Методы удаления нефтезагрязнений

 

Классификация методов удаления нефтезагрязнений

 

В мировой практике до настоящего времени существует двой­ственное отношение к нефтезагрязнениям: пассивное, когда нефтеза-грязнения проявляются в глубине акваторий водного пространства вдали от суши, и активное, когда нефтезагрязнения оказываются в прибрежной части материков или внутренних водоемов. В пер­вом случае борьба с ними происходит, как правило, за счет само-

очищения, без участия людей и механизмов; во втором — за счет их принудительного удаления.

Из всех известных способов и методов ликвидации загрязне­ний нефтепродуктами водной поверхности следует выделить четыре основных способа: механический, осуществляемый с помощью все­возможных конструкций и устройств для сбора нефти; физико-хими­ческий, основанный на использовании физико-химических явлений; биологический — с помощью микробиологических культур и фото­химический, проходящий под действием солнечного света и катали­заторов.

Основные методы ликвидации загрязнений с водной поверхно­сти [13] могут быть систематизированы и сгруппированы по призна­кам действия (табл. 2.2).

 

Методы ликвидации нефтезагрязнений с водной поверхности

 

Самоочищение

В ряде районов Мирового океана в процессе длительной эво­люции сложились механизмы самоочищения морской среды от неф­ти, сотни тысяч тонн которой ежегодно на протяжении многих ты­сяч лет просачиваются сюда через поры и трещины в горных по­родах. Очистка происходит за счет ассимиляционной способности самой морской среды. Исходя из классического определения Фелпса-Стритгера, интенсивность самоочищения водной среды прямо пропорциональна загрязнению, если нет ограничивающих условий. Чаще всего в водоемах этим ограничивающим условием является недостаток кислорода. По данным, при концентрации кислорода ниже 2 мг/л начинается заметное торможение биохимических процессов жизнедеятельности микроорганизмов. В других районах, не подвергающихся постоянному загрязнению нефтью, эта способ­ность выражена крайне слабо.

Общим для всей водной среды является то, что после попадания на водную поверхность морей и внутренних водоемов нефть с са­мого начала подвергается многим физическим и химическим пре­вращениям. Обычно нефть распространяется по поверхности воды в виде пленки толщиной несколько миллиметров в зависимости от ее вязкости и температуры. Например, толщина пленки нефти, име­ющей плотность 930-960 кг/м³, в холодной морской воде может достигать 6-7 мм.

Под действием воздуха, солнца и морской воды с нефтью про­исходят химические реакции в сочетании с процессами растворения, испарения, фотохимическими реакциями и микробиологической де­градацией, которые и определяют три основных процесса поведения нефти в море — адвекция, растекание и выветривание:

 

Метод	Способ ликвидации	Варианты
Самоочищение	Испарение
	Эмульгирование
	Диспергирование
	Растворение
	Фотоокисление
Механический	Локализация разлива Сбор с помощью шнековых устройств	— статический метод — динамический
	Сбор с помощью всасывающих	— вакуумных
	устройств	— с плавающими насосами
		— с тонкими сетками
	Сбор с помощью переливных	— с постоянным порогом
	(пороговых) устройств	— с регулируемым порогом
	Сбор с помощью гидродинами-	— гидроциклона
	ческих устройств (с использо-	— вихревой воронки
	ванием центробежных сил)	— устройства для образования
		большого числа микровихрей
Физико-	Сжигание
химические	Сбор с помощью адгезионных	— конвейерных
	устройств (скиммеров)	— с вращающимся барабаном — с вращающимися дисками
	Сорбционный	— рассеивание и сбор дисперс­ных сорбентов
		— со сбросом и последующим
		сбором формованных рулон­ных сорбентов — с конвейерами со щеточным или сорбирующим покрытием — с непрерывной сорбирующей
		трос-шваброй
	Осаждение с использованием	— жидких
	реагентов-диспергаторов	— на твердых носителях
	Сбор нефти с использованием	— жидких
	реагентов-сгустителей	— на твердых носителях
Метод	Способ ликвидации	Варианты
Биологический	Разложение на месте разлива микробиологической культу­рой	— в виде суспензии — на носителях-сорбентах
Фото­химический	Разложение нефти на месте раз­лива под действием солнечного света и катализаторов

 

— адвекция — процесс переноса нефти под действием ветра и тече­ний. Средняя скорость распространения нефтяного пятна в пер­вые часы после разлива ее на водной поверхности составляет порядка 3 -,5 % от скорости ветра и 10- 60 % от скорости течения;

—растекание — процесс, обусловленный плавучестью нефти и ко­эффициентом растекания за счет поверхностного натяжения и диффузии, приводящий к увеличению площади поверх­ности моря, покрытой нефтяной пленкой. С течением вре­мени процесс гравитационного растекания замедляется, за­то начинает действовать горизонтальная турбулентная диф­фузия;

—выветривание — изменение свойств нефти (плотности и вязко­сти) во времени.

