План по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на акватории морского порта Калининград (стр. 24 )

Технологии и способы утилизации собранной нефти и отходов

Сепарация

Собранную вместе с нефтепродуктом воду отделяют от нефтепродукта во временном хранилище на месте разлива, как посредством отстоя, так и с помощью нефтесборного устройства. Однако некоторое количество воды будет неизбежно присутствовать в нефтепродукте в виде эмульсии обычно содержащей от 50 % до 85 % воды. Там, где это возможно, эти эмульсии обрабатывают на месте разлива для уменьшения объема транспортируемой жидкости.

Расслоение эмульсии

Обработка нестабильных эмульсий в больших количествах производится путем отстоя или тепловой обработки с последующим отстоем. При нагревании вязкость нефтеводяной смеси снижается, что способствует скорейшему и более эффективному расслоению. Вследствие высокой вязкости эмульсии естественная циркуляция недостаточна для обеспечения теплопроводности внутри хранилища. В результате существует вероятность образования местных скоплений водяного пара, что может привести к разрыву резервуара, если для подогрева эмульсии используются паровые змеевики или же подача пара осуществляется непосредственно в резервуар. Для предотвращения подобной ситуации нефтеводяную смесь нагревают в процессе циркуляции от внешнего теплообменника, температурный режим которого можно регулировать в безопасном рабочем диапазоне, при этом температура окружающей среды должна быть на 8°С ниже точки вспышки нефтепродукта. В общем случае будет использован диапазон рабочих температур 60-66°С с предельно возможной температурой 80°С.

Устойчивые эмульсии  разрушаются с помощью имеющихся в промышленности деэмульгирующих химических веществ. Эти вещества, которые при добавлении их в относительно малых концентрациях (0,1 - 0,5 % от обрабатываемого объема) уменьшают стабильность эмульсии, в результате чего вязкость понижается или же достигается разделение фаз нефтепродукта и воды. Обработка производится во время перекачки эмульсии из одного резервуара в другой, так как при этом обеспечивается хорошее перемешивание и расходуется минимальное количество деэмульгатора. Деэмульгатор можно впрыскивать во входной патрубок насоса или в статический смеситель, встроенный в вакуумный заборник насоса. После разделения водная фаза содержит большую часть деэмульгатора и до 0,1 % нефтепродукта, поэтому ликвидировать такую воду следует с определенной осторожностью.

Использование деэмульгаторов для скорейшего отделения воды от нефтепродукта после их сбора рекомендуется по следующим причинам:

нефтепродукт будет скорее принят к обработке на нефтеперерабатывающем предприятии, если он содержит лишь небольшое количество примесей, таких как вода и песок; возможно, снизить транспортные расходы, если 50-80% материала будет удалено до перевозки с места разлива.

Стабилизация

Задачей этого метода является переработка материала для придания ему таких физических и химических свойств, чтобы его можно было бы использовать в качестве заполнителя или захоронить на свалке. Процессом смешивания связывающих элементов и загрязненного нефтепродуктом песка можно получить инертный, чистый и простой в обработке материал, который легко транспортировать и складировать. Этот материал можно формировать и сразу использовать или складировать для дальнейшего использования при строительстве дорог или других инженерных строительных работах.

Негашеная известь (окись кальция), которую обычно получают на цементных заводах, является хорошим связывающим веществом. Одно из преимуществ негашеной извести над другими материалами состоит в том, что тепло, выделяющееся при ее реакции с водой в отходах, снижает вязкость нефтепродукта, что, в свою очередь, улучшает абсорбцию. Обычную негашеную известь можно использовать с или без использования добавок таких, как сульфат алюминия или фосфо-гипс.

Другим вариантом связывающего вещества является смесь негашеной извести с измельченной золой топлива, используемого на электростанциях, или смесь цемента с измельченной золой. Стабилизация возможна и с использованием разнообразных патентованных гидравлических связующих агентов (например, Кемфикс, Петрификс, Сиалосальк). Они часто используются вместе с каким-либо смесителем, который производит смешанный материал в форме порошка или твердых блоков, которые стабильны и практически нерастворимы.

Оптимальное количество необходимого связывающего вещества зависит от содержания воды в отходах, а не содержания нефтепродукта, и определяется экспериментально на месте. Для негашеной извести расход составляет от 5 до 20% общего веса обрабатываемого материала. Обработку можно производить либо путем смесителя, либо слойным методом. Первый метод требует постоянного использования барабанного смесителя. Меньшие количества можно обрабатывать в бадьях, используя стандартный цементный миксер. В другом случае, при условии достаточной площади использование слойного метода будет экономичнее. Отходы раскладываются на глубину около 0,2-0,3 м и смешиваются с использованием разбрызгивающего миксера (типа дорожных измельчителей) для внесения извести в слой отходов.

Захоронение на свалке

Этот метод успешно используется для обработки отходов нефтеперерабатывающих заводов и может дать возможность обработать при умеренных затратах относительно свежий, неразложившейся нефтепродукт в случае разлива, но при условии наличия специальной площадки.

