автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Гидродинамическая обработка судовых нефтесодержащих вод при их глубокой очистке

- -- - пл^сск/л шаддРо^^я :::

РГ6 од

? '« доГ ¡ojj

an ripai p'j:ícn' c-:.c57iur.:

Богдан Псй-есзеч:

ги^даушгскдя онрдь'сза сэяаггк :•:.::год п?к ir* гжгзсгзг

.СпгпагяьЕОСТь ôà.Gû.Cï -- CjOpû":;:?

. олеаект (гм&ж-и ôcnamscœwb;,:

■■ А з т o p s,-J a ]? a ?

—зсгггзщтп'кз -еоискзяге. учета згетажс

изу;:

Одесса --IS33

Работа заполнена в Одесской государственной морской академии

Нзучкии руководитель - зэслу^енк.й-работник внсаей пката

Украины, доктор технических наук, просессср 3.0, Ксвсланко, ' "

Ооицизльнко сппонгкта:. ■

доктор технических наук, ' ; :

просессср ОШ С.й. Суркя

■ кандидат та:-з-:аческк:-: каук,

доцент, главный. инженер ЧМП. Ю.А.. Квед -

Ведуаге предприятие - ¿¡фзхтаж куио&споэ парогоОсзя&о . . (г. Измаил)

Ззакта состоится 1303 года з /а00 час. к

заседании специализирозэяного совета К 101.01.01 по прхсуадешг ученой степени 'кандидата технически:*: наук в Одесской грсуягрст векной морской зкадегегк по адресу: 270С2Э, г.' Одесса. уд. Дид рихсона 8, ОШ,.

С диссертацией ксшю. ознакомить ся'-з 6иблкотыс& ОГМА.;,

Отзыва в двух экзегалярак, завереннае печать»,., просьба' на равдкть ученому секретари специализированного совета по.внкут: зааному адресу. . * '

Азторесерзт разослан " 90 « а про л я 2995 года.

Ученный секретарь

специализированного , .

совета, д.т.н. ^

ОБЩАЯ ШШЕРИПШ. РАБОТУ

Актуальность проблегы. В последнее время наметилась устойчивая тенденция на ужесточение ке^яунзро^го-прэзсзах* нсрм сброса нефтесояерззпих с судов и увеличение штргсиюс санкций за на-рушекиа Крог;з тсгз,- резко возрасти расходы судебных вздержек, a tsksg расг-годы по ликвидации последствии рззетза нертн и кокпен-сгцки нанесенного -улербэ пострадавшим. фирмам и компаниям (туристическим. рк^олкзецкаи, страховыми др.).

.. Ситуация сслсжняется ече и тек. что для предотвращения заг-. рязяения своих территсризльнкх: воз неотеяродуктаии многие государства 'взе^тгв'кацясяэлънда законадатглыЕЗ .акты запрет на захода з eso« порси'судов,. возраст котсркх ПР231Я35Т 15 лет. На кп-какт 19S0 года средний возраст судов бывшего'. СССР достиг 15-ти летнего, уровня (пэстиз 12,4 гслз -среднемирового урозня), причем : дояя.:судсв 'стзргз. 20 лет-составила.«• 25,8.2. В этой сзязи только • з 1990 году потеря валатз бхззего СССР, за счет передачи срахта инсстрзннот^у с.тспу. составила сколо миллиарда рублзй.

Обеспечивая з-целом сункционатьнсэ назначение, судовые сепаратору- жд;облая£йвт: рйх&.серьеэнкх недостатков,, . к глазка из котергк кг::но отнести: нестзбия * хтъ очистной cric-" ссбксст,: во времени;. пезкзаннвз зксгиугтацискназ ргслслк, связанные с -периодической закзней силътра тонкой счистки при кэопрзвдак-но гелем ресурса-его работа; обязательнее применение химически:: реагентов. в рзжи^глубсксй''04йсгкй.

'Отсутствие рзгерза ttossacerntó глубина "счистки нестасодергггж: зод £ татке: судсэам сепзратсром ка оспе' нгмзтиз~гйся тенденции по .. угестсчении 'требований к Сорос:' ик за-борт ставят эксплуатации '•, наши-' судсз',. а .'сгедйзтельно я. работу юрского- слота Украина в целей, ка грань':ря«а. В 'зтЬй ' сзгй::-прегйкжённея ;темэ' исследования обладает ззпузльностьв >!• согласуется с экономической страте-■ <. rae&jécfcáa^ рзввсасавди». работа и зф-

сеэтксйость .-иак&а^йяя-ró^c^ того, напргвлен-

•;нсаь'-;5^ка -sifnic¿32arói .¿;-'ckS¿¿"» 'ст^тэпяо-тос^а^твенной политики по'.'ведесберегени» и- кайп^ному §Ьеяроэ5ойетвг запасов пресной веда для нужд нгрсяс!Г0.'Зззяйстза Уграииы.

