Лекция 17. Сепараторы льяльных и сточных вод и их эксплуатация. Требования МАРПОЛ 73/78 к очистке льяльных и сточных вод.

ВВЕДЕНИЕ

Неконтролируемое потребление природных ресурсов, нерегулируемый сброс отходов вызвали необратимые процессы в биосфере, имеющие катастро­фический характер.

С целью регулирования и устранения негативных последствий, вызван­ных загрязнением окружающей среды, были приняты и ратифицированы Международные соглашения, а во многих странах разработаны также и Нацио­нальные программы, по предотвращению загрязнения окружающей среды и, в первую очередь, водоемов.

Так как каждое судно является источником загрязнения окружающей среды сточными водами, сухим мусором, пищевыми отходами и нефтепродук­тами, то в 1973 г. Международной морской организацией (ИМО), являющейся органом ООН, была принята Международная Конвенция МАРПОЛ 73 по предотвращению загрязнения с судов. Положения Конвенции МАРПОЛ 73 и Протокола 1978 г. представляют собой единый документ, кратко называемый "Конвенция МАРПОЛ 73/78", далее по тексту именуемый "Конвенция". Конвенцией установлены правовые, организационные и нормативно-технические требования, направленные на предотвращение загрязнения моря с судов и других объектов морской инфраструктуры.

Правила Конвенции распространяются на различные источники загрязне­ний с судов, которые изложены в пяти Приложениях к Конвенции. Приложение I посвящено предотвращению загрязнения нефтью. Конвенция к термину "нефть" относит:

нефть в любом виде;

все виды нефтепродуктов, включая остатки нефтепродуктов образую­щиеся при их перевозке и хранении на судне, а также в результате процессов обработки и подготовки к использованию на борту судна.

Нефтесодержащая смесь - означает смесь с любым содержанием нефти. Основным видом нефтесодержащей смеси машинных отделений всех су­дов работающих на жидком топливе являются нефтесодержащие воды.

Нефтесодержащие воды (НВ) - особый вид отходов, образующийся в процессе эксплуатации судовых механизмов. Количество НВ, в основном, зависит от технического состояния оборудования, соблюдения правил техниче­ской эксплуатации, а их среднесуточное накопление в основном определяется мощностью главного двигателя.

Концентрация нефтепродуктов в НВ колеблется в широком диапазоне: от долей процента до 100 % их содержания.

Эффективность очистки во многом зависит от состава НВ и степени дис­персности нефти в воде. Хорошо всплывают нефтепродукты, попавшие в воду в виде капель диаметром от сотых долей миллиметра и более (грубодисперсное состояние). Однако в любой НВ содержатся капли нефтепродуктов и значитель­но меньшего размера (тонкодисперсное состояние), диаметром менее 1 мкм. Такое состояние нефтепродуктов в воде называют эмульсией. Частицы, состав­ляющие эмульсию, находятся в воде во взвешенном состоянии и плохо всплывают на поверхность, так как сила всплытия меньше сил, удерживающих их во взвешенном состоянии (например, сил кинетической устойчивости, обусловлен­ных тепловым - броуновским движением частиц).

Эмульсии образуются в турбулентных потоках, при значительных скоро­стях движения жидкости в трубопроводах и в процессе их перекачивания насосами, особенно центробежными.

Удалять из воды эмульгированные нефтепродукты гораздо сложнее, чем грубодисперсные. Однако, полностью избавиться от присутствия в судовых НВ эмульгированных нефтепродуктов в реальных условиях не удаётся. Как показа­ли исследования, их концентрация колеблется в довольно широких пределах значений: в большинстве случаев она составляет 20...50 мл/л (миллилитров на один литр), однако иногда превышает 100 мл/л.

1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СУДОВЫМ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД

В соответствии с требованиями Приложения I Конвенции, каждое судно должно быть оборудовано техническими средствами очистки НВ, что подтверждается выдачей этим судам Международного свидетельства о предотвращении загрязнения нефтью (Приложения 1 и 2).

