Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Экология нефтегазовой отрасли»
ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ЛИКВИДАЦИЯ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ
Красноярск 2014
Содержание
Введение
. Локализация аварийных разливов
.1 Боновые заграждения постоянной плавучести
.2 Цилиндрические боновые заграждения постоянной плавучести
.3 Аварийные боновые заграждения (надувные)
.4 Всплывающие боновые заграждения
.5 Огнеупорные боновые заграждения
.6 Универсальные боновые заграждения
. Ликвидация аварийных разливов
.1 Механические методы удаления нефти
.2 Физико-химический метод
.3 Химические методы удаления разливов нефти
.4 Термический метод
.5 Биологический метод
. Технология сбора плавающей нефти с водных поверхностей
. Методика расчета, рекомендации
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Сегодня Россия занимает одно из лидирующих мест в мире по количеству добываемой нефти. Время от времени в процессе производства, хранения и транспортировки нефти возникают аварийные ситуации, в результате которых происходит попадание нефти и нефтепродуктов в окружающую среду. Известно, что 1 миллилитр нефти делает непригодной для питья полтонны воды. Попавшая в воду нефть вызывает грубое нарушение характеристик водной среды, пагубно влияет на водную флору и фауну. Нефтяные пары, оказавшиеся в воздухе, загрязняют атмосферу, а пропитанная нефтепродуктами почва перестает служить питательным субстратом для растений, что приводит к гибели больших площадей лесов.
Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, имеющие место на объектах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, при транспорте этих продуктов наносят ощутимый вред экосистемам, приводят к негативным экономическим и социальным последствиям.
В связи с увеличением количества чрезвычайных ситуаций, которое обусловлено ростом добычи нефти, износом основных производственных фондов (в частности, трубопроводного транспорта), и диверсионными актами на объектах нефтяной отрасли, участившимися в последнее время, негативное воздействие разливов нефти на окружающую среду становится все более существенным. Экологические последствия при этом носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные циклы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе.
Несмотря на проводимую в последнее время государством политику в области предупреждения и ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, данная проблема остается актуальной и в целях снижения возможных негативных последствий требует особого внимания к изучению способов локализации, ликвидации и к разработке комплекса необходимых мероприятий.
Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов (ННП) первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения.
Для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов могут применяться разнообразные методы и технологии, в том числе и в зависимости от наличия тех или иных технических средств и материалов. Но прежде чем рассмотреть существующие методы и технологии, необходимо определить проблемы, связанные с разливом нефти (работа в группах).
нефть аварийный водный боновый
1. Локализация аварийных разливов
Основными средствами локализации разливов ННП в акваториях являются боновые заграждения. Их предназначением является предотвращение растекания нефти на водной поверхности, уменьшение концентрации нефти для облегчения цикла уборки, и отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов.
Боновые заграждения бывают следующих типов: постоянной плавучести, аварийные, всплывающие, огнеупорные, универсальные
Все типы боновых заграждений состоят из следующих основных элементов:
-поплавка, обеспечивающего плавучесть бона;
-надводной части, препятствующей перехлестыванию нефтяной пленки через боны (поплавок и надводная часть иногда совмещены);
-подводной части (юбки), препятствующей уносу нефти под боны;
-груза (балласта), обеспечивающего вертикальное положение бонов относительно поверхности воды;
-элемента продольного натяжения (тягового троса), позволяющего бонам при наличии ветра, волн и течения сохранять конфигурацию и осуществлять буксировку бонов на воде;
-соединительных узлов, обеспечивающих сборку бонов из отдельных секций;
-устройств, для буксировки бонов и крепления их к якорям и буям.
.1Боновые заграждения постоянной плавучести
Боновые заграждения постоянной плавучести (БПП) предназначены для локализации аварийных разливов нефти в водохранилищах, затонах, реках, акваториях портов, а также для оперативного ограждения судов при приеме топлива, при грузовых операциях нефтеналивных судов. Обладают высокой разрывопрочностью и обеспечивают скорость их буксировки до 3-х узлов. Конструкция боновых заграждений обеспечивает максимальное сопротивление волновым и ветровым нагрузкам. Боны постоянной плавучести не поглощают воду и нефтепродукты.
Рисунок 1 - Боновые заграждения
Для наглядности ниже приведены сравнительные характеристики различных моделей боновых заграждений постоянной плавучести в виде таблицы.
