Энергоэффективный инжиниринг технологий в области электрохимической обработки нефтесодержащих грунтов

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

Образование сложных и разнообразных по составу нефтесодержащих отходов является одной из актуальных экологических проблем нефтяного комплекса, а также следствием возрастающих объемов транспортирования и использования нефти и продуктов ее переработки. К подобным отходам относится и грунт, загрязненный нефтью и нефтепродуктами, который нередко содержит также растворы минеральных солей (в составе попутно добываемых вод), тяжелые металлы и другие компоненты. Перерабатывать и обезвреживать отходы такого рода крайне трудно и затратно, когда речь идет о вывозе и обработке на специализированных полигонах. Более экономичным является физико-химическое воздействие на грунт в полевых условиях, к которому относится и электрохимическая очистка посредством пропускания токов малой величины через загрязненную породу. Несмотря на то, что метод обладает рядом неоспоримых преимуществ, наиболее важными из которых являются возможность создания электрических полей в толще грунта на большой глубине и компактность технических систем, есть ряд факторов, осложняющих процесс. Прежде всего это неоднородность структуры почвы и распределения загрязняющих химических компонентов в очищаемой среде и динамичность влагосодержания (в виду поступления влаги атмосферных осадков). Сложность представляют геохимическое разнообразие и рельеф контаминированной территории. Данная работа посвящена особенностям моделирования процесса физико-химической очистки загрязненных грунтов для последующего проектирования установок с учетом вышеуказанных факторов, определению ключевых параметров их эксплуатации с целью достижения максимальной энергоэффективности и экологичности.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

В. Мешалкин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: nshulayev@rambler.ru

Международный институт логистики ресурсосбережения и технологической инноватики

Rússia, Москва

Н. Шулаев

Уфимский государственный нефтяной технический университет, ФГБОУ ВО “УГНТУ”

Autor responsável pela correspondência
Email: nshulayev@rambler.ru

Институт химических технологий и инжиниринга

Rússia, Стерлитамак

В. Пряничникова

Уфимский государственный нефтяной технический университет, ФГБОУ ВО “УГНТУ”

Email: nshulayev@rambler.ru

Институт химических технологий и инжиниринга

Rússia, Стерлитамак

Р. Кадыров

Уфимский государственный нефтяной технический университет, ФГБОУ ВО “УГНТУ”

