Технология очистки судовых нефтесодержащих вод с использованием природных сорбирующих материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.05, кандидат наук Кучинская, Анна Александровна

• Кучинская, Анна Александровна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Кучинская, Анна Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1 Состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Правовые основы предотвращения загрязнения морской среды нефтью

1.2 Качественный и количественный состав льяльных вод на судах

1.3 Современные технологии и установки очистки льяльных вод

Выводы

Цель и основные задачи исследования

Глава 2 Методы и объекты исследования

2.1 Характеристика природных сорбентов

2.2 Методика проведения экспериментальных исследований

2.3 Методы анализа

Глава 3 Фракционный состав нефтепродуктов в льяльных водах на

этапах очистки

Выводы

Глава 4 Закономерности процесса адсорбции нефтяных веществ из

водных растворов в статических условиях

4.1 Анализ статических характеристик используемых материалов в процессе адсорбции

4.2 Кинетика процесса адсорбции нефтяных веществ из водных растворов

Выводы

Глава 5 Динамические закономерности процесса адсорбции

нефтяных веществ из водных растворов

5.1 Кинетика перемещения фронта адсорбции в процессе фильтрации воды

5.2 Определение «выходных кривых» динамического процесса адсорбции экспериментальным методом

5.3 Построение модели процесса динамической адсорбции

нефтяных веществ из водных растворов

Выводы

Глава 6 Промышленное внедрение разработанной технологии

6.1 Производственные испытания сорбционной доочистки льяльных вод

6.2 Технико-экономическая оценка внедрения технологии доочистки льяльных вод с использованием монтмориллонита

6.3 Рекомендации к проектированию установок адсорбционной

доочистки судовых льяльных вод

Общие выводы

Список литературы

Приложения

Приложение 1. Акт производственных испытаний на опытно-

промышленной установке сорбционной очистки

Приложение 2. Акт внедрения результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических

работ в высших учебных заведениях

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология очистки судовых нефтесодержащих вод с использованием природных сорбирующих материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Очистка судовых льяльных вод на морском транспорте считается одной из приоритетных экологических задач, поскольку нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными антропогенными загрязнителями, негативно влияющими на состояние водных экосистем [10,16].

В соответствии с требованиями Конвенции МАРПОЛ 73/78 [43] и резолюциями МЕРС ИМО [56] в международных водах разрешается сбрасывать за борт очищенные льяльные воды с концентрацией нефтепродуктов не более 15 млн"1. Достижение таких показателей загрязнений в очищенной воде (с учетом концентрации нефтепродуктов в исходной воде около 1000 - 2000 млн"1) возможно лишь при многоступенчатой обработке льяльных вод.

В настоящее время суда мирового флота, как правило, оснащены двухступенчатыми очистными установками льяльных вод: на первой ступени - сепараторами гравитационного или флотационного типа; на второй ступени -фильтрами различных конструкций (с коалесцирующими элементами, адсорбционной загрузкой) [18, 25, 50].

В состав льяльных вод на современных судах кроме воды входят топливо, смазочное масло, масло для гидравлических систем, моющие препараты и др. [16,83]. В секторе морских перевозок для проведения мойки, а также для ремонтных и сервисных работ в машинно-котельном отделении используются, как правило, моющие вещества, созданных на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ). Присутствие ПАВ в льяльных водах приводит к стабилизации тонкодисперсных частиц нефтепродуктов, а, именно, к образованию стойких трудноразделимых эмульсий.

Сегодняшние нормативы ИМО (резолюция МЕРС 107(49)) требуют оснащение судов сепараторами льяльных вод, обеспечивающими очистку «от стойких эмульсий (с включением тонкодисперсных частиц нефтепродуктов...)»,

что очень сложно реализовать в традиционной бортовой системе очистки льяльных вод.

Как известно из практики очистки нефтесодержащих вод (НСВ), адсорбция является практически единственным методом, позволяющим очищать НСВ от нефтепродуктов, имеющих различную дисперсность в воде, независимо от химической устойчивости загрязнений до минимальных остаточных концентраций [31, 40, 62]. Это безинерционный равновесный процесс, что дает возможность успешно его использовать как в стабильных условиях, так и в реальных условиях морского волнения.

В настоящее время в судовом очистном оборудовании в качестве адсорбентов в фильтрах второй стадии обработки используют в основном активированный уголь различных марок [18]. Процесс изготовления активированных углей сложен и длителен, требует значительных затрат энергии, поэтому стоимость данных материалов достаточно высока как в России, так и за рубежом [45]. Данные обстоятельства приводят к поиску новых дешевых адсорбентов.

Настоящая диссертация посвящена разработке технологии сорбционной доочистки судовых льяльных вод с использованием материалов, которые при высокой сорбционной емкости характеризуются сравнительно низкой стоимостью и доступностью.

Целью диссертации является исследование и разработка технологии доочистки судовых льяльных вод от мелкодисперсных частиц нефтепродуктов с использованием природных сорбирующих материалов.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

- обоснована технология доочистки судовых льяльных вод с использованием природного адсорбента - монтмориллонита;

- установлены параметры процесса адсорбции нефтепродуктов из раствора льяльных вод в статических и динамических условиях;

- разработана математическая модель процесса динамической адсорбции нефтепродуктов из раствора льяльных вод с применением монтмориллонита.

Практическая значимость:

- предложена и апробирована в производственных условиях технология доочистки судовых льяльных вод с применением монтмориллонита;

- установлены рациональные технологические режимы процесса адсорбционной очистки;

- разработаны рекомендации к проектированию и расчету установок адсорбционной доочистки судовых льяльных вод.

