Экологические проблемы использования химических реагентов

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА

Кафедра промышленной экологии

Реферат

Экологические проблемы использования химических реагентов

Выполнил: студент

группы ХТ -11- 4

Умарова Р.И.

Проверил(а):Скреплева И.Ю.

Москва

2015



Введение

нефтяной загрязнение экологический акватория

Экологические загрязнения нефтепродуктами, на мой взгляд, очень актуальная, и важная тема, которая с каждым днем напоминает о себе все больше и чаще. Каждую минуту в мире добываются тысячи тонн нефти, и при этом люди даже не задумываются о ближайшем будущем нашей планеты, ведь только за 20 век было истощено большее количество нефтяных запасов нашей планеты. При этом ущерб, который был нанесен за этот сравнительно короткий отрезок времени, не сравнится ни с одной катастрофой произошедшей за всю историю человечества.

В государственном балансе запасов нашей страны учтено более 2500 месторождений нефти и природного газа. Они различаются по объемам, стадиям освоения и размещению на территории России. Основная часть разведанных запасов находится в Западной и Восточной Сибири, на морских шельфах Сахалина, Баренцева и Карского морей. Потенциальные нефтегазоносные провинции занимают огромные площади и резко отличаются по степени геологической изученности и прогнозным ресурсам. Важную роль в деятельности нефтегазового комплекса России играют транспортные системы (нефте-, газо- и продуктопроводы, морские танкеры, железнодорожный и автомобильный транспорт для перевозки нефти, нефтепродуктов и сжиженного газа). В настоящее время на территории нашей страны эксплуатируется более 1 млн. километров магистральных, промысловых и распределительных нефте-, газо- и продуктопроводов. Трубопроводная система покрывает 35% огромной территории страны, на которой проживает почти 60% ее населения. Только на магистральных трубопроводах ежегодно происходит в среднем около 55 аварий. В связи с этим и с возрастающими требованиями к контролю и обеспечению безопасности трубопроводов исключительное значение приобретает разработка и внедрение в практику новых методов и средств диагностики данных объектов. При решении этой проблемы перспективно использование аэрокосмических методов и технологий. Это обусловлено как их преимуществами, так и уникальностью для выявления, прежде всего таких повреждений трубопроводов, как свищи и трещины, которые не влияют на режим перекачки и не могут быть обнаружены параметрическими методами и внутритрубными мониторинговыми системами.

На начальном этапе разработки нефтяных месторождений, как правило, добыча нефти происходит из фонтанирующих скважин практически без примеси воды. Однако на каждом месторождении наступает такой период, когда из пласта вместе с нефтью поступает вода сначала в малых, а затем все в больших количествах. Примерно две трети всей нефти добывается в обводненном состоянии. Пластовые воды, поступающие из скважин различных месторождений, могут значительно отличаться по химическому и бактериологическому составу. При извлечении смеси нефти с пластовой водой образуется эмульсия, которую следует рассматривать как механическую смесь двух нерастворимых жидкостей, одна из которых распределяется в объеме другой в виде капель различных размеров. Наличие воды в нефти приводит к удорожанию транспорта в связи с возрастающими объемами транспортируемой жидкости и увеличением ее вязкости.

Присутствие агрессивных водных растворов минеральных солей приводит к быстрому износу как нефтеперекачивающего, так и нефтеперерабатывающего оборудования. Наличие в нефти даже 0,1% воды приводит к интенсивному вспениванию ее в ректификационных колоннах нефтеперерабатывающих заводов, что нарушает технологические режимы переработки и, кроме того, загрязняет конденсационную аппаратуру.

Легкие фракции нефти (углеводородные газы от этана до пентана) являются ценным сырьем химической промышленности, из которого получаются такие продукты, как растворители, жидкие моторные топлива, спирты, синтетический каучук, удобрения, искусственное волокно и другие продукты органического синтеза, широко применяемые в промышленности. Поэтому необходимо стремиться к снижению потерь легких фракций из нефти и к сохранению всех углеводородов, извлекаемых из нефтеносного горизонта для последующей их переработки.

Современные комплексные нефтехимические комбинаты выпускают как различные высококачественные масла и топлива, так и новые виды химической продукции. Качество вырабатываемой продукции во многом зависит от качества исходного сырья, т. е. нефти. Если в прошлом на технологические установки нефтеперерабатывающих заводов шла нефть с содержанием минеральных солей 100--500 мг/л, то в настоящее время требуется нефть с более глубоким обессоливанием, а зачастую перед переработкой нефти приходится полностью удалять из нее соли.



1. Загрязнение воды нефтяными отходами

Наличие в нефти механических примесей (породы пласта) вызывает абразивный износ трубопроводов, нефтеперекачивающего оборудования, затрудняет переработку нефти, образует отложения в холодильниках, печах и теплообменниках, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и быстрому выходу их из строя. Механические примеси способствуют образованию трудноразделимых эмульсий.

Присутствие минеральных солей в виде кристаллов в нефти и раствора в воде приводит к усиленной коррозии металла оборудования и трубопроводов, увеличивает устойчивость эмульсии, затрудняет переработку нефти. Количество минеральных солей, растворенных в воде, отнесенное к единице ее объема, называется общей минерализацией.

При соответствующих условиях часть хлористого магния (MgCl) и хлористого кальция (CaCl), находящихся в пластовой воде, гидролизуется с образованием соляной кислоты. В результате разложения сернистых соединений при переработке нефти образуется сероводород, который в присутствии воды вызывает усиленную коррозию металла. Хлористый водород в растворе воды также разъедает металл. Особенно интенсивно идет коррозия при наличии в воде сероводорода и соляной кислоты. Требования к качеству нефти в некоторых случаях довольно жесткие: содержание солей не более 40 мг/л при наличии воды до 0,1%.