Email: nshulayev@rambler.ru

Институт химических технологий и инжиниринга

Rússia, Стерлитамак

Bibliografia

  1. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2021 году. Государственный доклад. М.: Минприроды России; МГУ им. М.В. Ломоносова, 2022.
  2. Dos santos E., Saez C., Canizares P., Silva D., Martinez-Huitle C., Rodrigo M. Treatment of ex-situ soil-washing fluids polluted with petroleum by anodic oxidation, photolysis, sonolysis and combined approaches // Chem. Eng. J. 2016. № 310. P. 581.
  3. Korolev V.A. Electrokinetic remediation of oil-contaminated soils // J. of Environ. Sci. and Health. Part A: Toxic / Hazardous Subst. and Environ. Eng. 2008. № 43. P. 876.
  4. Asadollahfardi G., Rezaee M. Electrokinetic remediation of diesel-contaminated silty sand under continuous and periodic voltage application // Environm. Eng. Research. 2019. V. 24. № 3. P. 456.
  5. Cocarta D.M., Istrate I.A., Streche C., Dumitru D.M. Removal of Total Petroleum Hydrocarbons from Contaminated Soils by Electrochemical Method // World Academy of Sci., Eng. and Technol. Int. J. of Environ. and Ecol. Eng. 2017. V. 11. P. 469.
  6. Ganiyu S.O., Martinez-Huitle C.A., Rodrigo M.A. Renewable energies driven electrochemical wastewater/soil decontamination technologies: A critical review of fundamental concepts and applications // Appl. Catal. B Environ. 2020. № 270. P. 15.
  7. Zheng W., Cui T., Li H. Combined technologies for the remediation of soils contaminated by organic pollutants. A review // Environ. Chem. Lett. 2022. № 20. P. 2047.
  8. Crognale S., Cocarta D., Streche C., D’Annibale A. Development of laboratory-scale sequential electrokinetic and biological treatment of chronically hydrocarbon-impacted soils // New Biotech. 2020. № . 58. P. 101.
  9. Yan X., Yangjie L., Chang T., Jianqiang Y. Application of combined remediation in heavy metal polluted soil // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2019. № 300. P. 4.
  10. Mamirova A., Baubekova A., Pidlisnyuk V., Shadenova E., Djansugurova L., Jurjanz S. Phytoremediation of Soil Contaminated by Organochlorine Pesticides and Toxic Trace Elements: Prospects and Limitations of Paulownia tomentosa // Toxics. 2022. Vol. 465. P. 2.
  11. Королев В.А. Очистка грунтов от загрязнений. М.: МАИК Наука / интерпериодика, 2001.
  12. Романков П.Г., Фролов В.Ф. Теплообменные процессы химической технологии. Ленинград: Химия: Ленингр. отд-ние, 1982.
  13. Ступин Д.Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления. СПб.: Лань, 2009.
  14. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии. Ленинград: Химия, 1974.
  15. Ferrarese E., Andreottola G. Application of Electrochemical Techniques For The Remediation Of Soils Contaminated With Organic Pollutants // Proceed. of the Annual Int. Conf. on Soils, Sediments, Water and Energy. 2010. № 13. P. 343.
  16. Ganiyu S.O., Gamal El-Din M. Insight into in-situ radical and non-radical oxidative degradation of organic compounds in complex real matrix during electrooxidation with boron doped diamond electrode: A case study of oil sands process water treatment // Appl. Catal. B Environ. 2020. № 270. P. 2.
  17. Zhou W., Rajic L., Chen L. Activated carbon as effective cathode material in iron-free Electro-Fenton process: Integrated H2O2 electrogeneration, activation, and pollutants adsorption // Electrochim. Acta. 2018. № 296. P. 317.
  18. Романков П.Г., Рашковская Н.Б., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии. Ленинград: Химия, 1975.
  19. Мешалкин В.П., Шулаев Н.С., Пряничникова В.В. Экспериментально-теоретический инжиниринг энергоэфективного электрохимического процесса очистки почвы от нефтяных загрязнений // Доклады РАН. 2020. Т. 491. С. 15. [Meshalkin V.P., Shulaev N.S., Pryanichnikova V.V. Experimental and theoretical engineering of an energy-efficient electrochemical process for cleaning soil from oil pollution // Doklady Chemistry. 2020. V. 491. P. 15–19.]
  20. Meshalkin V.P., Shulaev N.S., Chelnokov V.V., Pryanichnikova V.V., Kadyrov R.R. Determination of electrical parameters for the electrochemical treatment of soils contaminated with oil // IOP Conf. Series: Mat. Sci. and Eng. 2019. № 537 P. 62.
  21. Шулаев Н.С., Мешалкин В.П., Пряничникова В.В., Кадыров Р.Р., Быковский Н.А. Электрохимическая очистка нефтезагрязненных грунтов с учетом рельефа местности // Экол. и промышл. России. 2022. Т. 26. № 2. С. 9. [Shulaev N.S., Meshalkin V.P., Pryanichnikova V.V., Kadyrov R.R., Bykovsky N.A. Electrochemical Cleaning of Oil-Contaminated Soils, Taking into Account the Terrain // Ecology and Industry of Russia. 2022. V. 26(2). P. 9–13.]
  22. Шулаев Н.С., Пряничникова В.В., Кадыров Р.Р. Закономерности электрохимической очистки нефтезагрязненных грунтов // Записки Горного инст. 2021. T. 252. C. 937. Regularities of electrochemical cleaning of oil-contaminated soils [Shulaev N.S., Pryanichnikova V.V., Kadyrov R.R. J. of Mining Inst. 2021. V. 252 (6), P. 937–946.]

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2. Fig. 1. Chessboard arrangement of electrodes.

Baixar (89KB)
3. Fig. 2. Installation diagram with electrodes of different sizes.

Baixar (136KB)
4. Fig. 3. Diagram of the installation with electrodes at different distances.

Baixar (138KB)
5. Fig. 4. Electrode arrangement diagram: 1 – power source; 2 – cylindrical anodes; 3 – perforated cathode; 4 – fittings for removing contaminated liquid.

Baixar (161KB)
6. Fig. 5. Cathode modification: H – total length of the cathode; hH – length of the above-ground part of the cathode; hзв – length of the part of the cathode corresponding to the penetration depth of the pollutant; h – length of the part of the cathode located below the penetration level of the pollutant; d – inner diameter of the cathode; D – outer diameter of the cathode.

Baixar (553KB)

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024