.2Цилиндрические боновые заграждения постоянной плавучести
Цилиндрические боновые заграждения постоянной плавучести (БПП Ц) предназначены для локализации разливов нефти, возникающих в случае аварии на судах всех назначений при переходах по внутренним водам. Они используются для локализации аварийных разливов нефти при быстрых течениях в водохранилищах, затонах, реках, акваториях портов, а также для оперативного ограждения судов при приеме топлива, при грузовых операциях нефтеналивных судов.
БПП Ц состоит из бонов постоянной плавучести, которые соединяются между собой при помощи замкового соединения двух типов:
Стандартное замковое соединение внахлест (соединяется четырьмя болтами) по краям ленты бонового заграждения.
Межсекционное соединение внутри ленты бонового заграждения осуществляется замками мягкого типа.
Конструкция БПП Ц обеспечивает максимальное сопротивление волновым и ветровым нагрузкам.
.3Аварийные боновые заграждения (надувные)
Аварийное боновое заграждение предназначено для локализации разливов нефти, возникающих в случае аварии на судах всех назначений при переходах по внутренним водам. Используется для локализации аварийных разливов нефти в водохранилищах, затонах, реках, акваториях портов, а также для оперативного ограждения судов при приеме топлива, при грузовых операциях нефтеналивных судов. АБЗ состоит из надувных бонов, которые соединяются между собой при помощи замкового соединения двух типов:
Стандартное замковое соединение внахлест (соединяется четырьмя болтами).
Быстроразъемное международное замковое соединение ASTM ("Ласточкин хвост").
Аварийное боновое заграждение обладает высокой разрывопрочностью и обеспечивает скорость буксировки до 3-х узлов. Конструкция АБЗ обеспечивает максимальное сопротивление волновым и ветровым нагрузкам.
.4Всплывающие боновые заграждения
При совершении операций с нефтью и нефтепродуктами суда традиционно огораживаются боновыми заграждениями с помощью портового буксира. Для подхода судна к причалу и отхода судна приходится несколько раз в сутки устанавливать и снимать боновое заграждение, постоянно находящееся на плаву. Этот традиционный способ требует содержать бригаду рабочих и буксир с командой круглосуточно.
Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ) устанавливаются единожды на много лет. После установки из них дистанционно выпускается воздух, боны ложатся на грунт и не препятствуют судоходству. В случае необходимости в боновое заграждение с причала дистанционно подается воздух, боны всплывают и на поверхности приобретают заданную форму.
Комплекс, находясь на дне, не изнашивается, круглосуточно готов к работе и летом и зимой. Кратность использования не ограничена. Всплывающие боновые заграждения могут быть установлены как в пресной, так и в морской воде.
Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ) отличаются по использованию:
-Аварийные - находящиеся на дне и поднимаемые на поверхность только в случае аварии.
Каждая секция такого бона снабжена впускными невозвратными клапанами и травяще-предохранительными клапанами. Чтобы, после ликвидации аварии, положить такой бон на грунт, нужно с борта плавсредства выпустить газ из каждой секции последовательно.
Такие всплывающие боновые заграждения следует выставлять для аварийного разделения акваторий порта, закрытия входа в порт или терминал, для предотвращения распространения нефти при ее аварийном разливе.
-Рабочие - всплывающие боновые заграждения, находящиеся на дне и поднимаемые для ограждения танкера при погрузке (судна при бункеровке).
По окончании нефтяных операций воздух из ВБЗ выпускается с причала без помощи плавсредства и ВБЗ ложится на грунт. Судно отходит и до окончания швартовки следующего судна ВБЗ лежит на дне.
Для такого типа ВБЗ баллонная станция газонаполнения не удобна. Оптимальным вариантом является компрессор среднего давления, работающий на ресивер такого объема, которого достаточно для наполнения ВБЗ.
Любой из перечисленных видов ВБЗ может быть установлен на глубинах 25-30 м как в морских, так и речных условиях.
.5Огнеупорные боновые заграждения
Огнеупорные боновые заграждения предназначены для сжигания нефти на поверхности воды.
Боны предназначены для многоразового использования.
При тралении с помощью такого бона одновременно со сжиганием локализованного нефтяного разлива можно ликвидировать на месте от 600 до 1800 баррелей (100 до 300 тонн) нефти в час.
Огнеупорные боны могут также использоваться для предотвращения распространения возникшего пожара, удерживая его в зоне, которая может быть эффективно обработана пеной.
