На сегодняшний день, в результате сбросов морским транспортом и во время аварии судов, в водах океана сконцентрировалось около 500 000 тонн только дизельного топлива. Ежегодно это количество увеличивается приблизительно на 45 000 тонн. Всего же, по данным некоторых экологических организаций, в океан каждый год поступает около 3 500 000 тонн нефти и нефтепродуктов. Источниками загрязнения являются судоходство, аварии танкеров, атмосферный перенос, речной сток (включая неочищенные промышленные воды), дождевая вода с городских территорий, естественные утечки нефти с морского дна, прибрежная нефтепромышленность и добыча нефти на шлейфе [1…8].
Сложившаяся в стране экологическая ситуация обуславливает весьма интенсивный спрос на создание современных технологий, обеспечивающих получение питьевой воды, желательно структурированной, а также очистку вод от нефти и нефтепродуктов на объектах нефтепродуктообеспечения и диктует необходимость развития для этих целей рынка эффективных, мобильных и доступных по стоимости экологических услуг.
Успешное решение данной проблемы требует концептуального подхода, который должен базироваться на новейших технических достижениях в области охраны окружающей среды, учитывать специфику источников загрязнения, а также финансовые возможности объектов загрязнения, в круг которых наряду с нефтедобывающими, транспортирующими и перерабатывающими комплексами, входит большое количество мелких предприятий автосервиса.
На практике очистку воды проводят до трех уровней:
для использования воды в оборотном водоснабжении (глубина очистки 50 мг/л);
для сброса в городскую канализацию на доочистку в очистных сооружениях (глубина очистки 20 мг/л);
для сброса в естественные водоемы (глубина очистки 0,05 мг/л).
С целью решения указанных задач авторами разработана блочно-модульная установка (БМУ) подготовки структурированной питьевой воды, очистки загрязненных и нефтесодержащих вод (рисунок 1).
Рисунок 1 – Функциональная схема блочно–модульной установки подготовки структурированной питьевой воды, очистке загрязненных и нефтесодержащих воды, очистки загрязненных нефтепродуктов
БМУ подготовки структурированной питьевой воды, очистки загрязненных нефтесодержащих вод включает (рисунок 1) модули и блоки: насосный модуль 1; модуль предварительной очистки 2; флотационный модуль 3; модуль озонирования 4; отстойный модуль 5; блок фильтрации 6; блок сбора механических примесей 7; блок сбора флотошлама 8; блок сбора нефтепродуктов 9.
При этом все модули и блоки выполнены автономными и оборудованы патрубками ввода и вывода жидкости, устройствами для крепления блоков к модулям, блоков и модулей между собой. Вышеуказанные модули и блоки соединены трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой. Предусмотрена возможность соединения в требуемых случаях модулей и блоков между собой, минуя насосный модуль 1 (на рисунке 1 показаны стрелками). Кроме этого, конструктивной особенностью БМУ, является то, что блок фильтрации 6 состоит из двух модулей, а именно:
· модуль полупроницаемых мембран [1…5];
· модуль струнно-мембранных фильтров [6…8].
Расчеты и большой мировой практический опыт показывают, что применение полупроницаемых мембран может дать значительный экономический эффект и открывает широкие возможности для создания новых, простых, энергоемких и малогабаритных очистных установок. Подобные установки применяются как блоки доочистки сточных вод от нефтепродуктов.
К основным мембранным методам разделения жидких систем относятся обратный осмос, ультрафильтрация и микрофильтрация. Вследствие особых свойств полупроницаемых мембран, прошедшая через них жидкость освобождается от нежелательных примесей. В ряде случаев процесс происходит настолько полно, что продукт (в данном случае вода) практически не содержат примесей.
Привлекают внимание динамические мембраны, ряд особенностей которых обуславливает перспективность их применения для очистки сточных вод. Прежде всего, это простота изготовления аппарата, основная задача при этом сводится к разработке способов крепления и герметизации пористых трубок. При этом блок фильтрации может быть выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменного аппарата, что дает возможность получить в единице объема большую поверхность мембран.
Другое важнейшее достоинство динамических мембран – высокая удельная производительность, достигающая сотен литров с квадратного метра в час.
Срок службы динамических мембран не ограничен. Если во время эксплуатации ухудшаются характеристики мембран, вследствие забивки пор их можно восстановить, смыв сорбированный слой обратным потоком воды.
