Сепаратор льяльных вод

Содержание:

Что такое льяльные воды и зачем их разделять

Льяльные воды — это специфический вид загрязненных вод, которые неизбежно образуются на стальных судах во время работы. Происходит от слова «льяло» — водостока в нижней части трюма, расположенного между крайним междудонным листом и наружной обшивкой судна в осадочной части корпуса. В эти льяла стекает вода, образующаяся при отпотевании внутренней поверхности бортов, а также просачивающаяся через микроскопические швы и неплотности наружной обшивки.

Льяльные воды — это сложная смесь, включающая:

морскую воду, которая попадает внутрь судна через системы охлаждения и технического обслуживания механизмов;
конденсат, образующийся из-за перепадов температуры и влажности внутри трюма;
отработанную техническую воду из машинного отделения, содержащую остатки топлива, масла, гидравлических жидкостей, антифризов и растворителей;
промывы трюмов, особенно на сухогрузных судах, где после выгрузки трюмы промывают водой, которая затем смешивается с загрязнениями.

В результате получается нефтесодержащая смесь, которую нельзя просто сбрасывать за борт без предварительной очистки. Количество и состав зависят от типа судна, технического состояния оборудования, качества обслуживания и условий работы. В среднем, содержание нефтепродуктов в льяльных водах варьируется от нескольких десятков до сотен миллиграмм на литр. На больших судах с мощными энергетическими установками объем льяльных вод достигает нескольких кубометров в сутки.

Экологическая опасность льяльных вод обусловлена их составом. Нефтепродукты, растворенные или взвешенные в воде нарушают биохимические циклы, из-за этого гибнут рыбы и морские организмы. По данным Международной морской организации (IMO), ежегодно от загрязнения нефтесодержащими водами страдают тысячи квадратных километров океанических и прибрежных вод, что оказывает долгосрочное влияние на экосистемы.

Международная конвенция МАРПОЛ 73/78 строго регулирует сброс льяльных вод. Согласно ее требованиям, содержание нефтепродуктов в воде, сбрасываемой за борт, не должно превышать 15 мг/л. Нарушение этих норм грозит серьезными штрафами и репутационными потерями для судовладельцев.

Одна из экологических катастроф, связанных с нарушением правил обращения с льяльными водами, произошла в 2006 году на судне Probo Koala. Несанкционированный сброс токсичных нефтесодержащих вод в порту Абиджана (Кот-д’Ивуар) привел к гибели 8 человек и отравлению десятков тысяч жителей. Этот случай стал наглядным примером того, почему разделение и очистка льяльных вод важная мера по охране окружающей среды.

Принцип работы сепаратора льяльных вод

Сепаратор льяльных вод (СЛВ), или oily water separator (OWS) — инженерная система, призванная превратить загрязненную смесь в чистую воду, пригодную для сброса за борт. Его основная функция — отделение нефтесодержащих фракций от льяльных вод машинного отделения, для соответствия строжайшим международным экологическим нормам, в частности требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ 73/78).

Принцип действия СЛВ базируется на фундаментальных физических законах: разница плотностей жидкостей, коалесценция и фильтрация. Вода и нефтепродукты имеют разную плотность и при определенных условиях стремятся разделиться: масло, как более легкое, поднимается вверх, а вода оседает. Однако в реальных льяльных водах нефтепродукты часто находятся в виде мелкодисперсных эмульсий, что требует более изощренных методов разделения.

Предварительная подготовка и подача. Льяльные воды с палуб или из сборных колодцев поступают в льяльную цистерну, откуда насосом подают в сепаратор. Часто используют эксцентриковые винтовые насосы, чтобы насос минимизировал образование стойких эмульсий. Перед подачей в основной блок, льяльные воды проходят через сетчатый фильтр для удаления крупных механических примесей, чтобы избежать засорения и повреждения оборудования.

Гравитационное разделение (первая ступень). Этап называют гравитационной ступенью, происходит первичное разделение. Льяльные воды поступают в камеру, где скорость потока сильно снижают. Более крупные капли масла и более тяжелые частицы оседают или всплывают под действием силы тяжести, основываясь на различии плотностей. Масло, поднявшееся на поверхность, собирается в накопительной камере и затем откачивается в танк для грязного масла (dirty oil tank). Эффективность этой стадии зависит от конструкции камеры и времени пребывания жидкости.

Коалесценция и тонкая фильтрация (вторая и последующие ступени). После гравитационного разделения вода все еще содержит мелкодисперсные частицы масла и эмульсии. Для их удаления используют коалесцирующие элементы — материалы, часто из полипропилена, которые обладают олеофильной (маслопритягивающей) поверхностью. При прохождении через них мелкие капли масла сливаются (коалесцируют) в более крупные, которые затем легче отделяются. В некоторых системах устанавливают несколько коалесцирующих ступеней или дополнительных фильтров для удаления всех видов углеводородов.