.6Универсальные боновые заграждения
Универсальное боновое заграждение состоит из 2 автономных вертикально расположенных и соединенных между собой оболочек: воздушной и водонаполняемой. Вертикальная компоновка воздушной оболочки над водонаполняемой позволяет сформировать надводный борт (воздушная оболочка) и подводную часть - юбку бона (водонаполняемая оболочка).
Принцип работы заключается в следующем:
Боновое заграждение развертывается с вьюшки, находящейся на бонопостановщике (Boom's boat) и одновременно идет заполнение воздушной и водонаполняемой оболочек.
Воздух и вода подаются от воздуходувки и отвода водомета бонопостановщика либо от источника воздуха и осушительного (балластного или пожарного) насоса любого плавсредства.
Однако, для облегчения установки боновых заграждений на сильном течении, заполнение бона следует производить раздельно: сначала заполнить верхнюю камеру воздухом, выставить БЗ на якоря и только после этого заполнить водобалластную камеру водой.
По окончании локализации нефтеразлива, спускается с бонопостановщика скиммер, имеющий воздушный привод от установленного на бонопостановщике компрессора, и сбор нефтепродуктов осуществляется в водонаполняемую оболочку. При этом происходит вытеснение воды нефтью, закачиваемой в водонаполняемую оболочку. По окончании сбора нефти боновое заграждение может быть отбуксировано к месту передачи и утилизации нефти.
Преимущества универсального бонового заграждения:
-Удобство хранения, транспортировки, работы системы "бонопостановщик-боновое заграждение";
-Отсутствие балластной цепи, что позволяет снизить вес универсального бонового заграждения и увеличить длину секции до 250 метров;
-Отказ от дополнительных емкостей для сбора нефти. Водонаполняемая оболочка выполняет функции балласта и сбора локализованных боновым заграждением нефтепродуктов.
2. Ликвидация аварийных разливов
Ликвидация аварийных разливов нефти - комплекс мероприятий, направленных на удаление пятен нефти и стоков нефтепродуктов с поверхности воды и с почв
Методы ликвидации аварийных разливов нефти:
-механические методы (выемка почв, сбор нефтепродуктов)
-химические методы
-физико-химические методы (промывка, дренирование, сорбция);
-биологические методы (биоремедиации и фиторемедиации);
-термический метод
.1 Механические методы удаления нефти
Распространенный до последнего времени способ очистки территорий от нефти путем простого сжигания не обеспечивает полного удаления загрязнения и наносит экологический ущерб, как в воде, так и в атмосфере.
Более современные методы механизированного удаления нефти - сбор насосами, вихревыми устройствами, барабанами, адгезионными дисками хотя и обеспечивает высокую производительность сбора нефти, но не удаляют остаточные пленки нефти. Кроме того, все используемые для сбора нефти устройства, как центробежного, всасывающего, так и шнекового типа наряду с их способностью обеспечить высокую производительность по сбору нефти, обладают существенным недостатком. Это, в первую очередь, «прихватывание» значительного количества воды, что требует последующего длительного отстоя стойких воднонефтяных или нефтеводных эмульсий, а значит и соответствующих вместительных емкостей для этих целей, или дорогостоящего, как правило, импортного оборудования для разделения эмульсий.
Таким образом, к ним относятся различные методы сбора нефти с водной поверхности, начиная от ручного вычерпывания нефти до машинных комплексов нефтемусоросборщиков.
Первоначально должно быть осуществлено концентрирование и ограждение находящейся на водной поверхности нефти при помощи плавающих бонов.
Конструкция бонового заграждения состоит из плавучей, экранирующей и балластной частей. Плавучая часть может быть выделена в виде отдельных поплавков (1) прямоугольного или круглого сечения.
Экранирующая часть представляет собой гибкую или жесткую пластину (2), присоединенную к плавучей части бона и нагруженную для придания устойчивости балластной цепью, трубой или растяжками (3).
Предлагается устраивать заграждение подводного типа в виде пневматического барьера, принцип работы которого заключается в создании препятствий на поверхности воды при непрерывной подаче воздуха через перфорированную трубу, уложенную на дно водоема под определенныи углом к направлению течения.