Практическая реализация результатов исследований. Результаты исследований апробированы на опытно-промышленном оборудовании судового сепаратора льяльных вод, установленном на береговых очистных сооружениях нефтебазы «Шесхарис» (акт производственных испытаний от 11.07.13 г); использованы в виде исходных данных при проектировании технологического оборудования очистки судовых льяльных вод.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на ХШ-ой, XIX-ой, ХХ-ой, ХХ1-ой Международных конференциях «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии», (Новороссийск 2010, 2011, 2012, 2013); на IX, X, XI, XII, региональных научно-технических конференциях «Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России» (Новороссийск 2010, 2011, 2013); на Международной конференции (В8АМ1) «Актуальные проблемы морского судоходства» (Новороссийск 2013).

По теме диссертации опубликовано 11 работ. Из них 3 статьи по перечню ВАК Минобрнауки РФ.

ГЛАВА 1

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Правовые основы предотвращения загрязнения морской среды нефтью

Бурное развитие танкерного флота во второй половине 20-го столетия и возросшее в связи с этим количество сбрасываемых в море объёмов нефти привело к необходимости выработки международным сообществом единой экологической политики и побудило многие страны приступить к разработке и реализации мер по предупреждению загрязнения водных бассейнов.

Международная конференция по предотвращению загрязнения моря в 1973 году приняла конвенцию по предотвращению загрязнения с судов, которая в 1978 году была изменена Протоколом на международной конференции по безопасности танкеров и предотвращению загрязнения и получила название «Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов, измененная Протоколом 1978 года», (МАРПОЛ 73/78) [43].

Конвенция решает проблему по предотвращению загрязнения морской среды с судов комплексно: устанавливает жесткие стандарты на сброс с судов вредных веществ, которые перевозятся на судах или образуются в процессе их эксплуатации, и осуществляет действенный контроль за их выполнением; предусматривает высокую меру ответственности за нарушение нормативных требований. Также одним из решений по выполнению требований МАРПОЛ 73/78 служит оснащение судов необходимыми техническими средствами очистки, обезвреживания и утилизации образующихся на борту судна загрязнений, без которых суда в иностранные порты и территориальные воды других государств не допускаются.

Требования правил конвенции, охватывающие различные источники загрязнения с судов, содержатся в шести Приложениях к МАРПОЛ 73/78. Правовые нормы предотвращения загрязнения нефтью указаны в Приложении I конвенции. Некоторые требования данного Приложения представлены в таблице 1.1 [3, 43].

Таблица 1.1 - Нормативные требования по предотвращению загрязнения

нефтью с судов

Конвенционные категории судов Требования к сбросу загрязнений (при одновременном соблюдении всех перечисленных условий) Примечание

В открытом море В особом районе (Средиземное, Балтийское, Черное, Красное моря и «Район заливов», Аденский залив, Антарктика, а также воды Северо-Западной Европы, Оманский район Аравийского моря и Южные воды Южной Африки)

1 2 3 4

Нефтеналивные танкеры и приравненные к ним суда (перевозящие в качестве товарного 200 м3 и более топлива) Находятся за пределами особого района; находятся на расстоянии более 50 миль от ближайшего берега; находятся в пути (на ходу); мгновенная интенсивность сброса не превышает 30 л на 1 милю; общее количество сброшенной нефти не превышает 1/15000 (для действующих) и 1 /30000 (для новых танкеров) груза, из которого образовался остаток; действует система автоматического замера и контроля над сбросом, имеются отстойные танки. Нефтесодержащие воды и нефтеостатки должны сохраняться на борту и сливаться в приемные устройства пли сбрасываться за пределами особого района с соблюдением действующих правил для открытого моря. Сброс разрешается при содержании нефти менее 15 млн"1 и наличии системы контроля. В отношении района Антарктики любой сброс в море нефти или нефтесодержащей смеси с любого судна запрещается. Указанные требования не распространяются на сброс изолированного или чистого балласта. На судах, приравненных к танкерам и перевозящих менее 1 тыс. м3 товарного топлива, приборы автоматического замера и контроля над сбросом не являются обязательными, но в этом случае балластные и промывочные воды сохраняются на борту.

Продолжение таблицы 1.1

На новых судах валовой вместимостью 4000 per. т и более и новых танкерах валовой вместимостью 150 per. т и более прием балласта в топливные танки допускается в исключительных случаях._

Суда валовой вместимостью 400 per. т и более. Льяльные воды машинно-котельных отделений нефтяных танкеров, если они не смешаны с остатками груза или с льяль-ными водами насосных отделений

Находятся за пределами особого района;

находятся в пути (на ходу);

содержание нефти в стоке без его разбавления не превышает 15 млн"1;

судно оснащено оборудованием для фильтрации нефти (конструкция одобрена Администрацией и является такой, чтобы после прохождения через систему любой нефтесодержащей смеси, сбрасываемой в море, содержание нефти в ней не превышало 15млн"').

Любое такое судно, имеющее на борту большое количество нефтяного топлива, а также судно валовой вместимостью 10000 рег.т и более оснащается оборудованием для фильтрации нефти и устройствами сигнализации и автоматического прекращения любого сброса нефтесодержащей смеси, когда содержание нефти в стоке превышает 15 млн"1.

Нефтесодержащие воды и нефтеостатки должны сохраняться на борту и сливаться в приемные устройства или сбрасываться за пределами особого района с соблюдением действующих правил для открытого моря.

