Использование метода затопления при ликвидации аварийных разливов нефти на водных объектах

УДК 502.36

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЗАТОПЛЕНИЯ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ

Б.А. Альжанов, О.Г. Горовых

Проанализированы методы ликвидации разливов нефти на водных объектах. Приведены результаты экспериментов по осаждению нефти.

Ключевые слова: ликвидация разливов нефти, водные объекты, осаждение нефти, аварийные разливы нефти.

Во всех технологиях ликвидации разливов нефти решающее (критическое) значение имеет время: как от момента поступления на водную поверхность до начала ликвидации, так и общее время, затрачиваемое на проведение работ по сбору нефти.

Если разлившаяся нефть может быть эффективным образом локализована у источника или быстро удалена с водной поверхности, то общие экологические последствия будут гораздо менее тяжелыми, чем в случае, когда весь объем разлитой нефти, ничем не ограниченный, попадает в окружающую среду.

Широко использующиеся методы борьбы с нефтяным загрязнением воды, как: защита плавучими заграждениями (бонами); выжигание тяжелых нефтяных фракций; механический сбор нефти; обработка нефтяного пятна бактериями, разлагающими углеводороды; применение новых специально разработанных диспергирующих агентов; использование различных видов сорбентов, имеют свои недостатки.

Основной недостаток механического сбора -это его применение только при определенной толщине пленки нефти: 10 мкм - предельная толщина для применения технологий механического сбора нефти.

Причем толщина слоя нефти при разливе, если не говорить о постоянном истечении нефти из места повреждения ее нахождения, может поддерживаться необходимой величины в пределах 4-х часов, затем ее растекание приводит к критическому уменьшению толщины и, соответственно, неэффективному использованию скиммеров.

Если рассмотреть процесс ликвидации аварийных разливов нефти (ЛАРН) с использованием метода осаждения (затопления) нефти, то по сравнению с другими методами можно указать на некоторые преимущества: ликвидация загрязнения в течение нескольких суток (зависит от скорости поступления осадителя); скорость осаждения нефтепродуктов достаточно велика и при правильно выбранном осадителе и его дисперсности может составлять не менее 0,1 м/с в водной среде; отсутствует ограничение по толщине пленки нефтепродукта, пленка любой толщины может быть осаждена данным методом; ограничивается общая площадь загрязнения, так как скорость переведения

нефти в осажденное состояние зависит только от количества поданного осадителя; уменьшается общий объем воды, содержащей растворенную и эмульгированную нефть; снижается площадь водной поверхности с пленкой из нефтепродуктов, что не препятствует поступлению кислорода в объем водного объекта; используется относительно недорогой материал для проведения ЛАРН. Кроме того, при соответствующих глубинах и погодных условиях возможно поднятие осажденного нефтепродукта со дна водного объекта в удобное для данной операции время.

Недостатки метода затопления, которые обычно используют, как основной аргумент против реализации данной технологии ЛАРН, - это загрязнение дна водоема. Однако слой нефтепродукта, который является безопасным для обитателей дна, составляет менее 0,1 мг/дм3 (по данным С.М. Драчева). Слой такой толщины и большей всегда образуется при осаждении окисленной за счет естественных процессов, фракций тяжелой нефти. При использовании механических или иных методов ЛАРН, которые длятся длительное время (иногда до полугода), часть нефти всегда будет окислена и попадет на дно. Это приводит к загрязнению больших площадей дна. При использовании метода «затопления» загрязненная донная площадь будет достаточно небольшой. Осажденный толстый слой загрязнения будут иметь вид стационарного, а не «передвижного источника» загрязнения. И бороться с ним будет менее сложно.

