1 Кокшетауский технический институт Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан
 Скачать 2.37 Mb.
|
|
ГЛАВА 4. УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ Одна из наибольших проблем, сопровождающих любой разлив нефти, это проблема вывоза и утилизации. Большинство операций, связанных с разливами нефти, особенно, на суше, завершаются сбором больших объёмов нефти и замазученных материалов, которыми, в конечном счете, приходится заниматься. В идеале хороший план действий в аварийной ситуации должен включать в себя информацию о местах временного хранения, перевозке собранных отходов (возможно, для промежуточного хранения) и конечной утилизации. Настоятельно необходимо, чтобы удаление замазученных отходов происходило таким образом, чтобы они не стали позднее еще одной проблемой. 4.1 Тип и характер отходов Нефть, собранная в море.Как правило, собранные на воде нефтепродукты сравнительно свободны от твердого мусора, но могут содержать в себе большие объемы воды либо в результате эмульгирования или же в результате метода сбора, или того и другого. Нефть, собранная на берегу. Нефть, попавшая на берег, обычно ассоциируется со значительными количествами твердых материалов. С берега могут собираться три основных типа отходов: нефть, перемешанная с песком; нефть, перемешанная с древесными, пластиковыми отходами или водорослями: и твердые мазутные шарики. Каждый из них требует применения разного метода очистки и удаления.После того, как будут определены типы отходов, следует подумать о проблеме временного хранения. 4.2 Объекты хранения Эластичная емкость с открытым верхом. Пригодно для начального хранения на первом этапе операции. При наполнении не перемещается. Поэтому, требуется дополнительная перевозка. Первоначальное использование вместе с нефтесборщиками низкой производительности до 10 тонн в час. Резинотканевый резервуар – без опоры. Пригодно для начального хранения на первом этапе операции. При наполнении не перемещается. Поэтому, требуется дополнительная перевозка – опасность невозможности удаления тяжелого «мусса» из емкости. Первоначальное использование с малопроизводительными нефтесборщиками (до 10 тонн в час). Резинотканевый резервуар – с опорой на поддоны. Пригодно для начального хранения на первом этапе операции. Можно перемещать при условии наличия подходящего грузоподъемного оборудования. Удаление тяжелого «мусса» из емкости может представлять проблему. Подходит для нефтесборщиков (до 10 тонн в час). Полиэтиленовая труба, разрезанная на сегменты, запечатанные с одного конца. Пригодно для начального аварийного хранения. Полностью непригодны 66 для транспортировки, если не обеспечить очень хорошие опоры – предназначены для одноразового использования с последующим удалением. Плавучие резиновые емкости для хранения. Пригодно для начального хранения при морских операциях. Удаление мусса из них может представить собой проблему. Пригодны для использования вместе с нефтесборщиками низкой или средней производительности (до 50 тонн в час) в зависимости от размера емкости. Подвижные дорожные резервуары. Хорошо пригодны для операций вблизи берега, особенно при наличии причалов, которые позволяют обеспечить транспортировку собранной нефти в пункты утилизации. Они также применяются для сбора нефти из ёмкостей первоначального хранения, резиновых ёмкостей, баржей, резинотканевых резервуаров и т. д. Баржи. Обычно пригодны как для малопроизводительных, так и для высокопроизводительных нефтесборщиков не только в силу их производительности, но и потому, что они могут обеспечить наличие устойчивой рабочей платформы, с которой можно задействовать нефтесборщики с соблюдением требований безопасности. Нефтяные танкеры. Пригодны для использования при очень больших разливах, - обычно наилучшим образом используются для сбора нефти, уже собранной в баржи и т. д. При использовании систем сбора высокой мощности (500 тонн в час) для первичного хранения можно использовать небольшие береговые танкеры. Корабельные резервуары. Капитаны судов довольно редко дают разрешение на использование своих свободных ёмкостей для приёма собранной нефти. Однако в ряде районов, где какие-то суда уже заранее определены в