Введение

Город Новороссийск - крупный порт на берегу Черного моря и важнейший порт России. Цемесская бухта достаточно глубоководна, окружена горами. Порт оснащен системой волнозащитных сооружений, удобными причалами, имеет условия для экспорта нефти и импорта зерна. Все это, а также уникальные климатические условия в совокупности с универсальностью погрузочно-разгрузочного оборудования, обеспечивающего обслуживание любого типа судов, делают порт Новороссийск удобным партнером для Российских и иностранных судовладельцев и грузополучателей. Распад СССР привел к многократному увеличению грузооборота, сделал Новороссийск базой для большинства морских нефтеперевозок. С потерей Севастополя Новороссийск становится единственной базой Черноморского флота, так как других портов, удобных для расположения военных кораблей, Россия на черном море не имеет, как не имеет и средств на постройку нового порта.

Реальные очертания приобретает проект КТК – каспийский трубопроводный консорциум, который был создан в 1992 г. правительствами Российской Федерации, Республики Казахстан и Султаната Оман с целью строительства 1500-километрового трубопровода для транспортировки сырой нефти от Тенгизского месторождения в Казахстане до терминала на российском побережье Черного моря в районе Новороссийска. Этот один из крупнейших на территории бывшего СССР нефтяных проектов сулит огромные доходы таким нефтяным компаниям-спонсорам как «Шеврон», «Роснефть», «Бритиш Газ», «Мобил», «Роснефть – Шелл» и другим американским и европейским организациям (доля участия России всего 24%, Казахстана – 19%, Оман – 7%), а также нашему государству в виде налогов. В случае осуществления этого проекта очевидна прямая выгода нашему городу: экономическая - многократное увеличение доходов города, создание новых предприятий, социальная - снижение безработицы за счет создания новых рабочих мест, открытие новых учебных заведений, решение жилищной проблемы, повышение культурного уровня и т.д.

Новороссийск - это не только порт, но и ценнейший рекреационный объект на юге России. Среди уникального разнообразия флоры Новороссийска и его окрестностей встречаются виды, не произрастающие более нигде в нашей стране. Цемесская бухта наиболее богата в видовом отношении на всем Кавказском побережье: 32 вида синезеленых водорослей, 72 вида диатомных водорослей, 300 видов бентосных животных, 63 вида рыб, 3 вида дельфинов, более 30 видов зоопланктона.

Сейчас Новороссийск находится на грани экологической катастрофы. Необходимы срочные меры, принятие которых позволит сохранить животный и растительный мир города, его окрестностей и бухты, жизнь и здоровье людей.

В настоящей работе мы рассмотрели проблемы утилизации и очистки нефтяных отходов НМТП, дали характеристику очистных сооружений нефтебазы ”Шесхарис” и   проанализировали основные методы очистки воды в свете их возможного использования.

Загрязнение  акватории  Цемесской  бухты нефтяными отходами

Акватория Цемесской бухты подвергается регулярной интоксикации: промышленные предприятия ежегодно сбрасывают в море около 87.000 м3 сточных вод, из которых очистку проходят всего 41 % /2/.

Основные объемы сбросов в черте города и ближайших окрестностях приходятся на крупные промышленные и портовые предприятия, среди которых уверенно лидирует нефтебаза ”Шесхарис”. Что же касается сбросов мелких предприятий, прямых сбросов канализационных стоков, ливневых сбросов, а также ”залповых” загрязнений, то их объемы наверняка очень велики, но никем не подсчитываются и практически не контролируются.

Достоин упоминания и тот факт, что все данные об объемах сбросов поступают от самих предприятий, в результате чего данные о суммарном поступлении загрязняющих веществ в окружающую среду являются явно заниженными.                                                                                                                 

Одной из самых актуальных проблем такого крупного портового предприятия как Новороссийский Морской Торговый Порт (НМТП), является утилизация и очистка нефтяных отходов, которые содержат нефть, алканы (парафины), циклоалканы (нафтены), ароматические соединения, спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, кислоты, азот- и серосодержащие соединения, окислы и гидрокислы металлов, частицы глины, песка и т.д.  Особую опасность представляет нефть и ее составляющие - углеводороды (алканы,, ароматические соединения): нефть, растворенная в воде, может переноситься на тысячи километров от места сброса, постепенно проникать в толщу морской воды, воздействуя таким образом, на все группы живых организмов. Многие составляющие нефти слабо поддаются биологическому разложению, нарушая тем самым способность водных экосистем к самоочищению. Следствием этого   является обвальное снижение биомассы водорослей, морских животных, а также гибель видов с узким ”коридором толерантности” к интоксикации нефтью (таковых видов в экосистемах Черного моря большинство). Грозным предупреждением нам должна быть судьба Бакинской бухты, степень нефтяной интоксикации которой превысила все мыслимые нормы и привела к полному исчезновению жизни в акватории бухты. С 1964-го года в Цемесской бухте уже исчезло около 10 видов водорослей, большинство остальных - на грани исчезновения. В среднем по бухте биомасса водорослей уменьшилась в 16 раз.

