Глава 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти. Средства ликвидации разливов нефти


Глава 5. ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ

Глава 5. ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ

5.1. Ликвидация разлива нефти на море

5.1.1. Поведение нефти, разлитой на поверхности чистой воды

Вылившаяся в результате аварии нефть быстро растекается по поверх­ности моря, образуя поля нефтяных пленок:

  • на тихой воде, при отсутствии ветра и течения, нефть растекаетсяво все стороны одинаково, образуя круг, радиус которого изменя­ется во времени;

  • при наличии ветра и течения нефтяное пятно приобретает вытяну­тую форму по направлению суммарного вектора скоростей ветра итечения.

Разлившаяся на поверхности воды нефть перемещается в том же на­правлении и с той же скоростью, что и поверхностный слой воды. Глав­ными факторами, определяющими перемещение нефтяного пятна, явля­ется течение и ветер.

Перемещение нефтяного пятна в пространстве происходит за счет дей­ствия поверхностных течений и ветра. Направление дрейфа пятна опре­деляется путем сложения векторов направления поверхностного течения и ветра (рис. 21). Скорость дрейфа складывается из 97-95% скорости поверхностного течения и 3-5% скорости ветра (рис. 22).

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Рассеивание нефтяной пленки происходит за счет эмульгирования. При волнении 5 баллов уже через 12 часов эмульгирует около 15% не­фти. Большая часть распределенной в воде нефти находится в виде эмуль­сии типа «нефть в воде» (прямая эмульсия). При разливах нефти обра­зуется также эмульсия типа «вода в нефти» (обратная эмульсия). Обра­зование прямой эмульсии может привести к исчезновению с поверхности воды. Однако при изменении условий нефтяное пятно может восстано­виться. Обратная эмульсия отличается высокой стойкостью. Она харак­терна для смеси воды с вязкой нефтью и содержит от 50 до 80% свобод­ной воды. Внешне она выглядит как чистая нефть. Иногда ее называют «шоколадный мусс».

Нефтяное пятно при своем движении будет постоянно трансформи­роваться. В качестве примера на рис. 22 изображен сценарий трансфор­мации разлива 1000 м нефти.

5.1.2. Поведение нефти, разлитой в ледовых условиях

Под воздействием внешних природных факторов, в условиях ледяно­го покрова, растекание нефти при разливе, ее дрейф и процессы деграда­ции имеют свои особенности.

На процесс растекания большое влияние оказывает температура ок­ружающей среды, в зависимости от которой изменяются свойства нефти (вязкость, плотность, поверхностное натяжение), направление, сила те­чения и ветра [35].

294

Глава 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти

Нефть, попадая на ограниченную поверхность воды с плавающим льдом, оказывается подо льдом, на поверхности льда и во льду (сорбиро­вана льдом).

На попадание нефти под лед основное влияние оказывает плотность нефтепродукта. При температуре 0°С плотность большинства тяжелых нефтей больше плотности льда. Эта разница увеличивается по мере де­градации нефти. В этом случае лед как бы наползает на нефть. Легкие сорта нефти попадают под лед под влиянием течения, ветра. Наблюде­ния показали, что при скорости ветра 12 м/с и скорости течения 0,5 м/с при толщине льда 15-45 см нефть легко загоняется под лед.

Подо льдом нефть может сохраняться длительное время. При этом она дрейфует вместе со льдом, либо перемещается относительно льда под дей­ствием течения. На скорость перемещения влияют скорость течения, не­ровности нижней поверхности льда, его рыхлость, а также плотность и вязкость нефти. На дрейф нефти большое влияние оказывает ветер, а на дрейф льда - течение. Следовательно, могут иметь место случаи, когда нефть и лед двигаются в различных направлениях. Для перемещения не­фти подо льдом требуется повышение определенной скорости течения воды, так называемой «предельной скорости». Установлено, что для сырой нефти, находящейся подо льдом со значительной шероховатостью нижней поверх­ности, величина предельной скорости течения составляет около 0,3 м/с, то есть при скорости течения ниже 0,3 м/с нефть не будет перемещаться относительна льда, а будет дрейфовать вместе со льдом.

Для легких сортов нефти при ровной поверхности ледяного покрова предельная скорость составляет около 0,035 м/с.