Сброс разрешается при условии:

источником льяльных вод не являются льяла отделения грузовых насосов;

льяльные воды не смешаны с остатками нефтяного груза;

судно находится в движении;

содержание нефти в стоке без разбавления не превышает 15 млн"1;

на судне находится в действии оборудование для фильтрации нефти, система фильтрации оборудована устройством, обеспечивающим автоматическое прекращение сброса, когда содержание нефти в стоке превышает 15 млн"1.

Во всех случаях, когда в непосредственной близости от судна (танкера) или его кильватерной струи на поверхности воды обнаруживаются видимые следы нефти, безотлагательно расследуются относящиеся к данному случаю факты для установления действительного нарушения нормативных требований по сбросу нефти.

Продолжение таблицы 1.1

1 2 3 4

В отношении района Антарктики любой сброс в море нефти или нефтесодержащей смеси с любого судна запрещается.

Суда валовой вместимостью менее 400 per. т (не являющиеся нефтяными танкерами), танкеры валовой вместимостью менее 150 per. т Оборудуются, насколько это целесообразно и практически осуществимо, системой сбора и хранения неф-теводяных смесей на борту или выполняют требования для судов валовой вместимостью 400 per. т и более или танкеров валовой вместимостью 150 per. т и более Разрешается сброс, когда содержание нефти в стоке без разбавления менее 15 млн"1. В отношении района Антарктики любой сброс в море нефти или нефтесодержащей смеси с любого судна запрещается -

Все категории судов Сброс нефти или нефтесодержащих вод разрешен: для обеспечения безопасности судна или спасение человеческой жизни на море; в результате повреждения судна или его оборудования; веществ, содержащих нефть, предназначенных для борьбы с особыми случаями загрязнения моря, чтобы свести к минимуму ущерб от загрязнения. Конвенция МАРПОЛ 73/78 предусматривает исключение из правил, при которых сброс нефти и нефтесодержащих вод возможен

Таким образом, исходя из вышеперечисленного следует, что любое морское судно валовой вместимостью 400 рег.т и более должно быть оснащено се-парационным оборудованием для очистки сбрасываемых за борт нефтесодер-жащих вод. На судах менее 400 per. т может применяться сепарационное оборудование, допускается также оснащение этих судов сборными цистернами или цистернами для сохранения на борту всех нефтесодержащих вод с целью последующей сдачи их в приемное устройство. Таким образом, подавляющее большинство морских судов должно иметь на своем борту устройства для очистки нефтесодержащих вод.

Суда, валовой вместимостью 10000 рег.т и более, а также суда валовой вместимостью более 400 рег.т, перевозящие топливо в больших количествах, должны в дополнение к сепарационным установкам оснащаться системой ав-

томатического замера, регистрации и управления сбросом нефти, которая имеет самопишущее устройство для непрерывной регистрации сброса нефти с указанием времени суток и даты сброса. Эта система включается при любом сбросе нефтесодержащей воды и автоматически прекращает его при превышении допустимого нефтесодержания и неисправности прибора.

Для подтверждения выполнения требований МАРПОЛ 73/78 (Правило 20 Приложения 1) требуется ведение специальных журналов, предназначенных для регистрации на судне операций с нефтью и нефтепродуктами, могут быть либо частью официального судового журнала, либо отдельным журналом.

Каждый нефтяной танкер валовой вместимостью 150 per. т и более, а также каждое судно (не являющееся танкером) валовой вместимостью 400 per. т и более должны иметь «Журнал регистрации нефтяных операций», часть I «Операции в машинном отделении». Кроме того, на каждом нефтяном танкере валовой вместимостью 150 per. т и более должен быть и «Журнал регистрации нефтяных операций», часть II «Балластно-грузовые операции» [43].

Международный комитет защиты морской среды (ИМО) на 49-й сессии 18 июля 2003 года принял несколько важных резолюций, которые вступили в силу с 1 января 2005 года и обязательны к выполнению всеми судами стран-членов ИМО.

Одна из резолюций - МЕРС. 107 (49) касается пересмотренных «...руководств и спецификаций для оборудования по предотвращению загрязнения из льял машинных помещений судов» и направлена на ужесточение требований к очистке льяльных, подсланевых и балластных вод от нефтепродуктов и обязывает страны и судоходные компании устанавливать на своих судах принципиально новое оборудование. При этом необходимо проводить обязательные испытания всех существующих в мире, а также вновь разрабатываемых сепараторов льяльных вод на трех сортах жидкости (вместо двух), в том числе и на эмульсии [56].

Руководящие указания другой резолюции МЕРС. 108 (49) затрагивают требования к системам автоматического замера, регистрации и управления сбросом нефти с нефтяных танкеров.

1.2 Качественный и количественный состав льяльных вод на судах

1.2.1 Качественный состав льяльных вод

В состав льяльных вод, кроме пресной и забортной воды, образованной в результате конденсации влаги на обшивке корпуса судна или при протечках через сальниковые уплотнения, и дизельного топлива могут входить смазочные масла, гидравлические жидкости, присадки, химикаты, каталитические частицы, сажа и прочие твердые частицы, а также некоторое количество поверхностно-активных веществ, создающих условия для образования стойких нефтеводя-ных эмульсий [16, 97].

Концентрация нефтепродуктов, содержащихся в льяльной воде, колеблется в широких пределах, и в среднем составляет не менее 1500 - 2000 млн"1. Средняя плотность топлива и смазочного масла, содержащихся в льялах ма-

3

шинного отделения судов, оценивается в пределах 0,84-Ю,98 г/см . Среднее содержание механических примесей составляет 0,006%. Водородный показатель находится в пределах 5,9^-8,5 [25, 71, 87].

