ЭКОЛОГИЯ (ECOLOGY)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБИЗИРОВАННОГО ТОРФЯНОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ РАЗЛИВОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ

(EXPERIMENTAL JUSTIFICATION AND MATHEMATICAL MODELLING OF OPTIMAL PRODUCTION PARAMETERS FOR HYDROPHOBIZED PEAT SORBENT USED FOR OIL SPILL CONTAINMENT AND REMEDIATION)

Для предприятий нефтегазового комплекса наиболее характерны чрезвычайные ситуации техногенного характера, обусловленные разливами нефтепродуктов, наносящие значительный ущерб как здоровью людей, так и объектам окружающей среды, нарушающие условия жизнедеятельности человека. Практика проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ в таких случаях свидетельствует, что применения только механических и физико-химических методов для ликвидации последствий часто недостаточно. Чтобы прекратить действие характерных опасных факторов в виде разлива нефтепродуктов требуется использовать также биологические методы.
К недостаткам современных средств и соответствующих технологий ликвидации чрезвычайных ситуаций, выявленным на основе анализа открытых источников, можно отнести низкую эффективность устранения поражающего фактора в виде разлива нефтепродуктов на почву с остаточной концентрацией, превышающей 5 масс. %, а также необходимость сбора и последующей утилизации отработанных средств, включая сорбенты, после завершения мероприятий.
В статье представлены результаты экспериментальных исследований нефтеемкости торфяного сырья (в виде торфов и сапропеля различных предприятий) для производства биосорбента (сорбента), применяемого в технологическом процессе ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, обусловленных разливами нефтепродуктов. Приведено влияние влажности, размера частиц и гидрофобности торфа на его нефтеемкость, а также размера торфяных частиц на время поглощения нефти. С использованием метода планирования экспериментов разработана математическая модель определения нефтеемкости гидрофобизированного торфяного сорбента в зависимости от параметров процесса гидрофобизации и обоснован технологический режим получения торфяной основы для производства биосорбента (сорбента) нефтепродуктов, обеспечивающий оптимальное соотношение между нефтеемкостью, гидрофобностью и плавучестью.

Oil and gas industry companies are the most likely to come across with man-made emergencies caused by oil spills, resulting in significant damage to human health and the environment, and disrupting human life conditions. The experience of carrying out rescue and other emergency operations in such cases shows that it is often not sufficient to use only mechanical and physical and chemical methods for emergency remediation. Biological methods are also required to eliminate the characteristic hazards of oil spills.
The review of public sources shows that current emergency response facilities and corresponding technologies suffer from such limitations as low elimination efficiency such hazardous factor as oil product spill on soil with a residual concentration exceeding 5 wt. %, as well as the need to collect and dispose waste products, including sorbents, after the response activities.
The article presents experimental studies of the raw peat materials’ oil capacity (as peat and sapropel from different companies) for production of biosorbents (sorbents) used mitigation of emergencies caused by oil product spills. Influence of humidity, grain size, and hydrophobicity of peat on its oil capacity is demonstrated herein, as well as the peat particle size – on the oil absorption time. The authors used the experiment design method to obtain a mathematical model for determining the oil capacity of hydrophobized peat sorbent depending on the hydrophobization parameters and justified the process mode for obtaining a peat base for the making a biosorbent (sorbent) for oil products, providing the optimal ratio between the sorbent oil capacity, hydrophobicity, and buoyancy.

АВАРИЯ, БЕЗОПАСНОСТЬ, БИОСОРБЕНТ, НЕФТЕПРОДУКТ, РАЗЛИВ НЕФТИ, УЩЕРБ, ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ACCIDENT, SAFETY, BIOSORBENT, OIL PRODUCT, OIL SPILL, DAMAGE, EMERGENCY, MATHEMATICAL MODEL

А.В. Шевченко, д.т.н., проф., ФГБУ «Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск имени Героя Советского Союза генерал-лейтенанта инженерных войск Д.М. Карбышева» Министерства обороны Российской Федерации (Красногорск, Россия), shevchenkoav@inbox.ru

В.А. Лужков, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Москва, Россия), V_Luzhkov@vniigaz.gazprom.ru

A.V. Shevchenko, DSc in Engineering, Professor, Central Research Testing Institute of Engineering Troops named after Hero of the Soviet Union Lieutenant General of Engineering Troops D.M. Karbyshev, Ministry of Defence of the Russian Federation (Krasnogorsk, Russia), shevchenkoav@inbox.ru

V.A. Luzhkov, Gazprom VNIIGAZ LLC, V_Luzhkov@vniigaz.gazprom.ru

Дмитриев А.В., Фукс Э.К., Ливчак К.В., Дзидз А.В. Система поддержки принятия решений для расчета сил и средств локализации и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов // Союз криминалистов и криминологов. 2022. № 2. С. 74–81. DOI: 10.31085/2310-8681-2022-2-208-74-81.

Рогозина Е.А., Андреева О.А., Жаркова С.И. и др. Сравнительная характеристика отечественных биопрепаратов, предлагаемых для очистки почв и грунтов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т. 5, № 3. URL: https://ngtp.ru/rub/7/37_2010.pdf (дата обращения: 04.05.2023).

