3235

сборе разлившейся нефти с поверхности воды специализированными устройствами, такими как скиммеры, нефтеловушки, кораблинефтесборщики и др. Механической очисткой можно удалить до 75 % нерастворимых нефтепродуктов, поэтому данный метод не считается эффективным, так как нефть разливается тонким слоем. При ее сборе неминуемо захватывается и вода. К тому же на эффективность очистки данным методом влияют различные факторы, такие как высота волн, температура воды, место разлива и глубина акватории.

Сравнительная характеристика используемых методов очистки воды от нефти и нефтепродуктов [4]

	Метод очистки воды от нефти и нефтепродуктов
Параметр	Термический	Механиче-	Физико-	Биотехноло-
		ский	химический	гический
	Экономические характеристики
Капитальные	Низкие	Высокие	Средние	Низкие
затраты
Эксплуатацион-	Низкие	Высокие	Средние	Низкие
ные затраты
	Технологические характеристики
Сложность осу-	Простой	Сложный	Простой	Простой
ществления
метода
Продолжитель-	Быстро	Медленно	Зависит от	Медленно
ность			используемого
			реагента
Универсаль-	Да	Да	Нет	Нет
ность			(температур-	(температура,
			ные условия)	pH и др.)
Эффективность	Средняя	Средняя	Высокая	Высокая
	Экологические характеристики
Воздействие на	Да	Да	Да	Да
окружающую	(образование	(остаточная	(диспергенты:	(возможно вто-
среду (воздух,	канцероге-	тонкая плен-	токсичность)	ричное микроб-
вода, почва)	нов в резуль-	ка ННП на		ное загрязнение)
	тате непол-	поверхности
	ного сгора-	воды)
	ния ННП)

Термический метод основан на выжигании слоя нефти. Данный метод применяется непосредственно после загрязнения, до образова-

11

ния эмульсий с водой, при достаточной толщине слоя нефтяной пленки. Данный метод, как правило, применяется в сочетании с другими методами ликвидации разлива [5].

Физико-химический метод применяется для того, чтобы повысить эффективность механического сбора нефти, применяя при этом химические детергенты и различные сорбционные материалы. Но детергенты имеют свои недостатки в применении, так как они токсичны, и их использование практически повсеместно запрещено. Также сорбенты имеют следующие негативные последствия: а) консервация нефти в сорбенте; б) отрицательное воздействие сорбентов, так как их основа загрязняет окружающую среду [4–6].

Биотехнологические методы основаны на использовании специальных биопрепаратов, в состав которых входят углеводородокисляющие микроорганизмы [4]. Применение данного метода способствует росту численности и активности микроорганизмов. После нанесения углеводородокисляющих микроорганизмов на очищаемую водную поверхность происходит их прикрепление к нефтяной пленке и протекание процесса биодеградации углеводородов до полного их исчезновения [7].

Для осуществления эффективной очистки данные методы применяются в совокупности друг с другом. Для интенсификации очистки воды от ННП используются биотехнологические методы, основанные на использовании углеводородокисляющих микроорганизмов (УВОМ), которые могут быть применены в виде суспензии клеток УВОМ, биопрепаратов, а также биосорбентов.

При использовании суспензии УВОМ эффективность процесса биодеструкции микроорганизмов зависит от внешних факторов: изменение концентрации углеводородов, изменение pH, температуры, аэрации, наличия питательных веществ и т.д.

Применение биопрепаратов для очистки нефтяных загрязнений также имеет определенные недостатки. Искусственно культивированные микроорганизмы в естественных условиях ведут себя непредсказуемо. Основными недостатками являются: низкая адаптируемость искусственно культивированных микроорганизмов в естественных условиях; необходимость периодически добавлять препарат для более эффективной деструкции углеводородов нефти.

12

Активность микроорганизмов значительно увеличивается при иммобилизации на твердофазном носителе. Применение биосорбентов для очистки природных вод от ННП имеет свои преимущества и недостатки [8, 9]. К основным преимуществам использования биосорбента можно отнести:

Возможность более длительной эксплуатации свойств клеток

виммобилизованном состоянии по сравнению с однократным использованием свободных культур.

В небольшом количестве носителя можно сконцентрировать большое количество микроорганизмов.

Устойчивость клеток к действию различных неблагоприятных внешних факторов (температура, кислотность, концентрация токсических веществ и др.).

