RU2331489C1 - Method of complex oil-contaminated soil reclamation - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: method of territory reclamation involves contaminated site contouring by drainage ditches and receiving pits, accumulation of "reverse" emulsion from the site surface and partially from contaminated soil in pits, emulsion transportation from the pits to a treatment plant, emulsion separation in the treatment plant, and further usage. Next stage of site reclamation involves installation of perforated pipes in the partially decontaminated ground, and hot water is fed to the pipes under pressure. Emulsion washed out of soil is collected again at the receiving pits and transported to treatment plant, where it is decomposed by hot air aeration and vibration. Final stage involves biological reclamation of decontaminated soil.

EFFECT: reduced scope of excavation and transportation works, costs of oil-contaminated soil treatment and emulsion decomposition.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области защиты окружающей среды, и в частности к рекультивации загрязненных нефтью, нефтепродуктами (жидкими углеводородами) почв и грунтовых вод, повторному использованию очищенных веществ и углеводородов.The invention relates to the field of environmental protection, and in particular to the reclamation of soils and groundwater contaminated with oil, oil products (liquid hydrocarbons), the reuse of purified substances and hydrocarbons.

В зависимости от степени загрязненности земель, физико-химических свойств углеводородов и грунтов, эколого-экономических к ним требований, ограничений используются различные способы рекультивации загрязненных земель.Depending on the degree of contamination of the land, physico-chemical properties of hydrocarbons and soils, environmental and economic requirements for them, restrictions, various methods of reclamation of contaminated lands are used.

При рекультивации слабо загрязненных земель, с содержанием углеводородов до 1000 мг/кг почвы, применяют технологии, включающие очистку почв с использованием бактериологических штаммов. Так, например, способ комплексной рекультивации нефтезагрязненных земель (Заявка №96103851/25, В09С 1/02) позволяет осуществлять сбор пролитой нефти сорбентами, обработку поверхности рекультивируемых земель водными моющими растворами и бактериологическими штаммами, посев семян многолетних эндомичных трав (овсяницы луговой, тимофеевки луговой, и др.) при одновременном внесении в почву торфа и полного минерального удобрения. Способ позволяет непосредственно в зоне разлива удалить из загрязненных грунтов легкие углеводородные фракции. Однако при существенных затратах на рыхление загрязненной поверхности, приобретение минеральных удобрений и биологических штаммов, внесение их в грунт, способ не позволяет удалять из загрязненного грунта входящие в состав жидких углеводородов жирные смолы и кислоты.In the reclamation of slightly polluted lands, with a hydrocarbon content of up to 1000 mg / kg of soil, technologies are used that include cleaning the soil using bacteriological strains. So, for example, the method of comprehensive remediation of oil-contaminated lands (Application No. 96103851/25, B09C 1/02) allows the collection of spilled oil with sorbents, surface treatment of reclaimed land with water washing solutions and bacteriological strains, sowing seeds of perennial endomic grasses (meadow fescue, meadow timothy grass) , etc.) while adding peat and full mineral fertilizer to the soil. The method allows directly in the spill area to remove light hydrocarbon fractions from contaminated soils. However, at significant costs for loosening the contaminated surface, the purchase of mineral fertilizers and biological strains, their introduction into the soil, the method does not allow to remove fatty resins and acids from liquid hydrocarbons from the contaminated soil.

На среднезагрязненных участках, содержащих от 1000 до 2000 мг нефти на кг почвы, наряду с другими технологиями используют способ рекультивации нарушенных земель (пат. РФ №2182049, В09С 1/00 // В09С 101:00), предусматривающий сбор с поверхности участка разлитой нефти, рыхление загрязненного слоя грунта с одновременным внесением в него бактериологических штаммов и минеральных удобрений, посев семян районированных трав. К недостаткам способа следует отнести: применение дорогостоящей техники, оборудования, материалов; значительные затраты на ликвидацию разлива, рыхление, обезвреживание загрязненных грунтов, восстановление почвенно-растительного покрова.In medium-contaminated areas containing from 1000 to 2000 mg of oil per kg of soil, along with other technologies, a method of reclamation of disturbed lands is used (Pat. RF No. 2182049, B09C 1/00 // B09C 101: 00), which provides for the collection of spilled oil from the surface of the site , loosening the contaminated soil layer with the simultaneous introduction of bacteriological strains and mineral fertilizers into it, sowing seeds of zoned grasses. The disadvantages of the method include: the use of expensive equipment, equipment, materials; significant costs for the elimination of the spill, loosening, disposal of contaminated soils, restoration of soil and vegetation cover.

