Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Повышение эффективности фильтрующего оборудования для предотвращения загрязнения моря с судов
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология
Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности фильтрующего оборудования для предотвращения загрязнения моря с судов"
На правах рукописи
Тихомиров Сергей Георгиевич 0030В7в26
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ С СУДОВ
25 00 36 - «Геоэкология»
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург 2006
003067826
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» на кафедре «Гидротехническое строительство»
Научный руководитель - доктор технических наук, профессор
Альхименко Александр Иванович
Официальные оппоненты
доктор технических наук, профессор Решняк Валерий Иванович,
кандидат химических наук, доцент Чечевичкин Виктор Николаевич
Ведущая организация
Дальневосточный научно-исследовательский институт морского флота (ДНИИМФ)
Защита состоится «13» февраля 2007 г в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212 229 17 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу 195251, г Санкт-Петербург, ул Политехническая, д 29, Гидрокорпус 2, ауд 411
С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»
Отзывы на автореферат присылать по адресу 195251, г Санкт-Петербург, ул Политехническая, д 29, ученому секретарю совета Д 212 229 17 Тел (812) 534-17-36, факс (812) 535-25-09
Автореферат разослан «28» декабря 2006 г
Ученый секретарь диссертационного совета
Орлов В Т
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Экологическая обстановка в мире продолжает ухудшаться Загрязнение атмосферного воздуха и водной среды увеличивается В числе основных видов загрязнения водных ресурсов Земли находятся нефть и нефтепродукты (НП)
Углеводороды, составляющие основу не только сырой нефти, но и добываемого газа, газоконденсата, являются наиболее массовыми и токсичными загрязняющими веществами, существенным образом влияющими на устойчивость морских гидроэкосистем
Опыт природопользования во всем мире показывает, что уменьшить экологический ущерб окружающей среде можно путем создания локальных очистных комплексов с учетом современных достижений науки и техники
В настоящее время вступили в силу новые требования Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря с судов (МАРПОЛ 73/78), оговоренные Резолюцией ИМО МЕРС 107 (49), принятой международным сообществом 18 07 2003 года Они ужесточают проведение типовых испытаний фильтрующего оборудования (ФО) для предотвращения загрязнения моря с судов, т. к обязывают производителей испытывать ФО на эмульгированной нефтевод-ной смеси, чего раньше не было
Выбор ФО в настоящее время весьма ограничен, т к в большинстве своем оно представляет собой устройства отстойно-коалесцентного типа, не предназначенные для очистки воды от эмульгированных НП Эффективных схем реализации технологии очистки льяльных вод машинных отделений судов с точки зрения цены, качества, надежности и простоты обслуживания до сих пор нет Поэтому исследование и разработка современного ФО для предотвращения загрязнения моря с судов остается задачей весьма актуальной
При разработке современного ФО важным является поиск новых эффективных и дешевых материалов, способных к регенерации при загрязнении, т к ресурс существующих не превышает 100 часов В качестве таких материалов для коалесцентных фильтроэлементов-деэмульгаторов экономически целесообразно использовать зернистые загрузки, на основе доступных гидрофобных полимеров, выпускаемых отечественной промышленностью Экспериментальное определение и расчет оптимальных режимов фильтрации нефтеводных смесей (ЛВС) через такие зернистые материалы позволяет прогнозировать их ресурс
Целью работы является определение физических особенностей процесса фильтрации и разделения при этом коалесценцией капельных нефтепродуктов на зернистых полимерных материалах, выпускаемых отечественной промышленностью, анализ его эффективности и разработка мобильного комплекса для локального сбора и очистки судовых сточных нефтесодержащих вод
Для решения поставленной цели сформулированы задачи исследования 1 Исследовать эффективность разделения НВС при фильтрации их через зернистые загрузки на основе гранул круглой формы из доступных полимерных материалов, выпускаемых отечественной промышленностью
2 Экспериментально определить режимные характеристики полномасштабных моделей регенеративных фильтроэлементов-деэмульгаторов на основе зернистой загрузки из полимерных материалов для отечественных судовых нефтеводных сепараторов типа СКМ
3 На основе анализа результатов промышленной проверки опытных данных предложить новый зернистый материал для разделения судовых НВС, имеющий ресурс не менее 5 лет
4 Разработать технологию модернизации судового фильтрующего оборудования типа СКМ для портового мобильного локального комплекса очистки льяльных вод морских судов
Научная новизна работы. На основе физического моделирования процессов, происходящих в коалесцентной ступени очистки воды, расширены представления о механизме явления коалесценции капельных НП при их фильтрации через зернистые слои некоторых полимерных материалов Установлено, что явление коалесценции капельных нефтепродуктов имеет место не в объеме потока очищаемой воды, а на поверхности гранул зернистой загрузки Кризис этого явления (вторичное эмульгирование) наступает при достижении предельного перепада давления на деэмульгаторе из-за деформации капель исходной эмульсии при их продавливании через пористую структуру зернистого слоя
Практическая ценность работы Получены эмпирические зависимости эффективности коалесцентной фильтрации капельных НП в зернистых полимерных материалах, определяющие режимные характеристики регенеративных деэмульгаторов Оптимальным зернистым материалом для очистки льяльных вод являются стандартные гранулы сополимера стирола с 8% содержанием ди-винилбензола (ДВБ) в сравнении с гранулами естественного полипропилена Этот материал обладает гидрофобно-олеофильными свойствами, стоек к воде и углеводородам, имеет ресурс более пяти лет
Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных и региональных научных конференциях Межвуз науч техн конф «Морское образование на Дальнем Востоке (Современное состояние и перспективы развития)» -Владивосток ДВГМА, 1996г, Междунар науч конф «FEBRAT-01 и 05» Проблемы транспорта Дальнего Востока - Владивосток Мор гос ун-т , 2001-2005 гг, Первый междунар инвестиц конгр «Новейшие технологии в системе интеграционных процессов стран АТР» - Владивосток ДВО РАН, 2000 г, Междунар науч чтения «Приморские зори - 2003», ДВО МАНЭБ -Владивосток ДВГТУ, 2003 г
Основные результаты и положения, выносимые на защиту
Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты исследований, выполненных самим автором
1 На основании экспериментальных исследований режимных характеристик коалесцентных зернистых деэмульгаторов предложен новый гидрофобно-олеофильный материал для разделения эмульгированных НВС - стандартные гранулы сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола
2 Предложена методика исследования и получены результаты эффективности разделения нефтеводных эмульгированных смесей на основе мазутов при
их коалесцентной фильтрации через некоторые зернистые полимерные материалы, обладающие стойкостью к воде и нефтепродуктам
3 Разработана и внедрена технологии модернизации ФО типа СКМ производительностью до 4 мУч для портового комплекса очистки судовых сточных нефтесодержащих вод
Публикации. Список публикаций по материалам диссертации включает семь работ (материалы международных и региональных научных конференций), из них один патент РФ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и десяти приложений Основное содержание работы изложено на 169 страницах машинописного текста и включает 64 рисунка и 6 таблиц Список литературы содержит 130 наименований Приложения содержат краткое описание программного обеспечения, таблицы экспериментальных данных и копии документов, подтверждающих результаты промышленного внедрения выполненных разработок
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит обоснование актуальности проблемы очистки льяльных вод, поиска эффективных решений и материалов для этих целей, а также обоснование необходимости разработки современного мобильного комплекса для локальной очистки судовых сточных нефтесодержащих вод
В главе 1 «Анализ технологий и технических средств очистки сточных нефтесодержащих вод» представлена классификация источников загрязнения водной среды нефтепродуктами с морских судов и выполнен анализ научно-технической информации по исследованиям методов и разработке технических средств очистки судовых сточных нефтесодержащих вод Описаны особенности состава и свойств судовых льяльных вод, а также отражена целесообразность развития и перспективность динамических методов их очистки На основе анализа технической эксплуатации современного ФО установлены его недостатки и сформулированы задачи исследования
Загрязнения окружающей среды нефтеостатками на морском транспорте (рис 1) вызваны использованием НП в виде жидкого органического топлива и смазочных материалов для судовых энергетических установок (СЭУ), а также воды в качестве рабочего вещества (теплоносителя) Технология использования на судах воды и топлива не исключает их смешивания и образования сточных нефтесодержащих водных растворов
При эксплуатации судна в результате утечек из трубопроводов и механизмов в нижнюю часть корпуса судна (льяла), где расположено машинное отделение (МО), могут непрерывно поступать вода и НП (топливо и смазочные масла) Накапливаясь в льяльных колодцах МО, НП отстаиваются, однако периодически откачиваются в сборную цистерну при помощи осушительных центробежных насосов, создающих неизбежно нефтеводные эмульсии различной консистенции
Рис 1 Источники загрязнения окружающей среды на водном транспорте
Очистка сточных вод на судах, в том числе и льяльных, в настоящее время в некоторой степени решена, т к существует специальное очистное оборудование для этих целей Однако, основные загрязнения окружающей среды, как и от диспергированных в воде НП, остаются весьма значительными Нет, например, на морских судах технических средств очистки нефтесодержащих вод шламовых цистерн топливных и масляных сепараторов Поэтому поиск новых материалов и разработка технических средств разделения нефтеводных эмульгированных смесей, которые можно очищать после загрязнения (регенерировать), является задачей весьма актуальной
Считается, что судовые НВС не содержат капель НП диаметром 250 мкм и более, т к начиная с диаметра 200 мкм, капли его сравнительно быстро всплывают, образуя на поверхности воды пленку Однако тенденция использования
на морском флоте более дешевых сортов мазута плотностью до 0,98 г/см1, привела к появлению с 1998 г исключительно фильтрующего оборудования, т е комбинации нефтеводных сепараторов и фильтров, обеспечивающих очистку НВС в сбросе до 15 млн"'
В основе современной теории устойчивости и коагуляции эмульгированных частиц НП, учитывающей силы молекулярного притяжения, лежат представления, разработанные Б В Дерягиным и Л Д Ландау, нашедшие свое развитие в работах С С Духина, В Г Левича, Штауффа, И Ф Ефремова, О Т Ульярева, И С Лаврова и целого ряда других ученых
В общем случае льяльные воды по своему составу и физико-химическим свойствам представляют собой сложные трудноразделимые гетерогенные системы, свойства которых до сих пор в полной мере не изучены
В технике очистки судовых нефтесодержащих вод в настоящее время находят применение методы коалесценции, отстоя и последующей фильтрации НВС, в основе которых лежат безреагентные процессы разделения нефтеводных смесей Для морских условий они экономически целесообразны по сравнению с другими известными методами, т к не изменяют свойства нефтеостатков СЭУ, что дает возможность использовать их вторично в качестве жидкого топлива в топках судовых паровых котлов