Конвенцией предусмотрены следующие технические средства для предотвращения загрязнения водной среды НВ с судов:

- сборные танки;

- нефтеводяное фильтрующее оборудование с очистной спо­собностью до уровня нефтесодержания в сбросе не более 15 мл/л;

- автоматическое устройство закрытия сливных клапанов, когда со­держание нефти в очищенной воде, сбрасываемой за борт, превышает 15 мл/л. Автоматическое устройство закрытия сливного клапана должно включать в свой состав измерительный прибор определяющий концентра­цию нефти в воде. Время срабатывания прибора определяется как время, прошедшее с момента изменения состава пробы, поступающей в прибор до регистрации им значения концентрации нефти не должно превышать 20 сек. В целом оборудование входящее в состав установок по очистке НВ должно быть спроектировано для автоматической работы ("...должно быть в состоянии нормально работать без наблюдения по меньшей мере в течение 24 часов"), однако, обязательно должно быть предусмотрено аварийное ручное управление.

Конвенцией определена необходимость выполнения более жестких требований в особых районах: Средиземное, Черное, Балтийское и Крас­ное моря; район заливов Ближнего Востока; Аденский залив; район Антарктики и Северо-Западные Европейские воды Северное море, Ир­ландское море и подходы к ним, Кельтское море, Английский канал и подходы к нему и часть Северо-Восточной Атлантики на запад от Ирландии. Координаты, ограничивающие особые районы, приведены в тексте Конвенции. К особо чувствительным районам относятся Большой Барьерный Риф Австралии и архипелаг Сабана-Камагути (Северное побережье Кубы); в особо чувствительных районах сброс за борт НВ любой концентрации запрещён (список постоянно пополняется новыми районами акватории мирового океана). В особых районах разрешается сброс за борт НВ только при одновременном соблюдении следующих условий:

а) для судов вместимостью 400 регистровых тонн и более, а также из льял машино-котельных отделений танкеров: судно за 12-мильной зоной, в движении, содержание нефти в сбросе менее 15 мл/л, на судне в действии фильтрующее оборудование, прибор контроля нефтесодержания на сбросе (сигнализатор с автоматическим, прекращающим сброс устройст­вом) автоматическое запорное устройство, обеспечивающее прекращение сброса при превышении 15 мл/л.

б) для танкеров - запрещается сброс нефтесодержащего и чистого балласта.

в) в районе Антарктики запрещается любой сброс нефтесодержащей смеси.

Вне особых районов запрещается сброс в море нефтесодержащего балласта, нефтесодержащей смеси за исключением случаев, когда одно­временно соблюдаются следующие условия:

Для танкеров:

танкер на расстоянии не менее 50 миль от берега, на ходу, мгновен­ная интенсивность сброса балласта не превышает 30 литров нефти на милю хода, общее количество сброшенного не превышает 1/30000 общего количества груза, на судне действует САЗРИУС (Система Автоматическо­го Замера Регистрации и Управления Сбросом), отстойный (слоптанк) танк и прибор контроля раздела сред "нефть-вода".

Для судов вместимостью 400 регистровых тонн и более, а также из льял машино-котельных отделений танкеров:

- судно за 12-мильной зоной, на ходу, наличие фильтрующего оборудова­ния, содержание нефти в сбросе менее 15 мл/л, под контролем сигнализа­тора с автоматическим управлением контроля сброса.

УСЛОВИЯ СБРОСА НЕФТЕСОДЕРЖАЩЕЙ СМЕСИ И НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОСТАТКОВ

ПРАВИЛА СБРОСА В МОРЕ В ОСОБЫХ РАЙОНАХ

Граница 12 миль

Внутренние воды:

Запрещается сброс нефтесодержащего балласта танкеров, нефтяных от-
ходов и нефтесодержащих остатков (шлама).

Запрещается сброс нефтесодержащих смесей всех судов, нефтесодержащих остатков в районе Антарктики.

Разрешается сброс нефтесодержащих смесей (вод) МКО всех судов на ходу, очищенных до 15 мл/л под контролем СИГ­НАЛИЗАТОРА с автоматическим управлением контроля сброса. Разрешается сброс изолированного балласта.

ПРАВИЛА СБРОСА В МОРЕ ВНЕ ПРЕДЕЛОВ ОСОБЫХ РАЙОНОВ

12 миль 50 миль:

Запрещается сброс нефтесодержащих смесей и нефтесодержащих
остатков (шлам).

Разрешается сброс нефтесодержащих вод МКО всех судов на ходу, очищенных до 15мл/л под контролем СИГНАЛИЗА­ТОРА с автоматическим управлением контроля сброса, изо­лированного балласта, чистого балласта.

Разрешается сброс нефтезагрязненного балласта с танкеров на ходу, через отстой в слоп-танке, под контролем прибора раздела сред "нефть-вода", САЗРИУСа, не более 1/30000 всего груза, с мгно­венной интенсивностью не более 30 литров на ми­лю хода.

2. МЕТОДЫОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД

Технологии очистки НВ определяются прежде всего требованиями,
предъявляемыми к глубине очистки. Существующие Международные и
Национальные правила предполагают наличие специальных устройств,
обеспечивающих очистку до 15 и 10 мл/л (либо количество миллиграммов
нефтепродуктов на 1 л обработанной воды). Для достижения той или иной
глубины очистки применяют различные технологические схемы, вклю­чающие разные способы очистки.

Методы очистки НВ могут быть классифицированы по различным признакам, однако все они основаны на трех: физический, химический и биологический.

Наибольшее распространение получила классификация по характеру используемых процессов, основанные на комбинации вышеуказанных методов.

2.1. ФИЗИЧЕСКИЙ

Гравитационное отстаивание

Наиболее простым способом очистки воды от содержащихся в ней нефтепродуктов является гравитационное отстаивание.

Гравитационное отстаивание, основано на свойстве частиц всплы­вать на поверхность воды. Этот метод позволяет извлекать из НВ практи­чески все грубодисперсные частицы нефтепродуктов и очищать воду до концентрации в ней нефтепродуктов около 100 мл/л.

Поэтому, в большинстве установок для очистки НВ в качестве пер­вой ступени очистки используются сепараторы, работающие по принципу гравитационного разделения сред, при этом наиболее эффективным являются тонкослойные отстойники (рис. 1).

Действие тонкослойного отстойника основано на стабилизации по­тока очищаемой воды. Поток очищаемой воды стабилизируется (стано­вится ламинарным) за счет разделения его на тонкие слои (на рис. 1 толщина слоя - h). При ламинарном движении потока, процесс отстаива­ния улучшается, так как создаются благоприятные условия для увеличе­ния размеров частиц нефтепродуктов и максимально ограничивается их перемешивание с водой.

Частички нефтепродуктов всплывают до соприкосновения с наклон­ной пластиной (угол наклона - а), затем они поднимаются вверх вдоль поверхности пластины (длина пластины - I) и, соединяясь с другими всплывающими частицами, увеличиваются в размере. Чем больше размеры частиц, тем эффективнее они отделяются от воды, вследствие увеличения действующей на них выталкивающей силы и, соответственно, скорости всплытия.

Коалесценция

В качестве второй ступени очистки НВ в судовых установках чаще всего применяют коалесцирующие элементы. При отсутствии в НВ нефтеводяных эмульсий коалесцирующими элементами можно очистить НВ до значений менее 15 мл/л. Это достигается за счет укрупнения частиц нефтепродуктов при прохождении НВ через коалесцирующие элементы. Механизм процесса заключается в том, что частицы нефтепродуктов при контакте с поверхностью коалесцирующего элемента закрепляются на ней и увеличиваются в размерах, соединяясь с другими, таким же образом задержанными частицами. Частицы растут до тех пор, пока сила всплытия не оторвет частицу от поверхности коалесцирующего элемента и не поднимет ее на поверхность воды.

Рис. 2. Коалесцирующий фильтр 1 - отстойная полость; 2 - фильтрующий элемент; 3 -клапан для сброса накопившихся нефтепродуктов; 4 -отвод очищенной воды; 5 - подвод нефтесодержащей воды.

.Наполнителями коалесцирующих эле­ментов могут служить: -твердые материалы (песок, полистирол);

эластичные с открытыми порами (полиуретановая губка, поролон);

волокнистые (полипропиленовые волокна).

Основными эксплуатационными характери­стиками коалесцирующих элементов являются ресурс и возможность регенерации. На рисун­ке 2 представлена конструкция коалесцирую­щего элемента сепаратора типа GSF.

Эмульгированная НВ поступает на фильтрующий элемент 2, в котором происходит коалесценция. После этого вода с укрупненными частицами направляется в отстойную полость 1. Из верхней части полости 1 удаляют­ся нефтепродукты, а из нижней части полости отводится очищенная вода.

Флотация

В некоторых типах судовых установок для очистки НВ используется флотация, основанная на извлечении из НВ частиц нефтепродуктов пузырьками воздуха, всплывающими на поверхность. Эффективность флотации зависит, в основном, от вероятности столкновений извлекаемых частиц с пузырьками воздуха и величины силы адгезии (прочности при­липания частиц) действующей к поверхности пузырьков. В свою очередь, эти факторы во многом зависят от способа введения воздуха в воду. По этому признаку различают пневматическую, напорную, механическую и электрохимическую флотации.

