Что из себя представляет обессоливание воды и какие существуют методы

2.4. Технологические показатели режима работы осветлителя

2.4.1. Эксплуатация осветлителя заключается в поддержании оптимальных дозировок реагентов (коагулянта, полиакриламида, щелочи, кислоты), температуры подогрева обрабатываемой воды, границ уровня шламового фильтра, размеров продувки. Для нормальной работы осветлителя (получения коагулированной воды нужного качества) необходимо соблюдение постоянства нагрузки осветлителя и температуры подогрева исходной воды.

2.4.2. Оптимальные дозы реагентов устанавливаются в химической лаборатории перед пуском осветлителя в соответствии с методикой, изложенной в (приложение ). Выбранные дозы реагентов проверяются и корректируются в процессе наладки осветлителя. Оптимальная доза коагулянта зависит в основном от качества исходной воды (щелочности, содержания взвешенных и органических веществ, цветности, солевого состава) и может изменяться для различных вод в диапазоне 0,5 — 1,5 мг-экв/кг.

Доза коагулянта может меняться в течение года из-за сезонного изменения качества воды. В период паводка она достигает наибольших значений. Точных способов расчета оптимальной дозы коагулянта в настоящее время нет.

Оптимальная доза полиакриламида меняется в основном в зависимости от мутности исходной воды и дозы коагулянта и находится обычно в пределах 0,1 — 1,0 мг/кг.

Максимальные дозы соответствуют, как правило, плохо коагулируемым водам. Оптимальная доза ПАА устанавливается также в лабораторных условиях.

Доза щелочи D_щ (мг-экв/кг) для подщелачивания исходной воды в случае недостаточной ее щелочности (обычно в период паводка) может быть приближенно вычислена по формуле:

D_щ = D_к + 0,4 — щ, (2-4)

где D_к — доза коагулянта, мг-экв/кг;

,4 — необходимая минимальная щелочность коагулированной воды, мг-экв/кг;

щ — щелочность исходной воды, мг-экв/кг.

Обычно максимальная доза NaOH не превышает 0,4 — 0,5 мг-экв/кг.

Дозирование кислоты применяется в периоды максимальной щелочности исходной воды (обычно зимой) и позволяет создать требуемые значения рН процесса без увеличения дозы коагулянта. Как правило, доза кислоты не превышает 0,15 — 0,20 мг-экв/кг.

Точные дозы щелочи, кислоты, а также оптимальные значения рН процесса уточняются при наладке и эксплуатации осветлителя.

2.4.3. Оптимальная температура исходной воды при коагуляции выбирается с учетом термостойкости ионитов и антикоррозионного покрытия оборудования (фильтров, трубопроводов, баков) и принимается равной 30 °С.

Решающее значение для работы осветлителя имеет постоянство выбранной температуры. Колебания температуры подогрева воды приводят к возникновению местных тепловых потоков в осветлителе, нарушению режима шламового фильтра, выносу шлама в зону осветления и попаданию его в коагулированную воду. Колебания температуры не должны превышать ± 1 °С.

2.4.4. Оптимальные границы уровня шламового фильтра устанавливаются таким образом, чтобы при всех нагрузках, в том числе при максимально допустимой, обеспечивались необходимая защитная зона осветленной воды (она составляет не менее 0,8 — 1,0 м) и своевременное и достаточное отведение избыточного количества осадка из зоны шламового фильтра в шламоуплотнитель и далее в дренаж.

Уровень шламового фильтра при выбранной дозе реагентов регулируется в процессе эксплуатации путем изменения величины непрерывной продувки шламоуплотнителя и «отсечки» на шламоуплотнитель.

Оптимальный режим продувок осветлителя, а также параметры контактной среды (условный объемный вес взвеси, скорость свободного осаждения частиц, коэффициент уплотнения) устанавливаются при наладке. Обычно размер продувки составляет 1,5 — 2,0 % производительности осветлителя.

2.4.5. Наряду с соблюдением всех перечисленных условий (дозы реагентов, температуры подогрева исходной воды, границы шламового фильтра, размера непрерывной продувки) необходимо поддерживать на осветлителе стабильную нагрузку, как можно более редко и плавно изменяя ее; рекомендуется менять нагрузку (особенно при ее увеличении) не более чем на 10 % в течение каждых 15 — 20 мин.