Правильно подобранная комбинация этих технологических методов позволяет в полной мере, используя преимущество каждого из них, компенсировать присущие им недостатки
Роевым Г А и Седлухо Ю П с соавторами предложена математическая модель процесса коалесценции эмульгированных НП на поверхности гидрофобных фильтрующих материалов с учетом их гидродинамических характеристик
Элементарный акт взаимодействия капли НП и поверхности гранулы фильтрующего материала авторы представляют в виде следующих стадий
1 Приближение капли к поверхности раздела фаз, приводящее к деформации, как самой капли, так и границы раздела (пленки воды) между ними,
2 Утончение и разрыв пленки дисперсионной среды (воды) между поверхностью капли и поверхностью гранулы, и перенос содержимого капли на поверхность гранулы фильтрующего материала
Согласно этому, на скорость приближения капли НП к поверхности гранулы полимера и на скорость ее коалесценции влияют сила тяжести Рт и сила Архимеда сила гидравлического сопротивления движению частицы вблизи межфазной поверхности межмолекулярное притяжение Рм и электростатическое отталкивание /-э В общем случае
та=-Рт+Рл + Рс + Ри + Рэ, (1)
где ш - масса капли, а - ускорение движения капли
Таким образом, для моделирования процессов коалесценции эмульгированных НП на поверхности зернистых гидрофобных материалов необходимо решить уравнение (1) При этом начальная скорость движения капли V может определяться подъемной силой, либо гидродинамической силой увлечения капли потоком жидкости В этом случае скорость капли можно считать равной скорости
потока Так как эффективность работы коалесцентного деэмульгатора определяется суммарным эффектом сил, входящих в это уравнение молекулярно-поверхностного взаимодействия и гидродинамических сил, возникающих в по-ровом пространстве зернистой загрузки, математическое описание процесса еще в большей степени усложняется
(х, <р Ю+З = о 8 л ' эл 5 (2)
Уравнение (2) является нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка, решить которое, как указывают авторы, пока не представляется возможным
В целом, теоретически и экспериментально метод коалесцентной фильтрации НВС исследован значительно меньше, чем другие из-за его сложности и трудности моделирования Поэтому до настоящего времени нет информации о методах расчета и проектирования коалесцентных фильтроэлементов
Тем не менее, этот метод разделения нефтеводных смесей получил широкое распространение в технике очистки судовых льяльных вод
С целью совершенствования существующих технологий очистки воды от НП и разработки новых целесообразно
1 Исследовать особенности зернистой загрузки коалесцентного деэмульгатора на основе гранул круглой формы из полимерных материалов, обладающих гид-рофобно-олеофильными свойствами, и экспериментально определить эффективность разделения в ней нефтеводных эмульгированных смесей
2 Экспериментально определить режимные характеристики полномасштабных моделей регенеративных фильтроэлементов на основе зернистой загрузки из полимерных материалов для сепараторов типа СКМ и произвести промышленную проверку их эффективности
3 На основе анализа результатов промышленной проверки опытных данных предложить зернистый материал для разделения эмульгированных НВС и технологию локальной очистки льяльных вод морских судов
В главе 2 «Структура зернистого слоя как оптимальное решение принципа создания регенеративного коалесцентного деэмульгатора» обоснован выбор конструкции регенеративного коалесцентного деэмульгатора на основе гранул круглой формы из анионита марки АВ 17-8
Анализ существующих конструкций современного ФО для очистки льяльных вод свидетельствует о том, что проблемы технической эксплуатации его в основном связаны с заменой штатных коалесцентных фильтроэлементов или фильтрующих материалов через 50-100 часов их эксплуатации Ресурс всех видов фильтрующих загрузок ФО определяется нефтенасыщенностью (нефтеем-костью) применяемых сорбентов, которые в большинстве своем являются нерегенеративными, требуют замены и утилизации после загрязнения Очистить их от НП и возможных отложений (механических примесей, асфальтенов и парафинов НП) в судовых условиях не представляется возможным
Если рассматривать коалесцентную ступень очистки воды от НП как де-эмульгирующий аппарат, состоящий из коалесцентного материала и отстойни-
ка с водой, где созданы условия для дренажа пленки отсепарированных НП, то для регенеративной конструкции его фильтрационная структура, как и элементы поровых каналов, должны быть разборными, способными к очистке, замене или ремонту Поэтому для коалесцентного деэмульгатора его пористая структура должна быть зернистой Тогда загрузка аппарата после ее загрязнения (при увеличении гидравлического сопротивления) может быть автоматически промыта и очищена от налипшей грязи (асфальтенов и парафинов ГСМ) в среде органического растворителя или более легкого органического топлива
Конструкция экспериментальной установки и методика проведения экспериментов были разработаны в соответствии с требованиями резолюций ИМО А393(Х) и МЕРС 60(33), содержащих методики создания экспериментальных стендов и проведения типовых испытаний судового ФО Принципиальная схема ее представлена на рис 2 Здесь, в стальном прямоугольном корпусе 1 емкостью 0,17 м\ оборудованном окнами из оргстекла, устанавливался исследуемый деэмульгатор 2 Исходная нефтесодержащая вода приготавливалась из водопроводной воды, которая из емкости 3 поршневым насосом 4 подавалась с определенным расходом в трубопровод, а НП (мазут марки Ф5 или М40) соответственно с установленным расходом - поршневым насосом 5 из емкости 6 во всасывающий патрубок насоса 4 НВС через патрубок в днище бокса поступала в фильтроэлемент 2 и проходила слой зернистой загрузки (толщиной 0,54 м) в направлении «снизу - вверх» В экспериментальном боксе визуально наблюдался процесс формирования и отрыва пленки скоалесцированного мазута на горизонтальном удерживающем устройстве (на сетке из нержавеющей стали размером 0,4(0,2) мм), а также - эффективность процесса коалесцентной фильтрации, выход и качество очищенной воды
Расход воды на установке регулировался частотой вращения ротора электродвигателя поршневого насоса 4 (типа W1HN), измерения его производились по водомеру 7 (типа ВСКМ 7/25) с точностью до 0,001 м1 и контролировался по стеклянному ротаметру 8 (типа РС-5) Расход НП изменялся путем включения в работу определенного количества секций десятисекционного электроплунжерного дозерного насоса 5 Перепад давления на фильтроэлементе 2 измерялся дифманометром 9 В состав установки входили типовой пробоотборник 10 и автоматический концентратомер нефтесодержания 11 (типа BWAM S-646, фирмы «Seres», Франция) с дисплеем и самописцем (точность измерения нефтесодержания очищенной воды 1,0 млн"1) Клапан 12 использовался для подачи в прибор промывочной воды, а клапан 13 - для заполнения и промывки бокса чистой водой Для измерения температуры использовались ртутные термометры 17, 18 и 19, а для измерения давления - манометр 20 (типа ОБМВ-ЮО, класс точности 2,5) Клапан 21 открывал подачу в прибор сжатого воздуха для привода сервомотора очистки измерительной ячейки, Для отбора проб воды использовались типовые пробоотборные краны 22 и 23
Методика проведения экспериментов на установке (рис 2) состояла в следующем
1 Бокс 1 с деэмульгатором 2 заполнялся чистой водой при открытии клапанов 13 и 15 до тех пор, пока из него не выходил весь воздух Затем перед каж-
дым опытом фильтроэлемент предварительно заполнялся чистым мазутом от насоса 5, а затем промывался чистой водой с повышенным расходом от насоса 4 Затем насосы останавливались, и производилась регулировка производительности дозерного насоса 5, а также отсчет показаний водомера 7 После этого насосы 4 и 5 снова включались в работу
2 По ротаметру 8 устанавливалась заданная скорость движения жидкости через исследуемый слой зернистой загрузки деэмульгатора при известной подаче в систему НП Одновременно включалась подача воды, вытесняемой из бокса на слив через датчик концентратомера нефтесодержания 11, предварительно прогретого и откалиброванного
3 Очистная способность коалесцентной ступени оценивалась по показаниям прибора 11 после выхода экспериментальной установки на установившийся режим, когда через нее прокачивалось не менее 0,34 м1 нефтесодержашей воды Это контролировалось по показаниям водомера 7
Рис 2 Принципиальная схема экспериментальной установки для исследования эффективности и режимных характеристик коалесцентных деэмульгаторов с зернистой загрузкой из полимерных материалов
4 Для достоверной оценки очистной способности коалесцентной ступени сепаратора (бокса) продолжительность одного эксперимента соответствовала времени прохождения через фильтр нефтеводной смеси в объеме 0,5 м1
После этого в течение пяти минут производились отборы проб исходной и очищенной воды для химического анализа на нефтесодержание методом ИК-спектрофотометрии по стандартной методике
Была экспериментально исследована эффективность очистки воды от эмульгированных НП в коалесцентной ступени сепаратора на основе зернистой загрузки из различных гранул естественного полипропилена марки 21020-06, полиэтилена высокого давления марки 108020, сильноосновного анионита марки АВ 17-8 и катионита марки КУ-2, имеющих диаметр частиц 0,4-1,2 мм, матрицей которых является сополимер стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензо-ла (ДВБ), а также для сравнения - гранулы аналогичного размера, но анионита марки АН-31, имеющие форму кристаллов со сколами
Экспериментально установлено, что наиболее эффективным из указанных материалов для очистки воды от НП является анионит марки АВ 17-8
С целью определения путей совершенствования выбранной конструкции де-эмульгатора с зернистой загрузкой из анионита АВ 17-8, было проведено исследование его режимных характеристик в экспериментальном отсеке коалес-центного сепаратора с параметрами фильтрации, соответствующими одному коалесцентному фильтроэлементу натурного образца типа СК-4 По данным предварительных исследований и пересчету с натурного сепаратора была определена область изменения параметров, определяющих эффективность процесса коалесцентной фильтрации Входными независимыми переменными были приняты скорость фильтрации V очищаемой воды в слое зернистой загрузки известной толщины и нефтесодержание с, очищаемой воды на входе в коалес-центный фильтроэлемент-деэмульгатор Зависимой переменной являлось нефтесодержание с2 очищенной воды на выходе из коалесцентной ступени очистки воды, т е из экспериментального бокса
Скорость фильтрации V, рассчитанная по полному сечению деэмульгатора, изменялась в диапазоне (0,645-2,58) КГ1 м/с Это соответствует расходу Q очищаемой воды через один штатный фильтроэлемент сепаратора типа СК (от 0,1 до 0,4 ы!ч) Нефтесодержание С, в очищаемой воде в опытах можно было устанавливать в пределах от 1000 до 10000 млн"1
Поскольку, как уже отмечалось, область исследуемого процесса определена, первоначально было решено построить квадратичную модель вида
Y = а0 +ci\Xx + а2х2 + a2xl + а4х\ + a5xtx2 (3)
>
где Y - зависимая переменная, хх,х2 - независимые переменные, a0,at,a2,a3,a4,a5 - коэффициенты регрессии
По результатам математической обработки экспериментальных данных установлено, что искомая зависимость описывается уравнением
С2 = 69,4 - 64,5v - 0,657-Ю'2 С, + 19,lv2 + 0,41110 2 v-C,. (4) Результаты описанных выше исследований приобрели практическое значение после разработки технологии модернизации ФО типа СКМ и внедрения более чем на 120-и установках регенеративных коалесцентных фильтроэлементов на основе анионита марки АВ 17-8 с радиальным током очищаемой воды
