Оригинальные способы очистки воды от нефти. Реферат.

плавающие в толще воды. Нефть растворяется. В её составе имеются вещества,

растворимые в воде, хотя их доля, в общем невелика.

Нефтяное загрязнение наносит жестокий удар по биологическому равновесию

моря. Пятно не пропускает солнечные лучи, замедляет обновление кислорода в

воде. В результате перестает размножаться планктон — основной продукт

питания морских обитателей.

В верхних пяти — десяти сантиметрах водной толщи развивается богатейшее

сообщество самых разнообразных организмов. Его называют нейстоном. Здесь

находится «питомник» молоди очень многих видов рыб и беспозвоночных

животных, которые во взрослом состоянии населяют водную толщу и дно морей

и океанов. На поверхности океана накапливаются и вещества-загрязнители, в

том числе нефть и нефтепродукты. Растворимые компоненты нефти очень

ядовиты. Их присутствие приводит к гибели морских обитателей и прежде

всего рыб, чем наносится серьезный ущерб экономике ряда стран мира.

Растворимые компоненты нефти нередко становятся причиной гибели морских

птиц, .отрицательно влияют на вкусовые качества мяса морских животных. В

загрязненной нефтью воде во взвешенном состоянии находится бесчисленное

количество мельчайших нефтяных пузырьков. Их углеводородные компоненты

отравляют морских беспозвоночных, служащих кормом для рыб. Они действуют и

на самих рыб. В результате много их гибнет, а остающаяся живой рыба не

может быть использована в пищу из-за нефтяного запаха и привкуса.

Если оплодотворенную икру рыбы поместить в аквариум с весьма

незначительной концентрацией нефтепродуктов, то большинство зародышей

погибает, а многие из уцелевших оказываются уродами. Нефть отрицательно

влияет на физиологические процессы, вызывает патологические изменения в

тканях и органах, нарушает работу ферментативного аппарата, нервной

системы. Нефть — своего рода наркотик для морских обитателей. Замечено,

что некоторые рыбы, «хлебнув» однажды нефти, уже не стремятся покинуть

отравленную зону.

Нефтяное загрязнение — грозный фактор, влияющий на жизнь всего Мирового

океана. Особенно опасно загрязнение высокоширотных вод, где из-за низкой

температуры нефтепродукты практически не разлагаются и как бы

«консервируются» льдами, поэтому нефтяное загрязнение может нанести

серьезный ущерб окружающей среде Арктики и Антарктики.

Нефтяные катастрофы

По оценке национальной Академии наук США в середине 70-х годов только в

морскую среду попадало примерно 6 млн. т нефти. К концу 70-х годов выбросы

нефти в моря и океаны возросли до 10 млн. т/год. Наибольший вред наносят

разливы нефти в результате катастроф танкеров и аварий на морских буровых

платформах. Число таких аварий необычайно велико: только в США в 1972—1976

гг. береговой охраной регистрировалось в среднем 12,3 тыс. случаев таких

выбросов в год. При сохранении числа аварий прослеживается тенденция к

увеличению масштабов единовременных выбросов нефти главным образом из-за

аварий супертанкеров. Выбросы нефти в конце 60-х — начале 70-х годов в

результате катастроф таких танкеров, как «Белен» и «Торри Каньон», меркнут

в сравнении с разливом 220 тыс. т нефти при аварии танкера «Амоко Кадис» в

марте 1978 г. Анализ последствий этой аварии для окружающей среды,

выполненный 20 месяцев спустя, показал, что в течение последующих трех —

пяти лет добыча устриц в пораженной акватории будет невозможна, а осевшая

на дно нефть будет выбрасываться на поверхность штормами по крайней мере в

течение 10 ближайших лет. Прогноз подтвердился.

Возрастает и «лепта», вносимая в загрязнение водной среды морскими

буровыми платформами. Загрязнение имеет место при добыче нефти на шельфе.

В апреле 1977 г. в Северном море в 270 км от норвежского города Ставангер

на крупнейшей платформе норвежских разработок нефтяного месторождения

вырвался фонтан нефти высотой в 60 м. Больше недели понадобилось, чтобы

перекрыть нефтяной фонтан. За это время в воды Северного моря было

выброшено 25 тыс. т нефти. Площадь нефтяного пятна достигла 4000 км2.

Попытки собрать нефть с поверхности воды продемонстрировали почти полную

беспомощность находящейся на вооружении нефтедобывающих компаний техники

по удалению нефтяных пятен. С помощью своеобразных «пылесосов» с

поверхности моря удалось собрать всего лишь 800 т нефти. Большая часть

разлитой нефти затонула и будет еще долго отравлять придонную флору и

фауну Северного моря. Авария поставила под угрозу излюбленные места

развития сельди и потомства скумбрии, которая нерестится в этих местах. По

мнению некоторых ученых, воздействие катастрофы должно было сказываться по

меньшей мере в течение трех лет.

