автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка технологии очистки нефтесодержащих вод на нефтетранспортных предприятиях

!_ - г г'

Г ' •' ''

*** ^ ■ < • '

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ашиш АКАДЕМИЯ ЕЕВТИ И ГАЗА имени И.М. Губкина

На правах рукописи УДК 622.692.407

РОЕВ ГЕОРГИЙ АНДРЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ Ш>ШГШГШМ ВОД НА НЖГЕТРАНСПОРГНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Спецвдлькосгь: 05.15.13 - "Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов5 баз и хранилищ"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1992 г.

Работа внполнена в Государственной ордена Октябрьской Рево-лаздет и ордена Трудового Красного Знамени Акадаши нефти и газа ии. И.М. Губкина.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Грачев В.В. Доктор химических наук, профессор Дунин A.C. Доктор технических наук, профессор Коваленко В.Г. Ведущее предприятие: концерн "Роснефтепродукт"

вега Д.053.27.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук до специальности 05.15.13 - "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ" при Государственной Академии нефти я газа им. И.М. Губкина по адресу: 117293, Москва ГСП-1, Ленинский пр., 65.

. С диссертацией молшо ознакомиться в библиотеке ГАНГ пм. И.". Губкина.

Автореферат разослан " ^¿^¿¿¡¿¡$592 г.

Ученни секретарь Специализированного Соз

Защита дассертапри состоится

доктор технических а доцент

Г.Г. Васильев

п характеристика _рабогц

Актуальность проблема. За последние годы экологическая обстановка в мира значительно ухудшилась. Загрязнение воздуха н воды прингодает катастрофический характер. В числа основных источников загрязнения находятся нефть п нефтепродукты. Плохая экологическая обстановка слояилась на нефтетранспортннх предприятиях, причем большинство из них не сснавдян очистными сооружениями. Так например, в Российской Федерации из 1500 кэ&гэбаз только 400 имеет очистные сооружения, которые не соответствуют современном требованиям (предельно допустимая концентрация (ЦЦК) нефта з воде равна С-,05 мг/л), Кз 7 тысяч автозаправочных станции только 10% емзх'Т простейше пчлсткке сооружения. Особо опасно положение на иорских перевалочных нефтебазах при обработке больного количества нефтвсодерлэщих вод и низко;* качестве очистка балластной воды. Пропускная способность морской перевалочной нофтебазы примерно в 1000 раз гшпз, чем ка распределительной нефтебазе. При таких боль-плх объемах (на крупных морских перевалочных нефтебазах - 4 тнс. '.¿3/ч) нефтэсодетзЕвцк еод, качество очистки играет большуэ роль.

Кз большинстве горекпх нефтебаз очистные сооружения были по-строэкн в 70-е годы со степенью очистки зеды до 20 мг/л, что в 400 раз превышаем ГЩК.

Если учесть, что при перевалке груза на морской нефтебазе-(гслэзкзя дорога -резервуарннй парк-танкер) млеют касто "Бель -ггяе" дыхания, то экологическое состояние окружающей среды в районе перэззлотаыу. нефтебаз постоянно ухудшатся. Так например, в районе г, Новороссийска с нефтебазы "Езсхарпс" при реализации 30 млн. и3 несяги 'з год в воздух поднимается в виде паров около 50 тыс. тонн легких фракций кештк, которые ежегодно оседают в акватории бухта и на бллзлежапяпс территориях.

Поело разгрузки танкера в качестве балласта набирают воду в

его грузовые ганки. Эту нефтесодержащую балластную воду танкер выгружает в очистные сооружения нефтебазы. Существующие очистные сооружения позволят в восьмидесятые годы собирать на Еент-спилской нефтебазе до 80 гас. тонн нефти в год. Но при данной степени очистки нефтесодержащих вод в бухты морских перевалочных нефтебаз попадает большое количество нефтепродуктов. В Цемесскую бухту в 1976 г. было сброшено с балластными водами 200 тонн нефти, в 1980 г - 160 тонн и в 1989 г. - 40 тонн.

Уменьшение количества сброшенной нефти в бухту связано не с улучшением рабой очистных сооружений, а со строительством по решению международной конвенции 1973 г. танкеров грузоподъемностью выше 70 тыс. тонн с "чистыми" танками, которые составляют 20-30$ от грузоподъемности судна. Поэтому "грязного" балласта такие танкеры привозят намного меньше, что хорошо видно на примере поступления балластных вод на морских нефтебазах в гг. Новороссийске и Вентспилса.

Нефть, попадая на дно бухт, перемешивается с, песком и илом, образует слой, в котором не могут нормально развиваться ни флора, ни фауна.

Огромные выбросы в море органических соединений и нефти привета к тому, что в некоторых местах Черного моря слой чистой вода сократился с 200 ы до 50-80 м. Если этот процесс не будет остановлен, то море и берега на нем превратятся в мертвую зону. Трагедия ¿рала может повториться.

Положение с загрязнениями нефтепродуктами в Северных морях (Балтийском и Белом) хуже, чем в шных, так как восстановительная способность микроорганизмов там намного ниже.

Поэтому эффективность работы очистных сооружений нефтебаз играет огромную роль в состоянии экологической обстановки во всех

морях.

Б связи с этим, встает задача построить в саше короткие сроки для автозаправочных станций и распределительных нефтебаз очистные сооружения на пропускную способность до 10 м3/ч, для яатазно-дорожных и речных перевалочных нефтебаз - до 150 м3/ч и для морских перевалочных нефтебаз - 2 тыс. м3/ч.

Предлагаемая диссертационная работа посвещена исследованию актуальных проблем защиты окружающей среды при транспортировке и хранении нефтепродуктов и разработке на его основе эффективной технологии и технических решений, способствующих выполнению задач по уменьшении вредных выбросов нефтепродуктов в атмосферу и водную среду и созданию ресурсосберегающих технологий.

Работа выполнялась в соответствии с целевыми программами ГКНГ, Госплана СССР, АН СССР 0.02.04 от 18 ноября 1976 г. № 545/228 от 21 октября 1985 г., а также в соответствии с планом научно- исследовательских работ Миннейтепрсма СССР, ВНИШТГнефть и ШНГ им. И.М. Губкина (гос. регистрации 018220079445, 0I860I0I7I3, 018800¿825í).

Цель работы: выполнить комплекс теоретических, экспериментальных. опыгно-промыпиенннх и конструкторских исследований, ка основании которых разработать ресурсосберегающие технологии для высококачественной очистки нефтесодерясащих вод и их промышленного использования с целью обеспечения экологически чистых процессов на нейтетранспортных предприятиях; создание блочных многоступенчатых малогабаритных установок, способных работать в автоматическом ре-знмз с высоким качеством очистки.

Основные задачи исследования определяются сформулированной выше целью и предусматривают:

I. Исследование процесса отделения нефтяных частиц в статических условиях, реяимов работы резервуаров-отстойников, дисперсного

состава нефтесодержащих сточных вод и влияния на него'технологических процессов на нефтебазах.

2. Исследование параметров гидродинамических отстойников ( в том числе толстослойных и тонкослойных), факторов, влияющих на характер отделения нефтяннх частиц, гидродинамики отделения нефтяной пены от воды, условий движения жидкости в каналах различ -ной формы с целью улучшения качества очистки.

3. Определение эффективности работы отдельных узлов флотационных установок и разработка рекомендаций по улучшению гидродинамических характеристик этих узлов.

4. Исследование возможности доочисгки нефтесодержащпх вод фильтрами с различной загрузкой и при различных гидродинамических условиях.

5. Создание методики расчета и. принятие конструктивных решений для разработки нормального ряда блочных многоступенчатых малогабаритных установок по очистке нефтесодержащих вод с высоким качеством.

6. Создание безотходной технологии при очистка нефтесодер&а-идах вод на нефтетранспортных предприятиях.

Научная новизна работы состоит в создании научно-практических основ комплексной и системной разработки технологии очистки нефтесодержащих сточных вод на нефтетранспортных предприятиях, включающих анализ выбора главных направлений в комплексе очистки воды, исследовании и усовершенствовании отдельных элементов сис-- темы, создании нормального ряда малогабаритных очистных установок.

