Современные технологические установки для очистки нефтесодержащих вод при эксплуатации судов.
Причины образования нефтесодержащих вод на судне
В связи с резким увеличением числа предприятий, занимающихся получением, хранением, оптовой и розничной реализацией нефтепродуктов, отсутствием на большинстве объектов (нефтебазы, автозаправочных станций (АЗС), складов ГСМ, мазутохранилища и т.д.), обустроенных и эффективно работающих систем сбора и очистки ливневых и аварийных стоков, идет рост загрязнений нефтепродуктами. В результате загрязнение нефтепродуктами является наиболее значительным и распространенным видом загрязнения природы.
Особенно остро проблема очистки нефтесодержащих вод имеет на судах, железнодорожном и других видах транспорта.
В процессе эксплуатации судовых механизмов в льяльных колодцах машинно-котельных отделений судов образуются трюмные нефтесодержащие воды. Основные причины образования нефтесодержащих вод на судне – это протечки воды из трубопроводов, теплообменных аппаратов, насосов, обшивку корпуса и донную арматуру, а также протечки нефтепродуктов из трубопроводов и арматуры при ремонте механизмов, топливной и масляной систем. Нефтесодержащие воды образуются и при промывке деталей машин, пропарке топливных и масляных цистерн, а также в результате аварийных протечек.
Основным источником загрязнения различных жидкостей в судовых системах является топливо. Количество нефтесодержащих вод в основном определяется водоизмещением и возрастом судна, мощностью главной энергетической установки, а также зависит от технического состояния оборудования и от выполнения правил его эксплуатации.
Способы очистки нефтесодержащих вод
Способ и технология очистки нефтесодержащих вод определяется, в основном, необходимой степенью очистки. Международные и национальные требования предполагают наличие на судах фильтрующих устройств с очистной способностью 15∙10 млн-1 . До 6 июня 1998 года разрешался сброс нефтесодержащих вод вне особых районов за двенадцатимильной зоной с концентрацией менее 100 млн-1 , однако после указанной даты сброс с судов нефтесодержащих вод с концентрацией 100 млн-1 запрещен.
Согласно требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов MARPOL 73/78 возможны следующие варианты судового оборудования для утилизации нефтесодержащих вод:
1) сборные танки;
2) сборный танк плюс фильтрующее оборудование со степенью очистки нефтесодержащих вод менее 15 млн-1 и прибор контроля концентрации и автоматического прекращения слива за борт при превышении концентрации нефти в сбросе более 15 млн-1.
Для реализации первого варианта необходимо иметь в портах достаточное количество приемных сооружений для нефтесодержащих вод. Также этот вариант целесообразен в случае, когда судно совершает непродолжительные рейсы. При этом свободный объем сборных танков должен быть достаточным для сбора и хранения нефтесодержащих вод в течении всего рейса. После прибытия в порт нефтесодержащие воды сдаются на приемные сооружения с получением документа, подтверждающего сдачу нефтесодержащих вод. Отметка о сдаче льяльных нефтесодержащих вод делается в журнале нефтяных операций.
Второй вариант позволяет производить очистку нефтесодержащих вод до концентрации менее 15 млн-1 и эксплуатировать суда в любом морском районе. В этом случае сборного танка может и не быть. Однако, для повышения качества очистки и эффективности утилизации нефтесодержащих вод на вновь строящихся судах предусматривают два сборных танка для нефтесодержащих вод. Льяльные воды в этом случае обрабатываются следующим образом. Нефтесодержащие воды из всех льяльных колодцев МКО перекачиваются и накапливаются в первом сборном танке в течение нескольких дней, при этом происходит отстаивание и расслоение нефтесодержащих вод. Отстоявшаяся вода в нижнем слое имеет концентрацию 100...200 млн-1 и при очистке ее в сепараторе меньше загрязняет фильтрующе-коалесцирующий элемент. На выходе из сепаратора в этом случае гарантировано имеем концентрацию нефтепродуктов менее 15 млн-1 . Отстоявшийся слой нефтепродуктов перекачивается в другой сборный танк, минуя сепаратор, и может там накапливаться в течение нескольких месяцев или сжигаться в котельной установке. Такой способ обработки нефтесодержащих вод позволяет повысить качество очистки, существенно увеличить ресурс работы фильтрующего оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы.
Способы очистки нефтесодержащих вод могут быть классифицированы по различным признакам, однако наибольшее применение получила классификация по характеру используемых процессов. По этому признаку способы очистки нефтесодержащих вод можно разделить на механические, физико-химические, химические и биохимические (таблица 1).