Особого внимания заслуживает модуль со струнно-мембранными фильтрами. Разработчиком данных фильтров является ООО НТК «Союзинтеллект» [6,8].
Основным преимуществом фильтров, в сравнении с существующими устройствами по подготовке воды к употреблению, является преобразование молекулярной структуры из хаотичного состояния в устойчивую (шестиугольную кольцевую) структуру воды.
Вода с устойчивой молекулярной структурой по своим свойствам в совокупности превосходит все известные до сих пор виды воды: воду, содержащуюся в живых тканях, живых организмах, овощах и фруктах, талую воду («живую») и т.п. На сегодняшний день научно обосновано и доказано, что вода только с устойчивой молекулярной структурой оказывает комплексное воздействие на оздоровление всего организма (улучшение иммунной системы), его самоочистку от разнообразных ядовитых отложений и шлаков, которые вызывают тяжелые заболевания вплоть до онкологических. Организм может вылечить себя сам, просто ему необходимо помочь – регулярно употребляя структурированную воду.
На рисунке 2 показано изменение структуры кристалов воды в процессе ее структурирования, а на рисунке 6 кристалл воды с родника Сергия Радонежского.
Водопроводная вода Фильтрованная вод Бутилированная вода
|
|
Водопроводная Фильтрованная Бутилированная
восстановленная вода восстановленная вода восстановленная вода
|
|
Вода с родника Сергия
Радонежского
Рисунок 2 - Изменение структуры кристалов воды в процессе очистки
В фильтрах данной серии применен принципиально новый микропроволочный фильтрующий элемент, состоящий из каркаса с серебряным покрытием и намотки тончайшей специальной микропроволоки заданного диаметра. Серебряное покрытие выполнено по нанотехнологии. Данное покрытие глубоко проникает в кристаллическую решетку металла и не вымывается с поверхности фильтрующего элемента, выделяя только необходимые для бактерицидной обработки ионы серебра.
Внутри фильтрующего элемента находится структуризатор-оживитель воды. Структуризатор-оживитель воды представляет собой особую металлическую капсулу из пищевой нержавейки 12ХН10Т, в которой расположены волновые частотно-резонансные генераторы, основанные на полиградиентных многополярных магнитных системах. Между генераторами находятся кристаллы горного хрусталя и янтаря в сжатом состоянии, в результате чего возникает пьезокерамический эффект (т.е. кристалл горного хрусталя и янтаря начинают излучать свою внутреннюю реликтовую энергию). Волновые генераторы, настроенные на резонансную частоту горного хрусталя и янтаря усиливают излучение кристаллов [6].
Вода, проходя вдоль капсулы под воздействием магнитного поля, становится более мягкой – изменяется рН, обретает более мелкую однородную структуру обогащенную кислородом. Под воздействием усиленного излучения янтаря и хрусталя увеличивается собственное колебание молекул, в результате чего вода приобретает кластерные свойства горного хрусталя и оздоровительную энергетику янтаря.
Технологию очистки загрязненных нефтесодержащих вод установки рассмотрим на примере БМУ (рисунок 1) принципиально по полной схеме (по модулям и блокам).
Загрязненную воду с помощью насосного модуля 1 подают в модуль предварительной очистки 2, где происходит отделение песка и других тяжелых примесей от воды. Если в воде большое количество нефтепродуктов, то с помощью соответствующей обработки воды в блоках модуля 2, от воды отделяют часть нефтепродуктов. Из модуля 2 отделенные механические примеси и нефтепродукты с частью воды отводят в блоки сбора механических примесей 7 и флотошлама 8. После расслаивания воды и нефтепродуктов в блоке сбора флотошлама 8 воду направляют во всасывающую линию насосного модуля 1, а нефтепродукты – в блок сбора нефтепродуктов 9. Предусмотрена также возможность подачи воды из модуля предварительной очистки 2, минуя насосный модуль 1, во флотационный модуль 3. В процессе очистки сточной воды во флотационном модуле 3 флотошлам отводят в блок сбора флотошлама 8. Очищенную воду из флотационного модуля 3 подают через насосный модуль 1 или минуя его (в зависимости от конкретной задачи по производительности степени очистки и т. д.) в модуль озонирования 4. В модуле озонирования происходит доочистка сточной воды, во время которой флотошлам отводится в блок сбора флотошлама 8, а очищенная вода подается через насосный модуль 1 или минуя его в отстойный модуль 5. Отстойный модуль 5 работает по принципу «гидрозатвора» и служит для отбора и направления на очистку только нижних слоев воды.