Рыхлость нижней поверхности льда и ее неровность обусловлены на­личием и толщиной снежного покрова. При его неравномерном распре­делении на поверхности и различной толщине слоя изолирующее влия­ние снега также неравномерно, что приводит к различному наращива­нию толщины льда. Такие неровности в нижней поверхности льда являются отличными полостями для накопления и хранения нефти подо льдом.

На поверхность льда нефть попадает непосредственно из источника разлива, проникая через поры и трещины рыхлого льда, выбрасываясь на лед при раскачивании льдин во время волнения относительно друг друга. Процесс налипания резко прогрессирует при наличии на поверх­ности льда снежного покрова, с которым нефть образует вязкую кашу, что значительно осложняет процесс очистки и сбора нефти.

Способность проникновения зависит от плотности и вязкости нефти, а также от размеров пор и каналов, образовавшихся во льду в результате его таяния. Кроме того, нефть, накопившаяся подо льдом во впадинах, в процессе намерзания льда оказывается в толще, где может находиться до полного таяния льда.

295

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

В период оттепели нефть, находящаяся на поверхности льда, прони­кает внутрь в силу того, что температура нефти под лучами солнца выше температуры льда и окружающего воздухе. При последующем понижении температуры подтаявший снег и лед образуют ледовую корку поверх не­фти, проникшей в лед. При чередовании таких периодов образуется как бы слоеный пласт льда и нефти.

При торошении таких льдов нефть задерживается среди обломков и снега, сохраняясь до таяния льдин.

Основные моменты поведения нефти во льдах следующие:

  • сцепление свежеразлитой нефти, как с битым льдом, так и со сплош­ным очень слабое и неустойчивое. Нефть легко смывается струямиводы с поверхности льда. Однако через несколько суток удалитьнефть со льда очень тяжело;

  • налипание нефти на лед обычно более интенсивно происходит нанижней рыхлой поверхности льда, чем на твердой и гладкой;

  • лед предотвращает распространение нефти на большие площади.

5.1.3. Технологии ликвидации разливов нефти на море

Ликвидация нефтяного разлива на море ставит перед собой цель умень­шить ущерб для экологических и социально-экономических ресурсов, сокращая при этом время, необходимое для восстановления этих ресур­сов и обеспечивая приемлемые стандарты очистки [35, 67, 71].

Основные варианты ликвидации - это локализация и сбор разлитой нефти, распыление химических диспергаторов, защита береговой полосы или самоочищение ее естественным путем. Физическое удаление нефти с поверхности воды снижает угрозу для птиц, млекопитающих в при­брежных водах и на побережье. Диспергаторы, которые помогают разор­вать поверхностное пятно нефти, выполняют ту же роль, но их попада­ние в прибрежные воды может угрожать морским организмам.

Технологии ликвидации разливов нефти - это, по существу, способы сбора и извлечения нефепродуктов.

Основными мерами по локализации и ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов на воде являются:

  • предотвращение дальнейшего сброса;

  • постановка преград, препятствующих рассеиванию сброшенноговещества и загрязнению уязвимых районов;

  • отвод разлитого вещества или аварийного объекта в зону, удобнуюдля проведения операций по ЛРН.

  • сбор разлитого вещества с поверхности воды;

  • сдача собранных загрязняющих веществ на берег;

  • ликвидация разлива с помощью физических и химических методов.Основными способами ликвидации аварийных разливов являются:

  • механическое удаление плавающей нефти с поверхности моря;

296

Глава 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти

  • сжигание плавающей нефти;

  • обработка нефтяного пятна диспергентами, допущенными к приме­нению природоохранными органами, с целью многократного уско­рения природного эмульгирования нефти в море под воздействиемволнения и течений.

Выбор методов локализации и ликвидации разлива производится, ис­ходя из условий разлива и реальных возможностей, определяющихся имеющимися силами и средствами, а также местными условиями, свя­занными с разрешением использования сжигания, диспергаторов для за­щиты районов высокой экологической ценности.

Сбор нефти механическими способами

Технологии и специальные технические средства, применяемые для локализации разливов нефти на воде, должны обеспечивать свое опера­тивное использование, а также надежное удержание нефтяного пятна в минимально возможных границах [35].

Очень важное значение имеет оперативность реагирования на разлив нефти, поскольку нефтяное пятно со временем расползается и трансфор­мируется.