Однако анализ технической эксплуатации фильтроэлементов на основе анионита марки АВ 17-8 выявил некоторые его технологические недостатки При сборке фильтроэлементов загрузка анионита в корпус деэмульгатора должна производиться в мокром виде, т к при замачивании сухого материала может произойти разрыв шва удерживающего устройства (сетки) При осушении корпуса сепаратора происходит высыхание гранул анионита и их слеживание При заполнении ФО водой анионит набухает, но не всегда его насыпной уровень может достигать первоначальной высоты Анионит марки АВ 17-8 имеет высокую стоимость и менее гидрофобный, чем его исходное сырье - сополимер стирола с 8%-ым содержанием ДВБ К тому же, последний менее пористый, не набухает в воде и более термически стойкий Поэтому целесообразно было исследовать возможность применения его для очистки воды от НП
Глава 3 «Исследование эффективности разделения нефтеводных эмульгированных смесей в коалесцентной ступени очистки воды на основе сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола» посвящена экспериментальному исследованию процесса разделения нефтеводных эмульгированных смесей в коалесцентной ступени на основе стандартных гранул сополимера стирола с ДВБ в деэмульгаторе с радиальным током очищаемой воды
Конструкция установки, в целом, по сравнению с рис 2 осталась прежней Только на напорном участке трубопровода перед фильтроэлементом-деэмульгатором был установлен диспергатор гидродинамического типа, обеспечивающий эмульгирование и определенную концентрацию дисперсной фазы исходной нефтеводной смеси в зависимости от перепада давления на нем
Отбор пробы НВС на входе в деэмульгатор производился в делительную воронку, где она отстаивалась в течение 15 секунд при стандартных условиях Это было принято для исключения из отбираемой пробы грубодисперсных НП с целью определения концентрации ее эмульгированной части
Затем 0,5 мл отстоя, также как и очищенной воды анализировались под микроскопом по методике, схема которой представлена на рис 3, что позволяло получить их фотографии под микроскопом при помощи цифровой фотокамеры По завершении эксперимента формировались таблицы условий его выполнения и полученных результатов для загрузки из стандартных гранул сополимера стирола с 8%-ым содержанием ДВБ, для естественного полипропилена (для опытов с мазутом Ф5 и М40)
При переносе полученных числовых данных в электронную таблицу «Excel» определялся диаметр частиц НП (на основе данных о площади объекта) - это статистическая переменная для построения гистограмм распределения капель мазута в эмульсии по их диаметрам (рис 4)
Производилось определение количества и размеров всех капель НП на полученном изображении и расчет объемной концентрации эмульгированных НП в воде (млн"') как соотношения суммарного объема капель НП к анализируемому объему, который представляет собой участок размером 2,56 х 1,92 х 0,8 мм
Рис 3 Схема фотографирования объема НВС 1 -предметное стекло, 2 - капля НВС, 3 - фотографируемая область, 4 - объектив микроскопа
Диаметр члетиц нефтепродукта мм
Рис 4 Гистограммы плотности распределения частиц НП по их диаметрам в НВС на входе (1) и на выходе воды (2) из коалесцентной ступени очистки с зернистой загрузкой из сополимера стирола с ДВБ при исходной объемной концентрации эмульсии 916,3 млн 1
Далее производился импорт числовых данных в пакет статистического анализа данных (/^аиБПса 6 0»), где для анализа использовались возможности отображения гистограмм и проверки гипотез того, что экспериментальное распределение случайной величины (диаметр капли НП) соответствует логнор-мальному закону
Затем производился расчет эмпирической функции эффективности разделения НВС - зависимости концентрации капельных НП на выходе из коалесцент-ной ступени очистки воды от входной концентрации мелкодисперсного НП Этот этап осуществлялся в две стадии Сначала подбирался общий вид формулы Процесс подбора обычно определяется на основе физических соображений В любом случае предпочтение отдается наиболее простым формулам, которые могут выбираться из геометрических соображений после нанесения экспериментальных точек на координатную плоскость и сравнения полученной кривой с графиками известных функций Исходя из вышесказанного, оптимальной функцией аппроксимации опытных данных, полученных для загрузки из сополимера стирола с 8%-ым содержанием ДВБ является экспоненциальная функция (1), вид которой представлен на рис 5 и описывается уравнением
С2 =31,817(1-е
_ -<) 012(С, -21 б 102)
(5)
где С] и С2 - концентрация капельных НП на входе в коалесцентный фильтро-элемент-деэмульгатор и на выходе очищенной воды из коалесцентной ступени очистки, млн"1
г в
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Концентрация мелкодисперсного НП на входе в коалесцентную ступень очистки воды
(млн ')
Рис 5 Эмпирические кривые эффективности коалесцентной ступени очистки воды на основе гранул 1 -ДВБ (приг£„ = 9-11 °С), 2 - то же при tÍU- 8 "С, 3 - полипропилен
Затем с помощью метода Левенберга-Маркара (модифицированного метода наименьших квадратов для решения задач нелинейной интерполяции) опреде-
лялись параметры выбранной функции по полученным значениям экспериментальных точек
Расчет диаметра частиц НП выполнялся на основе двух измерений размера одного пикселя (в мм) по цифровой фотографии структуры НВС и размера площади каждой частицы в пикселях Для расчета размера пикселя использовалась цифровая фотография зерна загрузки Диаметр зерна был измерен микрометром с точностью 0,01 мм и составил 1,53 мм Следовательно, погрешность измерения диаметра зерна была 0,65% По диаметру полученного изображения частицы (275 пикселей) и с учетом того, что точность определения границы сфотографированной частицы составляла порядка 3 пикселя, погрешность определения числа пикселей, составляющих диаметр частицы, равна 1,09% Общая погрешность расчета размера пикселя составляет 1,74% (0,000087 мм) При том, что размер пикселя составляет 0,005 мм
Для опытов с естественным полипропиленом зависимость эффективности разделения нефтеводной эмульгированной смеси на основе мазута М40 (в диапазоне концентрации эмульсии до 140 млн ') в зернистом слое толщиной 80 мм представлена на рис 5 в виде кривой (3) В данном случае применима экспоненциальная функция типа С2 =-1,1+0,8592<С|+2 97,7,8 7,7 (6)
Расчетные данные показывают, что эмульсия, которая использовалась нами в опытах (при Др = 1,35 кг/см2) и подавалась в деэмульгатор экспериментальной установки при исходной объемной концентрации мазута (М40 или Ф5) в воде С/=10000 млн"1, имела концентрацию дисперсной фазы 916,32 млн"1 и менее, т е не более 0,02% от общего исходного нефтесодержания смеси В этом случае расстояние между частицами НП в эмульсии, поступавшей в деэмульгатор, было в 15 и более раз больше диаметра самих диспергированных частиц Это говорит об эффективности процесса разделения эмульгированной нефтеводной смеси при фильтрации ее через исследованный зернистый слой сополимера стирола с 8%-ым содержанием ДВБ Установлено, что для такого слоя указанного полимера оптимальная концентрация монодисперсной эмульсии (для мазута М40) должна быть не более 220 млн"1, тогда эффективность разделения эмульгированной смеси при исходном общем нефтесодержании С/= 10000 млн 1 составляет не менее 98%
Для той же толщины слоя, но с загрузкой из гранул естественного полипропилена концентрация эмульсии в смеси не должна превышать 110 млн"1 Это объясняется тем, что конфигурация и размеры поровых каналов при зернистом слое из стандартных гранул естественного полипропилена отличаются от тех, которые образуются в загрузке из гранул сополимера стирола с 8%-ым содержанием ДВБ Гранулы последнего шарообразные, имеют коэффициент формы равный единице, фракционный состав этой марки полимера имеет частицы диаметром 0,5-1,2 мм при коэффициенте однородности 1,6 Поэтому при формировании порометрической системы в такой зернистой загрузке деэмульгато-ра создаются гидродинамически оптимальные, плавно суживающиеся и затем расширяющиеся по направлению потока извилистые каналы, обеспечивающие стеснение потока жидкости между гранулами загрузки, т е прижимающие ка-
пли НП между собой и к гидрофобно-олеофильной поверхности полимеров, покрытых пленкой НП на установившемся режиме фильтрации
При совместном ламинарной движении несмешивающихся жидкостей через зернистую загрузку деэмульгатора, каждая жидкость образует свой извилистый канал, по которому она течет Эти каналы оказываются очень устойчивыми и турбулизации или образования вихрей в них не происходит Так как объемное нефтесодержание использованных нами смесей в описанных опытах не превышало 10000 млн"1 (1,0%), между зернами загрузки, по которым течет вода и диспергированные НП, вначале образуются только каналы воды Нефтепродукты же, которые смачивают материал загрузки, образуют на нем пограничный слой, который и является стенкой водного канала Причем толщина этого слоя на установившемся режиме коалесцентной фильтрации остается постоянной, т к количество НП на входе в ступень очистки соответствует его значению на выходе из удерживающего устройства Только вместо мелких капель из загрузки выходят и всплывают в объеме воды капли НП значительно большего размера
Стандартные гранулы естественного полипропилена создают в зернистой загрузке деэмульгатора каналы значительно больших размеров Они менее совершенны для коалесцентной фильтрации, т к коэффициент их формы больше единицы, имеют форму цилиндров диаметром 3 и длиной 4 мм
Опыты по исследованию эффективности разделения НВС на основе мазута Ф5 при коалесцентной фильтрации через слой зернистой загрузки из сополимера стирола с 8%-ым содержанием ДВБ показали, что эффективность очистки смеси от капельных НП может достигать 99%
Применение фильтроэлементов на основе зернистой загрузки из анионита марки АВ 17-8 в составе модернизированных установок типа СКМ на морских судах позволяет удовлетворить современные требования к качеству очистки в сбросе Однако применение в качестве загрузки сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола должно снизить расходы на содержание и сервисное обслуживание нефтеводных сепараторов в силу его меньшей стоимости и лучших механических, а также технологических свойств
Глава 4 «Разработка локального очистного комплекса на базе модернизированной установки типа СК-4М» содержит результаты реализации проекта локального очистного комплекса для портового сборщика льяльных вод производительностью 4,0 мУч на базе ФО типа СКМ
Отсутствие стационарных очистных сооружений во Владивостоке потребовало создания в 2003 году портового очистного плавучего комплекса на базе нефтеналивной баржи ННБ-500-57 (ООО «Транс Эко») для сбора и очистки судовых сточных нефтесодержащих вод, поступающих с судов, стоящих на рейде или у причалов порта и судоремонтных заводов г Владивостока
Вышеуказанный комплекс состоит из ФО типа СК-4м, модернизированного по нашей технологии и дооборудованного аналогичным предвключенным механическим фильтром, а также фильтром доочистки нефтесодержащей воды на основе природного сорбента (цеолитизированного туфа Чугуевского месторождения Приморского края)
Прием нефтесодержащей воды производится от портовых сборщиков льяльных вод (СЛВ) в один из танков баржи, емкость которого 100 м1 Здесь, после суточного подогрева (до температуры 25-30 °С) и отстоя происходит предварительное отделение воды от грубодисперсных НП, которые со временем накапливаются в виде пленки в верхнем слое и периодически переливаются в топливную цистерну Отстоявшаяся таким образом вода самотеком перепускается в сборный отстойный танк (80 м1) После суточного отстоя в этом танке воду подают в два параллельно установленных предвключенных механических фильтра, модернизированных по технологии, описанной в гл 2 Здесь вода на 98% очищается от капельных НП, и поступает в сепаратор, оборудованный фильтроэлементами на основе сополимера стирола с 8%-ым содержанием ДВБ, где очищается от НП до 15 млн"1 Затем она поступает на доочистку в напорный фильтр на основе цеолитизированного туфа, где очищается от НП до 3,0 млн 1
По положительным результатам промышленных испытаний описанного очистного комплекса ООО «Транс Эко» получена лицензия Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды Министерства природных ресурсов России по Приморскому краю на водопользование и сброс очищенных сточных вод на акватории бухты Золотой Рог во Владивостоке