Пневматическая флотация. В пневматической флотационной уста­новке пузырьки воздуха образуются за счет подачи сжатого воздуха в перфорированные трубы, уложенные вдоль дна ёмкости. Данная схема применяется в большинстве плавучих очистных станций.

Напорная флотация. Сущность напорной флотации заключается в том, что на первом этапе создают перенасыщенный воздухом раствор НВ, помещая затем его в ёмкость, в которой поддерживается повышенное давление. Далее вода поступает во флотатор, в котором давление обычно равно атмосферному. При снижении давления из воды выделяется ра­створенный в ней воздух в виде мелких пузырьков, которые выносят частицы нефтепродуктов на поверхность. На рис. 3 представлена схема прямоточной напорной флотации.

Преимущество напорной флотации перед пневматической заключает­ся в том, что частицы нефтепродуктов прикрепляются к пузырькам не только за счет их столкновения, но и за счет выделения пузырьков из раствора непосредственно на извлекаемых частицах нефтепродуктов. Кроме того, при напорной флотации образуются пузырьки меньшего размера по сравнению с пневматической, а это означает, что суммарная площадь их поверхности больше и вероятность столкновения с извлекае­мыми частицами нефтепродуктов выше.

Адсорбция

Для глубокой очистки воды от нефтепродуктов, в том числе нахо­дящихся в эмульгированном состоянии, применяют адсорбцию. Процесс очистки адсорбцией основан на поглощении дисперсных частиц поверх­ностью адсорбционного материала. Сила, с которой удерживается извле­ченное из воды вещество на поверхности адсорбента, определяется разно­стью двух сил межмолекулярного взаимодействия: молекул извлекаемого вещества с молекулами адсорбента, а также молекул извлекаемого веще­ства с молекулами воды. Чем сильнее связь молекул извлекаемого веще­ства с молекулами воды, тем слабее адсорбируется вещество из раствора. Распространение получили адсорбционные фильтры. В качестве ад­сорбентов (наполнителей) применяют различные пористые материалы: зола, кокс, активированный уголь, синтетические материалы и др. Акти­вированный уголь до последнего времени являлся наиболее распростра­ненным адсорбирующим веществом. Однако все большее применение находят и другие, более дешевые виды адсорбентов, в частности, на основе формальдегидных смол.

По мере загрязнения адсорбента он подлежит замене, в противном случае качество очистки снижается. Основным условием для достижения наилучших результатов при использовании адсорбционных фильтров является предварительная очистка НВ от крупных частиц нефти. Как правило, адсорбционные фильтры применяют в качестве последней ступени очистки.

2.2. ХИМИЧЕСКИЙ

Электрохимическая очистка

Основными способами электрохимической очистки НВ являются электрохимическая коагуляция и электрохимическая флотация. В электрокоагуляторе, в результате пропускания постоянного тока через очищаемую воду, происходят растворение анода и гидролиз перешедших в раствор ионов металла. Образовавшиеся при этом частицы гидроокиси металла обладают повышенной активностью и адсорбционной способностью, обеспечивая тем самым коагуляцию (укрупнение) частиц нефтепродуктов. Затем, в блоке электрофлотатора, за счет пузырьков газа, образующихся на поверхности нерастворимых катодов (обычно графитовых), укрупненные частицы нефтепродуктов поднимаются на поверхность. Электрокоагуляция имеет существенные недостатки, к которым относятся сравнительно боль­шая потребность в электроэнергии, значительный расход листового металла, засорение пространства между электродами продуктами электрокоагуляции, образование на поверхностях электродов окисных пленок (пассивация электродов). Для их устранения предусматривают механическую очистку электродов специальными щетками, переполюсовку электродов и др.

Озонирование

Озонирование представляет собой химический способ глубокой очи­стки НВ, его используют для удаления из воды эмульгированных и рас­творенных нефтепродуктов. Кроме того, при озонировании происходит одновременно обеззараживание и обесцвечивание воды, а также ее насы­щение кислородом.

