Предотвращение загрязнения моря нефтью и
нефтепродуктами.
4.1 Общие положения.
Среди источников загрязнения моря нефтью (береговые промышленные предприятия, нефтебазы, буровые установки на шельфе, нефтеперерабатывающие заводы и т.п.) мировой танкерный флот занимает одно из первых мест. К 1980 году по оценкам экспертов ИМО среднегодовое поступление нефтяных углеводородов в Мировой океан составило около 1,5 млн. т. (из них 50% сбрасывается с балластными водами, 20% – разливы при авариях, остальное – слив льяльных вод, бункеровка, грузовые операции у причалов). Эта цифра относится к периоду, когда требования МАРПОЛ только вступали в силу и не были достигнуты все соглашения по их реализации.
Ожидается, что при жесткой реализации всех требований МАРПОЛ и дополнительных резолюций ИМО, при совершенствовании оборудования танкеров преднамеренный среднегодовой сброс в море нефти с балластными и промывочными водами сократится к 2000г. До 0,2 млн. т., разливы при авариях уменьшатся в 3-5 раз, а остальные сбросы сократятся на 40-50%. Таким образом, суммарное поступление нефтяных углеводородов в Мировой океан не превысит 0,3-0,5 млн. т. в год.
Однако все эти оценки приблизительны, т.к. эффективный контроль за сбросом в открытом море затруднен, а судовладельцы склонны не афишировать преднамеренные сбросы, «не пойман – не вор». Поэтому прогнозируемые цифры могут оказаться на 30-40% ниже реальных сбросов. Очевидно, что только повышение сознательности экипажей, осознание каждым из моряков того вреда, который наносит преднамеренный сброс нефти, будущему человеческой цивилизации может помочь решить эту чрезвычайно важную задачу.
4.2. Международные соглашения по охране морской среды.
Международное сообщество осознало пагубность загрязнения моря нефтью давно. Уже в 1921 году конференция судовладельцев (Лондон) попыталась исследовать эти вопросы и выработать необходимые меры. В 1926 году Международная конференция (Вашингтон), попыталась установить районы и прибрежные зоны, запрещенные для сброса нефти, не безуспешно. В1934 году в Лигу Наций были переданы вопросы о всеобщем прекращении загрязнения прибрежных вод, но до начала второй мировой войны решения так и не приняты. Только в 1954 году (Лондон) была принята Международная Конвенция по предотвращению загрязнения моря нефтью (ОЙЛПОЛ-54). В 1959 году была учреждена Межправительственная организация ИМО, взявшая на себя функции депозитария Конвенций ОЙЛПОЛ-54, которая вступила в силу 1958 году.
Главная цель данной Конвенции: защита морей и океанов от загрязнения нефтью и установление «запретных зон» на 50 миль от близлежащей земли.
В 1962 году (Лондон) очередная Международная конференция продолжила совершенствование Конвенции, а в 1969 году ИМО принял ряд поправок к ней. Конвенция ОЙЛПОЛ-54 (с поправками 1969г. и 1971г.) практически установила главные требования по предотвращению загрязнения моря нефтью, за исключением ответственности в случае аварий танкеров с разливом нефти, что и подтвердил случай расследования аварии с танкером «Тори Каньон» (1967г.). Поэтому в 1967г. был учрежден Юридический Комитет, по инициативе которого были созваны две Международные конференции (Брюссель, 1969г. и 1971г.), принявшие три Международные Конвенции (о вмешательстве в открытом море, о гражданской ответственности за ущерб от загрязнения моря нефтью и об учреждении Международного фонда для компенсации ущерба от загрязнения, вступившие в силу в 1975 и 1978 г.г.).
Поскольку все принятые Конвенции касались вопросов, связанных только с загрязнением нефтью, то в октябре 1973 г. (Лондон) по инициативе Ассамблеи ИМО была созвана Международная конференция, принявшая Международную Конвенцию по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73), распространяющуюся на все виды судов. Однако применение ее требований выявило ряд проблем, которые могли быть решены только на Международном уровне. Этим и занялась Международная конференция в феврале 1978г., принявшая два документа: Протокол к МАРПОЛ-73 и Протокол к СОЛАС-74.