Заключение
На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований в работе получены следующие результаты
1 Расширены физические представления о природе явления коалесценции капельных нефтепродуктов на поверхности некоторых зернистых полимерных материалов, выпускаемых отечественной промышленностью, которые могут быть использованы в коалесцентных деэмульгаторах при очистке судовых льяльных вод от эмульгированных нефтепродуктов
2 На основании экспериментальных исследований режимных характеристик коалесцентных зернистых деэмульгаторов предложен новый гидрофобно-олеофильный материал для разделения эмульгированных нефтеводных смесей - стандартные гранулы сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинил-бензола, которые являются исходным материалом при промышленном производстве ионообменных смол
3 Изучены источники загрязнения моря нефтеостатками с судов и дан анализ эффективности существующих технических средств их предотвращения На основе этого анализа предложена и реализована на практике новая технология модернизации судового фильтрующего оборудования типа СКМ как для морских судов, так и для локального портового очистного комплекса
4 Определена область режимов и физические закономерности процесса очистки нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов при коа-лесцентной фильтрации в деэмульгаторах на основе анионита марки АВ 17-8, сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола и гранул естественного полипропилена в диапазоне изменения скорости фильтрации (0,645-
2,58) 10'м/с, а также изменения исходного объемного нефтесодержания очищаемой воды в пределах 1000-10000 млн"1 Установлено, что эффективность разделения нефтеводной смеси в зернистом слое из полимерных материалов зависит от его толщины и геометрии порометрической структуры, от вязкости дисперсной фазы и перепада давления на деэмульгаторе
5 На основе полученных экспериментальных данных доказана высокая эффективность очистки льяльных вод от эмульгированных нефтепродуктов в коалесцентных деэмульгаторах на основе зернистой загрузки из сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола, который при контакте с водой не изменяет своих физических свойств и имеет ресурс свыше пяти лет
Список публикаций по материалам диссертации включает 7 работ, из них один патент РФ
1 Тихомиров, С Г Портовый очистной мобильный комплекс [Текст] / С Г Тихомиров // Науч -техн ведомости СПбГТУ, № 4 (46) - СПб, 2006 - С 95-98
2 Тихомиров, С Г Технология модернизации судовых нефтеводяных сепа-рационных установок отстойно-коалесцирующего типа [Текст] / С Г Тихомиров, Г И Тихомиров / Морское образование на Дальнем Востоке (Современное состояние и перспективы развития), докл / Межвуз науч техн конф , Дальне-вост гос мор акад - Владивосток ДВГМА, 1996 - С 27-28
3 Тихомиров, С Г Результаты разработки регенеративных фильтроэлемен-тов для очистки судовых сточных нефтесодержащих вод [Текст] / С Г Тихомиров [и др ] / Новейшие технологии в системе интеграционных процессов стран АТР, докл / Первый междунар инвестиц конгр - Владивосток ДВО РАН, 2000 - С 304 - 308
4 Тихомиров, С Г Исследование эффективности разделения нефтеводяной смеси в элементах модернизированной судовой сепарационной установки типа СК-2,5М [Текст] / С Г Тихомиров, Г И Тихомиров / Проблемы транспорта Дальнего Востока , материалы / Четвертая междунар науч конф «FEBRAT -01» - Владивосток Мор гос ун-т, 2001 -С 14-19
5 Тихомиров, С Г Локальный портовый плавучий очистной комплекс [Текст] / С Г Тихомиров, Г И Тихомиров / Сб докл / Междунар науч чтения «Приморские зори - 2003», ДВО МАНЭБ - Владивосток ДВГТУ, 2003 - С 104-107
6 Тихомиров, С Г Исследование эффективности разделения нефтеводяных эмульсий коалесценцией в слое зернистых полимерных материалов [Текст] / С Г Тихомиров [и др ] / Проблемы транспорта Дальнего Востока, материалы / Междунар научн практ конф «FEBRAT - 05» - Владивосток Мор гос ун-т, 2005 - С 78 -79
7 Пат 2259950 Российская Федерация, МПК7 С 02 F 1/40, В 01 D 17/04 Коалесцентный материал для разделения нефтеводяной смеси [Текст] / Тихомиров Г И , Тихомиров С Г , заявитель и патентообладатель Тихомиров Г И , Тихомиров С Г - № 2003131126 , заявл 22 10 03 , опубл 10 04 05 Бюл № 25 -6с ил
Лицензия ЛР №020593 от 07 08 97
Подписано в печать 21 12 2006 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 2,0 Тираж 100 Заказ 1104Ь
Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , 29 Тел 550-40-14 Тел/факс 297-57-76
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Тихомиров, Сергей Георгиевич
Введение.
1. Анализ технологий и технических средств очистки сточных нефтесодержащих вод.
1.1. Источники загрязнения водной среды нефтепродуктами.
1.2. Особенности структуры и химического состава сточных нефтесодержащих вод морских судов.
1.3. Анализ методов и локальных технических средств очистки сточных вод от нефтепродуктов.
1.3.1. Очистка нефтесодержащих вод флотацией.
1.3.2. Очистка нефтесодержащих вод в центробежном поле.
1.3.3. Динамические методы очистки нефтесодержащих вод.
1.3.3.1. Очистка нефтесодержащих вод фильтрованием.
1.3.3.2. Метод разделения нефтеводных смесей коалесцентной фильтрацией.
1.4. Анализ технической эксплуатации фильтрующего оборудования для предотвращения загрязнения моря с судов.
1.5. Постановка задачи исследования.
2. Структура зернистого слоя как оптимальное решение принципа создания регенеративного коалесцентного деэмульгатора.
2.1. Выбор конструкции регенеративного деэмульгатора.
2.2. Гидродинамические характеристики зернистого слоя.
2.3. Исследование процесса разделения нефтеводной смеси при фильтрации в зернистом слое из полимерного материала.
2.3.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов.
2.3.2. Реализация экспериментов, обработка и обсуждение экспериментальных данных.
2.4. Практическая реализация экспериментальных данных.
2.4.1. Разработка технологии модернизации фильтрующего оборудования типа СКМ.
2.4.2. Исследование эффективности модернизированного фильтрующего оборудования типа СКМ.
2.4.3. Анализ технической эксплуатации модернизированного фильтрующего оборудования типа СКМ.
3. Исследование эффективности разделения нефтеводных эмульгированных смесей в коалесцентной ступени очистки воды на основе сополимера стирола с 8% содержанием дивинилбензола.
3.1. Описание экспериментальной установки и методики выполнения экспериментов.
3.2. Определение погрешности выполнения экспериментов.
3.2.1 Определение точности расчета диаметра частиц эмульгированных нефтепродуктов.
3.2.2. Определение точности расчета концентрации капельных нефтепродуктов.
3.3. Автоматизация расчета концентрации капельных нефтепродуктов в воде.
3.4. Обсуждение результатов экспериментов.
4. Разработка локального очистного комплекса на базе модернизированной установки типа СК-4М.
4.1. Разработка эскизного проекта локального очистного комплекса для портового сборщика льяльных вод.
4.2. Расчет ресурса очистного оборудования.
4.3. Реализация проекта локального очистного комплекса.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности фильтрующего оборудования для предотвращения загрязнения моря с судов"
Экологическая обстановка в мире продолжает ухудшаться. Загрязнение атмосферного воздуха и водной среды нашей планеты становится необратимым. В числе основных источников загрязнения воздушного и водного бассейнов Земли находятся нефть и нефтепродукты.
По данным ЮНЕСКО, нефтепродукты (НП) принадлежат к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды из-за высокой токсичности и широкой распространенности.
Опыт природопользования во всем мире показывает, что уменьшить экологический ущерб можно на основе прогрессивных инженерно-технических решений, путем создания локальных эффективных очистных сооружений [1].
Решение проблемы экологизации техники и технологий в нашей стране происходило на основе концепций, сменявших одна другую. Так, в 60-е годы предыдущего столетия были распространены концепции разбавления и рассеивания загрязнений, так как природная среда во многих случаях была еще способна нейтрализовать неблагоприятное воздействие на нее загрязнений.
В 70-е годы возникла концепция санитарно-гигиенических нормативов, ограничивающих выбросы и определяющих «предельно-допустимые концентрации» загрязняющих веществ. При этом развитие промышленности продолжалось, и ее влияние сказывалось в глобальных масштабах.
В 80-е годы появилась концепция приемлемого уровня риска, предусматривающая вероятную оценку аварий на промышленных и энергетических предприятиях. Однако катастрофа на Чернобыле показала ее несостоятельность. В те же годы была разработана экологически более обоснованная концепция - сбалансированного природопользования, включающая в себя и предыдущую.
В 1992 году ООН на конференции по окружающей среде была принята концепция устойчивого развития. В последние годы развивается концепция коэволюции человечества и биосферы. Но этот путь требует коренного пересмотра (совершенствования) техники и технологий, их экологизации. Ориентиром на этом пути является аналогия (органичное сочетание) между промышленными технологиями и природными биосферными процессами.
В нашей стране действует система финансирования мероприятий по охране окружающей среды, предполагающая покрытие природоохранных затрат за счет бюджетных ассигнований и путем самофинансирования. Наряду с этим существуют нормативы платы, за выброс загрязняющих веществ в окружающую природную среду.
В период перехода к рыночной экономике в России сложилась тяжелая эколого-экономическая ситуация со спадом производства. Снижение доходов предприятий и инвестиционной активности отрицательно повлияли на темпы осуществления природоохранных мероприятий. Пренебрежение экологическими требованиями ради быстрой экономической выгоды приводит к тяжелым последствиям для людей и в конечном итоге невосполнимым потерям.
Негативные последствия научно-технического прогресса и загрязнение природы усилилось за последнее десятилетие. Плохая экологическая обстановка складывается на малых нефтетранспортных и береговых предприятиях морского флота, которые в большинстве своем до настоящего времени не оснащены эффективными очистными сооружениями. Так, например, из 1500 нефтебаз России только около 400 имеют простейшие очистные сооружения, которые, как правило, не отвечают современным требованиям [2]. Еще хуже положение с очисткой сточной воды на более чем 14000 автозаправочных станциях РФ. Только около 10% из них имеют очистные сооружения. Это приводит к тому, что НП попадают в землю и вместе с паводковыми водами поступают в естественные водоемы, загрязняя их.
За последние годы концентрация НП в некоторых прибрежных регионах РФ превышает в десятки, а не редко и в сотни раз предельно-допустимую концентрацию НП в воде (ПДК=0,05 мг/л). Так, в бухте Золотой Рог во Владивостоке концентрация НП в воде превышает 10 тыс. млн'1 и по сообщению морской администрации порта (от 18.08.98 г., газета «Владивосток») акватории Амурского и Уссурийского заливов объявлены зоной экологического бедствия. Уровень загрязнений здесь превысил все допустимые нормы. Указанное выше является следствием отсутствия каких-либо очистных сооружений на береговых промышленных предприятиях г. Владивостока. Это привело к гибели всего живого в придонном слое воды в морском порту, где образовался осадок тяжелых НП толщиной до 1,5-2,0 м. Такое же положение дел имеет место и в других портах Дальнего Востока РФ, где есть судоремонтные заводы (Находка, Советская гавань, Петропавловск-Камчатский и др.).
Особо серьезное беспокойство вызывает экологическое положение в районах морских перевалочных нефтебаз РФ, где расход сточных вод составляет около 4-5 тыс. м3/ч. При таких больших объемах сточных нефтесодер-жащих вод качество очистки их играет большую роль в сохранении природы окружающей среды. Здесь, с загрязнением акваторий углеводородами природа уже не в состоянии справиться без участия человека.