В зависимости от температуры и обстановки на море и масштабов разлива, легкие продукты при благоприятных условиях фактически ис­чезнут с поверхности моря в течение 1-2 дней, легкие нефти - в течение 2-5 дней и нефти средней плотности - в течение 5-10 дней. Тяжелые нефти или нефти парафинового основания и тяжелые нефтепродукты сохраняются в течение более длительных периодов, но и они со време­нем рассеиваются естественным образом.

Для сбора нефти на воде механическими способами могут быть за­планированы два основных типа нефтесборных работ:

  • стационарный сбор нефти, при котором применяют боны и нефте­сборщики для локализации и удаления нефтяных пятен, начиная систочника разлива или на расстоянии от него, будь это в открытомморе или вблизи берега.

  • передвижной способ сбора нефти, при котором применяются заборт­ные скиммеры, при этом другие скиммеры размещаются в контак­тной подвеске буксируемого двумя судами бонового загражденияU-, V- или J-образной конфигурации.

В дополнение к скиммерам и бонам при этих технологиях могут так­же потребоваться вспомогательные средства, такие как:

  • рабочие платформы для разворачивания, управления и извлеченияскиммеров и бонов;

  • емкости для хранения собранных жидкостей и твердых веществ;

  • насосы для перекачивания собранной жидкости в хранилище;

  • устройства для транспортировки и(или) удаления;

297

  • Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

    воздушное судно для выполнения мониторинга;
  • суда обеспечения безопасности;

  • оборудование для защиты и очистки побережья;

  • дополнительное оборудование (шланги, прокладки, разъемы, адап­теры и т.д.).

Сбор нефти требует знания течений (включая приливные волны) и доступа к береговой линии для того, чтобы развернуть работы по удале­нию нефти.

Передвижные системы сбора должны планироваться таким образом, чтобы свободная нефть могла собираться в течение начальной фазы ра­бот по ЛАРН.

Рис. 23 иллюстрируют схемы развертывания оборудования в U-, J-, и V-образных конфигурациях.

На рис. 24 отображены одни из возможных схем локализации нефтя­ного пятна с помощью бонового заграждения в море и у берега.

В ряде случаев пятно нефти локализуется свободно дрейфующими боновыми заграждениями, чтобы на определенное время не допустить его растекания по водной поверхности (рис. 25).

Для постановки боновых заграждений, хранящихся на лебедках с гид­роприводом, требуются специализированные суда бонопоставщики. Для этих целей могут быть также использованы средние рыболовные трауле-

298

Глава 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти

299

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

ры и большие морозильные рыболовные траулеры (СРТ и БМРТ), име­ющие кормовые слипы. Для постановки заграждений на мелководье мо­гут быть использованы самоходные плашкоуты с носовой аппарелью или самоходные баржи.

Для локализации разливов нефти требуются нефтеограждающие боны различного типа, рабочие характеристики, которых, включая габариты и прочность, должны соответствовать поставленным задачам.

С целью определения количества необходимого оборудования опреде­ляются эксплуатационные возможности каждого из компонентов систе­мы сбора.

Длина бонового заграждения выбирается такой, при которой оно может быть легко установлено и эффективно управляемо на участке разлива.

Для локализации нефтяного пятна и определения его толщины опре­деляется объем смеси воды с нефтью. Расчеты должны учитывать изме­нения в объеме вследствие испарения, эмульгирования, естественного дис­пергирования и других изменений в связи с нахождением во внешней среде. Большое количество относительно малых разливов, быстро лока­лизованных в спокойных водах, вероятнее всего не будет подвержено значительному эмульгированию или испарению, а также естественной дисперсии.

Выбор нефтесборного оборудования и его размеров основывается на расчетном объеме разлитой нефти, ее свойстве и условиях моря.

Средства сбора обычно дают возможность работать от 8 до 12 часов в сутки в зависимости от длины светового дня, времени транзита к очища­емому участку и от него.

Планировщики должны также учитывать время, отпускаемое на тех­ническое обслуживание, передислокацию скиммера и рабочей платфор­мы, перекачку извлеченной нефти и воды в хранилища, а также время, потерянное вследствие плохой погоды. Однако разные скиммеры имеют разные номинальную и реальную скорость сбора, что также должно быть принято в расчет.

