эффективность, обусловленная использованием цемента, и то, что он мало пригоден для восстановления плодородия почвы.

Известен способ нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающий нанесение на поверхность цементной пыли из электрофильтров, улавливаемой при производстве клинкерного цемента, с размером частиц меньше 0,0076 мм и имеющей следующий состав, мас. %:
Окись алюминия - 3,4
Окись железа - 2,3
Окись калия - 3,3
Окись кальция - 52,6
Окись натрия - 1,6
Двуокись кремния - 13,6
Серный ангидрид - 2,9
Сера - 1,1
Двуокись углерода - 19,7
(см. описание изобретения к патенту Великобритании N 1310675, МПК C 02 B 9/02, публикация 21.03.73 г.).

Недостатком этого известного способа является ограниченная область использования, только для обработки загрязненной нефтью или нефтепродуктами воды путем распыления цементной пыли из объема, и недостаточная экологическая эффективность при обработке загрязненной почвы, имеющей большую концентрацию загрязнителя.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является расширение области использования отхода цементного производства - цементной пыли для обработки загрязненной почвы с целью восстановления плодородия почвы и для обработки почвы в местах наиболее вероятного ее загрязнения, и повышение экологической безопасности производств, связанных с добычей нефти, производством, транспортировкой и хранением нефтепродуктов.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающем нанесение на поверхность цементной пыли, цементную пыль, улавливаемую электрофильтрами из отходящих газов вращающихся печей цементных заводов, с влажностью не более 2% наносят слоем 1 - 5 см и перемешивают со слоем почвы 5 - 10 см.

Кроме того, цементная пыль содержит окиси металлов алюминия, железа, калия, кальция, натрия и магния, двуокись кремния и серный ангидрид при следующем процентном соотношении компонентов, мас. %:
Окись алюминия - 3,8 - 3,9
Окись железа - 2,7 - 3,6
Окись калия - 3,8 - 4,3
Окись кальция - 57,5 - 60,8
Окись натрия - 2,7 - 2,9
Окись магния - 1,2 - 1,3
Двуокись кремния - 17,5 - 18,0
Серный ангидрид - 7,5 - 8,5
Кроме того, при концентрации загрязнителя от 1 до 15 г/кг почвы соотношение загрязнитель : цементная пыль составляет 1 : 1 - 2, при этом цементную пыль наносят слоем 1 - 2 см.

Кроме того, при концентрации загрязнителя более 15 г/кг почвы соотношение загрязнитель : цементная пыль составляет 1 : 2 - 10, при этом цементную пыль наносят слоем 2 - 5 см.

Кроме того, в местах наиболее вероятного загрязнения почвы нефтью или нефтепродуктами предварительно наносят цементную пыль слоем 1 см и перемешивают со слоем почвы 5 см.

Кроме того, концентрацию загрязнителя в почве определяют методом скрининговой оценки токсичности почв, загрязненных нефтью или нефтепродуктами, с помощью биотестирования, при этом в качестве биотестов используют инфузории-туфельки.

Это позволяет расширить область использования, т.е. для обработки загрязненной почвы и почвы в местах наиболее вероятного загрязнения, и повысить эколого-экономическую эффективность.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. На почве определяют концентрацию и ореол распространения загрязнений.

При попадании нефти и нефтепродуктов в почву нарушаются биологические, химические и физические процессы, что приводит к разрушению структуры почвы и нарушению водно-воздушного режима, прекращению нормального роста растений в течение ряда лет.

Основным фактором воздействия при загрязнениях почвы нефтью или нефтепродуктами является их токсичность, которая приводит к снижению плодородия почвы. Для пахотного слоя сельскохозяйственных земель экологическая норма загрязнения почвы нефтью или нефтепродуктами составляет 1 г/кг почвы.

В местах наиболее вероятного загрязнения почвы нефтью или нефтепродуктами, например у склада ГСМ, шламового амбара-накопителя или емкости с нефтью, в качестве предупреждающего природоохранного мероприятия с целью блокировки продвижения загрязнителя по площади и на глубину в радиусе 5 м от источника слой почвы в 5 см смешивают с цементной пылью, которую предварительно наносят слоем 1 см. Это препятствует просачиванию загрязнителя на глубину и загрязнению грунтовых вод.

При порывах на нефтепроводах на первом этапе оценивают визуально площадь загрязнения и в пределах ее границы осуществляют нанесение цементной пыли с целью ограничения площадного распространения загрязнителя. При этом цементную пыль наносят слоем 1 см и перемешивают со слоем почвы 5 см. На втором этапе проводят отбор и анализ проб почвы. Концентрацию загрязнителя в почве определяют методом скрининговой оценки токсичности почв, загрязненных нефтью или нефтепродуктами, с помощью биотестов, при этом в качестве биотестов используют инфузории-туфельки.

Использование биотестирования для экологической экспертизы загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами позволяет определить степень токсичности и опасности смесей неопределенного состава и различного происхождения.

Нейтрализация загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами достигается методом адсорбционного воздействия цементной пыли. Цементная пыль нетоксична и применяется для улучшения качества почвы, например для известкования кислых почв.

При концентрации загрязнителя от 1 до 15 г/кг почвы соотношение загрязнитель : цементная пыль составляет 1 : 1 - 2, при этом цементную пыль с влажностью не более 2% наносят на поверхность загрязнений слоем 1 - 2 см и перемешивают со слоем почвы 5 - 10 см. Далее происходит адсорбционное воздействие цементной пыли на загрязнитель.

