Источники воздействия на окружающую среду объектов нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплексов. Учебное пособие

При эксплуатации принтеров и копировальной техники образуются использованные картриджи, состоящие более чем 90 % из пластика. По данным производителей большинство моделей картриджей рассчитано на одноразовое использование и дополнительной заправке не подлежат. По окончании их срока эксплуатации использованные картриджи передаются на восстановление специализированным предприятиям. Реальная ситуация показывает, что часто производят дополнительную заправку картриджей (не более двух раз), после чего изделие поступает в отход. Заправкой занимаются сервисные организации, которые используют фирменные расходные материалы, поступающие в пластиковой упаковке.

Количество образующихся использованных картриджей (масса) рассчитывают по формуле:

М = m · 0,000001 · k · n/r, т/год,

где 0,000001 – переводной коэффициент из грамм в тонну; k – количество листов в пачке бумаги (стандартное количество листов в пачке формата А4

– 500); n – количество использованных пачек бумаги, шт.; m – вес использованного картриджа, г; r – ресурс картриджа, листов на одну заправку.

В паспортных данных на картриджи указывают ресурс, рассчитанный на 5 % заполнение (экономичный режим). При реальной эксплуатации ресурс уменьшают на 30–50 % (в зависимости от качества печати), соответственно вводят поправочный коэффициент.

Например, в помещении лаборатории установлен картридж Canon А-30, имеющий ресурс r = 3000 листов на одну заправку.

Вес использованного картриджа m = 975 г.

Количество образующихся использованных картриджей:

М = 975 · 0,000001 · 500 · 4/3000 = 0,00065 т/год.

Объем промышленных отходов (пищевые отходы):

VПО = N · n · m · z, м3/год,

где n – число рабочих дней в году, дн.; m – число блюд на одного человека, бл./чел.; z – число работающих, чел.; N – среднесуточная норма накопления отходов на одно блюдо, м3/блюдо (принимают N = 0,0001 м3/блюдо).

Объем образования промышленных отходов (бой стекла) вычисляют по формуле:

VБОЙ = Mo · d · ρ · 0,12, т/год,

91

где М0 – расход стекла в год, м2; d – толщина стекла, м; ρ – плотность стекла, т/м3 (принимают ρ = 2,5 т/м3); 0,12 – удельный норматив образования боя стекла.

Объем образования тары из-под химических реактивов:

VХТАРА = N · m, т/год,

где N – количество стеклянной тары данного объема, шт./год; m – средняя масса единичной тары, т.

Объем образования промышленных отходов (отработанные масла и органические растворители) вычисляют по формуле:

VХИМ = 0,001 · (V · ρ · n + a · Vi · ρi · n), т/год,

где V – объем масла на один анализ, л; ρ – плотность масла, кг/л; n – число анализов в году; Vi – объем i-го растворителя на один анализ, л; ρi – плотность i-го растворителя, кг/л.

Отходы, образующиеся при авариях и ликвидации их последствий

На объектах нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплекса возможно развитие наиболее тяжелых аварийных ситуаций, в результате которых может быть нанесен значительный ущерб окружающей среде, например:

разлив нефтепродуктов при мгновенном разрушении емкостей,

пожары, взрывы,

газонефтеводопроявления (ГНВП) и др.

Приводим некоторые примеры аварийных ситуаций.

В 1978 г. в цехе компрессорной станции «Приполярная» при испытании повышенным давлением газа его обвязочного газопровода в зимних условиях произошла авария. Хрупкое разрушение всего надземного газопровода диаметром D = 1020 мм и длиной свыше 800 м и корпусов 35-и шаровых кранов, инициированное технологическими и металлургическими дефектами в тройниковом соединении и металле труб, при критической температуре металла конструкции привело к появлению взрывной воздушной волны, разрушившей цех. Шесть рабочих цеха погибли от разлета фрагментов и осколков газопровода.

В восьмидесятые годы ХХ в. на компрессорной станции Северного

газовоздушного облака оказалась спецмашина с открытым пламенем, ставшим источником загорания в этой зоне. Пылеуловитель, представлявший собой цилиндр диаметром D = = 2500 мм и длиной 12 и,

92

из патрубка которого истекла горящая струя газа, упал на значительном расстоянии от компрессорной станции.

