Специализированные суда

Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов

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), а также 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 процессы 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.

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 процесса уборки, а также отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов.

В зависимости от применения боны подразделяются на три класса:

· I класс - для защищенных акваторий (реки и водоемы);

· II класс - для прибрежной зоны (для перекрытия входов и выходов в гавани, порты, акватории судоремонтных заводов);

· III класс - для открытых акваторий.

Боновые заграждения бывают следующих типов:

· самонадувные - для быстрого разворачивания в акваториях;

· тяжелые надувные - для ограждения танкера у терминала;

· отклоняющие - для защиты берега, ограждений ННП;

· несгораемые - для сжигания ННП на воде;

· сорбционные - для одновременного сорбирования ННП.

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.

При разливах ННП в акваториях рек, где локализация бонами из-за значительного течения затруднена или вообще невозможна, рекомендуется сдерживать и изменять направление движения нефтяного пятна судами-экранами, струями воды из пожарных стволов катеров, буксиров и стоящих в порту судов.

Скиммеры

Для очистки акваторий и ликвидации разливов нефти используются нефтесборщики, мусоросборщики и нефтемусоросборщики с различными комбинациями устройств для сбора нефти и мусора.

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 (табл. 2). 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 малыми габаритами, благодаря чему легко транспортируются в удаленные районы. Однако 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 ва-куумирование отдельных полостей. Как правило, 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 аврийного разлива производительность, например, порогового скиммера нужно принимать равной 10-15% производительности насоса.

Работа щёточного нефтесборщика основана на прилипание нефти к поверхности вращающихся щёток. При прохождении щёток через слой нефть/вода, нефть налипает на поверхность щёток и удаляется скребком. Продукт собирается в нефтесборнике и затем удаляется встроенным насосом ОДН.

Нефтесборные системы

Нефтесборные системы предназначены для сбора нефти с поверхности моря во время движения нефтесборных судов, то есть на ходу. Эти системы представляют собой комбинацию различных боновых заграждений и нефтесборных устройств, которые применяются также и в стационарных условиях (на якорях) при ликвидации локальных аварийных разливов с морских буровых или потерпевших бедствие танкеров.

По конструктивному исполнению нефтесборные системы делятся на буксируемые и навесные.

Буксируемые нефтесборные системы для работы в составе ордера требуют привлечения таких судов, как:

· буксиры с хорошей управляемостью при малых скоростях;

· вспомогательные суда для обеспечения работы нефтесборных устройств (доставка, развертывание, подача необходимых видов энергии);

· суда для приема и накопления собранной нефти и ее доставки.

Навесные нефтесборные системы навешиваются на один или два борта судна. При этом к судну предъявляются следующие требования, необходимые для работы с буксируемыми системами:

  хорошее маневрирование и управляемость на скорости ,3-1, мс;

  развертывание и энергообеспечение элементов нефтесборной навесной системы в процессе работы;

  накопление собираемой нефти в значительных количествах.

Специализированные суда

К специализированным судам для ликвидации аварийных разливов ННП относятся суда, предназначенные для проведения отдельных этапов или всего комплекса мероприятий по ликвидации разлива нефти на водоемах. По функциональному назначению их можно разделить на следующие типы:

· нефтесборщики - самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории;

· бонопостановщики - скоростные самоходные суда, обеспечивающие доставку в район разлива нефти боновых заграждений и их установку;

· универсальные - самоходные суда, способные обеспечить большую часть этапов ликвидации аварийных разливов ННП самостоятельно, без дополнительных плавтехсредств.

Введение

Разлив нефтепродуктов на воде является очень серьезной экологической катастрофой, последствия которой могут быть крайне губительны для всего живого.

От подобных разливов нефти страдают мелкие живые организмы, флора, птицы и многие морские млекопитающие.

Нефть является продуктом длительного распада и очень быстро покрывает поверхность вод плотным слоем нефтяной пленки, которая препятствует доступу воздуха и света. Она склеивает перья птиц, при этом они теряют свою возможность сохранять тепло и плавать.

Чтобы не допустить всех этих последствий необходимо оперативно устранить последствия разлива нефтепродуктов в водоемах.

