image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 6 2008

№ 6 2008

Разливы нефти

»  01.06.2008 10:00 Очистка от нефтяных загрязнений придонных слоев речного стока методом поперечной циркуляции
Загрязнения нефтью на сегодняшний день стали глобальным фактором антропогенного влияния на природу. При этом локализация и ликвидация аварийных разливов во много раз усложняются, если нефтепродукты попадают в речной сток.

Непосредственно в воде будет активно происходить деградация нефти с образованием нефтяной пленки, испарением легких фракций, растворением компонентов нефти, эмульсификацией, микробиологическим разложением и осаждением тяжелых фракций (рис. 1).

Image_002.jpg

Анализ опыта ликвидации чрезвычайных ситуаций показывает, что при аварийных разливах нефти, как правило, проводятся работы по локализации и ликвидации нефти только в поверхностном слое и береговой зоне речного стока. Вопросы очистки придонных и донных слоев обычно не рассматриваются, в связи с отсутствием ярко выраженных признаков загрязнения, большой себестоимостью проведения работ и недостаточной изученностью данной проблемы. Между тем, концентрация нефтепродуктов в этой части речного стока может достигнуть 30% от общего объема разлитой нефти. Таким образом, без локализации и сбора нефти в этой части загрязнения речного стока нельзя утверждать о полной ликвидации подобных ЧС.

Image_003.gif

Рис. 1 Поведение нефтяного загрязнения в пространстве и во времени:

1 - трубопровод; 2 - нефть; 3 - испарение легких фракций; 4 - эмульгирование с водой; 5 - адсорбирование; 6 - брожение и распространение; 7 - поглощение и переработка живыми организмами; 8 - распределение и выпадение асфальтенов; 9 - поглощение растительными организмами; 10 - выпадение тяжелых фракций; 11 - адсорбирование; 12 - разложение; 13 -пена

Обращает на себя и тот факт, что современные технологии очистки речного стока, как правило, весьма энерго- и материалоемкие и не всегда оправданы с экологической точки зрения. В то же время практически не используется для очистки от нефти колоссальная энергия потока и возникающие в потоке процессы циркуляции.

Image_005.jpg

Эту проблему мы попытались решить в Академии гражданской защиты МЧС России. При формулировке общей концепции исследования мы исходили из следующих позиций:

1. Речной сток обладает весьма существенной кинетической энергией. Эта энергия на сегодняшний день практически не используется для самоочистки речного стока.

2. Речной сток неоднороден. Внутри речного стока происходят процессы, известные, как поперечные циркуляции.

3. При определенных условиях поперечные циркуляции могут быть использованы для выноса загрязнений придонных слоев речного стока в заранее подготовленную для их сбора и утилизации береговую зону.

В лаборатории гидродинамических испытаний академии была построена лабораторная установка, представляющая собой модель участка русла реки (рис.2). Параметры этой модели были определены в соответствии с методикой расчета моделей искаженного масштаба (метод расчета по Фруду). За основу экспериментальных исследований принята методика русловых лабораторных исследований Государственного гидрологического института.

В рабочей зоне размещалась модель «русловой установки», которая представляет собой систему в виде двух расходящихся от середины лотка линий поверхностных направляющих плоскостей. Углы установки направляющих относительно оси системы и оси потока, глубина погружения в поток, и размеры направляющих приняты на основе ранее проведенных исследований.

В качестве смеси «донные отложения - нефть», согласно теории моделирования, использовались древесные опилки крупностью 1-2 мм. Перед проведением опыта они взвешивались и проваривались в течение пятнадцати минут, затем смешивались с нефтью и отстаивались в течение 24 часов.

Результаты эксперимента хорошо видны на рис.3. Основная масса загрязнений выведена из центральной области потока в район береговой зоны, удобной для их сбора и утилизации. Очевидно, что эта зона может быть определена как у обоих берегов, так и у какого-либо одного берега, в зависимости от конструкции «русловой установки».

Для проверки результатов лабораторных исследований были спланированы и проведены испытания в реальных условиях на одной из рек в районе аварийного разлива нефти. Береговая зона и верхние слои речного стока были уже полностью очищены от загрязнений и внешне нам представилась весьма благоприятная картина (рис. 4).

После установки направляющих через 5 мин на удалении пяти – шести метров от системы направляющих плоскостей ниже по речению реки появились пятна радужной пленки, рис. 5.

Спустя 10 мин на береговой зоне справа и слева от установки начали концентрироваться донные отложения с частицами нефти. Смесь донных отложений с нефтью выносилась речным стоком слоями, наслаиваясь один на другой. Длина участка выноса загрязнения на береговую зону составила 4,5 м с каждой стороны реки. Таким образом, результаты лабораторных испытаний принципиально были подтверждены в ходе натурных испытаний.

В качестве заключения хотелось бы сказать, что мы отдаем себе отчет в том, что эта технология требует дальнейшей проработки. Проведенных исследований конечно же недостаточно для ее массового использования и мы намерены продолжать начатую работу.

Image_007.png

Image_004.png

Image_006.jpg





← Назад к списку


im - научные статьи.