Разрушение эмульсий. Некоторые системы включают камеры для разрушения эмульсий (emulsion breaker chamber). В них происходит разделение наиболее стойких масло-водных смесей для еще более высоких показателей очистки.

Контроль и автоматизация. Современные СЛВ оснащены измерителями содержания нефти (ИСН), или Oil Content Meter (OCM). Эти высокоточные приборы непрерывно анализируют очищенную воду. Если содержание нефтепродуктов превышает допустимый лимит — ИСН активирует предупреждающие сигналы и автоматически закрывает клапан сброса за борт. Неочищенная вода возвращается обратно в льяльную цистерну или перенаправляется в танк для хранения грязных вод для дальнейшей обработки. Это критически важный элемент, обеспечивающий экологическую безопасность.

Системы промывки и самоочистки. Многие СЛВ оборудованы системами автоматической промывки фильтров и электродов, что увеличивает срок их работоспособности. Например, пресная вода может подаваться через специальную линию для удаления скопившегося масла и очистки сенсоров.

Производители, такие как RWO (Германия) или "Нептун" (Польша), разрабатывают высокоэффективные системы, способные очищать воду до 5 ppm, что превосходит требования МАРПОЛ. Это достигают за счет сочетания гравитационных, коалесцирующих и адсорбционных технологий.

Классификация и сравнение сепараторов льяльных вод

Гравитационные сепараторы — самые распространенные на небольших судах и вспомогательных плавсредствах. Принцип работы основан на разнице плотностей воды (~1000 кг/м³) и нефти (~800–900 кг/м³). Однако при наличии стойких эмульсий эффективность снижается, и требуется дополнительная обработка.

Центробежные сепараторы широко применяют на судах среднего и крупного тоннажа. Например, популярные модели фирмы Alfa Laval используют тарельчатые барабаны, где при вращении создается центробежная сила, эффективно отделяющая нефтепродукты.

Коалесцирующие элементы часто интегрируют в гравитационные и центробежные установки. Они состоят из волокон или пластин, которые способствуют слиянию мелких капель нефти в более крупные, что облегчает последующее отделение.

Комбинированные сепараторы — это комплексные системы, объединяющие несколько принципов очистки. Например, американский сепаратор HELI-SEP-500 сочетает гравитационную и коалесцирующую ступени, обеспечивая высокую производительность и надежность.

Классификация по конструктивным признакам

По расположению насоса:
Напорные — насос установлен перед сепаратором, подает воду под давлением.
Вакуумные — насос расположен после сепаратора, создает разрежение для втягивания жидкости.

По форме корпуса:
Горизонтальные и вертикальные.
Цилиндрические и сферические.

По фазности:
Двухфазные — разделяют воду и нефть.
Трехфазные — дополнительно отделяют твердые частицы.

Таблица сравнения основных типов сепараторов льяльных вод
Критерий	Гравитационный	Центробежный	Коалесцирующий	Комбинированный
Принцип действия	Разделение смеси по плотности за счет отстоя и всплытия нефтепродуктов на поверхности	Использование центробежных сил для отделения фаз в быстро вращающемся барабане	Слияние мелких капель нефти в более крупные с помощью фильтрующих материалов	Сочетание нескольких методов (гравитация + коалесценция + центрифуга)
Степень очистки	До 100 мг/л	До 15 мг/л	До 10–20 мг/л	До 5–15 мг/л
Сложность конструкции	Простая	Средняя	Средняя	Высокая
Обслуживание	Минимальное	Регулярное	Среднее	Регулярное
Стоимость	Низкая	Средняя	Средняя	Высокая
Энерго затраты	Низкие	Средние	Средние	Средние–высокие

Требования к эксплуатации и ошибки эксплуатации

Требования к эксплуатации сепаратора льяльных вод

Автоматический режим работы
Современные сепараторы должны работать в полностью автоматическом режиме без необходимости постоянного вмешательства экипажа как минимум 24 часа подряд. Это требование закреплено в международных стандартах и подтверждает надежность оборудования.

Контроль содержания нефти
СЛВ оснащают измерителями содержания нефти (ИСН), которые непрерывно анализируют очищенную воду. Если уровень нефтепродуктов превышает 15 ppm (частей на миллион), система автоматически блокирует сброс за борт и включает сигнал тревоги.

Отсутствие ручных регулировок при запуске
Для ввода сепаратора в работу не должно требоваться ручное регулирование клапанов или других элементов. Это снижает риск ошибок и обеспечивает стабильность очистки.