Увеличение потребления нефтепродуктов во всем мире привело в последние

годы к значительному росту танкерного флота. В мире действует гигантский

танкерный флот общей вместимостью более 120 млн. брутт-регистровых тонн —

это свыше трети вместимости всех морских транспортных средств. В последние

годы наметилась тенденция резкого увеличения грузоподъемности танкеров.

Уже плавают 230 судов, обладающих грузоподъемностью 200 тыс. т и более, в

том числе два «полумиллионника». Строятся и более мощные танкеры. Это

значительное достижение инженерной мысли, но в то же время и колоссальная

потенциальная опасность для вод Мирового океана. Подсчитано, что 200 тыс.

т нефти достаточно, чтобы превратить все Балтийское море в биологическую

пустыню.

В портах не удается выгрузить нефть до конца. Около 1% ее теряется на

испарение и остается на стенках и днищах танкеров. Приходится их

промывать, и это чаще всего делают в открытом море. Пустой танкер теряет

управляемость. Чтобы избежать этого, в танкеры закачивают морскую воду в

качестве балласта (обычно более 30% тоннажа судна). Перед новой загрузкой

балласт выкачивают вместе с остатками нефти. По подсчетам специалистов

танкеры и другие суда, которые промывают свои трюмы в открытом море,

оставляют в нем более 2 млн. т/год нефти.

Экономические методы борьбы.

В разных странах с этой проблемой борются по-разному. К примеру, в ЕС в

скором времени введет запрет на заход однокорпусных нефтяных танкеров в

порты Европы. Европейская комиссия коротко изложила сегодня свои планы

относительно запрета на заход однокорпусных нефтяных танкеров в порты

Европы. Это часть пакета новых правил ЕС по безопасности движения морских

судов. Запрет будет вводиться на танкеры с одинарной обшивкой с 2005, 2010

или 2015 года, в зависимости от тоннажа. Эти меры вызваны недавней

экологической катастрофой, вызванной разливом нефти из танкера \"Эрика\" у

берегов Франции. Тогда из танкера, плавающего под мальтийским флагом,

пролилось 10 тыс. тонн сырой нефти, которая буквально отравила все живое в

250-мильной зоне. Специалисты выяснили, что причиной стала не только

ветхость судна, но и его конструкция.

Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря

Важную роль в борьбе с загрязнениями морей имеет Международная конвенция

по предотвращению загрязнения моря нефтью. Она была принята в 1958 г. и

дополнена в 1960 и 1971 гг. В 1958 г. была создана межправительственная

Морская консультативная организация, основная роль которой вначале

ограничивалась контролем за соблюдением положений Конвенции.

Придавая важное значение борьбе за охрану морской среды, Советский Союз

активно участвовал в Международной конференции, созванной в Лондоне в

октябре 1973 г. На конференции была принята Международная конвенция по

предотвращению загрязнения с судов. Конвенция 1973 г. касается не только

нефти, но и других перевозимых вредных веществ, а также отходов (сточные

воды, мусор), образующихся на судах в результате их эксплуатации.

Конвенция содержит статью, согласно которой каждое судно обязано иметь

сертификат — свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка

соответствуют правилам предотвращения загрязнения моря.

Соблюдение этой статьи проверяется во время специальных инспекций при

заходе судов в порты. Нарушителям грозят ощутимые санкции. Прежнее

соглашение охраняло чистоту морей лишь в сравнительно узкой полосе так

называемых запретных зон. Теперь «запретной» становится вся акватория

Мирового океана. В Приложениях к основному документу изложены

международные стандарты допустимых сливов, даны рекомендации по оснащению

судов оборудованием, необходимым для сохранения чистоты моря.

Конвенция устанавливает особо жесткие нормы содержания нефти в воде,

сбрасываемой танкерами. Если вместимость судов более 70 тыс.

брутто-регистровых т, у них должны быть специальные емкости для приема

чистого балласта. В них вообще запрещается грузить нефть. Для всех особых

районов (Балтийское, Средиземное, Черное моря и др.) принят единый режим:

полный запрет слива нефтесодержащих вод с танкеров и сухогрузных судов

вместимостью свыше 400 брутто-регистровых т. Все сбросы с них должны

выкачиваться только в береговые приемные устройства.

Различные методы борьбы с разлитой нефтью в воде.

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические,

физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то

метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.

Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется

характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Проанализируем их попытаемся найти наиболее эффективный, как с точки

зрения и экономики, так и со стороны эффективности данного способа.

