Очистка льяльной воды – какой способ сепарации лучше?

Сброс льяльных вод с содержанием нефтепродуктов более 15 ppm в открытое море, а также в жизненно важные водоемы – и с еще меньшей концентрацией, строго запрещен международным законодательством и карается крупными штрафами.

По этой причине все суда должны быть оснащены системами очистки льяльных вод, причем для предотвращения использования неэффективных решений все оборудование должно быть протестировано и соответствовать требованиям резолюции MERC.107 (49).

Вопрос Альфа Лаваль: «Кажется странным, что после установки на борту определенные системы не могут обеспечить такое же качество работы, которое они демонстрировали на сертификационных испытаниях. В чем же дело? И почему при наличии на рынке дешевых сертифицированных систем очистки льяльных вод некоторые компании-судовладельцы инвестируют в более дорогостоящие технологические решения?»

Сначала давайте рассмотрим общее положение дел.

Понятие «льяльная вода» с трудом поддается четкому определению. 50 лет назад льяльные воды состояли в основном из смеси воды и дизельного топлива. В наше время в их состав кроме воды могут входить тяжелое топливо, смазочное масло, масло для гидравлических систем, моющие препараты, присадки к маслам, химикаты, каталитические частицы, сажа и прочие твердые частицы (шлам). Сегодня очистка льяльной воды предполагает ее трехфазное разделение, при этом третьей фазой является шлам.

В секторе морских перевозок используется огромное количество химических веществ - для проведения мойки, а также для ремонтных и сервисных работ в машинном отделении, причем многие из них созданы на основе ПАВ. В силу этого данные вещества способствуют образованию суспензий и эмульсий, которые очень трудно разрушить в бортовой системе очистки льяльных вод. Эмульсия представляет собой смесь нефтепродуктов и воды, в которой мельчайшие частицы нефтепродуктов равномерно распределены по всему объему воды. Образование стойких эмульсий приводит к снижению эффективности сепарации и становится проблемой, когда стабилизация эмульсии вызвана ПАВ и частицами.

В соответствии с требованиями Международной конвенции по предупреждению загрязнения с судов (МАРПОЛ) в международных водах разрешается сбрасывать за борт очищенные льяльные воды с концентрацией нефтепродуктов не более 15 ppm. Некоторые правительства, региональные и местные органы власти устанавливают еще более жесткие требования. Например, в территориальных водах США, в Балтийском и Северном морях сброс прошедшей очистку льяльной воды разрешен на расстоянии не менее 12 морских миль от берега.

В будущем ожидается дальнейшее ужесточение законодательства и снижение допустимой концентрации нефтепродуктов в воде, сбрасываемой в море, до 5 ppm (в акватории Великих озер такое ограничение уже действует), и полное запрещение сброса в жизненно важные водоемы.

Методы контроля, используемые государственными агентствами и другими уполномоченными органами, становятся все более эффективными и сегодня включают как воздушные, так и космические средства определения фактов разлива углеводородов в Мировом океане.

Сертификация сепараторов

До 1 января 2005 года резолюция IMO MERC.60 (33), определявшая правила подтверждения пригодности оборудования для использования на борту судов, требовала проведения тестирования сепараторов льяльной воды с использованием смеси только из воды и нефтепродуктов.

Сегодняшние нормативы IMO (резолюция МЕРС.107 (49)), начавшие действовать с указанной даты, требуют, чтобы помимо проверки качества удаления из льяльной воды нефтепродуктов сепараторы, предназначенные для очистки, тестировались на стойких эмульсиях (с включением тонкодисперсных частиц и химикатов на основе ПАВ). Системы очистки льяльных вод должны также иметь монитор с функцией памяти, обеспечивающий отображение даты, времени, текущего статуса системы и выдачу аварийного сигнала о превышении допустимой концентрации нефтепродуктов. Все данные о работе системы должны сохраняться на протяжении 18 месяцев.

Традиционные технологии

Существует целый ряд других, менее эффективных методов очистки льяльных вод, например:

химическая очистка, абсорбционная фильтрация, мембранная фильтрация, традиционная коагуляция. Все они являются статическими технологиями, изначально предназначенными для работы в режиме периодической загрузки, когда обработка огромного объема льяльной воды ведется в течение короткого времени.