Степень дисперсности нефтепродуктов в льяльных водах зависит от степени загрязнения нефтесодержащих вод, концентрации в воде ПАВ, а также от типа и характеристик перекачивающего насоса.

Частицы нефтепродуктов в льяльных водах, как правило, находятся во взвешенном состоянии. Нефтеводяная эмульсия содержит нефтяные капли диаметром не более 250 мкм. Капли, начиная с диаметра более 200 мкм, быстро всплывают, образуя на поверхности воды нефтяную пленку [71]. В эмульсии сохраняются в устойчивом состоянии около 50 % капель нефти диаметром до 10 мкм, 25 % капель диаметром от 10 до 30 мкм, остальные - это капли от 30 до

200-250 мкм [83, 59]. В зависимости от размера частиц образуется те или иные состояния нефтеводяной смеси, которые можно разделить на следующие группы [44]:

- группа 1 - частицы более 100 мкм - смесь представляет собой эмульсию с грубодисперсными частицами.

- группа 2 - частицы от 0,1 до 100 мкм (средне- и тонкодисперсные) -смесь является эмульсией, в которой частицы нефтепродуктов находятся в жидкости во взвешенно разделенном состоянии, а также в виде взвешенных шаровых частиц (эмульгированная нефть).

- группа 3 - частицы от 0,001 до 0,1 мкм - «коллоидное» соединение, при котором частицы нефтепродуктов совершают непрерывное движение и равномерно заполняют весь объем.

- группа 4 - частицы менее 0,001 мкм - нефтепродукты находятся в «растворенном» состоянии и составляют с ней однофазную систему.

Удаление из воды грубодисперсных частиц нефтепродуктов (группа 1) не представляет затруднений. Наиболее простым способом является гравитационное отстаивание, основанное на принципе: меньшая плотность нефти по сравнению с водой приводит к тому, что нефть постепенно всплывает и образует слой на поверхности воды, который периодически удаляется [21].

Как указывалось выше, нефтепродукты могут находиться в льяльной воде в эмульгированном состоянии (входят в группу 2). Концентрация эмульгированной нефти колеблется в довольно широком интервале, и в большинстве случаев составляет от 20 до 50 млн"1, а иногда может достигать значений 100 млн"1 и более. Размеры частиц нефти при этом в среднем составляют от 1,5 до 30 мкм (при использовании тяжелого топлива - до 100 мкм) [44, 83]. Такой маленький размер частиц и объясняет устойчивость их в нефтесодержащей смеси.

При крупных размерах частиц (50-100 мкм) гравитационные силы доминируют над силами, удерживающими частицы во взвешенном состоянии, и последние быстро всплывают на поверхность воды. С уменьшением размера час-

тиц роль гравитационных сил быстро снижается, и основную роль начинают играть силы, удерживающие частицы в эмульгированном состоянии. К этим силам относятся: броуновское движение, связанное с тепловым движением частиц и силы электростатического отталкивания, вызываемые наличием у частиц нефти отрицательных электрических зарядов [65]. Такие частицы гораздо сложнее удалять из льяльной воды, поэтому по возможности при очистке неф-тесодержащих вод следует исключать факторы, способствующие образованию нефтеводяных эмульсий. С этой целью рекомендуется способ вакуумного приема воды в очистное оборудование (т.е. насос, установленный на выходе сепаратора, «протягивает» смесь через сепаратор). Если это невозможно, то следует применять тихоходные насосы объемного типа, такие как винтовые или поршневые [18, 44].

Особенно стойкие эмульсии образуются при наличие в льяльных водах эмульгаторов, а именно поверхностно-активных веществ, которые приводят к ухудшению качества очистки воды [36].

Концентрация «коллоидных» частиц нефти (группа 3) в льяльной воде не превышает 20-30 млн"1, при этом размеры этих частиц сохраняются в нефтесо-держащей эмульсии в устойчивом состоянии и тяжело поддаются ее разделению [14]. Для обеспечения высокого качества очистки льяльной воды от «коллоидной» нефти необходимо произвести подбор наиболее оптимальных методов очистки.

Растворимость нефти в воде (группа 4) зависит, в основном, от вида нефтепродукта и от его плотности. Чем меньше плотность нефтепродукта, тем он лучше растворяется в воде. Извлечение «растворимых» нефтепродуктов сложный и трудоемкий процесс, который можно осуществить исключительно с помощью применения некоторых методов очистки - адсорбентов или озонирования, остальными методами не представляется возможным [41, 42].

Максимальная концентрация нефти в «растворенном» состоянии составляет около 5-6 млн"1 (при допустимых нормах сброса согласно МАРПОЛ 73/78-

15 млн"1), поэтому в настоящее время особого внимания удалению растворенной нефти из льяльных вод не уделяют.

1.2.2 Количественный состав льяльных вод на судах

Количество льяльных вод на судах в основном определяется водоизмещением и возрастом судна, мощностью главной энергетической установки, а также зависит от технического состояния оборудования и от выполнения правил его эксплуатации [22, 25].

Суда, находящиеся в эксплуатации более 20 лет, имеют большой объем нефтесодержащих вод вследствие коррозии трубопроводов пара, забортной и пресной воды и более частых разборок и ремонтов механизмов, в результате которых образуются дополнительные утечки. На новых судах, находящихся в эксплуатации около 5 лет, механизмы, арматура и трубопроводы находятся в хорошем состоянии, не требуют частой разборки и ремонта, следовательно, практически не имеют утечек воды и нефтепродуктов, поэтому объемы суточного накопления льяльных вод очень малы. Также от вышеуказанных причин зависит и качество нефтесодержащих вод - на старых судах концентрация нефтепродуктов и различных примесей в льяльной воде намного больше, чем на судах современной постройки [47, 50, 66].

