Ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов

метки: Нефтепродукт, Разлив, Аварийный, Ликвидация, Локализация, Способ, Предупреждение, Загрязнение

ВЕДЕНИЕ

Одной из распространенных последствий нефтегазовой промышленности является загрязнение почвенного покрова углеводородами и продуктами их переработки. Э кологически е проблем ы , связанные с нефтяным загрязнением или загрязнение нефтепродуктами, становится все более актуальным в России . Для нефтегазового комплекса рассматриваемые проблемы выражаются:

• В росте общей площади нарушенных территорий при низких темпах их восстановления;
• Б ольшой загрязненности территорий в районах действия нефтегазового комплекса;

• В ысокой степени техногенных нагрузок на окружающую среду от нефтедобывающих предприятий и трубопроводного транспорта;
• Н едостаточной развитости природоохранной инфраструктуры;
• С истем предотвращения и снижения негативных воздействий на природную среду;
• С редств объективного контроля полноты и качества выполнения проектных решений;
• С облюдения экологических норм на всех этапах эксплуатации и реабилитации природных комплексов [1].

Добыча и транспортировка углеводородного сырья , является одним из главным фактором загрязнения природной среды нефтью, пластовыми водами, буровыми растворами и прочими промышленными отходами.

Комплекс работ по строительству жилого дома

... земли — 115,10. Уровень ответственности здания II. Система высот Балтийская. Комплекс работ по благоустройству территории предусматривает устройство заасфальтированных въездов шириной 5 м, пешеходных тротуаров шириной ... в холодный период и условий инсоляции в основных помещениях зданий. Площадка строительства располагается в жилой черте города. Вертикальная планировка участка выполнена с учетом ...

Экологическая ситуация , сложившаяся в настоящий момент в нефтегазодобывающих районах страны требует регулирования техногенного воздействия на окружающую среду, учитывающего не только экономические потребности, но и состояние природных ресурсов.

В недрени е в практику эффективного хозяйственного механизма рационального природопользования решит проблем у сохранения слабоустойчивой к антропогенному воздействию окружающей среды [2].

В настоящее время существует ряд основных мероприятий для ликвидации нефтезагрязнений почв:

• Л окализация и изоляция разлившейся нефти;

• С бор пленочной нефти с помощью различных устройств и материалов;
• В ыжигание разлившейся нефти;
• З асыпка аварийных участков песком или торфом [3].

Целью работы

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• И зучить теоретические и законодательные основы очистки нефтезагрязнения;
• Р ассмотреть современные методы очистки грунта (почвы) от нефти и нефтепродуктов ;
• П ровести сравнительный экономический анализ методов биологической очистки загрязненных нефтепродуктами почв.

Объект исследования

Предмет исследования

Глава 1. Нефтяное загрязнение почвы

1. 1 . Нефтедобывающая промышленность и з агрязнен ие почв ы

Исторически сложилось так, что большая часть имеющейся нефтяной инфраструктуры РФ (в частности, трубопроводы) создана в середине—конце прошлого века, и к настоящему времени порядка 30% этих трубопроводов имеют 30-летний срок эксплуатации, не отвечающий современным требованиям безопасности .

Анализ данных свидетельствует, что основная часть запасов нефти расположена в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре (ХМАО – Югре) и количество аварий, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов, произошедших на территории ХМАО — Югры, многократно превышает количество аварий, произошедших на территории остальных субъектов УФО.

В связи с этим необходимо подробнее рассмотреть и дать оценку состояния компонентов окружающей среды территории ХМАО — Югры.

Почвенный покров и почвы ХМАО – Югры отличаются интенсивным проявлением гидроморфизма и сильной заболоченностью. В 2013 г. исследования почвенного покрова проводили 57 предприятий на территории 268 лицензионных участков. В 1311 пунктах мониторинга суммарно было проведено 24 365 измерений загрязняющих веществ и параметров.

В таблице 1 приведены данные о содержании загрязняющих веществ в пробах почв по результатам многолетних наблюдений в период 2009–2013 гг.