2.3. БИОЛОГИЧЕСКИЙ

Сущность биологической очистки НВ заключается в том, что в ёмко­стях определенной формы и размеров создаётся искусственная среда в которой поддерживается такая концентрация микроорганизмов, при которой они способны за минимально возможное время обработать определённые объёмы нефтепродуктов. Биологический метод основан на способности микроорганизмов в процессе своей жизнедеятельности, использовать нефте­продукты. Биологическая очистка НВ осуществляется при насыщении воды кислородом воздуха (аэробные условия), а концентрация нефтепродуктов в исходной воде не должна превышать 100 мл/л. Нефтепродукты окисляют определенный набор микроорганизмов, адаптированных к НВ. При помощи ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, нефтепродукты разлагаются и проникают в клетки бактерий, обеспечивая их жизнедеятельность. Отличи­тельной особенностью установок, использующих биологический метод очистки, является способность перерабатывать нефтепродукты находящиеся в виде эмульсии. Этим отчасти объясняется ограничение по концентрации нефтепродуктов в исходной воде до 100 мл/л, так как при такой концентрации и менее нефтепродукты в основном находятся в эмульгированном состоянии. К недостаткам этих установок следует отнести жесткие ограниче­ния, связанные с условиями поддержания жизнедеятельности микроорга­низмов и довольно длительный период ввода их в действие.

3. СУДОВЫЕ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ

НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД, ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ДЕЙСТВИЯ

Суда мирового флота укомплектованы разнообразными конструк­циями оборудования для очистки нефтесодержащих вод (установки ОНВ -Oily Water Separators). Вместе с тем, Комитет по Защите Морской Среды в Приложении 10 к Резолюции МЕРС 60(33) "Руководство и технические требования по оборудованию для предотвращения загрязнения из льял машинных помещений", принятой 30 октября 1992 года, признавая про­гресс технологий очистки НВ, отмечает, что устоявшаяся технология такова, что всё оборудование можно разделить на сепараторное и фильт­рующее. Под этим подразумевается, что установки ОНВ состоят из двух блоков: первый - сепаратор, обеспечивающий предварительную очистку (преимущественно путем гравитационного разделения) до концентрации нефтепродуктов в очищенной воде менее 100 мл/л; второй - обеспечивает доочистку НВ до 15 мл/л. Эта комбинация сепаратора и доочистителя должна иметь одобренное устройство (подтверждается свидетельством о типовом одобрении прибора) для подачи предупредительного сигнала о содержании нефтепродуктов в очищаемой воде в концентрации 15 мл/л и более.

Важным элементом установки является подающий насос. В состав установок ОНВ обычно включаются винтовой или поршневой насосы, так как в отличие от центробежных они не создают условий для до­полнительного эмульгирования нефтепродуктов. Производительность насоса, в любом случае, не должна превышать номинальную пропускную способность оборудования более чем в 1,5 раза.

Таким образом, все судовые установки ОНВ оснащены штатными приборами, контролирующими степень очистки НВ, а также системой управления запорными клапанами, отливным клапаном за борт и сигнали­зацией их положения. В случае превышения допустимого содержания нефтепродуктов в воде сбрасываемой за борт, установка возвращает воду обратно в льяла или в накопительную сточную цистерну.

Ниже рассмотрены наиболее распространенные конструкции уста­новок ОНВ и особенности их действия.

3.1. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД "ФРАМ"

Принципиальная схема установки "ФРАМ" (Голландия) показана на рис. 4. В схему включен отстойный сепаратор 4, два коалесцирующих фильтра патронного типа 1 и 6 и насос 9. Установка работает в напорном режиме (насос установлен перед первой ступенью очистки).

При включении установки в работу НВ из судовой сборной цистер­ны подается в первый коалесцирующий фильтр 1. В этом фильтре мелкие частицы нефтепродуктов укрупняются, что способствует их лучшему отделению при последующем отстое. Степень загрязненности вставок определяется по перепаду давления, который измеряется дифманометрами 7. Из первого коалесцирующего фильтра очищаемая вода поступает в отстойный сепаратор 4. В отстойнике расположен блок наклонных пла­стин 8, образующих тонкослойный отстойник, между которыми нап­равляется поток воды. Отделенные от воды нефтепродукты поднимаются вдоль пластин вверх и собираются в коллекторе 5. Из него они направля­ются в верхнюю часть сепаратора.

Уровень накапливаемых нефтепродуктов контролируется поплавко­вым устройством 3 с пневмоприводом. При накоплении определенного количества нефтепродуктов, соленоидный клапан 2 автоматически откры­вается и, через трубопровод сброса, нефтепродукты сбрасываются в шламовую цистерну. В отстойном сепараторе отделяются грубодисперсные и пленочные нефтепродукты.