Влияние на количество льяльных вод оказывает и тип судна. Минимальное количество нефтесодержащих вод будет накапливаться на различных транспортных судах, так как у них меньше насыщенность машинного отделения различными механизмами.

У транспортных рефрижераторов и промысловых судов будет накапливаться несколько больший объем нефтесодержащих вод, так как они оборудованы дополнительно мощной вспомогательной энергетической и рефрижераторной установками [18, 26].

По количеству льяльные воды танкера можно приравнять к транспортным рефрижераторам и промысловым судам, так как они имеют дополнитель-

ную мощную систему подогрева нефтяного груза и другое оборудование, расположенное в МКО судов [24].

На основании исследований, проведенных Истоминым В.И. с соавторами [23 - 26] были предложены нормы (таблица 1.2) для определения среднестатистического суточного накопления нефтесодержащих вод СЭУ, в зависимости от водоизмещения судна и мощности главной энергетической установки. Таблица 1.2 - Нормы суточного накопления льяльных вод

Водоизмещение, тыс. т. Мощности ГЭУ, тыс. кВТ Суточное накопление НСВ, м3

0,4 ... 10 0,2 ... 5 0,1 ...0,6

10... 20 5 ... 10 0,6 ... 1,0

20 ... 50 10 ... 17,5 1,0 ... 2,2

50 ... 70 17,5 ... 22,5 2,2 ... 3,0

70 ... 100 22,5 ... 30 3,0 ... 4,2

более 100 более 30 4,2 ... 5,0

Нормы, указанные в таблице 1.2, характерны для современных судов, которым не более 5 лет. Но в настоящее время продолжается эксплуатация судов 80-90-х годов, для которых количество льяльных вод, в зависимости от водоиз-

3 3

мещения и типа судна, колеблется в пределах от 0,3 м /сут до 20 - 30 м /сут. Данный факт следует учитывать при выборе рациональной пропускной способности систем для очистки судовых льяльных вод.

1.3 Современные технологии и установки очистки льяльных вод

Среди известных методов очистки судовых нефтесодержащих вод можно выделить [18, 44, 51]:

- механические методы (отстаивание);

- физико-химические методы (флотация, коалесцения, адсорбция);

- химические методы (озонирование);

- биологические методы (использование микроорганизмов).

С точки зрения глубины очистки (величины остаточной концентрации нефтепродуктов в очищенной воде) методы можно разделить на методы грубой (предварительной) и методы глубокой очистки (доочистки) [65, 90].

К методам грубой очистки относят метод отстаивания (седиментации), который позволяет получить глубину очистки до 100 - 150 млн"1, метод безреа-гентной флотации (до 60 млн"1).

Методами глубокой очистки являются фильтрационные и сорбционные методы, позволяющие очистить воду от нефтепродуктов до любой остаточной концентрации, в зависимости от структуры и физико-химических свойств материалов, применяемых для этих целей [52, 54, 92].

Механические методы (отстаивание). Наиболее простым способом разделения нефтесодержащих вод является их естественный отстой. Нефтепродукты как более легкие в смеси нефть-вода постепенно всплывают, занимая верхнее положение. Если смесь находится в спокойном состоянии довольно долгое время, то это приводит к довольно четкому разделению компонентов смеси. Основной принцип гравитационного разделения жидкостей подтверждается законом Стокса [82].

Эффективность гравитационного разделения зависит от размера частицы нефти, разности плотности нефти и воды, и вязкости воды, а эти факторы в свою очередь зависят от температуры. Повышение температуры способствует усилению броуновского движения мелких капель нефтепродукта и соответственно повышению вероятности их столкновений и слияний в более крупные. У более крупной капли при прочих равных условиях скорость всплытия выше, чем у мелкой [19, 64].

В настоящее время в качестве первой стадии очистки на судах используют отстойные сепараторы. Существуют три основных типа: прямоточные, каскадные и тонкослойные.

Гравитационный способ очистки позволяет удалять из нефтесодержащих вод грубодисперсные примеси, и обеспечивать очистную способность

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кучинская, Анна Александровна, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Айнштейн В. Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: учебник для вузов: в 2 кн. / В. Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г. А. Носов. - М.: Химия, 1999. - 888 с.

2. Алыков Н. М. Очистка воды природным сорбентом / Н. М. Алыков,

A. С. Реснянская // Экология и промышленность России. - 2003. - №2. -С. 13.

3. Анцевич А. В. Судовые средства по предотвращению загрязнения моря и их эксплуатация / А. В. Анцевич, В. Я. Тарасов. - Мурманск: Кн. изд-во, 1988.- 176 с.

4. Аюкаев Р. И. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды / Р. И. Аюкаев, В. 3. Мельцер. - М.: Стройиздат, 1985. -119 с.

5. Баталова Ш. Б. Физико-химические основы получения и применения катализаторов и адсорбентов из бентонитов / Ш. Б. Баталова. - Алма-Ата: Наука, 1986.- 168 с.

6. Буцева Л. Н. Усовершенствованная технология очистки нефтесодержащих сточных вод / Л. Н. Буцева, Л. В. Гандурина, В. С. Шитондина // ВСТ: Водоснабжение и санитарная техника,- 1997. - №6.

7. Быков, В. Т. Структура и адсорбционные свойства природных сорбентов /

B. Т. Быков. - М.: Наука, 1975. - 88 с.

8. Венецианов, Е. В. Динамика сорбции из жидких сред /Е. В. Венецианов, Р. Н. Рубинштейн. - М. : Наука, 1983. - 237 с.