1. Химический

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные

химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и

осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается

уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%. Данный

способ заключается в приготовления сорбента для очистки воды от нефти и

нефтепродуктов включает обработку алюмосиликатных полых микросфер (отжигов

золы-уноса угольных Тепло Электро Станции) сырой нефтью и последующее ее

выжигание воспламенением при свободном доступе воздуха (горения) с

поддержанием процесса до прекращения горения, важно, чтобы не было

вмешательства человека в этот процесс. Адсорбционная способность

адсорбента составляет 800 мг/г (470 мг/см3). Степень объемной очистки воды

от водно-эмульсионных и растворенных нефти и нефтепродуктов не менее 98%

экономический выгодный способ борьбы, но на большой площади не может быть

применен. Этот способ носит локализованный характер. Например, очистка

локализованного количества воды от нефти, водозаборные станции,

водохранилища и т.п.

2. Механический

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем

отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные

частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами,

песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а

поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями,

отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых

сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%,

многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

3.Физико-Химический

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко

дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются

органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических

методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д.

Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении

органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и

других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в

особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью

электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной

и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона,

ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка

путем хлорирования.

4.Биологический

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть

биологический метод, основанный на использовании закономерностей

биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть

несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод:

биофильтры, биологические пруды и аэротен0ки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого

материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке

интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит

действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все

организмы, населяющие водоем.

Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало -

активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые

существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические

вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение

потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют

ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро

оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы,

коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в

хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после

нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке,

хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции

используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз,

озонирование и др.)

Биологический метод дает большие результаты при очистке

коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов

предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности,

производстве искусственного волокна.

Скиммеры для очистки акватории от нефтепродуктов

Изобретена серия принципиально новых установок - скиммеров для устранения

разливов нефти (нефтяных пятен) с акватории моря. Устройства предназначены

для сбора нефти с поверхности воды при аварийных сбросах нефти в море

(например, при аварии танкера) и очистки акватории портов и пляжей. По

сравнению с известными аналогами в основу принципа работы нефтесборщиков

положена оригинальная идея. Существующие способы очистки воды от нефти

делятся, в основном, на механические, химические и биологические.

Используемые в настоящее время механические устройства не обеспечивают

достаточную эффективность разделения нефти и воды. Дисковые и ленточные

сборщики имеют очень маленькую производительность. В приемных бункерах

механических устройств, основанных на снятии пленки механическим

транспортером или использующих центробежный эффект, как правило, большая

концентрация воды. Химические методы не обеспечивают экологической чистоты

и требуют больших затрат для изготовления химикатов и их транспортировки и

хранения. Биологические методы не обеспечивают регенерацию разлитой нефти.

Проблема состоит в создании неэнергоемкого, экологически чистого

эффективного устройства. Изобретенные сборщики относятся к категории

механических разделителей и накопителей нефти. Сложность сбора нефти с

водной поверхности заключается в том, что нефть разливается тонким слоем.

При ее сборе неминуемо захватывается и вода. Парадокс проблемы состоит в

том, что для того, чтобы эффективно собрать нефть - необходимо, чтобы ее

было много, т.е. чтобы она лежала на поверхности толстым слоем, а это

случается крайне редко при крупных техногенных катастрофах. Сборщики

решают эту двуединую задачу - увеличивают толщину слоя нефти и затем

собирают ее. Причем сбор нефти осуществляется сразу с большой площади

акватории. Нефть не смешивается с водой. Она может сразу же на месте

собираться порциями в полимерные контейнеры (полиэтиленовую пленку) и

отправляться на борт судна или к берегу вплавь самостоятельно (!).

Устройства смогут функционировать как на больших глубинах, так и на

мелководье. Собранная нефть может быть использована как смазочный материал

или топливо. Преимуществами данного устройств является простота

изготовления и эффективность работы. Изобретено несколько модификаций

Сборщиков. Они могут сопрягаться с судном, катером, баржей и т.п. Можно

сделать самоходный вариант на одного-двух человек. Данный метод среди

технических способов является наиболее эффективным, но каждое изобретение,

прежде чем оно войдет в эксплуатацию должно пройти все экспериментальные

ступени. Я считаю что этот метод борьбы с разлитой нефтью наиболее

эффективен.

Электрохимические установки для очистки питьевой воды\"ИЗУМРУД\"

В настоящее время на мировом рынке продается более тридцати тысяч

разновидностей бытовых систем очистки питьевой воды. Основными методами

очистки воды в бытовых устройствах являются сорбция (преимущественно с

использованием активированного угля), фильтрация (микрофильтрация,

ультрафильтрация, обратный осмос), ионный обмен, ультрафиолетовое

облучение, серебрение.