Для систем, реализующих эти технологии, характерны большие объемы отходов и значительные объемы потока на обратную промывку. Фильтрующие элементы, активированный уголь и элементы коагуляторов требуют замены при загрязнении. В системах с использованием коагулирующих химических реагентов до 25% объема обработанной льяльной воды превращается в отходы, и она должна быть сдана на береговые предприятия для последующей переработки и с возмещением затрат оператором/судовладельцем. Обслуживание таких систем весьма трудоемко, а эксплуатация сопряжена с необходимостью частого контроля рабочего процесса.

Альфа Лаваль считает, что, наверное, одним из самых существенных недостатков всех этих систем (за исключением систем мембранной фильтрации) является снижение их эффективности в суровых погодных условиях открытого моря и при образовании в льяльных водах стойких эмульсий. Эти связано с тем, что в данных технологиях используется естественная сила гравитации, действие которой легко преодолевается при колебаниях судна даже во время умеренного волнения. В итоге страдает качество обработки. Проблемы в этих системах вызывают и резкие скачки концентрации нефтепродуктов.

Традиционные статические системы, предназначенные для обработки определенных порций продукта, часто оказываются не в состоянии обеспечить необходимое качество в реальных условиях. Поэтому возникает вопрос: каким же образом подобные системы проходят сертификацию на соответствие требованиям IMO?

Ответ связан с особенностями самого процесса тестирования. Трудно поверить, но испытания на проверку работы в условиях, соответствующих реально существующим на судах, находящихся в открытом море, проводятся недостаточно длительное время. Почему это так важно?

Оборудование тестируется при использовании только одного химического продукта, хотя, как указывалось выше, реально льяльные воды представляют собой целый коктейль из нефтепродуктов, различных химических веществ и частиц, находящихся в эмульгированном состоянии. Продолжительность эмульсионного теста составляет всего 2,5 часа - время, за которое фильтры в реальных условиях еще не успевают забиться или полностью заполниться нефтепродуктами и частицами.

Но самое удивительное состоит в том, что тестирование проводится на суше, в стабильных условиях, без имитации килевой и бортовой качки, имеющей место в реальных условияx и проходящей большую часть времени при нахождении судна в море.

Как отметил представитель Альфа Лаваль: «Если бы при тестировании традиционных статических систем использовался реальный коктейль льяльных вод, в испытаниях моделировались реальные условия морского волнения, а сами испытания велись круглосуточно на протяжении 20 дней, использование данных систем было бы немедленно запрещено».

Центробежная сепарация

Нет никакого сомнения, что наиболее эффективным техническим решением для данной области применения являются динамические системы очистки льяльных вод, в которых используется метод центробежной сепарации, реализованный посредством высокоскоростных тарельчатых сепараторов.

Действующая в статических системах сепарации естественная сила гравитации (нагрузка 1g) в таких динамических системах может быть увеличена в тысячи раз. Один обычный центробежный тарельчатый сепаратор равен по эффективности традиционной статической системе с площадью отстоя 20 000 м2.

Кроме того, гироскопический эффект жидкости, вращающейся с высокой скоростью внутри барабана сепаратора, нивелирует воздействие килевой и бортовой качки. Результат - неизменно высокая эффективность разделения компонентов. Центробежные тарельчатые сепараторы уже на протяжении десятков лет демонстрируют великолепную эффективность очистки дизельного топлива и смазочного масла от воды и твердых частиц в морской индустрии.

Ответ Альфа Лаваль

Компания Альфа Лаваль считает, что из всех присутствующих сегодня на рынке систем очистки льяльных вод, использующих способ центробежной сепарации, самой эффективной является ее система PureBilge благодаря инновационным техническим решениям. По заявлению компании, PureBilge - единственная система на рынке, надежно работающая в реальных условиях использования и обеспечивающая концентрацию нефтепродуктов в очищенной воде в пределах 0-5 ppm без применения химикатов, поглотительных фильтров или мембран. На процесс очистки не влияют морское волнение, резкие скачки концентрации нефтепродуктов или повышенная концентрация твердых частиц, при этом промывка обратным потоком не нужна. При использовании системы PureBilge не нужно сдавать на береговые предприятия отходы, нет необходимости утилизировать отходы типа фильтрующих элементов, коагулирующих элементов, активированного угля или осадка флокуляции, а также не требуются трудозатраты персонала на управление и контроль процесса. Поскольку центробежные сепараторы давно применяются на судах для очистки топлива и смазочного масла, экипаж, как правило, хорошо знаком с оборудованием такого типа.