Таблица 1 - Классификация способов очистки
Способ очистки |
Допустимая начальная концентрация нефтепродуктов в НВ, млн-1 |
Достигаемая степень очистки НВ, млн-1 |
Механический: 1. отстаивание 2. центрифугирование |
более 1000 более 1000 |
40...100 10...15 |
Физико-химические: 1. флотация 2. коалесценция 3. адсорбция |
менее 1000 менее 1000 менее 100 |
20...60 10...15 1...3 |
Химический (озонирование) |
50 |
1...10 |
Биохимический (с помощью микроорганизмов) |
100 |
1...10 |
Установка |
Достоинства |
Недостатки |
Установка «ПП Матик» (Швеция)
1 – насос, 2 – отстойный сепаратор, 3 – клапан, 4 – датчик, 5,6 – арматура, 7 – емкость, 8 – фильтр тонкой очистки |
Работа отстойного сепаратора может происходить в вакуумном режиме, что позволяет повысить эффективность работы |
Эффективно работает только до загрязнения капиллярных пор адсорбента |
Установка «Сарекс» (США)
1 – корпус, 2 – коалесцирующий фильтр, 3 – отстойная полость, 4 – клапан, 5 – датчик, 6 – клапан, 7 – насос, 8 – |
Позволяет сочетать два процесса очистки: отстаивание и коалесценцию |
Малый ресурс работы коалесцирующих фильтроэлементов. Поэтому для повышения ресурса установки рекомендуется использовать предвключенный фильтр для увеличения механических примесей. Кроме того, желательно предварительное отстаивание нефтесодержащих вод в сборной цистерне |
Установка GSF (Германия)
1 – гравитационный сепаратор, 2 – пневматический поршневой клапан, 3 – коалесцирующий фильтр, 4 – винтовой насос |
|
Выбранные размеры сечения кольцевых камер сепаратора приводят к излишне высоким скоростям движения очищаемой воды, в результате чего отделение нефтепродуктов происходит недостаточно эффективно. Кроме того, коалесцирующие элементы весьма недолговечны, их ресурс не превышает 30...50 часов. |
Установка «Аквамарин» (Швеция)
1 – отстойный сепаратор, 2 – трубка, 3 – отстойная полость, 4 – эластичная мембрана, 5 – клапан, 6 – адсорбционный фильтр, 7 – тканевый мешок, 8 – коалесцирующий фильтр, 9 – насос |
Для повышения качества очистки некоторые установки «Аквамарин» оснащены дополнительным адсорбционным фильтром 6, что позволяет достичь глубины очистки менее 10 млн-1 . Использование трехступенчатой схемы очистки с применением адсорбции позволяет добиться высокого качества очистки нефтесодержащих вод |
Ресурс работы адсорбционного фильтра 6 во многом зависит от эффективности работы коалесцирующего фильтра 7. Со временем материал адсорбционного фильтра 6 и коалесцирующего фильтра 7 требует регенерации и замены |
Установка М10 (Япония)
1 – насос, 2 – полость, 3 – трубопровод, 4,5 – датчики уровня, 6 – сепаратор, 7 – коалесцирующие ступени, 8 – фильтрующая ступень, 9 – трубопровод |
Установка работает по принципу отстоя, коалесценции и фильтрации |
Установка данной конструкции обеспечивает очистку нефтесодержащих вод до 100 млн-1 , что не удовлетворяет современным требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов MARPOL 73/78. Для повышения качества очистки до 15 млн-1 необходимо использовать после сепаратора дополнительный доочистной фильтр |
Установка УКФ
1 – насос, 2 – подогреватель, 3 – фильтр механических примесей, 4 – сепаратор, 5 – воронка, 6 – фильтр |
Очищаемая в фильтре 6 вода проходит через слой сменной адсорбционной загрузки, обеспечивающей концентрацию нефтепродуктов в очищенной воде менее 15 млн-1 |
|
Установка для очистки нефтесодержащих вод «Виктория» (г. Севастополь)
1 – сборная емкость; 2 – перекачивающий насос объемного типа; 3 –дифманометр; 4 – регенерируемый фильтр; 5 – сепаратор с гранулированной загрузкой; 6 – клапан вывода нефтепродуктов; 7 – блок автоматики; 8 – клапан вывода очищенной воды; 9 – прибор контроля концентрации нефтепродуктов в очищенной воде; 10 – датчик уровня нефтепродуктов; 11 –подвод сжатого воздуха; 12 – клапан возврата воды в цистерну |
Установка для очистки нефтесодержащих вод «Виктория» имеет высокую эффективность работы и обеспечивает очистку нефтесодержащих вод до концентрации нефтепродуктов менее 15 млн-1 . Конструкция фильтра 4 и сепаратора 5 позволяет производить их регенерацию без разборки и замены фильтроэлементов, что позволяет существенно упростить конструкцию и эксплуатацию установки. Применение в качестве фильтрующей загрузки сепаратора 5 стеклянных шариков сферической формы позволяет производить эффективную регенерацию гранул и обеспечить равномерную укладку и пористость гранул, вследствие чего повышается эффективность очистки нефтесодержащих вод. |
|
