Мұнаймен ластанған топырақтардың жалпы тазалау әдістері
Мұнаймен ластанған топырақтардың жалпы тазалау әдістері
Соңғы он жылдықта табыс көлемін ұлғайту, тасымалдау, мұнай және мұнай өнімдерін қайта өңдеу және пайдалану негізінде қоршаған ортаның мұнай көмірсутектерімен ластану деңгейі мен масштабы едәуір өсті. Топырақтардың жоғарғы қарқынды химиялық ластануға мұнай өндіру, өңдеу және тасымалдау кезінде ұшырайды. Топырақта шоғырланған көмірсутектердің (КС) әсерінен топырақ экожүйесінің өзгеруі байқалады.
Топырақ қасиеттерінің өзгеруі мен көмірсутегілердің тікелей әсер етуі өсімдіктердің басым көпшілігін өсуі мен дамуының толық ингибирленуіне алып келеді. Топырақ фитотоксинді бола бастайды.
Алайда өсімдіктердің полютанттарға тұрақтылығын зерттеулер көбінесе бейорганикалық (ауыр металдар) және суда еритін органикалық (пестицидтер) қосылыстардың әсеріне арналған.
Көмірсутектердің әсері жайында бар мәліметтер бір-біріне қарама-қарсы. Өсімдіктердің түр-тұқым, сұрыпталған түрлері жеткіліксіз зерттелген. Топырақтың мұнаймен ластануы бойынша жұмыстардың жетпейтіні анық, жеке көмірсутектерден көбінесе полиароматты көмірсутектер (ПАК) зерттелген, ең нақты зерттелінген – мұнай [7].
Өсімдіктердің тұрақтылық дәрежесін білу біріншіден, әр түрлі мәселелерді шешуде, екіншіден, олардың ластанған топырақты өңделу мүмкіндігі үшін, үшіншіден, бұзылған топырақ құнарлығын қайта қалпына келтіруде фиторемедиация процесі аса қажет.
Көмірсутегілермен ластанған топырақты қалпына келтірудің дәстүрлі әдістермен салыстырғанда, фиторемедиация экологиялық қауіпсіз және экономикалық жағынан тиімдірек. Сол кезде бұл зерттеулер салыстырмалы түрде жақын арада басталған, зерттелген өсімдіктер мен көмірсутекті полютанттар саны шектеулі. Әдебиеттерде [8] фиторемедиацияның белгіленген әсеріне көптеген өсімдіктердің 30-40 түрі жайлы мәліметтер келтірілген. Оның ішінде, ғылыми жұмыстардың 75 %-ы полиароматты көмірсутектерді ыдырату барысында арналған. Бұл сұйық көмірсутектерді құрамы мен қасиеті бойынша әртекті жер қыртыстарында (топырақтарда) тарату, сонымен қатар, олардың сапалық анализімен байланысты қиындықтарға қатысты болады. Мәдениетті және жабайы өсімдіктерді зертханалық және вегетациялық тәжірибелердің көмегімен кең ауқымда жүргізілген зерттеулер, олардың көмірсутекті поллютанттарға қатысты тұрақты, маңызды ақпараттарды алуға, көмірсутектермен ластанған топыраққа өсімдіктердің әсер ету механизмдерін анықтауға мүмкіндік береді.
Мұнай құбырларындағы апаттар салдарынан миллиондаған тонна мұнай сыртқа төгiледi. Мұнаймен ластанған жолдарды, топырақтарды тазартатын бiрнеше әдiстер бар (Кесте1). Олар: механикалық, термиялық [9, 10], биологиялық және физика-химиялық әдiстер.
Кесте 1 — Топырақтың мұнаймен ластануын жою әдістері [11]
| Әдістер | Жою тәсілі | Қолдану ерекшеліктері |
| Механи-калық | Ластанудан қорғану, мұнайды сыйымдылықтарға айдау | Сәйкес келетін техникалар мен резервуарлар бар болғанда кең көлемде мұнай төгілгенде біріншілік шара ретінде жүзеге асады (мұнай жер қыртысына енгенде топырақты тазарту мәселесі шешілмейді) |
| Топырақты ауыстыру | Ластанған топырақты табиғи ыдыратуға шығару | |
| Физика-химиялық | Өртеу | Жоғары температураның жетіспеуінен атмосфераға мұнайдың айдалған және шала тотығу өнімдері ұшуы мүмкін; жанған жерді толығымен тазалап, сыртқа шығарып тастау керек (Мәскеуде жыл сайын 70 мың т аса “өртелген жерлер” шығарып тасталады) |
| Тұтануды доғарту | Қайта құю кезінде жеңілтұтанғыш өнімдерді тұтандырмау үшін цехтарда, тұрғын үйлерде, көлік магистральдарында өртке қарсы көбіктерді құяды немесе сорбенттермен көмеді | |
| Топырақты шаю | Топырақтарды шайған кезде арнайы шаятын барабандарда БАЗ-дың көмегімен іске асырылады, шайылғаннан қалған суларды арнайы гидроизоляцияланған көлшіктерде немесе сыйымдылықтарда тұндырады. Бұл суларды ары қарай бөлу және тазалаудан өткізеді | |