Эти и другие причины указывают на необходимость подготовки нефти к транспорту. Собственно подготовка нефти включает: обезвоживание и обессоливание нефти и полное или частичное ее разгазирование.

Природный газ, получаемый с промыслов, содержит посторонние примеси: твердые частицы (песок и окалину), конденсат тяжелых углеводородов, водяные пары и часто сероводород и углекислый газ. Присутствие твердых частиц в газе приводит к быстрому износу соприкасающихся с газом деталей компрессоров. Твердые частицы засоряют и портят арматуру газопровода и контрольно-измерительные приборы; скапливаясь на отдельных участках газопровода, они сужают его поперечное сечение.

Жидкие частицы, оседая в пониженных участках трубопровода, также вызывают уменьшение площади его поперечного сечения. Они, кроме того, оказывают корродирующее действие на трубопровод, арматуру и приборы.

Влага в определенных условиях приводит к образованию гидратов, выпадающих в газопроводе в виде твердых кристаллов. Гидратные пробки могут полностью закупорить трубопровод.

Сероводород -- весьма вредная примесь. В количествах, больших 0,01 мг на 1л воздуха рабочей зоны, он ядовит. При промышленном использовании газа содержащийся в нем сероводород отрицательно сказывается на качестве выпускаемой продукции. В присутствии влаги сероводород вызывает сильную коррозию металлов.

Углекислый газ вреден главным образом тем, что он снижает теплоту сгорания газа.

Перед поступлением в магистральный газопровод газ должен быть осушен и очищен от вредных примесей. Кроме того, газ подвергают одоризации, то есть вводят в него компоненты, придающие ему резкий и неприятный запах. Одоризация позволяет более быстро обнаружить утечки газа.

Подготовка газа к транспорту проводится на специальных установках, находящихся на головных сооружениях газопровода.

Для правильного выбора способа обезвоживания нефти (деэмульсации) необходимо знать механизм образования эмульсий и их свойства.

В пластовых условиях нефтяные эмульсии не образуются. Образование эмульсий уже начинается при движении нефти к устью скважины и продолжается при дальнейшем движении по промысловым коммуникациям, т.е. эмульсии образуются там, где происходит непрерывное перемешивание нефти и воды. Интенсивность образования эмульсий в скважине во многом зависит от способа добычи нефти, которая в свою очередь определяется характером месторождения, периодом его эксплуатации и физико-химическими свойствам самой нефти.

При фонтанном способе, который характерен для начального периода эксплуатации залежи нефти, происходит интенсивный отбор жидкости из скважины. Интенсивность перемешивания нефти с водой в подъемных трубах скважины увеличивается из-за выделения растворенных газов при снижении давления ниже давления насыщения, что приводит к образованию эмульсий уже на ранней стадии движения смеси нефти с водой.

При глубиннонасосной добыче нефти эмульгирование происходит в клапанных коробках, самих клапанах, в цилиндре насоса, в подъемных трубах при возвратно-поступательном движении насосных штанг. При использовании алектропогружных насосов перемешивание воды с нефтью происходит на рабочих колесах насоса, в подъемных трубах.

В компрессорных скважинах причины образования эмульсий те же, что и при фонтанной добыче. Особенно отрицательно влияет воздух, закачиваемый иногда вместо газа в скважину, который окисляет часть тяжелых углеводородов с образованием асфальто-смолистых веществ. Наличие солей нафтеновых кислот и асфальто-смолистых веществ приводит к образованию эмульсий, отличающихся высокой стойкостью.

В эмульсиях принято различать две фазы -- внутреннюю и внешнюю. Внешнюю фазу -- жидкость, в которой размещаются мельчайшие капли другой жидкости, называют дисперсионной, внешней или сплошной средой. Внутреннюю фазу -- жидкость, находящуюся в виде мелких капель в дисперсионной среде, принято называть дисперсной, разобщенной или внутренней фазой.

Различают два типа эмульсий - «нефть в воде» (н/в) и «вода в нефти» (в/н). Тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношения объемов двух фаз, дисперсионной средой стремится стать та жидкость, объем которой больше. На практике наиболее часто (95%) встречаются эмульсии тина «вода в нефти».

На способность эмульгирования нефти и воды кроме соотношения фаз оказывает влияние присутствие эмульгаторов. Эмульгаторы -- это вещества, которые способствуют образованию эмульсин. Они понижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз и создают вокруг частиц дисперсной фазы прочные адсорбционные оболочки. Эмульгаторы, растворимые в воде, способствуют созданию эмульсии «нефть в воде». К таким гидрофильным эмульгаторам относятся щелочные мыла, желатин, крахмал и др. Гидрофобные эмульгаторы (т.е. растворимые в нефти) способствуют образованию эмульсий «вода в нефти». К ним относятся хорошо растворимые в нефти щелочноземельные соли органических кислот, смолы, мелкодисперсные частицы сажи, глины и других веществ, которые легче смачиваются нефтью, чем водой. Нефтяные эмульсии характеризуются вязкостью, дисперсностью, плотностью, электрическими свойствами и стойкостью. Вязкость нефтяной эмульсии изменяется в широких диапазонах и зависит от собственной вязкости нефти, температуры, соотношения нефти и воды.

Нефтяные эмульсии, являясь дисперсными системами, при определенных условиях обладают аномальными свойствами, т.е. являются неньютоновскими жидкостями. Как и для всех неньютоновских жидкостей вязкостные свойства нефтяных эмульсий характеризуются кажущейся (эффективной) вязкостью.

Дисперсностью эмульсии принято называть степень раздробленности капель дисперсной фазы в дисперсионной среде. Дисперсность характеризуется одной из трех взаимосвязанных величин: диаметром капель d, обратной величиной диаметра капель D == 1/d, обычно называемой дисперсностью или удельной межфазной поверхностью, которая является отношением суммарной поверхности частиц к их общему объему.