Цель работа.' Пзьтгюякэ 'nesoro пздйздэ йятенсисикации коагу-Ллционнего процесса тонкоиислерснсй сазы судовых неотесодержащих . ваз-при работе сепаратора лъясьннхзола ради »а глубокой,очистки.

Згдзча всследоизния. Поставленная цель предполагает решение глабной задачи диссертационного исследования - прозедзние тесре- ' ; тических и экспериментальных изысканий по интенсификации коагуля-пиокного процесса указанны:-: вод в лабораторных и судовых услозякх;

. Для репекия глабной заСсж. требуется предварительное рас-скотоение следуздх 6спол'.огс^лъных.&здач. _ .1. Определение причин неудовлетворительной работы судозк:: сепараторов с учетом «идентификации физико-химических •свойств льяльннх нефтесодеркащих вод мзшинно-кателыйи отхелекий.

2. Теоретическое обоснование кинетики коагулнционнаго про- , цесса, тонкодисперсной фазы нефтеводяной системы в неоднородной' ' гидродинамическом папа течения Куэтта:

3. Создание методики расчета рабочей камеры гидродинамического устройства, реализующей принципы указанного подхода.,"

Научная новизна. При выполнении диссертационного исследования получены новые научные положения:

1. Предложена концепция.и .на ее базе принципиально новнй ке- ; тод интенсификации коагуляцисного процесса тонкояисперсной фаза исследуемых вод в турбулентнс.-. потока течения Куэтта.

2. Сооснована Физико-математическая модель'динамики коггуля-ционного процесса тонкодисперсной «разы нефтеаодякай системы з ке-.. однородном гидродинамическом пате течения Кузтга.

3. Установлена^взаимосвязьмезду редком обрабохюг йссжу-■ ; екых вод и геометрическими параметрами рабочей камера гидродинамического у-тройство. ■ У..-."' ■••■,

Методака сссугедовешя. Теоретические разработаг диссертации; выполнены на оснозе научньсс пслшчний соарамзннсй юшетачасксЗ : 0 теории гетерокоагуляции ЕЖО- (Дерягкн-1ащ»у-^рвей-0верб2к}' .с' • ■ ■ использованием юлекулярна-кинегдческой теории/Ь^юлз^ссзсксга. 1ря этом были учтены последние, результата отечеств энных ' и-зарувеаягх' ученых по физикэ соударения малых частиц кесяу собой;. •.■-•■:

, Проведенные исследования вклмчали в себя фтематлчеагсз а экспериментальное моделирование процесса. Теоретические расчет •-бнэд выполнены'с использованием ЭШ. Результате, экспзрагантоз, -. проведенных в лабораторных к судозыг условиям, сбрабатаззяксь с привлечением теории вероятности .и математйчеекой статистая»..

. Достоверность полученных результатов подтверждена дакннчи. удовлетворительной ехпдикости. теоретических ^экспериментальных

иссдсгдсззняи во эсзм диапазоне режимных параметров.'Оценка пог-Репгнсстн - измерений при ■ прозедении - экспериментальных исследований простилась с испзльзоззнием методов теории ошибок.

Практическая цэнкос-ь работы. Практическая значимость дис-сгртзцйсксго исслздсзан"« гззэодяет б:^явить. принципиально hopos вапргзлокйв г рсззитак перелзктившк технологий глубокой счистки стаоилизйрсвзкзкл токксди'.г.срснк:-: коетэйднкя систем.

Результата прсяздекккх ксследозанил поззозяют нз практике ■пспсльзоззть г * дро ди и з ми ч есхоа устройство з качестве дополнительного- кьсаадз тзлдзй. с'!;:с~:л:з тле сепаратора независимо ст-разлгззззнкзго з нем :::тс~з отасг

Устзнозлзк:-:^ з г^ботп взаимосвязи позволяют решать задачи: по просктарсванкю'судового проккгденнсго образца с обоснованием песта екезчйкип его' в судозум типологическую агаму очистки; ' по' оптимизации .коатгяЕционнеаю 'процесса с учетом конкретк

условий. ' '"'V •■'!•;■''.'■'..'•'.

Результата исследования'..могут бгпъ .ислсльзсээни нэ суда:: scpcíKrc- я- РЭ12КГО- ояотг: очэтгтння- комплексах портез и судорё-ккгопз: гззеде*: з ки-структсрск*»/: б;:ро и кзучяо-йсандсззтэлс-.:•:,::: институтам, спсипзлигнгукцигсся го проблема счисти дисперсии:: систем; а тз:с-:с г> учебном процессе технически:-: эуэоз при изучении дисциплин. esс слрзксй скру^г::с::сй -среда.

ймдрапаз ра^отк. Дпро5саия нзтенз з с удозег-: услсзия:: оксп-дуатжи л-дтсрогозсз "2. Сч*чзк" и "Т. Са'-узди" з пестккэмеркоа узтзнезк;- пеззелилэ зкедоит?- иго з зида тегот'.ческих требование с разработанная резокаапгжэа- нз лроектирозанио прокаленного образца гидрэгЫкзуесксга устройства для Украинского Дунайского пэ-рзхздстзз. ' .