При концентрации загрязнителя более 15 г/кг почвы соотношение загрязнитель : цементная пыль составляет 1 : 2 - 10, при этом цементную пыль наносят слоем 2 - 5 см и перемешивают со слоем почвы 5 - 10 см.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Проведены исследования для оценки возможности нейтрализации разливов нефти и загрязненной нефтью почвы с помощью цементной пыли - отходами производства АО "Себряковцемент", химический состав которой приведен в табл.1.

Использование цементной пыли по отношению к известным биопрепаратам, нейтрализующим разливы нефти, является предпочтительней по двум основным показателям ее низкой себестоимости и отсутствию ограничений, связанных с физико-географическими условиями конкретной местности ее применения (температурным режимом, влажностью и другими условиями). Практическая ценность данного изобретения вытекает из достигаемого положительного результата, т. е. экологической и экономической эффективности применения цементной пыли для нейтрализации разливов нефти или нефтепродуктов на почве. Установлено, что при добавлении цементной пыли в почву, загрязненную нефтью или нефтепродуктами, снижается ее токсичность и исключается испарение легких (летучих) фракций в атмосферу и попадание загрязнителей в грунтовые воды. Цементную пыль возможно использовать для восстановления плодородия почвы, загрязненной нефтью или нефтепродуктами. Она резко снижает концентрацию летучих компонентов, являясь их надежным сорбентом. Данный способ нейтрализации загрязнений почвы независим от механического состава почвы и физико-химических свойств загрязнителя - нефти или нефтепродуктов.

Исследования осуществлялись раздельно для районов деятельности Жирновского и Арчединского НГДУ, где сосредоточено наибольшее число старых нефтяных промыслов, а также на территориях которых в данный момент сконцентрированы поисковые и разведочные работы на нефть, качественная характеристика которой приведена в табл.2.

При изучении концентраций углеводородных соединений в почвах выбран хроматографический анализ, что связано с его чувствительностью, экспресностью и возможностью определения летучих компонентов, которые являются одной из составляющих при определении токсичности почв, загрязненных нефтью или нефтепродуктами. Результаты экспериментальных хроматографических исследований приведены в табл.4 и 5.

Экспериментальные токсикологические исследования загрязненных нефтью почв проведены методом скрининговой оценки токсичности почв с помощью биотестирования. При этом в качестве биотестов использованы инфузории-туфельки. Их результаты приведены в табл. 6, 7 и 8.

Как видно из данных табл. 6 содержание нефти в почве в количестве 3% от ее веса приводит к гибели инфузорий в 68,5% случаев, а при содержании нефти в почве в количестве 5% погибают все особи.

По результатам экспериментальных токсикологических исследований сделан вывод, что использование цементной пыли для целей обезвреживания почвы, загрязненной нефтью или нефтепродуктами, является перспективным. Инфузории-туфельки в качестве тест-объекта для оценки степени токсичности загрязненных нефтью или нефтепродуктами почв отвечают необходимым требованиям: чувствительности, экспрессности получения информации, простоты культивирования, дешевизны, надежности, приемов снятия прижизненных параметров.

Результаты оценки экономической эффективности приведены в табл.9, 10 и 11.

Изобретение относится к экологии, конкретнее к обработке почвы, загрязненной нефтяными веществами. Способ включает нанесение на поверхность цементной пыли, улавливаемой электрофильтрами из отходящих газов вращающихся печей цементных заводов, с влажностью не более 2% слоем 1 - 5 см и перемешивание со слоем почвы 5 - 10 см. Изобретение позволяет расширить область использования и повысить экологическую эффективность. 5 з.п.ф-лы, 11 табл.

1. Способ нейтрализации загрязнений почвы нефтью или нефтепродуктами, включающий нанесение на поверхность цементной пыли, отличающийся тем, что цементную пыль, улавливаемую электрофильтрами из отходящих газов вращающихся печей цементных заводов, с влажностью не более 2% наносят слоем 1 - 5 см и перемешивают со слоем почвы 5 - 10 см. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что цементная пыль содержит окиси металлов алюминия, железа, калия, кальция, натрия и магния, двуокись кремния и серный ангидрид при следующем процентном соотношении компонентов, мас.%:
Окись алюминия - 3,8 - 3,9
Окись железа - 2,7 - 3,6
Окись калия - 3,8 - 4,3
Окись кальция - 57,5 - 60,8
Окись натрия - 2,7 - 2,9
Окись магния - 1,2 - 1,3
Двуокись кремния - 17,5 - 18,0
Серный ангидрид - 7,5 - 8,5
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при концентрации загрязнителя от 1 до 15 г/кг почвы соотношение загрязнитель : цементная пыль составляет 1 : 1 - 2, при этом цементную пыль наносят слоем 1 - 2 см. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при концентрации загрязнителя более 15 г/кг почвы соотношение загрязнитель : цементная пыль составляет 1 : 2 - 10, при этом цементную пыль наносят слоем 2 - 5 см. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в местах наиболее вероятного загрязнения почвы нефтью или нефтепродуктами предварительно наносят цементную пыль слоем 1 см и перемешивают со слоем почвы 5 см. 6. Способ по пп.3 и 4, отличающийся тем, что концентрацию загрязнителя в почве определяют методом скрининговой оценки токсичности почв, загрязненных нефтью или нефтепродуктами, с помощью биотестирования, при этом в качестве биотестов используют инфузории-туфельки.