Ликвидация последствий аварийных разливов нефти

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 

Кафедра экологии и защиты окружающей среды

                                Дисциплина «Экология»

                                                   Специальность «Эксплуатация судовых

                                                                                        энергетических установок»                                                                     

РЕФЕРАТ

            Тема: «Ликвидация последствий аварийных разливов нефти» 
 

                  Курсант:  Безуглов Ю. А. 

                  Группа  М-291-1

                                                                              Выполнил 18 ноября 2010

                                                                                    Руководитель: Федорова О.А.

                                                                  Допущен к защите:

                                               Оценка: 
 
 

Мурманск

2010

Оглавление 

Введение

Основная  часть

Локализация аварийных разливов ННП

Боновые заграждения

      Боновые заграждения постоянной плавучести

      Боновые заграждения постоянной плавучести цилиндрические

      Аварийные боновые заграждения

      Всплывающие боновые заграждения

      Огнеупорные боновые заграждения

      Универсальные боновые заграждения

Ликвидация  аварийных разливов ННП

Методы ликвидации аварийных разливов ННП

     Механический  метод

     Суда-нефтесборщики

         Бортовой нефтесборный катер для спасательных судов «ЭКО-5»

     Скиммеры

         Скиммер пороговый

         Скиммер Magnum 100

     Физико-химический метод

     Диспергенты

     Сорбенты

          Сорбирующие элементы

          Сорбирующие боны

     Термический метод

     Биологический метод

Заключение

Список  используемой литературы

Введение

     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), и 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 циклы 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Основная  часть

Локализация аварийных разливов ННП

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 цикла уборки, и отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов.

Боновые заграждения бывают следующих типов:

• Постоянной плавучести
• Аварийные
• Всплывающие
• Огнеупорные
• Универсальные

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.

Боновые заграждения постоянной плавучести

       Боновые заграждения постоянной плавучести (БПП) предназначены для локализации аварийных разливов нефти в водохранилищах, затонах, реках, акваториях портов, а также для оперативного ограждения судов при приеме топлива, при грузовых операциях нефтеналивных судов. Обладают высокой разрывопрочностью и обеспечивают скорость их буксировки до 3-х узлов. Конструкция боновых заграждений обеспечивает максимальное сопротивление волновым и ветровым нагрузкам. Боны постоянной плавучести не поглощают воду и нефтепродукты.

     Для наглядности ниже приведены сравнительные  характеристики различных моделей  боновых заграждений постоянной плавучести в виде таблицы.

     Боновые заграждения постоянной плавучести цилиндрические

       Цилиндрические боновые заграждения постоянной плавучести (БПП Ц) предназначены для локализации разливов нефти, возникающих в случае аварии на судах всех назначений при переходах по внутренним водам. Они используются для локализации аварийных разливов нефти при быстрых течениях в водохранилищах, затонах, реках, акваториях портов, а также для оперативного ограждения судов при приеме топлива, при грузовых операциях нефтеналивных судов.

БПП Ц состоит из бонов постоянной плавучести, которые соединяются между собой при помощи замкового соединения двух типов:

• Стандартное замковое соединение внахлест (соединяется четырьмя болтами) по краям ленты бонового заграждения.
• Межсекционное соединение внутри ленты бонового заграждения осуществляется замками мягкого типа.

Конструкция БПП  Ц обеспечивает максимальное сопротивление волновым и ветровым нагрузкам.

     Аварийные боновые заграждения (надувные)

  Аварийное боновое заграждение предназначено для локализации разливов нефти, возникающих в случае аварии на судах всех назначений при переходах по внутренним водам. Используется для локализации аварийных разливов нефти в водохранилищах, затонах, реках, акваториях портов, а также для оперативного ограждения судов при приеме топлива, при грузовых операциях нефтеналивных судов. АБЗ состоит из надувных бонов, которые соединяются между собой при помощи замкового соединения двух типов:

• Стандартное замковое соединение внахлест (соединяется четырьмя болтами).
• Быстроразъемное международное замковое соединение ASTM ("Ласточкин хвост").

  Аварийное боновое заграждение обладает высокой разрывопрочностью и обеспечивает скорость буксировки до 3-х узлов. Конструкция АБЗ обеспечивает максимальное сопротивление волновым и ветровым нагрузкам. 

      Всплывающие боновые заграждения

     При совершении операций с нефтью и нефтепродуктами  суда традиционно огораживаются  боновыми заграждениями с помощью портового буксира. Для подхода судна к причалу и отхода судна приходится несколько раз в сутки устанавливать и снимать боновое заграждение, постоянно находящееся на плаву. Этот традиционный способ требует содержать бригаду рабочих и буксир с командой круглосуточно.

      Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ) устанавливаются единожды на много лет. После установки из них дистанционно выпускается воздух, боны ложатся на грунт и не препятствуют судоходству. В случае необходимости в боновое заграждение с причала дистанционно подается воздух, боны всплывают и на поверхности приобретают заданную форму.

     Комплекс, находясь на дне, не изнашивается, круглосуточно  готов к работе и летом и  зимой. Кратность использования  не ограничена. Всплывающие боновые заграждения могут быть установлены как в пресной, так и в морской воде.

Всплывающие боновые заграждения (ВБЗ) отличаются по использованию:

• аварийные – находящиеся на дне и поднимаемые на поверхность только в случае аварии.

Каждая секция такого бона снабжена впускными невозвратными  клапанами и травяще-предохранительными клапанами. Чтобы, после ликвидации аварии, положить такой бон на грунт, нужно с борта плавсредства выпустить газ из каждой секции последовательно.

