Очищение земли с использованием СВЧ энергии

ОЧИЩЕНИЕ ЗЕМЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЧ ЭНЕРГИИ

Зуев Олег Юрьевич, Каллаур Валентин Олегович Сафин Булат Галимзянович

Студ. 4-ого курса КНИТУ-КАИ, ИРЭТ, г. Казань

АННОТАЦИЯ

Целью данного практического исследования является метод очищения земли более экологическим и экономным способом. Полученный выходной продукт - углеводородное сырье состоит из легких и тяжелых фракций нефти. Особенностью данных исследований заключается в том, что в настоящее время для решения проблемы инженерной защиты окружающей среды, применение СВЧ энергии является одной из выгодных видов переработки нефтешлама по расчетам затрат и эксплуатации. ABSTRACT

The aim of this practical research is the method ofpurification of the earth is more ecological and economical way. The output that the product is hydrocarbon feedstock consists of light and heavy fractions of oil. A feature of these studies is that at the present time to solve engineering and environmental protection, the use of microwave energy is one of the best types of processing oil sludge according to the calculations of costs and operation.

Ключевые слова: нефтешлам (нефтяные шламы) — это сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды; дистиллированная вода - очищенная вода, практически не содержащая примесей и посторонних включений; техногенез - происхождение и изменение ландшафтов под воздействием производственной деятельности человека.

Keywords: sludge (oil sludge) is a complex physico-chemical mixtures, which consist of petroleum products and mechanical impurities (clay, oxides of metals, sand and water; the distilled water is purified water, substantially free of impurities and inclusions; technogenesis is the origin and a change of landscapes under the influence of industrial activity.

Предлагаемый метод очистки земли от углеводородных продуктов (нефтесодержащих) основан на облучении загрязненной нефтью земли с использованием СВЧ энергии в результате чего легкие фракции освобождаются с дистиллированной водой. Суть этого метода заключается в задании линейно увеличивающейся температурs с помощью увеличения длительности импульсов работы магнетрона и времени на каждый этап, впоследствии, объединенная фракция разлагается и на выходе установки мы получаем воду и легкие фракции нефти.

В настоящее время экологическая ситуация в нефтедобывающей отрасли такова что становиться актуальным вопрос об охране окружающей среды. В частности существует проблема загрязнение земли нефтью. Проведенные анализы техногенеза, мест нефтедобычи и объектов на элементы природной среды показал, что технологические объекты разработки нефтедобывающих месторождений оказывают негативное влияние на все элементы природной среды в особенности на почву, растительность и животный мир. Основную экологическую опасность представляют аварийные ситуации, связанные с взрыво-пожаробезопасностью и разливами жидких углеводоро-дов[1, с. 316-319].

По данным Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. (МПР) и региональному отделению (РО) "Гринпис", потери нефти и нефтепродуктов за счет аварийных ситуаций колеблются от 17 до 20 млн. т. ежегодно, что составляет около 7% объемов добываемой в России нефти. При стоимости 1 т нефти 65-70 долл. ущерб экономике России, не считая экологического, составляет 1.1-1.2 млрд. долл. Ежегодно происходит более 60 категоризированных аварий, а с учетом промысловых эта цифра возрастает до 20 тыс. случаев с соответствующими экологическими последствиями. Республика Татарстан относится к числу наиболее загрязненных нефтью регионов РФ, что связано, главным образом, с аварийными прорывами трубопроводов. Количество прорывов и утечек достигает огромных размеров - 10-15 тыс. случаев ежегодно. На загрязненных участках урожаи сельскохозяйственных культур резко снижены или полностью от-

сутствуют. Кроме того, при загрязнении почв нефтью (за-мазучивание) снижение плодородия почвы и гибель растений происходят из-за высокой фитотоксичности легких фракций нефти и ухудшения свойств замазученной почвы в результате обволакивания почвенных частиц тяжелыми фракциями. Причиной утраты плодородия почв при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами являются насыщение почвенно-поглощающего комплекса натрием (солонцевание) и накопление в почве избыточного количества водорастворимых солей (засоление). Наибольшей экологической проблемой является разрушение почвенного покрова в юго-восточных районах РТ, где как раз бурно развита нефтедобыча. Загрязненные участки чаще всего имеют сравнительно небольшую площадь, но они разбросаны по сельскохозяйственным угодьям. Наибольшие размеры имеют засоленные участки, которые образуются под действием нефтепромысловых сточных вод - от 5 до 10 га, иногда 15-30 га. Средние размеры за-мазученных участков примерно в 5-10 раз меньше площадей засоленных и 2-3 раза почв смешанного типа загрязнения (почва одновременно загрязнена и нефтью, и нефтепромысловыми сточными водами.