В зависимости от физико-химических свойств нефти и воды, а также условий образования эмульсий размеры капель могут быть самыми разнообразными и колебаться в пределах от 0,1 мкм до нескольких десятых миллиметра. Дисперсные системы, состоящие из капель одного диаметра, называются монодисперсными, а системы, состоящие из капель разных размеров, -- полидисперсными. Нефтяные эмульсии относятся к полидисперсным системам, так как содержат частицы разных размеров.

Критические размеры капель, которые могут существовать в потоке при данном термодинамическом режиме, определяются скоростью совместного движения воды и нефти, величиной поверхностного натяжения на границе раздела фаз и масштабом пульсации потока.

В турбулентном потоке возникают зоны, обусловленные неравномерностью пульсации и наличием переменного по сечению трубопровода градиента скорости, в которых возможно существование капель различного диаметра. Мелкие капли, перемещаясь по сечению трубопровода и попадая в зоны более низких градиентов скорости и меньших масштабов пульсации, испытывают тенденцию к укрупнению, а попадая в зоны высоких градиентов и больших масштабов пульсаций - испытывают тенденцию к дроблению. Наличие дополнительных факторов (нагрев, введение деэмульгаторов и др.) при определенных гидродинамических условиях может привести к разделению фаз эмульсии, транспортируемой по трубопроводам.

Устойчивость эмульсий в большей степени зависит от состава компонентов, входящих в защитную оболочку, которая образуется на поверхности капли. На поверхности капли также адсорбируются, покрывая ее бронирующим слоем, стабилизирующие вещества, называемые эмульгаторами. В дальнейшем этот сдой препятствует слиянию капель, т.е. затрудняет деэмульсацию и способствует образованию стойкой эмульсии.

Существенно влияет на устойчивость нефтяных эмульсий состав пластовой воды. Пластовые воды разнообразны по химическому составу, но все они могут быть разделены на две основные группы: первая группа -- жесткая вода содержит хлоркальциевые иди хлоркальциевомагниевые соединения; вторая группа -- щелочная или гидрокарбонатнонатриевая вода. Увеличение кислотности пластовых вод приводит к получению более стойких эмульсий. Уменьшение кислотности воды достигается введением в эмульсию щелочи, ,способствующей снижению прочности бронирующих слоев и, как следствие, разделению нефтяной эмульсии на составные компоненты.

2. Требования к балластной воде танкеров для сброса в акватории

Приказ ГОСКОМРЫБОЛОВСТВА РФ от 27.05.99 N 134

1. Ответственность за выполнение на судне комплекса мероприятий по предотвращению загрязнения с судов возлагается на капитана судна.

2. Капитан судна должен воспитывать экипаж в духе ответственности за выполнение положений по обеспечению чистоты вод и постоянно заботиться о повышении знаний членов экипажа в этой области.

3. При обеспечении мер по предотвращению загрязнения с судов необходимо руководствоваться указаниями настоящего Наставления, в котором изложены требования законодательных актов Российской Федерации, правила контролирующих организаций по охране окружающей среды, международные договоры Российской Федерации, а также указаниями и требованиями правил технической эксплуатации, техники безопасности, приказов и инструкций Государственного комитета Российской Федерации по рыболовству, предписаний контролирующих организаций по охране морской среды от загрязнения.

При нахождении судна в водах, находящихся под юрисдикцией других государств, следует также выполнять требования национальных законов и действующих правил этих государств по охране вод от загрязнения.

4. Ответственность за техническое оснащение судов устройствами и приборами, обеспечивающими предотвращение загрязнения с судов нефтью, вредными веществами, не являющимися нефтью, сточными водами и мусором, несет судовладелец.

Судовладелец также отвечает за своевременную поставку запасных частей и расходных материалов, обеспечивающих нормальную работу указанных устройств.

5. На груз, перевозимый на судне, капитан обязан получить у грузоотправителя транспортные документы, свидетельствующие отом, что предъявляемый к перевозкам груз надлежащим образом упакован, маркирован, снабжен ярлыками и находится в пригодном к перевозке состоянии, обеспечивающим сведение к минимуму опасности для морской среды в соответствии с действующими Правилами перевозки грузов на судах флота рыбного хозяйства.

6. Государственный контроль за рациональным использованием и охраной вод осуществляют специально уполномоченные на то государственные органы Госкомэкологии, Минздрав РФ (в объеме и порядке, предусмотренном положением о них). По отношению к судам, следующим по трассе Северного морского пути и трассам смежных с ним районов, такой контроль осуществляет Администрация Северного морского пути через Гидрографическое предприятие Департамента морского транспорта.

7. Ведомственный контроль за выполнением судовыми экипажами флота рыбного хозяйства конвенционных требованийвозложен на Управление мореплавания, развития флота и портов Госкомрыболовства.

8. Функции государственного санитарного надзора судов в части предотвращения загрязнения с судов осуществляются на местах представителями бассейновых санэпидстанций.

9. Функции технического надзора в части предотвращения загрязнения морской среды с судов осуществляет Российский Морской Регистр Судоходства (далее - Регистр). Требования Регистра изложены в действующих Правилах по предотвращению загрязнения ссудов изд. 1993 г.

10. В соответствии с общими положениями о надзорной деятельности в функции Регистра входят:

- надзор за проектированием, изготовлением, испытанием и эксплуатацией судового оборудования по предотвращению загрязненияморя;

- выдача на оборудование по предотвращению загрязнения моря сертификатов Регистра и свидетельств о типовом испытании, предусмотренных резолюциями ИМО и Комитета защиты морской среды ИМО;

- надзор за строительством и переоборудованием судов в соответствии с требованиями Конвенций МАРПОЛ 73/78 и ХЕЛКОМ 92;

- выдача судам международных свидетельств, предусмотренных Конвенциями МАРПОЛ 73/78, ХЕЛКОМ 92 и Правилами Регистра.

