Расчет эксплуатационных характеристик магистрального газопровода

Для объектов с ночным пребыванием людей (детские сады, школы-интернаты, больницы и т.п.) в инструкции должны предусматриваться два варианта действий: в дневное и в ночное время.

Руководители предприятий, на которых применяются, перерабатываются и хранятся опасные (взрывоопасные) сильнодействующие ядовитые вещества, обязаны сообщать подразделениям пожарной охраны данные о них, необходимые для обеспечения безопасности личного, состава, привлекаемого для тушения пожара и проведения первоочередных аварийно-спасательных работ на этих предприятиях.

Территория предприятий в пределах противопожарных разрывов между зданиями, сооружениями и открытыми складами, должна своевременно очищаться от горючих отходов, мусора, тары, опавших листьев, сухой травы и т.п.

Горючие отходы, мусор и т.п. следует собирать на специально выделенных площадках в контейнеры или ящики, а затем вывозить.

Противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями, штабелями леса, пиломатериалов, других материалов и оборудования не разрешается использовать под складирование материалов, оборудования и тары, для стоянки транспорта и строительства (установки) зданий и сооружений.

Дороги, проезды, подъезды и проходы к зданиям, сооружениям, открытым складам и водоисточникам, используемые для пожаротушения, подступы к стационарным пожарным лестницам и пожарному инвентарю должны быть всегда свободными, содержаться в исправном состоянии, а зимой быть очищенными от снега и льда.

Для всех производственных и складских помещений должны быть определены категории взрывопожарной и пожарной опасности, а также класс зоны по Правилам устройства электроустановок, которые надлежит обозначать на дверях помещений.

Около оборудования, имеющего повышенную пожарную опасность, следует вывешивать стандартные знаки (аншлаги, таблички) безопасности.

Одно из условий обеспечения пожаро - и взрывобезопасности любого производственного процесса - ликвидация возможных источников воспламенения.

3.3 Пожарная профилактика

Для предупреждения распространения пожара с одного здания на другое между ними устраивают противопожарные разрывы. При определении противопожарных разрывов исходят из того, что наибольшую опасность в отношении возможного воспламенения соседних зданий и сооружений представляет тепловое излучение от очага пожара. Количеством принимаемой теплоты соседним с горящим объектом зданием зависит от свойств горючих материалов и температуры пламени, величины излучающей поверхности, площади световых проемов, группы возгораемости ограждающих конструкций, наличия противопожарных преград, взаимного расположения зданий, метеорологических условий и т.д.

3.4 Противопожарные преграды

К ним относят стены, перегородки, перекрытия, двери, ворота, люки, тамбур-шлюзы и окна. Противопожарные стены должны быть выполнены из несгораемых материалов, иметь предел огнестойкости не менее 2.5 часов и опираться на фундаменты. Противопожарные стены рассчитывают на устойчивость с учетом возможности одностороннего обрушения перекрытий и других конструкций при пожаре.

Противопожарные двери, окна и ворота в противопожарных стенах должны иметь предел огнестойкости не менее 1.2 часа, а противопожарные перекрытия не менее 1 часа. Такие перекрытия не должны иметь проемов и отверстий, через которые могут проникать продукты горения при пожаре.

3.5 Пути эвакуации

При проектировании зданий необходимо предусмотреть безопасную эвакуацию людей на случай возникновения пожара. При возникновении пожара люди должны покинуть здание в течение минимального времени, которое определяется кратчайшим расстоянием от места их нахождения до выхода наружу.

Число эвакуационных выходов из зданий, помещений и с каждого этажа зданий определяется расчетом, но должно составлять не менее двух. Эвакуационные выходы должны располагаться рассредоточено. При этом лифты и другие механические средства транспортирования людей при расчетах не учитывают. Ширина участков путей эвакуации должна быть не менее 1 м, а дверей на путях эвакуации не менее 0.8м. Ширина наружных дверей лестничных клеток должна быть не менее ширины марша лестницы, высота прохода на путях эвакуации - не менее 2 м. При проектировании зданий и сооружений для эвакуации людей должны предусматриваться следующие виды лестничных клеток и лестниц: незадымляемые лестничные клетки (сообщающиеся с наружной воздушной зоной или оборудованные техническими устройствами для подпора воздуха); закрытые клетки с естественным освещением через окна в наружных стенах; закрытые лестничные клетки без естественного освещения; внутренние открытые лестницы (без ограждающих внутренних стен); наружные открытые лестницы. Для зданий с перепадами высот следует предусматривать пожарные лестницы.

4. Охрана водной среды при эксплуатации, сооружении и ремонте магистральных трубопроводов

«Более половины крупнейших рек мира сегодня серьезно истощены и загрязнены, в результате чего подвергается опасности здоровье и жизнь, по крайней мере, 3 миллиардов жителей Земли» - таков неутешительный вывод экспертов ООН из Всемирной комиссии по воде в XXI веке.

Самыми загрязненными из важнейших речных артерий мира, как считают экологи, являются Хуанхэ, Амударья, Сырдарья, Колорадо, Нил, Ганг и Волга. Только 3% водных ресурсов бассейна Волги, где проживает более 60 миллионов россиян, можно считать с экологической точки зрения безопасными для использования в качестве питьевой воды. Около 42 млн. тонн токсичных отходов ежегодно попадает в воду бассейна великой русской реки.

Свежим примером может служить экологическая катастрофа на реке Тиса в Юго-Восточной Европе. В ее водах на венгерском участке из-за выброса тяжелых металлов с берегов Румынии в 3040 раз выросла концентрация свинца, цинка и меди. В результате жителям 50 селений запрещено пить воду из колодцев и поить этой водой скот.

