Актюбинский региональный
государственный университет
им. К. Жубанова, Казахстан
Утилизация
нефтесодержащих отходов с применением солнечной энергии
Сегодня
Казахстан является одним из крупных нефтедобывающих стран, входит в первую
десятку государств мира по запасам нефти. Общая площадь наших действующих и
перспективных нефтегазоносных регионов республики составляет 1,7 млн.км2
или более 62 % всей территории страны. Нефть и газ – это главное сырьевое
богатство Казахстана, и является одним из основ его будущего процветания. На
сегодня в Казахстане открыто более 200 нефтегазовых месторождений. Добыча нефти
и газа являются наиболее интенсивно развивающейся отраслью в экономике
Казахстана. В условиях интенсификации процессов освоения нефтегазовых
месторождений вопросы экологического состояния нефтяных регионов становятся все
более актуальными.
В экологическом отношении Республика Казахстан является одной из
наиболее загрязненных стран мира. Повышенная степень
загрязнения воздушного бассейна нефтедобывающих регионов, в том числе
экологическое состояние Мугалжарского региона Актюбинской области далеко не
удовлетворяют требованиям охраны окружающей среды из-за выбросов месторождении
и Жанажольского нефтегазового комплекса, а также накопления нефтяных отходов, в
том числе нефтезагрязненного грунта, что требует принятия мер по их утилизации.
Нефтедобывающая промышленность характеризуется масштабностью образования
нефтяных отходов, засоряющего не только почву, но и воздушные и водные
бассейны, что отрицательно сказывается на экологию территорий. При разработке
технологии очистки нефтяных отходов можно получить твердые остатки, что может,
служит уникальным сырьем для изготовления дорожно-строительных материалов.
Исполнителями проекта разработана технология и сконструировано устройство с
концентрирующими элементами, где осуществляется очистка нефтяных отходов с
разделением углеводородной части нефти от твердых остатков. Технология
отличается высокой производительностью и эффективностью по отношению к
переработке нефтяных отходов нефтедобывающей отрасли. Ключевым отличием данной
технологии является применение альтернативных источников энергии – солнечной
радиации при переработке нефтяных отходов. Утилизированное сырье на устройстве
– это очищенный грунт может найти свое применение в дорожно-строительной
отрасли. Таким образом, можно создать
технологическую линию отход – исходное сырье – продукт пользующийся спросом.
Основная идея проекта разработать оптимальные условия изготовления
грунтобетонов из указанного вида сырья.
Это в свою очередь приведет к получению
комплексного эффекта по снижению затрат при использовании отходов для
укрепления грунтов и улучшения экологической обстановки вокруг населенных
пунктов.
В работе
изложены научно обоснованные решения по снижению техногенного воздействия
нефтяных отходов Жанажольского нефтегазового комплекса, путем утилизации их в
дорожное строительство с применением солнечной энергии. Основные результаты,
практические выводы и рекомендации заключаются в следующем.
