Опасные и вредные производственные факторы

Постановлением Правительства РФ № 632 от 28.08.1992 г. «Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия» установлено два вида базовых нормативов платы:

– за выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов, другие виды вредного воздействия в пределах допустимых нормативов;

– за выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов, другие виды вредного воздействия в пределах установленных лимитов.

Существует несколько разновидностей нормативных показателей: предельно допустимые концентрации (ПДК); рекреационная емкость (PE); ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ); ориентировочные допустимые концентрации (ОДК); предельно допустимые остаточные количества (ДОК); предельно допустимые уровни (ПДУ); общесанитарный показатель вредности экологической нагрузки, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающуюся способность почвы и почвенного микробиоценоза (ОС); предельно допустимые выбросы и сбросы (ПДВ и ПДС).

Причиной загрязнения окружающей среды, как правило, является техническое несовершенство технологического оборудования, или в результате аварийных ситуаций.

Федеральный закон «Обеспечение промышленной безопасности опасных производственных объектов», принятый Госдумой 20 мая 1997 г., устанавливается обязанность разработки соответствующих деклараций на основе всесторонней оценки риска аварий и связанной с ней угрозы, анализа принятых мер по предупреждению аварий с учетом разработки методов локализации и ликвидации последствий аварий, снижения масштаба аварий, размера ущерба и т. д. В этом законе определены и используются следующие понятия:

· промышленная безопасность опасных производственных объектов (далее промышленная безопасность) – состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий;

· авария – разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ;

· инцидент – отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от режима технологического процесса, нарушение положений настоящего Федерального закона, других Федеральных законов и иных нормативных правовых актов РФ, а также нормативных технических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном производственном объекте.

Опасными производственными объектами в соответствии с настоящим Федеральным законом являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты, на которых:

1. Получаются, используются, перерабатываются, хранятся, транспортируются, уничтожаются следующие опасные вещества:

а) воспламеняющиеся вещества – газы, которые при нормальном давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения которых при нормальном давлении составляет 20 °С или ниже;

б) окисляющиеся вещества – поддерживающие горение, вызывающие воспламенение и (или) способствующие воспламенению, вызывающие воспламенение и (или) способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстановительной экзотермической реакции; аэрозоли;

в) горючие вещества – жидкости, газы, пыли, способные самостоятельно гореть после его удаления;

г) взрывчатые вещества – вещества, которые при определенных видах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов;

д) токсичные вещества – способные при воздействии на живые организмы приводить их к гибели и имеющие следующие характеристики:

– средняя смертельная доза при введении в желудок от 15 мг на 1 кг до
200 мг на 1 кг включительно;

– средняя смертельная доза при нанесении на кожу от 50 мг на 1 кг до
400 мг на 1 кг включительно;

– средняя смертельная концентрация в воздухе от 0,5 мг/л до 2 мг/л включительно;

е) высокотоксичные вещества – способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики:

– средняя смертельная доза при введении в желудок не более 15 мг/кг;

– средняя смертельная доза при нанесении на кожу не более 50 мг/кг;

– средняя смертельная концентрация в воздухе не более 0,5 мг/л;

ж) вещества, представляющие опасность для окружающей природной среды, характеризующиеся в водной среде следующими показателями острой токсичности:

– средняя смертельная доза при ингаляционном воздействии на рыбу в течение 96 часов не более 10 мг/л;

– средняя ингибирующая концентрация при воздействии на водоросли в течение 72 часов не более 10 мг/л.

2. Используется оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа или при температуре нагрева воды более 115 °C;

3. Используется стационарно установленные грузоподъемные механизмы, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры и т. д.

Опасные и вредные производственные факторы по характеру воздействия подразделяются на следующие группы: физические, химические, биологические, психофизиологические.

Группа физических опасных и вредных производственных факторов включает в себя опасные (движущиеся машины и механизмы; незащищенные подвижные элементы производственного оборудования; передвигающиеся изделия; заготовки, материалы) и вредные (повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; повышенная и пониженная температура поверхностей оборудования и материалов, воздуха рабочей зоны; повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте; повышенная или пониженная влажность и подвижность воздуха; повышенные уровни статического электричества и электромагнитных излучений; недостаточная освещенность) факторы.