Если верить прогнозам комиссии ООН, то в грядущем веке несколько миллиардов землян так и не узнают вкуса чистой родниковой воды. А пока в мире ежедневно от болезней, вызванных употреблением загрязненной воды, умирает 5 тыс. детей.

Специалисты из ООН не только собирают факты о нехватке питьевой воды, но и предлагают государствам разработать специальные программы по ее накоплению сроком на 25 лет. Одновременно готовится предложение по включению в набор международно-признанных прав человека права на потребление экологически чистой воды.

Есть и другие проекты по спасению человечества от жажды. Так, в Африке нашлись энтузиасты, которые начали разработку проекта переброски вод крупнейшей на континенте реки Конго на юг. И даже, может быть, на Ближний Восток. Предлагается выстроить гигантский трубопровод через Порт-Судан на Ближний Восток и на Юг Африки, минуя дельту Окаванго (Ботсвана). Специалисты предполагают, что воды реки Конго решат проблему с питьевыми запасами в Израиле, которая обязательно возникнет после передачи Сирии Голанских высот, откуда израильтяне потребляют около 40% живительной влаги. Мощность трубопровода составит 25 кубометров воды в секунду на первой стадии и 200 кубометров по завершении строительства.

Естественные «кладовые» пресной воды, которые пока спасают человечество:

- озеро Байкал (Россия) - 1/5 мирового объема питьевой воды;

- Великие озера (Северная Америка);

- финское Озерное плато - насчитывает 60 тысяч озер;

- подземное озеро Лост-Си в пещере Крэгхед в США.

4.1 Характеристика состава сточных вод

Главным источником загрязнения поверхностных водоемов являются сточные воды. В зависимости от происхождения они подразделяются на производственные, бытовые и атмосферные (дождевые). Разные загрязняющие вещества при одной и той же концентрации оказывают разное влияние на качество воды. Учитывая значительные объемы, высокие концентрации и разнообразие загрязнений, сточные воды, а особенно производственные сточные воды, следует выделить в наиболее опасный загрязнитель окружающей природной среды.

Производственные сточные воды образуются при различных технологических процессах в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и других сферах деятельности человека.

К бытовым относят сточные воды, поступающие из санитарных узлов, душевых, бань, прачечных, столовых, туалетов и других объектов жилых и общественных зданий, бытовых и вспомогательных помещений промышленных предприятий. Атмосферные сточные воды образуются при выпадении осадков и таянии снега. Стекая с земной поверхности, они увлекают за собой различные загрязняющие вещества, предметы и загрязняют ими открытые водоемы. Атмосферные воды содержат также основное количество растворенных и взвешенных загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу в виде паров и аэрозолей.

Загрязняющие вещества, поступающие в водоемы и водотоки, разделяются на минеральные, органические, бактериальные.

Минеральные загрязнители представлены в сточных водах нефтью и нефтепродуктами, растворенными минеральными солями, песком, глиной, кислотами, щелочью, шлаком и другими веществами.

Все эти компоненты характерны для сточных вод нефтяных, газовых, нефтеперерабатывающих, нефтехимических, буровых, транспортных и других производств.

Органические загрязнения могут быть растительного и животного происхождения. К первым относят остатки растений, плодов, овощей, бумаги и т.п.; ко вторым - физиологические выделения людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей, клеевые вещества и др.

В состав бактериальных загрязнений входят различные микроорганизмы в виде дрожжевых и плесневых грибков, мелких водорослей и разнообразных бактерий, в том числе болезнетворных. Эти загрязнения вообще можно отнести к органическим, однако ввиду особой значимости они выделены в самостоятельную группу.

Соотношение минеральных и органических загрязнителей в сточных водах изменяется в широких пределах и обусловлено спецификой и масштабами промышленных предприятий, населенных пунктов, видами канализации и др.

Количество бактериальных загрязнений в сточных водах может быть достаточно большим. Бытовые сточные воды, например, могут содержать более 0,001 мг бактериальной массы на 1 мл воды или 100 т в пересчете на расход в 100 тыс. м³/сут. стока.

Наибольшую опасность для водной среды представляют нефть, нефтепродукты, конденсат, хлорорганические соединения, радиоактивные вещества и тяжелые металлы.

Основными «поставщиками» этих загрязнителей воды являются металлургическая, нефтедобывающая, газовая, химическая, целлюлозно-бумажная, горнодобывающая, текстильная и другие промышленности. При эксплуатации магистральных газопроводов основными загрязнителями являются газоконденсат и метанол.

Наличие парка технологического транспорта, а также систем смазки ГПА со всем их маслохозяйством приводит к разливам нефтепродуктов.

Как загрязнитель воды, нефть и нефтепродукты представляют особую опасность для окружающей среды и ее обитателей. Покрывая тончайшей пленкой, огромные участки водной поверхности, нефть нарушает кислородный, углекислотный и другие формы биологически значимого газового обмена в поверхностных слоях воды и пагубно воздействует на планктон, морскую, речную, озерную фауну и флору.

К наиболее токсичным и быстродействующим относятся низкокипящие ароматические углеводороды (бензин, толуол, бензол, ксилол и др.). Даже при малых концентрациях они оказывают медленное отравляющее действие на низшие формы жизни в водоемах и водостоках.

Опасность отравления нефтью возрастает с ростом ее концентрации. Токсичность в водной среде проявляется при концентрации более 1 мг/м³. Даже незначительное содержание нефти (200400 мг/м³) придает воде специфический запах.

Со временем концентрация нефти в воде под действием испарения наиболее летучих компонентов, растворения, фотохимического окисления, эмульгирования и биодеградации уменьшается. Окисленная нефть оседает на дно водоемов. Экспериментально установлено, что в течение нескольких часов за счет испарения и растекания концентрация нефти в месте разлива снижается до 610³210⁴ мг/м³.

