Разработка мероприятий по снижению загрязнения водоемов нефтью | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 20 марта, печатный экземпляр отправим 24 марта.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Заболотских, В. В. Разработка мероприятий по снижению загрязнения водоемов нефтью / В. В. Заболотских, А. А. Кулешова, Е. А. Кулешова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 51 (341). — С. 442-446. — URL: https://moluch.ru/archive/341/76829/ (дата обращения: 06.03.2021).



В статье проведен анализ проблемы загрязнения нефтью и нефтепродуктами водоемов и разработаны комплексы с применением сорбентов для снижения загрязнения водоемов нефтью

Ключевые слова: загрязнения водоемов нефтяные, нефтепродукты, разливы нефти и нефтепродуктов, локализация пятна нефтяного, ликвидация загрязнений, боны, скиммеры, сорбенты.

В настоящее время не уступает своей актуальностью и глобальностью экологическая проблема, связанная с загрязнением окружающей среды от нефтеперерабатывающих предприятий. Наиболее остро данная проблема относится к водным ресурсам, так как загрязнение происходит с достаточно высокой степенью распространения по акватории, в результате приводит к отравлению морских обитателей, не пригодности для питьевого и технического водоснабжения.

Нефть с точки зрения химии представляет собой смесь углеводородов (метановые, нафтеновые, ароматические) в присутствии органических соединений, содержащих серу, азот, кислород. Также в нефти могут содержаться минеральные соли и присутствовать газы. [1]

Рассмотрим теперь причины разливов нефти в акваториях: выбросы загрязняющих веществ в океан, при подводных разработках и добыче минерального сырья, речной сток, прямой сток с суши, перенос загрязняющих веществ через атмосферу, подводные выбросы нефти и газа, аварийные выбросы с судов или подводных трубопроводов.

Условно нефтевоздействие на природу можно разделить на физическое (например, гибель морских обитатель в результате удушья), химическое (токсичность, изменение на клеточном уровне, в большинстве случаев приводит к летальному исходу), экологическое (изменение структуры и свойств воды, исчезновение морских видов в месте обитания), косвенное (потеря среды обитания). [2]

Изменение экосистемы воды в результате загрязнения отражается в повышении значения жесткости, минерализации, увеличение соединений сульфатов и хлоридов, попадание НП в водотоки, родников и неглубоких скважин. [3]

В настоящее время существует широкая база сорбенотов, которая применяется для сбора нефти, а также ведутся разработки новых сорбентов, с повышением их свойств.

При поиске сорбента в литературе, патентах, статьях мною выбран биодеградируемый сорбирующий материал, разработанный русскими учеными, для применения в предлагаемых комплексах.

Данный материал представлен в форме нетканого полимерного плотно волокнистого типа, который сделан из одного либо нескольких слоев волокон биополимера (полигидроксибутират (ПГБ), полилактида (ПЛА) либо их смеси).

Для увеличения износостойкости данное волокно может быть помещено внутри сетки из материалов, таких как полимер, металл, композиционный материал с ячейками от 1 до 10 мм. Его структура позволяет отжимать либо центрифугировать собранную нефть, и затем повторно или многократно использовать. После чего полотно возвращают в среду, где оно использовалось, до полного биоразложения, далее его сорбат подвергают фильтрации от загрязнения и остатков полимера, после чего направляют на переработку.

Экспериментальные данные о сорбционной способности возможных составов, приведенные в патенте, представлены в таблице 1. В ней отражены не только образцы данной разработки, но и существующие сорбенты.

Таблица 1

Характеристики разработанного материала и существующих сорбентов

Номер состава

Материал

Влагоемкость, г/г

Максимальная нефтеемкость, г/г

1

ПГБ

6,91

44,76

2

ПГБ

6,06

43,87

3

ПГБ с 1,5 % наночастиц Si

3,44

30,53

4

ПГБ с 0,1 % наночастиц SiС

2,51

13,96

5

ПЛА

3,83

30,45

6

Смесь ПГБ и ПЛА, 50/50

13,86

15,71

7

Смесь ПГБ и ПЛА, 10/90

9,81

17,03

8

Смесь ПГБ и ПЛА, 90/10

10,44

25,23

1

ПГБ с толщиной 3 мм из 10 монослоев

5,09

48,53

-

Поливинилхлорид/полистирол, волокна прототип

-

38–146

-

Карбамидоформальдегидные пенопласты

RU 2107543

RU 2107543

70–80

12–17

40–50

35–50

-

Полипропилен (US 4107051)

-

14,7–15,5

-

Полиуретановый пенопласт

(RU 2241803)

-

35–45

Исходя из таблицы, можно сделать вывод, что разработанный материал обладает высокой эффективностью — нефтепоглощения, является экологически безопасным, который подвергается полному биоразложению в течение от 2 до 6 месяцев. [4]

Согласно Постановлению Правительства РФ от 21 августа 2000 г. (в редакции от 15 апреля 2002 г) «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов», в зависимости от объема и площади разлива ННП на местности, во внутренних пресноводных водоемах классифицируются на:

− локального значения — до 100 тонн ННП на территории объекта;

муниципального значения — от 100 до 500 тонн ННП;

территориального значения — от 500 до 1000 тонн ННП;

регионального значения — от 1000 до 5000 тонн ННП;

федерального значения — свыше 5000 тонн ННП.