Все эти физические и химические изменения, которым подвер­гается пролитая в море нефть, часто объединяют одним термином “выветривание” (weathering). Время выветривания в значительной степени зависит от вязкости пролитой нефти, температуры водной среды и ее турбулентности.

После разлива с нефтью происходят превращения в следующей последовательности.

1.Перемещение нефти по поверхности моря под действием вет­ра, волн и течений.

2.Растекание — увеличение площади нефти на морской поверх­ности за счет положительной плавучести, поверхностного натяжения и турбулентной диффузии.

3.Испарение — физико-химический процесс, приводящий к мас-
сопереносу углеводородов с морской поверхности в атмосферу. Это —
наиважнейший исходный атмосферный процесс, в результате которо-
го все летучие фракции (легкие фракции) нефти улетучиваются в те-
чение первых нескольких часов (дней) после разлива нефти. Другая
важная роль процесса испарения заключается в изменении физиче-
ских и химических свойств нефти (в частности, ее плотности, вязко-
сти, содержания воды и т. д.).

Скорость процессов испарения зависит от географического рас­положения района загрязнения. В субтропическом, тропическом, суб­экваториальном и экваториальном поясах скорость испарения легких фракций нефти высока. В этих районах попавший в воду нефтяной загрязнитель уже в первый час после разлива теряет 50% легких фракций углеводородов. Процесс испарения нефти в мо­рях умеренных широт протекает медленнее. Так, скорость испарения разлитой нефти в северных морях Европы достигает 20% общего объема в течение суток. Наиболее замедленно испарение пролитой нефти происходит в арктических широтах.

4.Атмосферный перенос — перенос испарившихся нефтепро-
дуктов в атмосфере.

5. Эмульгирование, образование мусса — физико-химический процесс формирования эмульсии типа “вода в нефти”, приводя­щий к увеличению вязкости нефти. Образование эмульсий приво­дит к существенным изменениям свойств и характеристик нефти. Образование эмульсий — результат того, что полярные и асфальтеновые соединения ведут себя как поверхностно-активные веще­ства. В сырой нефти эти соединения находятся в стабилизирован­ной форме за счет естественных ароматических соединений нефти. По мере того как эти растворители истощаются под влиянием атмо­сферных воздействий, асфальтены начинают выпадать в осадок. Вы­павшие в осадок асфальтены уменьшают поверхностное натяжение на поверхности раздела вода-нефть и инициируют процесс эмульги­рования.

6. Проникновение нефти в водную толщу (диспергирование) — перенос нефти с морской поверхности в водную толщу, вызванный образованием эмульсии типа “нефть в воде”. Диспергирование пред­ставляет собой физический процесс, при котором макроскопические сферические частицы нефти переносятся с морской поверхности в толщу воды вследствие разрушения ее волнами. Диспергированная нефть в виде глобул разного размера распространяется и диффунди­рует в толщу воды. Так, по данным исследования, отдельные муссоподобные сгустки высококонцентрированной эмульсии разме­ром до 1 мм обнаружены на глубине свыше 80 м спустя три недели после аварии нефтяного танкера. На стабильность диспергирования влияют такие факторы, как размеры капель, их плавучесть и турбу­лентность. Основными источниками энергии диспергирования явля­ются разрушающиеся волны, образующиеся под действием ветра на поверхности моря.

7. Растворение — сложный физико-химический процесс, в ре­зультате которого часть массы нефти из пленочной или капельной фазы переходит в водную толщу. Растворение — это процесс, приво­дящий к массопереносу углеводородов (растворимых в воде фрак­ций) из поверхностного тонкого нефтяного слоя взвеси и капель нефти в толщу воды после окисления легких углеводородов кис­лородом воздуха с образованием полярных компонентов. Помимо атмосферной аэрации свободный кислород для окисления органи­ческих веществ поступает в водную среду в результате фотосин­теза фитопланктона. Подсчитано, что если за счет атмо­сферной аэрации воды за сутки на каждый квадратный метр водной поверхности может поступать от 1 до 4 мг кислорода, то при бла­гоприятных условиях (солнечной погоде) биомасса микроводорос­лей за счет фотосинтетической аэрации может обеспечить поступле­ние кислорода до 20... 30 мг/м² водной поверхности, т. е. в 10 раз больше.