Шапоренко С.И. Проблема загрязнения морских акваторий нефтепродуктами и поиск путей ее решения // Водные ресурсы. 2007. Т. 34, № 1. С. 116–118.

Шкидченко А.Н., Аринбасаров М.У. Изучение нефтедеструктивной активности микрофлоры прибрежной зоны Каспийского моря // Прикладная биохимия и микробиология. 2002. Т. 38, № 5. С. 509–512.

Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. 270 с.

Филонов А.Е. Микробные биопрепараты для очистки окружающей среды от нефтяных загрязнений в условиях умеренного и холодного климата: автореф. дис. ... докт. биол. наук. Пущино: Ин-т биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, 2016. 22 с.

Соромотин А.В. Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов. Ликвидация последствий разливов // International Agricultural Journal. 2021. Т. 64, № 1. DOI: 10.24411/2588-0209-2021-10278. URL: http://iacj.eu/index.php/iacj/article/view/329/337 (дата обращения: 04.05.2023).

Шевченко А.В., Лужков В.А. Технология ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, обусловленных разливами нефтепродуктов, с применением биосорбента // Газовая промышленность. 2021. № 11 (824). С. 42–49.

ГОСТ 33627–2015. Уголь активированный. Стандартный метод определения сорбционных характеристик адсорбентов // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200133296 (дата обращения: 04.05.2023).

Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта. М. и др.: Ин-т компьютер. исслед. и др., 2006. 528 c.

Патент № 2656146 Российская Федерация, МПК C02F 3/34 (2006.01), C12N 1/26 (2006.01), B01J 20/22 (2006.01), C12R 1/01 (2006.01), C12R 1/72 (2006.01). Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений и способ его получения: № 2017137004: заявл. 20.10.2017: опубл. 31.05.2018 / Пыстина Н.Б., Листов Е.Л., Хохлачев Н.С., Лужков В.А.; заявитель ООО «Газпром ВНИИГАЗ» // Yandex.ru: патенты. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2656146C1_20180531 (дата обращения: 04.05.2023).

Башкин В.Н., Лужков В.А., Трубицина О.П. Разработка биосорбента для ликвидации последствий углеводородных загрязнений на объектах нефтегазового комплекса // Проблемы анализа риска. 2021. Т. 18, № 1. С. 40–51. DOI: 10.32686/1812-5220-2021-18-1-40-51.

Dmitriev AV, Fuchs EK, Livchak KV, Dzidz AV. Decision support system for calculation of forces and means of localization and elimination of oil and oil products spills. The Union of Criminalists and Criminologists [Soyuz kriminalistov i kriminologov]. 2022; (2): 74–81. https://doi.org/10.31085/2310-8681-2022-2-208-74-81. (In Russian)

Rogozina EA, Andreeva OA, Zharkova SI, Martynova DA, Orlova NA. Comparative characteristic of native biopreparations proposed for cleanup of soils and grounds from pollution. Petroleum Geology – Theoretical and Applied Studies [Neftegazovaya geologiya. Teoriya i praktika]. 2010; 5(3). https://ngtp.ru/rub/7/37_2010.pdf. (In Russian)

Shaporenko SI. Problem of marine water areas pollution by oil products and search for its solutions. Water Resources [Vodnye resursy]. 2007; 34(1): 116–118. (In Russian)

Shkidchenko AN, Arinbasarov MU. Study of petroleum-degrading activity of microflora from the shoreline region of the Caspian Sea. Applied Biochemistry and Microbiology [Prikladnaya biohimiya i mikrobiologiya]. 2002; 38(5): 509–512. (In Russian)

Drugov YuS, Rodin AA. Ecological Analyses in Case of Oil and Oil Products Spills. Moscow: BINOM. Laboratory of Knowledge [BINOM. Laboratoriya znanij]; 2017. (In Russian)

Filonov AE. Microbial biopreparations for cleaning the environment from oil pollution in temperate and cold climates. DSc thesis. G.K. Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, Russian Academy of Sciences; 2016. (In Russian)

Soromotin AV. Emergency spills of oil and petroleum products. Spill response. International Agricultural Journal. 2021; 64(1). https://doi.org/10.24411/2588-0209-2021-10278. (In Russian)

Shevchenko AV, Luzhkov VA. Technology of emergency response caused by oil spills using biosorbent. Gas Industry [Gazovaya promyshlennost’]. 2021; 824(11): 42–49. (In Russian)

Euro-Asian Council for Standardization, Metrology and Certification. GOST 33627–2015 (state standard). Activated carbon. Standard test method for determination of sorbent performance of adsorbents. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200133296 [Accessed: 4 May 2023]. (In Russian)

Kamenshchikov FA, Bogomol’nyj EI. Removal of Oil Products from the Water Surface and Soil. Moscow: Institute of Computer Science; 2006. (In Russian)

Pystina NB, Listov EL, Khokhlachev NS, Luzhkov VA. Biosorbent for purification of water from hydrocarbon pollution and method of its production. RU2656146 (Patent) 2018.

Bashkin VN, Luzhkov VA, Trubitsina OP. Development of biosorbent to eliminate the consequences of hydrocarbon pollution at oil and gas facilities. Issues of Risk Analysis [Problemy analiza riska]. 2021; 18(1): 40–51. https://doi.org/10.32686/1812-5220-2021-18-1-40-51.

NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57