Отечественные нефтебазы и нефтетранспортные предприятия в большинстве своем не имеют замкнутых водооборотных технологических схем очистки, поэтому сброс недостаточно очищенных сточных вод в окружающую среду является неизбежным.
Если рассматривать малые предприятия, например, автозаправочные станции, склады ГСМ на автотранспортных предприятиях России, то на них не всегда выполняются требования по экологической безопасности даже согласно СНИП Н-93-74 «Предприятия по обслуживанию автомобилей».
Строительство и эксплуатация очистных сооружений по существующим строительным нормам на этих объектах в большинстве случаев требует значительных капитальных затрат, что для малых предприятий экономически нецелесообразно. Поэтому совершенствование локальных способов очистки нефтесодержащих стоков, имеющихся на водном транспорте, и разработка на их примере эффективного стационарного оборудования для этих целей является задачей весьма актуальной.
Большой опыт создания и эксплуатации компактного фильтрующего оборудования для предотвращения загрязнения окружающей среды сточными нефтесодержащими водами накоплен в Мировом судостроении. В 1978 году после вступления в силу требований Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря с судов (МАРПОЛ 73/78) и Резолюции Международной морской организации (ИМО) А393(Х) на морских судах появились автоматизированные компактные сепарационные установки для очистки сточных нефтесодержащих вод. В основе этого нового оборудования лежали известные технологии разделения нефтеводных смесей. Очистная способность таких установок достигала значений 15-100 мг/л при максимальной концентрации нефтепродуктов в очищаемой воде. В 1998 году вступили в силу новые требования МАРПОЛа, оговоренные Резолюцией ИМО МЕРС 60(33) [3]. Аналогичные требования были разработаны и Российским Морским Регистром судоходства (Регистр) [4], которые с учетом реальных условий эксплуатации очистного оборудования на морском флоте привели в соответствие с международными стандартами все фильтрующее оборудование (ФО) для очистки сточных нефтесодержащих вод.
Следует отметить, что термин «фильтрующее оборудование» в соответствии с новыми требованиями Регистра [4, 9] предусматривает фильтры или любое сочетание сепараторов и фильтров, конструкция которых обеспечивает содержание нефти в сбросе не более 15 млн"1.
С 01.01.2005 г. вступили в силу новые требования МАРПОЛа, оговоренные резолюцией ИМО МЕРС 107(49), которые ужесточили требования к проведению типовых (стендовых) испытаний ФО. При проведении последних с 2005 г. требуется использовать эмульгированную нефтеводную смесь с добавкой порошка поверхностно-активных веществ (ПАВ) и механических примесей в виде порошка магнетита, чего ранее не было. Поэтому существующие конструкции ФО производства до 2005 г. в большинстве своем не соответствуют современным требованиям МАРПОЛа, т. к. не предназначены для очистки воды от эмульгированных НП и ПАВ.
Исследованиям и разработке ФО для морского и речного транспорта в нашей стране посвящены работы Брусельницкого Ю.М.[5, 6], Нунупарова С.М.[7], Богатых С.А.[8], Коваленко В.Ф. и Скрипника В.Н.[11, 12], Решняка В.И. и Косовского В.Щ17, 18,19], Грановского М.Г и других авторов.
За последнее десятилетие на морском транспорте для очистки сточных нефтесодержащих вод получили распространение нефтеводные сепарацион-ные установки отстойно-коалесцентного типа. Они отличаются высокой эффективностью, компактностью и ремонтопригодностью. Это высокоавтоматизированные, надежные в эксплуатации агрегаты, не требующие высокой квалификации обслуживающего персонала.
Однако вышеуказанное ФО имеет некоторые недостатки, которые не позволяют использовать его без соответствующей доработки в стационарных условиях промышленных предприятий. Так, оно не может очищать воду от эмульгированных НП. ФО в своем составе имеет штатные коалесцентные фильтры с ограниченным ресурсом и очистной способностью до 15 млн*1, что на порядок превышает действующие предельно-допустимые нормативы сброса (ПДС) для стационарных очистных сооружений. Анализ технической эксплуатации штатных коалесцентных фильтроэлементов показывает, что их ресурс обычно не более 100 часов и зависит от нефтесодержания очищаемой воды. Поэтому, чтобы повысить эффективность ФО и сделать его пригодным для использования в стационарных условиях, требуется разработка и внедрение регенеративных коалесцентных фильтров, обладающих большим ресурсом, а также - дополнительных доочистных фильтров на основе дешевых и доступных фильтрующих материалов.
Положительный опыт применения судового ФО в стационарных условиях [10, 25, 26] свидетельствует о том, что при соответствующей доработке оно может быть вполне пригодным для локальной очистки нефтесодержащих сточных вод в стационарных условиях небольших нефтетранспортных и промышленных предприятий, где количество стоков не превышает 5-10 м3/ч.
Известно, что НП могут присутствовать в воде в грубодисперсном, эмульгированном и растворенном виде, а также образовывать на водной поверхности стабильные тонкие пленки, препятствующие газообмену между водой и атмосферой Земли. В связи с этим извлечение НП из сточной воды осуществляют обычно специально разработанными методами.
Теоретические представления о факторах устойчивости нефтеводных эмульсий позволили разработать различные методы разрушения этих дисперсных систем: механические, химические, электрические, фильтрационные и другие.
Гравитационные методы очистки воды от НП, такие как отстаивание и центрифугирование, позволяют очистить её до остаточной концентрации НП 50-100 мг/л, в то время как предельно-допустимая концентрация их в сбросе, например, для хозяйственно-бытовых водоемов допускается 0,1- 0,3 мг/л.
Коагуляционные методы позволяют довести глубину очистки сточной воды до 15-50 мг/л, а флотационные - до 8 или 10 мг/л.
Для проведения глубокой очистки нефтесодержащих вод (НСВ) используют фильтрационно-сорбционный метод, который позволяет извлечь НП до уровня 0,05 мг/л. Эффективность его определяется свойствами фильтрующего материала. В качестве фильтрующих материалов для удаления из воды НП, предложены различные полимерные сорбенты, которые обладают ограниченным ресурсом и не могут быть регенерированы после загрязнения.
Целью данной работы является разработка экономически целесообразной технологии очистки эмульгированных нефтеводных смесей с целью повышения эффективности фильтрующего оборудования для предотвращения загрязнения моря с судов, а также создание на его основе локального очистного комплекса для морского порта.
Для выполнения вышеуказанного решены следующие научные и практические задачи:
1. На основе анализа литературных данных и выполненных экспериментальных исследований процесса коалесцентной фильтрации нефтеводных смесей (НВС) через зернистые полимерные материалы предложен новый зернистый материал (сополимер стирола с 8% -м содержанием дивинилбен-зола, ДВБ) и конструкция регенеративного фильтроэлемента-деэмульгатора для очистки сточных нефтесодержащих вод;
2. Расширены представления о механизме процесса коалесценции капельных нефтепродуктов при их контакте в потоке воды и на гидрофобной поверхности полимерного материала;
3. Получены экспериментальные данные эффективности разделения НВС в коалесцентной ступени очистки воды на основе ДВБ и некоторых других синтетических материалов, позволяющие определить режимные характеристики натурных образцов коалесцентных регенеративных фильтро-элементов-деэмульгаторов;
4. На базе отечественного судового фильтрующего оборудования типа СКМ, производительностью до 4,0 м /ч, разработана, одобрена Регистром и реализована на практике новая технология очистки льяльных вод для морских судов Дальневосточного бассейна, а также для локального портового очистного комплекса или малого нефтетранспортного предприятия.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения.
Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Тихомиров, Сергей Георгиевич
Выводы:
1. Нефтесодержание очищаемой нефтеводной смеси при указанных режимах фильтрации (при скорости фильтрации 2,58-10"3 м/с) уменьшалось от 10000 млн"1 на входе в коалесцентную ступень очистки воды до 7 млн"1 на выходе из нее (по показаниям автоматического концентратомера нефтесодержания типа BWAM S-646). При этом концентрация в смеси эмульгированной фазы НП составляла от 916 до 42 млн'1.
2. Результатом описанного эксперимента является подтверждение очистной способности коалесцентного аппарата на основе зернистой загрузки из сополимера стирола с 8%-ым содержанием ДВБ при разделении нефтеводной смеси, содержащей эмульгированные частицы мазута М40 и Ф5.
3. Количество капель мазута на выходе из коалесцентной ступени очистки, состоящей из слоя стандартных гранул сополимера стирола с ДВБ толщиной 80 мм, при скорости фильтрации нефтеводной смеси равной 2,58-10'3 м/с значительно меньше, чем на входе, что говорит об эффективности и способности исследованной зернистой загрузки разделять нефтеводные эмульсии, имеющие частицы дисперсной фазы диаметром 0,005- 0,09 мм.
4. Разработка локального очистного комплекса на базе модернизированной установки типа СК-4М
4.1. Разработка эскизного проекта локального очистного комплекса для портового сборщика льяльных вод
Отсутствие стационарных очистных сооружений во Владивостоке потребовало создания в 2003 году портового очистного плавучего комплекса на базе нефтеналивной баржи ННБ-500-57 (ООО «Транс Эко», рис. 4.1) для сбора и очистки судовых сточных нефтесодержащих вод, поступающих с судов, стоящих на рейде или у причалов порта, а также в судоремонтных заводах г. Владивостока.
На основе результатов, описанных в гл. 3, по заказу ООО «Транс Эко» нами разработан и реализован на практике вышеуказанный комплекс на базе судовой нефтеводной сепарационной установки типа СК-4м, модернизированной по нашей технологии (см. приложение 4).
Очистной комплекс состоит из судовой сепарационной установки типа СК-4м производительностью 4 м /ч (рис. 4.2), модернизированной по нашей технологии и оборудованной дополнительно фильтрами №2 и №3. Принципиальная схема этого комплекса представлена на рис. 4.3.
Прием поступающей на очистку нефтесодержащей воды производится с портовых сборщиков льяльных вод (CJIB) в один из танков баржи, ёмкость которого составляет 100 м . Здесь, после суточного подогрева (до температуры 25- 30 °С) и отстоя в танке происходит предварительное отделение воды от грубодисперсных НП, которые со временем накапливаются в виде пленки в верхнем слое НСВ и периодически переливаются в топливную цистерну. Это топливо в дальнейшем используется для работы двух огнетрубных паровых котлов, установленных на барже для технологических нужд.
Отстоявшаяся таким образом очищаемая вода по сообщающему трубопроводу самотеком перепускается в сборный отстойный танк емкостью 80 м на рис. 8.3 он не показан). После суточного отстоя в этом танке очищаемую воду подают через клапанную коробку 4 электровинтовым насосом 3 в механические фильтры №1 или №2, модернизированные по технологии, описанной ранее в гл. 2.4.1 (черт. № К38-436.000).
В связи с тем, что после модернизации механических фильтров НП в основном (до 98%) отделяются в них, в технологической схеме очистки НСВ предусмотрено два таких фильтра, установленных параллельно (один в работе, другой в резерве). НСВ после этих фильтров поступает в сепаратор, оборудованный коалесцентными фильтроэлементами-деэмульгаторами (черт. №К38-432.000) на основе зернистой загрузки из стандартных гранул сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензолом. Общий вид фильтроэлементов, установленных в корпусе сепаратора типа СК-4м, представлен на рис. 4.2. После сепаратора 1 очищаемая вода, имея концентрацию капельных НП до 15 млн"1 поступает на доочистку в напорный фильтр №3, заполненный сорбентом.