По сообщению компании, система PureBilge обладает наивысшей эффективностью сепарации больших объемов загрязненной нефтепродуктами воды и обеспечивает периодическую выгрузку через регулируемые интервалы времени отсепарированных твердых частиц без прерывания технологического процесса.

Система, сертифицированная в соответствии с резолюциями IMO MERC.107 (49) и USCG, рассчитана на непрерывную долгосрочную круглосуточную эксплуатацию (24/7) в автоматическом режиме.

Функционально законченная система

PureBilge - это полностью автоматизированная, функционально законченная система с насосной секцией, секцией предварительного подогрева, секцией центробежной сепарации и системой управления и контроля всего технологического процесса. Система PureBilge состоит из высокоскоростного сепаратора BWPX 307, пульта управления с контроллером EPC 60 Bilge, рамы с клапанами и трубной обвязкой и модуля питающего насоса. Она оборудована системой контроля Rivertrace.

В системе PureBilge при частоте вращения барабана 8000 об./мин. образуется сила тяжести в 6000g, что обеспечивает великолепную эффективность сепарации твердых частиц и частиц нефтепродуктов. Кроме того, по словам представителей Альфа Лаваль, в сепарационных каналах пакета тарелок происходит слияние капель нефтепродукта и коагуляция твердых частиц, что также способствует повышению эффективности работы установки. 

Впускное устройство XLrator

Согласно заявлению компании, именно впускное устройство для ламинаризации потока XLrator, или «волшебная спираль», определяет выдающиеся характеристики системы PureBilge, существенно превосходящие показатели систем центробежной сепарации других производителей.

Патентованное впускное устройство Альфа Лаваль XLrator плавно разгоняет льяльную воду для ввода ее в барабан сепаратора, минимизируя деформацию потока и препятствуя пенообразованию. Это существенно повышает эффективность сепарации за счет предотвращения дробления частиц нефтепродуктов и образования эмульсии.

Для новых судов и модернизации старых

Система PureBilge отлично подойдет для использования на строящихся судах с машинными отделениями без обслуживающего персонала. Система очень легко монтируется, занимает мало места и обеспечивает экономию средств. Полностью автоматический режим работы и возможность долговременного бесперебойного функционирования не требуют наличия больших накопительных танков.

Компактная модульная конструкция позволяет с успехом применять PureBilge на уже существующих судах в качестве отдельной системы или в качестве установки, резервирующей основную систему очистки льяльных вод. Для размещения оборудования требуется очень малая площадь, что облегчает проведение модернизации.

По сообщению компании, система исключительно проста в обслуживании, а рекомендуемая периодичность его проведения - 3 раза в год. Ежегодные затраты на техническое обслуживание составят приблизительно 1500 евро.

Тестирование в жестких условиях

Крупнейшая судоходная компания Teekay провела серию ускоренных испытаний сепаратора PureBilge BWPX 307 на борту танкера класса «афрамакс» Falster Spirit. Условия испытаний были намного более жесткими, чем предусмотрено нормативами по сертификации. Цель испытаний -  получение достоверных данных об эффективности работы системы в реальных условиях и сравнение их с показателями традиционных систем очистки льяльной воды.

Рабочая жидкость представляла собой впечатляющий коктейль, моделирующий реальные параметры льяльной воды, следующего состава: 1 м3 морской воды, 1 литр компрессорного масла, 10 литров дизельного топлива, 10 литров тяжелого топлива, 1 литр гидравлического масла, 1 литр ингибитора коррозии, 1 литр раствора для удаления нагара (carbon remover), 1 литр очистителя масла на базе растворителя, 20 литров шлама, 5 литров продуктов коррозии, 50  литров конденсата из воздухоохладителя главного двигателя и 5 литров сажи. Вместо проведения 2,5-часовых эмульсионных испытаний тестирование продолжалось несколько недель. Испытания проходили не на суше, а в условиях воздействия морского волнения.

