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.
Основная часть, Локализация аварийных разливов ННП, Боновые заграждения
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:
Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти
... 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 ...
- 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.
Боновые 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.
Для наглядности ниже приведены сравнительные характеристики различных моделей боновых заграждений постоянной плавучести в виде таблицы.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Боновые заграждения постоянной плавучести цилиндрические
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.
Аварийные 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.
Всплывающие 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
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.
Этот тип боновых заграждений также целесообразно выставлять на реке вблизи подводного перехода магистрального нефтепровода. Для аварийного БЗ в качестве станции газонаполнения используются баллоны высокого давления.
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.
Огнеупорные 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.
Универсальные боновые заграждения
воздушной
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.
Ликвидация аварийных разливов ННП
Методы ликвидации разливов ННП
Существует несколько методов ликвидации разлива ННП: механический, термический, физико-химический и биологический. Рассмотрим подробнее каждый из них.
Механический метод
Одним из главных методов ликвидации разлива ННП является механический сбор нефти. Наибольшая эффективность его 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
Суда-нефтесборщики — самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории.
Бортовой нефтесборный катер для спасательных судов «ЭКО-5»
«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.
Технические характеристики:
|
Скиммеры
Нефтесборные устройства, или скиммеры, предназначены для сбора нефти непосредственно с поверхности воды. В зависимости от типа и количества разлившихся нефтепродуктов, погодных условий применяются различные типы скиммеров как по конструктивному исполнению, так и по принципу действия.
По способу передвижения или крепления нефтесборные устройства подразделяются на самоходные; устанавливаемые стационарно; буксируемые и переносные на различных плавательных средствах. По принципу действия – на пороговые, олеофильные, вакуумные и гидродинамические.
Пороговые скиммеры отличаются простотой и эксплуатационной надежностью, основаны на явлении протекания поверхностного слоя жидкости через преграду (порог) в емкость с более низким уровнем. Более низкий уровень до порога достигается откачкой различными способами жидкости из емкости.
Олеофильные скиммеры отличаются незначительным количеством собираемой совместно с нефтью воды, малой чувствительностью к сорту нефти и возможностью сбора нефти на мелководье, в затонах, прудах при наличии густых водорослей и т.п. Принцип действия данных скиммеров основан на способности некоторых материалов подвергать нефть и нефтепродукты налипанию.
Вакуумные скиммеры отличаются малой массой и сравнительно мизерными габаритами, благодаря чему легко транспортируются в удаленные районы. Но они не имеют в своем составе откачивающих насосов и требуют для работы береговых или судовых вакуумирующих средств.
Большинство этих скиммеров по принципу действия являются также пороговыми. Гидродинамические скиммеры основаны на использовании центробежных сил для разделения жидкости различной плотности – воды и нефти. К этой группе скиммеров также условно можно отнести устройство, использующее в качестве привода отдельных узлов рабочую воду, подаваемую под давлением гидротурбинам, вращающим нефтеоткачивающие насосы и насосы понижения уровня за порогом, либо гидроэжекторам, осуществляющим вакуумирование отдельных полостей. В этих нефтесборных устройствах также используются узлы порогового типа.
В реальных условиях по мере уменьшения толщины пленки, связанной с естественной трансформацией под действием внешних условий и по мере сбора ННП, резко снижается производительность ликвидации разлива нефти. Также на производительность влияют неблагоприятные внешние условия. Поэтому для реальных условий ведения ликвидации аварийного разлива производительность, например, порогового скиммера нужно принимать равной 10-15% производительности насоса.
Скиммер пороговый, Скиммер пороговый (СП)
Скиммер пороговый изготавливается в двух вариантах:
- с жестким корпусом;
- со съемными надувными плавучестями, из нефтестойкого ПВХ.
Для привода скиммера необходим сжатый воздух под давлением 6-8 бар. (При снижении давления воздуха, но не ниже чем до 3,5 бар. скиммер сохраняет работоспособность, но снижается производительность).
Для использования порогового скиммера СП-6 автономно (не с судна, обеспеченного сжатым воздухом) возможна комплектация силовым блоком (электро или дизель компрессором).
Основные технические характеристики порогового скиммера:
|
Скиммер СП отличается высокой надежностью, пожаро/взрыво безопасен, не требует специального обучения персонала.
Скиммер Magnum 100 предназначен для сбора разлитой нефти и нефтепродуктов на море в открытых акваториях.
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.
Диспергенты
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.
Сорбенты
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
Сорбирующие элементы могут использоваться с боновыми заграждениями постоянной плавучести всех типов. Успешно применяются не только для ликвидации аварийных разливов нефти и топлива, но и в превентивных целях в местах возможных разливов: в окрестностях морских платформ, нефтеналивных терминалов. Сорбирующие элементы собирают с поверхности воды нефтяные загрязнения и другие нерастворимые органические соединения, вплоть до удаления радужной пленки. За счет установления боновых заграждений с сорбирующими элементами на несудоходных реках можно улучшить экологическое состояние этих рек.
Сорбирующие боны
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.
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.
Биологический метод
Биологический метод используется после применения механического и физико-химического методов при толщине пленки 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.
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 используемой литературы
1. 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.
2. Гвоздиков В.К., Захаров В.М. Технические средства ликвидации разливов нефтепродуктов на морях, реках и водоемах: Справочное пособие. — Ростов-на-Дону, 1996.
3. http://www.northsea.ru
4. http://sio.su
5. http://www.ecooilgas.ru
6. http://pipelines.ru/