Показатель	Единицы измерения	ПДК	2009	2010	2011	2012	2013	Отношение среднего 2013 г. к ПДК
рН	ед. рН	—	5,6	5,4	5,6	5,2	4,6	—
Органическое вещество	%	—	11,2	9,9	13,2	17	19,1	—
Обменный аммоний	мг/кг	—	10,4	9,8	7,5	11,6	10,8	—
Сульфаты	мг/кг	—	95,6	145,7	103,9	115,3	78,3	—
Фосфаты	мг/кг	200,0	63,5	67,8	76,1	62,6	70,2	0,35
Хлориды	мг/кг	—	102,1	73,6	114,8	77,1	81,8	—
Нефтепродукты	мг/кг	—	407,9	323,6	381,6	527,5	370,4	—
Нитраты	мг/кг	130	3,9	3,16	2,66	2,4	2,68	0,02
Бенз (а) пирен	мг/кг	0,0200	0,0040	0,0058	0,0039	0,0030	0,0026	0,13
Железо подв .	мг/кг	—	2 476,0	1 687,9	751,8	2 400,7	1 579,7	—
Свинец подв .	мг/кг	6,0	6,0	3,1	1,1	1,2	1,6	0,27
Цинк подв .	мг/кг	23,0	11,7	6,6	3,3	4,1	4,6	0,20
Марганец подв .	мг/кг	140,0	106,0	194,3	37,9	53,9	49,2	0,35
Никель подв .	мг/кг	4,0	4,3	1,2	0,9	1,5	1,4	0,35
Хром подв .	мг/кг	6,00	12,30	4,22	0,90	2,20	1,70	0,28
Медь подв .	мг/кг	3,0	2,4	1,1	0,6	1	1	0,33

Таблица 1 — Содержание загрязняющих веществ в пробах почв ХМАО — Югры в период 2009–2013 гг .

В 2013 г. на территории автономного округа введено в разработку 8 новых месторождений, начата эксплуатация 4040 новых добывающих скважин, что свидетельствует о том, что степень техногенного преобразования окружающей среды в районах освоения нефтяных месторождений ежегодно увеличивается.

По информации АУ ХМАО – Югры «Научно-аналитический центр рационального недропользования им. Шпильмана» по итогам 2013 г. в автономном округе добыто 255,1 млн т нефти (на 2,0 % ниже уровня 2012 г.)

С начала разработки нефтяных месторождений на территории автономного округа (с 1964 г.) по состоянию на январь 2014 г. накопленная добыча нефти достигла уровня 10 475,1 млн т .

Ситуацию усугубляют аварии и разливы, которые происходят не только на кустовых площадках, но и на трубопроводах различного назначения: водоводах, внутрипромысловых и межпромысловых нефте — и газопроводах. Причина высокой аварийности трубопроводов заключается в сверхнормативной эксплуатации трубопроводов и несовершенстве технологий антикоррозийной защиты. В связи с этим подавляющее большинство аварий изношенных трубопроводов происходит из-за внутренней и внешней коррозии.

По данным, представленным нефтегазодобывающими компаниями, в 2013 г. на нефтепромыслах автономного округа зарегистрировано 2794 аварийных разлива, связанных с добычей углеводородного сырья. Из них на нефтепроводах произошло 1285 аварийных отказов (инцидентов), на водоводах – 1509 аварийных отказов. Площадь загрязнения составила 95,539 га .

Основные причины аварий на трубопроводах [6, 7], эксплуатируемых на территории автономного округа, представлены в таблице 2.

Год	Количество аварий	Причины аварий				Масса ЗВ в момент аварии, тонн
		Коррозия	Механические повреждения	Строительный брак	Прочие
2008	5007	4870	7	64	66	5622,832
2009	4797	4727	6	27	37	5781,492
2010	4371	4308	7	11	45	5385,343
2011	3601	3485	17	75	24	5265,174
2012	3209	3154	12	20	23	4895,818
2013	2831	2684	16	64	67	3105,487

Таблица 2 — Аварийность на нефтепромысловых трубопроводах на территории округа за период с 2008 по 2013 гг.

1.2 Изменения почвы в результате нефтяного загрязнения

Токсическое действие углеводородов нефти отрицательно воздействует на почвенный покров, а именно, изменяет морфологию, физические и химические свойства почв .