Разработана технология комплексного метода очистки нефтесодержащих сточных вод на нефтетранспортных предприятиях.

Впервые в мировой практике применена вертикальная технологическая схема'гидродинамической связи между отдельными очистными устройствам.

Установлены и проанализированы закономерности изменения гидродинамических параметров в зависимости от технологической схемы обвязки отдельных очистных устройств.

Уточнены расчетные зависимости отдельных параметров при теоретических и экспериментальных исследованиях статических отстойников.

Исследованы вопросы работы толстослойных и тонкослойных динамических отстойников и показана целесообразность использования определенных гидродинамических режимов работы, установки оптимального угла наклона динамических отстойников и других параметров. —-

Разработана и применена новая система отделения-всплывших неф^ тепродуктов и транспортировки их до сборных пунктов. .

Разработана система применения каскада адсорбирупцих фильтров для глубокой очистки нефгесодержащях сточных вод.

Разработан метод комплексного исследования характеристик неф-тесодаркащих вод в статических отстойниках; проанализированы закономерности изменения нефтесодержащей воды в зависимости от времени пребывания в очистных сооружениях.

Предложено ште;латическоэ выраление стесненной скорости всплытия нефтяных частиц.

Определены оптикальнне углы наклона тонкослойных отстойников.

Разработаны метода определения гидравлической эффективности ^работы галогациокных установок.

Исследованы вопросы доочистки сточных нефтесодераащих вод на агаьтрах, заполненных различными адсорбируицими материалами.

Рассмотрены методики очистки нефтесодераапдос вод с концентрацией на входе в фильтр не более 10 мг/л и на выходе из фильтра в пределах ВДК.

При этом предложена систеш насыпных фильтров с гонким слоем фильтрующего материала и обеспечивающих вне окую степень очистки при достаточно длительном фильтрз-цнкле.

На защиту внноодтсд результата теоретических, экспериментальных, опнтно-промшшеннызс и конструкторских исследований, направленных на разработку высококачественной очистки нефтесодеркащих вод и ресурсосберегающей технологии с целью обеспечения экологически чистых технологических процессов на нефгетранспортных предприятиях.

Практическая ценность работы. На основе теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в диссертационной работе, разработана безотходная технология очистки- нефтесодержащих вод до предельно-допустимой концентрации; создана новая технология и методика расчета очистного комплекса, которые рекомендуются использовать при подготовке студентов специальности 0908 ж в системе повышения квалификации руководящих работников и специалистов нефтегазового профиля.

Предложенная вертикальная схема расположения отдельных очистных устройств дала возможность повысить эффективность очистки, уменьшить энергозатраты, значительно уменьшить площадь под очистные сооружения, создать безлюдную эксплуатацию, что привело к резкому сокращению капитальных вложений и эксплуатационных затрат.

Предложены новые конструктивные решения флотационных камер смешения и отстоя жидкости. В'результате использования предложенной конструкции флотатора- резко повысилась эффективность очистки.

Под руководством, автора студенческим конструкторским бюро Государственной Академии нефти и газа км. И.М. Губкина были разработаны нормальные ряды установок для П и Ш категорий распределительных нефтебаз и автозаправочные станпай пропускной способ-

посты) 2 îî'V'i. 4 м3/ч, 6 и3/ч i! пропускной способности 80 м3 /ч, 120 v?Jn к 160 м3/ч для перевалочшгх речных и .челозподорохшк нефтебаз.

Применение и пшктико cïpcaicjiboïra нгйтебаз и н&^еда.рекачгаа-rcj'oc статей! котяос маяохвбаршпк многоступенчатых блочных очтет-гпс-г установок позволяет использовать очищенную воду в оборотном водоснггжекии, s собранные нефтепродукт! но прямому назначении.

Для практического кснольгопатол ? промшштося необходимая документация передает в Черноморской ЗЬрзвяоэт» Г/явтрансйефтк, Одесское Управление Госкошзфгэародукта КНтячн, Гооксг.кефгепро-дуктн Латвии, Госкоинефтепродукта Зет сник, Новгородскому Амурскому Управлениям Госкоакефтепрод?'-.та России к др. 8коиоодчаскв& эЖвит от аггедренпя работа в ЬЬйшофеепроме я Нефтепродуйгссбеспе-

и

чзн1:я со cvai-i'jj б слез 800 тыс. руб, в год.

Кроне экономического оф£зяга в декеааом Еыразанил исаользо-занме указанных установок позволяет улучшить экологическую обстановку в шйоно расположения нефретракспоргных предприятий.

■Апробация,. работы.. Результаты рабой; докладывались ж обсунда-лнсь на ряде технических советах, конференциях и сеггянарах, з частности:

- научно-технических советах ГоскомкеЗтепродучта Российской Федерации (в 1979 г., 1932 г.,1935 г.,138? т.), Госкомнефтепродук-та Украины в 1987 г., Гооксинефтапродукта Эстонии я Латвии в IS87r. и ISS8 г., а такке ка научно-технических советах кейтетраяспоот-ных предприятий в г. Новороссийске (1974 г), Зентспплсе (I97G г), Одессе (1379 г) и др.;

- Всесоюзной конференции по оптимизации трубопроводного транспорта нефти и газа, г. Киев (1973 г);

- Всесоюзном научно-техническом семинаре "Борьб? с потерями нефтепродуктов" ВДНХ СССР, г. Моста (1979 г);

- Всесоюзной научно-техническом семинаре "Охрана окруяащвй среды " ВЛМ, г. Москва (1980 г);

- республиканском научно-техническом семинаре "Природоохранные меры на предприятиях Госкомнефтепродукта РОФСР, ВДНХ г. Москва (1982 г);

- республиканской конференции по охране окрукакцей среда, г. Херсон (1934 г);

- республиканской научно-технической конференции "Повышение эффективности системы нефтепродуктообеспечения на основании технического перевооружения", г. Кировоград (1988 г);

- научно-техническом семинаре "Очистка сточных вод и подготовка воды для проыврдоснабжекия", г. Новополоцк,(февраль 1990 г);

- республиканской научно-технической конференции "Об основных направлениях повышения культуры производства и охраны окрухаадей среда при транспортировке, хранении и отпуске нефтепродуктов", г. Харьков (октябрь 1990 г).

Публикации. По основным результатам работы опубликовано 52 печатных работы, среди которых один учебник, учебное пособие, две монографии и 4 брошюры.

Объем.работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Работа содержит 210 стр. машинописного текста, 88 рис. и 20 таблиц. Список литературы содержит 146 наименований.

Краткое содержание-работы ■

введение. Излагается сегодняшнее видение проблемы экологии в нашей стране и во всем мирз. Показано, что проблема экологии является проблемой выживания человечества. Это положение выдвигает мероприятия по очистке' вредных выбросов в зоздушое я водное пространство земного шара на первое место в развитии любой

отрасли. Особенно это важно на нефтетранспортных предприятиях.

{

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и поставлены основные задачи исследования, показана взаимосвязь мелду отдельными объектами, показана необходимость когямексного подхода к решению ресурсосберегающей технологии и указаны основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой гла^в дан анализ технологий и технических средстз, применяемых для очистки нефтесодерясащих вод на нефтебазах, нефтеперекачивающих станциях и предприятиях других отраслей промышленности.

Многие факторы определяют технологическую схему очистных сооружений. Как показано в работе , выбор схемы зависит от назначения нефтебаз, поскольку количество производственных сточных вод,

изменяющееся в зависимости от времени суток (коэффициент неравно/

мерности), велико для морских перевалочных нефтебаз и мало для распределительных.

Применение того или иного метода очистки обусловлено также дисперсным составом нефтепродуктов в воде и их растворенным состоянием, для определения которого были рассмотрены имеющиеся данные.

Дан глубокий анализ работы очистных сооружений крупнейших морских нефтебаз на примере -Новороссийской и Вентспилской.

