С увеличением потребления нефтепродуктов растет количество нефтяных отходов. Источниками нефтесодержащих загрязнителей являются различные транспортные средства, пункты их обслуживания и ремонта, склады и пункты выдачи горюче-смазочных материалов (ГСМ), теплоэнергетические комплексы (ТЭК) и прочие объекты. Кроме того, источником нефтяных отходов является ка­ждая установка: котел, печь, газовая турбина, дизель и карбюраторный двигатель, – сжигающая жидкое углеводородное топливо. Нефтяные отходы попадают в ок­ружающую среду, как в жидком, так и в газообразном состоянии, причем газооб­разные углеводородные загрязнители способны переноситься на значительные расстояния (до 2000–3000 км через 2–3 дня) и рассеиваться на огромные площади.

По существующим правилам нефтесодержащие воды и нефтяные отходы должны собираться и вывозиться для дальнейшей очистки, регенерации или ути­лизации в специально отведенных местах.

В нашей стране основным способом утилизации нефтяных отходов и неф­тесодержащих вод является так называемое захоронение в специальных могиль­никах. При этом количество складируемых отходов удваивается каждые 7–8 лет. Такой способ утилизации нежелателен, более того – вреден, поскольку отходы по-прежнему негативно влияют на окружающую среду. Он требует все больших площадей, которые изымаются из активного землепользования. К тому же вывоз отработанных нефтепродуктов для захоронения обходится недешево. В Санкт-Петербурге стоимость вывоза одной тонны нефтяных отходов и нефтесодержа­щих вод сопоставима с рыночной ценой одной тонны топочного мазута и состав­ляет в ценах 2004 года 3000–3300 рублей.

Удорожание природных ресурсов и ужесточение природоохранных требо­ваний в Российской Федерации заставляет искать новые эффективные способы утилизации нефтяных отходов с получением полезной энергии и повышением экологической чистоты топливосжигающих установок.

Авторами в 1991 году был предложен и в дальнейшем внедрен на трех энергетических объектах способ термической утилизации нефтяных отходов и огневого обезвреживания загрязненных вод. НПО «Звездочка» (г. Северодвинск, Архангельская область) утилизировало жид­кость для гидравлических систем ПГВ (парафин, глицерин, вода) в 1993 году. Нефтебаза «Ручьи» ПТК «Терминал» (г. Санкт-Петербург) утилизировала светлые нефтеотходы (некондиционные бензины и моторные масла) в 1998 году. Масложировой комбинат (г. Бельцы, республика Молдова) утилизировал темные нефтеотходы и органические отходы масложирового производства в 2000 году.

Опыт, накопленный авторами в решении вопросов термической утилизации различных видов нефтяных отходов и огневого обезвреживания загрязненных вод (в том числе нефтесодержащей морской воды), выявил следующие особенности связанных с этим процессов.

Отработанные нефтепродукты целесообразно сжигать в составе водотоп­ливной (водомасляной) эмульсии (ВТЭ) и топливной (топливомасляной) смеси (ТС). При этом подлежащие термической утилизации жидкости необходимо очи­стить от механических примесей и предварительно обработать. Воду из нефтеот­ходов удалять не следует, ее необходимо равномерно распределить по всему объ­ему отработанных нефтепродуктов в виде мелких (до 10 мкм) водяных частиц (глобул).

Существующие топливосжигающие установки пригодны для термической утилизации нефтяных отходов и огневого обезвреживания загрязненных вод по­сле дооборудования их специальной системой, позволяющей производить обра­ботку утилизируемых нефтесодержащих жидкостей, приготовленными ТС или ВТЭ заданного состава и качества.

Приготовленным к термической утилизации «чистым» (т. е. без посторон­них примесей) нефтяным отходам, ТС и ВТЭ необходимо придать свойства, пока­затели которых соответствовали бы показателям штатного топлива, применяемого в данной топливосжигающей установке.

Светлые нефтеотходы (СНО) с температурой вспышки +5–+7°С целесооб­разно утилизировать в составе ВТЭ. Отходы нефтепродуктов с температурой вспышки более +150°С – в составе ТС. Компоненты водотопливных эмульсий и топливных смесей, а также их соотношение определяются с учетом типа и мощ­ности топливосжигающей установки.

Для активизации и интенсификации процесса сжигания «чистых» нефтяных отходов и ТС, снижения золо-, коксо- и нагарообразования в топочном объеме (камере сгорания) и в выходном тракте, а также снижения теплового и газового загрязнения атмосферы целесообразно добавлять к ним 10–11% воды для темных нефтеотходов и 3–5% воды для светлых. В качестве водяного компонента применять загрязненные воды.

Процесс горения предварительно обработанных нефтеотходов, топливных смесей и эмульсий требует меньшего количества атмосферного воздуха, а газооб­разные продукты их сгорания имеют меньшую температуру, при этом в составе уходящих дымовых газов концентрация экологически опасных химических со­единений, веществ и элементов снижена.

Задавая состав и свойства приготавливаемых ТС и ВТЭ, компонентами ко­торых являются предварительно обработанные для термической утилизации и ог­невого обезвреживания нефтеотходы и загрязненные воды, можно управлять со­ставом, концентрацией и температурой газообразных, жидких и твердых продук­тов сгорания, попадающих в окружающую природную среду, и таким образом прогнозировать экологическую обстановку.

Термическую утилизацию нефтяных отходов и огневое обезвреживание за­грязненных вод при наличии топливосжигающей установки экономически целе­сообразно и экологически выгодно проводить в местах их образования.

Приготовленные на основе нефтяных отходов ТС и ВТЭ, а также обрабо­танные отработанные масла можно использовать в качестве топлива, например для котельных установок, сжигающих топочный мазут.

2.1 Термическое обезвреживание отходов

На современном этапе открывается всё больше возможностей существенно сократить количество не утилизируемых отходов, которые имеют сложный хими­ческий состав, и, как правило, их переработка в полезные продукты или весьма затруднительна современном этапе, или экономически нецелесообразна.

2.1.1 Жидкофазное окисление

Жидкофазное окисление токсичных отходов производства используется для обезвреживания жидких отходов и осадков сточных вод. Суть его заключается в окислении кислородом органических и элементоорганических примесей сточных вод при температуре 150 – 350° С и при давлении 2 – 28 МПа.

Интенсивность окисления в жидкой фазе способствует высокая концентра­ция растворенного в воде кислорода, значительно возрастающая при высоком давлении. В зависимости от давления, температуры, количества примесей и ки­слорода, продолжительности процесса органические вещества окисляются с обра­зованием органических кислот (в основном CH3COOH и HCOOH) или с образова­нием CO2, H2O и N2.

Элементоорганические соединения в щелочной среде окисляются с образо­ванием водных растворов хлоридов, бромидов, фосфатов, нитратов и оксидов ме­таллов, а при окислении азотосодержащих веществ, помимо нитратов, образуется значительное количество аммонийного азота.