Проведение: кзтуршга испытания: агстнкзигрной гидродинамической. ycrascsteí-.B ;судсвтг' зохзияб- на ИВ. "Профессор- Кудревич" ОШ, позгеяилй áTppáijpcsajb":. иэтез нрэгработтггърекогендзции по интен-сотжсадйи. -ргйотц птзткого супсзсго, сёпараторэ з режима глубокой

СЧ"сткн. •

результат:; дпссертзционкс;: работа испсльзуктся в учебном грз^зсзс 'кас^дри безотзсиости .гизкедеятеланости. и морского проза Одесежой государственно:: морской зтгадляш при изучении дисциплина Фграна екятакзЬйлсрэдн? гзреантехя специальностей 1-1.03, 18.09

G

Ддробяцзя psoota. Основные результаты диссертационного исследования належаны на: "-':•'

научно-технической конференции "Зсе,гка водного и вогЗухного бассейнов ал загрязнения при ¡гоапройнз и знстиусжции. судов" всесоюзного НТО им. акад. А.Н. Крылова (г. Ленинград, 1990 г.);

всесоюзной научной конфгренпгл "Человек-снесн* (г. Махачкала, 1990 г.);

всесоюзной научно-технической конференции "Saxicsiw npojsta-лэнного региона" (г. Донецк, 1991 г.);

объединенном заседании' кзеедр судомехэнического Факультета Одесской государственной морской академии 29 ¿spsa 1993 года.

техническом ссзеаакии при глазном икзйкерз Украинского Дунайского пароходства 13 апреля 1993 г.

По результатам исследований опубликовано 5'статей.

Стргкирз к оСъеи ксслэдовзкдй. Диссертация состоят из ос- . нозной части (оглавление, введение, четкре главы, заключение, список литература), -которая содержит'33 рисунка', 8 таблиц н изложена на 120 .страницах' игаикопйсноги текста, -;а тенге четкрех при-.. лезеений. . '-'

СОЯЕРНШЕ РАБОЖ \

Езодеядз. Обоснована необходимость- отыскания:ковкх методов интенсификации коагулядиоаккх процесссз пр;гглубокой Ьчкстеё'су-' дозых нофтесодоркзщих вод.,' ■' •', '..о"'.'/''

Глг:-2 л. Вшйткенккй акализ-вдевтаеякгаик схзико-хя:-сгческкг , свойств неотесодеразсих вод (по обзеру литературных источников) показал, что ксслгдуе-щэ води' представляют слсгнуо гетерогенную V келлокдйуд систему с широким, спектром, зтйххзой'схв. ■ Обоснована .

НеОбХСИИКОСТЬ ИЗВЛечеКИЯ НЕФТИ ,,НЗХОДЯ^ЙСЯ:-ТОЛЬКХ) э КС.ТЛОИДКОМ \

состояни:!. Причем, "наличие тонксдиотерской раза (Р0 < 10 км) в эмульсий з сочетании с низкой, ез объемной кгнаегпредкгп .< .. 10~*) резко снижает зфссктивкссть' сутастзуйЗсг тек)Доз;тлу£о:-юй . очистки. ЭтообъдскЕатся.сзобством^ в потоке

жидкости преимущественно по соотватстзукгщм -•kksjh:', .тска екдкости. Процесс слияния таких адст'.'особвйшзсхвм» йегашзка взаимодействия^ успех которого ззкг-сЛгэтся а пресдсдеиии величина знергеткчзского барьера, зозникакс^го кагду.позерхностоя ссюта- . ряксихся частиц.' • "■'-" ' ':,'•:■'■'.'•'•..' • V>-"--Л;/1 ^; ' ■

Судсакэ сепаратора представляют собой диссипатазнум систему, в которой кинетической энергии пстохз явно недостаточно для эффективного процесса соударения указанных частиц. Интенсификация этого процесса с применением ¿Гмичесхих реагентов не дает устой-., чигого эо?екта глубокой зодосчиспси.

На сснсэе анализа сермуиг Стсксз клзссифицирсззны зсзмсжныг пут:-; решения поставленной задачи. С учетом представлений кинетической твсрии гетерскоагугздии ¡¡МО о механизм дзаимсдейстзия дз>~: безынерционны:-: частиц ка^ду собой, предложена концепция но- ' . вого псдходз- интенсификации ксагуллдионлсго процесса токкодис-дсрснсй явфггасодеразяия воя.

