ЛИНИЯ ТРЕХСТУПЕНЧАТОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ И ГРУНТОВ

Линия трехступенчатого обезвреживания нефтесодержащих отходов и грунтов относится к промышленности строительных материалов, и может быть использована для переработки и получения материала для рекультивации земель, в качестве добавок в почво-грунты под технические культуры, для отсыпки площадок, дорог, засыпки оврагов, например, болот.
7
Известно устройство по патенту №2242493 «Способ утилизации отходов бурения» от 16.06.2003, опубликовано 20.12.2004, МПК С09К 7/02, С04В 33/00, содержащее гранулятор и вращающуюся барабанную печь, пылегазочиститель
Данное устройство позволяет использовать только термический метод обработки в вращающейся печи, а снижение уровня влажности осуществляют внесением в отход суглинка (до 70%), что существенно снижает общий объем перерабатываемого отхода и требует доставки к месту переработки большого количества дополнительного сырья.
Известно устройство по патенту №87107 «Комплекс двойного обезвреживания и утилизации бурового шлама», содержащий агрегат для формования гранул, устройство для спекания гранул, отличающийся тем, что комплекс дополнительно снабжен агрегатом первичного в течение 8-20 мин при температуре 450-700°С обезвреживания, выполненным в виде сушильного барабана; агрегат для формования гранул выполнен в виде шнекового пресса или дырчатых вальцов; агрегат для спекания гранул и вторичного в течение 30-50 мин при температуре 950-1100°С обезвреживания выполнен в виде вращающейся печи высокотемпературного обжига.
Но данное устройство не позволяет обрабатывать отходы с большим содержанием нефтяных загрязнителей (более 10%).
Наиболее близким является устройство по патенту №2294803 «Способ утилизации нефтешламонакопителя» по патенту 2294803 от 16.02.2005, опубликовано 10.03.2007, МПК В09С 1/00, C02F 11/00, содержащее вибросито для сепарации верхнего слоя нефтешлама собранного на первой стадии, и центрифугу для выделения из него воды остатков мусора и механических примесей, вибросито для выделения мусора из среднего слоя нефтешлама, собранного на второй стадии, центрифугу для промывания его в растворе поверхностно-активного вещества; вибросито и центрифугу для сепарации, промывки в растворе поверхностно-активного вещества и отделения от нефтешлама остатков воды, мусора и механических примесей, слоя донного осадка.
Но данное устройство для утилизации сложно в применении, поскольку не позволяет осуществлять переработку отходов без предварительного послойного разделения.
Задачей является создание простого устройства для обезвреживания загрязненных нефтесодержащих отходов и грунтов, с наименьшими энергозатратами.
Задача решена за счет линии трехступенчатого обезвреживания загрязненных нефтесодержащих отходов и грунтов, содержащей вибросито и центрифугу, при этом линия содержит две ступени отмывки и отжима на центрифугах и дополнительную третью ступень термообработки отмытого продукта; в первой ступени последовательно соединены подача отхода и грунта, бункер-рыхлитель, связанная с подачей воды, и пара, смесительная установка, связанная подачей крупных включений с печью обжига, вибросито, накопительный бункер с насосом, осадительная центрифуга; во второй ступени, связанная с подачей воды и пара смесительная установка, соединена через насос, и осадительную центрифугу, с печью обжига; осадительные центрифуги первой и второй ступени связаны отводом фугата с коллектором; в третьей ступени печь обжига, соединена, через газовую горелку и дутьевой вентилятор с подачей газа и воздуха, через барабанный холодильник, со складом, а дымовыми газами связана с циклоном-бункером; циклон-бункер, через скруббер, дымосос и дымовую трубу, связан с выбросом в атмосферу; вход и выход скруббера соединены, через водоподготовку и водоочистку, с подачей воды и добавки, и с отводом взвеси.
Оснащение линии двумя ступенями отмывки и отжима на центрифугах позволяет без послойного разделения нефтезагрязненных отходов и грунтов, предварительно, перед термической обработкой произвести двойную физико-механическую обработку, отмывку с последующим отжимом, что существенно снижает вредные выбросы, выделяемые в результате термообработки, и энергозатраты при термообработке сильно обезвоженных материалов.