Очищенная от дисперсных и частично окисленных нефтепродуктов вода, для окончательной очистки подается в блок фильтрации вод 6. Отделенные в блоке 6 механические примеси и нефтепродукты с частью воды, подают в блок сбора флотошлама 8,а очищенную воду используют для оборотного водоснабжения или же в естественные водоемы.
В схеме установки предусмотрена возможность соединения блоков сбора механических примесей 7, флотошлама 8, нефтепродуктов 9 (на рисунке 1 показано пунктирными стрелками). Это обеспечит сбор механических примесей, нефтепродуктов в соответствующих блоках «самотеком» и отвод из этих блоков загрязненной воды и направление ее на повторную очистку.
По разработанной схеме очистки изготовлена модельная установка размерами 7:1 по отношению к натуральной. В данной модельной установке в блоке фильтрации использовался модуль полупроницаемых мембран. Результат испытаний проб сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, показаны в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристика эффективности очистки воды от нефтепродуктов на БМУ
|
№ пробы |
Содержание до очистки, мг/л |
Содержание после очистки, мг/л |
||||
|
нефтепродуктов |
Механических примесей |
На разработанной установке |
На существующих установках |
|||
|
нефтепродуктов |
Механических примесей |
нефтепродуктов |
Механических примесей |
|||
|
1 |
72 |
80 |
0,05 |
отс |
5,0 |
1,7 |
|
2 |
34 |
37 |
0,04 |
отс |
4,1 |
0,7 |
|
3 |
11 |
18 |
0,04 |
отс |
3,7 |
0,4 |
Из вышеизложенного материала видно, что предлагаемая БМУ по сравнению с известными, позволяет существенно расширить функциональные и технологические возможности по подготовке структурированной питьевой воды, очистке загрязненных нефтесодержащих вод.
Все модули и блоки выполнены автономно и оборудованы устройствами для крепления блоков к модулям, блоков и модулей между собой. Это обеспечивает возможность в зависимости от поставленной задачи использовать модули и блоки индивидуально или в любом их сочетании, вплоть до применения всех блоков и модулей в единой технологической схеме.
Таким образом, при внедрении предлагаемой БМУ, исключается необходимость осуществлять разные технологии (существующие в настоящее время) для доочистки загрязненных вод, так как разработанная установка обеспечивает качество очищенных вод, соответствующее современным требованиям, включая санитарные правила и нормы 2.1.4. 1074 – 01 «Питьевая вода». Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
Литература:
1. Литвиненко А.Н. Химмотология нефтепродуктов, альтернативных топлив и технических жидкостей. Монография. – Ульяновск: РАЕН, УНЦ РАЕН, 2008. – 750 с.
2. Патент № 2048441 (Россия). Блочно-модульная установка для очистки сточных вод / Литвиненко А.Н., Клинков А.Б., Дмитренко А.В.- Опубл. 20.11.1995.
3. Патент № 1758008 (СССР). Флотатор очистки сточных вод от нефтепродуктов /Литвиненко А.Н., Клинков А.Б., Кирпичников В.Н. – Опубл. 01.05.1992.
4. Патент № 2085498 (Россия). Установка для очистки сточных вод /Литвиненко А.Н.. Клинков А.Б. – Опубл. 27.07.1997.
5. Патент № 75202 (Россия). Блочно-модульная установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды / Литвиненко А.Н., Назаров С.В. и др.-Опубл. 27.07.2008.
6. Патент № 2292937 (Россия). Способ изготовления устройства для фильтрации жидкости и устройство для фильтрации воздуха /Вержбицкий Я.В., Голиков В.В., Даляева Л.Н. и др. – Опубл. 20.04.2006.
7. Химмотология горючего и технические средства нефтепродуктообеспечения. Научно – технический сборник /Под ред. А.Н. Литвиненко. – Ульяновск: РАЕН, УНЦ РАЕН, 2009. – 414 с.
8. ТУ 3697 – 001 – 78494121 – 2006.