качестве судов, которым надлежит принять собранную нефть, какой-то объём судовых ёмкостей может быть зарезервирован для приёма собранной нефти. Передвижные резервуары без крышки. Пригодны для первичного хранения при сепарировании сильно замазученных твердых материалов от наливной нефти с использованием грубой сетки-сита. Пластиковые пакеты из прочного материала. Идеально подходят при очистке берегов и проч. вручную. При наполнении можно вручную работать с ними и перемещать их от линии прилива к месту окончательного сбора. Однако, они создают проблемы на конечном этапе утилизации. Бочки без крышки. При наличии грузоподъемной техники их можно использовать для сбора мусора на берегу, транспортировки наполненных пластиковых пакетов в места центрального сбора/утилизации. Скипы. Очень прочные контейнеры, идеально приспособленные для транспортировки замазученных твёрдых материалов в пункты удаления и утилизации. Могут доставляться к изолированным местам на судах, доставляющих материалы для морских буровых/десантно-высадочных средствах. При возможности облицовывать пластиковым покрытием. Грузовые машины. При наличии хорошего подъезда к берегу грузовые машины можно использовать для перевозки слабозагрязнённых твердых отходов. 67 Временные амбары хранения.Необходимо облицовывать их пластиковым покрытием, чтобы не допустить загрязнения грунтовых вод, и в тех местах, где наличие острых камней или выступов может повредить облицовку, заранее выложить песком для создания гладкой поверхности. Должны располагаться рядом с главными площадками очистки и выполнять роль мест временного приёма загрязнённого твёрдого мусора. Суда, обеспечивающие хранение. Вместо того чтобы иметь три разных вида оборудования (боновые заграждения, скиммеры-нефтесборщики, средства хранения), могут строиться специальные суда или суда, временно оборудованные для сочетания этих трёх аспектов. Такие специальные суда обычно имеют боновые заграждения V-образной формы или средства «траления» нефти. Нефть концентрируется в середине V-образных бонов, и водонефтяная смесь собирается на борту судна, где также может происходить её сепарирование. 4.3 Транспортировка Транспортировка материалов к месту утилизации также может стать серьёзной затратной статьёй. Поэтому выгоднее будет сократить объёмы транспортируемого материала, отделив нефть от воды и песка в процессе временного хранения. Водонефтяные эмульсии можно разбить, высвобождая воду. Нефть, просачивающуюся из сложенного в кучу берегового материала и мусора, можно собирать в траншеях, прокопанных вокруг пункта сбора. А для отделения чистого песка можно воспользоваться сетчатым ситом. Методы транспортировки в пункт конечной утилизации могут быть следующими: вакуумные агрегаты, облицованные полиэтиленом вагонетки- скипы, мусоровозы, мусороуборочные машины, и т. д. Методы транспортировки на берегу могут включать в себя самосвалы, фронтальные погрузчики, грузовые машины для эксплуатации в тяжёлых дорожных условиях и т. д. (Примечание: Помните о риске загрязнёния дорог, ограничивайте передвижение этих транспортных средств территорией береговой зоны.) 4.4 Варианты утилизации Первый вариант, который всегда следует рассматривать, это сбор нефтепродуктов для последующей переработки или смешивания с топливными нефтями. Среди потенциальных получателей для переработки или смешивания могут быть нефтеперерабатывающие заводы, подрядчики, заинтересованных в регенерации использованных нефтепродуктов, силовые станции и цементные заводы. 4.4.1 Жидкости Неэмульгированные нефтепродукты.Нефть, собранную в открытом море, вероятно, будет легче всего приготовить для переработки, так как обычно 68 требуется только отделить от нее воду. Такое сепарирование можно обеспечить посредством отстаивания либо в сборных устройствах, таких, как вакуумные агрегаты, или в ёмкостях на борту судов-нефтесборщиков, а удаление воды можно произвести с помощью откачки насосами или слива ее из днища емкостей. Эмульгированные нефтепродукты. Экстрагирование эмульсий из водонефтяных эмульсий представляет уже больше трудностей. Нестабильные эмульсии обычно можно разбить с помощью термообработки при максимальной температуре 80 С, и затем обеспечить гравитационную сепарацию. Более стабильные эмульсии могут потребовать применения химреагентов, известных под названием деэмульгаторов или антиэмульгаторов. Обычная доза составляет 1 часть химреагента на 1000 частей эмульсии. Для каждого типа эмульсии нужен свой химреагент. Обработку лучше всего производить путём нагнетания химреагента во время перевозки. 