Широко применяется комбинирование этих методов.

Сравнительно недавно появились установки нового поколения \"Изумруд\", в

которых очистка воды производится электрохимическим и каталитическим

способами. Эти установки уникальны и не имеют прямых аналогов. Вопрос о

преимуществах и недостатках различных моделей бытовых водоочистителей в

конечном итоге будет решен потребителем и соответствующими

медико-биологическими и гигиеническими службами. Идеальных установок для

очистки питьевой воды не существует. Неизвестно также, какая вода в

пределах характеристик, регламентированных ГОСТ, является наилучшей для

организма каждого конкретного человека. Здесь излагается точка зрения

разработчиков установок \"Изумруд\", основанная на собственных наблюдениях и

на данных испытаний, проведенных независимыми лабораториями и научными

центрами. Водоочистители адсорбционного, ионообменного, мембранного и

адсорбционно-мембранного типа задерживают микроорганизмы, которые

размножаются на внутренних поверхностях установок, в порах сорбентов, на

поверхности фильтрующих мембран. Даже в тех случаях, когда выход из

адсорбционной или мембранной системы водоочистной защищен противомикробным

фильтром, бактерии могут размножаться на выходной поверхности

противомикробного фильтра и на внутренних поверхностях выходных

магистралей, что является фактором эпидемиологического риска. Поэтому

адсорбционные, ионообменные, мембранные и комбинированные бытовые

водоочистительные системы непригодны для работы с водой, небезопасной в

микробиологическом отношении.

Установки \"Изумруд\" свободны от указанного недостатка , поскольку даже при

сверхвысоком содержании в исходной воде бактериальных и вирусных тел 106 -

108 в одном миллилитре (мл) после очистки в установках \"Изумруд\"

количество микроорганизмов в воде уменьшается до 10 - 102 на мл (на

пять-шесть порядков). Соответствующие данные получены при проведении

анализов в лабораториях Беркширской и Оклендской микробиологических служб

(Великобритания). Кроме того, в момент электрохимической обработки вода

приобретает бактериостатические характеристики, аналогичные свойствам

родниковых вод. Вследствие этого выходные магистрали электрохимических

водоочистителей не подвергаются инфицированию. В процессе длительного

хранения вода, очищенная в установках \"Изумруд\", может утратить

бактериостатические свойства. Бактерицидные вещества, образующиеся в

анодной камере электрохимического реактора, обладают очень высокими

антимикробными свойствами, намного превосходящими по эффективности обычные

антисептики (хлорамин и др.). Эти вещества, присутствующие в воде в

пропорции 1: 1000, обеззараживают ее даже в случае интенсивного микробного

обсеменения. При этом погибают не только возбудители типичных

желудочно-кишечных инфекций (возбудители дизентерии, сальмонеллеза,

холерный вибрин), но и экзотические патогенные микроорганизмы тропических

стран. Этот факт подтвержден наблюдениями сотрудников Британской компании

Enigma во время Руандийского кризиса, а также данными по обеззараживанию

воды плавательных бассейнов в Москве и в г.Лас-Вегас, Невада, США. В

последнем случае успешно подавлялся рост \"черных водорослей\" (Black

Algae).

Адсорбционные устройства для доочистки питьевой воды (чаще угольные) имеют

ограниченную сорбционную емкость, которая заполняется со скоростью,

зависящей от уровня загрязнений в исходной воде: чем сильнее загрязнена

вода, тем быстрее исчерпываются функциональные возможности сорбента. После

того как все сорбционные места в порах сорбента заняты различными

веществами (адсорбатами) , начинается процесс их десорбции. Этот процесс

ускоряется при бактериальном заражении установки. В результате качество

воды, проходящей через отработанный сорбент, ухудшается в еще большей

степени. В зависимости от индивидуальных условий выход из строя угольного

водоочистителя по указанным причинам может наступить в сроки от нескольких

дней до нескольких месяцев. Следовательно, здесь необходим частый контроль

качества воды и при необходимости смена картриджа , а это не всегда

возможно по организационным и экономическим причинам. Кроме того угольные

сорбенты и ионообменные смолы плохо удаляют из воды соединения тяжелых

металлов и избыточные минеральные компоненты.

Мембранные фильтры тонкой очистки согласно рекламным данным задерживают

90-95 % всех находящихся в воде элементов и соединений, в том числе

необходимые для человека и животных микро- и ультрамикроэлементы (кальций,

магний, калий, натрий, литий, серебро, фтор, йод и другие). Как известно

дистиллированная вода минерализацией менее 0,01 г/л заведомо непригодна

Страницы: 1, 2, 3