-
Выполненный анализ литературных данных по утилизации нефтяных отходов показал
возможность изготовления грунтобетона для дорожного строительства на основе
техногенных отходов;
-В результате оценки экологического состояния ЖНГК впервые составлена карта
– схема территории расположения ЖНГК для выявления и анализа отрицательного
воздействия вредных выбросов на окружающую среду;
-На основании теоретических предпосылок, полученных по результатам
исследования тепловых ресурсов солнечной энергии, разработано новое устройство
с концентрирующими элементами солнечной энергии для предварительной обработки
нефтезагрязненного грунта и тепловой обработки грунтобетона;
-Тепловая
энергия, оказывающая влияние на формирование температурного режима в
грунтобетоне, складывается из одновременного воздействия на него тепловой
энергии, переданной излучением из окружающего пространства; теплоты, выделенной
вследствие экзотермии. Тепловыделение грунтобетона зависит от химического и
минералогического состава цемента и используемого нефтезагрязненного грунта,
тонкости его помола, водоцементного отношения, температуры бетона и продолжительности твердения, теплоты,
аккумулированной грунтобетоном за световой день;
-
В
целях изучения процесса формирования температурного поля при тепловой обработке
грунтобетона с применением солнечной энергии составлена математическая модель;
- По экспериментальным данным установлено, что наиболее оптимальным составом
образцов грунтобетона из предварительно обработанных нефтезагрязненных грунтов
является 4-ый состав (нефтезагрязненный грунт – 60 %, цемент – 13 %, песок – 28
%, вода и бетонная добавка). Физико-механические показатели, которых составили
следующие: предел прочности при сжатии – 5,73 МПа; предел прочности на
растяжение при изгибе - 1,6 МПа; коэффициент морозостойкости – 0,81;
- По данным физико-химических методов исследований (РФА, ДТА, элементный
микрозондовый анализ, электронно-сканирующая микроскопия, ИК-спектр) на
процессы гидратации и фазообразования в твердеющих системах следует, что
применение солнечной энергии усиливает процессы гидратации и фазообразования,
способствуют уплотнению и упорядочению микроструктуры, обеспечивает равномерное
распределение составляющих грунтобетона;
- Проведены экспериментальные исследования, опытно-промышленные испытания и
внедрения технологии изготовления грунтобетона и опытного участка автомобильной
дороги с применением солнечной энергии;
- Выполнен эколого-экономический расчет предотвращенного ущерба и
экономической эффективности от использования солнечной энергии. Данные
мероприятия обеспечивают предотвращение экологического ущерба от внедрения
новой технологии изготовления грунтобетона с применением солнечной энергии на
сумму 3 500 592 тенге в год, и результаты исследования могут быть использованы
в различных отраслях экономики РК при утилизации нефтяных отходов с применением
солнечной энергии.
Значимость проекта в
национальном масштабе - полученный новый материал
может
быть рекомендовандля устройства оснований или в качестве покрытия автодорог
местного значения, а
также в качестве оснований, выполняющих
функцию трещино-прерывающих слоев. При этом улучшаются технологические
свойства: удобообрабатываемость, за счет наличия пластифицирующих добавок –
нефти, а значит и гомогенность и удобоукладываемость. Повышаются
эксплуатационные показатели: прочность при сжатии и растяжении, морозостойкость
и деформационная способность за счет применения цемента, обеспечивающего
кристаллическую структуру -
пространственного
каркаса,
возникающего
в укрепленном грунте.
Социальный эффект достигается
улучшением экологической обстановки района добычи нефти за счет утилизации нефтяных отходов,
реабилитацией территорий, загрязненных нефтяными отходами, а также обращением к
нетрадиционным источникам, критической экологической обстановкой, вызванной
сжиганием органических видов топлива и возникновением так называемого
«парникового» эффекта. Применение возобновляемых источников и преобразование их
энергии в наиболее удобные формы: электричество и тепло обходится сегодня
чрезвычайно дорого. Грунтобетон на основе предварительно
очищенного нефтезагрязненного грунтаиспользует возобновляемые источники энергии, в том числе солнечную, снижающую энергозатраты, низкой
себестоимостью и решает вопросы утилизации нефтесодержащих отходов.
Разработанный экологически чистый грунтобетон может быть использован при
устройстве основания автомобильных дорог с минимальными энерго- и
трудозатратами.
Список использованной литературы
1
Жумагулов Б. Т. Экологические проблемы нефтегазовой отрасли//Нефть
и газ-2008.-№4.- С.40-43.
2
Абдибаттаева М.М., Ахмеджанов Т.К., Жубандыкова Ж.У.
Утилизация нефтесодержащих отходов на месторождении Кумколь // Материалы 9-ой
межд. научно-прак. конфер. «Новые
безопасности жизнедеятельности». Алматы,2007.- С.129-134.
3 Полякова С.Е.
Особенности месячного поступления прямой солнечной радиации на территорию
Казахстана // Вестник КазГУ. Сер. Экол. -2000.- №1,2 (6,7). - С. 107 – 114.
4 Жубандыкова
Ж.У., Абдибаттаева М.М. Оценка экологического
состояния месторождения Жанажол// Труды Межд. научно-техн. Конфер. «Наука и образование –
ведущий фактор стратегии «Казахстан - 2030».- Караганда: КарГТУ, 2008.-
С.220-222.