4.4.2 Твердые материалы В некоторых случаях может оказаться возможным извлекать нефть из загрязнённого берегового материала. Обычно для этого применяют промывку водой замазученных береговых материалов в целях высвобождения нефти. Такую промывку водой можно проводить, подавая воду в рукавах под низким напором, чтобы освободить и смыть нефть с пустой породы или мусора, содержащихся в амбаре временного хранения. Непосредственное удаление. В тех случаях, когда извлечение нефти не представляется возможным, наиболее распространённым средством удаления является её вывоз на полигоны захоронения. Содержание нефти в таком материале, непосредственно вывозящемся на полигоны, не должно превышать 20%. Площадки полигонов должны быть согласованы с местными властями и находиться далеко от территорий с пористой землей, чтобы не допустить загрязнения грунтовых вод. Если удаление загрязненной нефтью воды осуществляется на местные свалки отходов, то такой нефтесодержащий отход должен помещаться между слоями бытовых отходов наподобие сэндвича. Это позволит слою бытовых отходов впитать всякие протечки нефти, и вышележащий слой бытовых отходов поможет не допустить просачивания нефти на поверхность, когда на неё будут давить объектовая спецтехника. Использование заброшенных карьеров может оказаться практичным вариантом. Захоронение малозамазученных отходов в глубине берега может оказаться еще одним вариантом при условии отсутствия риска дальнейшего ущерба окружающей среде. Это, вероятно, нецелесообразно делать в отношении городских пляжей. Стабилизация. Иногда возможно провести стабилизацию нефтесодержащих отходов, особенно замазученного песка, если только в нём не содержится много древесных отходов и водорослей. Для этого проводят связывание этих материалов, применяя неорганические вещества, такие, как негашеную известь. Это приводит к образованию инертного продукта, который 69 не позволяет нефти просачиваться наружу. Такой метод позволяет проводить удаление стабилизированных материалов в менее жестких условиях по сравнению с вариантом удаления нефтесодержащего песка, и он может также быть использован при рекультивации нарушенных земель. Хотя негашеная известь представляет собой весьма неплохой связывающий материал, есть также целый ассортимент продукции коммерческого характера, которые, как утверждается, являются более эффективными. Негашеную известь обычно можно достать на любом цементном заводе. Соотношение требуемых связывающих материалов будет зависеть от водосодержания в отходах, а не от количества нефти. Как правило, количество требуемой негашеной извести составляет от 5 до 20 процентов по весу от всего материала, подлежащего обработке. Сжигание. Непосредственное сжигание нелокализованных нефтесодержащих материалов и пустой породы очевидно может вызвать загрязнение атмосферы, поэтому оно не рекомендуется за исключением очень отдаленных районов. Также вероятно, что останется толстый слой дегтевого материала. Для решения этой проблемы могут пригодиться инсинераторы, т. е. печи для сжигания отходов. Наиболее подходящими для нефтепродуктов с высоким содержанием твердых веществ будут инсинераторы типа вращающейся печи или мартеновской печи. Инсинераторы для сжигания бытовых отходов обычно не пригодны, так как содержание морской воды в отходах может повлечь за собой коррозию. Инсинераторы для сжигания промышленных отходов должны оказаться пригодными, однако работают они медленно, и поэтому создают проблемы, связанные с временным хранением. Для сжигания небольших количеств отходов на берегу могут использоваться простые портативные инсинераторы. Объемы атмосферного загрязнения могут быть снижены за счет хорошей подачи воздуха. Сжигание же разлившейся нефти на поверхности воды или на земле связано с определёнными опасностями. Как показала практика локализации разлива