Способность биосорбента при внесении в загрязненную нефтепродуктами природную воду увеличивать численность углеводородокисляющих микроорганизмов, так как они используют в качестве питания углеводороды нефти.

Среди недостатков использования биосорбентов – влияние условий окружающей природной среды (температуры, pH и др.) на эффективность очистки воды.

Проводились серии экспериментов по получению биосорбента на основе карбонизата – отхода низкотемпературного пиролиза избыточного активного ила биологических очистных сооружений нефтеперерабатывающего предприятия [10]. По своим физико-химическим характеристикам карбонизат является хорошим макропористым материалом, на поверхности которого закрепляли УВОМ, выделенные из нефтезагрязненной почвы (НЗП).

Для выделения углеводородокисляющих микроорганизмов использовали сильно загрязненную почву (содержание нефтепродуктов –

100 ± 15 г/кг), в которой были обнаружены микроскопические грибы в количестве не менее 106 КОЕ/г, а также УВОМ, выросшие на специ-

альных питательных средах Таусона и К, в количестве не менее 107 КОЕ/г.

В результате проведенных экспериментальных исследований был получен биосорбент на основе карбонизата с иммобилизованными на нем углеводородокисляющими микроорганизмами. В настоящее время проводится серия экспериментов по определению эффективно-

13

сти полученного биосорбента на основе карбонизата и УВОМ для очистки природной воды от нефти и нефтепродуктов.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-35-00424 мол_а.

Список литературы

1.Все о нефти. [Электронный ресурс]. – URL: http://vseonefti.ru/upstream/ (дата обращения: 26.10.2016).

2.Давыдов С.Л., Тарасова В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: учеб. пособие. – М.: Изд-во РУДН, 2004. – 163 с.

3.Нестеров А.В., Пашаян A.A. Проблемы очистки загрязненных нефтью вод и пути их решения // Экология и промышленность России.

2008. – № 5. – С. 32–35.

4.Современные методы и средства борьбы с разливами нефти: науч.-практ. пособие / А.И. Вылкован, Л.С. Венцюлис, В.М. Зайцев, В.Д. Филатов. – СПб.: Центр-Техинформ, 2000.

5.Гвоздиков В.К., Захаров В.М. Технические средства ликвидации разливов нефтепродуктов на морях, реках и водоемах: справ. пособие. – Ростов-на-Дону, 1996.

6.Консейсао А.А. Ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности почвы и воды: монография. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. – С. 207.

7.Буланова А.В., Грецкова И.В., Муратова О.В. Исследование сорбционных свойств сорбентов, применяемых для очистки почв от нефтяных загрязнений // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. –

2005. – № 3. – С. 150–158.

8.Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. – Ижевск; М.: Изд-во Ин-та компьютерных исследований, 2003. – 268 с.

9.Логинов О.Н. Биотехнологические методы очистки окружающей среды от техногенных загрязнителей. – Уфа: Реактив, 2000. – 100 с.

10.Белик Е.С., Злобина К.А. Исследование возможности использования отходов производства в качестве биосорбента // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2016. – № 3. – С. 62– 76.

14

Об авторах

Злобина Ксения Александровна –магистрант кафедры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский по-

литехнический университет, e-mail: [e-mail].

Белик Екатерина Сергеевна– канд. техн. наук, доцент кафед-

ры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail:[e-mail].

15

УДК 504.064.47

Д.О. Сабиров, Е.В. Калинина

СПОСОБЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ КАЛИЙНОЙ ОТРАСЛИ

Приведен обзор свойств и способов обращения с отходами калийной отрасли – галитовыми отходами и глинисто-солевыми шламами.

Ключевые слова: калийная отрасль, глинисто-солевые шламы, галитовые отходы.

D.O. Sabirov, E.V. Kalinina

METHODS OF SOLID WASTE MANAGEMENT

IN THE POTASH INDUSTRY

The article provides an overview of the properties and methods of waste management industry potash – halite waste and clay-salt sludge.

Keywords: the potash industry, clay-salt slimes, halite waste.

На предприятиях калийной отрасли в значительных количествах образуются твёрдые отходы производства, складируемые на дневной поверхности и оказывающие негативное влияние на окружающую природную среду. В настоящее время на объектах производства хлористого калия Верхнекамского месторождения под их размещение задействовано более 1230 га площадей.