11. Надзору Регистра подлежат:

- фильтрующее оборудование;

- системы автоматического замера, регистрации и управления сбросом балластных и промывочных вод и сигнализатор;

- приборы для определения границы раздела "нефть - вода";

- стандартное сливное соединение для сдачи нефтесодержащих вод;

- система перекачки, сдачи и сброса нефтесодержащих вод, включая сборные емкости;

- система удаления остатков вредных жидких веществ;

- установки для обработки и обеззараживания сточных вод, включая сборные цистерны;

- стандартное сливное соединение для выдачи сточных вод;

- установки для обработки и сжигания мусора;

- устройства для сбора мусора.

12. Периодичность и порядок освидетельствования оборудования, систем, устройств и приборов, предназначенных для предотвращения загрязнения моря с судов, устанавливаются Регистром.

13. Администрация судна обязана:

1) соблюдать сроки освидетельствования и заблаговременно готовить к нему судно, оборудование, системы, устройства и приборы, предназначенные для предотвращения загрязнения с судов, а также заявить Регистру о всех имевших место в период между освидетельствованиями авариях и выходах из строя указанного оборудования, систем, устройств и приборов;

2) до предъявления Регистру предъявить органам Государственного санитарного надзора установку для обработки и обеззараживания сточных вод;

3) при подготовке к ежегодным и очередным освидетельствованиям судна Регистром обеспечить проведение испытаний нефтеочистного оборудования согласно Программе испытаний нефтеводяного сепарационного оборудования, сигнализаторов и систем контроля за сбросом трюмных вод на судах.

Можно назвать несколько путей поступления нефти и нефтепродуктов:

· бросы в море промывочных, балластных и льяльных вод с судов (23%);

· сбросы в портах и припортовых акваториях, включая потери при загрузке бункеров наливных судов (17%);

· сброс промышленных отходов и сточных вод (10%);

· ливневые стоки (5%);

· катастрофы судов и буровых установок в море (6%)

· бурение на шельфах (1%);

· атмосферные выпадения (10%);

· вынос речным стоком во всем многообразии форм (28 %)

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.

Транспортировка чужеродных организмов на судах с балластной водой является не только экологической проблемой, но и проблемой безопасности мореплавания, рыболовства и рыбоводства, сельского хозяйства, а, в конечном счете, - большой экономической проблемой.

Сброс балласта, как правило, не заметен зрительно, его трудно обнаружить без применения специальных исследований (в отличие, например, от сброса нефтесодержащих вод), однако последствия могут быть неизмеримо более катастрофическими.

Осознание мировым научным сообществом глобального характера этой экологической проблемы стало причиной создания в 1990-х гг. международной программы по перемещаемым с балластными водами судов видам (The Global Invasive Species Program), «Руководства по контролю водяного балласта судов и управлению им для сведению к минимуму переноса вредных водных и патогенных организмов» (Резолюция А.868(20)) 1991г., а в 2004г. «Международной Конвенции по контролю и обработке судового водяного балласта и осадков» (International Convention for the Control and Management of Ships' Ballast Water and Sediments, 2004) (далее Конвенция) [3].

По данным ИМО на конец февраля 2012 года Конвенцию приняли 33 государства (из 30-ти необходимых), процент мировых грузоперевозок которых составляет 26,46 % (необходимо не менее 35 %), что говорит о необходимости быть готовыми к выполнению стандартов обращения с балластными водами судов уже в 2013-2014 годах.

Затянувшийся процесс подписания обусловлен техническими сложностями при реализации требований, предъявляемых к системам управления судовыми балластными водами, а также организационными мероприятиями по контролю выполнения требований.

Экологическая безопасность балластных вод до вступления Конвенции в силу обеспечивается национальными требованиями к качеству балласта в разных странах: Америке, Японии, Канаде, Австралии, Бразилии, Новой Зеландии, Израиле, Украине и др.

Для разъяснения требований Конвенции и порядка их применения при проектировании, постройке и эксплуатации морских судов ИМО подготовила 15 специальных руководств по применению правил Конвенции: по замене судовых балластных вод, по одобрению систем управления балластными водами, по разработке судовых руководств по безопасной замене балласта в море, по обеспечению эквивалентного соответствия требованиям Конвенции и др.

Принимая во внимание, что замена балласта в открытом море применяется в качестве временной меры, действующей в течение переходного периода, многие классификационные общества собирают и систематизируют информацию о методах, средствах и устройствах по обеспечению экологической безопасности балластных вод, прошедших испытания и одобренных международной морской организацией (ИМО). В таких справочниках содержится информация о фирмах, оборудовании и методах, обеспечивающих биологическую очистку воды до стандартов, описанных в Конвенции.

Германский Регистр Ллойда (Lloyd's Register) выпустил в феврале 2010 года справочник Ballast Water Treatment Technology [6], который содержит информацию об одобренных Регистром коммерчески доступных и развивающихся технологиях по обращению с балластными водами судов для оказания помощи судовладельцам и другим заинтересованным лицам в решении одной из самых существенных экологических и эксплуатационных проблем, стоящих перед ними сегодня, - обеспечение экологической безопасности балластных вод.

Норвежский Веритас (Det Norske Veritas (DNV)) также регулярно публикует на своем сайте информационные бюллетени (Technical eNewsletter) о работе комитета защиты морской среды, сведения о местах и условиях замены балласта в Балтийском, Северном и Норвежском морях, а также разработано добавление к символу класса, если на судне применяется план управления балластными водами.

Для того чтобы подготовить судовладельцев к вступлению этого документа в силу, Российский морской регистр судоходства проводит оперативное рассмотрение документации и при необходимости разъясняет порядок применения обобщенной практической методики оценки безопасности судна при замене балласта в море и разработке проекта судового Руководства (Плана) (с помощью которого подтверждается эффективность и безопасность замены балласта в открытом море).

