Экологическая безопасность судовых дизельных энергетических установок, страница 6

Применяемые на судах способы очистки воды от ГСМ главным образом зависят от требований к глубине очистки. В том случае, когда допускается небольшая глубина очистки, используются простые и, следовательно, более дешевые способы, если требуется очистка до 10÷15 г/м³, то технология удаления нефтепродуктов значительно усложняется. Известно много способов очистки нефтесодержащих вод. Однако непосредственно на судах наибольшее распространение получили три способа: отстаивание, коалесценция и адсорбция.

Отстаивание относится к наиболее простому и доступному способу очистки воды от нефтепродуктов. В основе данного способа лежит гравитационное свойство частиц ГСМ всплывать на поверхность воды. Глубина очистки доходит до 80÷100 г/м³ и зависит от времени нахождения нефтесодержащей воды в отстойнике или скорости ее движения и дисперсности частиц нефтепродуктов. Скорость движения воды задают в пределах 0,004÷0,006 м/с, а по поводу дисперсности можно лишь констатировать: чем больше размер частицы, тем она быстрее всплывает. По размеру частиц различают грубодисперсное (диаметр более 0,01 мм) и тонкодисперсное (диаметр менее 1 мкм) состояние ГСМ в воде. Последнее состояние иногда называют эмульсией. Частицы, составляющие эмульсию, находятся во взвешенном состоянии и плохо поддаются очистке.

На судах наибольшее распространение получили так называемые тонкослойные отстойники, рис.10.7. От обычных отстойников они отличаются наличием наклонно расположенных пластин, посредством которых очищаемая вода разделяется на тонкие ламинарные потоки. При этом частицы нефтепродуктов всплывают до соприкосновения с пластиной и далее, скользя вверх по ее поверхности и соединяясь с себе подобными, постепенно укрупняются в размере. Более крупные частицы, как отмечено выше, обладают большей выталкивающей силой и, следовательно, легче отделяются от воды.

Рис. 10.7. Тонкослойный отстойник

Расчет тонкослойного отстойника сводится к определению следующих параметров [21]:

- время, необходимое для всплытия частицы ГСМ

,

где  – расстояние между пластинами, м;  – расчетная скорость всплытия нефтесодержащей частицы ( = 0,004÷0,006 м/с);  – угол наклона пластин;      

- длина наклонного канала

,

где  – скорость движения воды в канале отстойника (=0,004÷0,006 м/с);

- число каналов

,

где  – расход воды, м³/с;  – ширина канала, м.

Коалесцирующие очистители применяют на судах, как правило, в качестве второй ступени очистки нефтесодержащей воды. С их помощью удается достичь глубины очистки до 15 г/м³. Такая высокая эффективность обеспечивается укрупнением частиц ГСМ в специальных коалесцирующих фильтрах. Укрупнение проходит до тех пор, пока выталкивающая сила не оторвет частицу и не поднимет ее на поверхность воды. Конструктивно коалесцирующий фильтр выполнен в виде закрытого перфорированного цилиндра с накрученной на него в несколько слоев металлической сеткой. Иногда коалесцирующим материалом служит стальная стружка, которая заполняет межстеночный объем фильтра. На рис. 10.8. показана конструктивная схема рассматриваемого очистителя. Нефтесодержащая вода подается снизу и, проходя через фильтр, подвергается коалесценции. После этого вода с укрупненными частицами ГСМ направляется в отстойную полость. Очищенная вода отводится из нижней части очистителя.

Для более полной очистки воды от нефтепродуктов, даже находящихся в виде эмульсии, применяют адсорбцию. В этом случае очистка обеспечивается поглощением частиц ГСМ адсорбционным материалом. Конструктивно адсорбционный фильтр мало отличается от коалесцирующего. Различие сводится к наполнителю. В адсорбционных фильтрах в качестве наполнителя используют пористые материалы такие, как кокс, активированный уголь, войлочные и махровые ткани, поролон. Хотя эти фильтры позволяют добиться глубины очистки до 8÷10 г/м³, однако их общая проблема – регенерация, т.е. восстановление функциональных свойств. Пока адсорбционные фильтры одноразового пользования, они подлежат замене после загрязнения. Такое положение и желание увеличить их срок службы вынуждает располагать адсорбционные фильтры на завершающем этапе очистки нефтесодержащих вод.