Группа биологических опасных и вредных производственных факторов включает в себя биологические объекты (бактерии, вирусы, грибки, простейшие, растения, животные и др.), воздействия которых на работающих приводит к травмам или вызывает заболевания.

К группе психологических опасных и вредных производственных факторов относят физические (статические и динамические), нервно-психологи­ческие (умственное перенапряжение, монотонность труда) и эмоциональные перегрузки.

В группу химических опасных и вредных производственных факторов входят общетоксические, раздражающие, канцерогенные и другие вещества (по характеру воздействия на организм человека), а также вещества, действующие через дыхательные пути, пищеварительную систему, кожный покров (по пути проникновения в организм человека).

 

7. ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ
НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

Нефтесодержащие отходы включают топливные, маслосодержащие отходы и смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), нефтешламы и осадки, а также отходы нефтехимических производств (табл. 7.1).

На рис. 7.1 приведены основные принципы построения системы переработки нефтесодержащих отходов.

К наиболее опасным загрязнителям (с точки зрения экологии) относят нефтешламы, которые образуются на всех этапах добычи, транспортировки и переработки нефти. В среднем на одну тысячу сырой нефти образуется
1–5 тонн нефтешламов.

Нефтяные шламы образуются и при бурении скважин. Как правило, это вызвано сильным загрязнением почвы и воды выбуренной горной породой, сточными водами и отработанными буровыми растворами, содержащими углеводороды, тяжелые металлы и др.

Нефтяные шламы нефтегазоперерабатывающих предприятий и магистрального транспорта формируются в результате сброса в специальные амбары (хранилища) стойких эмульсий, отходов, образующихся в процессе подготовки нефти, продуктов зачистки резервуаров и трубопроводов. Значительная часть отходов образуется из канализационных линий, с площадок обслуживания оборудования, с мест аварий.

Таблица 7.1

Классификация нефтесодержащих отходов

Вид нефтесодержащих отходов	Источники возникновения отходов
1. Топливные отходы	– транспортировка и утечка нефтепродуктов; – эксплуатация машин и механизмов; – очистка емкостей для хранения нефтепродуктов.
2. Нефтешламы и осадки	– буровые шламы; – разливы нефти нефтегазодобывающих предприятий; – порывы магистральных нефтепроводов; – донные осадки сооружений механической очистки сточных вод; – продукты зачистки резервуаров и трубопроводов; – флотоконцентрат с установок сепарации нефтесодержащих продуктов; – стабилизированные эмульсии из отстойных аппаратов.
3. Маслосодержащие отходы и смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)	Отработанные масла, консистентные смазки и СОЖ.
4. Отходы нефтехимических производств	– производство сульфонатных присадок; – сульфирование и очистка масел, парафинов, керосино-газойлевых фракций и других нефтепродуктов от ароматических углеводородов; – переработка нефти, каменноугольных и сланцевых смол, торфа.

 

На нефтеперерабатывающих предприятиях нефтешламы образуются в процессе переработки нефти и очистки сточных вод и представляют собой смесь осадков и эмульсий, задержанных на очистных сооружениях (песколовках, нефтеловушках, в прудах предварительного отстаивания и буферных прудах), пены, собираемой при флотационной очистке сточных вод и осадков систем оборотного водоснабжения.

Основными загрязняющими веществами в составе буровых нефтешламов являются нефть, нефтепродукты, частицы выбуренной породы, химические реагенты различной природы (щелочи, кислоты, синтетические ПАВ, полимеры, спирты, соединения железа, хрома, бария, органические вещества, например углеводороды, фенолы, карбоновые кислоты, асфальтосмолистые вещества и минерализованные воды).