Принятие этих документов практически закончило формирование основного документа по предотвращению загрязнения моря, который получил название МАРПОЛ73/78: «Международная Конвенция по предотвращению загрязнения моря с судов 1973г., измененная Протоколом 1978г.». Этот документ состоит из 20 статей Конвенции 1973г., 9 статей Протокола 1978г., двух протоколов и пяти приложений. Он вступил в силу 2 октября 1983г.
Судно в соответствии с МАРПОЛ 73/78 должно иметь специальное свидетельство о предотвращении загрязнения, отсутствие которого может стать основанием отказа в разрешении на выход из порта или захода в порт.
Так как в процессе применении Конвенции выявляются некоторые ее несовершенства, то ИМО периодически принимает отдельные Резолюции например:
А.443 (11), 1987г.;
А.680 (17), 1991г.;
А.741 (18), МКУБ, 1993 и др.,
регламентирующие отдельные положения эксплуатации судов в аспектах предотвращения загрязнения моря.
Помимо общих международных соглашений, зарегистрированных в ООН, в ряде отдельных районов (морских регионов) действуют региональные соглашения, достигнутые группами прилегающих к региону прибрежных стран например:
Ä Конвенция по защите морской среды района Балтийского моря (1992г.),
Ä Черного моря (1992г.),
Ä Средиземного моря (1976г.),
Ä Кувейтская региональная (1978г.) и др.
4.3. Национальные требования по охране морской среды.
В соответствии с требованиями Международных и Региональных соглашений в России разработаны государственные и ведомственные Нормативные Документы, регулирующие порядок выполнения основных требований Конвенции МАРПОЛ-73/78.
Функции технического надзора в части предотвращения загрязнения морской среды осуществляет Российский Морской Регистр судоходства, который выдает судам Международные свидетельства, предусмотренные Конвенцией МАРПОЛ-73/78, а также сертификаты на оборудование по предотвращению загрязнения моря.
Оперативным ведомственным нормативным документом, обязательным для каждого члена экипажа, является «Наставление по предотвращению загрязнения с судов» (Руководящий документ РД 31.04.23-94), введенное в действие с 1 января 1995г.
Наставление включает требования законодательных актов Российской Федерации, правила контролирующих организаций по охране окружающей среды, в том числе САН-П и Н №4631-88 и международные договоры России.
При этом Наставление формулирует основополагающее требование: «При нахождении во внутренних и территориальных водах России, а также водах экономической зоны России все суда должны выполнять требования национальных правил России по предотвращению загрязнения с судов».
Главные требования, содержащиеся в Наставлении, сводятся к следующему.
На каждом нефтяном танкере валовой вместимостью 150 per.т. и более должны быть части I и II Журнала нефтяных операций (ЖНО). При этом в ЖНО части I представлен полный перечень операций МКО, регистрируемых в журнале, а в ЖНО часть II регистрируются все грузовые и балластные операции. Журнал, как судовой документ заверяется капитаном порта, а каждая страница, заполненная ответственным лицом, подписывается капитаном судна.
Любое судно валовой вместимостью 400 per.т. и более, должно быть оснащено оборудованием для фильтрации нефти, под которым подразумевается любая комбинация сепаратора и фильтра или коалесцируещего элемента, обеспечивающих сброс не более 15 частей на миллион нефти. В некоторых случаях допускается предусматривать оборудование для нефтеводяной сепарации, под которым понимается сепаратор или фильтр, или их комбинация, обеспечивающие содержание нефти менее 100 частей на миллион.
На танкерах должно быть установлено устройство сигнализации и автоматического прекращения любого сброса нефтяной смеси с содержанием нефти более 15 ррм., т.н. САЗРИУС, при выходе из строя которого, в ЖНО делается запись.
Перед началом операций, связанных с нефтью или нефтесодержащими водами, должны быть проверены все клапана, через которые нефть может попасть в море. Если они не будут использоваться, то клапана должны быть опломбированы лично капитаном или лицом, уполномоченным капитаном, и сделана соответствующая запись в судовом или машинном журнале. Пломбир постоянно храниться у капитана.
Сброс нефтесодержащих вод в особых районах запрещается с любого нефтяного танкера или судна валовой вместимостью 400 рег.т и более.