Рисунок 2. Конструкции бонового заграждения
В Канаде общество по борьбе с пролитой нефтью и служба охраны окружающей среды предложила испытать дивертор воздушных пузырьков, когда насосы и скорость течения делают невозможным испытание плавучих бонов. Дивертор представляет собой стальную оцинкованную трубу диаметром 6 см, перфорированную, состоит из звеньев. Собирается на берегу и укладывается с помощью лебедки на дно реки под углом 15-30o к течению. Через перфорацию компрессором подается сжатый воздух. За счет расположения дивертора под углом нефть клином направляется к берегу, где она может быть собрана ковшом.
Максимальная длина 134м, якорь не требуется.
Во ВНИИСПТнефти (ИПТЭР) разработан и испытан образец устройства для сбора нефти с поверхности воды при аварийных разливах на подводных переходах магистральных нефтепроводов через судоходные реки. Принцип работы - эффект вихревой воронки. Испытания на р.Белой показали, что производительность нефтесборщика по нефти зависит от толщины пленки плавающей нефти и при толщине 3,5 мм составляет 30 м3/ч. Чем больше толщина пленки, тем больше производительность.
Один из запатентованных методов США предлагает использовать транспортер, установленный на плавучей платформе, нижняя часть движущейся ленты которого погружена в воду. При движении ленты через поверхность раздела вода - воздух нефть прилипает к ней и переносится вверх, где снимается с ленты специальным очистителем и переносится в накопитель. Для увеличения захвата нефти лента покрыта специальным волокнистым материалом.
В бывшем СССР было предложено устройство следующей конструкции: в конце длинной фермы с емкостями на концах для плавучести, установлен сепаратор. С помощью направляющих эхранов нефть подается к сепаратору, откуда загрязненная вода и нефть поступают в специальные емкости.
Большое число методов и устройств предлагается для удаления нефти с больших акваторий (реки, моря). Зарубежные специалисты, например, французские, запатентовали устройство для обработки верхнего слоя жидкости, представляющей собой плоскодонное судно длиной 70 м, шириной 20 м, высотой 6 м и осадка - 4 м. В носовой части корпуса (на высоте воды) расположены отверстия для забора загрязненной нефтью воды, которая поступает в центральный отсек (внутри судна), где разделяется на нефть и воду.
Производительность такого типа устройств высокая: 150 т/ч, существует и более высокая производительность - до 6000 м3/ч.
Наибольшая эффективность данного метода достигается в первые часы после разлива. Это связано с тем, что толщина слоя нефти остается так же достаточно большой. (При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения цикл отделения нефти от воды достаточно затруднен.) Помимо этого осложнения могут возникать при очистке от ННП акваторий портов и верфей, которые зачастую загрязнены всевозможным мусором, щепой, досками и другими предметами, плавающими на поверхности воды.
Применение механического метода ликвидации разлива ННП возможно при соответствии технических характеристик используемых средств условиям разлива.
К достоинствам данного метода можно отнести высокую эффективность при проведении работ, возможность сбора различных видов ННП, всесезонную возможность использования данного метода. Тем не менее, в местах механического сбора на поверхности воды всё равно остаётся тонкая плёнка ННП.
Осуществляется механический метод путём применения судов-нефтесборщиков или скиммеров. Ниже приводятся некоторые их модели.
Суда-нефтесборщики - самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории.
Бортовой нефтесборный катер для спасательных судов «ЭКО-5» представляет собой стальной плоскодонный катер с кормовым туннелем и подвесным мотором. Площадь рабочей палубы - 11 м2. Предназначен для сбора нефтепродуктов и наплавного мусора с поверхности воды.
Компактные размеры позволяют погрузить катер на спасательное судно и доставить его к месту разлива.
Успешно производит работы по очистке акватории на мелководье, в непосредственной близости от берега и иных местах, недоступных для больших судов-нефтесборщиков.
.2 Физико-химический метод
Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов анализируется как эффективный в тех случаях, когда механический сбор ННП невозможен, например при малой толщине пленки или когда разлившиеся ННП представляют реальную угрозу наиболее экологически уязвимым районам.
К ним относятся: лингин, алюмосиликат, графит, опилки, торфпенополиуретан, пенополиуретан, угольная пыль, резиновая крошка, древесные опилки, пемза, торф, торфяной мох и т.п.
Губчатый материал из адсорбента хорошо впитывает нефть и продолжает плавать после адсорбции. По расчетным данным 1 м3 полиуретанового пенопласта может адсорбировать с поверхности воды приблизительно 700 кг нефти.
