Разливы и отходы газового конденсата и метанола

Разливы и отходы

Системный анализ газовой промышленности по установлению структурных связей между ее составляющими, проведенный В.В. Русаковой и соавторами в 2009 г., показал, что риски разливов и отходов газового конденсата и метанола могут проявляться на различных производственно-технологических стадиях данной отрасли топливно-энергетического комплекса:

- при проведении геологоразведочных работ и, в частности при бурении на глубину от 2000 до 5000-6000 м для подтверждения запасов природного газа, когда осуществляют сбор газового конденсата в амбарах;

- при разработке газоконденсатных месторождений могут иметь место случайные разливы конденсата на рельеф местности;

- при доставке газового конденсата потребителю наливным транспортом или с помощью специальных конденсатопроводов под собственным давлением, когда существует вероятность его попадания в окружающую среду в результате аварий;

- при хранении в амбарах отходов газового конденсата, поступающего с линейной части магистральных газопроводов и из сосудов высокого давления компрессорных станций при их продувках;

- в ходе транспортировки метанола в газодобывающие предприятия из завода-изготовителя или баз, что характеризуется кратными его заливами и переливами из цистерн в емкости и наоборот, нередко приводящими к разливу вещества;

- на любом этапе применения метанола в качестве ингибитора гидратообразования существует вероятность его разлива;

- при хранении отходов метанола в виде метанольных вод в прудах-накопителях или амбарах.

Газовый конденсат это смесь жидких углеводородов, которая выделяется из природных газов при эксплуатации газоконденсатной залежи в результате снижения пластовых давлений и температуры. Метанол используется в добыче природного газа, как ингибитор гидратообразования, и чаще всего на газоконденсатных месторождениях.

В литературе описаны случаи аварийных разливов газового конденсата и метанола, происходившие в различных регионах страны за последнее время. Так, максимальное количество выброшенного в окружающую среду газового конденсата, из поврежденного в результате несанкционированной (криминальной) врезки в магистральный конденсатопровод, по данным Г.Л. Генделя и соавторов (2006г.), составило около 145 м³ с площадью загрязнения почвы 4,5 га, а поверхности водного объекта - 0,7 га. По наблюдениям службы Росгидромета, при разработке газоконденсатного месторождения произошел разлив газового конденсата, что привело к появлению на поверхности реки углеводородной пленки протяженностью до 1,5 км. В другом случае, последствием разгерметизации конденсатопровода явилось загрязнение воздушной среды близлежащих к аварийному участку населенных пунктов углеводородами до 7,8 ПДК (предельно допустимая концентрация максимально разовая). Выброс газового конденсата в результате несанкционированной врезки в конденсатопровод привел к загрязнению воздуха на этот раз сероводородом до 8,5 ПДК в радиусе 1 км от места аварии. Что касается загрязнения окружающей среды метанолом, то здесь отмечались случаи высокого загрязнения данным веществом речной воды до 10,3 ПДК, а воздушной среды населенного пункта – до 39,6 ПДК.

Однако попадание в окружающую среду газового конденсата и метанола чревато негативными последствиями, что выражается в токсическом воздействии данных веществ на человека.

Токсическое воздействие

Газовый конденсат представляет значительную опасность для человека, так как это вещество состоит, в основном из бензиновых и керосиновых компонентов, токсическое воздействие которых может быть оценено по их ПДК.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) и предельно допустимый уровень (ПДУ) компонентов газового конденсата (бензина, керосина) и метанола

Кроме хронической и острой интоксикации человека, вызываемой парами бензина или керосина, порою с летальным исходом, обращает внимание факт влияния этих веществ, при многолетнем контакте, на возникновение рака почки и мочевого пузыря. Вышеупомянутый составляющий газового конденсата - сероводород является раздражающим и удушающим газом. Так, при содержании данного вещества в воздухе в количестве 1500 мг/м³ может наступить почти мгновенная смерть из-за паралича дыхательного центра.

