Аварійні розливи нафти засоби локалізації і методи ліквідації - студопедія
У зв'язку зі збільшенням кількості надзвичайних ситуацій, яке обумовлено зростанням видобутку нафти, зносом основних виробничих фондів (зокрема, трубопровідного транспорту), а також диверсійними актами на об'єктах нафтової галузі, що почастішали останнім часом, негативний вплив розливів нафти на навколишнє середовище стає все більш істотним. Екологічні наслідки при цьому носять важко враховується характер, оскільки нафтове забруднення порушує багато природні процеси і взаємозв'язки, істотно змінює умови проживання всіх видів живих організмів і накопичується в біомасі.
Незважаючи на проведену останнім часом державою політику в галузі попередження і ліквідації наслідків аварійних розливів нафти і нафтопродуктів, дана проблема залишається актуальною і в цілях зниження можливих негативних наслідків вимагає особливої уваги до вивчення способів локалізації, ліквідації та до розробки комплексу необхідних заходів.
Локалізація і ліквідація аварійних розливів нафти і нафтопродуктів передбачає виконання багатофункціонального комплексу завдань, реалізацію різних методів і використання технічних засобів. Незалежно від характеру аварійного розливу нафти і нафтопродуктів (ННП) перші заходи по його ліквідації повинні бути спрямовані на локалізацію плям, щоб уникнути розповсюдження подальшого забруднення нових ділянок і зменшення площі забруднення.
Основними засобами локалізації розливів ННП в акваторіях є бонові загородження. Їх призначенням є запобігання розтікання нафти на водній поверхні, зменшення концентрації нафти для полегшення процесу збирання, а також відведення (тралення) нафти від найбільш екологічно вразливих районів.
Залежно від застосування бони поділяються на три класи:
· I клас - для захищених акваторій (річки і водойми);
· II клас - для прибережної зони (для перекриття входів і виходів в гавані, порти, акваторії судноремонтних заводів);
· III клас - для відкритих акваторій.
Бонові загородження бувають наступних типів:
· Самонадувной - для швидкого розгортання в акваторіях;
· Важкі надувні - для огорожі танкера біля терміналу;
· Відхиляють - для захисту берега, огорож ННП;
· Вогнетривкі - для спалювання ННП на воді;
· Сорбційні - для одночасного сорбирования ННП.
Всі типи бонових загороджень складаються з наступних основних елементів:
· Поплавка, що забезпечує плавучість бона;
· Надводної частини, яка перешкоджає перехлестиванію нафтової плівки через бони (поплавок і надводна частина іноді поєднані);
· Підводної частини (спідниці), яка перешкоджає віднесенню нафти під бони;
· Вантажу (баласту), що забезпечує вертикальне положення бонів щодо поверхні води;
· Елемента поздовжнього натягу (тягового троса), що дозволяє бонам при наявності вітру, хвиль і течії зберігати конфігурацію і здійснювати буксирування бонів на воді;
· Сполучних вузлів, які забезпечують складання бонів з окремих секцій;
· Пристроїв для буксирування бонів і кріплення їх до якорів і буїв.
При розливах ННП в акваторіях річок, де локалізація бонами через значне течії утруднена або взагалі неможлива, рекомендується стримувати і змінювати напрямок руху нафтової плями судами-екранами, струменями води з пожежних стволів катерів, буксирів і стоять в порту суден.
Як локализующих коштів при розливі ННП на грунті застосовують цілий ряд різних типів дамб, а також спорудження земляних комор, загат або обваловок, траншей для відведення ННП. Використання певного виду споруд обумовлюється рядом факторів: розмірами розливу, розташуванням на місцевості, часом року і ін.
Для стримування розливів відомі наступні типи дамб: сифонная і стримуюча дамби, бетонна дамба донного стоку, переливна Дамби Греблі, крижана дамба. Після того як нафту, що розлилася вдається локалізувати і сконцентрувати, наступним етапом є її ліквідація.
Існує кілька методів ліквідації розливу ННП (табл. 1): механічний, термічний, фізико-хімічний і біологічний.