Оснсзкь'Э'патсления пр£Длсг5Н!'ой концепции сзодягся i: следующему:

создание уг.дозий для резкого узеличеяия числа соударения калах {öesteispipicnü&z) частиц Фд < 10 мкм) нефтеводяной эмульсии;

сообщения эгли. частицам кинетаческой энергии большей величины, чемвеличинз энергетического барьера;

предотвращение условий возникновения процесса дробления укрупнившийся частиц. .• - .....-: ■'-■

Глаза 2. Еа б?за сссркулирозанкей ■ концепции предложен мэтсд предварительной обработки загрязненные вод з турбулентном потоке течения Куэтта. Выбор данного тлпз те-ения обгоняется отсутствие:--; градиента давления з объема гидхсста лага при турбулентном режиме. Ера турбугаятнсм течении Куэтта кинетическая энергия осназно-го потека эмульсин. "расеизясь" по гаякокаезтабным зидркм {зз счет пресдодажя вязких сил дисперсионной среди), диссипярует з тепло. Возншяасзе кнсгестзо келкомэсзтабнЕг зихреа является причиной яаотачииго пересечения траатсриа движения налах (богъжрц::-cziza) чёсна".что прйве^ к-ceäKCh? . ^ соуда-

рений. Улргзляя "иатеасазкссть»" турбулентного потока могно достичь TpeöysHjA-zza дсгг7дйи«!. х:з2;«0дейстзгст!х частиц кинетической зяерта/соу^^

' .Давитсбт^зсау.; достахэниэ спутикоа интенсификации. коагужяци-ошогопроцсссз тонкаднсперсиоз исследуемых воя в турбулентном потека теневая Куэтта связано с уточнением взаимосвязи кинетика укрупнится этаз чветиц da/dt с . .коэффициентам С, харэктеризу-кзаим "интенсивность" этого потока в пале простого сдвига.

8". -;.'

За основу математической модели процесса взято уравнение Кэмпа, полученное на принципах молекулярно-кинетаческой теории коагуляции Смолуховского

(¡и/йх == Й^ЙС3®2 , (1)

где &р - коэффициент коагуляции, зазисягнй ог-реави® перевешивания, который для турбулентного потока согласно Кашу равен Х2х; £>0 - среднестатистический диаметр частиц каоти.-нкм; и3 - отнесение ссеры действия ме&чолекуляркых сил к размеру взаимодействуй-щих частиц, определяемое строением дгойного атектричеоого слоя; га - количество дисперсных частиц; С - коэффициент градиента сдвига жидкости, определяемый как О = (¿/V)0'5 <£ - диссипация энергии а единицу времени на единицу' массы, Ля; V - кинематическая' вязкость среды,-м2/с). ■ • ■'.

с целью приведения уравнения (1) в' ссрму, приемлемую, для практического использования (определение численного значения ю3 г практике исследования-крайне затруднено), "были.принята некотор:® допущения и прозедены необходимые преобразования. Если считать,'-, что при турбулентном потоке течения Куэттз длярезлькпг условия градиеты давлений между 'тлкомасштзбными .викревыми потоками весьма мада, а вязкость дисперсной фаза:(в'данной случае яеета):всегда превышает вязкость, дисперсной среда,(а данном случае воды) / примерно з 3,5 раза, то процессом дробления■'частиц•ксвио..-.пряцсб-_ речь. В этом случае, Эффективность коагуляции частиц при соударении будет характеризоваться .1{0эффвдиеитсм;в,. котор^'.ния-щзбу- -лентного потока был принят~рзвным -кда3-. С учетом прньгдекнкг обоснований уравнение (1) было преобразование в уравнение (2>

Ш> 4СС£ф5п ;

-■■-■'. -—' - - •■'.■•■■• ■.- : <2:

йх ЗХ .,-- - . _ : -

где а коэффициент звсективнссти коагуляции диспарской, фазы нео-теводяной эмульсии в поле простого сдвига,-"; ■..

Бели коагуляция, нефтяных частиц обусловлена преимяцествекно поверхностными силами (что имеет место при коагуляции "кеотеводя-: ной эмульсии в морской вода, гдеионно-атектростзткческиесилы подавлены высокой концентрацией солей), то согласно Дялеру величина а может <11лъ выражена уравнением '.'.'

где. Г) - динамическая вя^к."ть среды, к2/с; Л - постоянная Гзмаке-рз, которая для дисперсно? системы (масло-зода-масло) составляет примерно 3-Ю-2' кДг; к - коэсфициент равный 0,1774.

Корректность принятого соответствия величины а т. сормуде (2) В1^а::ению (3) под'.згрхдается удовлетворительной сходимостью ре-зулызтоз тесрзтическсгр расчета с данными зкспериментальнк:-: исследований во всем диапазоне реаяннвх параметров.

Псзлз трззсаеннтзг преобразований уравнение динамики укрупнения частиц дисперсной оззз эмульсии з неоднородном гидродинамическом поле турбулентного потока течения Кузтга приобретет зкд

5 г 4^фйпя1/зк

где

(5)

Соотношения (4), (5) поззоляит связать процесс укрупнения чзстпц дисперсной сззы Сл_. = Э/Э0) с с-изико-химичсскими сзойстзэ-га дисперсной систскы ■ П. Л, «р, 30), а тзкзх- с режимными параметрами гидродинамической заработки (С, т).