Многие компоненты нефтепродуктов (особенно более лёгкие фракции) разлагаются под действием микроорганизмов при условии снабжения кислородом, а иногда и питательных веществ.

При обработке в грунте процесс состоит в следующем:

Подготовить площадку: убрать все с поверхности и вскопать верхний слой.

Разложить слой отходов ровным слоем толщиной от 20 до 100 мм при использовании более 100 тонн на гектар (40 тонн на акр). Оставить разлагаться (дни или месяцы) пока нефтепродукт не потеряет липкость.

Вскопать для аэрирования и, следовательно, для ускорения разложения, и повторять это ежемесячно, а спустя 6 месяцев - каждые 3 месяца.

При необходимости можно добавить известь для увеличения рН почвы выше 6,5. Использование удобрений таких, как мочевина или фосфат аммония усилит процессы разложения, хотя такая необходимость возникает редко.

Жидкие отходы можно загружать шлангом с грузовиков-илососов. Твердые отходы можно раскладывать с помощью самосвалов и распределять бульдозером до равномерного слоя.

Площадка будет готова к обработке следующей порции отходов через два-три года (быстрее при более низком содержании нефтепродуктов).

Потенциальным воздействием на окружающую среду при этом методе можно считать испарение летучих компонентов с площадки и выщелачивание водорастворимых компонентов в слое грунтовых вод или рядом с ним. Вследствие испарений нельзя размещать эти площадки рядом с населёнными районами. Следует также избегать и районов вблизи озёр или берегов для предотвращения загрязнения грунтовых вод, питающих эти водоёмы. После разложения, не разлагаемые фракции (дёготь) нефтепродукта останутся в почве. Эти фракции не несут прямой угрозы окружающей среде, так как они не летучи и почти нерастворимы. Однако после прекращения использования этой площадкой ее необходимо покрыть чистым песком.

Сжигание

Неуправляемое сжигание не является удовлетворительным методом за исключением небольших количеств нефти и на отдаленных участках, так как:

образуются дым и тяжелые смолы; имеется риск растекания нагретой нефти и попадания в субстрат из-за понижения вязкости; отсутствует соответствующее оборудование для обработки осадков, получаемых в процессе горения.

3.1.4. Технологии и способы реабилитации загрязнённых территорий

Обычно рекультивация загрязнённых земель, загрязнённых нефтепродуктом проводится в два этапа: технический и биологический.

Техническая рекультивация замазученных почв и грунтов предполагает следующие мероприятия: землевание, сгребание и вывоз загрязнённого слоя или выжигание. Биологический этап предполагает постепенное восстановление экосистемы.

Замена почвы проводится при разливе нефтепродукта на ограниченных участках и проникновении на глубину более 10 см. Сжигание почвы производят лишь в крайних случаях, так как оно сопровождается образованием канцерогенных веществ.

Механизм самовосстановления экосистемы после нефтяного загрязнения достаточно сложен. Процесс естественного самоочищения почвы под влиянием природной микрофлоры является длительным (более 10-25 лет) и зависит от физико-химических свойств почвы и пролитого нефтепродукта. Сокращение этого периода достигается путем применения системы биологической рекультивации, включающей в себя комплекс следующих агротехнических мер:

рыхление (снижает дефицит кислорода и разрушает гидрофобную пленку поверхностных нефтяных компонентов, реально ускоряя физико-химическую и микробиологическую деструкцию нефтепродукта);

известкование (ускоряет разложение метанонафтеновых структур, улучшает агрохимические свойства почв, компенсируя сниженное загрязнением количество поглощенного кальция и магния);

внесение минеральных удобрений (проводится на фоне известкования для увеличения активности природной микрофлоры);

внесение сорбентов (засыпка сорбентом пройденных в грунте траншей для фильтрационной очистки грунтовых вод, выносящих нефтепродукт).

Вопрос о самоочищении морских вод от нефтяного загрязнения изучен весьма слабо. В этом сложном комплексном процессе ведущее положение занимает биологический фактор, при котором в результате деятельности нефтеокисляющих организмов происходит трансформация нефтяного загрязнения до простых соединений (углекислоты и воды), накопление нового органического вещества в результате нарастания биомассы микроорганизмов. Однако естественные процессы самоочисток уже не справляются по причине систематического попадания нефти и нефтепродуктов в морскую воду. За последние годы накоплен значительный материал по разработке различных методов для устранения нефтяных загрязнений.

Один из доступных методов для реабилитации загрязненной акватории - применение олеофильных сорбентов. Технология применения сорбентов описана в п. п. 3.1.2.

Сорбенты в равной степени химически и биологически инертны, а так же безвредны как для животного, растительного и подводного мира, так и для здоровья человека. Высокая скорость абсорбции снижает время и соответственно стоимость проводимых работ. Эффективность применения сорбента не зависит от температуры окружающей среды и погодных условий. Если нефть удаляется с поверхности воды, то волны, ветер, дождь и т. д. только ускоряют процесс сорбции.