Этапы локализации и ликвидации разливов нефти на воде определяется путем:

  1. анализа операций, выполняемых при локализации и ликвидации разлива нефти;
  2. определения основных функций технических средств, привлекаемых для локализации и ликвидации разливов нефти;
  3. выбора типов техники и средств, выполняющих эти функции. [5]

Для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в водоемах я предлагаю следующие комплексы для локального, муниципального и территориального значения.

В каждом комплексе будет учтено наличие первичных средств пожаротушения, индивидуальной защита СИЗ и СИЗОД, а также средств оказания первой помощи пострадавшим.

Итак, для локального загрязнения предлагаю следующий комплекс с применением бонов, скиммеров и сетки, выполненной из металла, в ячейки которой помещен биодеградируемый сорбирующий материал, представленного на рисунке 1. При обнаружении разлива нефти в первую очередь локализуется при помощи бонов. Далее размещается сетка с биодеградируемым сорбирующим материалом поверх загрязнения, и оставляют для поглощения нефти. Пока один участок разлива подвергается действию сорбирующего материала, в другом работает нефтесборник — скиммер, который при помощи насоса перемещает собранную нефть в емкость для хранения ННП.

Схема для ликвидации локального загрязнения

Рис. 1. Схема для ликвидации локального загрязнения

Следующий комплекс был разработан для муниципального загрязнения, то есть количество разлитой нефти составляет от 100–500 тонн.

В комплекс входит: боны для локализации нефти, скиммеры для сбора нефти, емкости временного хранения материала (рисунок 2). В это варианте используется 2 сетки из металла, в ячейки которой помещен биодеградируемый сорбирующий материал.

При разливе нефти при помощи бонов огораживается загрязненный участок. При помощи оградительных бонов, прикрепленных к лодкам, отделяются небольшие участки разлива, куда помещаются сетки с биодеградируемым сорбирующим материалом. Так же в процессе сбора нефти используются скиммеры по разные стороны загрязнения. После поглощения нефти биодеградируемым сорбирующим материалом, нефть отжимают в емкость для временного хранения ННП, куда также попадает собранная нефть при помощи скиммеров.

Схема для ликвидации муниципального загрязнения

Рис. 2. Схема для ликвидации муниципального загрязнения

Для ликвидации территориального разлива был разработан следующий комплекс. В него входит боны ограждающие и огнеупорные, скиммеры, сетки из металла с биодеградируемым сорбирующим материалом (рисунок 3).

Схема для ликвидации территориального загрязнения

Рис. 3. Схема для ликвидации территориального загрязнения

На первом этапе применяя оградительные боны локализуется разлив. Далее по всему объему будут вестись следующие работы: оградительными бонами выделяются участки, на которых накладываются сетки с биодеградируемым сорбирующим материалом. После на других участках ведется сбор нефти при помощи скиммеров. Далее, на отдельном участке сжигают нефть на поверхности воды. После ликвидации разлива, собранную в емкости нефть утилизируют в специальные места, например, амбары.

В итоге все комплексы можно объединить в одну общую схему, изображенную на рисунке 4, но в зависимости от масштаба и условий разлива нефти, будут выбраны необходимые количества материалов, приборов, единицы техники.

Общая схема ликвидации разлив нефти

Рис. 4. Общая схема ликвидации разлив нефти

Литература:

  1. Практикум по дисциплине «Основы органической химии и химии нефти и газа»: учеб пособие для студ./ под ред. В. Н. Кошелева — М.: РГУ нефти и газа, 2014. — 66 с.
  2. Картамышева, Е. С. Загрязнение мирового океана нефтью и нефтепродуктами / Е. С. Картамышева, Д. С. Иванченко. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 25 (211). — С. 20–23. — URL: https://moluch.ru/archive/211/51597/
  3. Марина А. А., Максимова Ю. А. Загрязнение подземных вод при разработке нефтяных месторождений // Геоэкология и экология водных систем: материалы VIII Всерос. Науч. Студ. Кон. с элементами научной школы имени профессора М. К. Коровина (Томск, 23–27 нояб.2015 г.). — Томск, 2015. С. 337–339.
  4. Патент РФ № RU0002714079, 11.02.2020. Ольхов А. А., Иорданский А. Л., Самойлов Н. А., Ищенко А. А., Берлин А. А. Биодеградируемый сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов и способ его получения // Патент России № RU0002714079. 2020
  5. Постановление Правительства РФ от 21 августа 2000 г. N 613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов». [Электронный ресурс]. — URL: http://base.garant.ru/12120494/
Основные термины (генерируются автоматически): материал, комплекс, ликвидация разливов нефти, нефть, сбор нефти, собранная нефть, локальное загрязнение, муниципальное загрязнение, поглощение нефти, территориальное значение.


Ключевые слова

сорбенты, нефтепродукты, загрязнения водоемов нефтяные, разливы нефти и нефтепродуктов, локализация пятна нефтяного, ликвидация загрязнений, боны, скиммеры
Задать вопрос