Адсорбенты органического и неорганического происхождения перед применением могут гранулироваться (порошкообразные) и пропитываться гидрофобизаторами.
Технология применения заключается в распылении их на нефтяную пленку.
Перспективно применение гранулированных адсорбентов и жидкостей, обладающих магнитными свойствами, которые после адсорбции нефти легко удаляются магнитом.
Недостатки физико-химического метода: трудности с равномерным рассеиванием гранул на загрязненной водной поверхности, особенно в ветреную погоду.
Преимущества: возможность удаления загрязнений любой природы практически до любой остаточной концентрации, управляемость процессом и быстрота воздействия (максимальная сорбция происходит в первые 4 часа).
Американская фирма разработала технологию применения для сбора нефти магнитной жидкостью, придающей нефти магнитные свойства и позволяющая убирать ее даже в виде тонких пленок. Но есть проблемы, так как подобные реагенты в основном токсичны. Кроме того, возникают трудности с равномерным рассеиванием гранул на загрязненной водной поверхности, особенно в ветреную погоду.
Для удаления нефти возможно применение минерального сырья - в частности перлитового. При термообработке при 600-1000oС перлитовое сырье вспучивается. Для гидрофобизации на нем создается тонкая пленка парафинполимерной смеси. Нефтепоглощение: у необработанного перлита 0,52; после обработки - 0,64-0,7 г/г перлита. Попадая на поверхность воды, материал адсорбирует нефть и образует густую плотную массу, удобную для сбора обычными средствами ( в том числе частыми траловыми сетями).
Патент Канады предусматривает сбор разлитой по поверхности воды нефти с помощью диатомовой земли при соотношении объемов земли и нефти от 3:1 до 1:1. Образующийся глинообразный материал опускается на дно водоема. Смесь диатомной земли с сеном, соломой, торфом в сочетании с адсорбированной нефтью плавает на поверхности не меньше недели.
Диспергенты представляют собой специальные химические вещества и применяются для активизации естественного рассеивания нефти с целью облегчить ее удаление с поверхности воды раньше, чем разлив достигнет более экологически уязвимого района.
Диспергенты применяются в жёстких условиях, когда механический сбор ННП затруднён или невозможен, т.е. при глубине свыше 10 метров, температуре воды ниже 5 °C и температуре наружного воздуха ниже 10 °C. Диспергенты дают возможность оперативного проведения ликвидации. Также их использование возможно совместно с различными техническими средствами. К недостаткам диспергентов относятся токсичность и ограниченность применения по температуре.
Для локализации разливов ННП обосновано применение и различных порошкообразных, тканевых или боновых сорбирующих материалов. Сорбенты при взаимодействии с водной поверхностью начинают немедленно впитывать ННП, максимальное насыщение достигается в период первых десяти секунд (если нефтепродукты имеют среднюю плотность), после чего образуются комья материала, насыщенного нефтью.
К достоинствам сорбентов относятся независимость применения от внешних условий и минимальные расходы на хранение и транспортировку.
Ниже приведены некоторые типы сорбирующих изделий.
Сорбирующие элементы могут использоваться с боновыми заграждениями постоянной плавучести всех типов.
Сорбирующие боны предназначены для защиты береговой линии от нефтяных загрязнений, сорбции нефти на закрытых водоемах, выпускных коллекторах ТЭЦ, локализации разливов нефтепродуктов на палубах судов, нефтехранилищах.
Также возможно использование в качестве дополнительного рубежа сорбирующего бонового заграждения совместно с бонами других модификаций.
.3 Химические методы удаления разливов нефти
Удаление нефти с помощью химических соединений - детергентов - нашло применение при разливах нефти на море.
К детергентам относятся растворители и ПАВ, способствующие образованию эмульсий. Наибольшее число этих соединений относится к алкилбензолсульфонатам Na, которые отличаются по длине углеводородной цепи, связанной с бензольнымм кольцом. Следует отметить, что токсичность детергентов для морских организмов часто выше, чем самой нефти и поражающее действие нефтяного загрязнения на гидробионты может быть только усилено.
Эстонские авторы предлагают испытать модифицированный термообработкой торф. Им наполняют пористые капроновые боны, что значительно упрощает технологию сбора и удаления нефтепродукта с поверхности воды.
Немцы (ФРГ) для связывания нефти в нефтевоздушные суспензии предлагают испытать высокодисперсную аморфную гидрофобную кремнекислоту - силикагель - сорбент для нефти.