Научными исследованиями показано накопление нефти в цепи питания простейших и высокоорганизованных животных. Выяснено, что концентрация углеводородов в морских организмах при благоприятных условиях уменьшается и в течение недели может достигнуть допустимой.

Известно, что 1 т нефти способна образовать сплошную пленку площадью 2,6 км², а одна капля - соответственно около 0,25 м². Установлено, что плотная плавающая пленка возникает при разливе 75100 л нефти на 1 км² спокойной поверхности воды.

Образование неплотной пленки наблюдается при растекании 1520 л нефти на 1 км² водной поверхности. В зависимости от количества разлитой нефти толщина пленки существенно неодинакова.

Растекание нефтяной пленки по водной поверхности сопровождается процессами испарения низкокипящих углеводородов, сорбирования на взвешенных частицах вещества, эмульгирования и растворения. Количество углеводородов, растворяющихся в воде, определяется составом нефти и нефтепродуктов.

Растворимость нефти в морской воде зависит от ее солености. В пресной воде при одинаковом числе атомов углерода в молекуле вещества растворимость последовательно уменьшается от ацетиленовых к олефиновым, а затем к парафиновым углеводородам.



Ориентировочная толщина, мкм	Количество нефти, расходуемой на образование пленки, л/км2	Внешний вид пленки	Ориентировочная толщина, мкм	Количество нефти, расходуемой на образование пленки, л/км2	Внешний вид пленки
0,02	20	Появление отдельных пятен	0,30	300	Блестящие цветные пятна
0,038	38	Серебристый блеск поверхности	1	1000	Мутный цвет поверхности
0,075	75	То же	2	2000	Темный цвет
0,15	150	Заметны первые цветные пятна	5	5000	То же
			10	10000	То же

Зависимость толщины пленки от количества разлитой нефти на поверхности в 1 км²

Нефтяная пленка на воде может образовать эмульсии типа «вода в нефти» и «нефть в воде». Эмульсия типа «вода в нефти» способна разрушаться или разлагаться под действием бактерий.

Высокомолекулярные соединения, смолы, асфальтены способствуют образованию стойкой эмульсии «нефть в воде». Эта эмульсия содержит 3080% стабилизированного планктона, органических остатков и бактериальной слизи («шоколадный мусс»). Эмульсия типа «шоколадный мусс» практически не поддается бактериальному разрушению.

Вода постепенно вымывается, и образуются твердые сгустки - «смоляные шарики». В зависимости от плотности составляющей их нефти они плавают по поверхности, распределяются по водным горизонтам или опускаются на дно.

Нефть обладает способностью покрывать тончайшей пленкой огромные участки водной поверхности, что ухудшает газообмен кислорода и двуокиси углерода. Одновременно происходит нарушение обмена тепловой энергией и влагой. Экспериментально установлено, что с 1 км² незагрязненной поверхности водоема испаряется 379 т воды. При наличии нефтяной пленки объем испаряемой жидкости составляет лишь 18,9 т.

При попадании загрязняющих веществ в воду содержание кислорода в ней резко снижается за счет окисления им органических веществ и накопления промежуточных продуктов реакции. Например, в водах Балтийского и Северного морей наблюдается снижение концентрации кислорода и увеличение концентрации аммиака. Нефть взаимодействует со льдом, который способен поглощать ее в количествах до одной четверти от своей массы. Лед, насыщенный нефтью, может при таянии стать источником загрязнения любого района океана.

Существует прямая зависимость между концентрацией нефти в воде и зоопланктоне. В более загрязненных водах морей и океанов зоопланктон накапливает до 3,5% углеводородов нефти от собственной массы.

Различные виды бактерий реагируют на нефтяное загрязнение не одинаково. Известна, например, группа нефтеокисляющих бактерий, которые разлагают нефть. Другие бактерии (бактеринейстон и бактериоплактон) при концентрации загрязнения 150200 мг/л резко (в 1001000 раз) снижают скорость своего размножения.

При воздействии на рыбу даже незначительные концентрации нефти приводят к изменению состава крови и нарушению углеводородного обмена. Нефть оказывает в данном случае наркотическое действие и некоторые рыбы не стремятся покинуть загрязненную зону. Содержание нефти в воде выше 100 мг/м³ придает мясу рыб специфический запах и привкус, неустранимый ни при какой технологической обработке.

Таким образом, все загрязняющие вещества, поступающие в природные воды, обусловливают:

- изменение физических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.);

- изменение химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ;

- образование плавающих загрязнений на поверхности воды и отложений их на дне;

- сокращение в воде количества растворенного кислорода, вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических загрязняющих веществ;

- появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных.

Загрязнение природных вод делает их непригодными для питья, купания, водного транспорта, а иногда и для технических нужд. Она особенно пагубно влияет на рыб, водоплавающих, животных и другие организмы, обуславливая их заболевания и гибель.

4.2 Методы очистки сточных вод

4.2.1 Механическая очистка

Механическую очистку производят для выделения из воды нерастворенных дисперсных примесей путем процеживания, фильтрования, отстаивания, центрифугирования.

Процеживание применяют для удаления крупных частиц, размер которых превышает 0,8 мм, используя различные решетки, дробилки, сита и их комбинации.

Фильтрование бывает грубое и тонкое. При грубом фильтровании задерживаются частицы размером от 0,8 до 0,5 мм, при тонком - менее 0,5 мм. Размер уловленных примесей зависит от размера отверстий или промежутков между частицами (волокнами) фильтрующего материала. Так, для трековых фильтрующих мембран размер отверстий от 0,2 до 0,4 микрон, толщина самой мембраны около 10 микрон. Отверстия такого диаметра можно получить, подвергая полиэтиленовую пленку действию потока тяжелых частиц, например, нейтронов на ускорителе.

При расходе фильтруемой жидкости до 100 л/с фильтрование обычно безнапорное, а свыше 100 л/с - под напором.

