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 14 000 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.

Выводы:

1. Нефтесодержание очищаемой нефтеводной смеси при указанных режимах фильтрации (при скорости фильтрации 2,58−10″ 3 м/с) уменьшалось от 10 000 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-0,85 A1203- 12,23 Na20−1,48 K20-l, 08 Cd-0,79 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. № 42 799.2242, 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 — 63×0,2 = 12,6 мг/л, а по НП -200×0,15 = 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: 30,0×0,15 = 4,5 млн'1, а концентрация ВВ- 12,6×0,01 =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= 0,086×0,66 = 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 0,1106×1 о6 поо р ~ ~ 30,0×4,0 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 100 010 000 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.