санна сафина81 норм контр перед.2 (1198172), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Несмотря на то, что многие фирмы производящие такие химические вещества гарантируют их экологическую безопасность, МАРПОЛ жестко ограничивает применение этих веществ районами, где отсутствуют промысловые виды птиц и морских животных.
Сорбенты принадлежат к классу веществ, облегчающих механический сбор нефти. Они должны быть гидрофобны и олеофильны (хорошо впитывать нефть и плохо воду). Обычно сорбенты выполняют из местных, широко распространенных и дешевых материалов. В Северо-Западном регионе России это высушенный торф, древесные опилки и другие подобные вещества. В южных регионах это хлопковые очесы. Сорбенты могут применяться для ликвидации пятен ограниченных размеров.
В ряде случаев перед применением, сорбенты подвергаются обработке, которая повышает их сорбирующую способность. Так, сорбирующая способность торфа может быть существенно повышена в результате термической обработки.
Сорбционная емкость - основная количественная характеристика сорбента, определяемая как отношение массы удержанного сорбата к массе сорбента:
, (4.1)
где С- сорбционная емкость;
ms, m0- массы сорбента соответственно.
Степень очистки, обеспечиваемая сорбентом, также зависит от перечисленных факторов. Численно она может характеризоваться следующим образом:
(4.2)
где CС,Cw - концентрации нефтепродуктов в очищенной и очищаемой воде соответственно.
Наиболее распространенными, экологически безопасными и в то же время эффективными средствами для борьбы с нефтяными разливами являются механические средства. К ним относятся, в первую очередь, боновые ограждения и нефтесборщики.
Боновые ограждения предназначены для локализации пятен нефти, предотвращения их расползания по поверхности воды, с уменьшением толщины плавающей пленки. Чем больше толщина пленки, тем эффективнее сбор нефти. Количество модификаций боновых ограждений, выпускаемых промышленностью в настоящее время весьма велико. Они отличаются по назначению, размерам, материалам, оснащенности дополнительными системами оповещения о проведении операции по сбору нефти (сигнальные фонари, звуковая сигнализация и пр.). Схема типового бонового ограждения приведена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 Схема типового бонового ограждения
Таковой можно считать конструкцию локализующих бонов фирмы Expand! (Швеция). Боны состоят из поплавков (1), обеспечивающих плавучесть всей конструкции, полотнища (2), для удержания нефти и силовых элементов (3), позволяющих заякоривать и буксировать боны. Боны самонадувные, развертываются сразу после раскрытия пакетов, в которых они хранятся. Износостойкая нейлоновая ткань, покрытая полиуретановым каучуком и поливинилхлоридом, позволяет применять заграждение в широком диапазоне температур: от +74ºС до температуры подмерзания. Ткань масло и плеснеустойчива. Боны имеют соединенные внутри гибкие рамы, предварительно натянутые пружинами из нержавеющей стали. Для предотвращения повреждения их судами в темное время суток, они снабжены сигнальными огнями 4, питаемыми от аккумуляторов
В определенной степени к постановке боновых ограждений можно отнести результаты мероприятий по предотвращению распространения нефти по поверхности воды. В частности, разработаны химические вещества, нанесение которых на пленку нефти делает ее практически твердой. Нанесение таких веществ по контуру пятна препятствует его распространению. В этом случае роль бонов играет затвердевшая пленка. Естественно, что толщина пленки должна быть значительна (5 мм и более). Однако и при такой толщине затвердевшая пленка легко рвется при воздействии волн высотой 0,2 м и более.
Нефтяное загрязнение при наличии сплошного покрова льда на поверхности воды может быть локализовано путем с помощью прорезей.
На рисунке 4.4 представлена локализация пятен нефти, находящихся подо льдом и движущихся под действием течения с помощью прорезей.
Рисунок 4.4 Локализация пятен нефти, находящихся подо льдом и движущихся под действием течения с помощью прорезей 1 - лед; 2 - прорезь;3 - пленка нефти, плавающая на поверхности воды;4 - нефть в виде отдельных капель
Прорези препятствуют распространению нефти, которая всплывает на свободную поверхность воды, откуда она может быть откачана в сборные емкости. Нефть подо льдом может находиться как в виде пленки, так и в виде отдельных капель (при значительной скорости течения).
