Файл: Ликвидация нефтяных разливов на водной поверхности. Методы удаления остаточных загрязнений.docx
Добавлен: 23.10.2023
Просмотров: 184
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
– это комплекс работ, проводимых при возникновении разлива нефти и нефтепродуктов и направленных на локализацию разлива нефти и нефтепродуктов, сбор, прекращение действия характерных опасных факторов, исключение возможности вторичного загрязнения окружающей среды, а также на спасение жизни и сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей среде и материальных потерь.
Основная задача при ликвидации последствий аварийных разливов нефтепродуктов на водной поверхности – ни при каких обстоятельствах не допустить загрязнения береговой полосы, так как в этом случае затраты на ликвидацию последствий аварии возрастают многократно.
Эффективное решение этой задачи возможно при следующих условиях:
К основным требованиям по контролю за антропогенным нефтяным загрязнением водной поверхности можно отнести следующие: оперативное обнаружение нефтяных пятен при любых погодных условиях и в любое время суток; определение размеров пятен и идентификация источника утечки.
Мониторинг объектов нефтедобычи и нефтетранспортировки обеспечивает:
-выявление фактов аварийного разлива нефти;
-информационное обслуживание работ по предотвращению и ликвидации аварийных разлив нефти (нефтепродуктов);
-исследование, анализ и оценку экологических последствий возникших разливов.
Оптимальным средством в качестве мониторинга является использование летательных аппаратов. Летательные аппараты – аппараты, которые проводят мониторинг не только в хороших погодных условиях, но и становится возможным в экстремальных климатических условиях, непрерывно.
Мониторинг ЛА нефтепроводов включает следующие аспекты:
Также в наше время используют беспилотные летательные аппараты, с них в режиме реального времени получают качественные снимки, позволяющие обнаружить разливы. БПЛА, как и пилотируемые, бывают самолетного и вертолетного типа и разделяются на следующие классы(табл.1):
Таблица.1. – Классификация беспилотных летательных аппаратов
Таким образом, контроль с использованием БПЛА помогает вовремя выявить факты незаконного вмешательства и проведения неразрешенных работ, локализовать утечки, провести своевременный анализ технического состояния трубопроводов и близлежащих территорий.
Для ликвидации нефтяных разливов и предотвращения их выбросов на берег основными средствами являются боновые заграждения, их предназначение в том, что они предотвращают растекание нефти на водной поверхности, уменьшают концентрацию нефти для облегчения процесса уборки, а также осуществляют отвод нефти от наиболее уязвимых экологических районов, и собиратели нефти.
При наличии соответствующих возможностей оптимальным является одновременное применение обоих методов. Так, например, при попадании нефти в реку с талыми водами боны, перегораживая реку, препятствуют продвижению нефти вниз по течению. В то же время сплошная нефтяная пленка будет беспрепятственно накапливаться и распространяться вверх по течению, если не применять химический собиратель нефти. Нефтяной собиратель при расходе его в 50 литров на 1 квадратный километр загрязненной поверхности за счет резкого роста поверхностного натяжения способен увеличивать толщину нефтяной пленки на поверхности воды до 3 миллиметров. Это значительно уменьшает площадь загрязнения поверхности реки и упрощает процедуру сбора нефти, так как при толщине масляной пленки более 3 мм большинство конструкций скиммеров, производимых в настоящее время, обладают высокой эффективностью.
В условиях мирового океана при аварийных разливах большого объема, когда нефтяной пленкой толщиной менее 1 мм покрывается поверхность моря площадью в десятки и сотни квадратных километров, использование боновых заграждений не эффективно. Применение же химических собирателей нефти целесообразно в любых условиях.
На сегодняшний день, в зависимости от конкретных условий, с большим или меньшим успехом применяются следующие способы сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды:
За исключением механических нефтесборщиков и легких сорбентов все вышеперечисленные средства вносят вторичное загрязнение в окружающую среду и применимы только в специальных случаях.
Адсорбция с последующим удалением сорбента, впитавшего нефть на поверхность воды, считается одним из наиболее эффективных способов ликвидации аварийных разливов, тем более что такие сорбенты одинаково применимы для сбора нефти как с поверхности воды, так и при устранении разливов на поверхности почвы. В то же время использование сорбентов является наиболее дорогим из известных методов борьбы с нефтяными разливами - стоимость удаления 1 литра нефти составляет от 0.13$ до 2.0$, что объясняется большими затратами труда на рассеивание, сбор, уничтожение или захоронение сорбентов.