Такие всплывающие  боновые заграждения следует выставлять для аварийного разделения акваторий порта, закрытия входа в порт или терминал, для предотвращения распространения нефти при ее аварийном разливе.

Этот тип  боновых заграждений также целесообразно выставлять на реке вблизи подводного перехода магистрального нефтепровода. Для аварийного БЗ в качестве станции газонаполнения используются баллоны высокого давления.

• рабочие – всплывающие боновые заграждения, находящиеся на дне и поднимаемые для ограждения танкера при погрузке (судна при бункеровке).

По окончании  нефтяных операций воздух из ВБЗ выпускается  с причала без помощи плавсредства и ВБЗ ложится на грунт. Судно отходит и до окончания швартовки следующего судна ВБЗ лежит на дне.

Для такого типа ВБЗ баллонная станция газонаполнения не удобна. Оптимальным вариантом является компрессор среднего давления, работающий на ресивер такого объема, которого достаточно для наполнения ВБЗ.

Любой из перечисленных  видов ВБЗ может быть установлен на глубинах 25-30 м как в морских, так и речных условиях.

Огнеупорные боновые заграждения

      Огнеупорные боновые заграждения предназначены для сжигания нефти на поверхности воды.

     Боны  предназначены для многоразового  использования. 
При тралении с помощью такого бона одновременно со сжиганием локализованного нефтяного разлива можно ликвидировать на месте от 600 до 1800 баррелей (100 до 300 тонн) нефти в час.

     Огнеупорные боны могут также использоваться для предотвращения распространения  возникшего пожара, удерживая его  в зоне, которая может быть эффективно обработана пеной.

      Универсальные боновые заграждения

     Универсальное боновое заграждение состоит из 2 автономных вертикально расположенных и соединенных между собой оболочек: воздушной и водонаполняемой. Вертикальная компоновка воздушной оболочки над водонаполняемой позволяет сформировать надводный борт (воздушная оболочка) и подводную часть – юбку бона (водонаполняемая оболочка).

     Принцип работы заключается в следующем:

     Боновое заграждение развертывается с вьюшки, находящейся на бонопостановщике (Boom's boat) и одновременно идет заполнение воздушной и водонаполняемой оболочек.

     Воздух  и вода подаются от воздуходувки и  отвода водомета бонопостановщика либо от источника воздуха и осушительного (балластного или пожарного) насоса любого плавсредства.

     Однако, для облегчения установки боновых заграждений на сильном течении, заполнение бона следует производить раздельно: сначала заполнить верхнюю камеру воздухом, выставить БЗ на якоря и только после этого заполнить водобалластную камеру водой.

     По  окончании локализации нефтеразлива, спускается с бонопостановщика скиммер, имеющий воздушный привод от установленного на бонопостановщике компрессора, и сбор нефтепродуктов осуществляется в водонаполняемую оболочку. При этом происходит вытеснение воды нефтью, закачиваемой в водонаполняемую оболочку. По окончании сбора нефти боновое заграждение может быть отбуксировано к месту передачи и утилизации нефти.

Преимущества  универсального бонового заграждения:

• Удобство хранения, транспортировки, работы системы "бонопостановщик-боновое заграждение";
• Отсутствие балластной цепи, что позволяет снизить вес универсального бонового заграждения и увеличить длину секции до 250 метров;
• Отказ от дополнительных емкостей для сбора нефти. Водонаполняемая оболочка выполняет функции балласта и сбора локализованных боновым заграждением нефтепродуктов.

Ликвидация аварийных разливов ННП

Методы  ликвидации разливов ННП

     Существует  несколько методов ликвидации разлива ННП: механический, термический, физико-химический и биологический. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Механический  метод

     Одним из главных методов ликвидации разлива  ННП является механический сбор нефти. Наибольшая эффективность его достигается  в первые часы после разлива. Это связано с тем, что толщина слоя нефти остается так же достаточно большой. (При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения цикл отделения нефти от воды достаточно затруднен.) Помимо этого осложнения могут возникать при очистке от ННП акваторий портов и верфей, которые зачастую загрязнены всевозможным мусором, щепой, досками и другими предметами, плавающими на поверхности воды.

     Применение  механического метода ликвидации разлива  ННП возможно при соответствии технических  характеристик используемых средств  условиям разлива.

     К достоинствам данного метода можно  отнести высокую эффективность  при проведении работ, возможность  сбора различных видов ННП, всесезонную  возможность использования данного  метода. Тем не менее, в местах механического  сбора на поверхности воды всё  равно остаётся тонкая плёнка ННП.

     Осуществляется  механический метод путём применения судов-нефтесборщиков или скиммеров. Ниже приводятся некоторые их модели. 
 

Суда-нефтесборщики

     Суда-нефтесборщики - самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории.

Бортовой нефтесборный катер для спасательных судов «ЭКО-5»

       «ЭКО-5» представляет собой стальной плоскодонный катер с кормовым туннелем и подвесным мотором. Площадь рабочей палубы – 11 м2. Предназначен для сбора нефтепродуктов и наплавного мусора с поверхности воды.

     Компактные  размеры позволяют погрузить  катер на спасательное судно и  доставить его к месту разлива.

     Успешно производит работы по очистке акватории  на мелководье, в непосредственной близости от берега и иных местах, недоступных  для больших судов-нефтесборщиков.  
 
Технические характеристики:

Скиммеры

     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. 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 мизерными габаритами, благодаря чему легко транспортируются в удаленные районы. Но 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 вакуумирование отдельных полостей. 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 аварийного разлива производительность, например, порогового скиммера нужно принимать равной 10-15% производительности насоса.