9. Веницианов Е. В. Роль процессов сорбции в окружающей среде // Сорбци-онные и хроматографические процессы. - 2007. - Т.7. - № 6.

10. Волошин В. П. Охрана морской среды: учебное пособие / В. П. Волошин. -Л.: Судостроение, 1987. - 208 с.

11. ГОСТ 16187-70 Сорбенты. Метод определения фракционного состава. -М.: Изд-во стандартов. - 1985.

12. Грег С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, К. Синг. -М.: Мир, 1984.-310 с.

13. Громогласов А. А. Водоподготовка: Процессы и аппараты: учеб. пособие для вузов / А. А. Громогласов, А. С. Копылов, А. П. Пильщиков; под ред. О. И. Мартыновой. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 272 с.

14. Дерягин Б. В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок / Б. В. Дерягин. - М.: Наука, 1986. - 216 с.

15. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов. Изд. 2-е. В 2-х кн. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. - М.: «Химия», 1995. - 368 с.

16. Ергожин Е. Е. Органоминеральные сорбенты и полифункциональные системы на основе природного алюмосиликатного и угольно-минерального сырья / Е. Е. Ергожин, А. М. Акимбаева. - Алматы, 2007. - 373 с.

17. Ермошкин Н. Г. Судовые установки очистки нефтесодержащих вод; методы и схемы очистки, устройство и эксплуатация: учебное пособие / Н. Г. Ермошкин и др. - Одесса: «Феникс», 2004. - 44 с.

18. Ефентьев В. П. Судовые загрязнители и меры по предотвращению загрязнения окружающей среды: учеб. пособие / В. П. Ефентьев, В. Г. Гурьев -Калининград: изд-во БГАРФ, 2011. - 248 с.

19. ЖуковА. И. Методы очистки производственных сточных вод / А. И. Жуков, И. Л. Монгайт, И. Д. Родзиллер; под ред. А. И. Жукова. - М.: Строй-издат, 1977.-204 с.

20. Закгейм А. Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов / А. Ю. Закгейм. - М.: «Химия», 1973. - 224 с.

21. Зиновьев А. П. Комплексная очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты, ПАВ и фенолы / Зиновьев А. П., Филиппов В. И. // Вода и экология: проблемы и решения. - 2002. - №2. - С. 43-56.

22. Зубрилов С. П. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов / С. П. Зубрилов. - Л.: Судостроение, 1989. - 256 с.

23. Истомин В. И. Выбор оптимальной производительности нефтеводяных сепараторов / В. И. Истомин // Оптимизация произв. процессов: сб. науч. тр. - Севастополь, 2003. - Вып. 6. - С. 100-103.

24. Истомин В. И. Дополнения в международную Конвенцию MARPOL 73/78 по терминологии и определению пропускной способности систем очистки судовых нефтесодержащих вод / В. И. Истомин, В. В. Капустин, М. В. Истомин // Вестник СевГТУ.- 2009. - Вып. 97. - С. 154-159.

25. Истомин В. И. Предотвращение загрязнения моря нефтью при эксплуатации судов: Учебное пособие / В. И. Истомин. - Севастополь: Изд-во Сев-НТУ, 2003. - 100 с.

26. Истомин В. И. Эксплуатационные исследования суточного объема накопления судовых нефтесодержащих вод / В. И. Истомин // Вестн. СевГТУ. Сер. Механика, энергетика, экология: сб. науч. тр. - Севастополь, 2003. -Вып. 48.-С. 172-175.

27. Калицун В. И., Ласков Ю. М. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточных вод. - М.: Стройиздат, 2001. - 263 с.

28. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов. - 10-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.

29. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. - М.: Химия, 1984. -592 с.

30. Климов, Е. С. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод / Е. С. Климов, М. В. Бузаева. - Ульяновск: УлГТУ, 2011. - 201 с.

31. Когановский А. М. Адсорбция органических веществ из воды / А. М. Когановский, Н. А. Клименко. - СПб: Химия, 1996. - 256 с.

32. Когановский А. М. Адсорбция растворенных веществ / А. М. Когановский, Т. М. Левченко, В. А. Кириченко. - Киев: Наукова думка, 1977. - 223 с.

33. Когановский A. M. Адсорбционная технология очистки сточных вод. - Киев.: Техника, 1981.-е. 175.

34. Когановский А. М., Марутовский Р. М. Кинетика адсорбции органических веществ и их смесей из водных растворов / А. М. Когановский, Р. М. Марутовский // Адсорбция и адсорбенты: Труды шестой Всесоюзной конференции по теоретическим вопросам адсорбции. - М.: Наука, 1987. - с. 135.

35. Когановский А. М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении / А. М. Когановский, Н. А. Клименко, Т. М. Левченко и др. - М.: Химия, 1983. - 288 с.

36. Когановский А. М. Физико-химические основы извлечения поверхностно-активных веществ из водных растворов и сточных вод / А. М. Когановский, Н. А. Клименко. - Киев: Наукова думка, 1978. - 176 с.

37. Комаров В. С. Адсорбенты и их свойства / В. С. Комаров. - Минск: Наука и техника, 1977. - 248 с.

38. Корн Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн., Т. Корн. - М.: Наука, 1973. - 832 с.

39. Костов И. Минералогия / И. Костов. - М.: Мир. Редакция литературы по вопросом геологических наук, 1971. - 584 с.

40. Кузнецов С. О., Ольхов Е. Н. Способы и средства очистки сточных вод от нефтепродуктов // Экология промышленного производства. - 1994. - №1.-С. 27-36.