Для данной цели используются различные средства: откачка нефти при помощи насосов, а также применение различных сорбентов и других способных впитывать нефтепродукты.

Как видно из вышесказанного данная тема является очень актуальной, так как сейчас как некогда много транспортируется нефти как при помощи водного транспорта, так и по нефтепроводам.

Разлив нефтепродуктов на воде и возможные последствия

Пока это ещё не случилось. Но в любой момент у берегов любой морской страны может потерпеть аварию один из супертанкеров. Такая катастрофа приведёт к тому, что все живое в воде и на берегу будет задушено нефтяным ковром или химикатами. Угрожают морю и тысячи километров трубопроводов, по которым течет нефть. Бывают и аварии на буровых платформах. Чтобы показать, какие последствия может вызвать крупная авария танкера в море, специалисты по охране среды подробно изучили случай, когда огромный танкер "Торри Кэньон" разбился на скалистом побережье Корнуолла. Это произошло 18 марта 1967г. Для уничтожения кувейтской нефти, пролившейся в море и на берег, применили так называемые диспергаторы химических соединений, разбивающие сплошной слой нефти на мелкие капли. Катастрофа погубила мелких обитателей побережья - улиток, морских желудей, от склеивания нефтью перьев погибли тысячи чаек. Прошло два года, пока живой мир побережья в тех местах, где нефть выбросило на берег, хоть чуть-чуть восстановился. А там, где применяли диспергаторы, до восстановления флоры и фауны прошло десятилетие: противоядие оказалось хуже яда. Нефть уничтожает всё.

Общественность обоснованно уделяет большое внимание катастрофам танкеров, но нельзя забывать, что и сама природа загрязняет моря нефтью. По распространенной теории нефть, можно сказать, зародилась в море. Так, считают, что она возникла из остатков мириад мельчайших морских организмов, после гибели осевших на дно и погребённых позднейшими геологическими отложениями. Сейчас дитя угрожает жизни матери. Использование нефти человеком, её добыча в море и перевозка по морю - всё это часто рассматривается как смертельная опасность для Мирового океана. Но какими путями нефть попадает в море? Что с ней там происходит, как она действует на флору и фауну? Какие усилия предпринимаются правительствами и нефтяными концернами для того, чтобы сократить загрязнение моря нефтью? В 1978 г. в мире было около 4 тыс. танкеров, и они перевезли по морю примерно 1700 млн. т нефти (около 60 % мирового потребления нефти). Сейчас приблизительно 450 млн. т сырой нефти(15 % мировой добычи в год) поступает из месторождений, находящихся под морским дном. Сейчас за год добывается из моря и перевозится по нему более 2 млрд. т нефти. По оценкам Национальной академии наук США, из этого количества в море попадает 1,6 млн. т., или одна тысяча трехсотая часть. Но эти 1,6 млн. т составляют лишь 26 % той нефти, которая в сумме попадает за год в море. Остальная нефть, примерно три четверти общего загрязнения, поступает с судов судов-сухогрузов (рьяные воды, остатки горюче-смазочных материалов, случайно или намеренно сбрасываемые в море), из природных источников, а больше всего - из городов, особенно с предприятий, расположенных на побережье или на реках, впадающих в море. Судьбу нефти, попавшей в море, невозможно описать во всех подробностях. Во-первых, минеральные масла, попадающие в море, имеют разный состав и разные свойства; во-вторых, в море на них действуют разные факторы: ветер различной силы и направлений, волны, температура воздуха и воды. Важно и то, много ли нефти попало в море. Сложные взаимодействия этих факторов ещё не изучены во всей полноте. Когда вблизи берега терпит аварию танкер, гибнут морские птицы: нефть склеивает их перья. Страдают прибрежная фауна и флора, пляжи, а скалы покрываются трудно удаляемым слоем вязкой нефти. Если же нефть выбрасывается в открытое море, последствия бывают совершенно иными. Значительные массы нефти могут исчезнуть, не дойдя до берега.