Вне пределов особых районов разрешается сброс нефтесодержащих вод при следующих условиях:
- танкер находится на расстоянии более 50 миль от ближайшего берега;
- танкер находится в движении;
- мгновенная интенсивность сброса не превышает 30 л нефти на милю хода;
- содержание нефти в потоке не превышает 15 частей на миллион;
- судно имеет оборудование для фильтрации и САЗРИУС.
На каждом танкере должны быть проверочные листы, в которых выполняются отметки обо всех операциях (погрузка, выгрузка, балластировка, дегазация и т.п.).
Кроме этого, на танкере должны быть документы с инструкциями по грузовым операциям, по эксплуатации САЗРИУС, систем мойки танков, а также судовой план чрезвычайных мер по борьбе с загрязнением нефтью.
Каждый член экипажа должен неукоснительно выполнять относящиеся к нему указания всех этих документов, а навыки и знания должны отрабатываться во время плановых тренировок.
Администрация танкера в процессе эксплуатации должна обеспечить строгое соблюдение графиков осмотров и ремонтов оборудования и систем, неисправность которых может привести к загрязнению моря нефтью.
«Наставление по предотвращению загрязнения» с судов подробно регламентирует выполнение всех эксплуатационных операций:
- погрузка,
- выгрузка,
- балластировка,
- мойка танков,
- сбор и сдача нефтеостатков на берег.
На каждом судне, согласно Правилу 26 Приложения 1 МАРПОЛ-73/78 должен быть «План судовых чрезвычайных мер по борьбе с загрязнением нефтью», содержащим следующие разделы:
- -действия ответственных лиц при передаче сообщения об инциденте;
- -перечень организаций и лиц, с которыми должна устанавливаться связь;
- -подробное описание действий при аварии;
- -процедуры и пункты связи для координации действий.
4.4. Требования МАРПОЛ 73/78 к конструкции танкеров.
Правило 13А требует, чтобы новые танкеры для перевозки сырой нефти валовой вместимостью 20.000 рег.т. и более были оборудованы танками изолированного балласта и системами мойки нефтью, а существующие танкеры – либо танками изолированного балласта, либо системами мойки сырой нефтью.
Кроме того, Правило 13Д разрешает существующим танкерам работать с балластом, который размещается в грузовых танках таким образом, чтобы они использовались как танки изолированного балласта.
Правило 13Е требует, чтобы на каждом новом танкере танки изолированного балласта должны обеспечить исключение попадания нефти за борт, в случае посадки судна на мель или столкновения.
Правило 15 устанавливает, что для предотвращения загрязнения моря нефтью на каждом танкере должно быть следующее оборудование:
• отстойный танк, оборудованный для сохранения на борту грязного балласта и остатков после мойки;
• детектор для быстрого и точного определения границы раздела «нефть-вода» в отстойном и грузовых танках;
• систему контроля и управления сбросами.
Наконец, Правило 18 устанавливает специальные требования по технологии приема, перекачки и разгрузки для новых и существующих нефтяных танкеров. Балласт и загрязненные нефтью воды обычно следует сбрасывать выше ватерлинии, а чистый балласт допускается сбрасывать и ниже ватерлинии.
4.5. Оборудование для сепарации и фильтрации нефтесодержащих вод.
Сепарационные установки по степени очистки подразделяются на 2 класса – до 100млн-1 и до 15 млн-1.
По принципу действия судовые нефтеводяные сепарационные установки подразделяются на
- отстойные (гравитационные),
- коалесцирующие,
- отстойно-коалесцирующие,
- центробежные,
- с фильтрами насыщения.
Они могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Две последние установки выполняются, в различных сочетаниях:
¨ отстойный сепаратор – коалесцирующий фильтр,
¨ отстойный сепаратор – фильтр насыщения.
Гравитационные сепараторы обычно применяются в качестве первой ступени очистной установки. Они достаточно просты по конструкции и надежны. Однако степень очистки низка. Конструкция гравитационных сепараторов усложняется таким образом, чтобы поток нефтеводяной смеси делится на несколько потоков, многократно меняющих направление движения при прохождении через сепаратор. Это резко увеличивает время нахождения смеси в сепараторе, где капли нефти, успевают всплывать или прилипать к стенкам клапанов. Степень очистки при этом возрастает и может достигать в некоторых случаях 15 млн-1, хотя в основном и составляет около 100 млн-1. Принципиальная схема гравитационного сепаратора приведена на рис.4.1.