Рабочая смесь предварительно в течение 4 часов размешивалась диафрагменным насосом с целью ее эмульгирования и усложнения условий для сепарации. По данным судоходной компании, «система PureBilge в этих чрезвычайно жестких испытаниях доказала свою способность довести степень очистки льяльной воды до уровня менее 10 ppm, а в обычных рабочих условиях - до 0  ppm».

Ответы на поставленные вопросы

Полученные результаты являются прямым ответом на второй вопрос, поставленный в начале этой статьи, а именно: почему при наличии на рынке дешевых сертифицированных систем очистки льяльных вод некоторые компании-судовладельцы инвестируют в более дорогостоящие технологические решения? Сегодня, например, на борту судов по всему миру установлено и эксплуатируется уже более 300 систем очистки льяльных вод на базе центробежных тарельчатых сепараторов BWPX 307.

Ответ очень прост. В процессе работы при реальном воздействии сильного волнения условия не всегда бывают столь же благоприятными, как условия во время проведения сертификационных испытаний. Поэтому некоторые компании-судовладельцы, уже знакомые с центробежными сепараторами, использующимися в системах очистки топлива и смазочного масла, принимают решение инвестировать в системы очистки льяльных вод, работающие на принципе центробежной сепарации, понимая, что это самое надежное, самое эффективное и логичное решение.

Система PureBilge сначала была представлена в июле 2009 года на выставке Nor-Shipping, а затем в течение лета международной организацией DNV была проведена сертификация. Первые системы сошли с производственной линии в сентябре, а первые поставки оборудования систем судового применения были осуществлены в январе 2010 года.

Всего будет выпускаться четыре модификации по цене от 70 000 до 90 000 евро. По утверждению Альфа Лаваль, это на 20% ниже цен, предлагаемых на рынке другими производителями аналогичного оборудования.

Система PureBilge является составной частью выпускаемой сегодня Альфа Лаваль линейки оборудования семейства Pure. Компания уверяет: продолжение следует.

Alfa Laval Corporate AB

Rudeboksvägen 1 SE-226 55 Lund Sweden

Телефон: +46 46 36 65 00

E-mail: info@alfalaval.com

Перейти к содержанию № 2(32) 2010

 

№ 2(32), 2010
Судоходство

Система Альфа Лаваль PureBilge – единственная 
система на рынке, надежно работающая 
в реальных условиях использования и 
обеспечивающая концентрацию нефтепродуктов 
в очищенной воде 0–5 ppm без применения 
химикатов, поглотительных фильтров или 
мембран. Производительность от 2,5 до 5,0 м3/ч 
при концентрации от 5,0 или 15 ppm.

Система Альфа Лаваль PureBilge – единственная система на рынке, надежно работающая в реальных условиях использования и обеспечивающая концентрацию нефтепродуктов в очищенной воде 0–5 ppm без применения химикатов, поглотительных фильтров или мембран. Производительность от 2,5 до 5,0 м3/ч при концентрации от 5,0 или 15 ppm.

Контроллер EPC 60 Bilge.

Контроллер EPC 60 Bilge.

Патентованное впускное устройство Альфа 
Лаваль XLrator плавно разгоняет льяльную 
воду для ввода ее в барабан сепаратора, 
минимизируя деформацию потока и препятствуя 
пенообразованию. Это существенно 
повышает эффективность сепарации за 
счет предотвращения дробления частиц 
нефтепродуктов и образования эмульсии. 
Именно устройство XLrator определяет 
выдающиеся характеристики системы PureBilge, существенно превосходящие показатели 
систем центробежной сепарации других 
производителей. Высокие центробежные силы, 
создаваемые в сепараторе PureBilge 
способствуют процессам флокуляции  
и коагулирования, что позволяет 
разбивать стойкие эмульсии.

Патентованное впускное устройство Альфа Лаваль XLrator плавно разгоняет льяльную воду для ввода ее в барабан сепаратора, минимизируя деформацию потока и препятствуя пенообразованию. Это существенно повышает эффективность сепарации за счет предотвращения дробления частиц нефтепродуктов и образования эмульсии. Именно устройство XLrator определяет выдающиеся характеристики системы PureBilge, существенно превосходящие показатели систем центробежной сепарации других производителей. Высокие центробежные силы, создаваемые в сепараторе PureBilge способствуют процессам флокуляции и коагулирования, что позволяет разбивать стойкие эмульсии.