41. Левченко Д. Н. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения / Д. Н. Левченко, Н. В. Бергштейн. - М.: Химия, 1979. - 403 с.

42. Лукиных Н. А. Методы доочистки сточных вод / Н.А. Лукиных, Б. Л. Липман, В. П. Криштул. - М.: Стройиздат, 1978. - 156 с.

43. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 г., измененная протоколом 1978 г. к ней (МАРПОЛ-73/78), Книги I и II, -СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2012 г. - 762 с. International Convention for Prévention of Pollution from Ships (MARPOL).

44. Михрин Л. М. Предотвращение загрязнения морской среды с судов и морских сооружений: учебное пособие / Л. М. Михрин. - СПб.: Бионт, 2005. -367 с.

45. Мухин В. М. Активные угли России / В. М. Мухин, А. В. Тарасов,

B. Н. Клунин. - М.: Металлургия, 2000. - 352 с.

46. Назаров В. Д. Опыт эксплуатации судовой установки для очистки нефтесодержащих вод / В. Д. Назаров, М. В. Назаров, С. М. Большаков, Ю. Н. Насыров // Экология и промышленность России. - 2008. - № 4. -

C. 23-25.

47. Нунупаров С. М. Предотвращение загрязнения моря нефтью / С. М. Нуну-паров. - М.: Транспорт, 1971.

48. Огнева Л. Г. Исследование коалесценции и устойчивости капель воды на границе раздела углеводород-вода прямым наблюдением углеводородной пленки / Л. Г. Огнева, Д. Н. Платиканов, С. Я. Шальт // Коллоидный журнал АН СССР. - 1984. - №3.

49. Павлова Е. И. Экология транспорта / Павлова Е. И. - М.: Транспорт, 2000. - 248 с.

50. Пимошенко А. П. Предотвращение загрязнения окружающей среды с судов / А. П. Пимошенко, В. Г. Гурьев , В. П. Ефентьев. - М.: МИР, 2004. - 320 с.

51. Позднышев Г. Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий / Г. Н. Позднышев. - М.: Недра, 1982. - 221 с.

52. Пономарев В. Г. Образование и очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов / В. Г. Пономарев, Э. Г. Иоакимис. - М.: Союз Дизайн, 2009. - 256 с.

53. Проскуряков В. А., Смирнов О. В. Очистка нефтепродуктов и нефтесодержащих вод электрообработкой. - СПб.: Химия, 1992. - 112 с.

54. Пушкарев В.В. Очистка маслосодержащих сточных вод / В.В. Пушкарев, А.Г. Кканинов, С.К. Мэн. - М.: Металлургия, 1980. - 199 с.

55. Ребиндер П.А. Поверхносные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды / П.А. Ребиндер. - М.: Наука, 1978. - 368 с.

56. Резолюция МЕРС. 107(49). Пересмотренные руководство и технические требования по оборудованию для предотвращения загрязнения из льял машинных помещений судов. - СПб: «ЦНИИМФ», 2004.

57. Романков П. Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): учеб. пособие для вузов / П. Г. Романков,

B. Ф. Фролов, О. М. Флисюк. - 2-е изд., испр. - СПб.: Химиздат, 2009. -544 с.

58. Руководство по эксплуатации сепаратора льяльных вод RWO (соответствует резолюции ИМО МЕРС. 107 (49)). - RWO GmbH, Marine Water Technology, 2009.

59. Рященко Б. П. Анализ процесса глубокой очистки льяльных вод судов с учетом кинетической теории гетерокоагуляции / Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. - 2011. - Вып. 28. - Одесса: ОНМА. - С. 43-53.

60. Седлухо Ю. П. Некоторые вопросы теории коалесценции эмульсий в процессах очистки нефтесодержащих сточных вод / Ю. П. Седлухо, А. Д. Линкевич // Охрана окружающей среды. - 1985. - Вып. 4. -

C. 56-63.

61. Сироткина Е. Е., Новоселова Л. Ю. Материалы для адсорбционной очистки воды от нефти и нефтепродуктов // Химия в интересах устойчивого развития. - 2005. - Вып. 13. - С. 359-377

62. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка воды / А. Д. Смирнов. - Л.: «Химия», 1982.- 168 с.

63. Соколова Т. А. Глинистые минералы в почвах / Т. А. Соколова, Т. Я. Дро-нова, И. И. Толпешта. - Тула: Гриф и К, 2005. - 336 с.

64. Средства очистки жидкостей на судах: Справочник; под общ. ред. И. А. Иванова. - Л.: Судостроение, 1984. - 272 с.

65. Стахов Е. А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов / Е. А. Стахов. - Л.: Недра, 1983. -263 с.

66. Судовой механик: Справочник; под ред. А. А. Фока. - В 3-х т. - Т. 2. -Одесса: Феникс, 2010. - 1032 с.

67. Тарасевич Ю. И. Природные сорбенты в процессах очистки воды / Ю. И. Тарасевич. - Киев: Наукова думка. - 278 с.

68. Тарасевич Ю. И. Адсорбция на глинистых минералах / Ю. И. Тарасевич, Ф. Д. Овчаренко. - Киев: Наукова думка, 1975. - 351 с.

69. Тимошенко М. Н., Клеменко Н. А. Применение активных углей в технологии очистки воды и сточных вод // Химия и технология воды. - 1990. -Т. 12, № 8.

70. Тихомиров Г. И. Основные направления совершенствования судовых систем очистки льяльных вод на морском транспорте / Г.И. Тихомиров. - «Рабочие процессы в теплоэнергетических установках»: сб. науч. тр.. - Владивосток: ДВО РАН. - 1993. - С. 12-17.