Богатые парафинами, смолами, асфальтенами , компоненты нефти закупоривают поры и каналы почвы, в результате создаются анаэробные условия, что приводит к нарушению влагообмена в почве и окислительно-восстановительных процессов .

Гидрофобный подпочвенный слой из смеси сырой нефти и почвы понижает влагоемкость, но увеличивает способность к накоплению влаги в верхних слоях .

Нефть проникает на глубину 5-10 см, хотя иногда мощность битуминизированного слоя достигает 40-50 см. Глубина и скорость проникновения нефти зависит от физико-географической зоны .

В результате нефтяных загрязнений меняется строение почв. Происходит слипание мелких частиц с образованием крупных, или насыщения микрочастиц нефтью, которые становятся водоустойчивыми. Меняется характер границ между горизонтами, заметно увеличивается вязкость и плотность почвенной массы .

В почвах происходит подще-лачивание , рН водной взвеси в верхних горизонтах почв увеличивается на 1-2 единицы. Наличие нефти и нефтепродуктов понижает самоочищающую способность почвы. Прекращение роста растений наблюдается при концентрации в почве 3500 мг/кг почвы [ 8 ].

При чрезвычайно сильном загрязнении основную роль в негативном влиянии играют трудноразложимые тяжелые фракции .

Тяжелые фракции нефти образуют механический барьер между корневой системой и окружающей средой, затрудняющий питательный и водно-воздушный режим [ 5 ].

Многие составляющие нефти могут легко усваиваться через корневую систему растений и создавать повышенные уровни их содержания в биомассе [ 5 ]. Стимулирующий рост растений часто отмечается в условиях полупустынь и пустынь на богатых битумами почвах, находящихся над районами глубинных разломов нефтеносных территорий. Длина таких растений в 2-3 раза выше, чем на незагрязненных участках, нарушаются нормальные пропорции во внешнем облике растений, возникают наплывы, наросты, утолщения, придающие отдельным экземплярам уродливый облик, наблюдается сильная поврежденность растений вредителями [ 7 ].

Степень загрязнения	Содержание НП в почве, мг / мг сухой почвы.
	Минеральная	Органическая
Легкая – умеренная: некоторое уменьшение роста растительности; временное ухудшение свойств.	500 — 20000	40000 — 150000
Умеренная – высокая: только некоторые растения развиваются нормально; восстановить почву можно за 3 года.	20000 — 50000	150000 — 750000
Высокая – очень высокая: нефть на глубину 10 см; восстановление возможно 3 – 5 лет.	Более 50000	Более 750000

Таблица 3 – Относительная степень загрязнения почв

Глава 2 . Современные методы очистки грунта ( почвы ) от загрязнения нефтью и нефтепродуктами

Процессы естественного восстановления экосистем довольно длительны, поэтому компоненты окружающей среды, на которые распространяется влияние аварий и разливов, требуют восстановления и рекультивации. Работы по рекультивации трудоемки и весьма затратные.

Следует принимать во внимание тот факт, что рекультивационные работы зачастую проводятся с нарушением требований, утвержденных Приказом Минприроды РФ и Роскомзема от 22 декабря 1995 г. № 525/67 «Об утверждении Основных положений о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы».

Зачастую проблема аварийных разливов нефтепродуктов решается путем отсыпки песком, при этом проблема загрязнения не решается, а напротив, особенно усложнена, так как загрязнители остаются в почвах, попадают в поверхностные и подземные воды, способны к миграции .

В настоящее время в Российской Федерации используют способы ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, которые делят на две категории: onsite и offsite .

Технологии offsite используют для обработки загрязненной почвы, предварительно удаленной с поверхности выделенного участка земли.

Технологии onsite применяют непосредственно на месте загрязнения. Технологии onsite и offsite в соответствии с применяемыми методами очистки почв делят на механические, физико-химические, физические, биологические, а гротехнические, комбинированные [ … ].