В процессе выкачки балластных вод из танкера концентрация нефтепродуктов в воде изменяется в широких пределах от 200 мг/л до 90 тыс. мг/л. Эти изменения зависят от ряда причин: судовой обработки балластной воды до ее выкачки на береговые очистные сооружения, схемы обработки танков, времени выкачки балласта и других причин.

Принципиальная схема выкачки балластных вод на береговые очистные сооружения, используемая в настоящее время, показана на рис I.

Баланс поступления нефти в балластной воле танкер, задерганной на очистных сооружениях и попавшей в водоем, могно представить следущей зависимость!)

где

Г ¿?/=> // <р М

Оу. - количество нефти в балластной воде танкера;

количество задержанной нефти в отстойном резервуара;

- количество задержанной нефти в нефтеловушка;

С - количество задержанной нефти во флотаторе;

/С.- количество нефти, попавшей в море. А!

йзшкость любого очистного сооружения мошо определить го известим формулам. Показано, что можно построить принципиальную схему очистки аефтесодержащюс вод с заданной концентрацией на выходе в зависимости от эффективности и диапазона работы того илз иного соойтания.

На осаошши проведенных исследований предложена методика по шбору кошлекса взаимосвязанных технических решений по энергоэко-логическоиз совершенствованию'систем очистки нефтесодержащих сточных вод.

Каждое очистное сооружение должно работать с определенной степенью 0Ч2СТКИ, обусловленной местом положения в цепочке очисгнкх сооружений. Поэтому справедлива предложенная формула эффективносгл работы всеЗ: цепочки очистных сооружений в зависимости от эффективности работы каждого очистного сооружения:

Г- _ _' ,___

Ч-- и - 0,01 э17Л1^^Т01~эрТ.Т(Г

где

& У? количество нефтепродуктов на входе и выходе ьх. 6Ш.

цепочки очистных сооружений; э2: эп ~ эффективность работы данного очистного сооружения в данной цепочке очистных сооружений.

Представлена схема технологических связей в системе нофте-содержащих вод (рис. 2). Она построена с позиций получения глубокой очистки воды и ресурсосберегающей технологии, т.е. собранные нефтепродукты могут быть использованы по прямому назначению.

Вцбор цепочки последовательных и параллельных связей по этой схеме производится на основании экологических и технико-экономических показателей. Эффективность очистки, осуществляемой по существующей схеме (рис. I) может быть достигнута лишь до 10 иг/л, что превышает ПДК в 200 раз. Предложенная схема даег высокую степень очистки, соответствующую ЦЦК.

Предложен выбор того или иного устройства по отделению нефтепродуктов от воды в зависимости от дисперсного состояния нефтепродукта в яефтесодержащей воде.

Проанализированы результаты исследований ряда авторов по определению дисперсного состава нефтепродуктов в воде.

Приведена зависимость между размерами нефтяных частиц и их количеством.

Даны зависимости растворимости в воде нефти и отдельных видов нефтепродуктов от времени и характера контакта нефтепродукта с водой.

Выявлено значительное изменение дисперсного состава в зависмос-ти от стадии прохождения воды по ступеням очистки.

Одним из основных факторов, влияющих на дисперсный состав, является наличие в технологической еземе насоса. На примере работы одного из центробежных насосов показана зависимость дисперсного состава от кратности пребывания вода в полости насоса (в зависмос-ти от степени перекрытия задвияки на выкидной линии) и от изменения числа оборотов рабочего колеса насоса.

С увеличением числа насосов увеличивается дисперсность нефтяных частиц за счет уменьшения их размера.

Рис. I. Принципиальная схема приема балластных вод с танкера. I - танкер 2 - регулирующее устройство; 3 - буферный резервуар; 4, 5, 6 - очистнке сооружения; 7 - насос.

нефтесодержащая Вода

и 1

1 2

О

□ - И

• й - £) IV ,/|У

I . /н\

'/л

//Г

/к

водоем

Рис. 2. Причкнш-слздственные связи очистных сооругюний, определяйте эффективность очистки.

Методы очистки; I - (1,2,3,4)- гравитационные; П (5,6,7,8) - физико-химические; Ш - (9,10,11,12) - фильтрационные; 1У- (13,14,15) -ультрафильтра цкошщс. .

Показана возможность ограничить количество насосов в схеме до минимального только в том случае, если часть очистных сооружений будет работать в напорном режиме, а часть - в безнапорном.

Учитывая все выше сказанное, необходимо создать технологическую схему очистки нефтесодержащих сточных вод, состоящую из отдельных очистных сооружений, при которой будет достигнута максимальная степень очистки вода при максимальном использовании собранных нефтепродуктов и минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.

Во второй главе исследуется работа статических отстойников, которые, как показали результаты исследований в первой главе, играют существенную роль в комплексе очистных сооружений. На долю статических отстойников приходится примерно 90*98$ отобранных нефтепродуктов из нефтесодержащих вод. Поэтому улучшение их работы существенно влияет на очистку нефтесодеряищей воды.

Работа статического отстойника является цикличной. Цикл - это закачка, отстой и выкачка воды. Из общего баланса времени цикла наибольшее приходится на время отстоя. Улучшение эффективности очистки нефтесодержащих вод и уменьшение времени отстоя являются основными задачами, поставленными при изучении гидродинамики процесса всплытия нефтяной частицы в воде. Если бы нефтяная частица всплывала в отстойнике рдна, то можно было бы применить формулу Адамара-Рыбчинского для определения скорости всплытия. Но, так показывают экспериментальные данные и микрофотографии эмульсии нефти в воде, свободное всплытие одиночной частички нефти в огромном количестве других частиц невозможно. Поэтому одиночная частица будет всплывать в стесненных условиях.

Решением этих вопросов занималось и занимается большое количество исследователей у нас в стране и за рубежом. Анализ литературы по данному вопросу показывает, что движение твердых частиц

происходит по сложным зависимостям. Б работа приведены зависимости для движения твердых шаров в жидкости при свободном падении. Известен ряд исследований по движению твердых частиц неправильной формы в свободном и стесненном осаждении.

При стесненном движении однородных твердых частиц существуют два основнь'з группы формул для определения скорости движения веществ: форцулы , основанные на рассмотрении массы падающих зерен, как фильтрационной среды, через которую жидкость протекает в вертикальном направлении снизу вверх; формулы, основанные на рассмотрении падения в жидкости отдельной частицы, находящейся в массе других частиц.

На основании обобщения первой группы формул, полученных- М. Лева, И.Н. Коганоы, Д.М. Минцем, С .А. Шубетоы и др.., Б.В. Кизельва-тер получил выражение, которое обобщает предыдущие математические зависимости и дает возможность определить скорость стесненного движения твердой истицы при падании.

Однако определять значения скорости по этому выражению в таком виде довольно сложно, так как постоянные в,формуле зависят от другого параметра', который, в свою очередь, зависит от модифицированного числа Рейнольдса и коэффициента сопротивления дм стесненного падения часпшу.

Для нефтяных капель, которые движутся снизу вверх, можно было бы применить выводы указанных исследователей. Однако, движение нефтяных частиц происходит'по более слодаым законам.

В работе дан метод расчета' сегрегации воды и нефти в отстойнике, что связал о с необходимостью описания процесса всплытия ввзрх частиц нефти и -движения частиц, воды в обратном направлении. Такое описание возможно в рамках теории взаимопроникающего движения двух континуумов.

Процесс гравитационного разделения происходит достаточно ызд-

лешго, поэтому можно пренебречь силаш инерции малзх нофтяшх частиц. Для математического описания процесса разделения жидкости в поле сил тяжести будем считать кавдую из компонент смеси -нефть и воду- континуумами приведенной плотности и скорости.

Обозначим объемную концентрацию частиц нефти ^ , а частиц воды ^ . Тогда уравнение сохранения массы для континуума нефти к континуума воды будет иметь вид

Здесь и у? - плотности нефти и воды, ¿¿^ н ¿/с - скорости лишения частиц нефти и воды.

