2.1. Суда для сбора нефтепродуктов с поверхности воды
2.1.1. Классификация методов сбора нефтепродуктов с поверхности воды
Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Классификация существующих методов сбора нефтепродуктов с поверхности воды, принятая по данным [2], приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1 Классификация методов сбора нефтепродуктов с поверхности воды
Оценка существующих методов позволяет выбрать наиболее эффективный и перспективный. Остановимся на них подробнее:
а) ручной метод, применяется при очистке загрязнении отмелей, береговой кромки и почвы. Для очистки используют ручные инструменты, такие как ведра, лопаты или сети. В случае загрязнения зарослей и травы может так же применяться промывка струями воды с последующим сбором и очисткой промывочной воды;
б) термический метод, самый древний способ ликвидации разлива нефти. Основан на выжигании слоя нефти, применяется при достаточной толщине слоя и непосредственно после загрязнения, до образования эмульсий с водой. Его используют в сочетании с другими методами ликвидации разлива при толщине пленки нефтепродукта более 3 мм, скорости ветра менее 35 км/ч, безопасном расстоянии до 10 км от места сжигания по направлению ветра. При использовании необходимо применение дополнительных противопожарных мер.
Достоинства способа:
– быстрая ликвидация аварийного разлива нефтепродукта;
– применение малого количества технических средств;
– минимальные затраты.
Недостатки связаны:
– с осуществлением дополнительных мер пожарной безопасности;
– с образованием из-за неполного сгорания нефтепродукта стойких канцерогенных веществ;
в) при физико-химическом методе при обработке нефти химическими реагентами из воды удаляются тонкодисперсные и растворенные примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества нефти.
К основным видам физико-химического метода относятся:
– обработка нефтепродукта диспергентом,
– перевод нефтепродукта в эмульсионное состояние.
Обработка диспергентом применяется в тех случаях, когда механический сбор невозможен, например, при малой толщине пленки. Диспергенты представляют собой сложные химические препараты, ускоряющие растекание разлитых нефтепродуктов в виде тонкой пленки по водной поверхности, разрыв и рассеивание ее в толще воды на мелкие устойчивые капли. Применение их возможно при глубине свыше 10 м, температуре воды ниже 5 град и наружного воздуха ниже 10 град.
При значительной толщине пленки используют эмульгаторы и поверхностно-активные вещества, которые способны переводить нефть в эмульсии, ускорять процессы ее биохимического разрушения и даже ослаблять ее токсическое влияние.
К достоинствам физико-химического метода следует отнести:
– возможность оперативного проведения ликвидации разлива;
– использование диспергентов в сочетании с различными техническими средствами;
– минимальные расходы на хранение и транспортировку.
Недостатками являются:
– токсичность;
– ограниченность применения по температуре.
Применение диспергентов в некоторых случаях может наносить еще больший вред окружающей среде, чем компоненты нефти и нефтепродуктов, поскольку сами диспергенты обладают высокой проницающей способностью, тем самым они способны вызвать патологические изменения в организмах морских животных и растений, особенно арктических;
г) механические методы наиболее эффективны и являются одним из основных методов ликвидации разлива. Основываются на извлечение нефти при помощи сорбентов, автономных средств сбора, самоходных судов нефтесборщиков.
Наибольшая продуктивность механического сбора нефти достигается в первые часы после разлива. Это связано с тем, что в это время толщина слоя нефтепродукта на поверхности воды наибольшая. При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения отделение нефти от воды затрудняется. Кроме этого осложнения могут возникать из-за загрязнения водоемов всевозможным мусором, щепой, досками и другими предметами.
Для ликвидации разливов нефтепродуктов применяют методы извлечения нефти при помощи сорбентов. Для этого используют различные взаимодействующие с водой материалы, которые при взаимодействии с загрязненной водой впитывают нефтепродукт, образуя комья материала, насыщенного нефтью. При очистке водоемов материалы могут распыляться с берега, либо с борта плавсредства. После сорбции нефтепродуктов образованное соединение в зависимости от свойств сорбента либо собирают с водной поверхности и в последствии утилизируют, либо оставляют в воде, при этом происходит его осаждение на дно водоема, где оно разлагается до экологически нейтральных соединений.
В настоящее время используют как натуральные, так и синтетические сорбенты. Среди сорбирующих материалов наиболее безопасными являются препараты, изготовленные на основе природных материалов: торфа, мха, рисовой шелухи, древесной муки и т.д. Данные препараты, не причиняют особого вреда экосистемам. Однако незначительная нефтеемкость (от 3 до 10 т/т), а также трудности, возникающие при их сборе, ставят под сомнение целесообразность их использования. Синтетические сорбенты имеют достаточно высокую нефтеемкость, но при этом возможен отрицательный экологический эффект, сложности утилизации и высокая стоимость.
Наряду с сорбентами для сбора нефтепродуктов применяют автономные средства сбора, позволяющие собирать нефтепродукт с берега или с помощью плавучих несамоходных системы, а также с помощью самоходных судов нефтесборщиков. Данные технические средства применяют при большей толщине слоя нефтепродукта на поверхности воды и не создают дополнительного загрязнения среды, что возможно при сборе с помощью сорбентов.
Применение механических методов возможно при соответствии технических характеристик используемых средств условиям разлива.
Их достоинствами являются:
– высокая эффективность при проведении работ;
– возможность сбора различных видов нефтепродуктов;
– всесезонное использование.
К недостаткам механических методов следует отнести:
– остаточная тонкая пленка нефтепродуктов на поверхности воды в местах механического сбора;
– затруднение сбора нефти во льду;
д) микробиологический метод используется после применения механического и физико-химического методов для полного восстановления экосистемы. Микроорганизмы, вживаемые в водную среду, способствуют разложению нефтепродуктов. Микробиологический метод применяется как дополнительный при толщине пленки не менее 0,1 мм.
Достоинства метода:
– минимальный дополнительный ущерб от проведения операций по ликвидации разлива;
– биологические препараты не токсичны для водной фауны;
– их действие не зависит от метеорологических условий.
Недостатки вызваны:
– трудоемкостью сопроводительных мероприятий;
– продолжительными сроками ликвидации разлива.
В настоящее время существует общепринятый подход к выбору метода сбора при реагировании на разлив нефти:
1. Предпочтение должно отдаваться механическим средствам сбора нефти с поверхности моря, если гидрометеоусловия на месте разлива позволяют их применять.
2. При ликвидации разливов свыше 1000 т должно рассматриваться комплексное применение всех методов ликвидации разливов (механический, физико-химический, биологический метод), т.к. практика показывает, что механические средства не позволяют собирать весь нефтепродукт.
3. Термический метод ликвидации разлива выбирается при опасности загрязнения особо ценных компонентов окружающей среды. Решение принимается только на основе анализа возможных последствий применения для района, подвергшегося или находящегося под угрозой загрязнения. Метод используется, в том случае если выясняется, что отказ от применения может привести к более опасным негативным последствиям для биоресурсов и для производственных и социальных объектов.