 

 

 

 

Рис. 7.1. Основные принципы построения системы переработки
нефтесодержащих отходов

 

Нефтешламы, образующиеся при добыче нефти, представляют собой аномально устойчивые эмульсии, постоянно изменяющиеся под воздействием атмосферы и различных процессов, протекающих в них. С течением времени происходит естественное старение эмульсий за счет уплотнения и упрочнения бронирующих и осмоления нефти, перехода асфальтенов и смол в другое качество, образования коллоидно-мицеллярных конгломератов, попадания дополнительных механических примесей неорганического происхождения.

Нефтешламы, формирующиеся в результате зачисток отложений в резервуарах для хранения нефти на промыслах и перекачивающих станциях магистральных нефтепроводов, содержат в своем составе большое количество асфальтосмолистых и парафиновых отложений (АСПО).

На нефтеперерабатывающих заводах нефтешламы представляют собой полидисперсную систему, содержащую частицы размером более 0,1 мм суспензии и эмульсии с частицами размером от 0,1 мм до 0,1 мкм и коллоидные системы с частицами, размеры которых изменяются от 0,1 до 0,001 мкм (табл. 7.2).

 

Таблица 7.2

Классификация нефтешламов

Состав, %	Нефтешламы
Замазученный грунт	Донный шлам	Продукты зачистки резервуаров	Водонефтяная эмульсия	Ловушечная нефть	Буровые шламы	Амбарный верхний слой
Механические примеси	50–90	15–50	5–10	1,5–15	0,05–0,5	11–25	0,5–1,5
Нефть и нефтепродукты, в том числе: – асфальтены – смолы – парафины	До 10   – – –	10–30   6,5 2,5	50–70   5,6	30–80   5–10 10–20 3–9	70–90   4–15 10–45 2–10	7–14   –   –	90–95   9,5
Вода	До 20	До 60	25-40	До 70	До 15	75–90	1,5–5

 

Нефтешламы накапливаются и хранятся в стальных резервуарах (ловушечные), земляных или железобетонных амбарах-шламонакопителях с гидроизоляцией или без нее (амбарные). Ловушечные нефтешламы менее устойчивы, так как хранятся в закрытых резервуарах-накопителях и не подвержены длительному и жесткому старению, как амбарные.

При длительном хранении ловушечные (резервуарные) и амбарные нефтешламы со временем разделяются на несколько слоев с характерными для каждого из них свойствами.

Верхний слой представляет собой обводненный нефтепродукт с содержанием до 5 % тонкодисперсных механических примесей и относится к классу эмульсий «вода в масле». В состав этого слоя входят: 70…80 % масел, 6…25 % асфальтенов, 7…20 % смол, 1…4 % парафинов. Содержание воды не превышает 5…8 %. Часто органическая часть свежеобразованного верхнего слоя нефтешлама по составу и свойствам близка к хранящему в резервуарах исходному нефтепродукту.

Средний, сравнительно небольшой по объему слой, представляет собой эмульсию типа «масло в воде». Этот слой содержит 70…80 % воды и 1,5…15 % механических примесей. Следующий слой целиком состоит из отстоявшейся минерализованной воды с плотностью 1,01…1,19 г/м³. Придонный слой (донный ил) обычно представляет собой твердую фазу, включающую до 45 % органических веществ, 52…88 % твердых механических примесей, включая оксиды железа и других металлов. Поскольку донный ил представляет собой гидратированную массу, то содержание воды в нем может доходить до 25 %.

В зависимости от длительности хранения и технологических факторов производства состав частей нефтешлама отличается. Так, на поверхности шламонакопителя может образовываться слой относительно чистых нефтепродуктов или воды.

Состав и свойства разных типов нефтешламов резервуарного амбарного происхождения (см. табл. 7.2) показывают, что в процессе зачистки и переработки шламов могут быть применены различные технологические приемы в зависимости от их физико-механических характеристик. В большинстве случаев основная часть резервуарных нефтешламов состоит из жидких продуктов с высоким содержанием органики и воды и небольшими добавками механических примесей. Такие шламы легко эвакуируются из резервуаров и отстойников в сборные емкости с помощью разнообразных насосов. Гелеобразные системы, как правило, образуются по стенкам емкостей.