Выбор скиммера для работы в порту рекомендуется проводить, исхо­дя из емкости наибольшего бортового танка танкера, подходящего к тер­миналу или заходящего в порт. Производительность сбора должна быть такой, чтобы, по крайней мере, 50% объема наибольшего бортового тан­ка было собрано за 12 часов.

При разливах нефти регионального и федерального значения суммар­ная производительность устройств сбора нефти принимается: через два часа после начала работ - 200 куб. м/ч, через восемь часов - 2 тыс. куб. м/ч и через 24 часа - 20 тыс. куб. м/ч. Характеристики различных типов скиммеров приведены в таблице 31.

300

Глава 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти

Таблица 31

Производительность скиммеров

Тип

скиммера

Производительность, куб. м/ч, при сборе

Дизельное топливо

Сырая легкая нефть

Тяжелая сырая нефть

Мазут М100

Содержание нефти в собранной смеси

Олеофильные скиммеры

Дисковый, малый

0,4-1

0,2-2

80-95

Дисковый, большой

10-20

10-50

80-95

Щеточный

0,2-0,8

0,5-100

0,5-20

0,5-20

80-95

Цилиндровый, большой

ю-зо

80-95

Цилиндровый, малый

0,5-5

0,5-5

80-95

Тросовый

2-20

2-10

75-95

Пороговые скиммеры

Пороговый, малый

0,2-10

0,6-5

2-10

20-80

Пороговый, большой

30-100

5-10

3-5

50-90

Передвижной

1-10

5-30

5-25

30-70

refdb.ru

Глава 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти

5.4. Технологии утилизации отходов ликвидацииразливов нефти

Вопрос о том, что делать со всеми отходами при любом разливе, должен быть одним из основных приоритетов в работе. В случае раз­лива и последующих операций по очистке собранные нефтепродукты и замазученный мусор становятся отходом, который нужно разделить, хранить, переработать, рециклировать или удалить.

Перевозка и удаление загрязненных нефтью и нефтесодержащих от­ходов является весьма важной задачей для работ по очистке от загрязне­ния. Наилучшим вариантом будет очистка и утилизация собранных ма­териалов на месте, максимально приближенном к месту их сбора, следуя при этом принципам сведения отходов до минимума и обеспечения их сортировки на различные виды отходов [83].

Например, нефть, собранную с воды, можно первоначально хранить в емкости без крышки или в цистерне вакуумного агрегата. Можно при­влекать автоцистерны для регулярной перевозки собранного материала в амбары, заизолированные пластиковым покрытием, где он может быть обработан перед вывозом в конечный пункт утилизации. Обычно твер­дые отходы собираются вручную и хранятся в пластиковых мешках или бочках. Затем их вывозят в место временного хранения с помощью авто­погрузчиков или самосвалов, туда, где они могут быть переработаны до окончательной утилизации.

Переработка и окончательная утилизация нефти и отходов соответ­ствующим образом при соблюдении нормативных требований также требует планирования.

Практика показывает, что в результате нефтяных разливов, воздействую­щих на береговую линию, образуется такое количество отходов, которое по­рой в 20-30 раз превышает объемы первоначально разлитой нефти. После аварии нефтяного танкера «Эрика» (11 декабря 1999 года) на воду разлилось примерно 20 тыс. тонн мазутного топлива. К операциям по очистке побере­жья было привлечено более 4 тыс. человек. В результате их деятельности образовались огромные объемы отходов - более 250 тысяч тонн нефтесодер­жащих отходов. На конечное удаление всех отходов ушло более четырех лет.

Различные среды и разные методы очистки образуют разные виды отходов. В таблице 36 представлены возможные стратегии ликвидации и виды отходов, которые они могут образовывать.

Размещение мест хранения должно тщательно планироваться, и в идеальном варианте они должны находиться выше уровня полной воды, весеннего половодья и конечной точки штормовой воды, чтобы предох­ранить отходы от смыва.

В регионах, подверженных сильной жаре, необходимо оберегать от дли­тельного воздействия прямых солнечных лучей некоторые контейнеры для хранения, особенно пластиковые мешки, которые иначе могут разрушиться.

343

00

rf». rf».

Таблица 36 Стратегии ликвидации разливов нефти и виды отходов, которые они могут образовывать

Методы очистки

Влияние на поток отходов

Вид образующихся отходов

Применение диспергаторов

Концентрации отхода минимальны.