Материалами фильтров могут служить: кварцевый песок, гравий, щебень, мраморная крошка, древесный уголь, антрацит, керамзит, шлак, искусственные материалы.

Отстаивание позволяет выделить как более легкие, так и более тяжелые, чем вода, примеси. Степень очистки сильно зависит от времени отстаивания и условий работы отстойника. Так, в пруде-отстойнике можно выделить из воды свыше 90% примесей. В промышленных условиях широкое распространение нашли различного вида песколовки для выделения тяжелых примесей. Они предназначены для выделения механических примесей с размером частиц более 0,25 мм. Необходимость предварительного выделения механических примесей (песка, окалины и др.) обуславливается тем, что при отсутствии песколовок эти примеси выделяются в других очистных сооружениях и тем самым усложняют эксплуатацию последних.

Принцип действия песколовки основан на изменении скорости движения твердых тяжелых частиц в потоке жидкости. Если кинетическая энергия струи в потоке велика, то частицы поддерживаются во взвешенном состоянии и медленно выпадают в осадок. При уменьшении скорости потока более тяжелые частицы опускаются на дно. Обычно песколовки рассчитывают на выпадение в осадок крупных механических примесей (мелкие не должны успевать осесть). В связи с этими требованиями в песколовках принимаются минимальные и максимальные скорости.

Песколовки делятся на горизонтальные, в которых жидкость движется в горизонтальном направлении, с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, в которых жидкость движется вертикально вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости от способа создания винтового движения разделяются на тангенциальные и аэрируемые.

Самая простейшая горизонтальная песколовка - щелевая. Принцип ее работы основан на том, что песок канализационной сети продвигается в скорости потока более тяжелые частицы проваливаются вниз.

Основные схемы песколовок:

а - вертикальной; б и в - горизонтальных с круговым движением воды; г - аэрируемой; 1 - подача сточной воды; 2 - отвод воды; 3 - удаление пульпы; 4 - воздуховод; 5 - воздухораспределители; 6 - сборник всплывающих веществ; 7 -

Песколовки выполняют диаметром 12 м. Ширина щелей в лотках 1015 см, а длина 0,75 диаметра песколовки.

Горизонтальные песколовки большой производительности более сложные. Принцип работы этих песколовок идентичен. Горизонтальная песколовка имеет прямоугольную форму и состоит из двух и более секций.



На входе в песколовку установлены решетки для задержания крупных механических примесей. Кроме решеток в начале и конце песколовки установлены деревянные шиберы для равномерного поступления воды и отключения песколовки. Дно песколовки выполнено под углом к центру сооружения для сбора и откачки выпавшего осадка.

Под гидравлической крупностью частиц понимается скорость оседания песка в жидкости, находящейся в состоянии покоя. Гидравлическая крупность определяется опытным путем.

При проектировании горизонтальных песколовок максимальную скорость движения сточных вод следует принимать 0,3 м/с, а минимальную 0,15 м/с. Диаметр задерживаемых частиц равен 0,20,25 мм. Продолжительность протекания сточных вод при максимальном притоке должна быть не менее 30 с.



Для удаления из воды легких примесей применяют нефтеловушки различных конструкций. Как правило, они оборудуются щелевыми трубами или другими устройствами для удаления и отвода всплывших нефтепродуктов, скребковыми транспортерами или гидросмывом для сбора осадка, насосами или клапанами для удаления этого осадка. Существуют нефтеловушки с системами обогрева. При начальном содержании нефти в воде от 400 до 3500 мг/л нефтеловушка способна при оптимальном режиме работы довести содержание нефти в воде до 50 мг/л.

Зависимость коэффициента k от типа песколовок и отношения ширины B к глубине H аэрируемых песколовок

Диаметр задерживаемых частиц песка, мм	Гидравлическая крупность песка, мм/с	Горизонтальные песколовки	Аэрируемые песколовки
			B/H=1	B/H=1,25	B/H=1,5
0,15	13,2	-	2,62	2,5	2,39
0,2	18,7	1,7	2,43	2,25	2,08
0,25	24,2	1,3	-	-	-

Отстаивание сточных вод производят в различного рода емкостях, как искусственного, так и природного происхождения (пруды-накопители, пруды-отстойники). В большинстве случаев отстаивание является конечной стадией механической очистки перед сбросом воды в водоемы или перед другими стадиями очистки (физико-химический, биологический). Содержание нефти и нефтепродуктов после отстаивания в течение 2 суток можно снизить до 15 мг/л при начальном содержании нефти в воде 5002000 мг/л.

4.2.2 Физико-химические методы

Физико-химические методы очистки заключаются в том, что в очищаемую воду вводят какое-либо вещество-реагент (коагулянт или флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, эти вещества способствуют более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений. При этом уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или в растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (происходит их нейтрализация), обесцвечивается окрашенная вода. Физико-химические методы дают возможность резко интенсифицировать механическую очистку сточных вод. В зависимости от необходимой степени очистки сточных вод физико-химический метод может быть окончательным или второй ступенью очистки перед биологической.

В практике очистки сточных вод в нефтяной и газовой промышленности наиболее широко используются методы коагуляции, флотации, экстракции и некоторые другие.

Флотация - способ удаления из сточных вод нерастворенных примесей - эмульгированных нефти и нефтепродуктов, а также твердых минеральных загрязнителей, которые не задерживаются в нефтеловушках.

В процессе флотации используется явление молекулярного слипания в воде частиц примесей и тонкодиспергированных пузырьков воздуха. Это явление обязано уменьшению поверхностной энергии флотируемых частиц и пузырьков воздуха в пограничных слоях раздела фаз при смачивании этих частиц.

