К. т. н. Бузуев И. И., к. х. н. Сумарченкова И. А.

ФГБОУ ВО Самарский государственный технический университет,

г. Самара, Россия

К вопросу совершенствования технологического процесса ликвидации последствий рАзлива нефти и нефтепродуктов с поверхности воды

Нефтеналивные причалы предназначены для отгрузки на речные суда нефти и нефтепродуктов и являются объектом повышенной экологической опасности из-за высокого риска возникновения технологических аварий и аварийных ситуаций, при которых может произойти разлив нефти и нефтепродуктов в прибрежной акватории.

Технологии локализации, сбора, плавающих нефтепродуктов достаточно хорошо разработаны и широко используются на практике. Процесс ликвидации последствий разлива нефти и нефтепродуктов хорошо отработан и проводится в 4 этапа: прекращение утечки нефти/нефтепродуктов из технологического оборудования; локализация разлива нефти/нефтепродуктов; механический сбор нефти / нефтепродуктов; доочистка загрязненной территории.

Локализация разлива нефти и нефтепродуктов в акватории осуществляется с помощью боновых заграждений. Локализованные нефть и нефтепродукты на воде толщиной более 1 мм эффективно (до 97–98 %) устраняются механически адгезионными нефтесборщиками – скиммерами (устройства для сбора нефти с поверхности воды) различных конструкций. После механического сбора до 2–3 % нефти и нефтепродуктов остается в воде в виде пленки или сликов. Естественное разрушение нефтяной пленки протекает медленно, поэтому проводят доочистку загрязненной водной территории с использованием специально отобранных микроорганизмов при температуре воды выше 15° С. При низких температурах бактериальное окисление происходит очень медленно. В этих случаях используют химические диспергирующие средства, в состав которых входят синтетические поверхностноактивные вещества. Диспергенты уменьшают поверхностное натяжение на границе раздела воды и нефти, что приводит к взвешиванию нефти в верхнем слое водной толщи от 5 до 10 метров в виде мельчайших (от 20 до 70 микрон) капелек. Течение быстро разносит нефть, уменьшая ее концентрацию до очень низких значений (менее 1 части на миллион), что не приводит к значительному ущербу биоресурсов акватории. Наиболее эффективным считается применение диспергаторов при толщине пленки нефти в пределах от 0,1 до 1 мм. Риск при их применении, заключается в том, что некоторые организмы попадут под воздействие повышенных концентраций диспергированной нефти. Поэтому необходимо использовать эффективные современные технологии доочистки водных территорий. Наиболее перспективным на наш взгляд способом ликвидации нефти и нефтепродуктов, находящихся в растворенном или коллоидном состояниях, является адсорбция с последующим удалением сорбента, впитавшего находящуюся в воде нефть. Достоинством данного способа является высокая эффективность очистки воды, в том числе в условиях низких температур, а главным недостатком – необходимость утилизации и, как следствие, дороговизна. В настоящее время в мире более 300 компаний производят сорбенты, но на рынке наиболее известны лишь несколько десятков наименований [1]. В табл. 1 приведены основные характеристики наиболее распространенных сорбентов.

Главное преимущество всех сорбентов, приведенных в табл. 1 – безвредность для окружающей среды, т. к. они состоят из натуральных природных компонентов. Одним из основных достоинств сорбентов СТРГ и ВД-1 является его плавучесть – не менее 100 и 200 суток соответственно, что связано с высокой гидрофобностью их поверхности и структурой. Сорбенты «Лессорб-Экстра» и »Spill-Sorb» имеют значительно более низкую степень плавучести, т.к. торф и мох, из которых сделаны эти сорбенты, более гидрофильны. Основным преимуществом использования СТРГ является более высокая по сравнению с другими сорбционная способность по отношению к нефти и нефтепродуктам. Массовое соотношение поглощенной нефти или нефтепродуктов составляет 40:1, тогда как у «Лессорб-Экстра», «Spill-Sorb» и ВД-1 эти показатели не превышают 15:1, 8:1 и 3:1 соответственно. Из-за высокой нефтеемкости сорбента СТРГ, требуется его меньшее количество и как следствие, меньшие финансовые затраты, чем при использовании «Лессорб-Экстра», «Spill-Sorb» и ВД-1.

Таблица 1. Характеристики наиболее распространенных видов сорбентов

Наименование	«Лессорб-Экстра»	«Spill-Sorb»	СТРГ	ВД-1
Состав	Торф	Сфагновый мох	Порошкообразный терморасщепленный графит с макропористой структурой	Алюмосиликат порошкообращный
Плавучесть	Не менее 72 часов	Не менее 1 часа	Не менее 100 суток	Не менее 200 суток
Цена, руб./кг	315	800	1200	340
Нефтеемкость, кг на 1 кг сорбента	9-15	3,96-8	40	3
Расчетное количество сорбента, необходимое для ликвидации последствий пролива (1 т нефти), кг	≈120	≈260	≈25	≈ 335
Стоимость сорбента, необходимого для ликвидации последствий пролива, руб. за 1 т	≈38 000	≈205 000	≈30 000	≈114000

К числу основных способов утилизации сорбентов «Лессорб-Экстра» и »СТРГ» и ВД-1 относится механическое отжим, позволяющий быстро и экономично извлечь собранную нефть и нефтепродукты. В этом случае удается извлечь до 90% собранной нефти. С целью очистки сорбентов от остатков нефти после отжима может проводиться термическая обработка или экстракция. Cорбенты, прошедшие утилизацию, можно использовать несколько раз с учетом снижения способности к сорбции. В дальнейшем они могут служить топливом, подвергаться микробиологической деструкции с получением почвогрунта или захораниваться на полигонах. Для сорбента «Лессорб-Экстра» отработана технология нейтрализации химическими препаратами типа «Эконафт» с дальнейшим использованием полученного продукта в качестве строительных материалов.

В состав сорбента «Spill-Sorb» входит гумусовая кислота, которая действует как природный катализатор, способствует расщеплению углеводородов, в котором участвуют бактерии. Микробиоразложение протекает в течении 110 суток и эффективно только при температуре выше 15 ⁰С.

По результатам анализа различных видов сорбентов и способов ликвидации последствий аварий предлагается совершенствовать технологический процесс разлива нефти и нефтепродуктов на воде, а именно:

– на этапе доочистки водной территории от нефтяных пленок вместо способов диспергирования и биоремедиации целесообразно применять адсорбцию нефти и нефтепродуктов с помощью сорбентов.

– наиболее эффективным и экономически выгодным при больших разливах нефти и нефтепродуктов является применение сорбента СТРГ. Несмотря на высокую стоимость, он отвечает главным требованиями: безвредность для окружающей среды; значительная емкость и плавучесть (в исходном и насыщенном состоянии); гидрофобность; возможность регенерации и повторного использования и применения при любых температурных условиях.

– для небольших разливах нефти и нефтепродуктов наиболее эффективно использование сорбента «Spill-Sorb». Основное достоинство материала – он не требует сбора, перевозки и утилизации.

Список используемых источников:

1. Кахраманлы Ю. А. Нефтяные сорбенты. Экологические проблемы и их решения / Ю. А. Кахраманлы. – Баку : Элм, 2012. – 305 с.