Растворение углеводородов нефти в водной фазе зависит от фракционного состава пролитого нефтепродукта. Так, углеводороды с более низкой молекулярной массой обладают лучшей растворимо­стью в воде. К примеру, растворимость бензола, толуола и ксилола в морской воде составляет 1350, 375 и 130 мг/л соответственно. В то же время растворимость нормальных алканов, имеющих 5, 8, 12 и 30 атомов углерода, значительно ниже и составляет соответствен­но 100; 7,5; 0,0075 и 0,001 мг/л [311].

Массоперенос, происходящий вследствие молекулярной диффу­зии, протекает более медленно по сравнению с испарением. Кон­центрация растворенных в воде углеводородов под поверхностным тонким слоем взвеси сразу после разлива нефти возрастает, а затем, спустя несколько часов, быстро уменьшается в результате улетучи­вания компонентов при испарении.

8.Фотоокисление — трансформация нефтяных углеводородов под действием солнечного света.

9.Биодеградация — уменьшение массы нефти в водной толщине за счет действия микроорганизмов. Биодеградация или биодеструк­ция — это биохимический процесс, изменяющий или превращаю­щий углеводороды нефти, благодаря жизнедеятельности микроорга­низмов, и (или) поглощающий и удерживающий их внутри микроор­ганизмов.

 

Принудительная ликвидация нефтезагрязнений

 

Как уже было отмечено, основополагающими методами борьбы с загрязнениями водной поверхности являются в основном четыре способа: механический, осуществляемый с помощью всевозможных

конструкций и устройств для сбора нефти; физико-химический, осно­ванный на использовании физико-химических явлений; биологиче­ский — с помощью микробиологических культур и фотохимический, проходящий под действием солнечного света и катализаторов.

Механические методы в свою очередь можно условно разде­лить на две группы — методы, удаляющие нефть с водной поверхно­сти с возможной последующей ее утилизацией или уничтожением, и методы, очищающие водную поверхность с переводом нефти на дно.

Проблема, возникающая при использовании методов первой группы, связана с тем, что обычно проводят две операции. Первая — распределение адсорбирующего материала по плавающей поверхно­сти, вторая — удаление этого материала и последующее его сжигание или извлечение из него нефти. Сорбенты из пенообразующих ма­териалов чрезвычайно легки, поэтому рассеивание их на большой площади открытого водоема и водной поверхности открытого моря представляет чрезвычайно трудную операцию, так же как и их сбор, поскольку даже насыщенные нефтью, они обладают огромной па­русностью и способны быстро передвигаться под действием ветров и течений. Ввиду этого возможность применения подобных матери­алов ограничена.

Технологию очистки поверхности воды путем осаждения плен­ки нефти на дно водных акваторий используют в тех случаях, когда необходима локализация загрязнения и предотвращение его распро­странения по водной поверхности и попадания в водоемы, где при­сутствие нефтяной пленки крайне нежелательно. Это, прежде все­го, источники питьевой воды, водоемы рыбохозяйственного значения, арктические моря с низкой скоростью естественного разложения нефтяного загрязнения.

При этом предполагается, что осаждение пленочной нефти не приводит к стойкому загрязнению дна водоема. Например, осажде­ние пленки нефти проводят в половодье на участках, временно за­литых водой, на водоемах (запрудах, водосборниках) с возможно­стью периодической зачистки донных отложений. Технология мо­жет быть использована также и в тех случаях, когда необходимо экстренное снижение токсического воздействия вредных испарений нефти или устранения пожарной опасности при разливах нефти. При сборе, подготовке и транспорте нефти такая ситуация может воз­никнуть на участках ремонта трубопроводов с проведением огневых работ.