Требования к содержанию и оформлению судовых руководств по безопасной замене балласта содержатся в соответствующей Инструкции Российского регистра судоходства [2], которая была представлена в 2006 году с учетом результатов работы ИМО и практического опыта Регистра в части одобрения руководств.

В символ класса судов, осуществляющих управление судовыми балластными водами и осадками посредством замены балласта в море, вносится специальный знак BWM, подтверждающий их соответствие требованиям Регистра в отношении безопасной замены балласта в море. Для судов в классе регистра, не имеющих на борту руководства по безопасной замене балласта в море, одобренного Регистром, замена водяного балласта в море запрещается.

На территории России Государственный надзор за предотвращением загрязнения внутренних водных путей (ВВП) при эксплуатации судов осуществляют ряд учреждений, такие как: региональные Центры Госсанэпиднадзора на транспорте, Минздрава России, территориальные органы Госкомэкологии России и территориальные органы Министерства природных ресурсов России, Администрации портов и др. В ряде документов по санитарно- эпидемиологическому благополучию населения при эксплуатации водных объектов предусматриваются системы и устройства, обеспечивающие предотвращение загрязнения водной среды неочищенными и необеззараженными сточными водами, неочищенными нефтесодержащими водами, бытовым и другим мусором, а также пищевыми отходами. В требованиях к качеству вод портов указываются правила плавания и управления движением судов, лоцманское обслуживание, информация о подходе, стоянка судов в порту, санитарный режим в порту, предотвращение загрязнения портовых вод сточными водами. Известны Правила предотвращения загрязнения с судов Российского Речного Регистра [5], в которых рассматривается система автоматического измерения, регистрации и управления сбросом балластных и промывочных вод с точки зрения загрязненности их нефтью и нефтепродуктами.

Однако перечисленные нормативные документы не рассматривают возможность биологического загрязнения водоемов балластными водами судов. Нигде не встречаются рекомендации по очистке балластных вод от перевозимых водных организмов. Не затрагивают вопросов стандартов качества и управления судовыми балластными водами.

Кроме того, целью целого ряда международных и отечественных документов является сохранение и защита местных видов флоры и фауны от необоснованных потерь, но среди источников опасности балластные воды судов не рассматриваются.

Так же следует отметить, что в Федеральном Законе «Об охране окружающей природной среды» от 10.01.2001 года прописан запрет на ввоз, производство, разведение и использование растений, животных и других организмов, не свойственных естественным экологическим системам без разработки эффективных мер по предотвращению их неконтролируемого размножения. А юридические и физические лица, осуществляющие деятельность, связанную с возможностью негативного воздействия организмов на среду, обязаны обеспечивать экологически безопасное производство, транспортировку, использование, хранение, размещение и обезвреживание организмов, разрабатывать и осуществлять мероприятия по предотвращению аварий и катастроф, предупреждению и ликвидации последствий их негативного воздействия на среду. Так как в законе не уточняется конкретный источник воздействия, то судоводители и судовладельцы могут оказаться ответственными за транспортировку вредных водных и патогенных организмов с балластными водами судов.

Таким образом, Конвенция впервые обязывает совершенствовать, сводить к минимуму и окончательно устранить опасность для окружающей среды, здоровья человека, имущества и ресурсов, связанную с переносом вредных водных и патогенных организмов. Это предполагается сделать посредством контроля качества судовых балластных вод и управления ими, применяя для этой цели механические, физические, химические и биологические процессы по отдельности или в сочетании.

Под термином управление качеством балластных вод, согласно Конвенции, понимают различные способы для удаления, обезвреживания или избежания приема на борт судна вредных и патогенных организмов.

Широко применяемым в настоящее время способом, соответствующим Конвенции, является замена балласта на удалении 200 морских миль от ближайшего берега, в местах с глубиной воды более 200 метров. Замена должна производиться с эффективностью, не менее 95 % по объему балластной воды на судне. Вместо единовременной замены балласта может применяться метод прокачки трехкратного объема балласта каждого танка.

Однако в литературе опубликованы результаты работы американских исследователей [4] по изучению поведения жидкости внутри различных по конструкции танков при проточной замене балласта, в которых был использован программный комплекс Fluent. Было установлено, что некоторые конфигурации цистерн не позволяют использовать смену балласта без увеличения времени прокачки, которое должно быть определено в ходе дальнейшего тщательного гидродинамического анализа течения жидкости в цистернах.

Метод замены балласта не применим для судов смешанного «река-море» плавания, построенных по Правилам Речного Регистра в силу их конструктивных особенностей, эксплуатационных характеристик и ограниченности района плавания. Район плавания разных типов этих судов ограничен Классом Регистра до 50 или 100 миль, а для ряда судов и 20-ти мильной зоной.

Кроме того, указываются и условия волнения в баллах и ограничения по высоте волны, причём, при ходе судна с балластом эти условия могут быть жестче (например, волнение 5 баллов допускается для случая плавания судна с грузом и 4 балла - для плавания судна порожнем с балластом).

Конвенцией предусматривается ряд других способов для обезвреживания водяного балласта.

Однако в настоящее время этот способ не применяется и вряд ли будет применяться в будущем, т.к. строительство в порту очистных сооружений для обработки ввозимого балласта требует значительных финансовых затрат.

Сдавать балластные воды с помощью очистного судна на городские очистные сооружения можно рассматривать как вариант, если вода не имеет загрязнений по нефтепродуктам, но этот вариант будет, по-видимому, экономически невыгоден судовладельцам.

Способ сохранения балласта на судне в течение длительного времени (более 100 суток) приводит к гибели почти всех водных организмов ввиду отсутствия света и высокого содержания железа в воде, на стенках и в осадках балластного танка.

Однако средняя продолжительность рейса судов смешанного (река-море) плавания составляет в среднем до 10-14 суток, поэтому этот метод не может быть применен для рассматриваемого типа судна.