Образование системы «частица - пузырек воздуха» зависит от частоты столкновения, характера химического взаимодействия находящихся в воде веществ, избыточного давления и других факторов. В зависимости от способа образования пузырьков различают следующие виды флотации: компрессионную (напорную), пневматическую, пенную, химическую, вибро-, био- и электрофлотацию.

В практике очистки сточных вод широко применяется установки компрессионной флотации. Высокая эффективность флотационной очистки в данном случае предполагает удаление из воды тонкодиспергированных примесей с плотностью больше плотности воды методом коагуляции. В качестве коагулянтов используются водные растворы глинозема, хлорного железа или других реагентов.

На нефтепромыслах и других объектах нефтяной промышленности для применения рекомендуются флотационные установки с диспергированием воздуха турбинкой, соплами или с использованием явления электролиза.

Типовая флотационная установка состоит из следующих основных элементов: напорного контактного резервуара; эжекторов для воздуха и раствора коагулянта; центробежных насосов для подачи очищаемых вод в напорные резервуары; реагентного хозяйства; флотаторов; камеры распределения, в которой размещены задвижки и редукционные клапаны.

Основные сооружения установки - флотаторы прямоугольные (одно- и многокамерные) или круглые.



Схема флотационной установки:

1 - насос; 2, 3 - трубопроводы; 4 - напорные трубы для очищенной воды; 5 - скребки для движения пены; 6 - отстойная камера; 7 - флотационная камера; 8 - выпускной клапан; 9 - напорный резервуар; 10 - бачок для коагулянта; 11 - эжектор; 12 - сетчатый фильтр;

Круглый флотатор представляет собой железобетонную емкость 1 с коническим днищем, внутри которой устроена круглая флотационная камера 2.

На дне камеры установлен вращающийся водораспределитель 3, действующий по принципу сегнерова колеса.

По периферии флотатора для задержания пены расположена кольцевая подвесная стенка 7 и кольцевой водослив 6, обеспечивающий равномерный сбор и отвод очищенной воды. Над поверхностью воды по радиусу проходит пеносборный лоток 4. Для сгона пены предусмотрены вращающиеся скребки 5 с редуктором и электроприводом.



Круглый флотатор

В напорном резервуаре вода насыщается воздухом при давлении 0,30,4 МПа, который подается через эжектор, действующий за счет напора воды по принципу водоструйного насоса. Расход воздуха не должен превышать 1,53% от количества очищаемой воды.

Общее время нахождения сточной воды во флотаторах 1020 мин. Содержание нефтепродуктов в очищаемой воде после флотации не должно превышать 2050 мг/л, а после флотации с коагуляцией - 1520 мг/л.

Для очистки сильно эмульгированных стоков с содержанием нефтепродуктов до 100150 тыс. мг/л применяется электрофлотация, при которой очищаемая вода насыщается микропузырьками водорода и кислорода, образующимися при электролизе сточной воды под действием постоянного электрического тока. Кислород окисляет находящиеся в воде нефтепродукты, образую более простые соединения, а пузырьки водорода, обладая подъемной силой, увлекают за собой на поверхность воды частицы нефтепродуктов и скоагулированных взвешенных веществ.

Электрофлотатор - это радиальный отстойник со встроенной внутри него подвесной электрофлотационной камерой. В центре камеры проходит вал для привода вращающегося водораспределителя и донных скребков; в нижней части камеры расположены два электрода (из листового алюминия), к которым подведен постоянный электрический ток плотностью 20-30 мА/см³ и напряжением не более 30 В. Продолжительность контакта сточной воды с электродами 1020 мин.

Для ускорения процесса очистки и повышения его эффективности в щелочной среде в очищаемую воду добавляют в качестве флокулянта 0,010,05%-ный раствор хлористого или сернокислого магния.

Отечественная промышленность выпускает для очистки сточных вод флотационные установки в блочном исполнении типа УОВ пропускной способностью 750, 1500 и 3000 м³/сут по очищенной воде.

Сущность процесса состоит в укрупнении дисперсных частиц за счет их взаимодействия и объединения в агрегаты. Вещества, способные вызывать коагуляцию частиц, называют коагулянтами. Под действием их частицы не только коагулируют, но и образуют, гидролизуясь, малорастворимые продукты, способные объединяться в крупные хлопья.

Очистка сточных вод методом коагуляции эффективна при условии содержания в воде не более 100150 мг/л эмульгированной нефти. Остаточное содержание нефти в очищенной воде при этом составляет в среднем 1520 мг/л.

Для практического осуществления очистки сточных вод методом коагуляции помимо специальных реагентов необходимо иметь смесители, камеры реакции (контактные резервуары), отстойники или осветлители, приемные резервуары, насосные станции для удаления очищаемой воды и перекачки осадка.

Метод экстракции применяют для обезвреживания сточных вод, содержащих тетраэтилсвинец. Сущность метода состоит в последовательном трехступенчатом экстрагировании неэтилированным бензином тетраэтилсвинца из сточной воды. Рекомендуемое соотношение объемов бензина и сточной воды 1:25.

4.2.3 Химические методы

К химическим методам относят такие, при которых в сточные воды вводятся специальные реагенты, вступающие с загрязнителями в химические реакции и обезвреживающие их или создающие условия для их удаления.

В нефтяной и газовой промышленности используется озонирование, хлорирование и умягчение (снижение жесткости) воды.

Озонирование применяют для глубокой очистки сточных вод, прошедших механическую, физико-химическую или биологическую очистку от растворенных в них нефтепродуктов и других органических примесей, а также сероводорода, тетраэтилсвинца, дезодорации (устранения специфического запаха нефтепродуктов) и бактериального обеззараживания воды. Метод использует высокую окислительную способность озона.

Промышленное получение озона основано на расщеплении молекул кислорода с последующим присоединением атома кислорода к нерасщепленной молекуле под действием тихого полукоронного или коронного электрического разряда.