Движение со скоростями ¿¿5 и СС£ обусловлено тем. что нефтяные частицы, всплывая вверх, заставляют двигаться частицы воды вниз. Уравнение движения частиц нефти и воды тлеют вид

Те ^

где р - давление, - ускорение сил тяжести, - силы

взаимодействия мосту частицами нефти, обусловленные относительным движением, - объем отстойника. Насыщенносгьотстойника

нефтяными частицами Тогда

Силу взаимодействия мояно представить через коэффициент сопротивления Ссг

<Г -С ЛС^-Уг) . % а ¿сс

где сХ - характерный размер частицы.

В опубликованных работах сила взаимодействия дм твердых частиц имеет вид

- эмпирический коэффициент

где

V, - & + 4 Û9SS lie ) ^ _ -

г -OC'-ÂT*' '

S'&fjt-O

р - вязкость воды.

Решая совместно эти уравнения и вышеприведенное уравнение движения частиц нефти и воды, получим зависимость для скорости движения нефтяной частицы

1)_u^Â&L^

S 9 У Я 1 + 0,0955у^Г

Если воспользоваться эмпирическими данными С.Ф. Ричардсона и В.Н. Зака для скорости стесненного падения частиц различного размера, то можно" получить универсальную зависимость скорости всплытия частиц _

Us -LLS O'é)

где Uj - скорость свободного всплытия нефтяной частицы, /2 -показатель степени, определяется на основании эмпирических формул в зависимости от числа Рейнольдса и отношения диаметра частицы к диаметра сосуда, в котором всплывает частица.

Поэтому скорость, свободного всплытия, как показано в работе, при разных числах Рейнольдса будет определяться по различным эмпирическим формулам.

lia основании полученных формул было рассчитано время всплытия нефтяных частиц в статических отстойниках стандартных размеров. Данные результаты были опробованы, на лабораторных отстойниках и на стандартных промышленных.отстойниках - резервуарах емкостью 10 тыс. м3.

На лабораторной установке статического отстойника высотой 2 м получена зависимость эффекта осветления воды от первоначальной концентрации нефтепродукта в воде.

Эксперименты проводились при первоначальной концентрации

4200 мг/л и 500 мг/л. Градиент изменения эффективности очистки для некоторых из данных, имеющихся в работе, в зависимости от времени отстоя представлен на рис. 3. Из рисунка следует, что с увеличением концентрации нефтепродуктов в воде эффективность очистки увеличивается. С увеличением времени отстоя эффективность очистки резко уменьшается. В работе показано, что при использовании статических отстойников большой емкости (10 тыс.м3) конечная концентрация нефтепродуктов в воде составляет 400 мг/л при отстое до 48 час. Кроме этого, выявлено, что процесс отделения нефтепродуктов из водЦ. начинается через 2-4 часа после остановки закачки балластной воды в резервуар. Это показывает, что огромные массы воды , находящиеся в движении при заполнении резервуара, перестают двигаться в указанный промежуток времени. Мелко-дисперсные нефтяные частицы не в состоянии преодолеть круговой поток жидкости, и в этот период отделения мелких нефтяных частиц не происходит. Это положение необходимо учитывать проектировщикам и не применять большие резервуары для отделения нефтяных частиц.

В третье^ главе диссертации изложены теоретические и экспериментальные работы по исследованию динамических отстойников при очистке нефтесодержащих вод. Здесь освещены существующие методы и схемы работы различных-динамических отстойников, начиная от простейших (нефтеловушек) и кончая современными тонкослойными отстойниками.

Динамические отстойники тлеют ряд преимуществ перед статическими. Типичным широко распространенным представителем класса динамических отстойников является нефтеловушка. Гидродинамическим особенностям работы этого сооружения посвещены исследования тагах ученых как А.И. Жуков, В.И. Калицун, C.B. Яковлев, И.Л. Мангайт, Л.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, С.М. Шифрин и ряд других.

В основу расчета нефтеловушки был положен постулат, что при

Рис. 3. .Зк&ст осветления в колонне отстаивания нефтасодеряшщей еодк от интериаа времени.

Начальная кондапрация:--- 495 кг/л; —- 4230 кг Д. _

Уровни отбора Ероб: 0,0 ~ 22 см.*, А,А - ЮЗ си; о,а - 20о си.

Ркс, 4. Графк загасиыостл эффекта осветления воды Зф от числа Рейнсшъдса и улет наклона отстойника ¿/3 (градус). I .. 5; н - Ю; Ш - 15; 1У - 10 (+ статический отстой).

слабой турбулизации потока (ранды движения жидкости принимается в пределах •чисел У?е= 6 0001- 8 ООО) происходит коалссценцяя нефтяных частиц и вследствие этого более быстрая очистка иефтесодер-жащей воды. Приведенные в работе исследования влияния режима течения жидкости на процесс отделения нефтяных частиц показал, что, если с увеличением числа Рейнсльдса в области ламинарного движения отделение нефтяных частиц замедляется незначительно, то при переходе в турбулентную зону этот процесс замедляется резко. Это доказывает, что турбулизация потока жидкости не способствует коа-лесценции и препятствует процессу всплытия нефтяных частиц.

В работе показано, что фактор перемешивания жидкости перед входом в установку играет большую роль. Рассмотрены различные ха? рактера структуры потока. Это дало возможность при зкепоримен -тальном исследовании работы отстойников с помощью грассирующих добавок выявить активные и застойные зоны, которые существенно влияют на качество очистки нефтесодерцащих сточных вод. Пути повышения эффективности динамических отстойников заключаются в налаживании равномерного движения жидкости по всему объему отстойника, чтобы не было застойных зон или "короткого замыкания". Экспериментальные исследования на лабораторной установке отстойника и на промышленном динамическом отстойнике показали, что усовершенствование входных и выходных участков динамических отстойников повышает их эффективность на 10+20$. Исследования проводились на нефтесодержащей водеИс добавлением в поток чистой воды трссирующих веществ.

В динамические отстойники вода подавалась насосами, где частицы нефти или индикатора перемешивались с водой. Модель идеального перемешивания предполагает одинаковый состав жидкости по всему сечению сооружения. На основании этого положения можно записать уравнение материального баланса. Количество индикатора, по-

/

ступающего в остойник за время с£2Г , равно сумме изменения его количества в отстойнике и расхода с выходящей жидкостью ; объем жидкости в отстойнике при этом принимается постоянным Wconst. Тогда

aCg/T=шс OcclT ;

1,1 Qx ~ содержание индикатора в поступающей жидкости;

С - мгновенное содержание индикатора в отстойнике. с „ % =

при Сщ, = 0, т.е. при импульсном вводе индикатора, интегрирование уравнения дает:

где безразмерное время;

Z'-среднее время пребывания жидкости в - отстойнике.

Так как в реальных процессах не бывает идеального вытеснения или идеального перемешивания, то для определения эффективности работы данного конкретного динамического отстойника били проведены -экспериментальные исследования. Они показали нецелесообразность использования нефтеловушек, необходимость применения вместо них толстослойных отстойников, в которых можно создать ламинарное течение жидкости. Это значительно повысит эффективность работы динамического отстойника. Во всех исследованиях динамических отстойников применялся импульсный, ввод индикатора (трассатора). - Проведя исследование эффективною! работн горизонтальных и слабонаклоненных толстослойных и тонкослойных отстойников были получены данные, которые показывают, что оптимальным углом наклона у этих отстойников является угол в 10° (рис. 4). Это обстоятельство послужило основанием для изменения конструкции динамических поточных толстослойных отстойников и к созданию очистного сооруне-

ния, в котором вода, двигаясь в полочном отстойнике, одновременно поднимается вверх. Так как толстослойные и тонкослойные отстойники являются напорныии, го их последовательное соединение позволит избежать включения между ними центробежных насосов.