Например, при уже упоминавшейся аварии танкера "Торри Кэньон" из груза сырой нефти в 120 тыс. т. 60-70 тыс. т частично уничтожены благодаря быстро принятым мерам, частично оказались выброшены на берег Англии и Франции. В проливе Санта-Барбара у Калифорнии уже многие века в море просачивается из трещин и расселин в морском дне ежегодно 3000 т нефти, однако, загрязнения у берегов не наблюдается. Сравнительно быстрое поглощение нефти объясняется несколькими причинами. Нефть испаряется. Бензин полностью испаряется с поверхности воды за шесть часов. За сутки испаряется не менее 10 % сырой нефти, примерно за 20 дней - 50 %. Но более тяжелые нефтепродукты почти не испаряются. Нефть эмульгируется и диспергируется, то есть разбивается на мелкие капельки. Сильное волнение моря способствует образованию эмульсии нефти в воде и воды в нефти. При этом сплошной ковёр нефти разрывается, превращается в мелкие капельки, плавающие в толще воды. Нефть растворяется. В её составе имеются вещества, растворимые в воде, хотя их доля в общем невелика.

Нефть, исчезнувшая благодаря этим явлениям с поверхности моря, подвергается медленным процессам, ведущим к её разложению, биологическим, химическим и механическим. Немалую роль играет биологическое разложение. Известно более ста видов бактерий, грибков, водорослей и губок, способные превращать углеводороды нефти в двуокись углерода и воду. В благоприятных условиях благодаря деятельности этих организмов на квадратном метре за сутки при температуре 20-30град. разлагается от 0,02 до 2 г нефти. Легкие фракции углеводородов распадаются за несколько месяцев, но комки битума исчезают лишь через несколько лет. Идет фотохимическая реакция. Под действием солнечного света углеводороды нефти окисляются кислородом воздуха, образуя безвредные, растворимые в воде вещества.

Тяжелые остатки нефти могут тонуть. Так, те же комки битума могут так плотно заселяться мелкими сидячими морскими организмами, что через некоторое время опускаются на дно. Играет роль и механическое разложение. Со временем комки битума становятся ломкими и разваливаются на куски. Больше всего страдают от нефти птицы, особенно когда загрязняются прибрежные воды. Нефть склеивает оперенье, оно утрачивает теплоизолирующие свойства, и, кроме того, птица, выпачканная в нефти, не может плавать. Птицы замерзают и тонут. Даже чистка перьев растворителями не позволяет спасти всех пострадавших. Остальные обитатели моря страдают меньше. Многочисленные исследования показали, что нефть, попавшая в море, не создаёт ни постоянной, ни долговременной опасности для живущих в воде организмов и не накапливает в них, так что её попадание в человека по пищевой цепи исключено. По последним данным, значительный вред флоре и фауне может быть нанесен только в отдельных случаях. Например, гораздо опаснее сырой нефти, изготовленные из нее нефтепродукты - бензин, дизельное топливо и так далее. Опасны высокие концентрации нефти на литорали (приливно-отливной зоне), особенно на песчаном берегу, в этих случаях концентрации нефти долго остается высокой, и она наносит много вреда. Но к счастью такие случаи редки. Обычно при катастрофах танкеров нефть быстро расходится воде, разбавляется, начинается её разложение. Показано, что углеводороды нефти могут без вред для морских организмов проходить через их пищеварительный тракт и даже через ткани: такие опыты проводились с крабами, двустворчатыми моллюсками, разными видами мелкой рыбы, и никаких вредных последствий для подопытных животных не было обнаружено. Как уже говорилось, судьба нефти, попавшей в море у берега и вдали от берегов, различна. При катастрофе в открытом море не требуется каких-либо мер по борьбе с нефтью. Там её слой, как правило, быстро разбивается волнами и ветром, а затем подвергается естественным процессам разложения. Другое дело разлив нефти вблизи берегов. Здесь надо действовать быстро, от этого зависит успех принятых мер. Главное - опытное и эффективное руководство всеми мероприятиями по борьбе с бедствием, но результат будет зависеть также от географических и метеорологических условий на месте катастрофы.