Обратный осмос

Технический прогресс и начавшая наблюдаться нехватка пресной воды рождают новые технологии опреснения и обессоливания. Популярным способом становится метод обработки обратным осмосом, надежность ему гарантирует развитие мембранных технологий. Промышленный интерес вызван сравнительно низкими энергозатратами. Большая часть аппаратов этого принципа используются для доочистки речной воды, где их эффективность многократно доказана.

Для бытового использования установки для обессоливания воды, основанные на принципе обратного осмоса, пригодны как в плане энергозатрат, так и по качеству получаемого продукта. В основе принципа обратного осмоса лежит пропускание воды под давлением через мембрану, которая непроницаема для растворенных солей и других примесей. Процесс обессоливания воды обеспечивают синтетические полупроницаемые мембраны, которые не могут задержать некоторые растворенные в воде газы (хлор, углекислота и пр.).

Метод обратного осмоса очищает воду от всех примесей, происходит полная деминерализация, что вредно для человеческого организма. В большинстве случаев обывателю приходится выбирать между водопроводной водой или обработанной при помощи какого-либо фильтра. Меньшим злом является вода, лишенная всех природных компонентов.

На сегодняшний день в некоторых странах уже существуют заводы по производству питьевой воды, где для обессоливания используют метод обратного осмоса, и в качестве дополнительной доочистки из нее выводят растворенные газы. Чтобы придать ей нормальное состояние, приближенное к естественному, на предприятиях в очищенную воду добавляют необходимые соли в выверенной концентрации.

Способы обессоливания воды

Метод обработки жидкости с примесью минеральных солей подбирается в зависимости от первоначального показателя по концентрации примесей, общих возможностей мастера/промышленного производства, целесообразности затрат на обслуживание той или иной установки.

Ионный обмен

Принцип обработки жидкой среды заключается в её прогоне через специальные ионообменные смолы. При этом анионы и катионы растворенных в жидкости минеральных примесей удаляются и замещаются ионами фильтрующего материала. При таком способе обессоливания удается почти полностью убрать из жидкой среды минеральные растворенные примеси.

Ионообменная установка представляет собой резервуар, заполненный картриджами с фильтрующим материалом. Кассеты подлежат регулярной замене, а сама смола должна быть утилизирована особым образом.

Обратный осмос

Установки часто состоят из нескольких колб, заполненных полупроницаемыми синтетическими мембранами. Принцип обессоливания жидкости заключается в том, что вода под высоким давлением проходит через поры барьера. При этом мембрана пропускает сквозь себя лишь молекулы подготавливаемой среды, но не солей. Для всех остальных примесей барьер непроницаем. Установки обратного осмоса удаляют из обрабатываемой среды растворенные соли и некоторые газы: углекислота, хлор, др.

Электрохимический метод

Суть электродиализа заключается в том, что водная среда подвергается воздействию электрического поля – её пропускают через него. В этот момент происходит перенос ионов растворенных солей: анионы распределяются к анодам, катионы — к катодам.

Установка для электродиализа имеет три камеры, образованные анодной и катодной диафрагмами. Срединный отсек — это резервуар, через который проходит обрабатываемая жидкость. Сквозь неё пропускают ток, который затем делит ионы солей на катоды и аноды.

Бытовые установки

Для бытовых нужд чаще всего необходимы системы для доочистки воды. Фильтрация воды может проводиться несколькими способами:

• Самый простой и доступный – кувшин со сменными фильтрами.
• Насадка с фильтром на кран.
• Настольные фильтры для воды.
• Встраиваемые системы, осуществляющие очистку жидкости в зависимости от места размещения (только на кухне, в точке входа подачи воды в дом, многоступенчатые фильтры для очистки воды из артезианской скважины и т. д.).

Ни одна из бытовых систем не может полностью устранить соли из жидкости, но смягчить жесткую воду в состоянии. В этом случае необходимо знать, какими элементами она насыщена, чтобы подобрать систему, картриджи для воды, фильтры или реагенты. Процесс обессоливания требует габаритных аппаратов, большой площади для установки, крупных финансовых инвестиций и доступность обслуживания системы, что недоступно для широкого круга потребителей.