Вертикальное расположение последовательно рабстапщх отдельных очистных устройств дает возмолиость создать технологию целостного гидродинамического процесса без дополнительных энергоносителей. Это, в свои очередьс позволяет резко сократить плеща-да под очистные сооружения. Последнее особенно ваяно для распределительных нефтебаз, так как в процессе урбанизации многие из них оказались в черта городов. На основании всех этих исследований была предложена новая конструкция отстойника, которая защищена авторе-си свидегальством (а.с. М54181).

Кинетика очистки кефтесодержащих вод в толстослойном и тонкослойно!.: отстойниках практически не озслкч«стся. Но благодаря уменьшению высоты слоя отстойника появляется возможность удалять более мелкие нефтяные частпда. Поэтому проведенные экспериментальные исследования дали возможность определить нзобходимые параметры тонкослойного отстойника и создать новуз конструкцию для отделения нефтяных частиц от потока воды, которая приведена на рис. 5.

Механическое отделение нефтяных частиц в динашческих отстойниках является слоганы, в то время, как гидродинамическое отдаление нефтяных частиц достаточно простое, не требупцее использования движущихся деталей и постоянного ухода в процессе эксплуатации.

Применение гидродинамического процесса отделения всплывших нефтяных частиц стало возможным благодаря наклонному типу толстослойных и тонкослойных отстойников.

В работе приведены уравнения движения жидкости в канале ( в одной из ячеек тонкослойного отстойника) и вертикальном отстойни-

2 А.

РЙс. 5. График зависимости эффекта осветления нефтесодеряащей воды от числа Рейнольдса. при разной длине отбора проб:

Ц- 30 см., L2- 45 см., Ь3- 65 см., Ц- ISO см.

I - напорный.резервуар; 2 - вентиль; 3 - толстослойный отстойник; 4 т отвод всплывших нефтепродуктов; : - выход очищенной воды.

ке (стояке) (рис. 6): п

Так как движение жидкости в канале и стояке проходит при ламинарном течении, го после некоторых преобразований получено

Л^с

1ЛЖТУ1 П

йлл

Это уравнение описывает затухание колебания столба жидкости в стояке.

Решение этого уравнения при определенных условиях дает описание колебания уровня воды в стояке. Из него следует, что мо-

мент времени / _ ^¡/Р^

Л9-

вода досгигнет высоты Нс и начнет выталкивать верхний слой нефти из отвода. Но амплитуда колебаний убывает из-за трения по экспоненциальному закону. Поэтому через некоторое вреяя вытекание нефти из стояка прекратится и процесс накопления нефти в стояке возобновится.

Процесс отделения нефти в тонкослойном отстойнике во многом зависит от формы поперечного сечения канала. Движение жидкости и газов в трубах с поперечным сечением некруглой формы изучалось Л. Шиллером, Н. Никура дзе, Л. Хопфом, И.Е. Идельчикоа, Е.Р. Екер-том, Т.Е. Ирвинкм, Л.В. Карсонон, X. Нут теле, Р.И. Ходза и рядом других авторов. В этих работах определены коэффициента гидравлического сопротивления, а также формулы для определения числа Рейнольдса. Последнее имеет большое значение при решенги вопроса

о переходе ламинарного режима течения жидкости в турбулентный в канале толстослойного или тонкослойного отстойника. Так как в работе было показано, что процесс отделения нефтяных частиц происходит гораздо лучше при ламинарном тетании и с уменьшением числа Рейнольде« улучшается, го расчет числа Рейнольдса в том или другом тонкослойной отстойнике играет большую роль. Особенно это важно в противоточннх тонкослойных отстойниках.

Таким образом, экспериментально установлено на лабораторных и промышленных установках, что толстослойные отстойники вполне могут заманить стагкчзскио отстойники-рззервуары и лгбые конструкции нефтеловушек. Применение толстослойных отстойников для интенсификации процесса отделения нефтяных частиц от вода позволяет оптимизировать работу комплекса очистных сооружений, пере -вести дискретный процесс в непрерывный, уменьшить капитальные к эксплуатационные затраты.

Это позволила также создать новую конструкцию очистного сооружения, в котором отдельные блоки распо(лагавтся вертикально, т.е. применить вертикальную схему соединения очистных сооружений без промежуточных энергоносителей (насосов), что улучшило очистку вода, сократило площади под очистные сооружения, уыеяьшшш капиталовложения и эксплуатационные расходы.

По предложенной методике, расчёта очистной установки были разработаны рабочие чертежи малогабаритных установок с пропускной способностью 2 ы3/ч для Ренийской нефтебазы н на 4 ы^/ч для нефтебазы "Заречная" в г. Туапсе, а также на пропускную способность 80 для Вентспилской нефтебазы. Установки были построены и приняты в эксплуатацию.

В четвертой главе рассматривается очистка нефгесодеряащих вод фюгащонными методами. Гравитационными методами можно очистить воду от диспергированных нефтепродуктов до 20+30 мг/л.

[

I

Флотационные методы даст возмржнооть снизить концентрацию нефтепродуктов в воде до 104-15 мг/л без применения коагулянта, при этом собранные нефтепродукты не теряют своих основных свойств. Для очистки нефтесодержащих вод наибольшее распространение получила напорная флогапдя. При атом процессе загрязненная вода подается в нижнюю часть флотатора, а отбирается в верхней. Это позволяет установить флотатор ь вертикальную цепочку очистных сооружений после толстослойного и тонкослойного отстойников."

Флотационный способ очистки нефтесодержащих сточных вод из -вестей сравнительно недавно, примерно 30*40 лет; его применение связано с весьма высоким эффектом очистки при незначительном времени пребывания нефтесодержащих вод во флотаторе (20-30 мин); простотой конструкции, небольшими капитальными и эксплуатационными затратами.

Сложность физико-химических процессов, протекающих при флотации, требует глубоких теоретических исследований, разработки простых и высокоэффективных устройств, интенсификации использования действующих установок.

Исторически в наука сложились два направления в исследовании флотации: американская школа во главе с А.Ф. Таггаргом и наша, основоположниками которой следует считать ПЛ. Ребиндера, Д. Л. Талмуда, A.M. Фрумкивд, А.П. Таубмана. В разработку теории флотационного процесса внесли большой вклад В.И. Классен, A.M. Годен, В Л. Глембовскнй, Н.Ф. Резник, И.И. Караваев, Е.А. Стахов, И.Л. Мархасин и другие ученые.

Все виды флотационных процессов могут быть определены, как процессы молекулярного прилипания частиц флотируемого зещества к поверхности раздела двух фаз. Эти являения обусловлены избытком свободной поверхностной энергии на всех участвующих в процессе по-верзносгях раздела. Физико-химические поверхностные явления позво-

/

ляюг использовать мсжмолвкуляршге силы сцепления тем, где ош но компенсированы, б пограничных слоях у шгфазншс поверхностей раздела. Процессы молекулярного прилипания обусловлены явлениями сдачивания, возникающими при соприкосновении грех фаз: частица нефти- вода - газ.

Модель флотационного процесса иожег рассматриваться, как совокупность различных этапов, каздый из которых оказывает большое влияние на результаты очистки.

Для напорной флотации в качестве первого этапа является расг-ворение воздуха в вода .Вторым этапом следует считать выделение пузырьков воздуха из пересыщенного раствора в камере смешения. Минимальный разыер пузырька воздуха, выделившегося из раствора, зависит от поверхностного натякевия на границе вода-воздух <2^/-е перепада давления йр при выпуске воды в камеру смешения

. . т- . гг

др

Начальный размер пузырька и его жизнеспособность зависит таете от условий выпуска воды во флотатор. Флотационный процесс будет проходить успесно, если происходит непосредственное столкновение пузырьков воздуха и нефтяных частиц, скольжении частиц по поверхности пузырьков, выделении пузырьков на поверхности частиц и при любом сочетании этих-явлений. Вероятность флотации можно рассматривать как '

где /2.; ¡^ - вероятность столкновения частицы с пузырь-

ком, закрепление частицы при столкновении, сохранение закрепившейся частица на пузырьке и удержание частицы в пене. Влияние каждого фактора следует ■учитывать при разработке конструкции флотатора .