| Топырақтарды құрғату | Құрғату жүйесі арқылы топырақты шаюдың бір түрі; мұнайды ыдырататын бактерияларды қолданатын биологиялық әдістермен бірге жүзеге асады | |
| Еріткіштермен экстракциялау | Негізінен, арнайы шаятын барабандарда ұшқыш еріткіштердің көмегімен іске асырылады, еріткіштердің қалдық булары айдалады | |
| Сорбция | Қатты бетке (асфальт, бетон, тапталған жер) төгілген мұнайды сорбенттермен көмеді, олар мұнай өнімдерін бойына сіңіріп, жеңіл тұтанғыш өнімдердің өрт қауіптілігін төмендетеді |
1 кестенің жалғасы
| Термиялық десорбция | Сирек қолданылады, қажетті өнімдерді (мазут фракциясына дейін) көп мөлшерде алуға болады | |
| Биология-лық | Биоремедиация | Мұнай ыдыратушы бактериялар қолданылады. Дақылдарды топыраққа жер жырту арқылы енгізеді, кезеңімен тынайтқыштар ерітінділерін қосып, қадағалайды. Өңдеу тереңдігі, топырақтың температурасы (15 0С жоғары) шектеулі, процесс 2-3 маусымға созылады |
| Фиторемедиация немесе фитомелиорация | Топырақтағы мұнай қалдықтарын мұнайға төзімді шөптесін өсімдіктермен тазалау (жоңышқа, қымыздық, шалғын және т.б.), ластанған топырақты рекультивациялаудың соңғы кезеңі |
Механикалық, физикалық және химиялық тазарту әдiстерiмен қатар биоремедиациялық тазарту әдiстерi де жиі ұсынылады (Сурет 1). Биоремедиация әдiсiн қолдану мұнаймен ластанған топырақтардағы көмiрсутектердің мөлшерi аз болғанда тиімді. Биоремедиацияның негiзгi үш тәсілі бар: биостимуляция, биоаугментация және биовентиляция. Осы тәсілдердiң iшiндегі ең қолайлысы биоаугментация әдiсi. Себебi бұл белсендi деструкторлы микроорганизмдердi қолдану арқылы iске асырылады [32].
Сурет 1. Мұнаймен ластанған топырақтарды дезактивация жолдары [12]
Сонымен қатар, топырақтың биоремедиациялану эффектiсiне, ремедиация процесінің бiркелкi жүруiне әсерін тигiзедi. Яғни топырақтағы деструкторлы микроорганизмдердiң интродукциясының құрылуы, олардың дамуына және тiршiлiк деңгейiне оптимальды жағдайдың қалыптасуы әсер етеді.
Дамыған елдердің көпшіліктері үшін тек қана көкейкесті мәселе ол мұнай өнеркәсібінің қалдықтарын тазарту проблемасы болып саналады. Көпшілігінде дамыған елдерде бұл сұрақтардың шешіміне шығындардың үлкендігіне қарамастан мұнай өндірісінің қалдықтарын кәдеге жаратуының ұтымды әдістері осыған дейін болжанған. Іc-жүзінде көпшілік себеп ол қалдықсыз технологияның болғандығында және улағыштық компоненттердің негізгі массасы атмосфераның немесе суға зиянды қатты паста тәрізді қалдықтарды лақтыру негізінде шоғырлануы. Американдық мамандардың мәліметіне сәйкес ірі мұнай өңдейтін зауыттарға құрамында қатты немесе паста тәрізді мұнай бар қалдықтардың 4000 тоннаға шақтысы жылда жинақталады.
Мұнай – 3000 ингредиенттен тұратын соның ішінде көпшілігі оңай тотығатын заттардың күрделі кешені. Өсімдіктермен тірі организмдерге мұнай және мұнай өнімдерінің улы әсері өте көп. Мұнай ластануларынан тазарту бағдарламасы екі кезеңнен тұрады: I-шісі – қысқа мерзімді, мұнай дақтарын алып тастау, II-шісі – ұзақ мерзімді, сулар және топырақтың толық қалпына келтірілуі. Кір басқан топырақтардың тазартуының әдістерін таңдау сипаты және ластану дәрежесі қойылған нормативтардан тәуелді болатынын атап өтеді. Тазарту стандартының екі жолы бар: тазартуды кез- келген жағдайда қолданылатын әдістермен өндіріп алады және тазартудың шекті нәтижесі бойынша жүзеге асыру нақты қолдану үшін жарамды. Кір басқан орындардың тазарту жүйелерін келесідегідей қарап шыққан ол – кір басқан жерді іріктеу және алып тастау, кір басқан жерді капсуладан шығару және тасалау, өңдеуден кейін ұстап қалу, ластанған топырақты алып тастау және оны қолдану [13].
Тазарту әдістерінің екі принципті технологиясы бар:
а) пайдалы компоненттерді алдын ала тазарту әдістерінің ерекшеленуі.
б) шикізат қалдықтарын қолдану әдістері мен және бағалы мұнай өнім компоненттерін алу үшін жарамды.