При разрушении подземных газопроводов возможно появление детонационной волны при сгорании стехиометрической смеси метан – воздух, в которой концентрация составляет 5–14 %. При этом в конструктивных элементах подземных газопроводов возникают осевые пластические деформации, в среднем превышающие деформацию предела текучести в два раза.

Надземный газопровод в зоне детонационной волны изменяет очертание, обусловленное сдвигами на опорах, вплоть до полного сползания с них. При этом в конструктивных элементах надземных газопроводов возникают осевые пластические деформации, в среднем превышающие деформацию предела текучести в несколько раз.

В Башкортостане летом 1989 г. произошла авария на участке продуктопровода, транспортирующего нестабильную жидкость ШФЛУ (широкие фракции легких углеводородов) из-за разрушения основного металла трубы, нанесенного строительной техникой. Технологическое переключение линейных кранов сопровождалось повышением внутреннего давления, достигшего значения выше значения испытательного давления.

Продольная сквозная трещина длиной около 2 м обусловила истечение ШФЛУ, растекание, ее испарение, формирование стелющегося облака по поверхности углеводородных паров и его перемещение на значительные расстояния. В 500 м от аварийного участка трубопровода проходили две колеи железной дороги в выемке. Источником зажигания явился, по-видимому, один из двух пассажирских поездов, встретившихся в этот момент. Взрывное превращение облака углеводородных паров привело к пожару на этих поездах и гибели около шестисот человек. Взрывная воздушная волна и последующее падение атмосферного давления обусловили лесоповал в прилегающих лесных массивах радиусом 1 км, отслоение коры деревьев, находившихся в опасной зоне.

На месторождении газа «Медвежье» в холодный период года произошло разрушение поперечного сварного соединения из-за непровара на подземном промысловом газопроводе диаметром D = 1020 мм, проложенного в глинистых грунтах. В 200 м от места разрушения находился вахтовый поселок, а в 400 м – цех подготовки газа. Направление ветра и его скорость способствовали быстрому перемещению облака газовоздушной смеси (ОГВС) к этим объектам. Случайный источник зажигания в ночное время обусловил взрывное возгорание ОГВС, привел к гибели людей, значительному материальному и экологическому ущербу.

При авариях и ликвидации их последствий на объектах нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплекса образуются специфические отходы:

снятый грунт, загрязненный нефтью и нефтепродуктами (НП),

сорбенты, загрязненные нефтью и НП,

обтирочные материалы, (ветошь), загрязненные нефтью и НП,

93

снятая старая изоляция с трубопроводов,

отходы изоляционных материалов (минеральная вата, стекловата

ипр.),

отходы битума,

отходы рубероида, толи и бумаги, пропитанной битумом и др. Номенклатуру отходов, образующихся при авариях и их ликвидации,

регламентировать практически невозможно, и она определяется в индивидуальном порядке в каждой конкретной аварийной ситуации,

информации при оценке нормативных объемов образования отходов могут служить:

отраслевые справочники по образованию отходов производства,

материально-сырьевые балансы предприятий производственного

иремонтно-эксплуатационного профиля,

отраслевые балансы по видам производства и эксплуатационных

служб,

нормы технологического проектирования объектов транспортного строительства и вспомогательных служб,

нормы расхода сырья и материалов для различных структурных подразделений,

нормы выхода целевых продуктов различных видов производств, разработанные отраслевыми министерствами и ведомствами,

ГОСТы, ОСТы, ТУ, РТМ, РД, в которых регламентируется образование отходов, данные бухгалтерского учета по списанию малоценных средств,

нормы потребления спецодежды, тары и упаковки,

показатели износа (потерь массы) вышедших из употребления шин, абразивных кругов, спецодежды и т. д.,

справочные данные по массе изделий, являющихся предметами производственного потребления (лампы люминесцентные, гальванические изделия, покрышки и резинотехнические изделия, фильтры и т. д.),

данные по содержанию в отходах производственного потребления экспортируемых компонентов (ртути в люминесцентных лампах, резины в покрышках, свинца в аккумуляторах и т.п.),

данные по нормативным и фактическим срокам службы изделий производственного потребления (аккумуляторов и других гальванических элементов, люминесцентных ламп, автомобильных покрышек, полимерных материалов, фильтров и пр.),

технологические регламенты и правила эксплуатации объектов трубопроводного транспорта нефти и нефтебаз.