Подготовительный этап работы по очистке поверхности водое­ма от пленочной нефти включает проверку исправности технических средств, определение толщины пленки нефти, расчет потребности в сыпучих материалах и диспергаторах, оценку качества сыпучего материала и требуемой концентрации ПАВ. На основе исходных дан­ных о толщине пленочной нефти принимают решение о выборе типа сыпучего материала и ПАВ, последовательности выполнения опе­раций. Например, при толщине пленки нефти порядка 1 мм и более предпочтительно использовать гидрофобизированный сыпучий мате­риал с открытыми порами и без использования ПАВ. Тонкие пленки, порядка 0,1 мм и меньше, могут быть осаждены на дно под совмест­ным действием сыпучего материала и ПАВ, когда нефтяную пленку вначале по всей поверхности обрабатывают сыпучим материалом, а затем по периферии и сверху — разбавленным водным раствором ПАВ. Применение ПАВ уменьшает расход сыпучего материала, необ­ходимого для осаждения пленочной нефти.

Осаждение тонких пленок нефти производят различными до­ступными для потребителя сыпучими материалами — кварцевым пес­ком, гипсом, доломитом, поташом, магнезитом, каолином и бентони­том, золой и цементом. Для этого сыпучий материал предварительно тщательно высушивают и размалывают. Эффективность использо­вания порошков существенно повышают гидрофобизацией их по­верхности, за счет увеличения силы адгезионного взаимодействия поверхности сыпучего материала и нефти. В качестве гидрофоби-зированного сыпучего материала может быть принят вспученный перлит с открытыми порами, при заполнении которых нефтью сор­бент теряет плавучесть и осаждается на дно водоема. Аналогичные свойства приобретают практически все твердые пористые материалы с плотностью выше плотности воды при гидрофобизации их поверх­ности.

С уменьшением толщины нефтяной пленки и уменьшением сте­пени смачиваемости нефтью поверхности используемого материала удельный расход сыпучего материала необходимо увеличивать.

Для снижения расхода сыпучего материала при погружении тон­ких пленок нефти ее осаждение следует проводить совместным дей­ствием сыпучего материала и химического реагента (ПАВ). В этом случае сыпучий материал не топит моментально пленку нефти, по­скольку осаждение нефтяной пленки на дно водоема происходит только после ее обработки раствором ПАВ. Совместное использование сыпучего материала с раствором ПАВ эффективно при соотношении сыпучего материала к нефти в пределах от 2:1 до 3:1.

При массовой доле ПАВ 0,1 % и удельном расходе 0,01 % необ­ходимое количество водного раствора ПАВ в десять раз превыша­ет количество нефти, которое осаждают на дно водоема. Примене­ние ПАВ подавляет флотационный эффект гидрофобной нефтяной пленки и способствует осаждению нефти на дно вследствие измене­ния краевого угла смачивания, снижения поверхностного натяжения, уменьшения смачиваемого периметра при диспергировании пленки нефти. Эти характеристики зависят от конкретного типа ПАВ, поэто­му значения для каждого вида химического реагента опреде­ляют опытным путем. Для осаждения нефтяной пленки используют водорастворимые, биологически мягкие ПАВ — алкилсульфаты, неонолы, оксифосы и препараты типа МЛ.

Требования к применяемому оборудованию определяют условия равномерного нанесения сыпучего материала по всей поверхности нефтяной пленки. С этой цепью может быть успешно использовано стандартное оборудование для нанесения воздушным потоком пе­стицидов, фунгицидов в сельском хозяйстве и обработки деревьев в коммунальном хозяйстве. Для нанесения растворов диспергаторов и ПАВ может быть задействовано стандартное оборудование, при­меняемое для пожаротушения. При больших масштабах загрязнений в труднодоступной местности эффективно могут быть использованы технические средства сельскохозяйственной авиации.

При использовании методов, погружающих нефть на дно, при­меняют вещества, которые физически являются адсорбентами и аб­сорбентами. Известна многочисленная группа различных нейтраль­ных порошков, состоящих из природных компонентов донных осадков, к которым прибавляются активированный кремнезем или естественный меловой порошок. Имеются данные, указывающие на положительные опыты по погружению нефти на дно с помощью лигниновой и тальковой пыли, химически обработанного песка. При этом необходимо создавать условия, чтобы материал прочно фикси­ровал нефть и не давал бы ей возможности всплыть.

Однако многочисленные эксперименты указывают, что даже че­рез несколько месяцев после затопления масса нефти остается еще подвижной и при волнении воды может быть поднята на поверх­ность.