Эффективное озонирование сточной воды достигается при максимальной площади контакта ее с озоновоздушной смесью и максимальной скорости растворения озона в воде. Коэффициент полезного действия контактного устройства тем выше, чем меньше размеры пузырьков озоновоздушной смеси, ниже температура очищаемой воды, давление и длительнее контакт озоновоздушной смеси и воды.

Смешение воды с озонированным воздухом выполняют барботированием воды через фильтры, дырчатые (пористые) трубы, при помощи эжекторов, мешалок и других устройств.

Эффективность озонирования по очистке сточных вод озонированием от тетраэтилсвинца составляет 90%. Более глубокая очистка (до 100%) возможна при использовании катализатора (силикагель). Концентрация озона при этом должна быть не менее 15 мг/л, а время контакта очищаемой воды с озоновоздушной смесью 1 ч.

Хлорирование применяется для обеззараживания питьевой и сточных вод, прошедших биологическую очистку. Его можно также применять при очистке сточных вод от тетраэтилсвинца и других вредных органических соединений другими методами. Для хлорирования используют газообразный хлор, хлорную известь или гипохлорид кальция.

Умягчение часто применяется для устранения временной жесткости воды, предназначенной для восполнения потерь (подпитки) в замкнутых системах оборотного водоснабжения и недопущения минерального обрастания теплообменных и охлаждающих поверхностей, контактирующих с оборотной водой.

Биологические методы

Схема биохимической очистки сточной воды:

I - очищенная вода; II - промышленно-ливневые стоки; III - хозяйственно-бытовые стоки; 1 - лоток-смеситель; 2 - вторичный отстойник; 3 - хлораторная; 4 - насос для перекачки ила; 5 - избыточный активный ил; 6 - дренажная вода; 7 - иловые площадки; 8 - резервуар для приемов стоков; 9 - двухъярусный отстойник;

Для удаления из сточных вод растворенных в них органических веществ применяют биологическое окисление в природных условиях. В этом случае используются почвы, проточные и замкнутые водоемы, в другом случае - специально построенные для очистки сооружения (аэротенки и другие окислители различных конструкций).

Изготавливаются биофильтры с естественной и принудительной подачей воздуха в толщу загрузки. Биофильтры первого типа обычно применяют при количестве стоков до 1000 м³/сут.

Степень очистки сточных вод от нефтепродуктов на станциях биологической очистки составляет 510 мг/л при начальном содержании их в сточной воде 2050 мг/л.

Комплексное применение имеющихся методов позволяет снизить содержание нефти в воде до приемлемого уровня, и даже устранить нефтяное загрязнение полностью, применяя современные бактериальные препараты. К таким препаратам относятся: «Путидойл» (ЭкоГеоС-1, Тюмень), «Бациспцин» (институт биологии Уральского научного центра РАН), «Деградойл» (ЗАО «Биоцентрас»), «Фаризайм» (США) и другие. Все они получены на основе бактерий, питающихся нефтью и нефтепродуктами и могут успешно применятся и для ликвидации разливов нефти на грунт и в воду. Эффективность различных методов очистки сточных вод содержится в табл. 11.15

Токсическое свойство нефти проявляется при содержании ее в воде более 1 мг/л, но даже при 0,20,4 мг/л нефть ощущается по запаху.

Эффективность очистки сточных вод от нефти

Вид оборудования	Содержание нефти в воде, мг/л
	Начальное	Конечное
Нефтеловушки	4003500	50100
Фильтры	50200	1018
Флотаторы	100150	1520
Отстойники	5002000	20
Биологическая очистка	2050	510
Комплекс «фильтр-коагулятор - фильтр тонкой очистки»	20500	15

4.3 Способы получения питьевой воды

Для получения питьевой воды применяются на начальных стадиях процесса те же основные способы, что и при очистке сточных вод, за исключением биологических.

Последней стадией получения питьевой воды является водоподготовка, включающая в себя умягчение, обесцвечивание, дегазацию, обессоливание, нормализацию pH (кислотно-щелочного баланса) и обеззараживание. Получение подготовленной воды - более или менее сложная комбинация электрохимических, сорбционных, ионообменных, мембранных и некоторых других способов очистки воды.

Учитывая огромное разнообразие «исходного сырья», т.е. воды, подаваемой на очистку, невозможно дать универсальных рекомендаций по созданию технологических схем и применению конкретных методов для каждого случая.

Электрохимические устройства обеспечивают осветление и обеззараживание воды как под действием непосредственно электрохимических процессов, так и посредством синтеза озона. Эти методы позволяют переводить содержащиеся в воде токсические ионы и коллоиды тяжелых металлов в инертную форму. Эффективность метода возрастает при применении фильтрации через мембраны в электродиализных установках. В этом случае вода опресняется.

Как правило, в основе большинства установок водоподготовки лежат многослойные фильтры грубой и тонкой очистки на основе углеродсодержащих сорбентов (древесного угля, цеолитов естественного и искусственного происхождения, углей из кокосовой скорлупы, каменных углей и т.д.). Многие фильтры содержат ионообменные смолы или волокна, способные оптимизировать содержание положительных и отрицательных ионов в воде. Ультрафиолетовые излучатели убивают болезнетворных микробов. К сожалению, обеззараживание воды в крупных установках производится до сих пор хлорированием, хотя давно известно, что, спасая от инфекций, хлор одновременно медленно убивает и человека. В основном это происходит из-за образования в воде сложных хлорсодержащих соединений, которые во много раз опаснее самого хлора. Так, если в воде присутствовали фенолы, то в соединении с хлором они образуют диоксин, действие которого позволило признать его в США боевым отравляющим веществом и применять во время вьетнамской войны. Допустимая суточная доза на один килограмм веса человека установлена в США величиной 0,00000000000000001 грамма (10 фематограмм). В России эта норма оценивается в 10 пикограмм (пикограмм - это грамм, поделенный на триллион). Диоксин из организма не выводится, а, попадая в почву и воду, сохраняется там десятилетиями. Кстати, диоксины образуются в больших количествах при сгорании изделий из ПВХ (поливинилхлорида) - пластиковых бутылок, оконных рам, некоторых видов линолеума и др. Поэтому мусоросжигательные заводы на Западе закрыты.