Основными факторами, определяющими величину ущерба, наносимого окружающей природной среде в результате аварий, являются:

94

загрязнение нефтепродуктами компонентов окружающей природной среды, характеризующееся:

площадью и степенью загрязнения земель,

объемом нефтепродуктов, попавших в водные объекты,

количеством загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферный воздух (в том числе при горении нефтепродуктов),

воздействие ударной волны на представителей животного и растительного мира, на вторичные источники воздействия на природную среду,

тепловое воздействие взрыва и пожара на представителей животного и растительного мира, на вторичные источники воздействия на окружающую природную среду.

В качестве дополнительного компонента рассматривают ущерб, наносимый окружающей природной среде при ликвидации последствий аварии – деградация почвы в результате замены загрязненного

ватмосферном воздухе,

дальности распространения зон экстремально высокого (100 ПДК) и повышенного (одна ПДК) загрязнения поверхностных водных объектов,

возможность загрязнения поверхностных и подземных водных объектов в местах расположения водозаборных сооружений централизованного и нецентрализованного водоснабжения и другие характеристики вредного воздействия аварийных ситуаций.

В связи с тем, что загрязнение окружающей среды при авариях не подлежит нормированию, вся масса происходящих при этом выбросов углеводородов в атмосферу, растворенной в воде нефти и нефти, загрязнившей земли, учитывается как сверхлимитная.

Площадь, глубину загрязнения земель и концентрацию нефти (нефтепродуктов) определяют на основании данных по обследованию земель и лабораторных анализов, проведенных на основании соответствующих нормативных и методических документов,

утвержденных или разрешенных для применения МПР России и Роскомземом.

95

Масса нефти, загрязняющей водные объекты, определяется суммированием массы растворенной и эмульгированной в воде нефти, значение которой соответствует предельной концентрации, и массы пленочной нефти на поверхности водного объекта (табл. 34).

За массу веществ, загрязняющих атмосферу, принимают массу испарившихся углеводородов со свободной поверхности разлившейся нефти.

Задача

После аварийного разлива в январе 2015 г. нефтепродуктов на реке

пленочной нефти на 1 м2 поверхности воды УМН = 465 г/м2, что превышает нормативы ПДК более чем в 50 раз; концентрация растворенной нефти под слоем аварийного разлива СРН = 13,7 мг/л. Глубина отбора проб = 0,3 м.

Рассчитать массу сброшенных нефтепродуктов.

Решение

1. Масса пленочной нефти:

МНП = УМН · S · 10–6 = 4,65 · 195 · 10–6 = 0,09 т.

2. Объем воды, загрязненной растворенными нефтью, нефтепродуктами и другими загрязняющими веществами,

V = h · S = 0,3 · 195 = 58,5 м3.

96

3. Масса растворенной в водном объекте нефти:

МРН = СРН · V · 10–6 = 13,7 · 58,5 · 10–6 = 0,0008 т.

Таким образом, вся масса сброшенных нефтепродуктов равна:

М= МНП + МРН = 0,09 т + 0,0008 т = 0,091 т.

Вкачестве коэффициентов вероятности аварийного выброса используем следующие величины:

вероятность аварии при бурении эксплуатационной скважины

свыбросом пластового флюида, в расчетах принимают К = 9 · 10-4 скв/год,

вероятность поражения человека сероводородом H2S К1 = 10-5 чел./год.

Экологический ущерб составляет:

RЭКОЛ = SЭКОЛ · K,

где SЭКОЛ – экологический ущерб от воздействия загрязнителя на почву, поверхностные и грунтовые воды, флору и фауну, в расчетах принимают SЭКОЛ = 108 руб.; К – вероятность выброса с повреждающим экосистему эффектом, в расчетах принимают – 10-3.

Классы опасности отходов производства и потребления

Система требований экологического законодательства Российской Федерации, предъявляемых в части экологически безопасного обращения с отходами производства и потребления, основана на такой характеристике отхода, как его класс опасности для окружающей природной среды.

Установление классов опасности отходов для окружающей среды является первым этапом при организации системы по обращению с отходами на предприятии. Класс опасности устанавливают на отходы производства и потребления, обладающие опасными свойствами (токсичность, пожароопасность, взрывоопасность, высокая реакционная способность, содержание возбудителей инфекционных болезней), а также по степени возможного вредного воздействия их на окружающую природную среду (табл. 35).