Из приведенных характеристик нефтешлама по слоям, которые находятся в прудах-отстойниках и резервуарах-накопителях, следует, что каждый слой требует индивидуального подхода при решении вопросов о технологической схеме их переработки.

7.1. Основные методы переработки
и утилизации нефтешламов

Для переработки и/или утилизации различных отходов, в том числе и нефтешламов, зачастую предлагается несколько конкурентоспособных технологий, в связи с чем актуальна задача выявления как общих черт методов, так и их существенных отличий друг от друга, т. е. классификация способов переработки вторичного материала. В общем случае их можно разделить на две группы: индустриальные и утилизационные.

К индустриальным относят методы, при которых нефтяные отходы перерабатываются по схемам и на оборудовании, аналогичным и применяемым для получения товарной продукции из первичного сырья.

Утилизационные методы включают способы, получившие распространение только в процессах переработки вторичного сырья или защиты окружающей среды.

Выбор метода переработки и обезвреживания нефтяных шламов, в основном, зависит от количества содержащихся в шламе нефтепродуктов. В качестве основных методов переработки, обезвреживания и утилизации нефтеотходов практически используются:

– термические методы обезвреживания (сжигание, газификация, пиролиз, нагревание на воздухе и в вакууме);

– химические методы обезвреживания (реагентные методы, методы комплексообразования и др.);

– физические (механические) методы переработки (дробление, измельчение, окомкование, брикетирование, сепарация, сушка, испарение и др.);

– физико-химические методы переработки (коагуляция, флокуляция, экстракция, сорбция, ионный обмен, флотация, ультрафиолетовое излучение, воздействие радиационным, магнитным и электромагнитным излучением);

– методы биологической и биохимической переработки;

– комбинированные методы.

В качестве базовых могут быть рекомендованы методы термического и химического обезвреживания отходов, позволяющие осуществлять переработку нефтесодержащих отходов силами предприятий отрасли, к примеру, за счет организации на объектах участков обезвреживания на базе компактных установок небольшой производительности. Оба метода позволяют обезвреживать следующие виды нефтеотходов:

– образующиеся в результате очистки сточных вод нефтесодержащие осадки и жидкие нефтеотходы из очистных сооружений; нефтешламы, образующиеся при зачистке резервуаров и технологического оборудования; замазученные грунты;

– нефтешламы, представляющие собой сложные многокомпонентные дисперсные системы, образующиеся в результате поршневания продуктопроводов или формирующиеся с течением времени в амбарах;

– продукты от продувки пылеуловителей, масляных сепараторов и разделителей, отличающиеся достаточно однородным составом и высоким содержанием углеводородов, а также отработанные компрессорные и индустриальные масла.

Продукт, образующийся в результате обезвреживания нефтешламов химическим методом, пригоден для использования в строительстве, при прокладке дорог, отсыпке земляных насыпей и может быть реализован сторонним потребителям. По некоторым данным с экономической точки зрения химическое обезвреживание нефтеотходов имеет более низкую стоимость обезвреживания отходов, чем термическое. По условиям эксплуатации технология химического обезвреживания нефтешламов также имеет ряд преимуществ по сравнению с термическим методом, вплоть до возможности организации передвижных участков, не требующих строительства специальных зданий.

Поскольку не всегда удается достичь одностадийного процесса при обработке шламов, используют комплексные схемы обработки. Зачастую физические (механические) и физико-химические методы могут дать эффективное разделение шлама, и, следовательно, его обезвреживание из-за высокой стабилизации дисперсии (фракции) шлама. При этом отмечается закономерность: чем более продолжительное время хранится шлам, чем более сложные пути его образования, перекачки и транспортировки, тем его стабильность выше. И в таких случаях обычно применяют комплексные схемы переработки, включающие в себя отстаивание, флотацию, дегазацию, кондиционирование, осушку, обработку коагулянтами и флокулянтами, уплотнение, разделение. Заключительными стадиями обработки может быть размещение на специальных полигонах с применением биотехнологий, сжигание, использование в строительстве и других отраслях промышленности.