Подавляющее большинство используемых сегодня конструкций механических скиммеров основано на использовании того или иного гидрофобного материала – металла, пластика или покрытия. Основным недостатком таких скиммеров является их низкий коэффициент полезного действия (КПД) при малой толщине масляной пленки на поверхности воды. Как правило, при толщине нефтяной пленки менее 3-4 мм в откачиваемой скиммером водонефтяной смеси содержание нефти не сможет превысить 1-10% от общего объема и необходима последующая длительная процедура разделения собранной водонефтяной эмульсии в береговых (судовых) отстойниках или других известных на сегодняшний день крупногабаритных или энергоемких конструкциях сепараторов неустойчивых эмульсий.
Применяемые в настоящее время сепараторы неустойчивых эмульсий широко применяются в различных технологических процессах, но, прежде всего, для водонефтяных эмульсий в области охраны окружающей среды. В качестве фильтрующего материала в таких сепараторах используются твердые пористые гидрофобные (олеофильные) вещества, типа гранулированного полиэтилена высокого давления или очищенного кварцевого песка.
В свою очередь, при очистке нефти от воды используются фильтры из гидрофильных материалов. Для каждого конкретного, как молекулярного, так и концентрационного состава эмульсии разработчики сепараторов на основе коалесцентных фильтров подбирают вещество фильтра, оптимальное в рамках поставленной задачи. Необходимость оптимизации вещества фильтра является одним из главных недостатков этой конструкции.
Для коалесцентных фильтров характерен, так называемый, эффект "захлебывания", когда при увеличении в очищаемых сточных водах концентрации нефтепродуктов свыше некоего предельного значения (40-50 г/л) установка резко снижает качество разделения. К недостаткам любых типов сепараторов, использующих фильтры различной конструкции, можно также отнести трудности конструирования установок большой пропускной способности (свыше 20-30 кубометров в час) и необходимость периодической замены или регенерации фильтрующего материала.
Главной особенностью при сборе нефти этих конструкций является использование коалесцентного фильтра, контактная масса вещества которого представляет собой одну из жидкостей или обе жидкости, входящих в состав разделяемой эмульсии.
Проблема дистанционного обнаружения нефтяных разливов требует очень сложного технического обеспечения и вряд ли может быть передана добровольным аварийным бригадам. Видимо, оптимально создание специальной службы наблюдения или организация соответствующих подразделений в уже действующих организациях авианадзора (пожарная авиация, пограничники, береговая охрана и т.д.).
В свою очередь локализация разливов и сбор разлившейся нефти - прямая задача аварийных бригад. В состав комплекта оборудования каждой аварийной бригады должны входить –
Каждая аварийная бригада должна быть вооружена сепаратором внешним объемом до 10 мЗ и производительностью по нефтесодержащей воде до 100 м3/час, который доставляется к месту аварии вертолетом, устанавливается на палубе мобилизованного для ликвидации аварии судна и имеет в комплекте несколько выносных скиммеров стандартной конструкции. Очищенная от нефти вода cбрасывается обратно в акваторию, а отсепарированная нефть сжигается на месте аварии или (при возможности) сливается в трюмы соответствующего нефтеналивного судна.
Таким образом, в связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей, и др. (более 8% от объёма мировой добычи).
Основная задача при ликвидации последствий аварийных разливов нефтепродуктов на водной поверхности – ни при каких обстоятельствах не допустить загрязнения береговой полосы, так как в этом случае затраты на ликвидацию последствий аварии возрастают многократно.
Эффективное решение этой задачи возможно при следующих условиях:
-
Аварийный разлив нефтепродуктов должен быть обнаружен в кратчайшие сроки непосредственно после возникновения аварийной ситуации. -
В качестве нефтесборочных судов должны использоваться недорогие специализированные корабли, а мобилизоваться любые суда, имеющие соответствующее водоизмещение и находящиеся в непосредственной близости от места аварии. -
Весовые характеристики оборудования, применяемого для сбора и утилизации нефтепродуктов, должны позволять доставлять его вертолетами к месту аварии на мобилизованные суда. -
Одно и тоже оборудование должно уверенно работать с любыми типами нефтепродуктов в любых погодных условиях, приемлемых для движения используемых судов, и при любой толщине пленки нефтепродукта свыше 100 мкм. -
Основной характеристикой применяемого оборудования должна быть производительность, измеряемая в единицах очищаемой площади водной поверхности в единицу времени. -
Аварийные бригады, обеспечивающие работу оборудования на месте аварии, должны формироваться и комплектоваться на принципах, аналогичных формам и методам работы немецких добровольных пожарных команд.