Один из методов ликвидации разлитой нефти с поверхности во­ды [218] предусматривает нанесение на нее диатомитовой земли при соотношении объемов земли и нефти от 3: 1 до 1: 1. При этом об­разующийся клинообразный материал быстро оседает на дно. Смесь диатомитовой земли с сеном, соломой, торфом в сочетании с адсор­бированной нефтью удерживается на водной поверхности в течение недели.

Применение потопляющих агентов, на первый взгляд заманчи­во тем, что операцию проводят в один прием и можно в течение нескольких минут освободить водную поверхность моря от плава­ющей нефти. Однако соединения, обладающие большой впитываю­щей способностью, имеют ограниченную плавучесть. Соединения же, имеющие длительную плавучесть, обладают пониженной впиты­вающей способностью.

С биологической точки зрения только первая группа методов, предполагающая сбор и удаление нефти с поверхности с после­дующей ее утилизацией или уничтожением на берегу, может счи­таться удовлетворительной. При погружении нефти на дно она не только приводит к поражению бентосных организмов, в том чис­ле устричных и мидиевых, но и создает хроническое загрязнение акватории. В осадках, как указывалось выше, окисление нефти про­исходит крайне медленно, и при этом возможно газообразование, которое способствует поднятию нефтяных остатков вновь к поверх­ности.

Боновые заграждения для локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

К наиболее простым методам борьбы с загрязнением водной по­верхности нефтепродуктами относится способ локализации разлива с помощью плавучих боновых заграждений. Кон­струкции и способы осуществления заграждения (локализации) раз­лива нефти могут быть самыми разнообразными. При таком способе нефть находится внутри локализованного участка и не растекается по всей поверхности водоема.

Для ограничения распространения пятна могут быть использо­ваны водные струи воды, обеспечивающие формирование нефтяного пятна от периферии к центру. Однако данные способы являются ме­рой временной, способной только предотвратить растекание нефти до прибытия основной техники, обеспечивающей сбор разлитой нефти.

В настоящее время отечественной и зарубежной промышленно­стью для локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов выпускается свыше 200 разновидностей боновых заграждений. Такое многообразие нефтеудерживающих бонов вызвано различием техно­логических задач, решаемых с использованием данного оборудова­ния, а также ландшафтными и климатическими условиями их приме­нения. Выпускаемые промышленностью боны различаются формой, внутренним устройством, конструкционными материалами, размера­ми, техническими параметрами и технологическим назначением, це­ной. Для того чтобы осуществить выбор оптимальной конструкции боновых заграждений, необходимо исходить из конкретной техноло­гической задачи, стоящей перед предприятием.

Из всего многообразия боновых заграждений можно выделить пять основных типов бон, а именно: ленточные, щитовые, трубчатые, многотрубчатые и сложнотрубчатые боны.

Ленточные боны

Ленточные боны отличаются наличием ровной, плоской по всей длине заграждения, нефтеулавливающей поверхности с грузами в ее нижней части и поплавками, крепящимися односторонне (реже двусторонне) к ее верхней части. В водоемах образуют ровную, жест­кую по всей длине нефтеудерживающую поверхность. Состоят из секций длиной от 5 до 30 метров. Нефтеудерживающие секции со­стоят из нефтеулавливающих пластин, выполненных из высокопроч­ных полимерных материалов (полиэтилена, полихлорвинила, поли­уретана и др.). Общая высота секций может варьироваться от 300 до 1000 мм.

Для обеспечения вертикального расположения бон и их плаву­чести к верхней части секций нефтеулавливающих пластин крепят пустотелые или выполненные из вспененных материалов, покрытые пластмассой поплавки, к нижней части нефтеудерживающих пластин — балластные грузы, выполненные в виде гальванизированных или оцинкованных металлических блоков.

Применяют в качестве концентрирующих неподвижных и по­движных заграждений в условиях открытых и закрытых акваторий с минимальным уровнем волнового воздействия.

В России боны данной группы выпускают под марками: “Ру-беж-50” — ООО “Экосервиснефтегаз”; боны постоянной плавуче­сти — ОАО “Ярославрезинотехника”. За рубежом наиболее известны: “СиЬе Ьоот” — “Global Spill Control)), Австралия; “Hoyle Protektor”, “Hoyle” — “Vikoma International Ltd”, Великобритания; “RO-Fence” — “RO-Clean desmi”, Дания; “Permanense Boom” — “Elastec American Marine”, Дания — США.

Щитовые боны

Щитовые боны имеют множество поплавков квадратной (пря­моугольной) формы, расположенных вертикально относительно по­верхности воды, с расположенными между ними мягкими межпо­плавковыми пространствами. Это позволяет формировать из них за­граждения любого вида и формы, компактно складывающихся на воде и суше.