Одним з головних методів ліквідації розливу ННП є механічний збір нафти. Найбільша ефективність його досягається в перші години після розливу. Це пов'язано з тим, що товщина шару нафти залишається ще досить великий. (При малій товщині нафтового шару, великої площі його поширення та постійному русі поверхневого шару під впливом вітру і течії процес відділення нафти від води досить утруднений.) Крім цього ускладнення можуть виникати при очищенні від ННП акваторій портів і верфей, які часто забруднені всіляких сміттям, тріскою, дошками та іншими предметами, що плавають на поверхні води.
Термічний метод, заснований на випалюванні шару нафти, застосовується при достатній товщині шару і безпосередньо після забруднення, до утворення емульсій з водою. Цей метод, як правило, застосовується в поєднанні з іншими методами ліквідації розливу.
Фізико-хімічний метод з використанням диспергент і сорбентів розглядається як ефективний в тих випадках, коли механічний збір ННП неможливий, наприклад при малій товщині плівки або коли розлилися ННП представляють реальну загрозу найбільш екологічно вразливих районів.
Біологічний метод використовується після застосування механічного та фізико-хімічного методів при товщині плівки не менше 0,1 мм.
При виборі методу ліквідації розливу ННП потрібно виходити з таких принципів:
· Всі роботи повинні бути проведені в найкоротші терміни;
· Проведення операції з ліквідації розливу ННП не повинно завдати більшої екологічної шкоди, ніж сам аварійний розлив.
Для очищення акваторій і ліквідації розливів нафти використовуються нефтесборщики, сміттєзбирачі і нафтосміттязбірники з різними комбінаціями пристроїв для збору нафти і сміття.
Нафтозбірні пристрою, або скімери, призначені для збору нафти безпосередньо з поверхні води. Залежно від типу і кількості нафтопродуктів, що розлилися, погодних умов застосовуються різні типи скімерів як за конструктивним виконанням, так і за принципом дії.
За способом пересування або кріплення нафтозбірні пристрої підрозділяються на самохідні; встановлюються стаціонарно; буксируються переносні на різних плавальних засобах. За принципом дії - на порогові, олеофільние, вакуумні і гідродинамічні.
Порогові скімери відрізняються простотою і експлуатаційною надійністю, засновані на явищі протікання поверхневого шару рідини через перешкоду (поріг) в ємність з більш низьким рівнем. Більш низький рівень до порога досягається відкачуванням різними способами рідини з ємності.
Олеофільние скімери відрізняються незначною кількістю збирається спільно з нафтою води, малої чутливістю до сорту нафти і можливістю збору нафти на мілководді, в затонах, ставках при наявності густих водоростей і т.п. Принцип дії даних скімерів заснований на здатності деяких матеріалів піддавати нафту і нафтопродукти налипання.
Вакуумні скімери відрізняються малою масою і порівняно малими габаритами, завдяки чому легко транспортуються в віддалені райони. Однак вони не мають в своєму складі відкачують насосів і вимагають для роботи берегових або суднових вакуумируют засобів.
Більшість цих скімерів за принципом дії є також граничними. Гідродинамічні скімери засновані на використанні відцентрових сил для поділу рідини різної щільності - води і нафти. До цієї групи скімерів також умовно можна віднести пристрій, що використовує в якості приводу окремих вузлів робочу воду, що подається під тиском гідротурбін, що обертає нефтеоткачівающіе насоси і насоси зниження рівня за порогом, або гідроежекторам, що здійснює ва-куумірованіе окремих порожнин. Як правило, в цих нафтозбиральних пристроях також використовуються вузли порогового типу.
У реальних умовах у міру зменшення товщини плівки, пов'язаної з природною трансформацією під дією зовнішніх умов і в міру збору ННП, різко знижується продуктивність ліквідації розливу нафти. Також на продуктивність впливають несприятливі зовнішні умови. Тому для реальних умов ведення ліквідації аврійно розливу продуктивність, наприклад, порогового скиммера потрібно приймати рівною 10-15% продуктивності насоса.