При значительных нефтезагрязнениях грунтов (порядка 2000-5000 мг/кг почвы) на обводненных с поверхности землях рекультивация, как правило, проводится в два этапа. На первом этапе согласно известным технологиям осуществляют оконтуривание загрязненных ареалов дренажными канавами и приемными шурфами, сброс в них нефтесодержащей жидкости, перекачку ее в накопительные емкости, осушение поверхности загрязненных участков, разделение и очистку компонентов собранной жидкости, повторное использование воды и жидких углеводородов. Реализация данного этапа существенно осложнена необходимостью разделения загрязненных жидкостей (эмульсий) на нефть (нефтепродукты) и воду. В зависимости от количества их объемного содержания в разливе жидкости могут быть в виде «обычной» эмульсии, содержащей в основе нефть, а в дисперсионной фазе воду, или «обратной» эмульсии, включающей воду и дисперсную нефтяную составляющую. При наличии в нефтедобывающей промышленности значительного положительного опыта разделения «обычных» эмульсий на нефть и пластовую воду разрушение «обратных» эмульсий изучено недостаточно. В настоящее время отсутствует серийный выпуск отстойников, сепараторов, других установок, обеспечивающих эффективное разделение «обратных» эмульсий на воду и нефтяную составляющие. В ходе проведения второго этапа рекультивационных работ известными способами, например способ очистки нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов (пат. РФ №2244685, C02F 1/40, C02F 103:34), производят срезку с частично обезвоженных участков загрязненных грунтов, транспортировку и очистку их от жидких углеводородов моющими жидкостями в смесителях. Обезвреженные грунты возвращают на поверхность рекультивируемых участков, а моющие жидкости после очистки повторно используют для отмывки новых партий загрязненного грунта, а очищенные жидкие углеводороды закачивают в емкости для ГСМ и повторно используют. Реализация данного способа характеризуется значительными затратами на срезку с поверхности участка загрязненного грунта, транспортировку, многократную отмывку его в смесителях моющими растворами, повторное использование очищенных грунтов в составе рекультивации прилегающих к участку загрязненных земель.With significant oil pollution of soils (about 2000-5000 mg / kg of soil) on land watered from the surface, reclamation is usually carried out in two stages. At the first stage, according to well-known technologies, contaminated areas are contoured by drainage ditches and receiving pits, oil-containing liquid is discharged into them, pumped to storage tanks, the surface of the contaminated sites is drained, the components of the collected liquid are separated and cleaned, and water and liquid hydrocarbons are reused. The implementation of this stage is significantly complicated by the need to separate contaminated liquids (emulsions) into oil (oil products) and water. Depending on the amount of their volumetric content in a liquid spill, they can be in the form of an “ordinary” emulsion containing oil in the base, and water in the dispersion phase, or a “reverse” emulsion including water and a dispersed oil component. If the oil industry has significant positive experience in separating “conventional” emulsions into oil and produced water, the destruction of “reverse” emulsions is not well understood. Currently, there is no serial production of sedimentation tanks, separators, and other plants that ensure the effective separation of "reverse" emulsions into water and oil components. During the second stage of remediation work by known methods, for example, a method for cleaning oil-contaminated soils, soils and oil sludges (US Pat. RF No. 224685, C02F 1/40, C02F 103: 34), they cut from partially dehydrated areas of contaminated soils, transport and clean them from liquid hydrocarbons to washing liquids in mixers. The neutralized soils are returned to the surface of the reclaimed areas, and the cleaning liquids after cleaning are reused to wash new batches of contaminated soil, and the purified liquid hydrocarbons are pumped into the tanks for fuel and lubricants and reused. The implementation of this method is characterized by significant costs for cutting from the surface of the site of contaminated soil, transportation, multiple washing it in mixers with detergent solutions, reuse of treated soils as part of the restoration of contaminated land adjacent to the site.