-
Обнаружение разливов
К основным требованиям по контролю за антропогенным нефтяным загрязнением водной поверхности можно отнести следующие: оперативное обнаружение нефтяных пятен при любых погодных условиях и в любое время суток; определение размеров пятен и идентификация источника утечки.
Мониторинг объектов нефтедобычи и нефтетранспортировки обеспечивает:
-выявление фактов аварийного разлива нефти;
-информационное обслуживание работ по предотвращению и ликвидации аварийных разлив нефти (нефтепродуктов);
-исследование, анализ и оценку экологических последствий возникших разливов.
Оптимальным средством в качестве мониторинга является использование летательных аппаратов. Летательные аппараты – аппараты, которые проводят мониторинг не только в хороших погодных условиях, но и становится возможным в экстремальных климатических условиях, непрерывно.
Мониторинг ЛА нефтепроводов включает следующие аспекты:
-
постоянное патрулирование с воздуха трубопроводов и объектов добычи нефти; -
локализация утечек нефтепродуктов с помощью тепловизора, установленного соответственно на летательный аппарат; -
составление цифровой карты наземных объектов нефтяной промышленности; -
получение фотографических планов местности; -
своевременное обнаружение незаконного вмешательства в нефтепроводы; -
контроль за кустовыми площадками.
Также в наше время используют беспилотные летательные аппараты, с них в режиме реального времени получают качественные снимки, позволяющие обнаружить разливы. БПЛА, как и пилотируемые, бывают самолетного и вертолетного типа и разделяются на следующие классы(табл.1):
| Класс БПЛА | Полетная масса, кг | Радиус действия, км |
| Микро и мини ближнего радиуса действия | ≤ 5 | 25-40 |
| Легкие малого радиуса действия | 5-50 | 10-120 |
| Легкие среднего радиуса действия | 50-100 | 100-300 |
| Средние | 100-300 | 150-1000 |
| Среднетяжелые | 300-500 | 150-1000 |
| Тяжелые среднего радиуса действия | 500-1000 | 70-300 |
| Тяжелые большой продолжительности полета | ˃ 1000 | ˃ 300 |
Таблица.1. – Классификация беспилотных летательных аппаратов
Таким образом, контроль с использованием БПЛА помогает вовремя выявить факты незаконного вмешательства и проведения неразрешенных работ, локализовать утечки, провести своевременный анализ технического состояния трубопроводов и близлежащих территорий.
-
Локализация разливов на водной поверхности
Для ликвидации нефтяных разливов и предотвращения их выбросов на берег основными средствами являются боновые заграждения, их предназначение в том, что они предотвращают растекание нефти на водной поверхности, уменьшают концентрацию нефти для облегчения процесса уборки, а также осуществляют отвод нефти от наиболее уязвимых экологических районов, и собиратели нефти.
При наличии соответствующих возможностей оптимальным является одновременное применение обоих методов. Так, например, при попадании нефти в реку с талыми водами боны, перегораживая реку, препятствуют продвижению нефти вниз по течению. В то же время сплошная нефтяная пленка будет беспрепятственно накапливаться и распространяться вверх по течению, если не применять химический собиратель нефти. Нефтяной собиратель при расходе его в 50 литров на 1 квадратный километр загрязненной поверхности за счет резкого роста поверхностного натяжения способен увеличивать толщину нефтяной пленки на поверхности воды до 3 миллиметров. Это значительно уменьшает площадь загрязнения поверхности реки и упрощает процедуру сбора нефти, так как при толщине масляной пленки более 3 мм большинство конструкций скиммеров, производимых в настоящее время, обладают высокой эффективностью.
В условиях мирового океана при аварийных разливах большого объема, когда нефтяной пленкой толщиной менее 1 мм покрывается поверхность моря площадью в десятки и сотни квадратных километров, использование боновых заграждений не эффективно. Применение же химических собирателей нефти целесообразно в любых условиях.
3.3 Сбор нефти с водной поверхности
На сегодняшний день, в зависимости от конкретных условий, с большим или меньшим успехом применяются следующие способы сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды:
-
механические нефтесборщики с отделением водонефтяной эмульсии, собранной на месте аварии или в стационарных условиях; -
обработка нефти сорбентами с удельным весом >1 с последующим осаждением нефтенасыщенного сорбента на дно водоема и с удельным весом <1 с последующим сбором на поверхности; -
обработка водонефтяной смеси химическими диспергаторами (эмульгаторами), обеспечивающими диспергирование и ускорение биохимического окисление (разложения) нефтепродуктов в воде; -
сжигание нефти непосредственно на поверхности воды.