Экспериментальная проверка, проведенная на учениях по борьбе с нефтяными разливами в ледовых условиях в 1994 году вблизи финского города Оулу, показала, что эффективное удержание нефти происходит при ширине прорези 0,4м и толщине льда 0,7м. Прорези делаются специальными ледовыми пилами, устанавливаемыми на соответствующих транспортных средствах.
По назначению и по конструкции боновые ограждения можно разделить на:
- локализующие, предназначенные для удержания нефти в заданном районе в течение времени, необходимого для проведения операции по сбору нефтяной пленки (рисунок 4.4)
- направляющие (оперативные), предназначенные для направления пленки к нефтесборщику.
Количество конструкций локализующих боновых ограждений, выпускаемых различными фирмами достаточно велико. Тем не менее, поиск оптимальной конструкции продолжается. Это обусловлено разнообразием требований, предъявляемых к бонов ввиду сложности условий их работы. К ним относятся:
- необходимость противостоять действию волн и течений, при этом выполняя свое предназначение;
- обеспечивать быстрое развертывание при действии тех же факторов;
- предотвращать распространение нефти и нефтепродуктов с различными характеристиками.
На рисунке 4.5 представлена схема постановки бонового ограждения на течении.
Рисунок 4.5 Схема постановки бонового ограждения на течении. 1 -боновое ограждение; 2-судно буксировщик натягивающее боны; 3-вектор движения центра массы пятна; 4-нефтесборщик
Направляющие боны имеют гораздо меньшее распространение. Обычно они крепятся на носу нефтесборщика, либо растягиваются двумя буксировщиками в линию под углом 38° к направлению течения воды.
При наличии течения пленка нефтепродуктов двигается по поверхности воды со скоростью равной скорости течения и в том же направлении. Распространение под действием сил тяжести, вязкости и поверхностного натяжения происходит так же, как и при отсутствии течения. Наличие на пути течения преград, которыми в рассматриваемом случае являются боны, вносит коррективы в закономерности движения, как воды, так и пленки.
Общепринятой является схема взаимодействия нефтяной пленки на поверхности потока волы с поперечной преградой.
На рисунке 4.6 представлена схема течения.
Рисунок 4.6 Схема течения около плавающего барьера на течении.
1 - фронтальная зона;
2 - центральная зона; 3 - зона примыкания к барьеру
Согласно этой схеме, пленка нефтепродуктов, удерживаемая поперечной преградой при докритическом режиме течения, может быть условно разделена на три зоны:
- фронтальную, где толщина пленки меняется в зависимости от скорости течения;
- центральную, в которой она остается практически постоянной;
примыкания к барьеру.
Современные боновые ограждения представляют собой достаточно сложные инженерные конструкции, стоимость погонного метра которых составляет 100 и более долларов США. Они имеют сигнальные огни для предотвращения повреждения их судами в темное время суток, некоторые оснащены устройствами, отпугивающими от нефтяного пятна морских птиц и животных и т.п.
Однако, даже лучшие конструкции ограждений не могут обеспечить удержание нефти при определенных параметрах волн и течений. Это обусловлено не конструкцией бонов, а особенностями поведения нефтяной пленки под действием указанных факторов.
Боны хранятся в рулонах, не требуют много места для хранения, мобильны. Рулон может вмещать в себя от 197,4 пог.м. бонов до 258,4 пог. м. Скорость развертывания бона длиной 106,4м 3-4 мин. В зависимости от гидрометеорологических условий, скорость свертывания 12-15 мин.
Транспортировка бонов может осуществляться надводными судами, автомобилями, вертолетами и другими транспортными средствами.
В некоторых нефтеналивных портах для предотвращения распространения нефти разлитой при проведении погрузо-разгрузочных операций используют пневматические боны.
Идея пневматических бонов позаимствована у пневматических волноломов. В перфорированные трубы, проложенные по дну возле нефтеналивных причалов, подается под давлением воздух. Пузырьки воздуха, поднимаясь в воде, увлекают за собой поток, который, достигая поверхности, раздваивается. Одна его половина направлена навстречу движению нефти, не позволяя ей распространяться.
В ряде случаев боны выполняют не одну, а несколько функций. К ним относятся боны типа Фокс Тейл ((Fox Tail) (лисий хвост))
Эти боны представляют собой нечто вроде распушенного троса, который плавает на поверхности воды. Он выполнен из гидрофобного и олеофильного материала. С одной стороны, он не позволяет нефти распространяться, а с другой стороны впитывает нефть, плавающую по поверхности. Далее трос поступает на судно, в блок сопровождения, где проходя через отжимной ролик отдает впитанную нефть. Такие боны позволяют снизить финансовые затраты как на покупку оборудования, так и на его эксплуатацию. К сожалению, они малоэффективны при наличии волн и течений.
Принцип действия этих бонов близок к принципу действия пневматических. Поток создается не снизу сжатым воздухом, а сверху струей воды подаваемой под давлением из перфорированной трубы. Однако идея не выдержала проверки практикой. Поток воды получался излишне турбулентным, что приводило к разбиению пленки на отдельные капли и снижению эффективности сбора.
Основным назначением нефтесборщиков, как это следует из названия, является сбор локализованной нефти. Собственно нефтесборщики могут представлять собой модули, устанавливаемые на любые транспортные суда. После доставки к месту работы и спуска на воду они могут работать в автономном режиме. Кроме них существуют суда-нефтесборщики. Они, как правило, имеют значительное водоизмещение (тысячи тонн) и могут представляют собой многоцелевые плавсредства, которые кроме сбора нефти могут осуществлять сбор мусора, плавающего на акватории, выполнять функции пожарных судов, землесосов и др. Объединение различных функций позволяет улучшить финансовые показатели использования таких судов, но снижает их мобильность и эффективность использования. В приморских городах и на прибрежных акваториях оптимальным оказалось сочетание функций сбора разлитой нефти и мусора плавающего по поверхности акваторий. Такие нефтемусоросборщики практически постоянно работают на городских или портовских акваториях, имеют небольшое водоизмещение (до 10 тонн), невысокую стоимость и энергоемкость.
Большинство нефтесборщиков используют два физических принципа - адгезии к олеофильным поверхностям и гравитационной сепарации.
Адгезия используется в ряде нефтесборщиков, производимых за рубежом. Основная идея - налипание нефти и нефтепродуктов, на какую- либо поверхность с последующей ее очисткой. Характерной частью нефтесборщиков этого типа является вращающийся диск. Нефть, содержащаяся в пленке, плавающей по поверхности воды, налипает на боковые поверхности диска, откуда удаляется скребками и далее транспортируется в сборные емкости.
На рисунке 4.7 представлена схема нефтесборщика.
Рисунок 4.7 Схема нефтесборщика, использующий принцип адгезии. 1 - вращающиеся диски; 2 - скребки; 3 - налипшая нефть; 4 - защитный кожух, охраняющий диски от повреждения плавающими предметами или отдельными льдинами; 5- лоток для транспортировки собранной нефти; 6- шнек для перемещения нефти в сборные емкости.
Для повышения эффективности сбора, используется несколько кассет, содержащих набор дисков. Они могут устанавливаться на одном горизонтальном валу в количестве 50-70 дисков - Lockheed, либо на круговом валу в несколько меньшем количестве. Установка дисков на круговом валу позволила фирме Vicoma создать несколько классов нефтесборщиков, предназначенных для работы в различных условиях: от малых рек до открытых прибрежных акваторий. Размеры кассет, а соответственно и диаметры дисков, изменяются в широких пределах: от 1,0м для открытых акваторий до 10-12 см для закрытых, не подверженных волнению.
Следует заметить, что функция сбора мусора в этих нефтесборщиках отсутствует. На большинстве моделей возможно изменение направления вращения дисков, как по - так и против часовой стрелки. Обычно оно зависит от степени адгезии собираемого нефтепродукта материалу диска, а в конечном итоге от его вязкости. Если она достаточна для подъема нефтепродукта к скребку, вращение происходит по часовой стрелке, если недостаточна -- против. В последнем случае гидростатическое давление увеличивает адгезию, прижимая нефть к поверхностям дисков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
