Методы сбора разлившегося на водной поверхности нефтепродукта

При ликвидации разливов нефтепродуктов на водных поверхностях прежде всего следует максимально удалить нефтяное пятно, для чего применяют механические и физико-химические методы.

Механические методы предполагают применение разнообразных стационарных, переносных, плавучих устройств, систем, плавсредств и приспособлений.

Сбор нефти и нефтепродуктов с воды может производиться нефтесборщиками, а также нефтесборными устройствами, работающими от штатных насосов танкеров и барж. В качестве примера можно привести разработанный и изготовленный специальный сборник нефти с поверхности рек, рассчитанный на работу в широком диапазоне температур воды и воздуха. При температуре воды, близкой к нулю, осуществляют подогрев ограниченного объема воды непосредственно перед сбором нефтяной пленки. На сборнике предусмотрена также очистка собираемой жидкости от механических примесей. В нашей стране на практике применяют нефтесборные машины порогово-центробежного типа Са 1—10, Са 2—15 и Са 3—35 производительностью по водонефтяной смеси соответственно 10, 15 и 35 м³/ч.

В 1990 г. в США запатентована конструкция плавучего устройства для сбора нефти, отличающегося тем, что оно оборудовано двумя полыми барабанами, размещающимися на общей оси. При своем вращении барабаны поднимают нефть с поверхности воды и направляют ее в сборный лоток, с которого она поступает на дальнейшую переработку.

Для очистки небольших водоемов германской фирмой «Масона» разработан малогабаритный нефтеулавливатель массой 51 кг с размерами 0,32×0,32×1,10 м. Устройство не содержит подвижных и трущихся деталей. Принцип действия его основан на разнице удельных масс воды и нефтепродуктов. Вещества разделяются при помощи системы подачи и отвода жидкостей.

Применение широкого спектра физико-хищнических методов зависит от характера загрязнений. Термический метод связан с выжиганием слоя нефти после локализации нефтяных пятен на поверхности воды. Его применение возможно при достаточной толщине слоя и сразу после загрязнения, до образования эмульсий с водой. Сложность метода состоит в начальном поджоге нефти и поддержании ее горения на водной поверхности, но он обеспечивает высокую полноту сжигания (до 80—90%). Этот метод, как правило, применяется в сочетании с другими методами ликвидации разлива. Однако сжигание в известной степени опасно и может иметь непредсказуемые для природы последствия. В прибрежной полосе акватории сжигания нефтепродуктов вообще не следует допускать.

Следующий физико-химический метод основан на процессе отверждения нефтепродуктов для придания им твердой или желеобразной консистенции. Применяют разбрызгиваемые по поверхности нефтяного пятна расплавленный парафин или его отработанные остатки, расход которых составляет 15—20% от массы собираемого нефтепродукта. Также используют раствор поливинилового пластика в летучем растворителе для опрыскивания нефтяного пятна, которое покрывается сеткой из тонких волокон, удаляемых затем механическим способом.

Сущность эмульсионного метода заключается в том, что в результате механического, теплового и физико-химического воздействия происходит дробление массы нефтепродукта на отдельные капли с одновременным удалением с очищаемой поверхности.

В зарубежных литературных источниках встречается информация еще об одном физико-химическом методе, основанном на применении веществ, вызывающих погружение нефти на дно. В этих целях используют осаждающие агенты, которые вместе с поглощенными нефтяными загрязнениями опускаются на дно, принося значительный ущерб бентосным организмам — животным и растениям, которые основную часть своей взрослой жизни проводят на дне или в толще дна водных объектов. Такой способ очистки нельзя считать эффективным и экологически безвредным.

Для удаления нефтяных загрязнений с водной поверхности раньше других физико-химических методов стали применять сорбционный метод, предусматривающий использование сорбентов — веществ, которые в результате адсорбции (абсорбции) поглощают нефть. Механизм сорбции весьма детально описан в специальной литературе. Важный показатель сорбирующего материала — сорбционная емкость — количество нефтепродукта, поглощаемое единицей сорбента.

Основные требования, предъявляемые к сорбентам, — безвредность, эффективность, способность к многоразовому использованию, плавучесть. Для повышения плавучести и сорбционной способности используемые материалы стали подвергать специальной обработке — гидрофобизации (водооттал ки ваемости).

В качестве сорбентов используют природные вещества (минерального и растительного происхождения) и искусственно приготовленные (дисперсные кремнеземы, слоистые и слоисто-ленточные силикаты, бурый уголь, бумагу, шерсть, сосновую кору, опилки и др.). Их сорбционная емкость находится в пределах 0,3—30 кг/кг. Наибольшей сорбционной емкостью обладают графитовые сорбенты (40—80 кг/кг), которые к тому же не тонут на воде. Большое внимание в отечественной и зарубежной литературе уделяется применению в качестве сорбентов нефти материалов на силикатной основе (перлит, керамзит, вермикулит, вспененные графиты и др.). Эти минеральные вещества достаточно дешевы, однако поглотительная способность их зачастую невысока и, кроме того, возможно потопление агломератов с нефтепродуктом.

Широко распространены сорбенты на растительной основе (торф, опилки, кора, целлюлоза, сено и др.), а также синтетические материалы, такие как поливинилхлорид, нейлон, полипропилен. Природный и синтетический латексы также применяются для этой цели. Неплохими сорбентами являются синтетические и природные каучуки и резины. Искусственные волокна изготавливают на самой различной основе, этим объясняется их различное сродство к нефти и нефтепродуктам и эффективность. Так, капроновая нолиаминовая нить — эластик — поглощает нефти в 23 раза больше собственной массы, а комэлан — только в 5 раз.

Высокой сорбционной емкостью обладают пенопласты, поскольку имеют хорошо развитую пористую структуру. Так, измельченный пенопласт поглощает нефть в соотношении 1: 35. Однако наиболее перспективным считают полиуретановой пенопласт, изготовленный на основе сложных полиэфиров.

Для морских акваторий, где работы осложнены волновыми явлениями, перспективными являются сорбенты, которые при взаимодействии с нефтепродуктом образуют так называемые одеяла, их можно снять с поверхности воды с помощью нефтемусоросборщиков.

Адсорбенты могут выпускаться в различных формах: как маты, салфетки, рулонный материал, складывающиеся в гармошки листы, мешки, подушки, ленты и т. д.

Схема использования сорбентов в борьбе с разливом нефти в общих чертах следующая:

• — ограждение нефтяного пятна бонами для препятствия его растекания;
• — нанесение на загрязненную поверхность сорбирующих материалов, причем поверхность должна быть покрыта полностью; для этого используют суда, лодки, самолеты, вертолеты и другие подвижные средства;
• — непосредственное поглощение, время которого определяется в соответствии с индивидуальными рекомендациями;
• — сбор отработанных сорбентов с помощью мусорщиков, тралов, неводов;
• — при возможности регенерация сорбента — извлечение адсорбированной нефти, восстановление свойств сорбента.

Сорбционный метод наиболее эффективен при удалении нефтепродукта, растекшегося на поверхности воды в виде пленки толщиной не более 2 мм.