97

Таблица 35 Классы опасности отходов для окружающей природной среды

Токсичность отходов определяется как способность вызвать серьезные, затяжные или хронические заболевания людей, включая раковые заболевания, при попадании внутрь организма через органы дыхания, пищеварения или через кожу. Далее приводим перечень химических веществ, определяющих токсичность отходов производства:

бериллий и его соединения,

свинец и его соединения,

ртуть и ее соединения,

мышьяк и его соединения,

хром и его соединения,

фосфор и его соединения,

гидриды лития, натрия, калия, бора, алюминия,

карбониды железа и никеля,

металлоорганические соединения,

цианистые соединения,

меркаптаны,

хлорсиланы и продукты, загрязненные кремнийорганическими мономерами,

отходы переработки таллия,

отходы металлического лития, натрия, калия,

ядохимикаты,

гальванические шламы,

98

нефтепродукты, нефтешламы, растворители,

баллоны из-под химических веществ, не имеющие маркировок,

кобальт и его соединения,

кадмий и его соединения,

никель и его соединения,

сурьма.

Пожароопасность отходов определяется по соответствующим ГОСТам, устанавливающим требования по пожарной безопасности и/или наличием хотя бы одного из следующих свойств:

способностью жидких отходов выделять огнеопасные пары при температуре не выше 60 оС в закрытом сосуде или не выше 65.5 оС

воткрытом сосуде,

способностью твердых отходов, кроме классифицированных как взрывоопасные, легко загораться либо вызывать или усиливать пожар при трении,

способностью отходов самопроизвольно нагреваться при нормальных условиях или нагреваться при соприкосновении с воздухом, а затем самовозгораться,

жидких отходов (либо смеси отходов) к химической реакции с выделением газов таких температуры и давления и с такой скоростью, что вызывает повреждение окружающих предметов, либо по соответствующим ГОСТам, устанавливающим требования по взрывоопасности.

Высокая реакционная способность отходов определяется как содержание органических веществ (органических пероксидов), которые имеют двухвалентную структуру – 0 – 0 – и могут рассматриваться в качестве производных перекиси водорода, в котором один или оба атома водорода замещены органическими радикалами.

Содержание возбудителей инфекционных болезней определяется как наличие живых микроорганизмов или их токсинов, способных вызвать заболевания у людей или животных.

Отнесение отходов к классу опасности осуществляется расчетным или экспериментальным методами.

Класс опасности расчетным методом устанавливают на основании показателя К, характеризующего степень опасности отхода при его воздействии на окружающую природную среду, рассчитанного по сумме показателей опасности веществ, составляющих отход (далее – компоненты отхода), КI.

Перечень компонентов отхода и их количественное содержание устанавливают по составу исходного сырья и технологическим процессам его переработки или по результатам количественного химического

99

анализа. Для каждого первичного показателя опасности компонента отхода установлены четыре интервала его значений либо указаны иные четыре характеристики, которые отвечают четырем уровням опасности компонента отхода. Каждому уровню опасности компонента отхода соответствует определенный балл.

Показатели степени опасности отдельных компонентов отхода рассчитывают по формулам:

K1 = C1/W1; K2 = C2/W2; Кn = Cn/Wn,

где W1, W2, ....Wn – коэффициент степени опасности i-го компонента отхода для ОПС, мг/кг; С1, С2,.....Сn – концентрация i-го компонента в отходе, мг/кг.

Показатель степени опасности отхода определяют как сумму показателей степени опасности отдельных компонентов отхода:

К = К1 + К2+.....+ Кn,

где К – показатель степени опасности отхода, К1, К2,....Кn – показатели степени опасности отдельных компонентов отхода.

Компоненты отходов природного органического происхождения, состоящие из таких соединений, как углеводы (клетчатка, крахмал и др.), белки, азотсодержащие органические соединения (аминокислоты, амиды и др.), т. е. веществ, встречающихся в живой природе, относятся к классу практически неопасных компонентов со средним баллом WI, равным 4, и, следовательно, показателем степени опасности для ОПС, равным 106.

Класс опасности отхода определяют на основе значений показателя степени опасности отхода К в соответствии с табл. 36.

Отнесение отхода к классу опасности для ОПС расчетным методом покажем на следующем примере.

Задача

Отходы древесные незагрязненные из древесно-стружечных материалов. Состав: древесина натуральная и древесно-стружечные материалы (формальдегид – 2,5 %).

Определить класс опасности отхода для ОПС.

100