Аналогичная ситуация и в фауне бухты - так, например, в 4 раза снизилась биомасса ракообразных. Следует признать - нефтяное загрязнение губительно сказывается на водных сообществах. Большинство прогнозов гласят: в ближайшее десятилетие все морские организмы Цемесской бухты исчезнут полностью, включая также и виды, относительно устойчивые к губительной интоксикации, которая за последние пять лет значительно возросла в связи с многократным увеличением объема нефтесодержащих вод при той же мощности очистных сооружений.

Следует учесть, осуществление проекта КТК мгновенно скажется на экологическом состоянии бухты и, если не качественно и количественно не улучшить имеющиеся очистные сооружения, то  Цемесская  бухта превратится в безжизненную лужу.

Исследование проблемы утилизации и очистки нефтяных отходов

Экологами НМТП была предоставлена проба для анализа, представляющая собой смесь крупно- и мелкодисперсионных частиц с отходами нефтепродуктов. Мы пришли к выводу, что в данной ситуации необходимо использовать наиболее рациональный и простой способ очистки. Поэтому мы решили применить способ, который основан на:

-способности изменения под действием температуры агрегатного состояния нефтяных отходов;

-различной плотности нефтепродуктов и воды;

-изменении скорости движения потоков воды под действием повышенной температуры.

Итак, целью нашей работы является ответ на вопрос: можно или нельзя утилизировать смесь крупно- и мелкодисперсионных частиц с отходами нефтепродуктов способом описанным  ниже:

Опыт №1.

Для опыта была использована смесь 200 г. строительного песка и 100 г. отработанного машинного масла, которое мы брали в качестве эталона нефтепродуктов для теоретических опытов.

Данную смесь перемешали и залили 1 литром водопроводной воды (t1= 16°C). При такой температуре на поверхность воды всплыло около 20% (1/5 часть) масла от общего объёма. Затем, мы при постоянном перемешивании подняли температуру воды до t2= 50°C и при которой на поверхности количество масла увеличилось и составляло около 40% от общего объема. Увеличение температуры воды до t3= 90°C также повлекло за собой утолщение нефтяной пленки, которая составила примерно 70% масла.

Опыт №2.

Для данного опыта использовалась та же смесь в тех же условия, но с добавлением каустической соды в исследуемый раствор, в размере 1-1,5 ст. ложки на литр воды. Мы получили следующие результаты:

при t1= 16°C на поверхности 20% масла;

при t2= 50°C на поверхности 50% масла;

при t3= 90°C на поверхности 70% масла.

Опыт №3.

В этом опыте мы исследовали предложенную нам пробу весом 300 г. при тех же температурах, в том же объёме воды без добавления соды. Проба была представлена смесью из: гальки, диаметром 1-10 мм; включений ржавчины, до 15% от общего объема; нефтепродуктов пастообразной консистенции. При t1= 16°C на поверхности воды наблюдаются единичные масляные капельки. При t2= 50°C на поверхность всплыло около 30% масла, а при t3= 90°C на поверхности 50% масла.

Суммарные данные приведены на графике ниже.

Изменение объёма масла на поверхности воды с увеличением температуры

Заключение и общие выводы:

Итак, мы доказали, что вышеприведённым способом можно утилизировать смесь крупно- и мелкодисперсионных частиц с отходами нефтепродуктов. При обсуждении с экологами порта данной ситуации выяснилось, что при таком способе утилизации жидкие нефтепродукты, всплывшие на поверхность воды, можно откачать и вывести на нефтеочистные сооружения нефтебазы «Шесхарис», описание которых приведено ниже. Оставшуюся смесь крупно- и мелкодисперсионных частиц можно прокалить в термопечи , в результате чего оставшиеся нефтеотходы сгорят и мы получим смесь пригодную для использования (например, в строительстве и т.д.).