2.1. Механические методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

К механическим методам относятся первичные мероприятия, например:

• У даление разлитой нефти и нефтепродуктов, откачка нефти в емкости любыми механическими приспособлениями;

• М еханическое удаление загрязненного слоя, вывоз и складирование на специальных площадках или полигонах захоронения;
• З асыпка загрязненной почвы слоем чистого грунта или почвы, в результате чего загрязнитель фиксируется на месте загрязнения;
• И золяция пятен загрязнения созданием полимерных покрытий, гидроизоляцией грунтовых вод. В таких случаях загрязнитель фиксируется на месте загрязнения, но изолируется от определенных сред;
• З апашка (захоронение) верхнего загрязненного слоя почвы в более глубокие слои, при которой происходит искусственное перераспределение загрязнителя в почве.

2.2 . Физические методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

Широкое использование получили физические методы, основанные на использовании электрического тока. Это технологии электрохимической и электрокинетической очистки загрязненных почв.

Данная т ехнологи я, основанн ая на электрохимических методах, использу е тся для очистки почвы от хлорированных углеводородов, фенолов и нефтепродуктов, и обеззараживания грунта и почвы. При пропускании электрического тока через грунты происходит электролиз воды в поровом пространстве, электрофлотация , электрокоагуляция и электрохимическое окисление.

Эффективность окисления фенола — 70-92%. Эффективность обеззараживания — 95-99%. Расход электроэнергии и стоимость очистки составляют соответственно 32-160 кВт·ч / куб.м почвы и 86-260 $/ куб.м почвы .

2.3. Промывка — методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

Очистка почв методом промывки осуществляется с использованием различных растворов. Загрязненные нефтью почвы промывают растворами поверхностно-активных веществ ( ПАВ ) , в качестве которых применяют ОП-10 или оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК).

При использовании 0,02% раствора ОП-10 соотношение грунт: раствор равно 1:16, степень очистки — 99.2%.

При очистке дерновокарбонатных почв от нефтепродуктов раствором ОП-10 концентрацией 0.02% при соотношении грунт: раствор 1:30 степень извлечения составляет 93.5%. После очистки грунт или почва возвращаются и используются для рекультивации земель.

Проблемой является большое количество полученной в процессе очистки воды, загрязненной нефтепродуктами и СПАВ, которую можно очистить на стационарных очистных сооружениях .

Для промывки используются также растворы, с высоким окислительным потенциалом (активный кислород, щелочная среда, активный хлор) с последующим сбором, очисткой дренажных стоков в электрохимическом комплексе. Для обезвреживания грунтов требуется от 12 до 48 месяцев. Нефтепродукты при этом частично вытесняются и извлекаются на очистных сооружениях .

2. 4 Утилизация отходов сжиганием – вторичное загрязнение окружающей среды

Одним из методов удаления нефтяных загрязнений из почвы на месте является их уничтожение путем сжигания. Избыток нефтепродуктов предварительно собирается любым подходящим образом. Этот способ имеет множество отрицательных сторон. При его осуществлении происходит вторичное загрязнение окружающей среды за счет образования продуктов неполного сгорания углеводородов. [3]

Наблюдается также выгорание растений, семян, органических составляющих почвы и нарушение биоценоза в целом, поэтому этот метод применим лишь в случае возникновения критической аварийной ситуации, при больших разливах нефтепродуктов, когда создается угроза источникам питьевого водоснабжения и близко расположенным грунтовым водам .

2. 5 Биологический метод очистки почвы от нефти и не ф тепродуктов

Любой из современных способов сбора, пролитых нефти и нефтепродуктов (выжигание, механический сбор, химические и физико-химические методы) не может обойтись без стадии биологической очистки.

Из всех технологий ликвидации последствий нефтепродуктового загрязнения почв нефтепродуктами, наиболее щадящей к окружающей среде является биоочистка на месте загрязнения. Ее преимуществом является относительная простота технологической реализации установки и эксплуатации, а также относительно невысокие финансовые затраты. Она широко используется во многих странах уже в течение 29 лет, успешно применяется при очистке почв от бензина, дизельного топлива и других нефтепродуктов.

Биологическая очистка представляет собой внесение в почву бактерий, способных разлагать нефтепродукт и вырабатывающих вещества, способствующих его быстрому смыванию (биогенных ПАВ); веществ, необходимых для их роста, а также другие мероприятия для создания для них наиболее благоприятных условий.

