Боны - инженерные решения по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов

Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, при транспортировке наносят ощутимый вред окружающей среде. В связи с увеличением количества чрезвычайных ситуаций, негативное воздействие разливов нефти на экосистему становится все более существенным. Несмотря на проводимую государством политику в области предупреждения и ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов [15], данная проблема остается актуальной.

Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов - это выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Среди современных способов ликвидации последствий нефтяных разливов выделяют три основные группы:

• 1)    механические способы локализации, сбора и удаления нефти с поверхности воды и на берегу [6-8];

• 2)    химические, физические и физико-химические методы, ускоряющие процессы рассеивания пленочной нефти и ее разложения [9, 10];

• 3)    микробиологические методы разрушения нефти [].

С целью повышения эффективности сбора нефтепродуктов и очистки поверхности водоема на практике чаще всего применяют комбинации различных методов. Однако, следует отметить, что механические методы являются более предпочтительными, часто обязательными, т.к. позволяют в короткие сроки предотвратить распространение нефтепродуктов по поверхности, собрать более 95 % разлившегося нефтепродукта, могут быть многократно использованы.

В настоящее время существуют и активно используются различные технологии ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов механическим способом:

• •    боновые (плавучие) заграждения для локализации нефтяного пятна;

• •    скиммеры для сбора и очистки портовых акваторий от нефти;

• •    землеройную технику для сбора и удаления загрязненного нефтью

грунта на берегу и донных отложений на мелководье.

В случаях движения нефти непосредственно вблизи берега в виде полосы принята технология «Бон к берегу» (рис. 1). Она заключается в локализации разливов нефти путем постановки бонового ограждения под углом к берегу таким образом, что бы перекрыть ширину движущегося пятна. Одни конец бонового ограждения закрепляется к берегу. Для предотвращения протекания под боновым ограждением скопившейся нефти устанавливается нефтесборное устройство. Нефтесборные устройства (скиммеры) располагаются во внутренней зоне, ограниченной боновым ограждением в соответствии с приведенной ниже схемой.

Рис. 1. Локализация нефтяного пятная технологией установки боновых ограждение под углом к берегу, «Бон к берегу»

Для локализации разлившейся нефти на открытых участках акваторий портов или на широких участках реки, которые приходятся на районы водохранилищ, когда пятно движется на значительном удалении от берега, принята технология «охват» пятна боновым ограждением (рис. 2). Данная технология представляет собой установку боновых заграждений вокруг нефтяного пятна либо по дуге с обхватом подветренной стороны пятна. Окружить пятно может одно судно, используя якорь для фиксации противоположного конца бонового ограждения. Для быстрого выполнения этой технологии требуется высокая квалификация специалистов АСФ, и она может применяться только в крайних случаях, при необходимости комплексных маневров.

Рис. 2. Локализация нефтяного пятна и отведение его в область меньших скоростей одним судном.

Использование двух судов (судна и катера) позволяет лучше контролировать систему и требует меньшего обучения специалистов (рис.

Рис. 3. Локализация нефтяного пятна технологией охвата пятна боновым ограждением, «Охват боном».

Затем пятно медленно оттаскивается (при скорости относительно поверхности воды менее 0,5 м/с) в область с меньшими скоростями течения или собирается нефтесборным устройством.

В качестве нефтесборных средств используются скиммеры. Их применение целесообразно после локализации разлива боновыми ограждениями, при этом толщина слоя собираемой нефти может достигать нескольких сантиметров. Разлитая нефть собирается в емкости временного хранения. Объем емкости подбирается исходя из производительности нефтесборного устройства.

При выборе типа скиммера для каждого рубежа локализации, были учтены природно-климатические условия, а также вязкость собираемой нефти.

Скиммеры порогового типа (рис. 4) предназначены для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды на реках со скоростью течения до 1 м/с. Они наиболее эффективны при сборе нефтепродуктов с легкой и средней вязкостью, подготовка к работе занимает минимальное время, однако отсутствует возможность хранения в собранном виде. К преимуществам пороговых скиммеров также можно отнести: способность работы на мелководье, возможность перекачки вязких нефтепродуктов, в процессе сбора они не образуют водо – нефтяную эмульсию, легкость установки и эксплуатации.

Рис. 4. Пороговый скиммер.

Недостатками пороговых скиммеров являются неэффективность работы при волнении, а так же большой захват воды (до 70 – 90%) при работе на спокойной воде.

Барабанные скиммеры (рис. 5), как правило, имеют меньший процент сбора воды по сравнению с пороговыми, однако в процессе сбора могут образовывать водо – нефтяную эмульсию. Они наиболее эффективны при сборе нефтепродуктов со средней и тяжелой вязкостью, хорошо работают в закрытой и спокойной воде, а также их можно хранить в собранном виде. Однако барабанные скиммеры плохо работают при сильном течении.

Рис. 5. Барабанный скиммер.

Щеточные скиммеры (рис. 6) по принципу работы схожы с барабанными. Их преимуществами являются: способность собирать высоковязкие нефтепродукты, хорошо работают в закрытой и спокойной воде, а также то, что их можно хранить в собранном виде.

Недостаток данного типа скиммеров заключается в неэффективности при сборе тонкого слоя нефти и неудовлетворительной работе при сильном течении (> 2 узл.)

Рис. 6. Щеточный скиммер.

Наиболее типичными случаями загрязнения водоемов нефтью и нефтепродуктами являются разрушение подводных магистральных трубопроводов, резервуаров нефтебаз, распложенных в береговой зоне, аварийные ситуации с нефтеналивными судами и т.д. В табл. 1 можно наблюдать доли аварий, связанных с различными сценариями. Самым частым является – столкновение.

Таблица 1. Распределение аварий нефтеналивных судов по причинам [11]

Причины аварии	Ранг ( r )	Доля аварий ( p i )	Причины аварии	Ранг ( r )	Доля аварий ( p i )
Столкновения	1	0,279	Взрывы	5	0,068
Посадка на мели (рифы)	2	0,272	Пожары	6	0,038
Несовершенство конструкции         или навигационного оборудования	3	0,208	Поломки двигателя	7	0.033
Повреждения у причалов	4	0,101	-	-	-

Таким образом, несмотря на все типовые аварии и существующие различные способы их ликвидации, универсального сценария не существует. Каждый случай индивидуален и относительно него ведутся расчеты зоны поражения, скорости распространения нефтяного пятна, составляются механизмы локализации и ликвидации аварии. Ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом нефти и нефтепродуктов, сложный комплекс мероприятий, требующий постоянного совершенствования уже имеющиеся способов и разработки новых.