Калийная руда в основном добывается путем сплошной выемки продуктивных пластов камерным методом. При этом в горную массу, помимо сильвинита верхнего и нижнего слоев, попадают промежуточные прослои каменной соли и глины, что приводит к снижению количества товарной руды и содержанию в ней хлористого калия до 25 %, а иногда и ниже. Большая часть руды, добываемая путём сплошной выемки, состоит из ненужной породы, и, являясь отходом, идет в отвал. Отходы являются неизбежным побочным продуктом производства хлористого калия.

16

На предприятии ПАО «Уралкалий» при переработке сильвинитовых руд на каждую тонну хлористого калия получают примерно 2,25–2,95 т галитовых отходов и 0,17–0,37 т глинисто-солевых шламов

[1, 2].

В состав галитовых отходов входят: NaCl – 92–98 %; KCl – 1,2– 2,5 %; MgCl2 – 0,05 – 0,2 %; CaS04 – 1,1 % и нерастворимый остаток –

0,3–3,0 % [1, 2]. Основными способами обращения с галитовыми отходами ПАО «Уралкалий» являются: частичная закладка в выработанное шахтное пространство и размещение на солеотвалах, занимающих значительные земельные площади (таблица).

Обращение с твердыми отходами производства хлористого калия

Вид отхода	Масса отходов на тонну продукции, т/т
	образовавшихся	размещаемых	закладываемых
Галитовые отходы	2,25–2,95	1,96–2,49	0,29–0,46
Глинисто-солевые	0,17–0,37	0,11–0,37	0–0,06
шламы

Для снижения занимаемых под складирование галитовых отходов земельных площадей разработан способ их высотного складирования [3]. При трехъярусном складировании отходов в солеотвалы высотой 100 м отчуждаемые площади земель сокращаются в 3–3,5 раза, во столько же раз снижается и образование рассолов от выпадения атмосферных осадков. Для реализации данного способа на подготовленную площадку солеотвала, которая обязательно покрывается рассолонепроницаемым экраном, производят отсыпку первого яруса галита высотой не более 30 м. В свеженасыпном состоянии галитовые отходы имеют влажность 10–12 % и объемный вес 1,35–1,40 т/м3. С течением времени высота солеотвала уменьшается за счет уплотнения соли, объемный вес галитовых отходов увеличивается до 1,7–1,9 т/м3, а влажность падает до 5–8 %. Вследствие уплотнения в нижней части отвала формируется слой монолитной каменной соли, формирующей жесткую плиту, которая практически рассолонепроницаемa. Отсыпка последующих ярусов на уже сформировавшуюся поверхность первого яруса солеотвала может осуществляться на технически возможную высоту.

На поверхность сформировавшихся отвалов наносятся различные гидрофобные покрытия (цементная смесь с добавками, полимер-

17

ные составы и др.). Вышеперечисленные мероприятия снижают количество образующихся рассолов, а также устраняют процессы диффузии и фильтрации солевых растворов в почву.

Галитовые отходы при закладке в выработанное шахтное пространство обладают достаточной прочностью, что позволяет увеличить несущую способность целиков. Закладка нужна для защиты рудников от затопления и уменьшения оседаний земной поверхности под охраняемыми объектами (промышленными, социальными, природными). Одновременно закладка является радикальной мерой по охране окружающей среды, так как уменьшается изъятие земель из оборота под солеотвалы и шламохранилища, сокращаются объемы рассолов, образующихся от атмосферных осадков.

На калийных и соляных рудниках применяют два способа закладки: механический и гидравлический. Были проведены опытные работы по пневматической закладке, но ввиду влажности солеотходов работа пневмозакладочных машин была затруднена. Финансовые затраты на пневмозакладку значительно выше, так как удельный расход электроэнергии при пневмозакладке в несколько раз больше, чем при механическом и гидравлическом способах.

Глинисто-солевые шламы представляют собой 69–82%-ную суспензию нерастворимого остатка в рассолах, имеющих минерализацию 200 г/л. Отношение жидкой фазы к твердой фазе в глинистосолевой шламовой пульпе составляет 1,7÷2,5. Нерастворимая часть шлама представлена алюмосиликатами, карбонатами и сульфатами. Также в состав шламов могут входить тонкодисперсные кристаллические KCl и NaCl. Жидкая фаза шлама представляет собой рассол, содержащий KCl – 10–11 % и NaCl – 20–22 %. Жидкая фаза трудно отделяется от твердой, так как глинистые шламы тонкодисперсны и удерживают влагу капиллярными силами. Основными способами обращения с глинисто-солевыми шламами являются их хранение в шламохранилищах и частичная закладка в выработанное шахтное пространство

(таблица) [1, 2].

