Методы ликвидации нефтяных загрязнений на акваториях

При бурении скважин и добыче нефти в результате открытых фонтанов и разрывов подводных нефтепроводов возможны локальные разливы нефти. Очистка поверхности водоема от нефти и нефтепродуктов осложняется рядом факторов: высокой вязкостью нефти, что затрудняет ее отделение от воды; значительными площадями очистки; подвижностью нефтяных пятен под действием ветра и течений; гидрометеорологическими условиями и др.

Для очистки водной поверхности и ликвидации разливов нефти созданы устройства, основанные на различных принципах действия. Разлившуюся нефть удаляют специальными методами и техническими средствами или их комплексом. Они обеспечивают локализацию нефтяного загрязнения, сбор нефти с помощью механических средств, поглощение ее сорбентами, рассеивание нефтяных пленок химическими или биологическими препаратами, сжигание нефти и др.

В настоящее время применяют следующие основные методы ликвидации нефтяных загрязнений водных объектов: механические, физико-химические, химические и биологические [10, см. также Гусейнов Т. И., Алекперов Р. Э. Охрана природы при освоении морских нефтегазовых месторождений: справ, пособие. М.: Недра, 1989].

Основными техническими средствами локализации нефтяного загрязнения являются боновые заграждения, которых в настоящее время известно около 150 видов.

Конструкция бонового заграждения состоит из плавучей, экранирующей и балластной частей. Плавучая часть бона может быть выполнена в виде отдельных поплавков прямоугольного или круглого сечения. Экранирующая часть представляет собой гибкую или жесткую пластину, присоединенную к плавучей части бона и нагруженную для придания устойчивости балластной цепью, трубой или растяжками.

Боны закрепляются на якорях за оба конца или удерживаются с помощью плавсредств либо буксируются в качестве трала. Когда требуется значительная длина заграждений (в случае крупного разлива), боны устанавливают на промежуточных якорях через 30—45 м. Боновые ограждения обычно эксплуатируются при высоте волн до 1,5 м и скорости ветра до 20 м/с (рис. 5.3).

Технические средства для механического сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности загрязненных участков моря можно разделить на две группы: нефтесборные устройства и специально оборудованные суда-нефтесборщики. В ряде случаев оборудование для борьбы с загрязнением изготовляют в виде единых систем, включающих нефтесборные устройства и боновые заграждения, а также средства их развертывания.

Рис. 53. Сбор нефти на акватории с применением бонов:

1 — нефтемусоросборгцик, 2 — боны, 3 — буксировщики бонов, 4 — нефть Нефтесборные устройства в зависимости от способа передвижения и крепления подразделяются на самоходные, стационарные, буксируемые и насосные (устанавливаемые на различных плавсредствах), а по принципу сбора нефти и нефтепродуктов — на абсорбционные, адгезионные, пороговые, центробежные, всасывающие и др.

Для локализации или ликвидации больших разливов нефти на море при открытых фонтанах, разрывах подводных нефтепроводов, а также разрушениях нефтепромыслового хозяйства, вызванных стихийными бедствиями (ураган, шторм, ледовая обстановка и т. д.), служат экспедиционные суда, не имеющие ограничений по погодным условиями и районам плавания. Совместно с ними используются плавучие нефтесборщики, способные по своим мореходным качествам работать в открытом море.

Экспедиционные суда оснащены комплектом боновых заграждений и нефтесобирающими устройствами. Трюмы такого судна используются как емкости для собираемой с поверхности моря нефти. Специальные сепарационные устройства обеспечивают отделение собранной нефти от морской воды. Судно снабжено средствами для погрузки и спуска на воду нефтесборщиков, боновых заграждений и других технических средств, используемых для локализации, сбора и ликвидации разлива. На судне имеются гидрометеорологическая, гидрохимическая и биологическая лаборатории. Кроме того, судно снабжено автоматическими средствами наблюдения за районом разлива, направлением и скоростью движения разлитой нефти. Специальные средства обеспечивают оперативную связь и четкое взаимодействие всех участников операции по ликвидации разлива (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Схема ликвидации аварийного разлива нефти в открытом море с участием экспедиционного судна:

1 — нефтесборщик морской, 2 — нефтесборщик, 3 — средства авиаразведки, 4 — экспедиционное судно, 5 — нефтесборное устройство, 6 — нефтяная емкость, 7 — боновое заграждение Наиболее надежными являются механические способы удаления нефти, и они обладают меньшим побочным эффектом. При этом широко распространены нефтесборочные устройства трех типов: конвейерные, дисковые и ленточные. Конвейерные сборщики имеют наклонный желоб, передний конец которого подрезает при движении судна верхний тонкий слой загрязненной воды и подает ее в емкость, где и происходит сепарация. Дисковые сборщики оснащены дисковыми барабанами, захватывающими при вращении плавающую нефть. Налипшая нефть снимается с дисков скребками или щетками и поступает в емкости. Ленточные сборники представляют собой транспортерную ленту из пористого, легко поглощающего нефть, материала. По мере подъема ленты вода стекает с нее, а нефть затем отжимается из ленты в отстойник.

Серийные суда-нефтесборщики перемещаются при сборе нефти со скоростью 1,5—2 узла и собирают за час до 100 м³ нефти. Их эксплуатируют при высоте волн до 3 м. Для возможности сбора нефти из слоя толщиной 10—30 см суда оборудуют малогабаритными погружными насосами, что позволяет собирать до 1000 м³ нефти в час.

К физико-химическим методам удаления нефти следует отнести применение адсорбирующих материалов. В качестве адсорбентов применяют пенополиуретан, угольную пыль, резиновую крошку, древесные опилки, пемзу, торф, торфяной мох и т. п. Используют даже солому, которая в зависимости от сорта нефти адсорбирует ее в количествах, в 8—30 раз превышающих собственную массу. Используют губчатый материал из полиуретановой пены, который хорошо впитывает нефть и продолжает плавать после адсорбции. По расчетным данным, 1 м³ полиуретанового открытопористого пенопласта может сорбировать с поверхности воды около 700 кг нефти.

Химические способы основаны на применении детергентов и эмульгаторов, т. е. веществ, вступающих в реакцию с нефтепродуктами. Они растворяют нефть в воде, рассеивают ее в виде плавающих пленок, а пленки превращают в эмульсию.

Биологические методы удаления нефтепродуктов основаны на применении микроорганизмов, использующих удаляемые вещества в качестве источника энергии и окисляющие их. Эти способы эффективны в теплой воде, в холодной же воде бактериальное окисление нефти протекает очень медленно (в арктических морях — до 50 лет).

Крупная авария с разливом нефти произошла в Мексиканском заливе. 20 апреля 2010 г. случился взрыв на глубоководной платформе компании «Бритиш Петролеум», в результате которого платформа затонула и произошел излив нефти из скважины с глубины 1500 м. Авария переросла в экологическую катастрофу сначала локального, а затем регионального масштаба. Нефтяное пятно в течение нескольких месяцев распространилось на многие сотни квадратных километров и достигло побережья нескольких штатов США.

Для локализации и ликвидации нефтяного пятна были использованы боновые заграждения, сбор нефти с помощью судов-нефтесборщиков, распыление с самолетов специальных химических веществ, обеспечивающих распад нефти и проведение контролируемого сжигания нефти. Это самый большой разлив нефти в истории США, оказавший громадное негативное влияние на экосистему в регионе и нанесший ущерб в несколько десятков миллиардов долларов.