Әр түрлі әдістермен кешенді технологияларды ұтымды қолдануды, аталған әдістердің әр бірінің өз шектеуі болатынын ацта кеткен жөн. Сонымен қатар мұнай қойыртпағыларының ұсынысы бөлінусіз жолмен болады: мысалы, жол құрылысы немесе өндірістегі құрылыс материалдарын өртеу. Мұнай шламдарындағы органикалық заттар сығындыларын тазарту шетелдерде парафиндердің экологиялық қауіпсіз фракциясы көмегімен жүзеге асыруға негізделген. Еріткіштің табылмайтын кемшіліктерімен әдістің биік құны, сонымен бірге регенерацияның қажеттілігіне байланысты техникалық сұлбаның кедергілері болып табылады. Іс жүзінде қирату және мұнай эмульсияларын құрғатудың әр түрлі әдістері қолданылады: қыздыру және қорғау, центрифугалау, суды фильтрлеу және әртүрлі гидрофиль коалецтирлейтін қондырмаларды арнайы БАЗ арқылы жасайтын реагент. Қолдан немесе мұнай жинаушылар әртүрлі концтруксия қолданып, мұнайдың негізгі массасын механикалық әдістермен оның жойылуын бошалайды. Алайда жердің тазарту деңгейі механикалық әдістерінің қолданылуын қамтамасыз етпейді. Қойыртпадағы зиянсыз қыздыру процесі өртеудің 1000-1200о С жүзеге асырылады. Мұнай қойыртпағын құбыр құрылыстарымен тазарту бойынша мұнай қойыртпағын әзірлеу сыйымдылықтағы қоюына түседі. Мұнай өнімдерінің бөлімшесін жақсарту үшін мұнай қойыртпағын 60 — 80 о С жылу алмастырғыш арқылы қорғалады. Мұнай қойыртпақ тұнбалары 3 қабатқа бөлінеді: мұнайлы, торталанған су, қоюландырылған мұнай қойыртпағы. Тауарға айырбас су үрлегішпен тазарту құрылысындағы қоюына сумен айдалып шығады. Мұнай қойыртпағын алдын ала тұнбалық пешке түсіп қалудан аман болуы үшін мұнай қойыртпағының таралу сыйымдылықтары жүргізіледі. Екі сыйымдылықтардың бар болуы өртеуге жартылай құрғыған мұнай қойыртпағын беруді қамтамасыз етеді [14].
Ауа үрлегішпен мұнай қойыртпағының жану процессін қамтамасыз ету үшін жылу есебінен түтіндік газдардың ауа жылытқышында 350о С қыздырылған ауаны ұрады. Демек ауа жылытқыш қабырғаларындағы түтіндік газдын буларын су перілері конденсациядан аман болу үшін турба коррозиялары, ауа үрлегішке түсетін ауаны жылыту есебіне ескерілген ауамен алқынамыз. Мұнай қойыртпағы мұнай өнімділігіне байланысты өзгереді: 22% мұнай өнімін мазмұны 2 болса , 15 өнімділікте 3 ке дейін үлкейеді. Мұнайды өртеу орынды құртуға жылдам мүмкіндік береді. Қойылту болғанша өртеу жедел жүргізу керек болады . Оттың оқшау бөлігі сөзсіз. Қоғамдық қозғалыста жасыл ауаның ластануы , балықтардың, құстардың , аңдардың опат болуы мұндай қабылдауға қарсы шығды. Бейорганикалық қоспалар мен 5% суда көмірсутек қалдықтарын өңдеуге болатынын МӨЗ әдісі ұсыныс жасаған. Судың 40 – 90% қалдықтары сарқынды суларды құрғатудың өнімдері болады. Қалдықтар азғындалған көмірмен кокспен араластырылады, содан соң жылу шығару қабілеттілігі 4400 ккал/кг тең қоспаларды айналмалы пеште өртейді. Қалдықтар бейорганикалық қоспаларда келесі мазмұнда болады: СаО 60- 67% мас, SiO2 17- 25%мас. Құрамында мұнайы бар шламдардың өңдеу және тазарту әдісі ұсынылған: жиналған резервуардан жұмыс сұйығының мұнай қойыртпағыларын тазалайды. Мұндай қалдықтарды өңдеудің проблемасын әртүрлі технологиялар көмегімен шешеді. Дегенмен, ҚР шарттар қолдану жөнінде қосымша зерттеулерді талап етеді, сонымен бірге бұл технологияларда іске асыру үшін пайдалану шығынын талдау керек. Олардың көпшілігі қатты қалдықтарды өндіріп алатын және қоюларды биік құнмен және технологиялық сұлбалармен байланысқаны байқалған [15].
Дәл қазіргі уқытта Қазақстанда жолсерік газдардың тазарту салалары маңызды мәселе болып табылады. 112 мұнай Қазақстанда жолсерік газдын көлемі 2380 кубометр.млрд болады. Жолсерік газдың ағымға шығарылуы кубометрдың млрд құрайды, олардың ішінен үштен екісі алауларды жандырады. Жолсерік газдын тазартуына арналған жобалардың экономикалық көрсеткішіне сайып келгенде оларды тиімдірек пайдалануға ықпал етуге болады.