Секционные боны имеют замкнутую оболочку, в жестком (ме­талл, полиэтилен и др.) или мягком (полиэфирная ткань, дублиро­ванная ПВХ; нейлоновая ткань, дублированная полиуретаном и др.) исполнении. Поплавковые камеры жестких бонов заполнены воз­духом и имеют газоспускные клапаны. В мягких боновых загра­ждениях поплавки квадратной или прямоугольной формы запол­нены вспененным материалом (пенопласт, полиэтилен, фиброгласс и др.).

Балласт выполнен из оцинкованных или оксидированных цепей.

Используют в замкнутых, защищенных от ветра и волн аквато­риях портов и нефтеналивных терминалов.

Щитовые боны известны под марками: “Барьер-П” — ООО “Эко-сервиснефтегаз”, Россия; Боны ПП — ТО “Северное море”, Россия; “Fence Воош” — “Global Spill Control)), Австралия; “Maximax” — “Elastek American Marine”, Дания-США; “Troilboom GP-S” — RO-Clean Desmi, Дания.

Трубчатые боны

Трубчатые боны имеют объемные, расположенные горизонталь­но относительно поверхности воды поплавковые камеры, в сечении имеющие форму круга, прямоугольника, ромба. Боны данного типа образуют нефтеудерживающий барьер с повышенной устойчивостью в потоке к волновому и ветровому воздействию.

По своим прочностным параметрам эти боны мало отличают­ся от щитовых боновых заграждений. У трубчатых бонов прочность на разрыв составляет от 11,7 до 245 кн, устойчивость в потоке — до 0,5- 1,7 м/с. Высокая эффективность их эксплуатации дости­гается даже при скорости ветра до 5-15 м/с и волнении водной поверхности до 3 баллов.

Трубчатые боны рекомендуют к применению в открытых аквато­риях рек, водохранилищ, озер и морей, для использования их в каче­стве удерживающих. Возможно также использование их и в качестве концентрирующих и берегозащитных.

Известная финская компания “Lamop” (Lamop Corporation Ab) производит три вида надувных бон. Ультралегкие боны изготавли­вают из полипропилена, защищенного от ультрафиолетовых лучей, и выдерживают нагрузку на разрыв 19,6 кн. Легкие нефтеогражда-ЮЩие боны “Lamor Light 500, Lamor Light 750, Lamor Light 100” выполнены из PVC/нитрила с нанесенным полиэтиленовым покры­тием, устойчивым к нефти и солнечному свету. Тяжелые нефтеогра-ждающие боны “НОВ 900, НОВ 1200, НОВ 1500, НОВ 1500S” пред­назначены для использования в открытом море и на реках с сильным течением, поэтому требования к их надежности довольно высокие. Изготавливают их из двух слоев синтетической ткани, завулканизи-рованной между тремя слоями резины, устойчивой к воздействию нефтепродуктов. Соединительные секции, ребра жесткости, балласт­ные стальные пластины и троса обеспечивают работоспособность бон на волне до 3 метров, скорости ветра до 20 м/сек и течении до 3 узлов.

В России трубчатые боны производят под следующими мар­ками: боны металлические “ДУ 500” — ОАО АК “Транснефть”, “иИПП-3683” - ВРЦАЭО, “С-600” - ЦБПО ОАО “Приволжские МИ”; “БЗ-10” — ТОО “Лессорб”, “Барьер” — ООО “Экосервис-пефтегаз”, “БНУ” - ЭПТЦ МНИИЭКО ТЭК, надувные боны -ТОО “Северное море”, “УЖ-2М” — ТОО НПП “Нефтетранстехни-Ка”, боновые заграждения (речной вариант) — ОАО “Ярославрезино-техника”.

За рубежом выпускают под марками: “Curtain Воот”, “Barrel-О-Ноот”, “Hi-Seas”, “Mini Air Воот” — “Global Spill Control)), Австра­лия; “Hi Sprint” — “Vikoma” (Vikoma International Ltd), Великобрита­ния; “RO-Sweep”, “RO-Boom” — “RO-Clean Desmi”, Дания; “Super Swamp Воот”, “Mini Мах”, “Simplex”, “Opti Мах”, “Maxi Мах”, “Super Мах”, “Air Мах” — “Elastec American Marine)), Дания — США; “Inflatable Booms” — “Oil Stop LLC”, США.

