научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ СУДОВЫХ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ОЧИСТКИ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ СУДОВЫХ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ОЧИСТКИ»

СУДОСТРОЕНИЕ 2'2010

СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

жение накопленной индикаторной картины в виде тонкой линии, а центроид отмечался крестиком. Вычислялись также площадь, периметр и координаты центра тяжести (центроида) пятна.

Пример индикаторной картины, полученной при исследовании, приведен на рис. 2, а.

Анализ натурных данных показал, что отношение мощности радиолокационных отражений от чистой поверхности к мощности отражений от пятна нефтепродуктов (радиолокационный контраст пятна) в первичной индикаторной картине не всегда достаточно для квалифицированного операторского обнаружения и явно недостаточно для автоматического обнаружения. При обработке 200 изображений, взятых с шагом 15 с (общий интервал времени 50 мин), при пространственной фильтрации по 15 пикселам вероятность правильного обнаружения нефтяного пятна Рпро6н = 0,23.

Радиолокационная наблюдаемость нефтяного пятна улучшается при накоплении индикаторных картин (рис. 2, б). В результате обработки в указанном выше интервале времени при том же режиме фильтрации

Рис. 3. Оконтуренное нефтяное пятно на фоне накопленной индикаторной картины

и накоплении по 20 кадрам вероятность достигла Р

пр.обн.

0,99. Это обеспечивает практически безошибочное обнаружение пятна, окон-туривание и определение параметров нефтяного пятна (рис. 3).

Таким образом, разработанный алгоритм обеспечивает надежное обнаружение нефтяного пятна на водной поверхности, а также определение основных его параметров: площади, периметра, положения центроида. Для практической реализации данного варианта не требует-

ся вносить изменения в конструкцию РЛС, а достаточно установить в ПК программное обеспечение для обнаружения нефтяных пятен на морской поверхности.

Литература

1. Спутниковая радиолокация в Европе: от технологии к информационным сервисам. 2008 (www.scanex.ru).

2. Шишкин И. Ф. Трассология в акватории/судостроение. 1975. № 8.

3. Ничипоренко Н. Т., Маренич И. Е., Петров А. В. и др. Обнаружение разливов нефтепродуктов в море радиолокационными средствами//Научные доклады 4-й Международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России». СПб., 1999.

4. Галаев Ю. М, Калмыков А. И., Куре-

кин А. С. и др. Радиолокационные обнаружения нефтяных загрязнений морской поверх-ности//Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1977. Т. 13. № 4.

5. Shishkin I. F, UshakovI. E. Radar method of the measuring the degree of the ocean oil product pollution//Proc. of the First Symposium of the IMEKO — TC8, 9-11 september 1981.

6. Ушаков И. Е., Шишкин И. Ф. Радиолокационное зондирование морской поверхности. М.: РИЦ «Татьянин день», 1997.

7. Гонсалес Р. и др. Цифровая обработка изображений в среде Matlab. М.: Техносфера, 2006.

8. Иванов А. Ю. Слики и пленочные образования на космических радиолокационных изображениях//Исследования Земли из космоса. 2007. № 3.

ОСОБЕННОСТИ СУДОВЫХ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ОЧИСТКИ

А. О. Писарев, инженер, е-та1!:Р1загеу_ао@та1!.ги (Волжская государственная академия водного транспорта)

В условиях ускорения научно-технического прогресса и бурного развития промышленности охрана окружающей среды стала одной из самых острых и актуальных задач современности. Эта задача носит глобальный характер и не может быть успешно решена без сотрудничества и объединения усилий специалистов в различных областях человеческой деятельности. Ее важнейшая составная часть — охрана водоемов от загрязнений, так как Мировой океан во многом определяет условия жизни на Земле.

Нефтепродукты — один из наиболее распространенных антропо-

генных загрязнителей поверхностных водоемов и водотоков, а в некоторых регионах также и подземных источников питьевого водоснабжения. Они попадают в окружающую среду в результате техногенных аварий, сброса неочищенных или недостаточно очищенных нефтесодер-жащих сточных вод (НВ).

Источниками попадания нефти в водоемы с речных и морских судов являются: слив балластных и промывочных вод из грузовых отсеков танкеров; слив льяльных вод машинно-котельных отделений; смывка топливных бункеров и воды, принятой в опорожненные

топливные цистерны в качестве балласта.

В настоящее время накоплен достаточно большой опыт для оптимального решения большинства технологических и технических проблем, возникающих при очистке судовых НВ. Однако во многих случаях на практике реализуются проекты, в которых не учтены особенности состава нефтесодержащих стоков и свойства содержащихся в них загрязняющих веществ.

Судовые НВ практически всегда одновременно с нефтепродуктами содержат механические частицы, поверхностно-активные вещества, органические соединения и во многих случаях тяжелые металлы. Это существенно осложняет процесс их очистки и требует наличия в судовых системах высокотехнологичных узлов и агрегатов.

В большинстве современных систем очистки нефтесодержащих вод (СОНВ) применяются механические, физические, химические, биологические методы или их комбинации. Как правило, на первой стадии про-

6 Судостроение № 2, 2010 г.

СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СУДОСТРОЕНИЕ 2'2010

потребителю

Функциональная схема судовой СОНВ

исходит механическая очистка, способствующая удалению взвешенных веществ и плавающих нефтепродуктов, а далее следует физико-химическая или биохимическая обработка для удаления коллоидно-растворенных и растворенных примесей.

Однако большинство современных СОНВ имеет ряд недостатков: высокое энергопотребление; громоздкие габаритные размеры; недостаточную степень очистки; сложность конструкции и малую степень автоматизации.

Все вышеперечисленные обстоятельства позволили автору разработать новую функциональную схему судовой СОНВ (рисунок) с использованием механических и физико-химических методов очистки, отвечающую всем современным требованиям российских и зарубежных контролирующих организаций (патент Российской Федерации на полезную модель № 2009107556/22

(010103) «Многоступенчатая система очистки нефтесодержащих вод»).

В разработанной схеме СОНВ для механической очистки используются напорные гидроциклоны (двух- и трехпродуктовые) — аппараты, обеспечивающие достаточно высокую степень очистки при ничтожно малых массогабаритных характеристиках. В данных аппаратах центробежная сила, обуславливающая разделение компонентов с разными плотностями, генерируется без использования вращающихся механизмов за счет тангенциального ввода исходных НВ, что полностью исключает необходимость периодического обслуживания и ремонта отдельных узлов и агрегатов и приводит к снижению эксплуатационных расходов. Кроме того, последовательное соединение двух- и трехпродуктового гидроциклонов без разрыва струи позволяет поэтапно очищать подаваемые на обработку НВ, т. е. отдельно выделять

твердые механические примеси и нефтепродукты.

Для финишной очистки НВ в системе предложено использование ак-тивированно-окислительных технологий (АОТ), заключающихся в обработке озоном с последующей фильтрацией на гранулированных углях. Применение озона и угля приводит не к простому суммированию их действий, а возникновению нового процесса, заключающегося в каталитическом окислении загрязнений и сорбции продуктов распада. Так, предварительное озонирование создает благоприятные условия для развития биопленки на гранулах угля, что способствует развитию процесса биологической очистки в слое сорбента и тем самым увеличивает общий эффект удаления загрязнений и срок службы угля до его регенерации(межрегенерационный период работы угля увеличивается до 60%). Гранулированный уголь, в свою очередь, удаляет из воды продукты озонолиза и доочищает воду от загрязнений чрезвычайно широкой природы до любой остаточной концентрации.

Как показано на рисунке, части схемы сгруппированы в три отдельных последовательно соединенных блока: предварительной А, основной Б и финишной В очистки.

Блок предварительной очистки представляет собой цистерну накопления (вертикальный отстойник, оснащенный тонкослойными модулями), предназначенную для сбора и последующего выделения механических примесей и плавающих нефтепродуктов из исходных НВ.

Блок основной очистки состоит из двух- и трехпродуктового гидроциклонов, соединенных последовательно, а также винтового насоса, обеспечивающего работу блока в напорном режиме. В процессе очистки происходит обработка НВ в поле действия центробежных сил с дальнейшим выделением нефтепродуктов и тяжелых примесей.

Блок финишной очистки служит для более тонкой очистки предварительно обработанных НВ. Это достигается за счет использования контактного фильтра (патент 2162061 РФ) с загрузкой из активированного угля и судового озонатора.

Таким образом, многоступенчатая (комплексная) схема очистки способна полностью обеспечить тре-

СУДОСТРОЕНИЕ 2'2010

СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

буемые показатели качества обработки НВ, имеющих резко отличающиеся исходные характеристики.

В современных условиях перед речным флотом стоит задача получения максимальной прибыли. Для этого необходимо увеличить объем перевозок грузов и пассажиров при одновременном снижении влияния на окружающую среду. Следовательно, необходимо модернизировать речной флот, оснащая его современными высокоэффективными системами, чему и способствует разработка предлагаемой схемы СОНВ.

Литература

Адельшин А. Б. Энергия потока в процессах интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод. Ч. 1. Гидроциклоны. Казань: КГАСА, 1996.

Апельцина Е. И. Некоторые особенности применения озона при подготовке питьевой во-ды//Информационный центр «Озон»: Тез. докл. Вып. 2. М., 1994.

Ахсанов Р. Р. Исследование процессов разделения многофазных полидисперсных систем в напорных гидроциклонах и мультигидроцик-лонах. Казань: КГАСА, 1997. Водоподготовка: Учеб пособие для вузов/Б. Н. Фрог, А. П. Левченко; под ред. Г. И. Николадзе. М.: МГУ, 1996. Грановский М. Г. Универсальная электроустановка для очистки жидкостей на судах. Л.: Судостроение. 1978.

Гудков А. Г. Механическая очистка сточных вод: Учебное пособие. Вологда: ВоГТУ, 2003. Драгинский В. Л., Алексеева Л. П. Применение озона в технологии подготовки во-ды//Информационный центр «Озон»: Тез.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком