Способ локализации нефтяного загрязнения на поверхности воды

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для локализации нефтяных загрязнений и очистки от них открытых водоемов. Способ локализации нефтяного загрязнения на поверхности воды включает обработку нефтяного загрязнения на поверхности воды световым потоком с получением модифицированных структур. При обработке нефтяного загрязнения на него воздействуют световым потоком с плотностью 0,8÷0,9·10⁵ Вт/см², причем воздействие световым потоком осуществляют до получения твердой фазы нефтяного продукта с плотностью, превосходящей плотность воды, и ее опускания на дно водоема. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки открытых водоемов от нефтяных загрязнений, снизить трудозатраты и обеспечить экологическую безопасность.

 

Способ локализации нефтяного загрязнения на поверхности воды.

Изобретение относится к области локализации и очистки открытых водоемов от нефтяных загрязнений, преимущественно немеханическими способами.

Известны способы очистки сточных вод от нефтепродуктов, включающие обработку коагулянтом с последующей фильтрацией, в которых для повышения степени очистки в качестве коагулянтов применяют раствор, полученный после обработки изгонолитейного шлака соляной кислотой, а фильтрацию осуществляют через полученный при обработке осадок [1], или в качестве коагулянта используют хлоризолропилат алюминия или в виде отхода химико-фармацевтической промышленности, образующегося на стадии разложения каталического комплекса производства левомицетина [2].

Данные способы имеют ограничения по применению, так как могут быть использованы только для очистки воды от нефтепродуктов, протекающей по трубопроводным магистралям или находящейся в закрытых резервуарах малого объема, так как после ввода коагулянта необходимо выполнение операций, связанных с отстаиванием и фильтрацией, что требует дополнительного оборудования, аналогичного описанному в [3, 4].

Известен также способ очистки воды от эмультированной нефти [5] и способ разрушения нефтяной эмульсии [6].

В способе [5], включающем введение гомополимера диметилдиаллиламмонийхлорида, перемешивание и отстаивание, для сокращения остаточного содержания нефти в воде вводят 0,1-30%-ный водный раствор гомополимера демитилдиаллиламмонийхлорида, содержащего 5-10 мас.% мономера и имеющего вязкость 16000-32000 мПа·с, измеренную в 38%-ном водном растворе при 25°C.

Данный способ имеет также ограниченное применение, так как применим только для очистки воды от нефти ограниченного объема, обусловленного размерами очистного резервуара. Кроме того, выполнение условий по процентному содержанию вводимых компонентов в условиях естественных открытых водоемов практически невозможно.

В способе [6] разрушение нефтяной эмульсии производится путем обработки ее деэмульгатором, содержащим алкилсульфонат, с получением нефтяной фазы, в котором для содержания в нефтяной фазе солей и воды используют деэмульгатор, содержащий в качестве алкилсульфоната натриевую соль сульфированного отхода производства сульфонала на основе керосина и дополнительно содержащий сополимер этилена с пропиленом с мол.м. 5600-60000 с молярным соотношением звеньев пропилена и этилена (35-48):(65-52) соответственно, при массовом соотношении натриевой соли сульфинированного отхода и сополимера в деэмульгаторе (1,5-3):1.

Реализация данных способов также имеет ограничения по объему очищаемой воды, так как после ее обработки необходимо выполнить операции отстаивания и фильтрации, и по выполнению условий по процентному содержанию вводимых компонентов, что для открытых водоемов практически не осуществимо.

Выявленных недостатков лишен способ очистки поверхности воды от нефти, включающий нанесение измельченного сорбента на основе каучука с последующим механическим сбором полученной фазы вещества, в котором в качестве сорбента используют каучуки с полярными группами и размером фракций не более 3-5 мм, при этом используют каучук, содержащий группы нитрилакриловой или метакриловой кислот [7].

Данный способ может быть использован и на открытых водоемах. Однако при обработке больших загрязненных водных поверхностей по причине использования каучуков реализация способа требует крупных материальных затрат, а также существенных трудозатрат, связанных с последующим механическим сбором сорбента, например нефтеловушкой [8].

Кроме того, известные способы, основанные на вводе веществ, содержащих кислоты, экологически не безопасны, что может отрицательно сказаться на макроструктуре водных акваторий, особенно имеющих промысловое значение.

Известен также способ локализации аварийных разливов нефти на поверхности воды, включающий обработку жидким парафином, в котором загрязненную поверхность воды обрабатывают сначала неорганическим сорбентом, например азеритом или стеклозитом или их смесью с размером зерен не менее 3 мм, а затем наносят жидкий парафин в количестве 4,0-8,5 мас.% от количества нефти [9], что также связано со значительными трудозатратами и со сложностью выполнения условий по процентному содержанию вводимых веществ.

В известном способе [10] для очистки воды и почвы от нефтепродуктов используют биореагент на основе торфа, что требует дальнейшего сбора модифицированных веществ, полученных при обработке нефтяных загрязнений, посредством специальных плавучих средств, аналогичных описанным в [11].

Известен также способ локализации нефтяного загрязнения на поверхности воды, включающий создание заграждения, препятствующего растеканию нефти на поверхности воды, в котором заграждения создают в виде кромки спекшейся нефти путем многократного воздействия на каждый ее элементарный объем лазерным излучением в видимой или инфракрасной областях спектра [12].

Данный способ наряду с его преимуществом перед известными способами, заключающимся в возможности получения спекшихся кромок, которые препятствуют смыканию нефти, также обладает и недостатком, заключающимся в том, что необходимым условием его использования является образование постоянной подъемной силы, препятствующей подтоплению системы плоскостей на ходу судна-заградителя, что в реальных условиях плавания при непостоянстве гидрометеорологических факторов с учетом непостоянства динамических параметров судна выполнить практически невозможно, что ограничивает применение данного способа только штилевыми условиями.

Задачей настоящего предложения является повышение эффективности очистки открытых водоемов от нефтяных загрязнений путем снижения трудозатрат с обеспечением экологической безопасности.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе локализации нефтяного загрязнения, включающем обработку нефтяного загрязнения на поверхности воды световым потоком с получением модифицированных структур, в котором при обработке нефтяного загрязнения на него воздействуют световым потоком с плотностью 0,8÷0,9·10⁵ Вт/см², причем воздействие световым потоком осуществляют до получения твердой фазы нефтяного продукта с плотностью, превосходящей плотность воды, и ее опускания на дно водоема.

При воздействии на нефтяное загрязнение на поверхности воды световым потоком 0,8÷0,9·10⁵ Вт/см² происходит обратимое фазовое превращение вещества, сопровождающееся скачкообразным изменением его химического состава. При этом длительность воздействия световым потоком осуществляется до получения фазы нефтяного продукта с плотностью более 0,10283 г/см³, что позволяет получить фазу вещества, представляющего собой жидкий нефтепродукт, в виде твердой фазы.

Новым в заявляемом предложении является воздействие на нефтяное загрязнение световым потоком при его плотности 0,8÷0,9·10⁵ Вт/см².

Из известного уровня техники совокупность новых признаков для локализации открытых водных акваторий от загрязнения их нефтепродуктами не выявлена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического предложения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.

Водную акваторию, загрязненную нефтепродуктами, поэтапно облучают световым потоком при плотности светового потока 0,8-0,9·10⁵ Вт/см², при температуре водной поверхности не более 20°С и атмосферном давлении 840-1070 ГПа, при частоте следования лазерных импульсов 20 Гц. При этом облучение может производиться как с плавсредств, так и с летательных аппаратов, имеющих режим зависания, или с берега, если аварийная ситуация возникла непосредственно в прибрежной зоне.

При облучении световым потоком происходит обратимое фазовое превращение вещества, находящегося в жидкой фазе, сопровождающееся скачкообразным изменением его химического состава, в фазу твердого состояния, ввиду наличия явления фотохимических фазовых переходов в молекулярных веществах при иницировании светом реакции демиризации или изомеризации [13].

При облучении световым потоком нефтяное загрязнение из жидкой фазы переходит в твердую фазу, при этом при получении фазы нефтяного продукта с плотностью, превосходящей плотность воды (1,0 г/см³), облученная часть нефтепродуктов опустится на дно водоема. При необходимости твердая фаза нефтепродуктов может быть удалена со дна водоема посредством последующего траления.

При применении заявляемого способа исключается необходимость в последующей обработке полученной фазы нефтепродуктов, связанных с проведением таких технологических операций, как отстаивание и фильтрация.

Применение предлагаемого способа не требует разработки специальных технических средств, так как при его реализации могут быть использованы существующие промышленные образцы световых генераторов, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого предложения условию патентоспособности "промышленная применимость".

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1439083.

2. Авторское свидетельство СССР №1439085.

3. Авторское свидетельство СССР №1712315.

4. Авторское свидетельство СССР №1712317.

5. Авторское свидетельство СССР №1456000.

6. Авторское свидетельство СССР №1456451.

7. Авторское свидетельство СССР №1712313.

8. Авторское свидетельство СССР №1712316.

9. Авторское свидетельство СССР №1722314.

10. Патент РФ №2081854.

11. Патент РФ №2081967.

12. Авторское свидетельство СССР №1721177.

13. Диплом СССР на открытие №51.

Способ локализации нефтяного загрязнения на поверхности воды, включающий обработку нефтяного загрязнения на поверхности воды световым потоком с получением модифицированных структур, отличающийся тем, что при обработке нефтяного загрязнения на него воздействуют световым потоком с плотностью 0,8÷0,9·10⁵ Вт/см², причем воздействие световым потоком осуществляют до получения твердой фазы нефтяного продукта с плотностью, превосходящей плотность воды, и ее опускания на дно водоема.