Как следует '¿з аначизг полученной математической модели динамики коагуляциснного гтрсцессэ (4). при численном значении ко-Эффицента С-« 1С0 сг1. что эквивалентно гидродинамическим условиям' коагуляции частиц неотезодяной эмульсии в элементах судовых сепараторов (пореточные кзкалы, гоорирозанные. пластины и т.д.), существенное укр^кенка гажк частлцы нести за-

трузнию. Ситгаакя раяжальяо ксняется при переходе к численным зкзчекжи.хоэодаиектз С порядна К? с"1. Еэ рис. 1 представлены расчеткгз 'зззягапйт^ с^!осатсльного узетичения размера чзстац квота. =■ В/Ь0 от времени обрзботк-. Расчет численных значений Ат праэадйлся по оорнулам (4) *н (5)при скедуваин исходны:-: дан-, вид: д.=> 3-ю*21 кДг; т] » 10"г мПа-с; С « 8*104 с~1;ф «"ю-11; для трех кзсяозангшв^.дасЯгрснгз систем Л^: 0.5 мкм (1); 1,0 ккм

к

т

40 30 20 .10

100 200 , . " 300- Т, С

Рис. 1

Как следует из графиков (рис. 1), за время обработки эмульсии 1»3 ... 4 минута в турбулентном потоке течения Куэтта размер частиц дисперсной саза,Р0 можно увеличить с.интервала-0.5 ... 2,0 к:н до иктеравалэ 10 ...20 мкм, то есть в десятки рзз..'

Таким образом, теоретически обоснована-BosMosHocTo увеличе- ■ ния скорости.всплютя малых частей нести-U (зз счет.кк укрупне-/ ния) более чем в 100 раз.

- 3? основу принципа конструктивной реализации предлогенного' метода бил принят подход механического перцмегшания эмульсии '.-. плоско вракаюаикся. диском з селевой цилиндрической'камере. Для математического обеспечения методики расчета рабочей , камера необходимо бало установить взаимосвязь вида С » /(ñAV Л. я). Ре-оение данной задачи, присохрпнекии физических предпоалок аадхо-да, требовало нахождения поян скоростей .турбулентного потока в рабочей камера устройства. Аналитическое' резеняа поставленной задачи на основе классических дразнений Навье-Стокса наталкивается на значительнее трудности, что и но позволило получить. результат в явном виде- Это ванудило при резении т^актаческих задач рассматривать поле йслиннкх скоростей турбудактеаго потека в вкда осредненной скорости езрузшего потокаГ;

В результате математического обоснаваюю повеет взаимосвязь, вьрагаегая соотношением вида. • ''<■ v /

/ /

у 2 . . ■ V^

7 ^

11

«»К - я»)

- 4)

где: п - частота вращения лиска, с-1; Л - высота зазора между диском араззния и поверхностью плоской стенки рабочей камеры, м; йя. Нд - радиусы диска и вала соответственна. м.

Таким образом, полученное ссотнси/еяне (6) устанавливает збо-имссвязь мзта- режимом обработай исследуем: зад и геометрическими параметрами рабочей каморы.гидродинамического устройства. Это "позволяет в дальнейшем: разработав методику расчета нсго гидродинамического устройства; определить возмсгныз варианты конструкции устройства, а также технологические схемы его включения з судозум сепарационную систему очистки; определить возможные пути дальнейсей оптимизации конструкции предлагаемого устройства.

Глзвэ 3. Проведено экспериментальное моделирование динзмики ксзгулпционнпго процесса .на тонкодисперных мэслозодяных эмульсиях в однокамерной лабораторной установка. Схема экспериментального стгкдг поивгдэкэ'из р"с. 2. 3 кзчсстзз исходных величин геометрии рабочей ка^ри принят»: £д = ПО,0 мм; П = 2.0 « 5.0 мм.

Исходл из, есз:*~::;сст;1 достижения ".аксимглько-устспчизой частоты врадения диска на урезке п - 2Са с"!, коэффициент неоднородности газодинамического по зил « 8-10" с"1.

■я О, з соответствии о формулой (6), состз-

1 '

э Ь=-

-^.Сг--=- • II ■

Рис. 2.

.1 - устройство; 2 - пускозая система; 3 - регулирунязя система; - 4 - водяная система.

В качестве модельных дисперсных систем использовали искусственно приготовленные эмульсии вазелинового, машинного и сливково- ' го масел в ОД молярно-зодном растворе $<£11.

Методика приготовления модельных дисперсна систем позволила добиться размера частиц мзсла £>0 в диапазоне С,/ ... 1,1 мкм. •

Экспериментально полученные смеиения Аэ = В/й0 функции распределения на урозне Х1, р=0 5) для исследуем: типов масел оказались в диапазоне 1.79 - 2'.29 (рис. 3), что вполне соответствует теоретически рассчитанным по формулам матемзтической модели (4), (5) численным значениям Ят.