Рис.4.1. Общий вид нефтеналивной баржи ННБ-500-57 (ООО «Транс Эко», порт Владивосток)
Рис. 4.2. Общий вид сепаратора типа СК-4м, модернизированного по технологии ДВГМА: 1 - регенеративные фильтроэлементы на основе зернистой загрузки из ДВБ
Для доочистки нефтесодержащих вод многими исследователями ведется поиск эффективных фильтрующих материалов [105-130], в том числе и на основе полимеров.
Однако наибольший интерес вызывает проблема использования природных сорбентов (природных туфов) для доочистки сточных вод от НП.
Для очистки воды в системе водоснабжения г. Владивостока используется дешевый цеолитизированный туф Чугуевского месторождения (Приморского края). Результаты использования этого материала для доочистки НСВ в литературе отсутствуют. Поэтому целесообразно экспериментально определить доочистную способность этого сорбента, обладающего следующими характеристиками:
1. Состав сорбента (диаметр частиц - 2,0+2,5 мм): Si02/ А1203 - 8,5 %; Клиноптилолит, Na6(Al6Si3o072> 24 Н20 - 70-90 % Морденит, Na8(Al9Si4o096)- 24 Н20 - 20-0 %
2. Химический состав цеолитизированного туфа, %
Si02- 67,02 Mg0-0,6 С02-0,06 S-0,026 Pb - 0,02
Рис. 4.3. Принципиальная схема технологической системы очистки нефтесодержащих вод нефтеналивной баржи ННБ-500-57 (ООО «Транс Эко») о
Ti02- 0,1 CaO - 2,54 Fe0-0,18 Hg-0,0000085 A1203- 12,23 Na20-1,48 K20-l,08 Cd-0,00079 Fe203- 1,25 FeO- 0,18 Mn0-0,03 P205-0,06 S03-0,06 3. Физические свойства:
Л ч
• Удельный вес - 2,16 - 2,38 г/см ; Плотность - 2,31-2,34 г/см
• Пористость, %: открытая - 6,35-14,91; закрытая - 10,25-16,53; в среднем-19,05; общая - 18,18-26,69;
• Водопоглощение, % - 9,7-11,2;
• Истираемость, % - 0,3-1,3;
• Предел прочности при сжатии в сухом сост. - 440-450 кг/см2;
• Насыпной вес - 0,8-1,2 г/см3;
• Коэффициент размягчения - 0,67-0,47.
Таким образом, корпус доочистного фильтра №3 принят аналогичным штатному корпусу механического фильтра, изготовленного по черт. №42799.2242, однако он имеет цилиндрическую вставку (рис. 4.4), заполненную частицами природного цеолитизированного туфа Чугуевского месторождения Приморского края.
Нефтесодержание судовых сточных вод, поступающих для очистки на баржу с CJIB, обычно не превышает значений 1500-3500 млн"1. После предварительного отстоя НСВ в приемном танке (при подогреве и перепуска 2/3 объема в сборный танк) концентрация НП в очищаемой воде составляет 150-250 млн"1 (взвешенные вещества, ВВ = 60-65 мг/л).
Эффект очистки НСВ в первой ступени установки (в модернизированном предвключенном механическом фильтре) по результатам наших исследований обеспечивает очистку ее по НП на 98,5 %, а по ВВ - 80 %. Поэтому на входе во вторую ступень очистки установки (в сепаратор 1, рис. 4.3) очищаемая вода будет иметь концентрацию: по ВВ - 63x0,2 = 12,6 мг/л, а по НП -200x0,15 = 30,0 млн'1.
В режиме коалесцентной фильтрации фильтроэлементы-деэмульгаторы сепаратора с зернистой загрузкой из ДВБ обеспечивают очистку воды по ВВ на 99 %, а по капельным НП на 99,85%. Поэтому на выходе из сепаратора содержание НП в очищенной воде будет: 30,0x0,15 = 4,5 млн'1, а концентрация ВВ- 12,6x0,01 =0,126 мг/л.
Дополнительная очистка НСВ в фильтре 16 (рис. 4.3), заполненном частицами цеолита диаметром 2,0+2,5 мм, позволяет на 100 % исключить в стоке ВВ и на 50 % растворенные НП. Так что на выходе из установки концентрация НП в очищенной воде не должна превышать 3,0 млн"1, что соответствует ПДС для водоема хозяйственно-бытового назначения (бухты Золотой Рог в г. Владивостоке).
Рис. 4.4. Схема доочистного фильтра на основе зернистой загрузки из природного цеолитизированного туфа: 1- перфорированное днище; 2 -поддерживающий слой из частиц 025 мм; 3 - слой из частиц 04-5 мм; 4 - фильтрующий слой из частиц 02+2,5 мм
4.2. Расчет ресурса очистного оборудования
Анализ технической эксплуатации судов сборщиков льяльных вод (CJ1B) в порту Владивосток свидетельствует о том, что среднесуточное поступление сточных нефтесодержащих вод для очистки на баржу ННБ-500-57 не превышает обычно 50-80 т. Исходя из этого, производительность очистного комплекса была выбрана 4 м3/ч и на барже было установлено ФО типа
СК-4М очистной способностью 15 млн"1 (модернизированное по технологии ДВГМА с загрузкой коалесцентных фильтроэлементов стандартными гранулами из сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола (ДВБ), а также доочистной фильтр №3 (рис. 4.3) с зернистой загрузкой из природного цеолитизированного туфа по схеме, представленной на рис. 4.4.
Нефтеемкость слоя зернистой загрузки Унпф на основе ДВБ в коалесцентных фильтроэлементах (6 шт) сепаратора:
Унпф = Удвбх s = 0,019x6x0,47 = 0,0536 м3, где Удвб = 0,019 - насыпной объем ДВБ одного фильтроэлемента, м3; е = 0,47 - относительная пористость слоя ДВБ с гранулами эквивалентного диаметра 0,5 мм [67].
Нефтеемкость слоя зернистой загрузки Унпц на основе природного цеолита (цеолитизированный туф Чугуевского месторождения Приморского края), имеющего насыпной объем в фильтре доочистки Уц= 0,119 м3, можно определить по формуле Унпц = Уцх£ц= 0,086x0,66 = 0,057 м3, где ец = 0,66 - общая относительная пористость фильтрующего слоя цеолита.
Общая нефтеемкость сепаратора и доочистного фильтра составит: Уфо = Унпф+ Унпц = 0,0536 + 0,057 = 0,1106 м3.
Общий ресурс фильтрующей загрузки сепаратора и доочистного фильтра №3 до регенерации (при 100%-й очистке сточной воды от НП при их концентрации на входе в сепаратор С/ = 30,0 млн'1) можно определить, как: УФОхЮ6 0,1106x1 о6 поо р ~ ~ 30,0x4,0 часа.
Зернистая загрузка фильтроэлементов (ДВБ) регенерируется после загрязнения их тяжелыми фракциями НП промывкой в среде дизельного топлива или органического растворителя при барботаже воздухом.
Зернистая загрузка доочистного фильтра №3 (природный цеолитизированный туф) является нерегенерируемой и подлежит замене, а использованный его фильтрующий слой с частицами размером 2,0-2,5 мм и толщиной 200 мм - сжиганию. Механические примеси из зернистой загрузки удаляются обратным (восходящим) током чистой воды.
4.3. Реализация проекта локального очистного комплекса
Разработанный нами локальный очистной комплекс (на базе судового ФО типа СК-4м) для нефтеналивной баржи ННБ-500-57 был реализован ООО «Транс Эко» в декабре 2002 года, предъявлен Главному управлению природоохранных ресурсов МПР России по Приморскому краю и введен в эксплуатацию у причала №42 порта Владивосток (рис. 4.1 и 4.2).
Анализ результатов испытаний этого очистного комплекса показывает, что стандартные частицы ДВБ обладают весьма высокой коалесцентной способностью и при реальных условиях очистки СНВ обеспечивают снижение её нефтесодержания с 1600 до 4,0 млн"1. Природный цеолитизированный туф, использованный в доочистном фильтре №3 (рис. 4.3), при скорости фильтрования до 20 м/ч обеспечивает остаточную концентрацию НП до 2,0 мг/л. Для определения режима регенерации загрузки фильтра №3 (хотя она и не требовалась после месяца работы) была проведена её промывка восходящим потоком чистой воды. Необходимая интенсивность промывки для мелкозернистой загрузки составила 15 л/(с-м ). После промывки в течение 10-15 мин происходила полная обмывка загрузки от механических примесей.
По положительным результатам промышленных испытаний локального очистного комплекса на ННБ-500-57 (качество очистки сточной воды от нефтепродуктов составило менее 3,0 млн*1) ООО «Транс Эко» получена лицензия Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды Министерства природных ресурсов России по Приморскому краю на водопользование и сброс очищенных сточных вод на акватории бухты Золотой Рог во Владивостоке (приложение 10).
Заключение
На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований в настоящей работе были получены следующие результаты.
1. Расширены физические представления о природе явления коалесценции капельных нефтепродуктов на поверхности некоторых зернистых полимерных материалов, выпускаемых отечественной промышленностью, которые могут быть использованы в коалесцентных деэмульга-торах при очистке судовых льяльных вод от эмульгированных нефтепродуктов.
2. На основании экспериментальных исследований режимных характеристик коалесцентных зернистых деэмульгаторов предложен новый гид-рофобно-олеофильный материал для разделения эмульгированных нефтеводных смесей - стандартные гранулы сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола, которые являются исходным материалом при промышленном производстве ионообменных смол (анионита марки АВ 17-8 и катионита марки КУ-2).
3. Изучены источники загрязнения моря нефтеостатками с судов и дан анализ эффективности существующих технических средств их предотвращения. На основе этого анализа предложена и реализована на практике новая технология модернизации судового фильтрующего оборудования типа СКМ как для морских судов, так и для локального портового очистного комплекса.
4. Расширен диапазон исследований в направлении экспериментального изучения влияния технологических параметров на эффективность коалесцентной фильтрации нефтеводных смесей при разработке регенеративных фильтроэлементов-деэмульгаторов для судовых нефтеводных сепараторов, широко распространенных на судах морского флота.
5. Определена область режимов и физические закономерности процесса очистки нефтесодержащих вод от эмульгированных нефтепродуктов при коалесцентной фильтрации в деэмульгаторах на основе анионита марки АВ 17-8, сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинил-бензола и гранул естественного полипропилена в диапазоне изменения скорости фильтрации (0,645-2,58) -10" м/с, а также изменения исходного объемного нефтесодержания очищаемой воды в пределах 100010000 млн"1. Установлено, что эффективность разделения нефтеводной смеси в зернистом слое из полимерных материалов зависит от его толщины и геометрии порометрической структуры, от вязкости дисперсной фазы и режима ее течения в поровых каналах зернистой загрузки деэмульгатора.
6. Усовершенствован микрофотографический метод оценки эффективности разделения нефтеводных эмульгированных смесей в результате применения цифровой микрофотографии, а также статистических методов анализа и обработки экспериментальных данных, где в качестве статистической информации использовались данные о структуре потока дисперсной фазы (количество и размеры частиц нефтепродуктов) в анализируемой пробе воды.
7. Разработано программное обеспечение для автоматизации обработки экспериментальных данных в лабораторных условиях, а также экспресс анализа дисперсного состава потока нефтеводной эмульгированной смеси и расчета объемной концентрации в воде капельных нефтепродуктов с использованием компьютерных технологий.
