К вопросу применения в лесном дорожном строительстве нефтесодержащих отходов

Основными способами утилизации и переработки нефтесодержащих отходов в настоящее время являются:

• -    захоронение нефтесодержащих отходов;

• -    сжигание;

• -    разделение на составляющие - грунт, нефть, воду;

• -    биоремедиация;

• -    фиторемедиация;

• -    использование в строительной отрасли.

В частности, в лесной дорожной отрасли нефтесодержащие отходы и нефтезагрязненные грунты используются в качестве органического вяжущего при устройстве конструктивных слоев дорожной одежды (в том числе асфальтобетонов), противофильтрационных экранов и гидроизолирующих прослоек в земляном полотне лесовозной автомобильной дороги.

Но, поскольку лесовозная автомобильная дорога представляет собой комплекс сооружений, эксплуатируемый под действием постоянных динамических нагрузок, следует ограничивать объем нефтесодержащих материалов в общих конструктивных слоях земляного полотна и дорожной одежды, так как избыточное содержание таких материалов может привести к сдвиговым деформациям полотна лесовозной автомобильной дороги.

А при прохождении через особо охраняемые земли, а также участки сельскохозяйственных угодий, применение таких материалов должно быть ограничено в связи с отрицательным воздействием на гидросферу и биосферу.

Нами проводились исследования о применении нефтесодержащих отходов    и    нефтезагрязненных    грунтов    для    устройства парогидроизолирующих прослоек в земляном полотне лесовозной автомобильной дороги, как один из способов по борьбе с морозным пучением, с разработкой мероприятий о минимизации отрицательного воздействия полученных материалов на окружающую среду.

Парогидроизолирующие слои и прослойки устраивают в земляном полотне лесовозной автомобильной дороги, сложенном из пучинистых грунтов, предотвращая тем самым зимнее поднятие влаги из нижележащих слоев к зоне промерзания.

Общеизвестно, что при промерзании глинистых грунтов (в том числе суглинков, супесей, пылеватых песков) происходит подтягивание свободной влаги к зоне отрицательных температур. А при замерзании вода увеличивается в объеме до 9%, причем этот процесс носит неравномерный характер. В зависимости от глубины промерзания, величина пучения достигает до 15-20 см, что приводит к значительным деформациям земляного полотна и раннему разрушению дорожной одежды.

Существуют несколько способов предотвращения и минимизации морозного пучения, но применение отходов нефтяной промышленности можно считать наиболее перспективным исходя из следующих обстоятельств:

• -    наличие широкого спектра отходов промышленности, представляющих собой органического вещества;

• -    распространение их на большей части края;

• -    возможность получения на основе этих отходов гидрофобизирующих веществ.

Запасы нефтезагрязненных грунтов и нефтезагрязненной жидкости на территориях зависят от продолжительности работы предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли, и по краю в целом составляют 0,5-0,6 млн. тонн.

Для уменьшения отрицательного воздействия на окружающую среду нефтесодержащих отходов, рекомендуется к применению следующая схема расположения прослойки в земляном полотне (рис.1).

Рисунок 1 - Схема расположения прослойки в земляном полотне лесовозной автомобильной дороги

Парогидроизолирующие прослойки закладывают в земляном полотне лесовозной автомобильной дороги непосредственно под рабочим слоем, который составляет 2/3 от глубины промерзания, но не менее 0,5 м от низа дорожной одежды. При этом возвышение низа прослойки над уровнем основания земляного плотна должно составлять не менее 0,5 м, а сама прослойка не должна доходить до откосов на величину 1,0 м.

Применяемый нефтезагрязненный грунт представляет собой смесь фракций АСПО (асфальто-смоло-парафиносодержащие отложения), нефти, воды и грунта, содержащийся в специальном хранилище (Кокуйское месторождение нефти).

Естественная влажность грунта колеблется в пределах от 45% до 53%, что свидетельствует о его избыточном увлажнении. Это объясняется тем, что отходы складируются в открытых хранилищах.

Влажность на границе текучести - 24,4%;

Влажность на границе раскатывания - 14,2%;

Число пластичности - 10,2%;

Состав грунта меняется: от 38% песчаных частиц, 62% глинистых частиц до 26% песчаных частиц, 74% глинистых частиц.

Улучшение свойств нефтезагрязненных грунтов достигается путем создания оптимальных грунтовых смесей, то есть смесей, обладающих наименьшей пористостью и наибольшей прочностью.

Обеспечение этих требований достигается путем введения скелетных добавок (в том числе местных материалов) и неорганических вяжущих (цемент, известь).

Введение этих материалов позволяет стабилизировать физикомеханические свойства нефтезагрязненных грунтов:

• -    происходит перераспределение нефти, вследствие адгезии скелетной добавки со свободной пленкой нефти;

• -    снижается влажность исходного грунта из-за перераспредления воды на поверхности скелетной добавки;

• -    увеличивается угол внутреннего трения грунта: для супесей до 40-45º, для суглинков и глин до 25-35º;

• -    повышается плотность полученного материала;

• -    увеличивается предел прочности при сжатии за счет формирования более прочной каркасной структуры.