 

Последней ступенью очистки в установке "ФРАМ" является коалес­цирующий фильтр 6, в котором предусмотрен ручной сброс накопивших­ся в нём нефтепродуктов. Система управления установки обеспечивает автоматический сброс накопленных в сепараторе нефтепродуктов, а также прекращение сброса очищенной воды за борт, если концентрация нефте­продуктов в очищенной воде превысит допустимое значение 15 мл/л. Преимуществом установки "ФРАМ" перед другими установками, в которых сочетается два способа "очистка - отстаивание" и коалесценция, является применение коалесцирующего устройства перед отстойным сепаратором. Это позволяет более эффективно осуществлять процесс отстаивания за счет предварительного укрупнения мелких частиц нефте­продуктов в коалесцирующем устройстве. Однако, в эксплуатации, это приводит к ускоренному загрязнению коалесцирующего патрона и необ­ходимости его замены. Наличие механических примесей в судовых НВ также приводит к снижению его ресурса.

Эффективность очистки НВ в установке "ФРАМ" в значительной степени зависит от скорости прохождения воды через коалесцирующие патроны, а также между пластинами отстойного сепаратора. Поэтому уменьшение подачи насоса 9, путем перепускания части воды через байпас, способст­вует улучшению процесса очистки.

3.2. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД "ФРАМАРИН"

Принципиальная схема установки "ФРАМАРИН" (Голландия) включает очистку отстоем и коалесценцией и представлена на рис. 5.

В отстойном сепараторе 1, горизонтального типа, поток очищаемой воды попадает между гофрированными пластинами 2, где происходит его тонкослойное отстаивание. В выступах гофров имеются отверстия, через которые нефтепродукты поднимаются в верхнюю часть сепаратора - сбор­ный колпак. По мере накопления в нём нефтепродуктов срабатывает датчик 3, и подает сигнал на открытие клапана 5, через который нефтепродукты сбрасываются в шламовую цистерну.

Предварительно очищенная НВ, после сепаратора, подается в корпус горизонтального коалесцирующего фильтра 6. В конструкции фильтра предусмотрен сборный колпак 8 для накопления отделившихся нефтепродуктов. Накопленные в колпаке 8 нефтепродукты так же сбрасываются в шламовую цистерну, как и из колпака 4 сепаратора.

Установка "ФРАМАРИН" представляет собой модернизированный вариант установки "ФРАМ". В ней используются те же способы очистки -отстой и коалесценция. Однако, применение горизонтально расположен­ных гофрированных пластин и сдвоенного коалесцирующего фильтра 7, позволило повысить эффективность очистки НВ при меньших габаритных размерах установки.

3.3. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД "ПП МАТИК"

Принципиальная схема установки "ПП МАТИК" (Швеция) пред­ставлена на рис. 6.

В ней используется два способа очистки - отстой и адсорбция. В ус­тановке использована вакуумная прокачка НВ.

При включении установки в работу, за счет разрежения, создавае­мого насосом 1 (насос расположен за сепаратором), НВ из судовой сбор­ной цистерны начинает поступать в отстойное устройство 2, где отделя­ются пленочные и грубодисперсные нефтепродукты. Отстоявшиеся нефтепродукты накапливаются в верхней полости отстойника. Как только слой нефтепродуктов достигнет определенной величины, срабатывает датчик 4 и открывает клапан 3. При этом электродвигатель насоса 1 начинает вращаться в противоположную рабочему направлению сторону, и нефтепродукты вытесняются в шламовую цистерну.

Сброс нефтепродуктов продолжается до тех пор, пока датчик уровня 4 не зафиксирует отсутствие нефтепродуктов. После этого установка снова начинает работать в режиме очистки.

Из отстойника сепаратора 2 вода поступает в фильтр тонкой очистки 8, где происходит отделение эмульгированных нефтепродуктов в слое зернистой фильтрующей загрузки. Затем очищенная вода поступает в сборную емкость 7, откуда сбрасывается за борт.

Если прибор контроля за содержанием нефтепродуктов в очищенной воде подает сигнал о неудовлетворительной очистке, то автоматически закрывается клапан 6, и открывается клапан 5. В результате слив за борт прекращается, и вода начнет сбрасываться в цистерну сбора НВ или в льяла.

Степень очистки зависит от эффективной работы каждой ступени установки, поэтому снижение скорости движения воды через сепаратор 2 (гравитационный разделитель) способствует уменьшению концентрации нефтепродуктов на входе в фильтр 8.