71. Тихомиров Г. И. Физическое моделирование и разработка регенеративных деэмульгаторов очистки судовых нефтесодержащих вод: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.08.05 / Тихомиров Георгий Иванович. - Владивосток, 2004. - 48 с.

72. Тихомиров С. Г. Повышение эффективности фильтрующего оборудования для предотвращения загрязнения моря с судов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.36 / Тихомиров Сергей Георгиевич. - СПб, 2006. - 19 с.

73. Уткин Е. Ю. Совершенствование технологии очистки судовых нефтесодержащих вод способом электрокоагуляции: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.08.05 / Уткин Евгений Юрьевич. - СПб, 2003. - 22 с.

74. Филиппов Jl. К. Кинетика и динамика физической адсорбции смесей / Л. К. Филиппов // Адсорбция и адсорбенты: Труды шестой Всесоюзной конференции по теоретическим вопросам адсорбции. - М.: Наука, 1987. -С. 174.

75. Филиппов M. М. Шунгиты Карелии: термины и определения // Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 4. - Петрозаводск: 2001.

76. Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии / Д. А. Фридрихсберг. - Л. : Химия, 1974.-352 с.

77. Фролов В. Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической технологии». - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003. - 608 с.

78. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы: учебник для вузов / Ю.Г. Фролов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1988. - 464 с.

79. Чиняев И. А. Судовые вспомогательные механизмы. - М.: Транспорт, 1989.-295 с.

80. Шевченко М. А. Органические вещества в природной воде и методы их удаления / М. А. Шевченко. - Киев: Наукова думка, 1966. - 203 с.

81. Эйриш М. В. Кристаллохимические и структурные особенности монтмориллонита и их влияние на свойства бентонитовых глин / М. В. Эйриш // Бентониты. - М.: Наука. - 1980.

82. Яковлев С. В. Механическая очистка сточных вод / С. В. Яковлев, В. Н. Калицун. - М.: Стройиздат, 1972. - 279 с.

83. Якубовский В. Ю. Статистическая модель физико-химических свойств судовых нефтесодержащих вод // Судовые энергет. установки: сб. науч. тр. -Николаев, 1993.

84. Abend S. Sol-gel transitions of sodium montmorillonite dispersions / S. Abend, G. Lagaly // Applied Clay Science. - 2000. - № 16. - p. 201-227.

85. Adsorption system // Water Eng. And Manag. - 1989. - Vol. 136, № 9. - p. 61.

86. Alternative solution // Marine Engineers Review Journal, May 1997, p. 34, The Institute of Marine Engineers, London.

87. Bilge treatment // Marine Engineers Review Journal, February 2001, p. 24, The Institute of Marine Engineers, London.

88. Drozdov V. A. Texture-Strength Properties of the Alumina-Montmorillonite Composite / V. A. Drozdov, V.P. Doronin, T.P. Sorokina. - Kinetics and Catalysis, 2001.-Vol. 42-№ l.-p. 117-125.

89. Guisnet M. Zeolites for Cleaner Technologies / M. Guisnet, J.-P. Glison. - London: Imperial College Press, 2002. - 378 p.

90. Jesch Josef. Environmental protection. Wastewater treatment // Chemprum. -1988. - Vol. 38, № 5 - p. 263-267.

91. Kittrick J. A. Montmorillonite equilibria and weathering environment / J. A. Kittrick // Soil Science Society of America Proceedings. - 1971. - № 35. p. 815-820.

92. Matasci R. Full-scale studies of the trickling filter / R.Matasci, C.Kaempfer, J. Heidman // J. Water Pollution Control Federation. 1986. - № 11. - P. 126.141.

93. Noh H. Separators and emulsion separation system for petroleum, oil and lubricants // Pretreat. Chem. Water and Wastewater Treat.: Proc. 3rd Gothenburg Symp.. 1988.-p. 217-225.

94. Oil-in-water content can be reduced to 0,5ppm // Marine Engineers Review Journal, February 2001, p. 27 / The Institute of Marine Engineers, London.

95. Onal M. The effect of acid activation of some physicochemical properties of a bentonite / M. Onal, Y. Sarikaya, T. Alemdaroglu // Turk J Chem. - 2006. - № 26.-p. 409-416.

96. Pivovarov S. Theoretical structures of mineral-solution interfaces / S. Privalov // Surface Chemical Processes in Natural Environments. - Monte Verita, Ascona, Switzerland. - 2000. - 46 p.

97. Potential Bilge Water Components // Marine Engineers Review Journal, February 2001, p. 26 / The Institute of Marine Engineers, London.

98. Ross S., Olivier J. P. On physical adsorption. Wiley-interscience, New-York.

99. Technology monitors oil in wastewaters // Austral. Mining. - 1989. - Vol. 81, №4.-p. 36.

100. Waddah S., Al-Zou'bi. Influence of pore water chemistry on the swelling behavior of compacted clays / S. Waddah, A. Abdullah Khalid, S. Alshibli Mohammed // Applied clay sciences. - 1999. - № 15. - p. 447-462.

101. Woolard C. D., Strong J., Erasmus C.R. Evaluation of the use of modified coal ash as a potential sorbent for organic waste streams // Applied Geochemistry. -2002. - Vol. 17. - № 8. - p. 1159-1164.

102. Xiaobing L., Chunjuan Z., Jiongtian L. Adsorption of oil from waste water by coal: characteristics and mechanism // Mining Science and Technology. - 2010. -V. 20.-p. 778-781.

103. 5 ppm with new three-stage treatment /7 Marine Engineers Review Journal, December 1996, p. 49, The Institute of Marine Engineers, London.