Применение не менее двух осадительных центрифуг, позволяет обойтись без последующих двух вращающихся аппаратов термообработки, сохраняя надежность обработки и снижая ее энергоемкость.
Соединение вибросита, подачей крупных включений, с печью обжига, позволяет в последующем работать двум ступеням отмывки и отжима на центрифугах, с наименьшими энергозатратами.
Линия трехступенчатого обезвреживания загрязненных нефтесодержащих отходов и грунтов, изображена на чертеже, где подача грунта 1, бункер-рыхлитель 2, смесительная установка 3, подача воды 4 и подача пара 5, подача крупных включений, вибросито 7, накопительный бункер 8 с насосом, центрифуга 9, смесительная установка 10, вода 11, пар 12, насос 13, фугат 14, центрифуга 15, коллектор 16, подача газа 17, газовая горелка 18, печь обжига 19, дымовые газы 20, подача воздуха 21, дутьевой вентилятор 22, барабанный холодильник 23, циклон-бункер 24, склад 25, скруббер 26, вода 27, добавка 28, водоподготовка и водоочистка 29, дымосос 30, взвесь 31, дымовая труба 32, выброс в атмосферу 33.
Линия трехступенчатого обезвреживания нефтесодержащих отходов и грунтов, выполнена следующим образом.
Линия имеет две ступени отмывки и отжима на центрифугах с последующей термообработкой отмытого продукта в третьей ступени.
В первой ступени линии, соединены подача грунта 1, бункер-рыхлитель 2, смесительная установка 3, связанная с подачей воды 4 и пара 5, и соединенное, подачей крупных включений 6 с печью обжига 19, с виброситом 7, в свою очередь, а через накопительный бункер 8 с насосом, и центрифугу 9, со второй ступенью, со смесительной установкой 10, соединенной подачей воды 11, и пара 12, и через насос 13, отвод фугата 14, и центрифугу 15, с печью обжига 19 третьей ступени.
Центрифуги 9 и 15 отводом фугата 14 связаны с коллектором 16.
Печь обжига 19, через газовую горелку 18, связана с подачей газа 17, через дутьевой вентилятор 22, с подачей воздуха 21, и через барабанный холодильник 23, со складом 25, а дымовыми газами 20 с циклоном-бункером 24.
Циклон-бункер 24, через скруббер 26, дымосос 30 и дымовую трубу 32, соединен с выбросом в атмосферу 33.
Вход и выход скруббера 26 соединены, через водоподготовку и водоочистку 29, с подачей воды 27 и добавки 28, и с отводом взвеси 31.
Линия трехступенчатого обезвреживания нефтесодержащих отходов и грунтов работает следующим образом.
Доставка нефтезагрязненных отходов и грунтов до места переработки осуществляется любым известным способом.
Отходы и загрязненные грунты 1 подают в приемный бункер-рыхлитель 2, где происходит дробление с последующей подачей размельченного отхода в смесительную установку 3 установленную под ним. Под воздействием пара 4 и горячей воды 5 в смесительной установке 3 проводят первичную отмывку материала от органического загрязнителя. Далее шликер самотеком попадает на вибросито 7, где происходит отделение крупной фракции 6. Шликер, освобожденный от крупных включений, накапливают в промежуточном бункере 8 и далее направляют в осадительную центрифугу 9 для обезвоживания осадка. Вода с органическими загрязнителями - фугат 14 из центрифуги 9 направляют в коллектор 16, а обезвоженный осадок направляют во вторую смесительную установку 10, где при повторном воздействии воды 11 и пара 12, технологический процесс отмывки повторяют. Из смесительной установки 10 через насос 13 шлам поступает в осадительную центрифугу 15, откуда фугат 14 так же сливают в коллектор 1.
Окончательное освобождение отходов и грунтов от остаточных углеводородов осуществляют на третьей ступени - стадии термообработки. При температуре отходов 500-520°С происходит гарантированное разложение и удаление всех углеводородов из очищаемого отхода. По степени воздействия на человека, добавки относят к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76, подтверждены токсиколого-гигиеническими исследованиями ИЛЦ ГОУВПО «СамГМУ» «Научно-исследовательский институт гигиены и экологии человека», Протокол лабораторных исследований №4 от 27.02.2010 (приложение 2).