.4 Термический метод
Термический метод основан на выжигании слоя нефти.
Применяется непосредственно после загрязнения при следующих условиях: толщине плёнки ННП более 3мм, скорости ветра менее 35 км/ч, безопасном расстоянии до 10 км от места сжигания по направлению ветра.
К достоинствам метода относят быстроту ликвидации аварийного разлива ННП, применение при ликвидации малого количества технических средств и минимальные затраты. Однако, в результате применения термического метода должны быть осуществлены дополнительные меры пожарной безопасности. Негативным последствием применения метода является то, что из-за неполного сгорания ННП образуются стойкие канцерогенные вещества.
Для ограничения распространения пламени, применяют огнеупорные боновые заграждения.
.5 Биологический метод
Биологический метод является наиболее экологически безопасным и способствует восстановлению аварийных и систематических нефтеразливов в водоемах и водотоках до нормативных показателей. Он используется после применения механического и физико-химического методов при толщине плёнки не менее 0, 1 мм.
В основе биологического метода лежит понятие биоремедитации.
Биоремедитация - это технология очистки нефтезагрязненной почвы и воды, в основе которой лежит использование специальных, углеводородоокисляющих микроорганизмов или биохимических препаратов.
Число микроорганизмов, способных ассимилировать нефтяные углеводороды, относительно невелико. В первую очередь это бактерии, в основном представители рода Pseudomonas, и определенные виды грибков и дрожжей. В большинстве случаев все эти микроорганизмы являются жесткими аэробами.
Существуют два основных подхода в очистке загрязненных территорий с помощью биоремедитации:
-стимуляция локального почвенного биоценоза;
-использование специально отобранных микроорганизмов.
Стимуляция локального почвенного биоценоза основана на способности молекул микроорганизмов к изменению видового состава под воздействием внешних условий, в первую очередь субстратов питания.
Наиболее эффективно разложение ННП происходит в первый день их взаимодействия с микроорганизмами. При температуре воды 15-25 °С и достаточной насыщенности кислородом микроорганизмы могут окислять ННП со скоростью до 2 г/м2 водной поверхности в день, но при низких температурах бактериальное окисление происходит медленно, и нефтепродукты могут оставаться в водоемах длительное время - до 50 лет.
Это перспективное направление предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. Для некоторых бактерий нефть является питательной средой. Микробиологическая активность в большей степени зависит от температуры: скорость микробиологических процессов удваивается при увеличении температуры на 10 оС. На развитие микроорганизмов большое влияние оказывает содержание высоколетучих алифатических компонентов нефти. Введение в воду незначительных количеств нитратов и фосфатов увеличивает степень разрушения нефти на 70%.
Число органических соединений, используемых микроорганизмами в качестве источников углерода очень велико. Можно считать, что для каждого углеводородного соединения, существующие микроорганизмы способны его разложить.
Оценка степени загрязненности почв и методы их очистки разработаны гораздо слабее, чем для воды.
Механическая очистка почв и вод считается трудоемкой, связана со значительными экономическими затратами. По имеющимся, хотя и немногочисленным данным, перспективными могут оказаться микробиологические методы.
Испытания по биологической очистке старых нефтяных амбаров в округе Санта-Барбара (США): объем амбара 1110 м3. В течение 6 месяцев бактерии переработали 525 м3 нефти, а вся - оказалась разрушенной. На переработку 1 м3 материала в амбаре израсходовано 1,25 долларов.
Кавказским отделом гидрогеологии и водных ресурсов предложено создавать биологические пруды, обладающие повышенной самоочищающей способностью по отношению к нефтепродукту. Биопруд состоит из двух каскадов плотин, построенных в местах сточных вод. Верхний каскад пруда задерживает механические примеси и крупные частицы, а в нижнем каскаде происходит очистка от нефти и солей. Уровень воды в пруду на втором каскаде поддерживается на заданном уровне. Вода задерживается на десятки часов для микробиологического очищения. Иловые отложения (микроорганизмы) и мелководье создают благоприятные условия для роста камыша, осоки, то есть тех растений, которые потребляют неорганические ионы и способствуют развитию нефтеокисляющих бактерий.
Таким образом, существуют много методов и средств для ликвидаций нефтезагрязнения объектов природной среды. Но их выбор в каждом конкретном случае индивидуален в зависимости от природных и климатических условий.