Слив балласта в специально назначенные зоны замены балласта возможен в исключительных обстоятельствах, если замена балласта оказывается невозможной вследствие состояния моря или в любых иных условиях, в которых, по мнению капитана, замена балласта может угрожать человеческим жизням или безопасности судна. В этом случае, по указанию должностного лица, соответствующей службы морской связи и управления движением судов может быть использованы специально назначенные зоны замены водяного балласта.

На сегодняшний день этот способ управления балластной водой неосуществим в связи с отсутствием таких зон. А их назначение требует детальной проработки и длительных согласований между разными заинтересованными сторонами (экологи, биологи, администрация порта, судовладельцы), что может затянуться на неопределенный срок.

Вариантов приёма балласта без нежелательных организмов может быть несколько: сертификация чистого балласта, приём на борт пресных субмаринных (субаквальных) вод и др.

Однако вышеперечисленные способы управления качеством балластной воды нужно рассматривать только как теоретические, так как их эффективность не доказана, а внедрение потребует большой по объему и длительной подготовительной работы. В связи с этим, можно сделать вывод о том, что перспективными для предотвращения биологического загрязнения водоемов могут быть только способы обработки балласта на борту судна, несмотря на возможные дополнительные затраты.

Методы обработки балластной воды

Поскольку балластировка судов является в настоящее время неотъемлемой частью морских перевозок и избежать этого процесса невозможно, то основным путем пресечения распространения нежелательных микроорганизмов является предотвращение их сброса с судов в портах. В соответствии с опубликованными в последнее время Записками Американского Бюро Судоходства, посвященным процедурам смены балласта, существует пять методов обработки балластной воды для минимизации риска сброса нежелательных организмов, причем каждый из них имеет свои недостатки.

При выборе метода обработки балласта всегда следует помнить, что он должен отвечать следующим критериям:

он должен быть безопасным;

он не должен наносить вред окружающей среде;

он должен быть экономичным;

он должен быть эффективным.

Первый метод - исключение сброса балласта вообще. Это самый надежный способ, он применяется в тех случаях, если сброс балластных вод запрещен полностью. Понятно, что этот способ не очень практичен.

Второй путь - уменьшение концентрации морских организмов, содержащихся в принимаемом на борт водяном балласте. Это может быть достигнуто путем ограничения количества принимаемого водяного балласта, а также путем выбора мест приема балласта (не следует принимать балласт на малых глубинах, районах застоя воды, поблизости от мест слива сточных вод и дноуглубительных работ и районов обнаружения патогенных микроорганизмов).

Третий метод заключается в обработке водяного балласта на борту судна. Уже разработаны определенные технологии этого процесса, рекомендуемые Руководством ИМО по обработке балласта. Такая обработка может осуществляться следующими способами:

физический (нагревание, обработка ультразвуком, ультрафиолетовым излучением, магнитным полем, ионизация серебром, и т.п.);

механический (фильтрование, внесение изменений в конструкцию судна, применение специальных покрытий танков и т.п.);

химический (озонирование, удаление кислорода, хлорирование, применение биореагентов и т.п.);

биологическое воздействие - добавление в балластную воду хищных или паразитных организмов с целью уничтожения вредных микроорганизмов.

К сожалению, среди перечисленных способов пока нет достаточно эффективных и экономичных. Так, например, механическая обработка путем сепарирования или фильтрования занимает много времени и не обеспечивает отделение микроорганизмов. Есть необходимость удаления осадков, образующихся в результате фильтрования.

Применение химикатов (самый доступный пока способ) само по себе влечет ряд проблем: в первую очередь это очевидный риск для здоровья экипажа, неизбежная коррозия балластных насосов, трубопроводов, покрытий танков и других частей балластной системы, а также, разумеется, загрязнение этими химикатами морской среды в результате их сброса вместе с балластом.

Физическое же воздействие ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, нагревание балластной воды также несет большой риск для здоровья экипажа, может вызвать эффект коррозии, а в случае сброса горячей воды - повредить местную морскую экосистему. Большой минус при использовании физического воздействия - оно не дает стопроцентной гарантии уничтожения патогенных микроорганизмов.

Четвертый метод - береговая обработка - по мнению Американского Бюро Судоходства имеет ряд преимуществ. Однако необходимо учесть, что многие суда не имеют возможности сдавать водяной балласт на береговые приемные сооружения. Что касается портов, то далеко не все из них могут предоставить судну соответствующие приемные сооружения. При этом мало вероятно, что в ближайшее время порты начнут строить приемное оборудование для водяного балласта, имея еще много не решенных проблем с приемным оборудованием, требуемым правилами Конвенции МАРПОЛ.

Существует также идея возврата балластной воды в тот порт, где она была принята на борт. Разумеется, серьезно об этом говорить не приходится, кроме, возможно, применения на пассажирских судах, где (пока теоретически) такой вариант можно рассмотреть.

Пятый метод заключается в смене балласта в водах открытого океана или его разбавлении.

Другие методы. Существуют и другие методы решения проблемы. К ним относятся:

Сертификация чистого балласта - заключается в получении судном лабораторного сертификата в порту приема балласта. В таком сертификате должно оговариваться, что в судовом балласте отсутствуют водные организмы, которые могут быть опасны в порту сброса. Очевидно, что не может быть достаточно эффективным.

Сохранение балласта на судне в течение длительного времени - в воде, которая находится в судовых танках более 100 суток практически все водные организмы погибают ввиду отсутствия света и высокого содержания железа в воде. Однако абсолютное большинство судов не имеет возможности сохранять балласт на борту в течение более чем трех месяцев.

Электролитическое генерирование ионов меди и серебра - метод достаточно эффективен, однако некоторые организмы могут адаптироваться к воздействию ионов меди и серебра, кроме того воздействие высокой концентрации этих веществ на природную среду еще недостаточно изучено.