Для обезвреживания сильно загрязненных земель, с содержанием углеводородов свыше 5000 мг на кг почвы, известен наиболее близкий к заявляемому решению способ очистки грунта от нефтезагрязнений (пат. РФ №2232654, В09С 1/04) - прототип, включающий механическое извлечение загрязненного грунта из ареала разлива, отмыв водой при механической флотации в псевдоожиженном слое твердой фазы грунта, очистку его в неоднородном магнитном поле с добавлением поверхностно-активных веществ. К недостаткам данного способа относятся: существенные затраты, связанные со снятием, транспортировкой, загрузкой, многократной очисткой нефтезагрязненного грунта водой в установке (сепараторе) до показателей, допускающих возврат отмытого грунта на поверхность рекультивируемых участков, повторное использование очищенной жидкости для обезвреживания новых партий загрязненного грунта.For the disposal of heavily contaminated lands, with a hydrocarbon content of more than 5,000 mg per kg of soil, the closest method to cleaning the soil from oil pollution (US Pat. RF No. 2232654, B09C 1/04) is known - a prototype involving the mechanical extraction of contaminated soil from the spill area washing water with mechanical flotation in a fluidized bed of the solid phase of the soil, cleaning it in an inhomogeneous magnetic field with the addition of surfactants. The disadvantages of this method include: significant costs associated with the removal, transportation, loading, multiple cleaning of oil-contaminated soil with water in the installation (separator) to indicators that allow the return of the washed soil to the surface of the recultivated areas, reuse of the purified liquid to render new lots of contaminated soil safe.

Настоящий способ реализует следующую задачу - снизить объемы земляных и транспортных работ, затраты на очистку нефтезагрязненных грунтов и разделение эмульсии на составляющие.This method implements the following task - to reduce the volume of excavation and transport work, the cost of cleaning oil-contaminated soils and the separation of the emulsion into components.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. На подлежащей рекультивации территории производят оконтуривание загрязненных участков дренажными канавами и приемными шурфами, сбор с их поверхности участков, частично из загрязненного грунта в шурфы «обратной» эмульсии, транспортировку ее из шурфов в очистную установку, разделение в ней эмульсии на составляющие и повторное их использование. На последующем этапе рекультивации участка в частично очищенный грунт устанавливают перфорированные трубы и под давлением подают в них горячую воду. Дополнительно вымываемую из грунта эмульсию также собирают в приемные шурфы и транспортируют в очистную установку, где под воздействием аэрации горячим воздухом и вибрации разделяют на составляющие. Заключительная стадия работ включает проведение на очищенных землях биологической рекультивации.The essence of the invention is as follows. On the territory to be recultivated, contaminated sites are contoured by drainage ditches and receiving pits, areas are partially collected from their surface, partially from contaminated soil into “reverse” emulsion pits, it is transported from pits to a treatment plant, the emulsion is divided into its components and reused. At the next stage of site restoration, perforated pipes are installed in partially cleaned soil and hot water is supplied to them under pressure. In addition, the emulsion washed out of the soil is also collected in receiving pits and transported to a treatment plant, where, under the influence of aeration, hot air and vibrations are divided into components. The final stage of the work includes biological reclamation on cleared lands.

Это достигается тем, что нефтезагрязненные грунты отмывают непосредственно на оконтуренных участках. Для этого в грунт вертикально устанавливают перфорированные трубы, под давлением в них подают горячую воду и вымывают из загрязненного грунта эмульсию. Затем эмульсию собирают в приемные шурфы, транспортируют в очистную установку и под воздействием аэрации горячим воздухом, вибрации эмульсию разделяют на составляющие.This is achieved by the fact that oil-contaminated soils are washed directly in the contoured areas. To do this, perforated pipes are vertically installed in the soil, hot water is supplied to them under pressure and the emulsion is washed out of the contaminated soil. Then the emulsion is collected in the receiving pits, transported to the treatment plant and under the influence of aeration by hot air, the emulsion is divided into vibration components.