3.4. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД "ГИДРОПУР"

Очистка НВ в установке "ГИДРОПУР" (Франция) осуществляется в двух основных элементах: отстойнике 8 и в фильтре тонкой очистки 5, рис. 7. В установке реализован вакуумный приём НВ.

При включении в работу насоса 2 НВ, за счет создаваемого разре­жения, поступает в приемный бак 3 и далее через воронкообразный элемент 9 в верхнюю часть отстойника 8. В отстойнике происходит отделение пленочных и грубодисперсных нефтепродуктов. Накапливае­мые нефтепродукты собираются в коллекторе 7, откуда по мере его наполнения автоматически сбрасываются в шламовую цистерну. Сброс нефтепродуктов осуществляется путем переключения насоса на работу в обратном направлении и вытеснения нефтепродуктов из коллектора под давлением через клапан 6. Системой управления насос переключается автоматически. Из отстойника 8 НВ насосом 2 подается в фильтр тонкой очистки 5, где дополнительно очищается от нефтепродуктов. Фильтрую­щим материалом служит специальная загрузка. После фильтра очищенная вода сбрасывается за борт.

Уровень воды в приемном баке 3 поддерживается автоматически с помощью верхнего 4 и нижнего 1 датчиков уровня. При осушении судо­вой цистерны сбора НВ, откуда НВ подается на установку, уровень в приемном баке падает до нижнего датчика уровня 1, который переключает насос 2 на работу в обратном направлении. НВ начинает заполнять при­емный бак до тех пор, пока уровень НВ не достигнет верхнего датчика 4. После этого насос снова переключается на работу в режим очистки.

Опыт эксплуатации установок "ГИДРОПУР" показал, что нередки случаи быстрого загрязнения фильтрующего материала из-за недостаточ­но эффективной работы блока гравитационного разделения (отстойника).

Повысить степень очистки НВ в отстойной зоне можно путем уменьшения подачи насоса 2.

3.5. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД "САРЕКС"

Принципиальная схема очистки НВ установки "САРЕКС" (США) показана на рис. 8. Установка состоит из трех последовательно включен­ных коалесцирующих фильтров 2 патронного типа, помещенных в корпус 1. Конструктивно фильтры выполнены так, что каждый имеет отстойную полость. Это позволяет сочетать два процесса очистки: отстаивание и коалесценцию.

Из сборной цистерны НВ насосом 1 последовательно прокачивают­ся через три ступени коалесцирующих фильтров. В каждой из ступеней происходит отделение нефтепродуктов и их последующее накопление в отстойных полостях 3. Из первой и второй ступеней сброс накопленных нефтепродуктов осуществляется автоматически при открытии клапана 4, датчиком 5. Из третьей ступени сброс производится вручную путём открытия клапана 6.

Основной недостаток установки "САРЕКС" - ограниченный ресурс коалесцирующих фильтров. Для повышения их ресурса рекомендуется устанавливать предварительный фильтр, задерживающий механические примеси перед сепаратором. Кроме того, перед подачей на очистку необ­ходимо НВ предварительно отстаивать в сборной цистерне и периодиче­ски очищать фильтры (промывать тёплой водой, путём её подачи на обратный ход).

3.6. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД "СОФРАНС"

Принципиальная схема установки "СОФРАНС" (Франция) представлена на рис. 9. Очистка НВ осуществляется отстоем и коалесценцией. Насосом 1 НВ подается в установку 2 через приемный патрубок 3. В верхней полости 6 установки происходит отстой НВ, в процессе которого пленоч­ные и капельные нефтепродукты всплывают вверх. Частично очищенная вода проходит через полипропиленовые пластины 8, которые, и являются коалесцирующим материалом.

Внутри пластин мелкие частицы нефтепродуктов укрупняются и всплы­вают. Из полипропиленовых пластин вода поступает по трубе 9 в патрон­ный фильтр 7. В нем происходит окончательная очистка. Накопление в верхней части установки нефтепродуктов конт­ролируется датчиками 5, которые через систему управления открывают клапана 4 для сброса нефтепродуктов в шламовую цистерну. В установке используется насос объемного типа с низкой частотой вращения. Приме­нение такого насоса позволяет исключить дополнительное эмульгирова­ние НВ при перекачивании её насосом.