Одним из основных элементов флотатора, от работы которого во шогом завЕсят эффективность очистке, являзтся камера смешения вода с воздухом, с находящимся внутри водораспределителем. В дне

сертацил дается анализ работы различных водораспределителей и показаны их достоинства и недостатки. Одним из лучших водораспределителей является конструкция типа Сегнерова колеса. Но в больших флотаторах зга конструкция становится громоздкой, неудобной в эксплуатации и быстро выходит из строя в агрессивных средах.

Поэтому необходимо было найти альтернативное решение, при котором, не ухудшая качества водораспределителя, были бы созданы условия хорошего смешения при упрощении конструкции.

Кроме этого, исследовались четыре модификации флотатора: I -с боковым выпуском воды в смесительную камеру без водораспределительного устройства с глухой стенкой между смесительной и отстойной камерами; 2- с боковым выпуском и дырчатой перегородкой между смесительной и отстойной камерами; 3- с тангенциальным водораспределителем и глухой стенкой между камерами и 4 - с тангенциальным водораспределителе!.! п дырчатой перегородкой между камерами. Во всех четырех случаях при одной и той же пропускной способности флотатора трассирующая добавка в смесительной камере появлялась через 6-7 сек. Дальнейшее движение воды во всех четырех случаях происходило по разному. -

.Анализы проб из смесительной камеры показали, что предложенная конструкция водораспределителя соответствует необходимым требованиям - количество и качество образующихся пузырьков воздуха и их перемешивание с нефт есодержащей водой создают нормальные условия для соединения частиц нефти и воздуха. В то же время кам^ имеет простую конструкцию и не имеет движущихся деталей. Общий вид экспериментальной установки флотатора показан на рис. 7; результаты исследований различных конструкций флотаторов - на рас.8.

Кривые откликов измзнения концентрации трассирующей добавки на модели флотаторов разных модификаций при импульсном введении трассатора показывают, что последний вариант является лучшим из

йс. 7. Схема установки моделш флотатора усовершенствованной, конст-цзщт <4). '

I - ианоаетр; 2 - дроссельное устройство; 3 - впуск трассагора; 4 - корпус флотатора; 5 - кольцевая стенка; 6 - отстойная камера; 7- кольцевая перфорированная стенка флотационной камеры; 8 - фло-тгшвонная кашзра; 9 - смесительная камера; 10 - водоотводящий лоток.

д

сз.

т-

^Х1

1 \ /1

1 1/1 л [V*

1 II Ь 3 \ V

п Г? V Гл .Л

\\

Щ г II \ о— — —о---

10

15

20

25

30 мин.

Ейс. 8. Кривые откликов на модели флотатора различной модификации Ери импульсном вводе индикатора.

есох испытуемых. В нем нет длинного шлейфа, указывавшего на наличие застойных зон, и нет большого пика, указывающего на решы "короткого замыкания". Эта модель флотатора имеет тангенциальный водораспределитель к систему отвода нора створившегося воздуха, а также дырчатую перегородку между камерами смесительной и отстойной.

При сопоставлении эффективности работы различных конструкций, упомянутых выше, и изменении гидродинамики в отстойной камере следует отметить, что застойные зоны во флотаторе уменьшились с 48% до 22%, а коэффициент объемного.использования увеличился с 26? до Эти цифры говорят о том, что улучшенная конструкция работает гораздо эффективнее, ко и в ней имеются резервы для дальнейшего улучшения работы флотатора.

Вторым важным узлом во флотаторе является узел сбора пены с поверхности воды. Существующие скребковые усгройег'ва, особенно в больших флотаторах с диаметром до 30 м, имеют очень сложную конструкцию фермы, на которой закреплен скребок для удаления пенн с поверхности воды в отстойной камере. При этом два крыла скребка одновременно соприкасаются по всей своей длине со сборным желобом.

Предложенная в работе конструкция скребка (а.с. .'£39319) устанавливается не по радиусу, а под определенным углом к радиусу. Это позволяет перемещать пену от периферии к центру, а в центре установлен сборный желоб небольшой длины. Так как скребок и желоб расположены друг по отношению' к другу под углом, то усилив преодоления сопротивления резко уменьшается. Эта конструкция была выполнена на одном из' флотаторов нефтебазы Шесхарас и хорошо себя зарекомендовала. Эти разработки рекомендованы проектным институтам, что позволит при конструировании флотаторов повысить эффективность и надежность их работы и улучшить качество очистки от

нефтепродуктов. Прозеденные испытания усовершенствованной модели подтвердили, что в очищенной воде количество нефтепродуктов не " превышает 10 мг/л.

В пятой удаве изложены результаты научно-экспериментальных исследований и конструкторских разработок, завершившихся созданием нового вида очистных устройств. В ней изложены основные требования к конструкции установки по очистке нефтесодеряащих стотг. ных вод и требования к технологическому процессу очистки воды.

Как было показано в предыдущих главах, последовательная работа тонкослойного и толстослойного отстойников и флотатора дают возможность снизить концентрации нефтепродуктов на выходе из последнего очистного устройства до 10 иг/л, т.а. в 200 раз превосходящую ВДК. Ео как было показано выше, такая концентрация нефтепродуктов в сбрасываемой воде водоемы наносит огромный ущерб окружающей среде. Поэтому необходимо после флотатора провести tío -лее глубокую доочисгку нефтесодержащей воды, ша можно сделать с применением различных адсорбирующих фильтров.

В настоящее время известно большое количество адсорбционных материалов.

Проведенные в работе эксперименты показали, что использование одного фильтра не дает ожидаемого.эффекта. Исследования адсорбционных способностей проводились, как прайм», многими авторами при большой концентрации загрязняющих веществ.

Для решения этой проблемы, были созданы лабораторные установки в ГАНГ ем. ¡1.1!. Губкина и в г. Николаеве совместно с НПО ''ГОР". На данных установках проверялась способность фильтров задерживать мельчайше частицы нефтепродуктов и растворенные в воде нефтепродукты. Концентрация измерялась -до и после каждого фильтра с помощью фотоэлектрокалориметра. В качестве первого фильтрующего материала применялся широко доступный и легко сжигаемый: дре-

аз.

ввсная стружка и опилки. В качестве второго адсорбирующего материала применялся активированный уголь. Такая комбинация фильтров дала возможность гарантировать на выходе концентрацию нефтепродуктов 0,5 мг/л. Так как такую концентрацию фотоэлектрокалориметр не может измерить, то отдельные пробы проверялись на масспектреметрэ.

Применение пылеобразного активированного угля позволило довести концентрацию нефтепродуктов в воде до ПДК.

В результате проделанной работы был создан метод расчета установок по очистке нефгесодержапщх вод с выходной концентрацией нефтепродуктов 0,05 от/л.

Как было сказано выше, на распределительных нефтебазах количество сточных кефтесодержащих вод находится в пределах 5 м3/ч. Для осуществления высококачественной очистки разработан нормальный рад установок с пропускной способностью 2 хР/ч, 4 ы3/ч, 6 м3/ч, которые собираются в заводских условиях и являются малогабаритными, многоступенчатыми, легко транспортируемыми железнодорожным и автомобильным транспортом. Для перевалочных нефтебаз предложен ряд установок с пропускной способностью 80 м3/ч, 120 м3/ч, и 160 м3/ч, которые монтируются в стандартных стальных вертикальных резервуарах объемом в 200 ы3 и 400 м3.

Оригинальность концепции созданного очистного сооружения нового поколения заключается в том, что в напорной части сооружения проводится предварительной отделение нефтепродуктов, а в безнапорной - окончательное отделение. С этой целью жидкость из нижней части сооружения; проходя различные ступени очистки, поднимется вверх, а на завершающей стадии опускается вниз, проходя ряд фильтров.