К отличительным признакам заявляемого способа по сравнению с прототипом относятся следующие операции:The distinctive features of the proposed method in comparison with the prototype include the following operations:

- на очищенных с поверхности участках вертикально устанавливают перфорированные трубы;- perforated pipes are vertically installed on the areas cleaned from the surface;

- в трубы под давлением подают горячую воду;- hot water is supplied to the pipes under pressure;

- загрязненный грунт отмывают непосредственно на месте;- contaminated soil is washed directly on the spot;

- вымываемую из загрязненного грунта эмульсию собирают в приемные шурфы и транспортируют в очистную установку;- the emulsion washed out of contaminated soil is collected in receiving pits and transported to a treatment plant;

- в очистной установке под воздействием аэрации горячим воздухом, вибрации эмульсию разделяют на составляющие.- in the treatment plant under the influence of aeration by hot air, the emulsion is divided into vibration components.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

По отношению к прототипу отличительные признаки заявляемого способа комплексной рекультивации нефтезагрязненных земель позволяют снизить затраты на удаление с поверхности рекультивируемого участка слоя загрязненного грунта, транспортировку его к очистной установке и возврат на участок очищенного грунта, обезвреживание загрязненных поверхностных и грунтовых вод. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «положительный эффект».In relation to the prototype, the distinguishing features of the proposed method for the comprehensive rehabilitation of oil-contaminated lands can reduce the cost of removing a layer of contaminated soil from the surface of the recultivated area, transporting it to the treatment plant and returning it to the treated soil area, rendering harmless the contaminated surface and ground waters. Therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "positive effect".

Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают критерий «существенные отличия».Signs that distinguish the claimed solution from the prototype are not identified in other technical solutions in the study of this and related areas of technology and, therefore, provide the criterion of "significant differences".

Способ поясняется чертежами. На фигурах 1, 2, 3 соответственно представлены: план оконтуренных дренажными канавами, приемными шурфами загрязненных участков; вертикальный разрез по I-I нагнетательных труб и продольный разрез очистной установки. Способ предусматривает проведение рекультивационных работ в три этапа.The method is illustrated by drawings. In figures 1, 2, 3, respectively, are presented: a plan of contoured drainage ditches, receiving pits of contaminated sites; vertical section along I-I discharge pipes and a longitudinal section of the treatment plant. The method provides for reclamation in three stages.

На первом этапе рекультивации производят оконтуривание нефтезагрязненных участков 1 дренажными канавами 2 и приемными шурфами 3 (см. фиг.1). Затем с поверхности участков 1 и частично из загрязненного грунта 4 (см. фиг.2) собирают «обратную» эмульсию в шурфы 3. Из шурфов 3 эмульсию транспортируют в очистную установку 5 (см. фиг.3) и в ней разделяют ее на составляющие. Очищенные нефтепродукты закачивают в емкости для ГСМ, а воду дополнительно подогревают и повторно используют на последующих этапах проведения рекультивационных работ.At the first stage of reclamation, contouring of oil-contaminated sites 1 by drainage ditches 2 and receiving pits 3 is contoured (see figure 1). Then, from the surface of sections 1 and partially from contaminated soil 4 (see FIG. 2), a “reverse” emulsion is collected into pits 3. From pits 3, the emulsion is transported to a treatment plant 5 (see FIG. 3) and it is divided into components . Refined petroleum products are pumped into tanks for fuels and lubricants, and water is additionally heated and reused at subsequent stages of reclamation work.