При проведении опытов, сильного запаха масла или каких-нибудь газовых выделений не наблюдалось. Отсюда можно сделать вывод, что такой способ отчистки не представляет собой реальную опасность для здоровья человека, что является ещё одним плюсом, т.к.  природоохранные организации, такие как Черноморский комитет охраны природы и санэпиднадзор, требуют использовать безопасные способы утилизации.

Если сравнить опыты №1 и №2 можно сказать, что при добавлении каустической соды эффективность метода увеличивается на 10% только при температуре 50°C, а при других исследуемых температурах — остается неизменной.

Причиной различных результатов в опытах №1 и №3 является разный дисперсионный состав смеси. Отсюда сделаем вывод, что чем крупнее дисперсионный состав смеси, тем эффективность метода меньше.

Недостатками данных опытов является несовершенство оборудования и условий проведения, вследствие чего могут возникнуть погрешности.

И в заключении скажем, что перед морским портом стоит большая проблема утилизации нефтяных отходов. На данный момент в Краснодарском крае нет предприятий, которые решали бы эту проблему. Мы предлагаем способ, который не является экономически выгодным, но если проблему нефтяных отходов оставить нерешенной, то очень скоро нас ожидает глобальная экологическая катастрофа.

Описание нефтеочистных сооружений нефтебазы «Шесхарис»

  На сегодняшний день нефтебаза ”Шесхарис” имеет два комплекса очистных сооружений: комплексная установка бактериальной очистки сточных вод и комплекс очистных сооружений по механической уборке нефти. Первая установка - уникальное сооружение, принцип действия которого основан на нефтеокисляющих свойствах различных видов бактерий. В настоящее время установка не успевает справляться с очисткой нефтесодержащих вод по двум простым причинам: она рассчитана на относительно малый объем сточных вод, а также на температуру в 35-40о. С - температурный оптимум нефтеокисляющих бактерий (балластные воды, поступающие на очистку, имеют значительно более низкую температуру). Очистные сооружения по механической уборке нефти состоят из приемного пруда открытого типа, системы нефтеловушек, иловых площадок, доочистного пруда, механических очистных установок флотационного типа и также имеют недостатки: часть воды, содержащая нефтепродукты превышающие предельно допустимые санитарные нормы концентрации, просачивается сквозь толщу пород. В настоящее время известно три экономически целесообразных основных метода очистки сточных вод, используемых в промышленности:

а) механическая очистка - удаление грубодиспергированных и жидких примесей из сточных вод с помощью системы песколовок, нефтеловушек, прудов дополнительного отстоя, песчаных фильтров, напорных флотаторов;

б) физико-химическое удаление коллоидных частиц и сернисто-щелочных примесей на основе коагуляции;

в) биологическая очистка от растворенных веществ, основанная на свойствах нефтеокисляющих организмов   /3/.

Даже без глубокого анализа всех трех методов ясно - эффективно лишь их комплексное использование. В условиях нефтебазы ”Шесхарис” целесообразно после биологической очистки вод ввести повторную физико-химическую очистку. Такой прием широко используется за рубежом при очистке сточных вод нефтеперерабатывающих заводов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе мы рассмотрели одну из  попыток решения проблемы утилизации и очистки нефтяных отходов Новороссийского Морского Торгового Порта с использованием вышеописанного метода связанного с очистными сооружениями нефтебазы ”Шесхарис” и   проанализировали основные методы очистки воды в свете их возможного использования.

Такие методы очистки и утилизации нефтепродуктов довольно дорогостоящи, но необходимы для спасения животного и растительного мира, а также для сохранения здоровья людей.

Список литературы

1. Ю.А. Малыхин “Комплексная эколого-геохимическая съемка территории г. Новороссийска на ландшафтной основе”. 1992 г.

2. М.О. Умеров “Влияние нефтяной интоксикации как антропогенного фактора на зообентос Новороссийской бухты и пути выхода из создавшегося положения”. 1995 г.

3. Н.С. Торошечников “Техника защиты окружающей Среды” 1981 г.

4. П.Бертокс и Д Радд “Стратегия защиты окружающей Среды от  загрязнений”. 1980 г.

5. Себастьян А. Герлах “Загрязнение морей: Диагноз и терапия” 1985 г.

6. Кутовая-Козинец Н.Н. “Влияние нефтяного загрязнения на биоценоз цистозиры Новороссийской бухты” 1982 г.