Не меньшим токсическим воздействием на человека характеризуется метанол, как вещество, действующее на нервную и сосудистую системы, с резко выраженным кумулятивным эффектом, то есть эффектом, достигаемым за счет постепенного накопления признаков интоксикации, часто заканчивающейся гибелью. Особую токсичность метанола обычно связывают с образованием из него в организме формальдегида и муравьиной кислоты. Отравление человека при попадании на его кожу метанола обычно происходит при одновременном вдыхании паров данного вещества. Однако при любом способе поступления метанола в организм типичны поражения зрительного нерва и сетчатки глаза, отмечаемые как при острых, так и хронических интоксикациях. В связи с отмеченным воздействием метанола на человека, оказалась также не случайной разработка для данного вещества гигиенических нормативов в виде его ПДК и ПДУ (предельно допустимый уровень) соблюдение которых, как и в случае с газовым конденсатом, позволяет обеспечить безопасную трудовую деятельность обслуживающего персонала на объектах газовой промышленности и контролировать геоэкологическую ситуацию на местности.

Как видно из изложенного, существует высокий риск загрязнения окружающей среды газовым конденсатом и метанолом и токсического воздействия данных веществ на человека. В этой связи важно представлять имеющиеся на сегодняшний день способы нейтрализации разливов и отходов газового конденсата и метанола с целью их последующего использования на практике.

Нейтрализация разливов и отходов

Анализ литературы показал существование различных способов нейтрализации разливов и отходов газового конденсата и метанола:

- механических способов, связанных со «срезанием» наиболее загрязненного поверхностного слоя почвы, с экскавированием загрязненных донных отложений или в случае попадания в воду гидрофобного газового конденсата – с установлением боновых заграждений для его сбора, а также закачиванием производственных сточных вод, содержащих газовый конденсат и метанол в глубокие, надежно изолированные водоносные горизонты, не содержащие пресные, бальнеологические и другие воды;

- физико-химических способов, предназначенных для обработки производственных сточных вод, содержащих газовый конденсат и метанол, путем их облучения источниками вакуумного ультрафиолетового света в присутствии окислителя или сжигания на газофакельных установках. При этом под действием ультрафиолетового облучения, в частности метанольных вод происходит фотолиз воды и окислителя с образованием высокореактивных радикалов, вступающих в различные реакции с метанолом и приводящих к таким конечным продуктам, как диоксид углерода и вода. Однако при термическом обезвреживании производственных сточных вод, содержащих газовый конденсат и метанол, помимо обычных продуктов сгорания (оксидов углерода и др.) не исключено образование типичного канцерогенного вещества – бенз(а)пирена в процессе полимеризации относительно простых по структуре осколков молекул, преимущественно свободнорадикального характера;

- микробиологических способов, связанных со стимулированием роста углеводородокисляющих микроорганизмов загрязненных природных сред, а также с внесением в очищаемые среды биопрепаратов, представляющих собой высушенную лиофилизацией, то есть при низкой температуре и в вакууме биомассу углеводородокисляющих бактерий. При этом микробиологическая деструкция углеводородов газового конденсата идет через стадии образования пероксидов, а при разрыве цепей углеродных атомов - смеси предельных кислот и оксикислот, а метанола, как гидроксильного производного углеводородов идет через стадии образования формальдегида и муравьиной кислоты, что приводит к образованию конечных продуктов рассматриваемых веществ в виде диоксида углерода и воды.

Между тем в работе Г.Л. Генделя и соавторов (2006 г.), при нейтрализации аварийного разлива газового конденсата, загрязненная почва была «срезана» на глубину до 10 см и вывезена с места инцидента на утилизацию. Часть конденсата, попавшего в воду, была собрана с ее поверхности посредством боновых заграждений и также утилизирована. Загрязненные донные отложения водного объекта были экскавированы, затем подвергнуты термическому обезвреживанию и утилизированы. Кроме того производилась очистка водного объекта путем внесения в него биопрепарата «Деворойл», обладающего способностью к микробиологическому окислению углеводородов газового конденсата. В результате очистки концентрация газового конденсата в водной массе за 1,5 месяца под действием биопрепарата снизилась от 2900 до 1-2 ПДК.