Сырая нефть и ее характеристики

В неочищенной добытой нефти также присутствуют натуральные эмульгаторы с диспергированными примесями и минерализованными хлоридами. В некоторых случаях в зависимости от технологии разработки скважины могут сохраняться и газовые компоненты – летучие и неорганические. Все эти составляющие относятся к активным и могут рассматриваться как обязательные для сохранения или нежелательные – их статус определяется требованиями к конечному продукту и на этапах переработки определяет перечень допустимых способов обезвоживания и обессоливания нефти, которая будет также влиять и на выбор оборудования нефтеперерабатывающих заводов. То есть даже некоторые из полезных компонентов могут нанести вред технологическим узлам, поэтому на определенных этапах переработки их также исключают, после чего вводят обратно.

Процесс обезвоживания считается одним из базовых. Его реализуют посредством разрушения водно-нефтяной среды с подключением деэмульгаторов, которые в ходе адсорбции на границе разделения фаз расслаивают капли жидкости в нефти. В качестве активного компонента должен применяться состав, который и сам по себе легко будет отделяться от целевого продукта. Например, применяемые для обезвоживания и обессоливания нефти деэмульгаторы никак не влияют на свойства очищаемого сырья и не вступают в реакции с водой. Это синтезированные соединения, которые также инертны к оборудованию и экологически безвредны. Деэмульгаторы из группы нефтерастворимых легко смешиваются с нефтесодержащими эмульсиями и в то же время плохо вымываются водой. Существуют и органические неэлектролитные деэмульгаторы, к особенностям которых относят растворяющую функцию относительно эмульгаторов нефти. В результате химического воздействия также снижается вязкость сырья.

Прямой осмос для получения пресной воды

Еще один физический процесс широко применяющийся для получения пресной воды — процесс осмоса — движение молекул растворителя через полупроницаемую (проницаемую только для молекул растворителя) мембрану в сторону более концентрированного раствора. Учитывая, что морская вода является достаточно насыщенным солями раствором изначально, процесс осмоса — прямой осмос, используется редко, т. к. для получения опресненной воды из морской необходимо использовать концентрированный раствор специального вещества, которое должно впоследствии достаточно легко удаляться — например, при изменении температуры разлагаться (карбонат аммония) или выпадать в осадок.

Полученная вода характеризуется меньшим содержанием примесей, чем исходная, и может быть в дальнейшем очищена с использованием данного метода и другого специального вещества (с более низкой концентрацией), так и с использованием другого метода опреснения. При применении метода прямого осмоса часть энергии, необходимой для опреснения воды можно использовать в виде низкопотенциальной энергии (тепловой, солнечной) имеющей более низкую стоимость (по сравнению с электрической). Это позволяет использовать менее энергозатратные способы очистки на финишной стадии.

Обратный осмос

В этом случае отделение пресной воды от растворённых в ней солей производят при помощи мембраны, непроницаемой для солей. Мембрану помещают между пресной водой и рассолом. Для выравнивания концентрации вода проникает в рассол. Чтобы прекратить проникание воды в раствор, необходимо прикладывать осмотическое давление.

Если давление, прикладываемое к рассолу, превышает осмотическое, то через мембрану будет выдавливаться пресная вода из рассола. Такой способ называется обратным осмосом. Для этого артезианскую воду накачивают в камеры под высоким давлением.

В камерах стенки изготовлены из полупроницаемых мембран. Когда вода проходит через мембраны, концентрация солей увеличивается, повышается осмотическое давление и уменьшается поток опреснённой воды. Для воспрепятствования этому нужно постоянно прокачивать артезианскую воду. Поток проходящей через мембрану пресной воды зависит от прикладываемого давления.

Трубы, применяемые при обратном осмосе, изготавливают из пористых веществ, выложенных изнутри пленкой из ацетата целлюлозы. Роль полупроницаемой мембраны играет ацетат целлюлозы. Скорость проникновения артезианской воды через мембрану невелика. В течение суток можно получить около 700 литров пресной воды с одного кв. метра мембраны.

Проблемы, возникающие при опреснении артезианской воды обратным осмосом:

• Слишком высокое давление может разорвать мембрану;
• Мембрана может забиться солями;
• Пропускать большое количество растворённых солей.