8. На основе полученных экспериментальных данных доказана высокая эффективность очистки льяльных вод в коалесцентных деэмульгаторах на основе зернистой загрузки из сополимера стирола с 8%-ым содержанием дивинилбензола, который при контакте с водой не изменяет своих физических свойств, обеспечивая ресурс деэмульгатора свыше 10 лет. Установлено, что в отличие от естественного полипропилена он обеспечивает разделение нефтеводных эмульгированных смесей в широком диапазоне их реальных объемных концентраций.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Тихомиров, Сергей Георгиевич, Санкт-Петербург
1. Альхименко А.И. Аварийные разливы нефти в море и борьба с ними. -СПб.: ООО «Издательство ОМ-Пресс», 2004. - 232 с.
2. Роев Г.А., Юфин В.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов. М.: Недра, 1987. - 224 с.
3. GUIDELINES AND SPECIFICATIONS FOR POLLUTION PREVENTION EQVIPMENT FOR MACHINERY SPACE BILGE OF SHIPS, INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION, MERC/ Circ.262, 27 November 1992, MERC 33/20,33 pages. LONDON SE1 7SR.
4. Правила по предотвращению загрязнения с судов. СПб.: Регистр, -1993. -86 с.
5. Брусельницкий Ю.М. Судовые устройства очистки трюмно-балластных вод от нефтепродуктов. -JI.: Судостроение, 1966. 200с.
6. Брусельницкий Ю.М. Судовые нефтеводяные сепараторы. М.: Транспорт, 1966.-224 с.
7. Нунупаров С.М. Предотвращение загрязнения моря с судов. М.: Транспорт, 1985.-288 с.
8. Губаренко В.И. Технический надзор за выполнением требований конвенции МАРПОЛ 73/78 одно из направлений деятельности Регистра СССР: Там же.-С. 16- 17.
9. Тихомиров Г.И., Герасимов А.П. Комплексные мероприятия по повышению эффективности теплотехнического оборудования и охране окружающей среды нефтебазы Владивостокского торгового порта: Там же. С. 27- 28.
10. И. Скрипник В.Н., Мацокин JI.B., Лавриненко М.И. Результаты экспериментального исследования очистки промывочных вод рудовозов в тонкослойном отстойнике: Там же. С. 51 - 53.
11. Коваленко В.Ф., Скрипник В.Н., Яковлев Е.А. Исследование процесса очистки судовых нефтесодержащих вод во флотационных аппаратах со струйным диспергированием воздуха: Там же. С. 125 - 127.
12. Хапаев В.М., Артемьев А.А., Соколов Ю.Н. Исследование процесса разделения водонефтяной смеси в объеме пористых фильтрующих материалов: Там же. С. 242 - 243.
13. Тув И.А. Судовые технические средства предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. □ М.: Транспорт, 1976. 129 с.
14. Косовский В.И., Решняк В.И. Предотвращение загрязнения водоемов нефтесодержащими водами с судов. М.: ЦБНТИ Минречфлота, 1987. -25 с.
15. Решняк В.И. Судовые устройства для глубокой очистки подсланевой воды.: Сб. науч. трудов ЛИВТа. Л., 1986. - С. 82 - 84.
16. Решняк В.И. Автономные плавучие и береговые сооружения для очистки нефтесодержащей подсланевой воды.: Сб. науч. трудов СПб ГУВК. -СПб., 1996.-С. 271 -285.
17. Грановский М.Г., Карпинский Ю.И. Очистка нефтесодержащих вод в гидроциклоне и электрическом сепараторе. JL: Судостроение, 1980, №5. С. 14-15.
18. Грановский М.Г. Исследование физико-химических свойств и механизма разделения прямых нестабилизированных эмульсий во внешних силовых полях: Автореф. дис. канд. тех. наук Л., 1969. - 23 с.
19. Грановский М.Г. Универсальная электроустановка для очистки жидкостей на судах. М.: Химия, 1987. - 92 с.
20. Карпинский Ю.И. Использование гидроциклонов для очистки нефтесодержащих вод // Рыбное хозяйство: Экспресс-информация. Сер. Эксплуатация флота и портов рыбной промышленности / ЦНИИТЭИРХ, МРХ. -М., 1982. Вып. 11 (1525).-С. 6-10.
21. Волошин В.П., Поздеев В.В. Неэмульгирующий гидроциклон: Тез. докл. / Науч.-техн. конф. «Защита водного и воздушного бассейнов от загрязнений при постройке и эксплуатации судов». JL: ЦП ВИТО им. акад. А.Н. Крылова: Судостроение, 1990. - С. 24 - 28.
22. Тихомиров Г.И. Опыт применения судового оборудования по предотвращению загрязнения моря в условиях промышленных предприятий: Материалы междунар. конф. «Нетрадиционная энергетика и технология», Часть 1. Владивосток: ДВО РАН, 1995. - 80 с.
23. Монин А.С., Войтов В.И. Черные приливы. М.: Молодая гвардия, 1984. -159 с.
24. Альхименко А.И. Энергетические ресурсы Мирового океана // Судостроение за рубежом. 1981, №7 (175). - С. 28 - 49.
25. Якубовский В.Ю. Статистическая модель физико-химических свойств судовых нефтесодержащих вод // Судовые энергет. установки: Сб. науч. тр. / Николаевск, кораблестроит. ин-т. Николаев, 1993. С. 51 - 58.
26. Средства очистки жидкостей на судах: Справочник / Под ред. И.А. Иванова. Л.: Судостроение, 1984. - 272 с.
27. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. М.: Наука, 1986.-216 с.
28. Проскуряков В.А., Смирнов О.В. Очистка нефтепродуктов и нефтесодержащих вод электрообработкой. СПб.:Химия, 1992. - 112 с.
29. Исследование состава судовых льяльных, балластных вод и нефтеостат-ков: Клайпедское отд. Гипрорыбфлота. Клайпеда, 1981. - 48 с.
30. Карпинский Ю.И. Очистка нефтесодержащих вод морских судов в аппаратах со сложным силовым полем: Автореф. дис. канд. тех. наук. Владивосток, 1976.-28 с.
31. Справочник по теории вероятностей и математической статистике /B.C. Королюк, Н.И. Портенко, А.В. Скороход, А.Ф. Турбин. М.: Наука, 1985. -640 с.
32. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии. Л.: Химия, 1982. - 287 с.
33. Терновский И.Г., Кутепов A.M. Гидроциклонирование / РАН, отделение физикохимии и технологии неорганических материалов. М.: Наука, 1994.-350 с.
34. Красновекин В.Н. Особенности фильтрации нефтесодержащих вод через гидрофобные коалесцирующие насадки // Изв. Вузов. Строительство и архитектура. 1980. -№3. - С. 93 - 96.
35. Седлухо Ю.П., Клюшин А.А., Бавтот Д.П. О коалесценции нефтепродуктов при фильтрации сточных вод через гидрофобные полимерные материалы // Нефтяное хозяйство. 1982. — №11. — С. 38 - 42.
36. Седлухо Ю.П., Линкевич А.Д. Некоторые вопросы теории коалесценции эмульсий в процессах очистки нефтесодержащих сточных вод // Охрана окружающей среды. Минск, 1985. - Вып. 4. - С. 56 - 63.
37. Тихомиров Г.И. Судовые технические средства очистки нефтесодержащих вод: Учеб. для вузов. Владивосток: ДВГМА, 2001. - 122 с.
38. Седлухо Ю.П., Бавтот Д.П., Клюшин А.А. Разработка и исследование технологических параметров коалесцирующих фильтров для очистки судовых нефтесодержащих сточных вод // ЭИ ВНИИОЭНГ. Сер. «Коррозия и защита окр. среды».-М., 1985.-Вып. 6.-С. 13-17.
39. Toms A.W. Desighn and performance of oleophilic porus media coalescing oil / Water separators // Filtr. and separation, 1987.-V.24 #3. - P. 188 - 190.
40. Rybka J. Coalescence of emulsified oily wastewater by poleurethane foam beds//Environ. Prot. Eng., 1983.-V.9.-#l.-P. 41 -53.
41. Eur. Pat. Appl. EP 264877, CI. BO ID 17/02. Device for separating and retaining undissolved hydrocarbons from water / Reinhard E. Chem. Abstr., 1988. -V.108:226379г.
42. JP 62 97613 87 - 97613., С1/ B01D 17/022. Oil-water separation / Takaushi H., Ikeda J. - Chem. Abstr., 1987. - V.107 : 25500d.
43. Dean J.H. Nonwoven wet-laid filter media // Filtr. and separation. 1972. V.9. -#6.-P. 669-672.
44. Carrol B.J. The equilibrium of liquid drops on smooth and rough circular cylinders // J. Colloid and interface sci. 1984. V.97. - #1. - P. 195 - 200.
45. Андреев A.K. Характеристики коалесцирующих фильтроэлементов для очистки судовых нефтесодержащих вод: Автореф. дис. канд. тех. наук / МГУ им. адм. Г.Н. Невельского. Владивосток, 2002. - 25 с.
46. Седлухо Ю.П., Линкевич Т.П. Моделирование гидродинамических условий процесса коалесценции эмульгированных в воде нефтепродуктов в слое зернистой загрузки коалесцирующих фильтров // Изв. вузов. Строительство и архитектура: Минск, 1989.-№10.-С. 88-91.
47. Седлухо Ю.П., Линкевич А.Д., Линкевич Т.П., Митинов А.В. Взаимодействие эмульгированных нефтепродуктов с загрузкой коалесцирующих фильтров при очистке нефтесодержащих стоков // Сооруж. и способы очистки природн. и сточн. вод. Л., 1990. - С. 27 - 32.
48. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды П.А. Ребиндер. М.: Наука, 1978. - 368 с.
49. Бильдюкевич А.В. Ультрафильтрация в процессах очистки воды // Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева. 1990. - Т.З5 - №1. - С. 88 - 96.
50. Пилипенко А.Т., Шелекетина Т.Г., Мэн С.К. и др. Применение ультрафильтрации для очистки малоэмульсионных сточных вод // Химия и тех-нол. воды. 1990. - Т.9. - №5. - С. 433 - 440.
51. Кичик В.А., Дытнерский Ю.И., Свитцов А.А. Очистка сточных вод от эмульгированных загрязнений ультрафильтрацией // Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева, 1990.-Т. 35.-№1.-С. 97- 101.
52. Цапюк Е.А., Брык М.Т., Кочкодан В.М., Твердый А.А. и др. Выбор условий ультрафильтрационной очистки маслосодержащих сточных вод автотранспортных предприятий // Химия и технол. воды. 1988. - Т. 10. - №3. -С. 250-254.
53. Кулешов Н.Ф. и др. О перспективе использования ультрафильтрации для очистки конденсата от масла на АЭС // Атомная энергия. 1987. - Т. 63. -Вып.З.-С. 178-181.
54. Lipp P., Lee С.Н., Fane A.G. et al./ A fundamental study of the ultrafiltration of oil-water emulsions // Journal of membrane science. 1988. - V. 36. - P. 161-177.
55. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984.-310 с.
56. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта.-М.: Недра, 1982.-311 с.
57. Шатов А.А., Любименко В.А., Бельков В.М. Математическая модель фильтрации эмульсии в волокнистых материалах // Коллоид, журн. 1992. -Т.54.-№5. - С. 175-181.
58. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа. М.: Недра, 1972. - 288 с.