Многотрубчатые боны

Многотрубчатые боны отличаются тем, что нижняя часть секций у них выполнена в виде одной или двух мягких пустотелых секций, заполняемых при эксплуатации водой. Вследствие этого боны полу­чили название “гидробалластные”.

Для бонов данного класса характерна мягкая оболочка, вы­полненная из полимерно- (резино-) тканевых материалов, образую­щих две (три) камеры. Верхние камеры, являющиеся поплавковы­ми, заполняют воздухом через клапан или имеют постоянную пла­вучесть вследствие их заполнения легким вспененным материалом, а нижние, гидробалластные, камеры заполняют водой через гидро­клапан.

Технологической особенностью данного класса бонов является их повышенная устойчивость к воздействию волн и ветра. Эффек­тивное применение многотрубчатых бонов возможно при волнении водной поверхности до 5 баллов и скорости ветра до 25 м/сек при их сравнительно небольшом весе, составляющем 1,1-5,4кг/м³.

Данная группа боновых заграждений является земноводной, т. е. может быть использована как в условиях открытых акваторий, так и прибрежной полосы водоемов, болот и суши.

В России выпуском многотрубчатых бон занимаются: ТОО “Северное море” — приливные боны, ЭПТЦ МНИИЭКО ТЭК — “БНУ-400УП”, “БНУ-600УП”, “БНУ-800УП”. За рубежом много­трубные боны выпускают: “Global Spill Control)), Австралия — “Dura Boom 500 Tidal”; “Vikoma International Ltd”, Великобритания — “Guardian”, “Shore Guardian)), “Sentinel”; “RO-Clean Desmi”, Дания — “Tundra Guard Boom”, “Tidal Barrier Boom” “Global Spill Control)); “Elastec-American Marine”, Дания-США — “Tundra Guard Boom”, “Tidal Barrier Boom”.

Следует отметить, что часть трубчатых и многотрубчатых бон предназначена для реализации сорбционного и сорбционно-механического способа локализации аварийных разливов нефти и нефте­продуктов. Сорбционные боковые системы отличаются от выше­описанных бонов наличием у них сетчатой или ячеистой наружной оболочки, способной пропускать через свою поверхность нефтяные загрязнения, и присутствием внутри бонов абсорбентов, обладающих высокой поглотительной способностью.

В качестве сорбентов в основном применяют волокнистые мате­риалы, изготовленные на основе природных сфагновых мхов, хлопка, целлюлозного волокна, шерстяного волокна, полипропиленового во­локна и др. Отсутствие у данных бонов силовых элементов определя­ет невысокий уровень их прочностных характеристик. Данные боны легкие. Масса одного погонного метра составляет от 0,2 до 7,2 кг. Длина стандартных секций бонов составляет от 1,2 до 10,0 м. Со­единение секций между собой осуществляют путем связывания кон­цов бонов. Сорбционная емкость данных бонов составляет от 2,8 до 50,0 кг/п. м.

Основными областями применения трубчатых сорбционных бо­нов являются концентрирование и сбор незначительных по площади нефтяных загрязнений на водной поверхности и грунте, защита бе­реговой зоны.

К сорбционным бонам относят: Россия — БСС-10, БС-3, БС-5, МБС-1,5, МБС-3 - “Лессорб”; БС-90 - ЭПТЦ МНИИЭКО ТЭК; БИПП-С - ВРЦАЭО, Россия; 3 М-270, MB 4 - “Abzorbit”, США;

Skore Boom — “Elastec Inc./American marine Inc.”, США; E 510 — “Alphasource”, США; OWB 5 — “Arcus Absorbents”, Канада.

Огнестойкие боковые заграждения

Локализацию и ликвидацию аварийных разливов нефти и нефте­продуктов на водоемах очень часто осуществляют в условиях, при ко­торых опасность возникновения возгорания нефтезагрязнений очень высока. Особенно это касается аварийных разливов сырой нефти и нефтепродуктов с большим содержанием легколетучих фракций. Для этих целей разработаны огнестойкие боны, которые могут осу­ществлять свои технологические функции в условиях прямого кон­такта с горящей нефтью.