Существуют и предложения по региональному решению проблемы: морская администрация Нидерландов, например, предложила странам Персидского залива организовать перевозку пресной воды в балластных танках танкеров во время балластных переходов из Европы в страны Залива.

(Справедливости ради необходимо отметить, что руководство программы GloBallast получает новые предложения по решению проблемы водяного балласта каждую неделю, среди которых есть и такие экзотические, как строительство судов с подъемным днищем (после выгрузки днище судна перемещается вверх до уровня твиндечной палубы для уменьшения погруженного объема корпуса).)

Анализируя приведенные пять основных методов, можно сделать вывод, что практически применимыми и эффективными являются в настоящее время только второй и пятый методы. Второй метод, безусловно, наиболее прост и логичен, а с точки зрения хорошей морской практики его необходимо применять во всех случаях планируемого приема балласта. Однако он не дает гарантированных 100-процентных результатов. Поэтому применять его нужно только в сочетании с другими методами. Что касается пятого метода, то он заслуживает более подробного рассмотрения

3.Очистка балластных вод

Очистка балластных вод - это серьезная задача, которая беспокоит не только судовладельцев, но и экологов всего мира. Ежегодно в мире используют не менее 5 миллиардов тонн балластной воды, необходимой для обеспечения нормального плавания сухогрузов, различных судов, которые еще не приняли на борт груз.

Потом, когда судно уже нагружено, ставшие ненужными балластные воды просто сбрасываются в океан.

Учитывая то, что внутренние отсеки грузовых судов отнюдь не отличаются особой стерильностью, то вместе с балластными водами в океан попадают ржавчина, нефть, механические примеси и другие загрязняющие вещества. Подобное загрязнение может привести к непоправимым последствиям для мирового океана и окружающей среды. Например, многие экологи напрямую связывают сброс не прошедших очистку балластных вод и вспышки различных заболеваний среди людей, таких, как холера.

На сегодняшний день очистка балластных вод - одна из самых актуальных научно-технических задач, стоящих перед человечеством.

Компания ООО «Маринтех Сервис» предлагает одобренное Международной Морской организаций (ИМО) оборудование для очистки балластных вод компании OptiMarin AS (Норвегия) - одного из лидеров по производству очистной техники. Сертификат соответствия был выдан Det Norske Veritas - представителем Морской администрации страны. Это важный документ, подтверждающий соответствие балластной системы OptiMarin требованиям Международной конвенции о контроле, принятой 6 лет назад.

Механическая система фильтрации, которую предлагает Маринтех Сервис, безвредна для окружающей среды. Она не оказывает на нее ни химического, электро-, ни биохимического воздействия. Помимо этого, очистка балластных вод проходит бесшумно, не мешая работе другого оборудования на судне. Небольшие габариты и вес делают простой ее установку как на действующие, так и на строящиеся корабли.

Алгоритм очистки

Очистка балластных вод производится как путем прогона через фильтр, на котором оседают все твердые частицы, так и путем УФ-облучения, позволяющего уничтожить различные бактерии и вирусы.

Компоненты в OptiMarinSystem легко настраиваемые; установка обычно находится в насосном или машинном отделении и в непосредственной близости от балластных насосов. Система OptiMarin использует уже имеющиеся на судне балластные насосы, является модульной и не ограничивает поток.

На определенных типах судов система может быть установлена в контейнере включая бустерный насос для легкой установки на палубе или в других доступных местах.

4. Реагенты и материалы при ликвидации разливов на воде

Несмотря на принимаемые меры борьбы с загрязнением окружающей среды, количество техногенных катастроф при транспортировке нефти в России практически не снижается. При аварийных разливах нефти происходит быстрое и устойчивое загрязнение больших площадей грунта и водных акваторий, в том числе и придонной зоны, а также грунтовых вод и водосточных пластов.

Одним из важных условий борьбы с разливами является оперативная организация аварийных работ, особенно на водной поверхности, снижающих объем катастрофы и препятствующих распространению и увеличению нефтяного пятна, а также осаждению нефти на дно водоемов

Наиболее эффективным и доступным способом быстрого сбора нефти при авариях является использование различных сорбентов на органической или неорганической основе. При средних и крупных авариях сорбенты целесообразно применять для окончательной очистки от нефти после сбора ее основной части существующими механическими средствами.

Существует достаточно широкий ассортимент сорбентов для сбора нефтяных разливов. Сорбенты на основе неорганических материалов (диатомит, цеолиты, глина, песок) имеют низкую нефтеемкость, гидрофильны (не могут применятся на воде), требуют дополнительного модифицирования, вызывают трудности с утилизацией и совершенно не удерживают легкие фракции нефтепродуктов (бензин, керосин, дизельное топливо). Синтетические сорбенты обладают хорошей поглотительной способностью, однако отличаются большей стоимостью и сложностью утилизации в силу высокой токсичности продуктов горения. Наиболее привлекательны и перспективны сорбенты растительного (органического) происхождения. Они являются органической частью существующих экосистем и в наибольшей степени соответствуют экологическим требованиям. В качестве таковых можно выделить сорбенты на основе торфяного мха или стружки скорлупы кокосового ореха (Shelltic C). Но в отличии от торфяного мха, добыча которого является губительным вмешательством в экосистему, скорлупа кокоса - это отход пищевого производства и изготовление кокосового абсорбента - отличный пример эффективного использованием природных ресурсов экосистемы. Растительный сорбент обладает высокой сорбционной емкостью и гидрофобностью. Органические сорбенты могут обеспечить решение проблем экологизации экономики территориального образования, а также способствовать созданию благоприятных условий для достижения требуемого состояния окружающей среды экономически рациональными способами.

Реагент, превращающий нефтепродукты в магнитно-восприимчивые вещества, тем самым обеспечивая возможность собирания нефтяных разливов с поверхности воды и с твердых немагнитных поверхностей с помощью магнитного поля.