Устройство и принцип работы опреснительной установки

Устройство опреснителя можно разобрать на примере тех, что устанавливаются на судах:

1. Дистилляционные установки. Суть состоит в том, что морскую воду нагревают до температуры кипения, потом собирают сконденсированный пар и получают дистиллированную воду. Это трудоемкий процесс, который отнимает много времени.
2. Электродиализные устройства. Они основаны на химическом методе опреснения. Применяют их только в крайнем случае, и полученная таким способ вода редко используется в качестве питьевой, поскольку химические реагенты токсичны.
3. Установки обратного осмоса. Они являются наиболее распространенным типом корабельных установок для получения пресной воды. Эти устройства состоят из нескольких блоков. Суть метода заключается в том, что забортная вода проходит предварительную обработку, а затем содержащая соли вода проходит под высоким давлением через специальную мембрану и остается в накопителе, а загрязненная вода через какое-то время сливается за борт.

Электрохимический метод

Суть метода заключается в пропуске воды через электрическое поле, при этом происходит перенос ионов солей – катионы распределяются в сторону катода, а анионы — к аноду. Система имеет три отсека, которые образуются при помощи катодной и анодной диафрагм. В срединном отсеке находится вода, подготовленная к обессоливанию.

Через поток пропускают постоянный электрический ток, при помощи которого происходит сортировка солей на катодную и анодную диафрагмы. Метод является очень дорогостоящим по затратам на оборудование и издержкам на электроэнергию, в связи с чем не получил распространения.

Опреснительные установки

В продаже наиболее часто встречаются установки, работающие по принципу обратного осмоса. Они идеально подходят для обработки жидкости из любых источников: рек, озер, морей и т.д. Тем не менее производительность установки зависит от уровня солености и температуры воды, предполагаемой к обработке.

Опреснительные установки состоят из теплообменных устройств (водонагреватели, испарители, конденсаторы), насосов для циркуляции и дистилляции воды, трубопроводов для соленой и пресной воды, а также различных приборов для управления и слежения за работой.

Исходя из способа обессоливания, соответствующее оборудование разделяется на установки поверхностного и бесповерхностного типа. Помимо этого, они классифицируются по назначению (опреснительные, испарительные, комбинированные), типу теплоносителя (паровые, газовые, водяные, электрические), методу выработки тепла (компрессионные и ступенчатые) и условиям работы (автономные и неавтономные).

Катера и яхты малых габаритов, как правило, оснащаются опреснительными установками с системой рекуперации энергии, которые работают от напряжения 12/24 вольта. Подобное оборудование может выдавать примерно 100 литров обессоленной воды в час.

Коммерческие, промысловые и рабочие судна оборудуются более производительными опреснителями, производящими до 30.000 литров чистой воды в сутки. Такие установки часто эксплуатируются на нефтяных платформах, в курортных зонах и прибрежных поселениях.

Дистилляция

В ходе дистилляции морская вода нагревается за счет различных видов энергии. Молекулы воды имеют большую подвижность, чем ионы растворенных солей, легче переходят в газовую фазу (испаряются), которая удаляется с последующим конденсированием из неё чистой воды.

В ходе данного процесса энергия затрачивается как на переход воды в газовую фазу, так и на переводы газовой фазы в жидкую.

Снижение необходимого для испарения количества подводимого тепла можно получить, используя метод вакуумной дистилляции, который отличается от классической схемы разряжением, создаваемым в испарителе. Температура закипания воды при понижении давления снижается, что обеспечивает снижение энергозатрат и повышение КПД установки в целом.

Для более полного использования тепловой энергии используют процесс многоступенчатой дистилляции (флеш дистилляции), в ходе которого испарение происходит в разряженной среде, а тепловая энергия используется максимально (утилизация тепла, уносимого потоком сконденсированной воды).

Данная технология позволяет более эффективно использовать энергию, т. к. при снижении давления газовой фазы над жидкой снижается температура кипения последней, а движение потоков продуктов противотоком позволяет минимизировать унос тепла как с очищенной водой, так и отводимым остатком.

Другим вариантом проведения процесса очистки при испарении/конденсации воды является термокомпрессионная дистилляция. При реализации данного метода очистки исходная вода переводится в газообразное состояние за счет энергии, выделяемой при конденсации воды очищенной. Для этого перешедшую в пар воду из испарителя откачивают специальным компрессором, который так же служит для создания повышенного давления пара в конденсаторе.

Благодаря разнице давлений в испарителе и конденсаторе выделяемой при конденсации (при повышенном давлении) энергии достаточно для перевода в газовую фазу исходной воды (при пониженном давлении) и практически не требуется расходовать стороннюю энергию для осуществления такого перехода.

Как происходит опреснение в домашних условиях?