В составе второго этапа работ на очищенных с поверхности участках 1 в загрязненный грунт 4 устанавливают перфорированные трубы 6, подключают их к напорному водоводу 7 и непосредственно на месте горячей водой из грунта 4 вымывают «обратную» эмульсию. По дренажным канавам 2 ее направляют в приемные шурфы 3 (фиг.2), а из них эмульсию закачивают в очистную установку 5 (фиг.3) и разделяют в трех собирающихся между собой секциях установки 5 на составляющие. В первой секции под воздействием гравитационных сил из эмульсии удаляют частицы грунта в песколовку 8. Этот грунт после дополнительной очистки возвращают на рекультивированные участки 1 или используют при возведении новых дорог, технологических площадок. Во второй секции установки 5 эмульсию разделяют на составляющие в процессе подачи в устройство 9 горячего воздуха, а в третьей секции под воздействием вибрации устройства 10. Очищенные в установке 5 нефтепродукты закачивают в емкости для ГСМ, а воду дополнительно нагревают и используют при выполнении рекультивации на новых загрязненных участках.As part of the second stage of work, perforated pipes 6 are installed in contaminated soil 4 in areas cleaned from the surface 4, they are connected to the pressure conduit 7, and the inverse emulsion is washed directly from the ground 4 with hot water from the ground 4. In the drainage ditches 2, it is sent to the receiving pits 3 (Fig. 2), and of these, the emulsion is pumped into the treatment plant 5 (Fig. 3) and divided into three components that are assembled between the sections of the apparatus 5. In the first section, under the influence of gravitational forces, particles of soil are removed from the emulsion to the sand trap 8. This soil, after additional cleaning, is returned to the reclaimed sections 1 or used in the construction of new roads and technological sites. In the second section of the installation 5, the emulsion is divided into components during the supply of hot air to the device 9, and in the third section under the influence of the vibration of the device 10. The oil products purified in the installation 5 are pumped into the tanks for fuels and lubricants, and the water is additionally heated and used when performing reclamation on new polluted areas.

Заключительный этап работ включает проведение биологической рекультивации на очищенных от нефтезагрязнений землях.The final stage of work includes biological reclamation on land cleared of oil pollution.

Из вышеизложенного очевидно, что предлагаемый способ в полном объеме решает поставленную задачу - снижает объемы земляных и транспортных работ, затраты на очистку нефтезагрязненных грунтов и разделение эмульсии на составляющие.From the foregoing, it is obvious that the proposed method solves the task in full - it reduces the volume of excavation and transport work, the cost of cleaning oil-contaminated soils and separation of the emulsion into components.

Claims (1)

Способ комплексной рекультивации нефтезагрязненных земель, включающий оконтуривание загрязненных участков дренажными канавами и приемными шурфами, сбор с поверхности участков, частично из загрязненного грунта в шурфы «обратной» эмульсии, транспортировку ее в очистную установку, разделение в ней эмульсии на составляющие, дополнительную отмывку из загрязненного грунта эмульсии и разделение ее в установке на составляющие, повторное использование очищенных нефти и воды, проведение на очищенных землях биологической рекультивации, отличающийся тем, что на очищенных с поверхности участках вертикально устанавливают перфорированные трубы, под давлением подают в них горячую воду и непосредственно на месте отмывают загрязненный грунт, при этом вымываемую из грунта эмульсию собирают в шурфы, транспортируют в очистную установку и в ней под воздействием аэрации горячим воздухом, вибрации эмульсию разделяют на составляющие.A method for the comprehensive remediation of oil-contaminated lands, including contouring of contaminated sites with drainage ditches and receiving pits, collecting from the surface of the sections, partially from contaminated soil into pits of the “reverse” emulsion, transporting it to the treatment plant, separating the emulsion into components, additional washing from contaminated soil emulsion and its separation in the installation into components, reuse of refined oil and water, biological recultivation on treated lands, cast In this case, perforated pipes are vertically installed in the areas cleaned from the surface, hot water is supplied under pressure and the contaminated soil is washed directly on the spot, while the emulsion washed out of the soil is collected in pits, transported to the treatment plant, and hot under the influence of aeration air, vibration emulsion is divided into components.

Images