Предлагаемый реагент, названный "Neftakleen", может использоваться для:

- ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов

- очистки акваторий портов и других водоемов, загрязненных плавающими на поверхности воды нефтепродуктами

- очистки от нефтепродуктов загрязненных ими объектов, в частности, для рекультивации загрязненных нефтепродуктами грунтов

- Очистки сточных вод, в частности, технологических растворов в нефтедобыче и льяльно-балластных вод танкерного флота.

Реагенты "Миксойл" являются универсальными сорбентами нерастворимых, неполярных соединений. К числу таких веществ относятся машинное масло, сырая нефть, различные сорта бензина и дизтоплива, керосин и т.д. Реагенты данной серии могут употребляться как для сбора нефтепродуктов с поверхности водных акваторий, так и для ликвидации последствий аварийных разливов на поверхности грунта. Схема применения реагентов "Миксойл" такая же как и для большинства других подобных материалов.

Сорбционная емкость сорбентов "Миксойл" находится на уровне 4 - 5 кг/кг. В зависимости от способа модификации реагент может реализовывать свою максимальную сорбционную емкость при поглощении либо более легких фракций (бензин, керосин, дизтопливо), либо более тяжелых (мазут, машинное масло); возможен также подбор модификатора для сорбции нитро- и галоидопроизводных нефтепродуктов, а также других неполярных органических соединений.

Уникальная технология отбора и подготовки сырья позволяет достигать для реагентов серии "Миксойл" практически неограниченной по времени плавучести. Удельный вес исходного реагента составляет ~ 0,15 - 0,40 г/см³. Природный алюмосиликат, служащий сырьем для производства реагента, содержит замкнутые поры, заполненные газообразными продуктами. При нахождении в воде или на водной поверхности сферические силикатные частицы не набухают, не меняют своей структуры и не впитывают воду в пространство внутренних открытых пор вследствие их незначительного количества. Сырье обладает также большой механической прочностью и не деформируется в процессе модификации, транспортировки и применения. Основные характеристики реагента "Миксойл" представлены в таблице 1.

Одним из немаловажных достоинств сорбентов "Миксойл" является возможность их утилизации в цементной промышленности, что позволяет исключить проблемы, связанные с длительным хранением или сжиганием образовавшегося конгломерата.

Низкая цена нефтесорбента обусловлена тем, что основным сырьем для синтеза реагента являются отходы производства.

Таблица 1. Основные технологические характеристики реагента "Миксойл"

Наименование	Величина
Сорбционная емкость по нефти	4 - 5 кг/кг
Плавучесть исходного реагента	более 1 месяца
Плавучесть реагента, после насыщения его нефтью	более 1 месяца
Способ утилизации	в цементной промышленности
Десорбция после 1 месяца	не обнаружена

В основу синтеза нефтепоглощающих сорбентов положено регулирование гидрофильно - олеофильного баланса поверхности твердой фазы. В качестве основы используется кремнеземное сырье, являющееся отходом производства и имеющее в своей структуре множество закрытых пор, что придает сорбенту высокую плавучесть и предотвращает опасность потопления частичек вместе с поглощенной нефтью.

В зависимости от типа поверхностных загрязнений (нефть, машинное масло) и величины молекул органического контамината поверхностные и сорбционные свойства сорбента могут быть скорректированы в широких пределах путем подбора сырья и варьирования типа и количества модификатора.

Нефтепоглощающий сорбент нерастворим в воде и обладает высокой устойчивостью к таким средам как морская вода, разбавленные растворы кислот и щелочей, органические растворители и нефтепродукты.

5. Химические реагенты и материалы для борьбы с коррозией при транспортировке по трубопроводной системе.

Анализ литературных источников, архивных материалов и производственно-технических документов показал, что наиболее часто используемыми в трубопроводном транспорте являются неио-ногенные ПАВ, а также полиакриламид и его производные

Трубопроводный транспорт, однако, не так прост, как кажется внешне. Необходимо уложить в сложных геологических и географических условиях в траншеи герметичный тысячекилометровый трубопровод большого диаметра через болота, горы, реки и леса, построить промежуточные нефтеперекачивающие станции, обеспечить высокую надежность и безопасность, оснастить средствами контроля и авторегулирования и т.д. При эксплуатации трубопроводов возникают трудности, связанные с парафин отложением или коррозионной агрессивностью перекачиваемых нефтей или газоконденсатное. Поэтому нефтепроводы часто сопровождают спутники - трубы, по которым подают горячую воду или печи нагрева на перекачивающих станциях. Для борьбы с коррозией синтезированы и применяются при перекачке нефти специальные химические реагенты - ингибиторы коррозии.



Литература

1. Александров Б.Г. Проблема переноса водных организмов судами и некоторые подходы к оценке риска новых инвазий // Морской экологический журнал. - 2004. - Т. 3. № 1. - С. 5-17.

2. Инструкция по разработке судовых руководств по безопасной замене балласта в море. Российский Морской Регистр Судоходства, 2006. - 17 с.

3. Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года. - СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 2005. - 120 с.

4. Пример использования FLUENT в судостроительной отрасли // Журнал «ANSYS Solutions. Русская редакция». - 2007. - № 6. - С. 2.

5. Российский Речной Регистр. Правила: В 4 т. - М.: «По Волге», 2002.

6. Lloyd's Register Group, Ballast Water Treatment Technology. Current status

7. Спутник нефтегазопромыслового геолога: Справочник/Под ред. И.П. Чаловского. - М.: Недра, 2000. - 376 с.

8.Российский энциклопедический словарь. Москва. Научное издание «Большая Российская энциклопедия.» 2000 г. Книга 1 и Книга 2.

9.Габриэлянц Г. А. Геология нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 2003. - 285 с.

10.Еременко Н.А. Справочник по геологии нефти и газа. - М.: Недра, 2002. - 485 с.

11.Соколов В.Л., Фурсов А. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 2000. - 296 с.