Рис. 3. Интегральные -функции распределения частиц по. размерам до

(-—) и п5слс (---)

гидродинамической обработки в однокамерной лабораторной установке : (1) - «2г<£нн0е масло; (2) - сливксвое мзслз: (3> - вазелиновое масло; т = 65 с, <? < 5-Ю"4: С~ 5373 с"1

Для индентифккацйи физико-химических свойств судовых льяль-. ных нефтесодержащих вод были тсрозедена натурные .исследования на реальных водах МЮ лихтерозсзов."О» Фучик" и "Т. Ссмузли".

Проведенный анализ результатов показал,; что интенсивность суточного 0су_ накопления льяльных вод .на.этих судах в ротика . "ход" не превышает 10 »?/сут,*а а резан© "сг-жнка" ^ - 4 к'/сут. -Качественный состав дисперсной фззы. исследуемых вся, со степенью допущения 7 ... 9 %, кскно распределить следз-кзим обрззом: 30 ... 40 % составляют масла различных типов» из них 14 5 приходится на отработанные масла; 20 «'-'ди^

-, тяжелое топливо. Причем, отработанные кзсл: ойрсзумт «¡заболев л устойчивую нефтеводяную эмульгак!. Опредаленив изшнения .дисперс-~ •

костя эмульсии з различных-точках сепзрациснной система показало, что з льялах МКО диапазон размера частиц колеблется з пределах 0,5 ... 100.0 ккм» кз зг-хяв з сепаратор после перакачазэвцаго насоса - 0,5 ... ЕО.Омкмгнз"зкходз из сепзратсрэ - 0,5 .-.-.-35,0 мкм я после 24-х часового отстоя проб выхода - 0.5 ... 10 м:м.

Судовой сепаратор. Ко "£игЬиХо 23-10£" (Германия) устойчиво выдергивает сертификационные требования только з случае подачи на его вход грубодисперсноа сззн изогэвояянся змульсии (£>3 > 35 нкя) с обязательна отсутстзиэм химически:-: реагентов з ней.

С цель» уточнения взаимосвязей з Формулах математической модели С4} и (5). а такхе апробации метода на практике, бвла проведена индзктлеткзция уедезий протекания коагуляниеннего процесса в однокамерной лабораторией установке на тонксдкспс-рснсй фазе лья-льных неотесодергаяих-вод в судсвых условиях. Экспериментальные даннке позволяют судить о возмозносги укрупнения безынерционных частиц, нефти в 2,37 раз, что эквивалентно увеличению скорости * - расслоения эмульсии более чем в пять раз. Теоретический коэффициент узатичения размера частиц. Хт для этих ге. условий составляет « ,1.67. Расзхадение зеличии и объясняется появлением мсяння ' очагев турбулчзации в рабочей камере за.счет оврановатссти дискоз зрацекия. з тгкха концевых эогсктоз.

Глзза 4. Ка основании получение»: формула (5) дано оосснсза-нке зкборз зс-ркактоз конструкции устройств (рис. 4 с. б) х места ого включения з ссстаз технологической схемы судззоЛ сепз-рзциенной ».¿стэмы з качзстзе дополнительного каскада тонко;? счистки статного сепаратора (рис. 5 с.'с?). Для практически:-; цэлзй конструкция гидродиазкяче-екзго устройства, представлении;; на рас. 4 а, более предпочитзльнз. с точки зрения ептамизетюныл-г эахоч ; кбагуляцкеннегр' процесса определенный, ¿¡нтерес представляют кокст-; ру:х:-:л устрслстза; •прсдстгзЕбйяжг'на рис. А'б, 5:

Анализ ссрмулы математической модели нозгуляцнсьнсго прсцчс-са (4).позволяет предположить,■ что. Эффективность, указанного про' цессз Тслнодсгичесхсй сгвмз сепароцисннсй система очистки, * приведенной/На рис^ 5 с, будзт вие» чем'при схеме, представленной ка рис. 5 б. «то• юзво'объяснить наличием грубодцеперсиой сазы при обработка загрязнениях зед з первом случае и отсутстэизм ее во втором-'Приведений рзссуздения изменяет устояэдаеея до настоящего времена представление о технологической «юиз глубокой

К'

очистки: - сначатз грубодислерсное отделение нефти, а затем тонкая очистка.