На основании теоретических, экспериментальных и опытно-конструкторских исследований была разработана безотходная технология очистки нефгесодержапщх вод с концентрацией, равной ВДК, з созда-

нн уникальные конструкции очистных установок: малогабаритные блочные транспорта б адьнн о установки в ыногосокционном исполнении и круши очистные сооружения в блочном исполнении для очистки нефгесодеркащей вода более 100 ы3/ч.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДИ

1. Анализ состояния очистных сооружений на нефтетранспорткых предприятиях показал, что они ке соответствуют современным требованиям.

Еолъиенство их вообще не оснащены очистными сооружениями, а существующие занимают больше площади, дорогостоящие и энергоемкие. В связи с этим, вопросы экологии в нефтяных и газовых отраслях промышленности стоят очень остро. Для их решения необходимо совершенствование и упрощение установок по очистке нефтесодержащих вод с цвльв улучшения качества воды, снижения капитальных вложений и эксплуатационных затрат, уменьшения занимаемых установками площадей.

2. Выявленные закономерности изменения дисперсного состава нефте-содержацах вод по мере их движения в каждом из очистных сооружений положены в основу разработки технологии очистки в многоступенчатой системе.

Показано, что на дисперсный состав влияет наличие насосов, поэтому целесообразно ограничить количество насосов в цепочке 0чистны1 устройств.

Предложена принципиальная схема очистки с заданной концентрацией ва внходе в зависимости от эффективности и диапазона работы того или иного очистного сооружения. При этом обеспечива-- ется ресурсосберегающая технология очистки воды, т.е. собранные нефтепродукты могут быть использованы по прямому назначению.

Выбор цепочки последовательных и параллельных связей по этой схеме производится на основании экологических и технйко-эконо-мических показателей.

3. Исследованы теоретически и экспериментально процессы всплытия нефтяных частиц в свсбодкж... и стсспеппых статических и дикаш-ческих условиях, и показана возможность применения полученных решений для расчетов технологических процессов. Доказано, что использование стандартных стальных или железобетонных резервуаров, как статических отстойников, нецелесообразно. Разработана толстослойный отстойник новой конструкции, который вместе с тонкослойным рекомендован к эксплуатации вместо вышеупомянутых статических отстойников. Использование толстослойного отстойника существенно повысит качество очистки вефтесодер-яапззх вод, сократит время отстоя и улучшит технико-эконодачвс-показатели.

В работе предложена методика расчета толстослойны: ж тонкослойных отстойников.

4. Установлено, что наклон поточных динамических отстойников играет существенную роль з эффективности очистки. Определен спти-мачьннй угол наклона.

Создание напорных динамических отстойников с восходящим потоком жидкости явилось основой для разработки принципиально нового типа установок с вертикальной планировкой. Зто позволило применить новый метод сбора вешившей нефти в динамическом отстойнике. Теоретические к экспериментальннэ исследования дали возможность создать новую конструкцию отбора нефтепродуктов из толстослойных и тонкослойных отстойников.

5. Разработан новый способ подачи воздухонаскщенной воды в смесительную камеру флотатора. Полученные результаты исследований работы смесительной и отстойной камер флотатора при различных

гидродинамических условиях движения воды дали возможность значительно улучшить показатели очистки нефтесодвржащих вод. Исследованы вопросы сбора нефтяной пены с поверхности флотатора и предложена новая конструкция скребка, которая улучшает процесс сбора пены при уменьшении энергетических затрат. Предложенные решения дали положительные результаты при внедрении на промнш-ленных круглых флотаторах большой производительности.

6. Для достижения высокой степени очистки нефтесодеркащих вод были исследованы вопроси последовательной работы насыпных каркасных фильтров с различными адсорбирующими материалами при определенных условиях эксплуатации. Впервые в современной практике очистки на фильтрующую загрузку подавалась нефгвсодерзащая вода с малой концентрацией нефтепродуктов. Исследования последовательной работы адсорбирующих фильтров при минимальной концентраций нефтепродуктов, полученной предварительной очисткой, и различных скоростях фильтрации, позволили создать конструкцию установки, при которой концентрация нефтепродуктов в стойкой воде соответствовала бн ВДК.

В процессе исследований были определены сроки работы фильтрующего "элемента без регенерации, что определило ыекрегенерацк-онный период каждого фильтра в отдельности и всей установки в целом.

7. Обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований в области очистки нефтесодерйащих вод на нефтетранс-портных предприятиях показало, что' при минимальных и максимальных концентрациях нефтепродуктов в сточных водах возможно создать гидродинамические условия для последовательного движения воды в очистных установках различного типа и достичь' концентрации нефтепродуктов на выходе из установки, равной ЦЦК. Впервые в мировой практике применена вертикальная схема располо-

женил очистных устройств, что дало возможность резко повысить эффективность очистки нофгвсодераащих вод, уменьшить энергетические затраты, снизить капитальные и эксплуатационные расходы при безлюдной технологии обслуживания и минимальных занимаемых площадях. Проведенные исследования позволили создать нормальный ряд установок по очистке нефтесодеркапщх вод различной производительности для распределительных нефтебаз, насосных и компрессорных станций трубопроводов и для перевалочных железнодорожных и речных нефтебаз.

Основные результата диссертации изложены в опубликованиях * работав

1. Роев Г .А. Очистные сооружения газснефтеперекачивапцих станций и нефтебаз. Учебник. М. Недра, 1981. 240 с.

2. Роев Г.Л. Очистные сооружения газонефтеперекачивавдих станций и нефтебаз,- М., 1979, Учебное пособие, внутривузовское издание, 78 с.

3. Роев Т.А., Юфик S.A. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов,- Ы.: Недра. 1987, 224 с.

4. Боев Г.Л., Хайдин П.И. Мембранное разделение в нефтетранспорт-1шх технологических дрощзссах.- М. Недра. 1991, 125 с.

5. Роев Г.А., Бобровский С.А., Денисов A.A., Щербакова Р.П. Усовершенствование методов механической очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты. - ВШЙОЭНГ, Транспорт и хранение нефти и газа, 1976, 59 с.

S. Роев Г.Л., Денисов A.A., Щербакова Р.П. Анализ работы очистных сооружений на нефтебазах (обзор литературы).-ВБИИОЭНГ, Транспорт и хранение нефти и газа, 1977, 51 с. 7. Степанец Л.Г., Роез Г,А. Технико-экономический анализ работа доочистных сооружений нефтебаз.- ВНИИОЗНГ. Транспорт л хранение нефти и нефтепродуктов, 1982, ИЗ, 55 с.

SS.

8. Хайдан П.И., Роев I.A., Яковлев Е.И. Современные методы очистки нефтесодераащих вод. М. ВНИИОЭНГ, 1990 (обзор информации, сора "Транспорт и хранение нефти"), 65 с.

9. Роев Г.А. Влияние внутреннего давления на потерю напора в ллоско-сворачиваешх трубах и резиновых шлангах.- М: Недра, Нефтяное хозяйство, I9S2, й7.

10. Роав ГЛ. Исследование и разработка методики гидравлического расчета плоскосворачиваеыых труб при движении в них жидкости и газа,- Тезисы докладов на конференции по.итогам научно-исследовательских работ 1963 года, М. 1964, с. II.

11. Ыарон В.И., Роев Г.А. О коэффициенте гидравлического сопротивления плоскосворачиваемой трубы .- Тематический научно -технический обзор ВНИИОЭНГ, 1965.

12. Марон В.И., Роев Г.А. Падение давления при движении.жидкости в плоскосворачиваешх трубах. - ВНИИОЭНГ. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1966.

13. Марон BJ1. , Роев Г.А. Гидравлическое сопротивление плоско-сворачиваемой трубы при ламинарном режиме,- ВБИИОЭНГ, Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1966.

14. Бобровский С.А., Роев Г.А., Шкаров С.П. Определение оптимального пешка работы закрытых отстойников.- ВНШОЭГазпром, Экспресс-информация, 3976, fö7, апрель.

15. Макаров С.П., Роев Г.А. Разделение водо-нефтяных смесей для очистка воды.- ВНИИЭГазпром.. Экспресс-информация, 1976, МО.

16. Роев Г.А. Выбор схемы очистных сооружений.- ВНИИЭГазпром, Эксцресс-информация,- Геология, Бурение, 1976, №12.