Насколько это возможно, груз из потерпевшего аварию танкера стараются перекачать на другие судна, чтобы предотвратить или хотя бы уменьшить загрязнение моря. Если на море штиль или волнение невелико, аварийный танкер окружают загородками (бонами) из плавающих надутых воздухом шлангов, которые препятствуют дальнейшему распространению нефтяного пятна и позволяют вычерпать или собрать насосами пролившуюся нефть. Существует целый ряд эффективных технических систем для сбора разлившейся нефти, но они могут работать при относительно спокойном море. Различные фирмы и государственные предприятия разных стран мира разрабатывают системы, которые можно применять и в штормовую погоду. Действию этих механических систем помогают химические средства дипергаторы. Они усиливают действия ветра и волн на слой нефти. Опрыскивая его диспергаторами, можно добиться разделения сплошного слоя на мелкие капли, которые вскоре исчезают с поверхности. Этим устраняется опасность для птиц и вероятность загрязнения пляжей. Кроме того, диспергаторы ускоряют биологическое разложение нефти, так как многочисленные мельчайшие капельки представляют бактериям огромную поверхность для заселения и воздействия. Правда, биологи опасаются, что поглощение таких капелек мелкими морскими организмами приносит последним вред. Но этот вопрос нуждается в дальнейшем изучении. Пытаются также сжигать разлившуюся нефть или засыпать её известью, песком и другими веществами, захватывающими её и погружающими вместе с ней на дно. Но успех этих методов пока ограничен.

Технологии устранения разлива нефтепродуктов

Каждый год человечество тратит миллионы долларов на ликвидацию последствий разливов нефти и нефтепродуктов. Очевидно, что подобные аварии вызывают необратимые процессы в экосистеме нашей планеты, последствия которых сегодня невозможно предугадать. Вопреки существующему мнению, подобная статистика далеко не всегда является результатом аварий танкеров или аварий на нефтяных путепроводах с разливом большого количества нефтепродуктов. Каждый день происходят разливы меньшего масштаба на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих производствах. Даже небольшие разливы на АЗС в совокупности приносят, куда больший ущерб. Поэтому именно сегодня становится актуальной технология по ликвидации разливов нефтепродуктов.

Разумеется, такая технология должна соответствовать современным требованиям - быть максимально доступной и удобной, экологически чистой и экономически целесообразной.

Таким требованиям полностью отвечает наш продукт - гидрофобный органоминеральный нефтяной сорбент . Наша технология применяется для сбора нефти и нефтепродуктов при разливах любой сложности.

Органоминеральный сорбент представляет из себя торф, гидрофобизированный не химическим способом. Благодаря этому достигается абсолютная экологическая чистота. Отличаясь высокой степенью сорбирования и гидрофобности, он не теряет своих свойств при отрицательных температурах, как на воде, так и на твердой поверхности При утилизации позволяет получать в чистом виде извлеченный из очага разлива нефтепродукт и высококалорийные топливные брикеты.

Использование дополнительного оборудования к уже имеющейся у нашего клиента технике существенно снижает стоимость производимых работ.

Сейчас в мире производится или используется для ликвидации разливов нефти около двух сотен различных сорбентов, которые подразделяют на неорганические, природные органические и органоминеральные, а также синтетические. Качество сорбентов определяется главным образом их емкостью по отношению к нефти, степенью гидрофобности (ненамокаемости в воде), плавучестью после сорбции нефти, возможностью десорбции нефти и регенерации или утилизации сорбента.

Неорганические сорбенты

К ним относятся различные виды глин, диатомитовые породы (главным образом рыхлый диатомит- кизельгур), песок, цеолиты, туфы, пемза и т.п. Именно глина и диатомиты составляют большую часть товара на рынке сорбентов в силу их низкой стоимости и возможности крупнотоннажного производства. Сюда же можно отнести и песок, используемый для засыпки небольших разливов нефти и нефтепродуктов. Однако качество неорганических сорбентов совершенно неприемлемо с точки зрения экологии. Прежде всего они имеют очень низкую емкость (70-150% по нефти) и совершенно не удерживают легкие фракции типа бензина, керосина, дизельного топлива. При ликвидации разливов нефти на воде неорганические сорбенты тонут вместе с нефтью, не решая проблемы очистки воды от загрязнений. Наконец, практически единственными методами утилизации этих сорбентов является их промывка экстрагентами или водой с ПАВ, а также выжигание.

Синтетические сорбенты

Чаще всего используются в странах с высокоразвитой нефтехимической промышленностью (США, страны ЕЭС, Япония). Чаще всего их изготовляют из полипропиленовых волокон, формируемых в нетканные рулонные материалы разной толщины. Кроме того, используют полиуретан в губчатом или гранулированном виде, формованный полиэтилен с полимерными наполнителями и другие виды пластиков.В то же время использование их в виде тонких порошков для повышения эффективности использования на тонких пленках, по мнению, специалистов фирмы "Маннесман-Италия", недопустимо из-за опасности канцерогенных заболеваний.

Природные органические и органоминеральные сорбенты

Являются наиболее перспективным видом сорбентов для ликвидации нефтяных загрязнений. Чаще всего применяют древесную щепу и опилки, модифицированный торф, высушенные зернопродукты, шерсть, макулатуру. Одним из лучших природных сорбентов, сопоставимым по своей нефтеемкости с модифицированным торфом, является шерсть. Она может поглотить до 8-10 тонн нефти на тонну своей массы, при этом природная упругость шерсти позволяет отжать большую часть легких фракций нефти. Однако после нескольких таких отжимов шерсть сваливается в битуминизированный войлок и становится непригодной для использования. Высокая цена шерсти, недостаточное ее количество и строгие требования к хранению (шерсть очень привлекает грызунов, насекомых, претерпевает биохимические превращения) не позволяют считать ее сколько-нибудь перспективным массовым нефтяным сорбентом.

К специализированным судам для ликвидации катастрофических разливов ННП относятся суда, разработанные для проведения отдельных этапов или итого комплекса мероприятий по ликвидации разлива нефти на водоемах. По функциональному назначению их позволено делить на дальнейшие типы: нефтесборщики – самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории; бонопостановщики – скоростные самоходные суда, обеспечивающие доставку в район разлива нефти боновых заграждений и их установку; универсальные – самоходные суда, способные обеспечить громадную часть этапов ликвидации катастрофических разливов ННП самостоятельно, без добавочных плавтехсредств. Все собранные при ликвидации катастрофы нефтепродукты и нефтеводяная смесь собираются или же в танкер, или в специальную емкость, которая в следующем отправляется на переработку.

Результат конструкторской разработки.

Устройство включает в себя собственно нефтесборное устройство 1 (см. рисунок), направляющее устройство 2, поддон 4, контейнер для мусора 5, плавающее ограждение 6.

Нефтесборное устройство представляет собой понтон с двумя герметичными отсеками. Пространство, образованное внутренними переборками отсеков и днищевым листом, является приёмной ванной 7 устройства, которая отделена от забортного пространства поплавковой заслонкой 8. Для накопления и временного хранения загрязнённого нефтью мусора служит сетчатый контейнер 9. Для откачки водонефтяной смеси в приёмной ванне смонтирован регулируемый по высоте приёмник 10. Хранится нефтесборное устройство на палубе судна в поддоне 4.

В качестве ёмкости - накопителя собранного нефтепродукта используется грузовая цистерна судна, оборудованная по принципу каскадного отстойника. Контейнер служит для накопления и временного хранения собранного мусора. Нефтесборное устройство и контейнер установлены на поддоне.

Для локализации пролитой нефти судно укомплектовано плавающим ограждением общей длиной 100 метров. Судно устанавливается в зависимости от характера загрязнения. Загрязнённый участок водной поверхности локализуется при помощи плавающего ограждения. При включении пожарного насоса судна и с помощью пожарных рукавов нефть струями воды сгоняется к нефтесборному устройству. Мусор, попавший вместе с нефтепродуктами в приёмную ванну, задерживается в сетчатом контейнере, а водонефтяная смесь поступает в вакуум баллон, откуда насосом откачивается в первую ступень каскадного отстойника. Собранная нефть откачивается на станцию очистки подсланевых вод. Мусор выгружается на причал приёма мусора.