В этой связи в работе сбоснсзнзается принципиально нсзкй подход к изменению технологической схем?' глубокой очистки: -.первоначально осуществлять пошуя очистку, ¿.редстазлягсз-то собой "процесс удаления из объема загрязненных вод мелких' (безьг&рь&снюа) частиц путем их укрупнения, и липъ затем прозодить грубсдисперс-

Практическая проверка предложенной методики, применительно к расчету многокамерного устройства, произведена на пестикамерной установкеУстройствоv х.нполненкае по варианту, конструктивной схемы рис. 4 в, представляет сабой одновальну» установку со следующими характеристиками: йд = 20,0 мм; RB = 5,0 мм; Н1_6 = 2,9; 3,4; 4,5; 5,3; S.9; 9,9 мм при тишине дисксз 0,9 мм. Апробация метода проведена на нефтесодсржащих водах МКО лихтерсвсзоз "Ю. Фучик" к "Т. Самузли". Методика проведения эксперимента состояла в обработке тонкодисперской еззы Ф0 " 0.5 ... 10,0 гам) укзззк-^нех зод в вестикамерной установка а течения (ЮС; 200, 250, 300 с) ко пята гидродинамических режяизх п{ . (30, £0, 90, 100, 135 с"1.}. Оценка' эффьжтавносту ;-«тсдз ссудсстздялась по измакаияз дисперсности кеотяюсс частиц. определяемой оптическим методой через камеру Горказа.

Анализ.полученных результатов показал, что за технологически приемлемое, зрзкя обработки эмульсии. (Tj - 3 ... 5 гак) на разяяч-нкх гидродингшческих режимах. (п£ - 30 ... 135 с'1), относительное увеличение. Ла'рззкера частиц тонкодисперсной фззы г ... , 10 ккк):'Г^ззнккх.вод лежит в диапазоне 1,5'... 4,0 раз (Рис. 6), .что эквивалентно узе.с?чвикя> скорости es расслоения более чем в 10 нзз

f ' " Удоявтзоритальная ахаинсса зксг.£ри!;:еитзльнкл результатов с дгнюа« теоретического счета (диапазон величин максимально: рас-язкдекия К я ?"т 3 зависимости от гидродинамического pesara обработки nf составил 4 IG %) подтверждает адакзатностъ описана дязомики !сс2г:.-.тяц;:онного процесса тонкодисперсно?, сазы сузюзкх неотесслоргзгая зод сорхулзг-! язтистической модели (4, 5).

Параллельная аналитическая проверка полученной физико-мзте- • «этической ж ели (4), в которой оснозная величина процесса Я* рассчитана по ©ормулам других авторов, показала удолзтзорктельнуи сходимость с. полученными экспериментальными данными Х-;. При этом диапазон максимального расхождения значений \ л*, в зависимости от гидродинамического рсжа::з обработки п.. составил 2 - 48 %.

Теоретический расчет кинетики гравитационного отстоя исходной тонкодисперсной эмульсии без-и с предварительной гидродинамической обработкой показал возможность унекызенйя времени отстоя в 5-6 роз/Экспериментальная, проверка возможности уменьаеккя времени гравитационного .отстоя по предлагаемой технологии обрабски тонксдисперсной ссзы Ф0 « 0.5 ... 10,0 кга-1) лъяпэкых кеотесодер-«ких воз МКО УЮ "Цровресср Кудрсэич" ОГМА в: турбулентном лотоке течения Кузттз пестлкатсриой .устаковки^подтвердилз указе;;игл вы- ' вод. На рис.7 представлены данные изменения концентрации нести при гравитационном' отстое проб .нестеесдергалда: вед. взяты:-: на выходе из сепаратора "Бе-тез".; (йракцил). Определенна эсссктиз.чости ■ предлагаемого метода проведено пзтек сравнения времени отстоя I" ■ для льяльнкх вод, обработанных- предварительно э турбулзнтксм педэ-течения Кузтта (реяин.обработки 23$ сГг,; 2 =;333'с), и зтид". же вед, ко без обработки.'В.обоих.случгс: концентрация исходной . тонксдисперсной' саза н=утесод£ржзтах,Еод.Сс. окггзвгета « 75' мг/дм" . Теоретический расчет кипот/ки отстоя.-^ случая был выполнен по; уравнению Бй~сглгзс25,; «мгксего.,отедукЕ!цй .

вид

■ш

•час

Рис. 7

. : (7).

:д " ,?;:с. 7. .Кинетика грзвя'та-. ционного -стстся, рассчитан- .

. .-для рз:шчкых-. дисперсных •' ■кеотеБодя:-цк' Г-кул&сий'-'^0: ."• 5 (1); 10 мкм (С); '.V •/ ; 15 гг;г (3); 20 ккк (4.).

1 - отстсл. ^сб ^тгсодёргг^пс -'-гвсд поело -сепаратерз'/ "Зегез*-'; ,пргдггр1Пвль;Е0й -гидредакз^'

бсэ.иее'•{•>'.•-'..,.; ' 4 •'■ ;' '•*

■ Згкяпченге. Расширена область использования теории коагуляции дисперсны:-: систем (теория Скслухозского) применительно к тур-.буяентноку потоку течэния Нуэтта. На бэзэ сссркулирозаняой концепции разработок"принципиально новый тете:: интенсификации кезгу---------- ------

ляциенного процесса кеотесодер^аЕих вот. ь судовых сепараторах. Установлены взаимосвязи динамики прсцесса коагуляции тса;-;сд;:с-персной сазы нестезодяной эмульсии з турбулентном потока течения Кузтта. Преяясзгзна .катсдика расчета рабочих кзмэр гидрсдингмичес-кого устройства.