Фирмой Kepner Plastics Fabricators (США) разработана само­развертывающаяся / самосвертывающаяся система боновых загра­ждений [318]. Жаростойкая, многократного использования система предназначена для работы в условиях горения нефти (температура выше 1000° С) и при разливах нефти. Ее используют на буровых установках, судах, в доках и хранят в свернутом виде на бараба­нах. Работы по свертыванию и развертыванию системы выполня­ются одним человеком. Поставляется система Fire Card трех разме­ров: диаметром 203 мм для внутренних вод при небольшом волне­нии, 279 мм — для открытой гавани и 356 мм — для использования в океане.

Боновая система включает съемный огнеупорный наружный кожух Thermotex, жаропрочные поплавки Resistex, а также ткане­вое ограждение со спиралевидной основой из нержавеющей стали. Для развертывания и свертывания системы не требуется специально­го оборудования.

В России первые отечественные огнестойкие удерживающие боновые заграждения постоянной плавучести типа БПП-160У и БПП-400У2 разработала ЭПТЦ МНИИЭКО.

Боны БПП-160У [163] состоят из цилиндрических секций, скрепленных между собой огнестойкими герметичными соединени­ями. Конечные секции боновых заграждений имеют концевики с на­тяжными тросами. Внутри секции бона по его продольной оси распо­ложен поплавковый элемент, состоящий из отдельных твердотелых камер, соединенных тросами. Поплавковый элемент покрыт гидро­фильной оболочкой, функционирующей в качестве осмотитеческого всасывающего фильтра для насыщения ее водой, поверх оболочки расположен гидрофобный термостойкий ворсистый слой.

Боны БПП-400У2 имеют дополнительную эластичную “юбку” (шторку) для повышения эффективности удержания нефтяной плен­ки.

 

Оборудование для сбора нефти и нефтепродуктов

с поверхности воды

 

Сбор нефтепродуктов с водной поверхности при отсутствии спе­циального оборудования может осуществляться методом их прямой откачки насосным оборудованием общего назначения. В связи с бо­лее высокой вязкостью нефтепродуктов по сравнению с водой откач­ка обычными насосными агрегатами поверхностного загрязненного нефтепродуктами слоя приводит к тому, что в откачиваемой водонефтяной эмульсии доля водной фазы достигает 40... 90 %. Сбор нефтепродуктов с поверхности воды в данном случае является дли­тельным и неэффективным.

Самые простые аппараты для сбора нефти основаны на исполь­зовании плавающих емкостей, один из бортиков которых (порог) опущен ниже поверхности на предполагаемую толщину слоя нефти. Основным недостатком таких конструкций является крайне невы­сокая скорость сбора нефти, значительный попутно захватываемый слой воды при волнении и уменьшении толщины пленки нефтепро­дукта в конце операции сбора. При регулировании глубины спуска порога под уровень нефтепродукта уменьшается и количество попут­но захватываемой воды.

Устройства с плавающими насосами могут сочетаться с порого­выми устройствами, откачивать продукты любой вязкости на значи­тельные расстояния и высоту, но при этом образуются трудноразде­лимые водонефтяные эмульсии.

Сбор с помощью гидродинамических устройств (с использова­нием центробежных сил), например, гидроциклонов, основан на раз­деление смеси нефти и воды вследствие разности их плотностей. Сте­пень разделения зависит от дисперсности водонефтяной эмульсии, скорости вращения и времени пребывания жидкой смеси в аппарате. Данные устройства обычно используют для первичного разделения фаз с последующей доочисткой воды. Устройства с вихревой ворон­кой подчиняются законам движения жидкостей в гидроциклоне, но базируются на других принципах закручивания потока. Устройства для образования большого числа микровихрей предполагают закру­чивание естественного потока на специальных решетках и других конструкциях.

Более совершенны и производительнее устройства с вакууми-рованным сборником на судне или на берегу и с плавающей голов­кой (возможно с пороговым устройством). При правильном регули­ровании объем образуемой водонефтяной эмульсии небольшой, но существуют ограничения по высоте подъема (5- 7 м) и вязкости продукта.

Для очистки поверхности водоемов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами разработан и выпускается промышленностью це­лый ряд нефтесборщиков, которые позволяют произво­дить сбор нефтепродуктов с одновременным отделением их от вод­ной фазы непосредственно в водоеме.

Общим для всех нефтесборщиков является наличие в их кон­струкции нефтезаборного узла, насоса, привода и энергоузла, а также комплекта соединительных шлангов и других комплектующих.

Данные конструктивные элементы могут быть в составе неф­тесборщиков полностью раздельными и автономными, что позволя-