В настоящее время в процессе биоочистки используются преимущественно аэробные бактерии. Исследованиями показана их способность активно разлагать углеводороды, определены требования к условиям, наиболее благоприятствующим из росту. Их метаболизм подробно изучен и показано, что продукты переработки микроорганизмами нефтепродуктов не опасны для человека и окружающей среды.

На стадии планирования и осуществления проекта биоочистки для оценки времени очистки (а значит, и стоимости работ), а также выбора оптимальных параметров всего технологического процесса, целесообразными представляются прогнозы хода очистки на всех ее стадиях. Для таких прогнозов широко используют математическое моделирование.

В настоящей работе предлагается модель биоразложения и массопереноса нефтепродуктов в зоне аэрации, учитывающая основные процессы, протекающие при очистке почвы. Применимость модели рассмотрена на основе полевых данных и результатах лабораторных экспериментов. [8]

Глава 3 Оборудование для ликвидации нефтеразлива на грунт (почву)

3.1. Сорбирующий рукав

Предназначен для:

• О кольцовывания места утечки нефти и нефтепродуктов;
• Ог раничения распространения нефтяных загрязнений;
• С оздания защитного барьера вокруг оборудования;

• С бора нефтепродуктов с поверхностей;
• И звлечение нефтепродуктов из труднодоступных мест разливов.

Представляет собой оболочку из полипропиленового микроволокна с большим объёмом наполнения сорбентом « Унисорб ». Используется на твёрдых поверхностях для сорбции мелких утечек нефти и нефтепродуктов.

Рукав сорбирующий применяют как самостоятельное сорбирующее изделие, так и в комплексе с сорбентом и другими сорбирующими изделиями (маты, боны).

Может использоваться в качестве сорбирующего картриджа совместно с заградительными бонами. Рукав сорбирующий используется в качестве средств ликвидации разливов нефтепродуктов, а также в превентивных целях. Работает в любое время года, в любых климатических зонах. Рукав сорбирующий после отработки необходимо утилизировать сжиганием.

Преимущества:

• высокая сорбирующая способность
• универсальность
• износостойкость
• возможность многократного использования
• эффективны на водных поверхностях
• удобен в использовании
• компактная форма изделия

3.2. Салфетки собирающие нефть и нефтепродукты

Однослойные и трехслойные сорбирующие изделия из полипропиленового микроволокна . Для очистки нефтезагрязненных поверхностей, для сорбционной очистки от небольших пятен нефтепродуктов на водной и твердой поверхностях, очистки деталей, механизмов, оборудования и рук, подкладывания под источники возможных разливов топлива.

Предназначены для:

• оперативной ликвидации небольших пятен нефтяных загрязнений

• сбора тонких нефтяных пленок с водной поверхности
• протирания поверхностей, деталей механизмов, оборудования, рук
• подкладки под промасленные металлические детали

Производятся из инертных синтетических волокон (полипропиленового микроволокна ), не образуют токсичных соединений в воздушной и водной среде, а также в контакте с другими веществами.

Салфетки сорбирующие используются для сбора остаточного количества нефтепродуктов при ликвидации аварийных разливов, для удаления избыточного количества смазок и масел с поверхности оборудования и рабочих мест. Салфетки могут подкладываться под источники возможных или постоянных разливов.

Сорбирующие салфетки используются в качестве средств ликвидации разливов нефтепродуктов, а также в превентивных целях. Работают в любое время года, в любых климатических зонах. Салфетки можно подвергать отжиму и использовать многократно. Утилизация отработанных изделий производится сжиганием.

Преимущества:

• высокая сорбирующая способность
• универсальность
• износостойкость
• возможность многократного использования
• эффективны на водных поверхностях
• удобны в использовании

В ЫВОД

Таким образом, в России ежегодно происходят аварийные разливы нефти и нефтепродуктов. Причиной, которых является ряд факторов, одной из которых является сверхнормативная эксплуатация трубопроводов и несовершенство технологий антикоррозийной защиты. В связи с этим подавляющее большинство аварий изношенных трубопроводов происходит из-за внутренней и внешней коррозии.