Однако можно выделить основные методы ликвидации аварийных разливов нефти (ЛАРН):
-локализация разлива путем применения боновых заграждений различных типов на воде (болотах) и подпорных стенок на суше.
-сбор разлившихся нефтепродуктов на воде с помощью различных нефтесборщиков-скиммеров с насосными станциями: это могут быть и пороговые и олеофильные (щеточные, барабанные, дисковые).
На земле сбор разлившихся нефтепродуктов осуществляют с помощью вакуумных установок различных типов.
Откачку собранных нефтепродуктов осуществляют в емкости для временного хранения различного типа: разборные резервуары, плавающие и наземные резервуары из неопрена. При этом могут применяться перекачивающие станции с различными насосами: центробежными, винтовыми, оседиагональными и т.д.
Очистка воды, береговой полосы и земельных участков с помощью сорбентов и сорбирующих изделий различных типов.
Утилизация нефтезагрязненных материалов и нефтешламов проводится различными механическими и биологическими методами, в том числе и сжиганием на установках «Факел» различного типа.
Остановимся на вопросе сбора плавающей нефти с поверхности шламового амбара и нейтрализации ее вредного воздействия на компоненты природной среды.
Согласно выборочным обследованиям - количество плавающей нефти составляет от 50-60 кг до 10-12 т.
Нефть поступает в шламовые амбары 1) с буровыми растворами, в которые специально вводится как противоприхватная добавка; 2) с БСВ - от обмыва штоков буровых насосов, мытья полов в дизельном блоке и т.д.
В ряде случаев такая нефть содержит преимущественно легкие фракции углеводородов (Зап. Сибирь), а в некоторых местах (Узбекнефть, Белоруснефть, Краснодарнефтегаз) она может быть представлена тяжелыми смолистыми фракциями. В Западной Сибири, Татарии, Башкирии и др. практикуют откачку такой плавающей нефти в действующий нефтепромысловый коллектор. Однако откачка нефти с высоким содержанием смолистых и гудроновых фракций не эффективна и большая часть ее остается в амбарах.
Рассмотренные методы удаления нефти с водных поверхностей показали, что наиболее эффективными средствами являются физико-химическая сорбция и микробиологическое разложение. Эти методы наиболее перспективны для борьбы с нефтяными загрязнениями окружающей среды при строительстве скважин.
Перспективным является совмещение в одном материале способности физико-химической сорбции нефти и ее биодеструкции под действием микробиологического фактора компонентов природной среды.
Наиболее доступным и практичным целесообразно считать такой способ удаления нефтезагрязнения, при котором обеспечивается сбор плавающей нефти с помощью нефтесорбента и последующее захоронение такой массы непосредственно в шламовом амбаре или на специальных земельных участках с последующим ее биоразложением почвенными микроорганизмами. Для этого следует создать условия, которые обеспечат активизацию в почвенной среде природных нефтеокисляющих микроорганизмов. В первую очередь это (активизация) достигается путем создания в почве оптимального содержания биогенных элементов: N и P. Этим и обусловлен поиск биостимуляторов, входящих в состав нефтесорбентов.
Главным требованием к материалам, сорбирующим углеводороды нефти, является наличие высокоразвитой пористой структуры с гидрофобной поверхностью. Таким требованиям в полной мере отвечают новые нефтесорбенты, полученные на основе продуктов пиролиза отходов древесины, в частности технической щепы, шпона, опилок мягких пород древесины.
Одной из современных технологий очистки нефтестоков является так называемое биокомпостирование - управляемый биологический процесс окисления (разложения) нефтяных углеводородов специализированной микрофлорой до безопасных соединений окиси углерода, воды и органического вещества биомассы. Биокомпостирование проводят на специально организованных площадках (временных или стационарных) - в оформленных грядах-буртах, состоящих из структурирующих материалов - торфа, опилок. Эффективность процесса достигается поддержанием определенного тепловлажностного режима компоста, содержания кислорода, соотношением азотно-фосфорных компонентов и количества нефтеокисляющей микрофлоры. Весь процесс занимает от 2 до 4 месяцев.
3. Технология сбора плавающей нефти с водных поверхностей
Необходимые технические средства:
-для ограждения загрязненных участков акваторий и локализации разливов нефти;
-для сбора плавающей на поверхности воды нефти;
-для удаления, утилизации или уничтожения собранных загрязненных веществ.