Так как максимальная концентрация живых организмов находится в поверхностном слое, основная задача должна состоять в освобождении именно этого слоя от аварийных нефтяных загрязнений, что в большей мере реализуется при использовании метода затопления нефти. Кроме того, наличие нефтяных углеводородов и масел в донных отложениях способствует интенсивному накоплению в них хлорированных углеводородов и металлов, что способствует очистке водной массы от этих загрязнителей. Не стоит забывать, что процесс перехода других загрязняющих веществ из донных отложений в воду в присутствии нефти замедляется. Воздействие нефтяных разливов на биологические объекты показывает, что наибольший урон наносится птицам. При осаждении нефти, особенно если операция проведена в сжатые сроки и площадь

осаждения будет невелика, урон, нанесенный от такой операции, скажется в основном на популяции донных обитателей. Коэффициент уязвимости, который, не оценен более чем в 3 единицы, в то время как донные отложения имеют коэффициент уязвимости не более 1.

Экспериментальная часть. При проведении экспериментов по осаждению нефти использовали следующие материалы: трепел месторождения «Стальное» Хотимского района Могилевской области Республики Беларусь, доломит месторождение Руба (Витебская обл.) и смесь данных материалов соотношении 1:1 и 3:2. И нефть месторождения НГДУ «Речицанефть».

Масса осадителя и

Осаждение нефти проводили следующим образом: прямоугольную полимерную емкость размером 500x500x500 мм заполняли водопроводной водой на высоту 450 мм. В центр водной поверхности выливали 100 г нефти. Сразу же начинали покрывать нефтяной слой порошком осадителя различной дисперсности. Определяли: количество осадителя, необходимого для полного осаждения 100 г нефти, время, необходимое для осаждения и отстаивания водной субстанции, количество нефтепродуктов в объеме воды через двое суток после осаждения. Результаты осаждения представлены в таблице. Наличия нефтепродуктов осуществляли на фотоэлектроколориметре КФК-2.

Таблица

I осаждения 100 г нефти

Осадитель нефти Дисперсность, размер Масса осадителя, г Время полного

ячейки сита, мм осаждения, мин.

Трепел 0,9 350 35

Трепел 0,5 290 50

Трепел 0,09 390 Не осаждает

Доломит 0,9 285 50

Доломит 0,5 230 65

Трепел : доломит 1:1 0,5 215 70

Трепел : доломит 3:2 0,5 240 65

Из представленных результатов видно, что скорость и качество осаждения нефти зависят от вида осадителя и его дисперсного состава. Масса осадителя в среднем должна превышать массу осаждаемой нефти в три раза. При тонком помоле полного осаждения нефти не происходило.

Осажденная нефть на поверхность не поднималась за период наблюдения - 7 дней. Но в случае механического возмущения слоя она

всплывала в небольшом количестве.

При выборе технологии ликвидации аварийных разливов нефти и разработке планов ликвидации необходимо рассматривать и технологию «затопление» нефти как один из вариантов, и в некоторых случаях наиболее приемлемый для защиты прибрежной зоны, птиц и других уязвимых обитателей территории чрезвычайной ситуации.

USING THE METHOD OF FLOODING IN THE LIQUIDATION OF OIL SPILLS ON WATER BODIES

The methods of liquidation of oil spills on water bodies. The results of experiments on the deposition of oil.

Key words: oil spill response, water bodies, sedimentation of oil, accidental oil spills. Альжанов Б.А.,

заместитель генерального директора, ТОО «SEMSER OrtSondirushi», Республика Казахстан, Астана. Alzhanov B.A.,

Deputy Director General, LLP «SEMSER OrtSondirushi», Republic Of Kazakhstan, Astana.

Горовых О.Г.,

проф., к.т.н., доц., филиал «Института переподготовки и повышения

квалификации» Университета гражданской защиты МЧС Беларуси,

Республика Беларусь, Минская область, пос. Светлая Роща.

Horovi O. G.,

Prof., Ph. D., Ass. Prof.,

branch «Institute of retraining and advanced training» University of civil protection of EMERCOM of Belarus,

Republic of Belarus, Minsk region, Svetlaja Roshha.

© Альжанов Б.А., Горовых О.Г., 2016