3.7. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД "АКВАМАРИН"

Принципиальная схема установки "АКВАМАРИН" (Швеция) пред­ставлена на рис. 10. В основу её работы заложен принцип отстоя и коалесценции. Отстой НВ происходит в отстойном сепараторе 1, имеющем вакуумный прием. В сепараторе нефтепродукты находящиеся в капельном и грубодисперсном состоянии всплывают в верхнюю его часть. Процесс отстоя интенсифицируется коалесценцией, для осуществления которой установлены пластины 2. Накопление отстоявшихся нефтепродуктов контролируется эластичной мембраной 4, которая под действием слоя нефтепродуктов выгибается вверх. Давление с обеих сторон мембраны выравнивается при перетекании воды по трубопроводу 3. Выгибаясь мембрана через систему рычагов и блок управления (на рис. не показаны), открывает клапан 5. Насос 9 начинает вращаться в противоположную сторону и происходит сброс нефтепродуктов. Из сепаратора очищаемая вода насосом 9 подается в коалесцирующий фильтр 8, фильтрующим элементом которого является мешок 7, выполненный из ткани.

Некоторые установки этого типа оснащены дополнительным ад­сорбционным фильтром 6, загруженным активированным углем, что позволяет достичь степени очистки до 10 мл/л. Использование трехступенчатой очистки, включая адсорб­ционный фильтр 6, дает определенные преимущества, так как позволяет очищать НВ от нефтеводяной эмульсии.

Вместо активированного угля может быть использован другой ад­сорбент. Ресурс адсорбционной загрузки во многом зависит от эффектив­ности работы коалесцирующего фильтра, а точнее - тканевого фильтра 7. Со временем материал такого фильтра загрязняется и, хотя в периоды автоматических промывок (сброса нефтепродуктов из сепаратора) вода вымывает часть отфильтрованных нефтепродуктов, фильтр нуждается в специальной промывке. Для этого его демонтируют из корпуса и моют теплой водой без использования моющих средств.

СТОЧНЫЕ ВОДЫ

1. ВВЕДЕНИЕ

Международной Конвенцией МАРПОЛ 73/78 установлены поло­жения технического, организационного и правового характера, кото­рые предусматривают меры по сокращению и предотвращению за­грязнения моря веществами, вредными для обитателей моря, которые перевозятся или образуются в процессе эксплуатации судна.

По определению 1.6.2. Конвенции, "Вредное вещество" означает любое вещество, которое при попадании в море способно создать опасность для здоровья людей, причинить вред живым ресурсам, морской фауне и флоре, нарушить природную привлекательность мо­ря в качестве места отдыха или помешать другим видам правомерно­го использования моря, и включает любое вещество, подпадающее под действие Конвенции.

Правила, охватывающие различные источники загрязнений с су­дов, содержатся в шести приложениях к МАРПОЛ - 73/78. В Прило­жении IV изложены "Правила предотвращения загрязнения сточными водами с судов - требование к сбросу необработанных сточных вод и вод, прошедших специальную обработку; обеспечение портов соору­жениями для приема сточных вод".

Согласно Приложению IV Конвенции "Сточные воды" (СВ) оз­начают:

стоки и прочие отходы из всех типов туалетов, писсуаров и уни­тазов;

стоки из медицинских помещений (амбулаторий, лазаретов) через
расположенные в таких помещениях раковины, ванны и шпигаты;

стоки из помещений, в которых содержатся живые животные;

прочие сточные воды, если они смешаны с перечисленными выше стоками.

К сточным водам относят также хозяйственно-бытовые воды:

стоки из умывальников, душевых, прачечных, ванн и шпигатов;

стоки из моек и оборудования камбуза и других помещений пищеблока.

В зависимости от состава СВ определяется метод их очистки. Степень загрязненности СВ характеризуют следующие показатели:

БГОС5, мг/л - биохимическая потребность в кислороде, необ­ходимом для разложения органических загрязнений, содержащихся в 1 л СВ, в течение 5 суток при температуре 20°С без доступа воздуха и света, которая возрастает с повышением содержания органических веществ в сточных водах. Затраты кислорода на биохимическое раз­ложение загрязнений приводят к уменьшению его содержания в мор­ской воде, что отрицательно влияет на биологическое равновесие.

ВВ. мг/л - количество взвешенных веществ, содержащихся в 1 л СВ. Определяется путем фильтрации и последующего взвешивания отфильтрованных загрязнителей. Повышение содержания взвешен­ных частиц в воде снижает ее светопроницаемость (приводит к по­мутнению воды).

Прозрачность - косвенный показатель загрязненности СВ, по ко­торому можно дать предварительную оценку эффективности работы очистного об