Нафтозбірні системи призначені для збору нафти з поверхні моря під час руху нафтозбиральних судів, тобто на ходу. Ці системи являють собою комбінацію різних бонових загороджень і нафтозбиральних пристроїв, які застосовуються також і в стаціонарних умовах (на якорях) при ліквідації локальних аварійних розливів з морських бурових або зазнали лиха танкерів.
За конструктивним виконанням нафтозбірні системи діляться на буксируються навісні.
Буксирувані нафтозбірні системи для роботи в складі ордера вимагають залучення таких судів, як:
· Буксири з хорошою керованістю при малих швидкостях;
· Допоміжні судна для забезпечення роботи нафтозбиральних пристроїв (доставка, розгортання, подача необхідних видів енергії);
· Суду для прийому і накопичення зібраної нафти і її доставки.
Навісні нафтозбірні системи навішуються на один або два борти судна. При цьому до судна ставляться такі вимоги, необхідні для роботи з буксируваними системами:
# 61623; гарне маневрування і керованість на швидкості 0,3-1,0 м / с;
# 61623; розгортання і енергозабезпечення елементів нафтозбиральних навісної системи в процесі роботи;
# 61623; накопичення інформації, що збирається нафти в значних кількостях.
До спеціалізованим судам для ліквідації аварійних розливів ННП відносяться суду, призначені для проведення окремих етапів або всього комплексу заходів по ліквідації розливу нафти на водоймах. За функціональним призначенням їх можна розділити на наступні типи:
· Нефтесборщики - самохідні судна, які здійснюють самостійний збір нафти в акваторії;
· Бонопостачальники - швидкісні самохідні судна, що забезпечують доставку в район розливу нафти бонових загороджень і їх установку;
· Універсальні - самохідні судна, здатні забезпечити більшу частину етапів ліквідації аварійних розливів ННП самостійно, без додаткових плавтехзасобів.
Диспергент і сорбенти
Як говорилося вище, в основі фізико-хімічного методу ліквідації розливів ННП лежить використання диспергент і сорбентів.
Диспергент представляють собою спеціальні хімічні речовини і застосовуються для активізації природного розсіювання нафти з метою полегшити її видалення з поверхні води раніше, ніж розлив досягне більш екологічно уразливого району.
Для локалізації розливів ННП обгрунтовано застосування і різних порошкоподібних, тканинних або бонових сорбирующих матеріалів. Сорбенти при взаємодії з водною поверхнею починають негайно вбирати ННП, максимальне насичення досягається в період перших десяти секунд (якщо нафтопродукти мають середню щільність), після чого утворюються грудки матеріалу, насиченого нафтою.
Біоремедітація - це технологія очищення нафтозабруднених грунту і води, в основі якої лежить використання спеціальних, углеводородоокісляющіх мікроорганізмів або біохімічних препаратів.
Число мікроорганізмів, здатних асимілювати нафтові вуглеводні, відносно невелика. В першу чергу це бактерії, в основному представники роду Pseudomonas, а також певні види грибків і дріжджів. У більшості випадків всі ці мікроорганізми є строгими аеробами.
Існують два основні підходи в очищенні забруднених територій за допомогою біоремедітаціі:
· Стимуляція локального ґрунтового біоценозу;
· Використання спеціально відібраних мікроорганізмів.
Стимуляція локального ґрунтового біоценозу заснована на здатності молекул мікроорганізмів до зміни видового складу під впливом зовнішніх умов, в першу чергу субстратів харчування.
Найбільш ефективно розкладання ННП відбувається в перший день їх взаємодії з мікроорганізмами. При температурі води 15-25 ° С і достатньої насиченості киснем мікроорганізми можуть окисляти ННП зі швидкістю до 2 г / м2 водної поверхні в день. Однак при низьких температурах бактеріальне окислення відбувається повільно, і нафтопродукти можуть залишатися в водоймах тривалий час - до 50 років.