нефти в Мексиканском заливе в апреле 2010 года, большие массивы подожжённой разлитой нефти на поверхности воды представляли опасность под воздействием течений или сильного ветра перемещаться в сторону побережья густо заросшего растительностью и заселённого огромным количеством птиц и животных [18]. Более того, сам процесс поджигания таких разливов представляет большую опасность, поэтому в каждом случае необходимо разрабатывать процедуру безопасного поджигания разлитой нефти. Сжигание разлитой нефти недопустимо в низменных, мало проветриваемых местах и в местах, близ расположенных к населённым пунктам. Но бывают случаи аварий, связанных с разливами нефти, когда её выжигание становится неизбежным: при разливе нефти с высоким содержанием сероводорода или лёгкой нефти, если разлив произошёл в местах, близко расположенным к населённым пунктам. Таких примеров немало, наглядным из них является ликвидация аварии на скважине № 37 Тенгизского нефтяного месторождения бывшей Гурьевской области, ныне Атырауской Республики Казахстан, когда разливающаяся высокосернистая лёгкая нефть 70 выбрасывалась из устья скважины под давлением 100 атмосфер и разливаясь сильно загазовывала территорию в радиусе до 25-ти километров. Руководством штаба ликвидации аварии было принято решение поджечь нефть и ограничиваться только локализацией разливающейся горящей нефти. Биологическое разложение. Разложение нефтепродуктов и замазученных отходов иногда можно обеспечить, используя биологические процессы. Биоразложение нефти с помощью микроорганизмов может иметь место только на границе раздела между нефтью и водой, поэтому на берегу нефть необходимо перемешать с влажным субстратом. Скорость разложения будет зависеть от температуры и доступа кислорода и соответствующих питательных элементов, содержащих азот и фосфор. Некоторые компоненты нефти, такие, как смолы и асфальтены устойчивы к разложению, и до 20% исходного материала может остаться неподверженным к разложению даже после длительного периода времени. Один из методов предусматривает распространение нефти и замазученных материалов на суше для дальнейшего оставления их с этой целью. Иногда этот метод называют перепахиванием (лендфарминг). На то, чтобы основная масса нефти разложилась, может уйти до трех лет, хотя на скорость разложения нередко влияют регулярная аэрация почвы и внесение удобрений, таких, как мочевина и фосфат аммония. Такой метод может применяться только при относительно небольших разливах, в силу того количества площади земли, которое может потребоваться для реализации этого метода (0.25 гектаров на 100 тонн нефти). Загрязненный материал не доложен содержать больше, чем несколько процентов нефти, и в идеальном варианте, участок земли, выбранный для этого, не должен представлять большой ценности, располагаться далеко от источников питьевой воды, а почва должна иметь плохую проницаемость. Другим эффективным способом интенсификации процесса разложения является применение метода компостирования, особенно, если используются такие естественные сорбенты, как солома, торф и кора. При условии, что смесь будет содержать в себе относительно невысокие уровни нефти, её можно раскладывать на кучи в целях облегчения компостирования. В связи с тем, что такие кучи способны удерживать тепло, такой способ особенно подходит для более холодного климата, там, где разложение нефти на участках перепахивания происходит замедленно. Однако он применим только при операциях небольших масштабов. 71 ГЛАВА 5. МОНИТОРИНГ И АНАЛИЗ 5.1 Наблюдение нефти на воде и берегу Вы должны знать о некоторых свойствах, которые ошибочно можно принять на нефтяные пятна: - Тени облаков; - Рябь на поверхности моря; - Слой морских водорослей на мелководье; - Сбросы сточных вод с высоким содержанием отстоя; - Цветущие водоросли. Нефть распространяется быстро, и большинство нефтяных жидкостей растекаются слоем примерно в 0.1 мм (100 микрон), но и обширные площади могут быть покрыты и более тонким слоем нефти. В определенной степени толщину нефти можно оценить по ее цвету согласно таблице 6. Таблица 6 - Степень толщины нефти в зависимости от цвета Цвет Ед. изм./микрон Серебристый глянец на поверхности воды 0.08 Первый след цветности 0.15 Яркие полосы цвета 0.3 Цвета становятся тусклыми 1.0 Темные цвета 2.0 Черный более 2.0 5.2 Технические средства наблюдения и применяемые методы Визуальное наблюдение и регистрация.