Обессоливание доступно в быту.

Общий недостаток:

• медленность;
• тратится газ или электричество для нагрева, заморозки.

Дистилляция

Дистилляция основывается на испарении, это та же «перегонка» как в самогонных аппаратах. При нагревании пар превращается в капли, которые стекают в отдельную емкость, а рассол остается на дне первого сосуда.

Пошаговая инструкция:

1. В кастрюлю наливают соленую воду.
2. В крышке просверливают отверстие.
3. Делают змеевик – металлическая или полимерная термоустойчивая трубка, шланг.
4. Вставляют спираль.
5. Емкость накрывают крышкой, ставят на огонь.
6. Змеевик для увеличения скорости процесса обматывают влажной тканью или помещают в промежуточный бак с холодной водой.
7. Другой конец – в пустую емкость.

Произойдет значительная деминерализация (умягчение), свойство утолять жажду значительно понизится, поэтому после прогонки рекомендуют добавить щепотку соли.

Метод обратного осмоса

Обессоливание обратным осмосом или фильтрацией через мембраны из ацетата целлюлозы в быту применяется крайне редко, так как потребуется указанный материал.

Для осмоса потребуется герметичный бак и надежно отрегулированный насос. Другие примеси должны отсутствовать, необходима предварительная грубая и тонкая механическая фильтрация, иначе ячейки забьются.

Способ доступен, только если есть бытовая установка осмоса. Такие приборы часто используются для декальцинации, умягчения или для улучшения качества воды в быту.

Замораживание

Замораживание или вымораживание – крайне простой метод, но одновременно трудноосуществимый, затратный и не эффективный.

При заморозке льдом становится только H₂O, соль отделяется. После разморозки вода будет пресной, именно такую ее всегда получают из айсбергов.

Опреснение вымораживанием в домашней обстановке слабо результативно:

• малый объем морозилки;
• дорогое электричество;
• медленность двух этапов: заморозки, оттаивания.

Химический метод

Химическая очистка для быта практически не применяется. Даже если пользователь приобрел нужные реагенты серебра и бария (они просто добавляются, соли осаждаются), потребуется тщательная финишная фильтрация от них и от шлама.

Дополнительный функционал обессоливателей

Поскольку на нефтедобывающих предприятиях и перерабатывающих заводах очистка нефти обычно сопрягается с целым рядом других технологических операций, сепарационное оборудование обеспечивается и набором вспомогательных возможностей, в числе которых:

• Контрольно-измерительные функции. Применяются как обязательные, так и второстепенные опциональные средства измерения. Например, манометры, гидростатические аппараты, мультиметры, дозиметры и т. д. В химических установках обессоливания нефти также используются специальные устройства для определения вида и количества деэмульгаторов.
• Промывочно-очистные операции. Функция относится к системам самообслуживания – после откачки переработанной нефти активизируется промывка резервуара и каналов, обеспечивающих транспортировку эмульсии.
• Средства управления питанием. В электроустановках, как уже говорилось, изменение параметров тока влияет на качество процессов обессоливания нефти, поэтому коррекцию источника энергоснабжения можно рассматривать и как регуляционную рабочую функцию. Для этого используются специальные панели управления, подключенные к амперметрам, вольтметрам и преобразователю тока.

Виды в зависимости от технологии опреснения

В зависимости от того, какая технология используется для опреснения воды, выделяют несколько видов опреснителей.

Мембранный

Этот метод также называется механическим. В нем используется оборудование для обратного осмоса. В этом случае важным элементом опреснительной установки являются мембраны, через которые морская вода проходит под высоким давлением.

Эти мембраны представляют собой фильтры с микроскопическими порами. Они могут пропускать воду, но ионы соли и молекулы различных примесей отличаются относительно крупными размерами. Мембраны производятся из полиамида или ацетата целлюлозы.

Преимуществами такого оборудования являются:

• простота устройства и его надежность;
• компактность;
• возможность автоматизации;
• отсутствие больших затрат энергии.

Минусом считается: качество очистки воды в таком случае сильно зависит от предварительной подготовки воды.

Солнечный

Этот тип опреснителей называют также дистилляционными или термальными. Они часто применяются в промышленных условиях.

Принцип заключается в том, что такой агрегат нагревает H2O из моря, она испаряется. Устройство улавливает пар, доводит его до определенной температуры, и получает уже пресную воду. При этом используется солнечная энергия.