В целом, современные установки водоподготовки позволяют получить воду необходимого качества. Однако при перекачке по металлическим трубам происходит ее вторичное загрязнение. Так, на территории Тюменской области имеется 527 водопроводных систем, которые периодически или постоянно подают потребителю воду, не соответствующую ГОСТу. Отсюда тенденция к росту, так называемых, «водно-зависимых патологий» - инфекционных, паразитарных, эндокринных, иммунных, костно-мышечных, кишечных. Ясно, что лучше пить чистую воду, чем лекарства. И это можно реально осуществить, только применяя индивидуальные средства - бытовые приборы (фильтры) доочистки водопроводной воды. Отечественная промышленность выпускает прекрасные устройства на основе высоких технологий, разработанных по заказам оборонных отраслей и МЧС. Это приборы «Изумруд», «Мелеста», семейство фильтров «Барьер», «Каскад», «Лидер», «Оазис», «Гейзер», «Ручеек» и др. Из зарубежных аналогов - «Electrolux», «Brita», «Instapure», «Amazon» и др.

4.4 Состояние водных ресурсов

Исследования ученых Росгидромета в 1997 году привели к выводу, что большинство рек, питающих Дон, Волгу, Енисей, Обь, Каму и Амур относятся к категории «грязные» и «чрезвычайно грязные». Так в реку Тура предприятия Свердловской области сбрасывают 400 млн. м³ сточных, шахтно-рудничных и коллекторно-дренажных вод. Для Туры характерно устойчивое загрязнение нефтепродуктами, фенолами (5 ПДК), медьсодержащими компонентами (14 ПДК), железом (10 ПДК). Река Тобол загрязняется нефтепродуктами (835 ПДК), фенолом (416 ПДК), медью (915 ПДК), железом (814 ПДК). Река Пышма - фенолы (3 ПДК), нефтепродукты (до 21 ПДК). Река Иртыш - нефтепродукты (1150 ПДК), фенолы (617 ПДК), медь (815 ПДК), железо (1013 ПДК). Обь - нефтепродукты (614 ПДК), фенолы (1227 ПДК), медь (218 ПДК), железо (612 ПДК). Особенно тревожно состояние малых рек, куда жители сел сбрасывают навоз, внутренности забитых животных, бытовые стоки.

Подземные воды, как правило, содержат повышенную долю солей железа и марганца. Это основная негативная особенность подземных вод как юга, так и севера Тюменской области, хотя в районах Среднего Приобья наблюдалось загрязнение метаном и аммонийным азотом. Отмечают факты загрязнения водоносных горизонтов нефтепродуктами.



Список используемой литературы

1. Земенков Ю. Д. Эксплуатация магистральных газопроводов. - ТюмГНГУ, 2002. - 525 с.

2. Козаченко А. Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. -- М.: Нефть и газ, 1999. -- 463 с.

3. Котляр И. Я., Пиляк В.М. Эксплуатация магистральных газопроводов. - Л., «Недра», 1971, 248 с.

4. Левицкая В.Ф. Методические указанию по выполнению курсового проекта по предмету «Газонефтепроводы».



Приложения

Механические характеристики различных марок сталей

Выксунский трубный завод	Волжский трубный завод
Марки стали	R1н,МПа	R1, МПа	Марки стали	R1н,МПа	R1, МПа
09Г2С	490	340	09Г2С	490	340
12Г2С	510	350	12Г2С	510	350
17Г1С	510	350	17Г1С	510	350
17Г1С-У	510	350	10ГФБЮ	588	441
13ГС	510	350	17Г1С-У	588	461
12ГСБ	510	350	13ГС	588	461
08ГБЮ	510	350	13Г1С-У	588	461
13Г2АФ	530	360	10Г2ФБ	588	461
13Г1С-У	540	390	Х70	588	461
09ГБЮ	550	380	Ст20(ТУ-98)	588	461
12Г2СБ	550	380	Ст20(ТУ-01)	690	560
09Г2ФБ	550	430	09ГСФ (ТУ-01)	690	560
13Г1СБ-У	570	470
10Г2ФБ	590	440
10Г2ФБЮ	590	460

Категория участка трубопровода	Коэффициент условий работы трубопровода m
B	0.60
I	0.75
II	0.75
III	0.90
IV	0.90

Характеристика труб	Значение коэффициента надежности по материалу к1
1. Сварные из малоперлитной и бейнитной сталиконтролируемой прокатки и термически упрочненные трубы, изготовленные двусторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву, с минусовым допуском по толщине стенки не более 5 % и прошедшие 100 %-ный контроль на сплошность основного металла и сварных соединений.	1,34
2. Сварные из нормализованной, термически упрочненной стали контролируемой прокатки, изготовленные двусторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву и прошедшие 100 %-ный контроль на сплошность основного металла и сварных соединений неразрушающими методами. Бесшовные из катаной или кованой заготовки, прошедшие 100 %-ный контроль.	1,40
3. Сварные из нормализованной и горячекатаной низколегированной стали, изготовленные двусторонней электродуговой сваркой и прошедшие 100 %-ный контроль.	1,47
4. Сварные из горячекатаной низколегированной или углеродистой стали, изготовленные двусторонней электродуговой сваркой или токами высокой частоты. Остальные бесшовные трубы.	1,55