Нейтрализация производственных сточных вод с низким содержанием метанола Ю.В. Медведевым и соавторами (2005г.) осуществлялась с использованием эксиламп, то есть источников вакуумного ультрафиолетового излучения, трансформирующего вещество до диоксида углерода и воды в присутствии окислителя – азотной кислоты. Под действием Xe₂- и KrCl-эксиламп концентрация метанола в сточных водах уменьшилась от 13 до 23 раз.

Б.Г. Мурзаков и соавторы (2004г.) для нейтрализации отходов газового конденсата, накопившихся в двух земляных амбарах и очистки загрязненной почвы внутри и вне этих хранилищ использовали биопрепарат «Валентис». С этой целью специально подготовленную суспензию биопрепарата (с добавлением минерального удобрения) наносили трижды с промежутками в 15 дней на углеводородную пленку, покрывающую амбарную жидкость. В результате содержание углеводородов в различных амбарах снизилось от 175 до 300 и более раз по сравнению с исходными количествами. Между тем почву внутри амбаров и вокруг них экскавировали на глубину загрязнения и складировали слоем 20 см на специальную площадку с водонепроницаемым покрытием и производили обработку суспензией биопрепарата из расчета 5 л на 10 м². При этом до и после обработки почва подвергалась рыхлению с целью ее аэрации. Очистка почвы была признана завершенной по достижению в данной среде содержания углеводородов равного 0,1 г/кг.

Для очистки почв, загрязненных метанолом Б.Г. Мурзаковым и соавторами (2005г.) предлагается использовать биопрепараты в виде биомассы метилотрофных бактерий. Так, при поверхностном (0-5 см) и подповерхностном (5-30 см) загрязнении почвы, рекомендуется ее обрабатывать специально приготовленной суспензией биопрепарата (в растворе минеральных удобрений). При этом до и после обработки биопрепаратом почва подвергается рыхлению. При глубоком загрязнении метанолом почва экскавируется и складируется в виде бурта на специальную площадку с водонепроницаемым основанием и установкой системы перфорированных труб, проходящих через толщу бурта и обеспечивающих интенсивную аэрацию с помощью компрессоров. Почва обрабатывается биопрепаратом, периодически подвергается рыхлению и после очистки возвращается на место выемки. Согласно этим же авторам, нейтрализация вод, содержащих метанол, до их поступления в водоемы, может производиться путем ферментации культур метилотрофных бактерий, то есть под воздействием вырабатываемых ими ферментов или же готовых биопрепаратов в устройствах, оснащенных системой интенсивной аэрации. Очистку воды от метанола можно также выполнять непосредственно в прудах-накопителях, оснащенных системой компрессоров для нагнетания воздуха в объем очищаемой воды и одновременной ее обработки биопрепаратами.

Таким образом, механические способы, связанные с экскавированием почвы, загрязненной газовым конденсатом и метанолом или захоронением производственных сточных вод, содержащих эти вещества, а также физико-химические способы, осуществляемые с использованием источников вакуумного ультрафиолетового света и предназначенные только для нейтрализации низкоконцентрированных метанольных вод или сжигания производственных сточных вод на газофакельных установках с образованием канцерогенного бенз(а)пирена, не позволяют кардинально решить проблему нейтрализации разливов и отходов рассматриваемых веществ. Наиболее приемлемым подходом в этом отношении следует считать микробиологический способ, приводящий к эффективной очистке загрязненных сред путем деструкции газового конденсата и метанола до таких конечных продуктов как диоксида углерода и воды.