Регулярное техническое обслуживание
Включает проверку и замену фильтров, очистку коалесцирующих элементов, проверку исправности датчиков и насосов. Нарушение регламента ведет к снижению эффективности очистки и риску аварийных ситуаций.

Ведение эксплуатационной документации
Журналы работы и обслуживания сепаратора обязательны для подтверждения соответствия нормам и для анализа работы оборудования в случае инцидентов.

Обучение экипажа
Персонал должен быть обучен правилам эксплуатации, основам экологической безопасности и реагированию на аварийные ситуации. Недостаток знаний приводит к неправильной эксплуатации и повышенному риску загрязнений.

Типичные ошибки в эксплуатации сепаратора льяльных вод

Ошибка	Описание и последствия	Рекомендации по предотвращению
Несвоевременная замена фильтров	Засорение фильтров снижает эффективность очистки, приводит к повышению содержания нефти в сбрасываемой воде	Соблюдать регламент замены, использовать оригинальные расходники
Игнорирование сигналов ИСН	Отключение или игнорирование датчиков приводит к сбросу загрязненной воды	Обеспечить постоянный контроль работы ИСН, не отключать систему
Использование неподходящих расходных материалов	Применение несертифицированных фильтров и реагентов снижает качество очистки	Использовать только рекомендованные производителем материалы
Нарушение последовательности операций	Неправильный запуск или остановка сепаратора может привести к сбросу нефти	Следовать инструкции по эксплуатации, проводить обучение экипажа
Отсутствие регулярного обслуживания	Накопление загрязнений в системе снижает производительность и вызывает поломки	Планировать и проводить профилактические работы согласно регламенту
Несоблюдение требований к хранению льяльных вод	Переполнение сборных танков приводит к аварийному сбросу загрязнённых вод	Контролировать уровень в танках, своевременно сдавать льяльные воды приемщикам

Особенности эксплуатации в различных условиях

В портах и при стоянках
При длительной стоянке в порту льяльные воды должны накапливаться в специальных танках, поскольку сброс за борт в портах запрещен. Сепаратор при этом должен быть готов к работе при возобновлении движения.

В особых морских районах
В зонах с повышенными экологическими требованиями (например, Балтийское море) эксплуатация СЛВ требует дополнительного контроля и наличия автоматических запорных устройств, исключающих сброс загрязненных вод.

При изменении состава льяльных вод
Переключение между разными типами загрязненной среды (например, от нефтесодержащей воды к чистой воде или к эмульсиям) не должно приводить к сбросу грязной воды. Современные СЛВ оснащены системами, автоматически регулирующими процесс очистки.

Нормативные требования и документы

Международные нормативы

Конвенция МАРПОЛ 73/78 (Annex I)
Основной документ, регулирующий предотвращение загрязнения морской среды нефтепродуктами, включая льяльные воды. В приложении I к конвенции прописано, что:

Любое судно валовой вместимостью 400 и более тонн обязано иметь на борту сепаратор, обеспечивающий очистку льяльных вод до содержания нефти не более 15 ppm.
Для судов меньшей вместимости установка сепаратора также рекомендуется, но может иметь исключения.
Сброс очищенных льяльных вод разрешен только при движении судна и вне особых экологически чувствительных районов (например, заповедников или прибрежных зон с особыми ограничениями).
Система должна автоматически прекращать сброс, если содержание нефти превышает 15 ppm, что контролируется измерителями содержания нефти (ИСН, Oil Content Meter).

Резолюция ИМО MEPC.107(49)
Эта резолюция устанавливает технические требования и процедуры испытаний сепараторов льяльных вод для их типового одобрения. Она регламентирует:

Методы испытаний на эффективность очистки.
Требования к надежности, автоматизации, безопасности электрических и электронных компонентов оборудования.
Условия эксплуатации и ограничения, например, запрет установки СЛВ во взрывоопасных зонах.

Рекомендации Международной ассоциации классификационных обществ (МАКО)
Классификационные общества (DNV, ABS, LR, RINA и др.) выдают сертификаты одобрения оборудования, подтверждающие соответствие СЛВ международным стандартам и требованиям безопасности судна.

Национальные и отраслевые нормативы

Российский морской регистр судоходства (РМРС)
В России требования к сепараторам льяльных вод регламентируются правилами РМРС, которые адаптируют международные нормы с учетом национальных особенностей. В частности:

Обязательное наличие СЛВ на судах, зарегистрированных в РФ, с подтверждением соответствия требованиям МАРПОЛ и ИМО.
Контроль и инспекция оборудования при технических осмотрах судов.
Требования к ведению эксплуатационной документации и обучению экипажа.

Другие национальные стандарты и правила
В ряде стран дополнительно регламентируются зоны контроля сброса, требования к утилизации нефтесодержащих отходов и процедурам аварийного реагирования.

Возврат к списку