Условный диаметр трубопровода, мм	значение коэффициента надежности по назначению трубопровода кн
	для газопроводов в зависимости от внутреннего давления Р	Для нефтепроводов и нефтепродуктоводов
	Р?5,4 МПа Р?55 кгс/см2	5,4<Р?7,4 МПа 55 <Р ?75 кгс/см2	7,4<Р?9,8 МПа 75 <Р ?100 кгс/см2
500 и менее 600-1000 1200	1,00 1,00 1,05 1,05	1,00 1,00 1,05 1,10	1,00 1,05 1,10 1,15	1,00 1,00 1,05 _

Характер нагрузки и воздействия	Нагрузка и воздействие	Коэффициент надежности по нагрузке n
Постоянные	Масса трубопровода и обустройств Воздействие предварительного напряжения трубопровода Давление грунта Гидростатическое давление воды	1,10 (0,95) 1,00 (0,9) 1,20(0,8) 1,00
Временные длительные	Внутреннее давление для газопровода Внутреннее давление для нефтепроводов и нефтепроводов диаметром 700-1200 мм с промежуточными НПС без подключения емкостей Внутреннее давление для нефтепроводов с диаметром 700-1200 мм без промежуточных НПС или без ПНПС работающими постоянно только с подключенной емкостью, а также для нефтепроводов диаметром менее 700 мм	1,10 1,15 1,10 1,00(0,95) 1,00 1,50
	Масса продукта или воды Температурные воздействия Воздействия неравномерных деформаций грунта, не сопровождающиеся изменением его структуры	1,40 1,20 1,30
Кратко--временные	Снеговая нагрузка Ветровая нагрузка Гололедная нагрузка Нагрузка, вызываемая морозным растрескиванием грунта	1,20 1,20 1,00 1,00
Особые	Нагрузки и воздействия, возникающие при испытании трубопроводов	1,00 1,00 1,05

Физическая характеристика стали	Величина и размерность
Плотность, кг/м3 Модуль упругости Е, МПа Коэффициент линейного расширения б, 1/0С Коэффициент поперечной деформации Пуассона в стадии работы металла м	7850 2,1?105 1,2?10-5 0,3

Плотность воздуха при нормальном атмосферном давлении 101,325 кПа (1 атм) и различной температуре:

Температура воздуха	Плотность воздуха
оС	кг/м3
-20	1,395
0	1,293
5	1,269
10	1,247
15	1,225
20	1,204
25	1,184
30	1,165

Определение приведенных затрат на КС Приведенные затраты на КС рассчитываются по формуле:

С_к=Э+Е*К;

где Э - эксплуатационные затраты, тыс. руб./год;

К - капиталовложения в КС, тыс.руб.;

Е - отраслевой коэффициент, обратный сроку окупаемости и равный для объектов транспорта и хранения нефти и газа 0,15, 1/год;

Э=n*a_э+n_p*в_э+c_э;К=(n+n_p)*а_к+в_к;

где n - число рабочих ГПА на станции;

n_p - число резервных ГПА;

а_э, в_э, с_э, а_к, в_к - коэффициенты, отражающие затраты, связанные с ГПА и другими системами и службами КС, независимыми от числа ГПА на станции;

Агрегаты	Численное значение коэффициентов
	аэ	вэ	сэ	ак	вк
1	2	3	4	5	6
Газомоторные поршневые ГПА
МК 8	189	77	598	901	6819
10 ГК-1-3	3	47	504	375	5422
10 ГКМ-1-4	93	49	517	435	5670
10 ГКН-1-5	108	51	543	547	6111
ДР 12 (35-45) - 56	544	276	752	2791	7444
Газотурбинные с центробежными нагнетателями
ГТК-5	385	94	249	986	4371
ГТ-6-750	497	122	391	144	5071
ГТК-10	686	218	583	1537	7813
ГТК-16	1122	275	726	2653	13483
ГТК-25	1708	419	1104	3918	19903
ГТН-6	520	121	336	1400	3555
ГПА-Ц-6,3	594	155	983	969	6782
Электроприводные с центробежными нагнетателями
СТД-4000	749	46	443	426	6269
СТД-6000	1150	220	567	805	6647
СТД-10000	1648	63	836	985	6647



Техническая характеристика ГПА с трубопроводом

Тип ГПА	Центробежный нагнетатель
	Тип ЦБН	Подача, млн. м3/сут	Давление нагнетателя Рн, МПа	Давление на входе Рвх при числе последовательно работающих ГПА, МПа	Частота вращения, об/мин
				1	2	3
ГТ-700-4	280-11-2	13,0	5,5	4,56	3,88	3,53	7700
ГТК-5	260-13-2	14,0	5,5	4,42	3,68	3,14	5550
ГТ-750-6	370-14-1	19,5	5,5	4,42	3,68	3,14	5300
ГТ-6-750	Н-300-1,23	19,0	5,5	4,32	3,53	3,04	6150
ГТН-6	Н-300-1,23	19,0	5,5	4,32	3,53	3,04	6150
ГПА-Ц-6,3	ГПА-Ц-6,3	13,0	5,5	3,79	-	-	8200
ГТК-10-2	520-12-1	29,3	5,5	4,32	3,53	3,04	4800
ГТК-10-4	370-18-1	37,0	7,5	6,08	4,97	4,32	4800
ГТК-16	Н-16-76	51,0	7,35	5,89	4,71	-	4600
ГТК-10 И	PCL-802/24	17,2	7,36	4,88	-	-	6200
ГТН-25 И	PCL-1002/40	45,0	7,36	4,88	-	-	4600
ГТН-25	650-22-2	47,0	7,5	5,00	-	-	3700
Коберра-182	RF 2BB-30	21,8	7,5	5,00	-	-	5000

Размещено на Allbest.ru