Многие модели такого типа имеют форму конуса, по стенкам которого стекает уже сконденсированная влага. Пространство под конусом делают герметичным, чтобы пары не выходили наружу.

Форма конуса позволяет поддерживать определенную температуру внутри прибора. Производители разрабатывают и другие модели дистилляционных опреснителей.

Вакуумный

Такие устройства обладают достаточно высокой производительностью, позволяя получить 800 л воды в час и даже больше. Принцип их работы основан на утилизации тепла воды, которая используется для охлаждения дизелей.

Такое оборудование состоит из нескольких элементов:

• подогреватель для морской воды;
• вакуумный насос;
• центробежный насос для воды, которую берут за бортом;
• вихревой насос для уже полученной дистиллированной воды;
• испаритель вакуумного типа — в нем морская вода начинает кипеть уже при температуре в 38-40 градусов.

Морская вода закачивается в испаритель. Его нагрев осуществляется за счет пресной воды, которая используется для охлаждения дизелей и получает их тепло. Вода кипит, испаряется, затем пар конденсируется, улавливается дистиллят и распределяется в систему для подачи пресной воды.

Таким образом, преимуществом этой системы является то, что ее можно практически полностью автоматизировать и использовать без дополнительных затрат на топливо. Также следует отметить, что она может долго работать, не нуждаясь в очистке.

Почему опресняют воду?

Вода всегда считалась одним из важнейших элементов здоровой жизни, сегодня от ее наличия и качества зависит рост благосостояния, уровень образования, развития целого общества и стран. По данным Всемирной организации здравоохранения, у 2,1 млрд. человек нет постоянного доступа к чистой питьевой воде. Из них 1,3 млрд человек может добраться до благоустроенного (читай, чистого) источника воды в течение 30 минут, 263 млн человек для того же потребуется больше времени, 423 млн. берут воду из открытых источников (колодцы), 152 млн. используют неочищенную воду (озера, реки, ручьи), а значит, миллионы людей вместо того, чтобы заниматься развитием собственных идей, получением образования, полноценной работе должны тратить свое время и силы для добычи воды.

Кстати, ошибочно мнение, что дефицит пресной воды – удел засушливых регионов. Перебои с водой могут быть связаны с несколькими причинами:

• в США и Японии количество потребляемой воды для сельского хозяйства, промышленности и бытовых нужд превышает имеющиеся запасы;
• имеющиеся реки и водоемы загрязняются мусором. Это касается не только Китая или Индии, о которых сказано немало. Итальянская река Сарно или устья Миссисипи (США) отравлены различными отходами и мусором;
• неравномерное распределение ресурсов. Например, в России, которая занимает одно из лидирующих мест по объемам поверхностных пресных вод, большая часть ресурсов сконцентрирована в районах Дальнего Востока, Севера или Сибири, в то время как наибольшая плотность населения и промышленных объектов приходится на центральную и южную ее часть.

Замораживание

Ещё одним направлением получения опресненной воды с использованием фазового перехода является процесс замораживания (вымораживания). Данный метод основан на процессе перехода пресной воды в твердую фазу с последующим плавлением полученного льда.

Разновидностью метода вымораживания можно считать метод опреснения с использованием газовых гидратов. Данный метод является разновидностью метода замораживания с использованием вторичного теплоносителя, в роли которого выступает газ, способный образовывать с водой соединения клатратного типа — газогидраты. В роли такого газа используют некоторые углеводороды (пропан, бутан и т.д.). Для получения опресненной воды полученные газогидраты сепарируют от рассола (отделяют) и подвергают плавлению, выделяемый при этом газ возвращается в процесс.

Следующие методы основаны на физико-химических методах без изменения агрегатного состояния вещества.

1.1. Назначение водоподготовительных установок

1.1.1. Примеси природных вод различны как по степени дисперсности, так и по химическому характеру.

По степени дисперсности примеси природных вод разделяется на:

а) истинно-растворенные с размером частиц до 10-6 мм;

б) коллоидно-растворенные с размером частиц свыше 10-6 до 10-4 мм;

в) грубодисперсные с размером частиц свыше 10-4 мм.

По химическому характеру примеси природных вод разделяются на:

а) минеральные — различные растворенные в воде соли (кальций, магний, натрий и др.) и газы (углекислота, кислород, аммиак и др.);

б) органические — белковые вещества, жиры, гуминовые вещества, эфирные масла и др.