За исключением механических нефтесборщиков и легких сорбентов все вышеперечисленные средства вносят вторичное загрязнение в окружающую среду и применимы только в специальных случаях.
Адсорбция с последующим удалением сорбента, впитавшего нефть на поверхность воды, считается одним из наиболее эффективных способов ликвидации аварийных разливов, тем более что такие сорбенты одинаково применимы для сбора нефти как с поверхности воды, так и при устранении разливов на поверхности почвы. В то же время использование сорбентов является наиболее дорогим из известных методов борьбы с нефтяными разливами - стоимость удаления 1 литра нефти составляет от 0.13$ до 2.0$, что объясняется большими затратами труда на рассеивание, сбор, уничтожение или захоронение сорбентов.
Подавляющее большинство используемых сегодня конструкций механических скиммеров основано на использовании того или иного гидрофобного материала – металла, пластика или покрытия. Основным недостатком таких скиммеров является их низкий коэффициент полезного действия (КПД) при малой толщине масляной пленки на поверхности воды. Как правило, при толщине нефтяной пленки менее 3-4 мм в откачиваемой скиммером водонефтяной смеси содержание нефти не сможет превысить 1-10% от общего объема и необходима последующая длительная процедура разделения собранной водонефтяной эмульсии в береговых (судовых) отстойниках или других известных на сегодняшний день крупногабаритных или энергоемких конструкциях сепараторов неустойчивых эмульсий.
Применяемые в настоящее время сепараторы неустойчивых эмульсий широко применяются в различных технологических процессах, но, прежде всего, для водонефтяных эмульсий в области охраны окружающей среды. В качестве фильтрующего материала в таких сепараторах используются твердые пористые гидрофобные (олеофильные) вещества, типа гранулированного полиэтилена высокого давления или очищенного кварцевого песка.
В свою очередь, при очистке нефти от воды используются фильтры из гидрофильных материалов. Для каждого конкретного, как молекулярного, так и концентрационного состава эмульсии разработчики сепараторов на основе коалесцентных фильтров подбирают вещество фильтра, оптимальное в рамках поставленной задачи. Необходимость оптимизации вещества фильтра является одним из главных недостатков этой конструкции.
Для коалесцентных фильтров характерен, так называемый, эффект "захлебывания", когда при увеличении в очищаемых сточных водах концентрации нефтепродуктов свыше некоего предельного значения (40-50 г/л) установка резко снижает качество разделения. К недостаткам любых типов сепараторов, использующих фильтры различной конструкции, можно также отнести трудности конструирования установок большой пропускной способности (свыше 20-30 кубометров в час) и необходимость периодической замены или регенерации фильтрующего материала.
Главной особенностью при сборе нефти этих конструкций является использование коалесцентного фильтра, контактная масса вещества которого представляет собой одну из жидкостей или обе жидкости, входящих в состав разделяемой эмульсии.
3.4 Оснащение аварийных бригад
Проблема дистанционного обнаружения нефтяных разливов требует очень сложного технического обеспечения и вряд ли может быть передана добровольным аварийным бригадам. Видимо, оптимально создание специальной службы наблюдения или организация соответствующих подразделений в уже действующих организациях авианадзора (пожарная авиация, пограничники, береговая охрана и т.д.).
В свою очередь локализация разливов и сбор разлившейся нефти - прямая задача аварийных бригад. В состав комплекта оборудования каждой аварийной бригады должны входить –
-
запас химического собирателя нефти типа Shell Herder или аналогичного с соответствующими переносными и ранцевыми пульверизаторами для его распыления; -
эффективный скиммер современной конструкции; -
мобильный коалесцентный сепаратор неустойчивых эмульсий.
Каждая аварийная бригада должна быть вооружена сепаратором внешним объемом до 10 мЗ и производительностью по нефтесодержащей воде до 100 м3/час, который доставляется к месту аварии вертолетом, устанавливается на палубе мобилизованного для ликвидации аварии судна и имеет в комплекте несколько выносных скиммеров стандартной конструкции. Очищенная от нефти вода cбрасывается обратно в акваторию, а отсепарированная нефть сжигается на месте аварии или (при возможности) сливается в трюмы соответствующего нефтеналивного судна.
Заключение
Таким образом, в связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей, и др. (более 8% от объёма мировой добычи).