Анализ данных таблицы позволяет определить, что до 90 % галитовых отходов и до 100 % глинисто-солевых шламов все же размещается на дневной поверхности. С учетом уже накопленных объемов отходов в солеотвалах и шламонакопителях становится актуальным вопрос утилизации отходов калийной отрасли.

18

На основании анализа научно-технической информации определены возможные способы обращения с галитовыми отходами и глини- сто-солевыми шламами.

Галитовые отходы.

Применение в качестве комплексной добавки для бетонной сме-

си [4], представляющей собой продукт обработки лигносульфонатов техническим галитовым отходом и флотореагентом, который играет роль пеногасителя, снижающего воздухововлечение в бетонную смесь. Порошкообразную добавку готовят путем смешивания концентратов порошкообразной барды, получаемой по высокоэнергоемкой технологии высушивания жидких лигносульфонатов технических с галитовым отходом.

Сырьевая смесь для строительства дорожного основания

включает ангидритовое вяжущее, ангидритовый заполнитель и активизатор твердения. Так как в данном способе используется незначительное количество отходов калийного производства (0,8–1,3 масс.%:), он малоэффективен и глобально не решает проблем утилизации отходов производства хлористого калия [5].

Обезвоживание суспензии глинисто-солевых шламов с последующим складированием совместно с галитовыми отходами. На-

правление в солеотвал совместно глинистых и солевых отходов является альтернативой складированию и хранению глинисто-солевых шламов в шламохранилищах [6]. Главным условием совместного складирования отходов является заблаговременное обезвоживание глинисто-солевых шламов на фильтрующем оборудовании для получения перевозимых осадков с влажностью не более 15–30 %. В качестве флокулянта применяют полимеры неионогенного типа на основе полиакриламида или полимеры катионного и анионного типа на основе сополимеров акриламида.

Глинисто-солевые шламы.

При обезвоживании и удалении из глинисто-солевых шламов основного количества водорастворимых солей получается состав, близкий к составу мергелей, используемых для изготовления строительных материалов. Отмывание шламов водой не позволяет полностью удалить хлор из нерастворимого остатка, его остаточное содержание будет составлять от 1,5 до 2 %. Содержание хлора выше 0,3 % снижает коррозионную стойкость строительных изделий к атмосфер-

19

ному воздействию в средних и высоких широтах. Применение в производстве стройматериалов для районов Урала и Сибири отмытых шламов требует дополнительного снижения содержания хлора [7].

Известен способ извлечения из глинисто-солевых шламов золо-

та и серебра [8]. Для реализации способа проводят отмывку шламов водой от хлоридов с удалением соляных растворов и переводом золота в хлоридный раствор. Отмытый шлам сгущают, сушат, окусковывают

иподвергают термообработке при температуре 1000–1150 °С. Газовую фазу термообработки охлаждают, конденсируют и проводят абсорбционную промывку с выделением пульты, из которой далее сорбируют золото. Твердый остаток термообработки используют для производст-

ва строительных материалов.

Врезультате анализа научно-технической информации определены возможные способы обращения с галитовыми отходами и глини- сто-солевыми шламами. Основным практикуемым способом обращения с глинисто-солевыми шламами и галитовыми отходами (до 90 %) является их размещение на дневной поверхности в шламонакопителях

иотвалах. Незначительная часть отходов подвергается закладке в выработанное шахтное пространство.

Разработаны способы вовлечения галитовых отходов в производство бетонных смесей и смесей для строительства дорожных оснований. После извлечения из глинисто-солевых шламов благородных металлов остатки термообработки могут быть использованы для производства строительных материалов.

Список литературы

1.Голубцова А.Н., Карманова С.В. Оценка воздействия на объекты окружающей среды при строительстве шламонакопителя Усольского калийного комбината // Transport. Transport facilities. Ecology. – 2015. – № 3. – С. 21–28.

2.Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот: информ.-техн. справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 2-2015 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. – М.: Бюро НДТ. – 2015. – 909 с.

20