Углеводородных отходов не образуется. СИЗ. Пустые бочки из-под диспергаторов.

Операции по ликвидации разлива в открытом море с механическими средствами сбора

Эти операции потенциально являются источником большого количества некондиционных нефтепродук­тов и загрязненных вод, подлежащих очистке. Тип разлитой нефти окажет влияние на образование отхода; вязкие и парафинистые нефти, в частности, склонны захватывать мусор и могут образовывать отходы в больших объемах. Они могут также повлечь за собой большие трудности при погрузке.

Замазученное оборудование/суда. Замазученные СИЗ и рабочая сила. Собранная нефть. Маслянистая вода. Замазученная растительность. Загрязненные нефтью сорбентные материалы. Замазученный плавающий и тонущий мусор. Тушки животных.

Очистка береговой линии с применением механических или подручных средств

Тип разлитой нефти зачастую оказывает немалое влияние на количество образуемых нефтесодержа-щих отходов. Эффективность всей операции во многом определяется методами разделения и ми­нимизации отходов. Такая методика должна быть установлена на месте начального сбора разлитой нефти, и она должна выдерживаться вплоть до участка конечного удаления отходов, иначе процесс образования отходов можетвыйти из-под контроля. Управление участками отходов должно происходить таким образом, чтобы не допускать вторичного загрязнения.

Замазученное оборудование/суда. Замазученные СИЗ и рабочая сила. Собранная нефть. Замазученная растительность. Маслянистая вода. Загрязненные нефтью сорбентные материалы. Замазученный береговой материал. Замазученный плавающий и тонущий мусор. Тушки животных. Загрязненные нефтью средства транспорта.

Сжигание на месте

Сжигание на месте способно уменьшить коли­чество нефти в окружающей среде. Однако остав­шийся материал может оказаться более опасным.

Продукты сжигания нефти. Замазученные/поврежденные огнем боны. Замазученные суда. Замазученные СИЗ.

studfiles.net

Раздел 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти.

Ликвидация разлива нефти на море. Поведение нефти, разлитой по поверхности чистой воды. Поведение нефти, разлитой в ледовых условиях. Технологии ликвидации разливов нефти на море. Методы ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности воды. Механический сбор нефти и нефтепродуктов. Биологический метод ликвидации разливов.

Методы ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на грунте по IN SITU-технологии. Общие сведения. Биологические методы. Физико-химические методы. Термические методы. Комбинированные методы. Технологические схемы (проекты) рекультивации нефтезагрязненных земель. Допустимое остаточное содержание нефти в почвах.

Средства ликвидации разливов нефти .

Методы ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на грунте по EX SITU-технологии. Способы сбора нефти и загрязненного грунта, их транспортировка. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Методы и средства обезвреживания, переработки и утилизации нефтесодержащих отходов.

Вопросы безопасности при ликвидации разливов нефти.

Содержание практикума включает 12 занятий (4 практических работы), общей трудоемкостью 18 часов (табл. 2).

Таблица 2

Темы практических занятий

№ п./п.

Название практического занятия

Объём, ч.

1

Поиск нормативных документов по теме «Ликвидация аварийных разливов нефти»

2

2

Расчёт вертикального отстойника

2

3

Расчёт потерь нефти при заполнении транспортных ёмкостей

2

4

Расчёт врезаемых патрубков для отвода поступающей нефти при аварийном разливе

2

5

Определение общего количества нефти, вылившейся из нефтепровода вследствие аварии, оценка площади загрязнения земель и водных объектов. Оценка степени загрязнения водных объектов.

10

Всего, часов

18

4.2. Структура дисциплины

Структура дисциплины по разделам (модулям) и видам учебной деятельности (лекции и практические занятия), курсовая работа с указанием временного ресурса представлена в табл. 3.

Таблица 3

Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы

Аудиторная

работа (час)

СРС (час)

Контр.Р.

Аудиторная

работа (час)

курсовая

СРС (час)

курсовая

Итого

лекции

практ.

занятия

Источники разливов нефти на суше и во внутренних водоёмах России

2

2

7

11

Риски разливов нефти на море

2

2

7

11

Правовые акты в области борьбы с разливами нефти

2

2

7

11

Организация борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов

2

2

7

120

131

Технологии и средства ликвидации разливов нефти

12

10

2

24

ИТОГО

20

18

28

2

120

168

studfiles.net