Для получения точного отчета о масштабах и количестве нефти на воде могут потребоваться систематические облеты интересующего района. Для защиты глаз от слепящего света и помощи в поисках нефти желательно надевать солнцезащитные очки. Хорошие план или карта (обычно достаточно фотокопии) с большим масштабом могут понадобиться, чтобы отметить форму нефтяного пятна и пометить его толщину и т. д. Визуальное цветное фотографирование (0.4-0.7 микрон). Может понадобиться для инвентаризации загрязненных районов, особенно районов побережья. Дает представление о мощности нефтяного пятна. Наилучшие результаты достигаются в ясную солнечную погоду. Если слишком много облаков, то фотографии могут оказаться недостаточно контрастными. Другие практические советы: - постараться фотографировать с вертикального положения; - устанавливать минимальное время экспозиции (выдержку) (не менее 1/250 сек); - зона перекрытия фотографий примерно 20%; - пользоваться высокоскоростной цветной пленкой (200 или 400 ASA); 72 - пользоваться поляризационным светофильтром. Термоинфракрасный линейный сканер. Может показать максимальную протяженность нефтяного пятна, дать некоторую информацию по толщине, так как тонкая пленка нефти выглядит холодной, а толстый слой – теплым. Лучше всего использовать его вместе с ультрафиолетовым сканером и зрительными образами. В состав оборудования входят бортовая система обнаружения, включающая в себя инфракрасную линейную сканер-камеру и дополнительное оборудование, а также наземную систему приема данных и просмотра в режиме реального времени. Зависит от малейших колебаний температуры и поэтому в высшей степени зависим от метеорологических условий (туман, облачность, шторм на море – все это может дать плохие результаты). Возможны ошибки в интерпретации данных, например: холодная вода в кильватере за судами летом, сброс нагретых стоков или беспорядочные образования облаков. Ультрафиолетовый линейный сканер. Датчик обнаруживает ультрафиолетовое излучение солнца, отраженное нефтью, и дает точную оценку площади разлива. Он может также определить загрязнение углеводородами или иными продуктами. Располагая информацией от инфракрасного или ультрафиолетового сканеров, есть возможность получить точную оценку объемов нефтяного пятна. Прибор работает только в дневное время. Бортовое радарное устройство бокового обзора (SLAR). Радар, позволяющий получать радиолокационное изображение, передающий энергетические импульсы в микроволновом диапазоне. Радар получит обратно сигнал, который был диффундирован, дифрагирован или абсорбирован объектами на воде. Нефть оказывает демпфирующее воздействие на капиллярные волны на воде и дает самое незначительное отражение, поэтому на экране нефтяное пятно выглядит черным. По обеим сторонам плоскости диапазон составляет 20 миль (если принять рабочую высоту наблюдения в 6-7 тыс. метров над уровнем моря), и применяется для демонстрации максимальной протяженности нефтяного пятна. Он способен работать как в дневное, так и ночное время, и погодные условия ему не помеха, за исключением штормовых. Он не дает данных по толщине пятна. Микроволновый радиометр. Этот прибор замеряет естественную энергию сверхвысоких частот, посланную или отраженную окружающей средой. Он особенно хорош при замерах толщины слоя нефтяного пятна и поверхностной площади, и поэтому выдает хорошие данные для расчета объема разлитой нефти ( 20%). Облучаемая площадь невелика, так как для получения максимальных результатов приходится летать на малой высоте. Лазерный флуорометр. Излучает энергию в ультрафиолетовом диапазоне и получает ее назад в видимом диапазоне. Применяется для получения данных о типе углеводородов (тяжелые, средние и легкие), толщине тонкослойных нефтяных пятен и спектральные «отпечатки» углеводородов, которые можно сравнить с уже имеющимися данными. Он может работать как днем, так и ночью, но не во время туманной или дождливой погоды. Район охвата невелик, так как приходится летать на малой высоте. |