В результате разлива нефти и нефтепродуктов происходит загрязнение окружающей среды, а именно почвы, которая состоит из минеральных частиц, органического вещества в основном растительного происхождения, почвенной воды, почвенного воздуха и населяющих её живых организмов. Почва обладает плодородием, т.е. способна обеспечивать растения необходимыми питательными веществами и влагой.

Токсическое действие углеводородов нефти отрицательно воздействует на почвенный покров, а именно, изменяет морфологию, физические и химические свойства почв. Богатые парафинами, смолами, асфальтенами , компоненты нефти закупоривают поры и каналы почвы, в результате создаются анаэробные условия, что приводит к нарушению влагообмена в почве и окислительно-восстановительных процессов.

В настоящее время в Российской Федерации используют следующие методы ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: механические, физические, промывка, биотехнологический и другие.

Из всех технологий ликвидации последствий нефтепродуктового загрязнения почв нефтепродуктами, наиболее щадящей к окружающей среде является биоочистка на месте загрязнения. Ее преимуществом является относительная простота технологической реализации установки и эксплуатации, а также относительно невысокие финансовые затраты.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://inauka.net/referat/likvidatsiya-razlivov-nefti-i-nefteproduktov/

1. Бондаренко В.В. Оценка масштаба воздействия аварий при перевозке опасных грузов через густонаселенные районы / В.В. Бондаренко, А.М. Шигапов // Научно-практический и учебно-методический журнал «Безопасность жизнедеятельности». 2014. № 8 (164) — С. 45–49.]. (Дата обращения 27. 12 .2019)
2. Булуктаев , А. А. Изменение эколого-биологические свойства светло-каштановых почв Калмыкии при загрязнении нефтепродуктами / А. А. Бу-луктаев , Л. Х. Саганджиева , Ц. Д. Дорджиева // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: «Химия, биология, экология», 2013. — Т. 13, № 1. — С. 102-107. (Дата обращения 27. 12 .2019)
3. Гаврилин И.И. Некоторые особенности биологических методов очистки почвогрунтов от загрязнения нефтепродуктами/ И. И. Гаврилин, А.М. Шигапов // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 3-1 (22) — С. 43–46. (Дата обращения 27. 12 .2019)
4. Гаврилин И.И. Перспективы использования аборигенной микрофлоры для борьбы с нефтяным загрязнением / И.И. Гаврилин, А.М. Шигапов // IV Информационной школы молодого ученого: Сборник научных трудов, ЦНБ УрО РАН, Екатеринбург, 2014 – С. 326–332.]. (Дата обращения 29 . 12 .2019)
5. Мотузов , Г. В. Экологический мониторинг почв / Г. В. Мотузов , О. С. Безуглова. — М.: Академический проспект, 2007. — 232 с. (Дата обращения 29 . 12 .2019)
6. Трофимов С. Я., Аммосова Я. М., Орлов Д. С. Влияние нефти на почвенный покров и проблема создания нормативной базы по влиянию неф- тезагрязнения на почвы / С. Я. Трофимов, Я. М. Аммосова , Д. С. Орлов // Вестник МГУ Серия 17. — 2000. — № 2. — С. 30-40. (Дата обращения 29 . 12 .2019)
7. Хазиев , Ф. Х. Изменение биологических процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти / Ф. Х. Хазиев , Ф. Ф. Фат- хиев // Агрохимия, 1981. — № 10. — С. 102-111. (Дата обращения 2 9 . 12 .2019)
8. Халимов , Э. Н. Экологические и микробиологические аспекты повреждающего действия нефти на свойства почвы / Э. Н. Халимов , С. В. Левин, B. С. Гузеев // Вестник МГУ Сер. 17. — 1996. — № 2. — C. 59-64. (Дата обращения 29 . 12 .2019)
9. Методы очистки почв от загрязнений нефтепродуктами. [Электронный ресурс] // URL : https://studopedia.info/4-49159.html (Дата обращения 2 9 . 12 .2019)
10. Нефтезагрязнения и основные технологические способы урегулирования последствий . [Электронный ресурс] // URL : http://neftegaz.ru/science/view/764. (Дата обращения 29 .12.2019)