Технология применения нефтесорбента ЭКОЛАН для ликвидации нефтяного загрязнения водных поверхностей амбаров.
Рисунок 3 - Принципиальная технологическая схема обработки поверхности ША: 1-слой плавающей нефти, 2- эмульсионный слой, 3-вода (БСВ), 4- шлам, 5-компрессор, 6-ввод нефтесорбента, 7- распылитель
Сущность: нефтесорбент наносится на слой плавающей нефти.
Технические средства нанесения: могут быть использованы вентиляционные установки.
Сорбент обладает высокой плавучестью, не тонет и при адсорбции нефти, не смачивается водой. Нефть с нефтесорбентом может легко удаляться с водной поверхности механическим путем (может быть черпак или специальный сепаратор).
Недостатки:
-при распылении сорбента в неблагоприятных условиях часть его выносится за пределы зоны очистки;
-сорбент из-за низкой плотности плохо проникает в толщу нефтезагрязения и при большой толщине нефтяного слоя коэффициент использования сорбента резко снижается.
Указанные недостатки можно преодолеть путем подачи сорбента в зону очистки из-под воды, а распыление сорбента можно осуществить напорным водным потоком.
Заключение
Вероятность возникновения разливов нефти велика, и это подразумевает комплексное реагирование и борьбу с разливами нефти различными средствами. Своевременная и качественная борьба с разливами нефти может существенно снизить размеры экологического и экономического ущерба. Серьезные разливы нефти невозможно предугадать заранее, однако, в случае возникновения разливов, борьба с ними должна производиться всеми возможными и целесообразными методами локализации и ликвидации.
В заключение необходимо отметить, что каждая чрезвычайная ситуация, обусловленная аварийным разливом нефти и нефтепродуктов, отличается определенной спецификой. Многофакторность системы "нефть - окружающая среда" зачастую затрудняет принятие оптимального решения по ликвидации аварийного разлива. Тем не менее, анализируя способы борьбы с последствиями разливов и их результативность применительно к конкретным условиям, можно создать эффективную систему мероприятий, позволяющую в кратчайшие сроки ликвидировать последствия аварийных разливов ННП и свести к минимуму экологический ущерб.
Подводя итоги, можно сделать вывод о том, что при выборе метода ликвидации разлива ННП нужно исходить из следующих принципов:
-все работы должны быть проведены в кратчайшие сроки;
-проведение операции по ликвидации разлива ННП не должно нанести больший экологический ущерб, чем сам аварийный разлив.
Список используемых источников
1ПРИКАЗ МЧС РОССИИ №621 от 28 декабря 2004г. /Об утверждении правил разработки и согласования планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории российской федерации
Вылкован А.И., Венцюлис Л.С, Зайцев В.М., Филатов В.Д. Современные методы и средства борьбы с разливами нефти: Научно-практическое пособие. - СПб.: Центр-Техинформ, 2000.
Забела К.А., Красков В.А., Москвич В.М., Сощенко А.Е. Безопасность пересечений трубопроводами водных преград. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2001
Гвоздиков В.К., Захаров В.М. Технические средства ликвидации разливов нефтепродуктов на морях, реках и водоемах: Справочное пособие. - Ростов-на-Дону, 1996.
Тув И.А. Судовые технические средства предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. - М.: Транспорт, 1976.
Григорьев Н.Л. Гидравлика. - М., 1958.
Гурович А.Н. Судовые устройства. Справочник. - М.: Судостроение, 1967.
Мелкозеров М.Г., Васильев С.И., Батутина В.М. и др.: ред. Мелкозеров В.М. Охрана окружающей среды и рациональное природопользование: справочник.
Мелкозеров В.М., Васильев С.И.Технология очистки нефтезагрязненных земель, водоемов, лесных угодий и других ландшафтов.
Мелкозеров В.М. и др. Патент №2158800 «Сорбирующая бона».
Мелкозеров В.М. Патент №2167060 «Установка для получения вспененных композиций».
Мелкозеров В.М. Патент №2184608 «Способ получения сорбентов».
Мелкозеров В.М. Патент №2186075 «Полимерная композиция для получения сорбентов».
Безопасность труда в нефтегазовом комплексе: справ. пособие/ сост.: Аржанов С.П., Васильев С.И., Горбунова Л.Н. Красноярск: ИПК СФУ, 2008, 519 с.