17. Роав Т.А. Анализ работы очистных сооружений морской перевалочной нефтебазы. - ВНИИОЭНГ, Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1976, JS9.

18. Розв Г .А., Денисов A.A. Исследование кинетики очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты при отстаивании,- ВНШОЭНГ, Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1977, Лв.

19. Денисов A.A., Роев Г.А. Работа сооружений по очистке балластных вод.- БШИОЭНГ, Транспорт ж хранение нефти и нефтепродуктов i 1977,

20. Роев Г.А., Макаров С.П., Субагио Роден. Установка для очистки балластной воды от нефтепродуктов. - ВНШОЭНГ. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. 1977, 1110.

21. Макаров С.П., Роев Г.А. Проектирование закрытых отстойников для очистки пластовых вод .- М: Недра. Газовая прзмзилен-ность, 1973, ¡59.

22. Шкрсов Д.Е., Юфия В.А., Роев Г.А. О возможности использования электромагнитных. полай для очистки, нефтесодерзшщх сто-kqb. - ВЕИИОЭНГ. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1978, Ш}„

23. Денисов A.A.. Роев Г.А., Степанед Л.Г., Субагио Роден. Эффективность работа глубоких отстойшх.рззервуаров при очистке неятесодеркащюс сточных вод. ВНШОЭНГ. Транспорт и хранение не$ти и нефтепродуктов, 1978, Й1Г.

24. Макаров С.П., Роев Г.А. Защита окружающей среды на нефтеперекачивающих станвдях.- Тезисы докладов Всесоюзной конференции по оптимизации трубопроводного транспорта нефти и газа. Киев, 1979. ,

25. Денисов A.A., Роев Г.А. Количественная оценка гидравлической эффективноеш отстойников.- ВНШОЭНГ, Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1979, №4.

26. Денисов A.A., Роев Г.А., Сгепакец Л.Г., Субагио Воден. Повышение эффективности нефтеловушек при помощи вставных элекен-

/о,

гов о наклошшш параллельными шкстилги!, - В!ШйЗНГ. Транспорт а хранение нефти и нефгепродухсго:; s IS7S, Jio.

27. Роез Г./.., Макаров С. П., ДеннаоЕ A.A. h;axm работы очистных сооррзшЛ »»рекой авревалсчноЕ нефтоазг,ч,~ Труда ШНХгёШ Ш£. Й.Ы. Губкина, вып. 141, IL: Недра. 2979, с, 133-133.

28. Макаров С.П», Роев Г..'., Зксперикекталънке исследования работы закрытых отстойников. - Труды ШНХиГП ш- И,М. Губкина, вып. 141» IL: Кедра, 197Эг с. 140-155.,

29. Пярыоз А.Е., Щиш В.А.» Розе Г.А., Денисов ¿.i. ££ссугодова-ше электромагнитного способа очистке нефтвссдертагмх стоков.-Труда ¡ЖКиГП им. И.М. Губкина, вш, 141, Ш Недра, 1979.

с« ZoS--—♦

30. Макаров С.П,, Роев Г»А. Исследование работы напорного отстой-кика. - Баку, Нефть и газ, I9S0, £3.

31. Ровз Новый очистной комплекс. ~ М: Недра, Нефтяник, 1980,

32. Роев Т.Д. Установка для очистки пефтесодерЕгщах сточных вод. ЩШТЗнефтехик. Транспорт и хранение нефти, к&фтепрэдукгоЕ

и углеводородного сырья. 1980, #5.

33. Денисов АЛ., Роев Г.А. Оатимигация толщины слоя зада при отстаивании кефтесодеркащих вод. - В1Ш0ЭНГ. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1931, JS.

34. Баранова С.Ц., Роез Г.А., Стеоднед .1.Г. Выбор оптимальной cxaia атаегкн нз нефтебазах.' - ВККГОЭНГ.- Транспорт и хранение кефтк и нефтепродуктов. I9SI, Но.

35. Роез Г.A. Охрана окружающей среды при транспортировка нефте-лродугтов. - Сборшгк трудов МИЕХиГИ им. K.1L Губкина, вып. 153. Проектирование, сооружение и эксплуатация магистральных трубопроводов, IS80, с. I49-I5I.

36. Роев Г.А., Денисов A.A., Субагао Роден. Исследование эффективности работы отстойника непрерывного действия при очистке нефгесодержащнх вод. - Сборник трудов ШНХпГП им. U.M. Губкига. .вып. 153. Проектирование, сооружение и эксплуатация магистральных трубопроводов, i960, с. 158-166.

37. Ширшов В.А., Роев Г.А. Использование принципов электромагнитной гидродинамики для очистки сточных вод от диспергированного нефтепродукта, - Сб. трудов МИНХиГП ел. И.М. Губкина, вып. 153. Проектирование, сооружение и эксплуатация магистральных трубопроводов, 1980, с. 166-172.

38. Роев Г.А. Способ отбора нефти в напорном отстойнике М. Нефтяник, 1982, JS6.

39. Роев Г.А. Оптимизация очистки нефтесодержащих сточных вод.-Тезисы доклада на семинаре ВДНХ СССР. Природоохранные меры на предприятиях Госкомнвзртепродукта P0ICP. Москва. 1982.

40. Роев Г.А., Панин A.B. Основные направления развития малогабаритных очистных сооружений на нефтебазах. - Тезисы докла-

■ да Республиканской научно-технической конференции "Повышение эффективности системы нефтепродуктообеспечения на основе технического перевооружения", Кировоград, 1988, с. 52-53.

41. Роев Г.А., Хайдин П.И. Применение мембран для разделения газовых сред.- депонированные работа, 1988, Ш, с. 1£9 .

42. Роев Г.А., Пресняков Е.Р. Доочисгка нефтесодеряапдах сточных вод. - Тезисы доклада на научно-техническом семинаре "Очистка сточных вод и подготовка вода для промводоснабжения", Новопояоцк, 1990, с. 12.

43. Соловьева E.H., Роев Г.А. Перспективы использования мембран-

\

ной технологии разделения га.}ов для сокращения потерь нефтепродуктов в резервуарах хранения. Тезисы доклада на научно-технической конференции "Об основных направлениях повышения

АЛ.

культур] производства и охраны окружающей среды при транспортировке, хранении а отпуске нефтепродуктов". Харьков, 1990.

44. Роев Г.А., Манукян М.В., Пресняков Е.Р. 0 работе лабораторной установки по очистке нефтесодержащих вод. Тезисы доклада на научно-технической конференции "Об основных направлениях повышения культуры производства и охраны окружающей среда при транспортировке, хранении и отпуске нефтепродуктов? Харьков, 1990. •

45. Роев Г.А., Чарный И.А. Исследование ж разработка методики гидравлического расчета плоокосворачаваемых труб при движении

в них жидкости и газов.- Госкомитет по делам изобретений и »

открытий. Удостоверение M677I, 1964.

45. Бобровский G.A., Щербаков С.Г., Роев Г.А. .Авторское сввде-телхлтво M54I8I "Установка для очистки балластных и сточных вод от нефтепродуктов". 1974,

47. Роев Г.А., Вфин В.А. Авторское свидетельство & 639819 "Флотатор для очистки сточных и балластных вод от нвртепродук -тов",- Бюллетень Й48 , 30.12.1978.

48. Байнруб 1.Я., Макаров С.П., Роев Г.А., Чулин В.М. Авторе е свидетельство "Гравитационный отстойник для очистки нефте-содергащих вод" . - Бюллетень &23, 25.06.80.

49. Макаров С.П., Роев P.A., ЮЭин В.А. Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения очистного устройства. ШЕХд

Ш им. И.К. Губкина. Утзернден эам.нач. Главтрапснефти Миннеф-ти СССР. ХП. 1978. ..' " .

50. Денисов A.A., Роев Г.А., йфш В.А. Нетолика испытаний и количественной оценки эффективности работы отстойников непрерывного действия при очистке нефтесодержащих сточных вод.