В условиях когда загрязнение земли, водоемов и рек углеводородными продуктами приобретает глобальный характер, не многие могут предложить уникальный метод, при котором будет и польза и выгода. Данный метод прост, не требует значительных затрат и больших по объему предприятий, достаточно лишь питание электричеством.

Рассмотрим предлагаемый метод подробнее. Сперва требуется выбирать оптимальный режим работы -второй, указанный на графике (рис.1).[2, с. 316-319].

Эти данные необходимы для того, чтобы получить полный прогрев без ущерба технологическому процессу. Ясно и понятно, что при увеличении температуры объекта, получается больше испарений, однако это число не может быть чрезмерно большим, поскольку в этом случае возникает процесс битумизации (245°С) и сам процесс оказывается неконтролируемым, вследствие крайне высокой температуры паров и недостаточно низкой температуры охлаждающей камеры. Оптимальной нами считается

следующая методика: разогрев происходит в три этапа. В первом происходит прогрев до температуры 50-60°С. Во втором этапе прогрев до 110°С и в третьем до 146°С, в этапах для которых характерно превышение температуры из указанного диапазона, применяется уменьшение мощности, указанное в техническом регламенте. В случае низкой температуры медленного изменения показателя, напротив

- увеличение мощности генератора. Тем самым достигается оптимальное режим прогрева и контролируемый процесс облучения. Выбрав оптимальный режим прогрева, помещаем нефтешлам в колбу (4) рис.2. На рисунке 2, показана структурная схема лабораторной установки. Общая длина установки составляет- 1,14 метра.[4, с. 399401]

Рис. 1. Режим работы генератора

Рис. 2. Структурная схема лабораторной установки: 1 - СВЧ генератор;2-соединительный волновод; 3- резонаторная камера; 4 - круглодонная колба; 5 - насадка Вюрца;6-обратный холодильник; 7,8-датчики температуры на решетки Брэгга; 9 -аллонж;10-приемник, 11-компьютер; 12 - охлаждающий поток воды.

Для сбора полученных нефтепродуктов используются специализированные емкостные шприцы.

Следует отметить и то, что продукт на выходе состоит из воды, легких и тяжелых фракций и замазученного остатка. Способ обработки нефтешлама заключается в его подогреве, нейтрализации и разделении на твердую, водную и нефтяную фазы СВЧ энергией, нагретым до температуры 60-200°С. Далее выходной продукт попадает в отстойник (круглодонную колбу), после чего используются специализированные емкостные шприцы для отбора готового продукта, а замазученные механические примеси и водно-иловую суспензию обрабатывают в аппарате-культиваторе микроорганизмами и грибной микрофлорой с получением тяжелых металлов, песка и глины для использования в промышленности. Изобретение высокоэффективно при обработки нефтешлама, имеет низкие затраты на переработку нефтяных отходов, и исключает из процесса использование дорогостоящих реагентов и технологий, а также обеспечивает экологическую чистоту [3, с. 396-398].

Список литературы 1. Самошин Р.Э., Веденькин Д.А. Лабораторный комплекс по переработке нефтешламов. В сборнике:

Поиск эффективных решений в процессе создания и реализации научных разработок в российской авиационной и ракетно-космической промышленности. Международная научно-практическая конференция. Казань, 2014. С.316-319.

2. D.A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Yu. Zuev Laboratory complex for processing of oily waste using microwave thechnology in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 - 24, 2015 year -Kharkiv: - Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. - P. 396-398.

3. D.A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Yu. Zuev Treatment of oil sludge using microwave energy in a Proceedings of X Anniversary International Conference on Antenna Theory and Techniques, April 21 - 24, 2015 year -Kharkiv: - Kharkiv, Ukraine: Publishing house of Ukrainian National Antenna Association, 2015. - P. 399-401.