В сепараторах, работающих на принципе коалесценции, укрупнение капель достигается пропусканием нефтеводяной смеси через капилляры, образованные в олеофильном материале (на который хорошо налипает нефть) и гидрофобном материале (не смачиваемом водой). При этом скорость прохождения смеси через капилляры не должна превышать З мм/с, а это низкая производительность установки. Поэтому коалисцирующие элементы чаще используются в комбинации с гравитационными.
Примером сепарационной установки гравитационно-коалесцирующего типа является отечественная установка с сепаратором типа СКМ с очистной способностью до 100 млн-1 и производительностью от 1 м3/ч до 10 м3/ч.
Из зарубежных сепараторов гравитационно-коалесцирующего типа известны сепаратор фирмы «Турбулло» (Германия) с качеством очистки до 15 млн-1 (во второй ступени коалесцирующего типа), а также сепаратор «Аквамарин» (Голландия).
Рассмотренные сепарационные установки отличаются большими габаритами при относительно малой пропускной способности (до 10 м3/ч). Поэтому появились установки, в которых реализуются другие принципы сепарации. Так, отечественными конструкторами разработана автоматизированная установка УСА центробежно-коалесцирующего типа с очистной способностью менее 15 млн-1. В состав установки входит сепаратор СЦК, принцип действия которого основан на разделении жидкостей различной плотности под действием центробежных сил в среде гранулированного полипропилена 1, которым заполнена внутренняя плотность вращающегося ротора 3 (рис.4.2). Вода отбрасывается центробежными силами к периферии ротора и по его стенкам стекает вниз в сливную камеру, а нефть по мере накопления, у оси ротора поднимается вверх и по сливной трубе отводится в цистерну сбора нефтеостатков. Производительность таких установок 0,6-10 м3/ч. Рис.4.1
Перспективными в настоящее время считаются установки с фильтрами насыщения, в которых используются гранулированные материалы с размерами гранул 0,3-3 мм. После определенной степени насыщения производится регенерация фильтра чистой воды, подаваемой в направлении, противоположном направлению тока смеси. Примером такой установки может служить отечественная сепарационная установка УСФ-4 с качеством очистки до 15 млн-1 и пропускной способностью 4 м3\ч.
Рис.4.2. Принципиальные схемы сепараторов СКМ (а) и СЦК (б).
Кроме рассмотренных сепараторов могут встретиться установки, работающие на принципах флотации, электросепарации, коагуляции, озонирования, обратного осмоса и др. Но на судах они не нашли широкого распространения.
Одной из важнейших проблем предотвращения загрязнения моря нефтью является оснащение танкеров системами и приборами автоматического контроля нефтесодержания. Выше уже упоминалось, что танкеры должны быть оборудованы системой автоматического замера, регистрации и управления сбросом (САЗРИУС), если в сбрасываемых водах содержание нефти менее 100 млн.
Система призвана обеспечивать непрерывное вычисление и регистрацию интенсивности сброса нефти в литрах на морскую милю и общего количества сброшенной нефти. При этом регистрация должна производиться с привязкой к дате и времени суток.
В качестве примера танкерной системы САЗРИУС можно привести систему типа СПН-203, состоящую из концентратомера, устройства контроля и регистрации, дифманометра-расходомера, системы управления клинкетами (рис.4.3).
Рис.4.3. Структурная схема САЗРИУС СПН-203.
Концентратомер 6 с разбовителем 7 устанавливаются в МКО у переборки с насосным отделением. Устройство контроля и регистрации 8 устанавливается в помещении ПУГО. Пробоотборный насос 4 в насосном отделении имеет привод 5 в МКО (2 – пробоотборное устройство; 3 – фильтр; 9, 10, 11 – элементы расходомера; 1 – трубопровод сброса).
Действие концентромера основано на принципе инфракрасного (ИК) анализа нефтепродуктов, экстрагируемых из анализируемой нефтесодержащей воды с помощью растворителя – четыреххлористого углерода.
Рис.4.4. Трех этапное разделение водонефтяной эмульсии в Stop танке
Известны концентратомеры, работающие на принципах: турбудиметрическом (помутнение пробы), люминисцентном и др.