Термообработка осадка и крупных включений 6 из вибросита 7, проводят во вращающейся печи 19 с газовой горелкой 18. В газовую горелку 18 подают газ 17, а так же, воздух 21 через дутьевой вентилятор 22. Обезвреженный материал из печи 19 обжига после термообработки поступает на охлаждение в барабанный холодильник 23, где в процессе охлаждения проводят водное орошение материала для предотвращения пыления. Охлажденный материал подают на склад 25 для последующей утилизации и использования.
Первичную очистку дымовых газов 20 из печи 19 обжига проводят в циклонах-бункерах 24, а вторичную очистку, с удалением мелкодисперсной пыли и нейтрализацией вредных выбросов, проводят в скруббере 26 и далее через дымосос 30 и дымовую трубу 32 выбрасывают в атмосферу 33. Для нейтрализации вредных выбросов, в скрубберной установке 26 используют слабый щелочной раствор, состоящий из воды 27 и добавки 28. Раствор подготавливают в блоке водоподготовки и водоочистки 29, там же производят его регенерацию и удаление накопленной взвеси 31.
Примеры.
В январе 2010 г. в соответствии с х/д №32-Н от 18.12.2009 г. в ЗАО «НИИКерамзит» была доставлена загрязненная проба для очистки ее от примесей нефтепродуктов. Масса представленной пробы - 15 кг.
Загрязненная проба представляла собой почти черную массу материала, пропитанного нефтепродуктами. В пробе содержались песчаные и глинистые составляющие, щебень, а также гранулы пропанта.
Работу по обезвреживанию отхода и грунта проводили с использованием предлагаемых устройств, отлаженных на стадии лабораторно-технологических испытаний.
При опытных испытаниях использовали способ многостадийной обработки: физико-механическая обработка - двухступенчатая отмывка горячей водой (t=100°C) с интенсивным перемешиванием и последующим центрифугированием для отделения твердой фазы от промывочных вод, загрязненных углеводородами. При отмывке применяли воду с добавкой 0,5% ПАВ при соотношении 1:1 (загрязненный продукт и моющая жидкость).
После первой отмывки включения более 10 мм отделяли от твердой фазы и направляли на сушку и термообработку.
На второй стадии обработки применялся термический метод. Пробу после отмывок подвергали термообработке при температуре 600°С в течение 30 минут. После термообработки был получен мелкокусковой материал, представленный смесью фракций.
Проверка показала, что после термообработки проба была полностью освобождена от остаточных углеводородных загрязнений.
Установлено, что загрязненность исходной пробы нефтепродуктами составляла 40%.
Таким образом, в ходе опытных испытаний была проведена эффективная многоступенчатая обработка нефтезагрязненного отхода, грунтов.
На стадии физико-механической обработки после двух ступеней отмывки загрязненность углеводородами снизилась с 40% до 7%. В процессе термообработки удалены остаточные углеводороды - 7%.
Контроль наличия органических компонентов в пробе, полученной после физико-механической и термической обработки осуществляли методом выжигания очищенного материала при 600°С в течение 2 часов.
Органические соединения в пробе не обнаружены.
В процессе опытных испытаний было получено 6 кг материала, очищенного от углеводородных загрязнений.
Опытные испытания с моделированием технологического процесса показали эффективность очистки загрязненных нефтесодержащих отходов и грунтов по разработанной технологии, о чем был составлен «Акт опытных испытаний по обезвреживанию загрязненных нефтепродуктами отходов, грунтов» испытательного центра ЗАО «НИИКерамзит» от 17 февраля 2010 г., (приложение 1) и Протокол лабораторных испытаний №4 от 27.02.10 г. (приложение 2).
Техническим результатом является создание простого устройства для обезвреживания загрязненных нефтесодержащих отходов и грунтов, с наименьшими энергозатратами, за счет линии трехступенчатого обезвреживания нефтесодержащих отходов и грунтов, содержащей две ступени отмывки и отжима на центрифугах и дополнительную третью ступень термообработки отмытого продукта, соединенные последовательно.