Иойг'з удучиыэ палах&нил прозеденных исследований следующие.

1. Предложен принципиально новый метод интенсификации коагу-ляциенкего процесса. тскхсдисяерсной сазы исследуемых вод.

2. Сбсснозэна сизикс-матекатачесяая модель динамики коагуля-ционного пршесса тонкодисперсной фазы нефтеводяной системы в неоднородном гидродинамическом пате течения Кузтга.

3. Установлена взаимосвязь мэзду режимом обработки исследу-емыхвед и геометрическими,параметрами рабочей камеры гидрадина-мического устройства..

Ярсасгакескся зяочшахяяь результатов исследования позволяет -вдавить назое направление в развитии перспективных технологий глубокой очистки судоаьк неотесздерззЕи:-: вод. Отдельные положз-кия атисызоемоЯ работы, могут использоваться применительно к дрз'-гим технологиям, связанна с гидродинамической обработкой тснко-днслгрсных систем.

•Пслучаиязэ в диссертации результаты позволяет использовать гидродинамическое устройство з качества дополнительного каскада тонкой очистки'на любом типе сепаратора независимо от реализованного з нем метола счистки. Крокэ того, указанный метод поззоляат в • судовой.- практике . глубокой зсдсочистка избегать.использования •'хякачьския' ргзг<гнтсв--'и •• ксагао!Яря<®Е£-У5игьтрсв^ .

Псдученныз теоретические полеггния обобдают и раззиваят ссв-рекакнаа ■^Hamu.ao-psasHiso .практических,задач глубокой всдсочлст-ки,;заклад1гз»Т'в^«таоСт11''далькейЕей. оптимизации, как конструкции сзмо1*Ь устройства-.- тек-« эксплуатационного режима • обработки.

Таким образем, реализация основных лаяагёниа проведение исследований могут способствовать выполнению требований Международной конвенции "МАРГОЯ - 73/78" по сбросу льяльных неотесодерзаиих вод с судов, при плавании последних в "особом районе".

Основные результата и научные пологения диссертации отражены

■ • *

в следующих работах: , ■,.

1. Рулев H.H.» Ршенко Б.П. Гидродинамическое разрувение разбавленных эмульсий масло-вода//Химия и технология воды.- 1989. - Т.Н. - J£3. - С. 695 - 697.

2. Ряценко Б.П. Гидродинамическое разрушение гззбазленнкх тонкодиспергированных нефтеводянкх эмульсий//Ззиита водного бассейна от загрязнения при постройке, и эксплуатации-судоз: Тез.' докл. Всесозн. научн. техн. коно., г, Ленинград. 1990 г. - С. 3S.

3. Рдаанко Б.П. Безреагентный гидродинамический метод, разру-". иения тонкодиспергированных нефтеводянкх змульсий//Челов<;к-оке2н: • Тез, докл. Всесозн. научн. коно., г. Махзчкалэ, 1990 г. С. 52.; '

4. Ряейнко Б.П.. Иванов А.Б., Иванов Б.Н., Безреагентный ка- -тод разрушения судовых нефтесодеркащиз вод МКО- "¡0. Фучик" неоднородным гидродинамическим полек//Экология .про'мышхшного -региона. Тез. докл. Всесоюзн. научн. техн.конф./Донецк. 1991.- С. .28 - 30.;

5. Рященко Б.П., Федиско С.А. Качественный и кйтичес'тзешйй анализ судовых льйдьных нефтесодеряащия вод MKQ яихтерозозсэ- "Ю. .'■. Фучик" и "Т. Самуэли". Принципы конструктивной реатизации прадва-рительной обработки недтеводяной эмульсий - //Экология- прок "Л?н¡.о- .. го региона. Тез. докл. Всессюзн. кгучн. техн. ксно./Дснсцк. 19Э1. •' -С. 24 - 25.' • . ;■ '.'' './ -;'.-.'-■■

ПЕРЕЧЕНЬ IPilE^^ -M KPAHSBSa- . • : . . ..

ШН10Л-7С/78 - действукзш. международная конзеш;ия .по предотвра-

венин загрязнения с судов, 1973 г., с псяразязма ; с ... 1978 г.. „■'■/ i.' '"/'.Л-,,.'

URO - магинно-котельноа отделониё суща, >:' • ''

НОВ - нефтесодарзсавие воды, ©бразукаиеся на судах в про- ; цессв их зксплуатацив. Сгьягьш>е< балластааа. про- •••• мшочнве), , • /.-'Я--- ■./-■'- " -''-■ .

САЗРКУС - cncreria автоматического эаигрэ. регистрации и уп- :. равяения апщон $ЗВ.