1.1.2. Для питания котлов современных тепловых электростанций пригодна вода, в которой практически отсутствуют все примеси, находящиеся в обрабатываемой воде как в истинно-растворенном, так и в коллоидном и грубодисперсном состояниях. Для этой цели исходная вода (речная, озерная, артезианская) проходит различные стадии обработки на специальных водоподготовительных установках (ВПУ).

На ВПУ вода обрабатывается двумя принципиально различными методами:

а) осаждением с последующей фильтрацией на механических фильтрах — предварительной обработкой;

б) фильтрацией через специальные ионообменные материалы-иониты — окончательной обработкой.

Обработка воды методом осаждения позволяет удалить большую часть веществ, находящихся в ней в грубодисперсном или коллоидном состоянии. При обработке воды методом ионообмена из нее удаляются вещества, находящиеся в истинно-растворенном состоянии.

1.1.3. В настоящее время на ВПУ тепловых электростанций применяются следующие основные способы обработки воды методом осаждения:

а) коагуляция в осветлителях;

б) известкование с коагуляцией в осветлителях.

Значительно реже применяются магнезиальное обескремнивание в осветлителях и прямоточная коагуляция.

Для фильтрации на механических фильтрах применяются одно-, двух- и трехкамерные вертикальные фильтры и реже — одно- и двухслойные горизонтальные фильтры.

При обработке воды методом ионообмена применяются следующие основные способы:

а) Na- катионирование;

б) Н-катионирование;

в) анионирование.

Значительно реже применяются способы аммоний-катионирования, хлор-анионирования и ряд других.

Указанные три основных способа ионообмена, как правило, применяются в различных сочетаниях один с другим и в зависимости от требуемого качества воды образуют различные схемы.

Назначение

Обессоливание нефти — процесс удаления из продукции нефтяных скважин минеральных (в основном хлористых) солей. Последние содержатся в растворённом состоянии в пластовой воде, входящей в состав водонефтяной эмульсии (обводнённая продукция скважин), реже в самой нефти — незначительное количество солей в кристаллическом состоянии.

Степень подготовки нефти, поставляемой на нефтеперерабатывающие заводы, определена ГОСТ 9965-76. В зависимости от содержания в нефти хлоридов и воды установлены три группы сырой нефти:

• 1 группа – содержание воды 0,5 %, солей не более 100 мг/л;
• 2 группа – воды 1% и солей не более 300 мг/л;
• 3 группа – воды 1% и солей не более 1800 мг/л.

На заводе нефть подвергается дополнительному обессоливанию.

Все существующие методы деэмульгирования могут быть распределены на основные группы:

1. Химический
2. Электрический
3. Термический
4. Механический

Методы

Полное обессоливание проводится следующими способами:

• Дистилляция, термический способ.
• Методом ионного обмена.
• Методом электродиализа.
• Мембранным обратным осмосом.

Частичное удаление соли достигается при применении таких способов:

• Известкование.
• Баритовое умягчение.
• Н-катионирование.
• Вымораживание.

Методы обессоливания воды требуют затрат как финансовых, так и энергетических. Выбор способа обработки зависит от степени содержания соли в первоначальной жидкости, производительности установки, затрат на составляющие процесса (тепло, электроэнергия, реагенты). Каждый из методов имеет свои преимущества, недостатки и происходит при помощи технических средств.

Заключение

Задачи подготовки нефти к основным процессам технологической переработки для последующего использования в производственном секторе решаются разными средствами и методами. Технологии обезвоживания и обессоливания выполняют далеко не самые важные операции этого спектра, но и без них обойтись нельзя. Современная промышленность старается применять более оптимизированные и энергоэффективные методы решения задач сепарации, что проявляется в подключении новых высокотехнологичных установок. В частности, современные поколения аппаратов для обезвоживания и обессоливания нефти активно развиваются в направления повышения функциональности и эргономики. Об этом свидетельствует появление саморегулируемых трансформаторов и высокоточных измерительных датчиков, позволяющих держать под контролем все основные параметры процесса очистки. Не остаются без внимания и системы обеспечения безопасности. И при химических методах сепарации, и в применении электродегидраторов используются изолирующие и предохранительные средства защиты как самого оборудования, так и операторов, участвующих в процессах технологической обработки нефти.