59. Тумасян А.Б., Пантелеев В.Г. Влияние поверхностно-активных веществ на фазовые проницаемости пористой среды для нефти и воды // Нефтяное хозяйство. 1973.-№10. - С. 37 - 39.
60. Kalpakci В., Klaus Е.Е., Duda J.L. et.al./ Flow characteristics of surfactant solutions in porous media and their role in permeability modification // Journal of Petroleum engineers society, 1981- V.21.-#6.-P. 709 -720.
61. Шейдеггер А.Э. Физика течения жидкостей через пористые среды. М.: Гостоптехиздат, 1960. - 249 с.
62. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. Л.: Химия, 1968. -512 с.
63. Тихомиров Г.И., Тихомиров С.Г. Технология модернизации судовых нефтеводяных сепарационных установок отстойно-коалесцирующего типа: Тез. докл. / Межвуз. науч. конф. «Морское образование на Дальнем востоке» Владивосток: ДВГМА, 1996. - С. 27 - 28.
64. Тихомиров Г.И. Коалесцирующий элемент. Свидетельство на Полезную модель № 472 от 16.06.1995 г. -М.: РОСПАТЕНТ, 1995.
65. Гельферих Ф. Иониты. Основы ионного обмена. М.: Издательство иностранной литературы, 1962. - 487 с.
66. Салдадзе К.М., Пашков А.Б., Титов B.C. Ионообменные высокомолекулярные соединения. М.: Госхимиздат, 1960. - 365 с.
67. Брык М.Т., Атаманенко И.Д., Агеев И.А. Структура пористых сорбентов на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом для извлечения органических веществ из воды // Химия и технол. воды. 1990. - Т. 12. - №7. -С. 597-599.
68. Бруцкус Т.К., Салдадзе К.М. и др. Исследование дисперсности конденсационных структур сополимеров стирола и дивинилбензола, полученных в присутствии неполимеризующихся растворителей // Коллоид, журн. -1972.- Вып. 34, № 4. С. 672 - 676.
69. Ергожин Е.Е. Высокопроницаемые иониты. Алма-Ата: Наука, 1979. -303 с.
70. Брык М.Т., Агеева И.А. Сополимеризация стирола с дивинилбензолом в гептановом растворе полидиметилсилоксана // Укр. хим. журн. 1987. -Вып. 53,№2.-С. 209-212.
71. Брык М.Т., Шлюгер Е.Е. и др. Пористые полимерные сорбенты для извлечения органических веществ из водных растворов // Там же. 1988. -Вып. 54,№9.-С. 999-1001.
72. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Мир, 1973.-957 с.
73. Болыыев JI.H., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965.-464 с.
74. Волынский М.С. Необыкновенная жизнь обыкновенной капли.- М.: Знание, 1986.- 144 с.
75. Баранов Д.А., Кутепов A.M., Терновский И.Г. Разделение масляных эмульсий в гидроциклонных аппаратах // Химия и технология топлив и масел.- 1986.- №3.-С. 16-18.
76. Баранов Д.А., Кутепов A.M., Пирогова О.В. Устойчивость дисперсной фазы эмульсий при разделении в гидроциклонах // Журнал прикладной химии. 1995. - Т. 68. - №3. - С. 474 - 477.
77. Баранов Д.А., Кутепов A.M., Циганов Л.Д. Оценка эффективности сепарационных процессов в аппаратах гидроциклонного типа // Химическая промышленность. 1994. - №8. - С. 20 - 24.
78. Поздеев В.В. Эффективность разделения судовых нефтесодержащих вод в низкоскоростном гидроциклоне. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Николаев, 1991. - 25 с.
79. Волошин В.П., Поздеев В.В. Неэмульгирующий гидроциклон: Тез. докл. / Науч. техн. конф. «Защита водного и воздушного бассейнов от загрязнений при постройке и эксплуатации судов». Л.: ЦП ВНТО им. акад. А.Н. Крылова: Судостроение, 1990. - С. 24 - 28.
80. Resolution МЕРС 107 (49). Revised guidelines and specifications for pollution prevention equipment for machinery space bilges of ships, London, IMO, 2003. 25 p.
81. Ларсен Р.У. Инженерные расчеты в Excel СПб.: Вильяме, 2002. - 544 с.
82. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. Шк., 2001.-479 с.
83. Позднышев Г.Н., Бриль Д.М. Методика определения дисперсного состава эмульгированной нефти и нефтепродуктов в нефтепромысловых сточных водах. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1980. - 15 с.
84. Боровиков В.П. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. -СПб.: Питер, 2003.-688 с.
85. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 306 с.
86. Seber, G.A.F., Wild, C.J. 1989. Nonlinear regression. John Wiley & Sons Inc. 328 p.
87. Финогенов К.Г. Win 32. Основы программирования. M.: Диалог-МИФИ, 2002.-416 с.
88. Архангельский А. Программирование в С^ Builder 6. М.:Бином, 2004. -1152 с.
89. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы / Пер. с англ. -М.: Мир, 1964.-500 с.
90. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: МЭИ, 1999. - 168 с.
91. Ривкин С. JL, Левин А. Я. Вязкость воды и водяного пара. М.: Изд-во стандартов, 1979. - 128 с.
92. Седлухо Ю. П. и др. Коалесценция: явления и методы реализации в технологии очистки сточных вод // Вода и экология: проблемы и решения, 2002. №1. - С.57 - 68.
93. Хансон К. Последние достижения в области жидкостной экстракции / Пер. с англ. М.: Химия, 1974. - 447 с.
94. Дерягин Б. В., Чураев Н. В. Смачивающие пленки. М.: Наука, 1984. -160 с.
95. Werner Stumm, James J. Morgan 1996. Aquatic Chemistry. An introduction emphasizing chemical equilibria in natural waters. Wiley-Interscience. 584 p.
96. Тихомиров Г. И. Модернизация судовых нефтеводяных сепараторов // Морской флот, 2003. №6. - С. 40 - 41.
97. Славников А.Э. Глубокая очистка нефтесодержащих сточных вод // Энергетик, 1986.-№ 12.-С. 13-15.
98. Эттингер И.Л., Данелишвили Т.М. Возможность использования углей месторождения Ткибули для очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов // Химия и технол. воды, 1989. Т. 11, № 3. - С. 261 -263.
99. Тарнопольская М.Г., Немцов В.А. и др. Глубокое извлечение углеводородов из смеси нефтепродуктов в мало концентрированных сточных водах // Химия и технол. воды, 1986. Т. 8, № 3. - С. 44 - 47.
100. Яцевская М.П., Загоровская А.А., Артемова Т.А. и др. Активные угли из отработанных автопокрышек для очистки сточных вод // Водоснабжение и санит. техника, 1985. № 11. - С. 7 - 8.
101. Шкавро З.Н., Медведев М.И. и др. Доочистка балластных вод от нефтепродуктов // Химия и технол. воды, 1989. Т. 11, № 9. - С. 840 - 843.
102. Ноздрина Т.А., Скорняков В.В. и др. Доочистка сточных вод заводов ОЦМ от нефтепродуктов с использованием буроугольного полукокса. В кн.: Коррозия цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1986. - С. 71-76.
103. Ахмедова Г.Р., Переяслова Г.А. Очистка сточных вод от нефтепродуктов // Цветная металлургия, 1988. № 12. - С. 59 - 61.
104. Переяслова Г.А. Очистка сточных вод цинкового завода от нефтепродуктов // Цветная металлургия, 1988. -№ 8. С. 41 - 49.
105. Кожевников А.В., Малявина Г.И., Лопаченок Б.Е. Очистка водных потоков от нефтепродуктов с помощью сорбента КСС // Изв. Вузов. Серия «Энергетика», 1988. № 6. - С. 97 - 98.
106. Долголенко В.Я. Судовые паровые установки. Часть 1. Котлы. М.: Морской транспорт, 1940,- 512 с.
107. Белькевич П.И., Чистова J1.P. и др. Гранулированный торф для очистки сточных вод от нефтепродуктов // Торфяная промыщленность, 1984. -№ 10.-С. 15-17.
108. Чистова JI.P., Рогач J1.M. и др. Удаление нефтепродуктов из сточных вод // Водоснабжение и санит. техника, 1988. № 8. - С. 22 - 23.
109. Гимбутис Р. Очистка верховым фрезерным торфом воды, загрязненной нефтепродктами. Тр./ Всесоюз. научн.-иссл. ин-та торф, промышл. JL, 1984.-Вып. 53.-С. 130- 133.
110. Тарасевич Ю.И. Угольно-минеральные сорбенты: их получение, свойства и применение в водоочистке // Химия и технол. воды, 1989. Т. 11, №9.-С. 789-804.
111. Кульский J1.A., Тарасевич Ю.И., Шевчук Е.А. и др. Интенсификация двухступенчатого фильтрования с применением угольно-минерального сорбента // Химия и технол. воды, 1990. Т. 12, № 1. - С. 15-18.
112. Крупеня С.И., Родионов А.И., Клушин Н.В. и др. Использование АБС-сополимеров для сорбционной очистки сточных вод // Химич. промышл., 1988.-№5.-С. 60-62.
113. JP 59-166215 84-166215., CI. B01D 17/10. Waste Emulsion Treatment / Felton International K.K. Chem. Abstr.,1985. - V. 102: 83929 h.
114. Кузнецова Г.В., Соловьева E.B., Андреев П.П. и др. Удаление нефтепродуктов из промышленных сточных вод // Цветная металлургия, 1987. -№8.-С. 34-36.
115. А.С. СССР № 1433901, МКИ С 02 1/28. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов / Кузнецова Г.В., Соловьева Е.В., Андреев П.П. и др. -1988.
116. Алексеева В.А., Перевалов В.Г. Очистка промысловой сточной воды фильтрацией // Нефтяное хозяйство, 1985. № 7. - С. 41 - 42.
117. Сенина Т.Д., Мороз С.И., Винников В.А. Очистка сточных вод на установках открытого типа с синтетической волокнистой загрузкой // Про-мышл. Энергетика, 1988. -№ 1. С. 25 - 27.
118. Мельцер В.З., Казарян В.А., Залетова Н.А. и др. Доочистка поверхностных сточных вод фильтрованием через листовой пенополиуретан // Водоснабжение и санит. техника, 1986. -№ 1. С. 21 - 23.
119. А.С. СССР № 1452550, МКИ В 01D 35/06. Очистка сточных вод / Бели-ченко Ю.П., Береза А.И., Рудик Т.Г. и др. 1986.
120. А.С. СССР № 1255197, МКИ B01J 20/00. Фильтрующий материал для очистки сточных вод / Мясников И.Н., Барсукова Н.В., Баранова Л.Б. -1986.
121. А.С. СССР № 1421373, МКИ В 01D 39/00. Фильтрующий материал / Васильев В.И., Долотов А.И., Казилов Р.В. и др. 1988.
-
Тихомиров, Сергей Георгиевич
-
кандидата технических наук
-
Санкт-Петербург, 2006
-
ВАК 25.00.36
- Повышение эффективности и безопасности эксплуатации установок очистки природного газа на основе использования гофрированных фильтрующих элементов
- Обеспечение экологической безопасности балластных вод на судах смешанного "река-море" плавания
- Распространение нефтяных углеводородов в экосистемах Баренцева моря
- Разработка технологии обогащения шламов коксующихся углей с применением фильтрующих центрифуг
- Разделение водонефтяной смеси при ликвидации разливов нефти в результате эксплуатационных происшествий с судами на внутренних водных путях