Биологический метод обезвреживания является наиболее экологически чистым, но область его применения ограничивается конкретными условиями применения: диапазоном активности биопрепаратов, температурой, кислотностью, толщиной нефтезагрязнения, аэробными условиями. Перспективно использование биотехнологии для обезвреживания нефтешламов, образующихся при очистке емкостей и резервуаров от нефтепродуктов, нефтезагрязненной земли и поверхности воды. В последние годы как за рубежом, так и в РФ разработана серия биопрепаратов для обезвреживания нефтезагрязнителей различного состава.

 

7.2. Основные этапы технологического процесса
переработки и утилизации нефтешламов

В технологическом процессе переработки и утилизации нефтешламов, в самом общем виде, можно последовательно выделить следующие основные этапы:

1. Сбор нефтешлама из резервуара или забор из пруда-отстойника, амбара и т. д. (насосами, экскаваторами, специальными заборными устройствами).

2. Транспортировка нефтешлама к установкам по подготовке или для переработки и утилизации (трубопроводом, железнодорожным или автомобильным транспортом).

3. Предварительная подготовка нефтешлама как для транспортировки, так и для переработки и утилизации;

4. Переработка и утилизация нефтешлама.

Предварительная подготовка нефтешламов для дальнейшей переработки и утилизации может включать в себя следующие технологические процессы:

– обработка химическими реагентами (дезмульгаторами, ингибиторами коррозии и т. д.);

– физическое воздействие (ультразвуковым и/или магнитным полем);

– фильтрование;

– подогрев;

– смешение компонентов мешалками;

– отстаивание.

Основными методами переработки нефтешламов с целью получения товарной продукции являются:

– подогрев до температуры от 50 до 90 °С;

– сушка;

– пиролиз;

– обработка дезмульгаторами и/или растворителями;

– обработка водяным паром:

– обработка теплоносителем;

– промывка дренажной и пресной водой;

– электрическое воздействие;

– воздействие магнитным полем;

– воздействие акустическим полем;

– ультразвуковое воздействие;

– гравитационное отстаивание;

– центрифугирование и/или разделение в центробежном поле;

– сепарация;

– гидродинамическое воздействие;

– экстракция;

– ректификация;

– флотация;

– биохимическое разложение.

Основными методами утилизации нефтешламов являются:

– смешение с товарной нефтью;

– смешение с твердыми компонентами (гравий, щебень, цемент и др.) с целью получения строительных материалов;

– активация с паровоздушной смесью или эмульгирование с тяжелыми углеводородными смесями для получения топливных композиций;

– гранулирование или капсулирование с гидрофобными компонентами (известь, зола, глина, катализаторы и др.) для дальнейшего захоронения или складирования;

– сжигание в открытых амбарах;

– сжигание в печах;

– компостирование (с торфом, соломой, почвой, древесной стружкой
и др.).

В результате переработки и утилизации нефтешламов можно получить различные товарные продукты, например:

– как нефть 1-й группы (ГОСТ 9965-76, ГОСТ 51858-2002);

– нефтепродукты (ГОСТ 28576-90);

– смазочные вещества (ГОСТ 4.25-83);

– реагент для нефтедобычи типа РДН (ГУ 2458-001-21166006-97);

– мазут, топливные композиции (ГОСТ 10585-99);

– строительные материалы: битум (ГОСТ 9548-74), гидроизоляционный кровельный материал (ГОСТ 9128-71), бетон, шламобетон (ГОСТ 25820-2000), кирпич (ГОСТ 530-95), керамзит (ГОСТ 9757-90) и др., продукты утилизации в виде рекультивированного грунта, золы, сажи, воды, газообразных компонентов и др.

7.3. Краткая характеристика основных методов
переработки и утилизации нефтешламов

Основные методы переработки нефтесодержащих отходов и их классификация приведены на рис. 7.2.

 

Рис. 7.2. Основные методы переработки нефтесодержащих отходов и их классификация