СВЕЖИЙ НОМЕР



 

Новости ИР


 

ЖУРНАЛ «ИЗОБРЕТАТЕЛЬ И РАЦИОНАЛИЗАТОР»

  
  • ВОДОПАДЫ ... ГАЗПРОМА

    Системная патентная защита уникальных разработок на базе комплексной электрокоагуляционной технологии «Водопад» 

    Широкомасштабное промышленное освоение нефтяных и газовых месторождений в различных регионах России, требует системного подхода и использования инновационных разработок не только в части добычи, подготовки и транспорта углеводородов, но и создание комфортных и качественных условий жизнедеятельности обслуживающего персонала и населения на территориях деятельности предприятий ТЭК. В особенности это касается обеспечения инфраструктуры предприятий и прилегающих населенных пунктов высококачественной питьевой водой. Обеспечение объектов нефтегазового комплекса качественной питьевой водой повсеместно усугубляется тем, что во многих случаях вынужденно используется только один безальтернативный поверхностный или подземный водоисточник с высоким сверхнормативным содержанием загрязняющих веществ, концентрации которых подвержены значительным не только  сезонным, но даже суточным колебаниям в сторону многократного увеличения.

    Выполненное учеными ООО «ТюменНИИгипрогаз» систематическое обследование более 50-ти действующих водоочистных сооружений на предприятиях добычи и транспорта газа показало, что на большинстве из них используются типовые технологии водоподготовки, которые не обеспечивают достижение нормативных показателей качества питьевой воды, вследствие высокого уровня концентраций загрязняющих веществ в используемых водоисточниках.

    В частности, на нефтегазовых месторождениях, расположенных в средних широтах Западной и Восточной Сибири, на Камчатке и Сахалине в основном используются подземные водоисточники с высоким содержанием соединений железа с колебаниями в пределах  5-20 мг/дм3, соединений марганца с концентрациями 0,5-2,5 мг/дм3 и соединений кремния в виде высокорастворимой кремниевой кислоты с концентрациями 15-25 мг/дм3. Кроме этого, на ряде месторождений, как например на Южно-Русском нефтегазоконденсатном месторождении (НГКМ), вынужденно используются безальтернативные подземные воды, характеризующиеся высокой цветностью, достигающей 300-400 градусов, обусловленной присутствием в воде окрашенных органических веществ, содержанием высокой концентрации фосфора на уровне 7-9 мг/дм3 и аммония — 11-14 мг/дм3.

     Водопад-500 на объекте Когалым.

    Еще более сложные условия реализации качественного водоснабжения на месторождениях, расположенных в приполярных районах Сибири и Дальнего востока, где вследствие глубокого залегания многолетнемерзлых пород, и отсутствия подземных водоисточников, используются поверхностные воды рек и озер, которые характеризуются высоким содержанием высокоцветных органических соединений растительного происхождения в виде гуминовых и фульвокислот, концентрации которых в зимний период возрастают в 10-12 раз, по сравнению с коротким летним периодом.Так например, в поверхностном водозаборе из реки Таз на Юрхаровском НГКМ в зимнее время наблюдается резкое увеличение цветности воды до 600 градусов с неприятным запахом, концентраций соединений марганца до 2,5 мг/дм3 и железа до 9,5 мг/дм3 в предвесенний период, когда ледяной покров достигает максимальной толщины (1,8-2,0 м) и происходит отток воды из придонных отложений болот и русел рек.

    В этой связи, руководство ООО «ТюменНИИгипрогаз» уделяет большое внимание инновационным разработкам, направленным на гарантированное обеспечение предприятий ПАО «Газпром» качественной питьевой водой, а также на достижение высоких показателей энергосбережения и экологической безопасности при эксплуатации водоочистных сооружений. На базе систематических научных и технологических исследований, выполненных с 1995 по 2000 гг. отделом комплексных технологий водоподготовки ООО «ТюменНИИгипрогаз», разработана высокоэффективная базовая нанотехнология водоподготовки на основе метода электрокоагуляционной обработки воды.

    Станция Водопад-50, подстанция ПВ-20, поселок строителей.

    Эффективность процесса очистки воды, даже из высокозагрязненных водоисточников, обусловлена тем, что в процессе ее электро-коагуляционной обработки под воздействием электрического тока и электромагнитного поля, разрушаются гидратные оболочки, окру­жающие молекулы загрязняющих веществ, и это интенсифицирует электрохимический процесс взаимодействия атомов алюминия на поверхности алюминиевых электродов с молекулами воды, а также с молекулами минеральной кремниевой кислотой, органической гуминовой и фульвокислотой. Именно в результате электрохимического взаимодействия атомов алюминия с загрязняющими веществами на атомно-молекулярном наноуровне электрокоагуляционная технология обеспечивает высокое качество очистки воды, как от минеральных, так и от органических загрязняющих веществ в широком диапазоне их исходных концентраций независимо от их сезонных колебаний.

    Эффективность электрокоагуляционной нанотехнологии подготовки питьевой воды можно проиллюстрировать на примере успешного решения проблемы обеспечения качественной питьевой водой объектов инфраструктуры Южно-Русского НГМ. После безуспешного ввода в эксплуатацию химреагентной технологической схемы и отрицательных результатов поиска другого водоисточника, руководство ОАО «Севернефтегазпром» в октябре 2007 г. приняло решение об использовании станций электрокоагуляционной подготовки питьевой воды «ВОДОПАД», которые хорошо зарекомендовали себя на Юрхаровском нефтегазоконденсатном месторождении ООО «НОВАТЭК-Юрхаровнефтегаз». На этом месторождении станции «ВОДОПАД» эксплуатируются с 2002 г. Для подготовки питьевой воды используется поверхностная вода из реки Юрхарово, цветность которой в зимний период достигает 600 градусов.

     Водопад-50 с подстанцией ПВ-40, Дальний Восток.

    Учитывая высокую цветность подземной воды Южно-Русского НГМ и трудности ее очистки, ООО «ТюменНИИгипрогаз» была разработана целевая модификация двух станций «ВОДОПАД-50» и «ВОДОПАД-150А» с блоком сорбционной фильтрации «БСФ-200». В процессе целевой разработки оборудования основное внимание было уделено разработке специальных узлов блоков кондиционирования и блоков электрокоагуляционной обработки с целью расширения диапазона технологических режимов обработки исходной воды при ее кондиционировании и обеспечения более мощного электрокоагуляционного воздействия на устойчивые гидратные комплексы высоких концентраций органических соединений, придающих цветность воде до 600 градусов, которая почти в 12 раз превышает допустимую величину цветности — 50 градусов по нормативным требованиям ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-­питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора».

    В целом, полученные результаты при очистке высокоцветной подземной воды на Южно- Русском месторождении иллюстрируют большие потенциальные возможности электрокоагуляционной нанотехнологии подготовки питьевой воды «ВОДОПАД». За период с 2000 по 2016 год на объектах ПАО «Газпром», предприятий ТЭК и ЖКХ введено в эксплуатацию около 120 станций «Водопад» производительностью от 5 до 8000 м3/сутки.

    География поставок оборудования водоочистных сооружений в блочном исполнении полной заводской готовности, изготовленного на Экспериментальном заводе ООО «ТюменНИИгипрогаз», охватывает территорию России от Северного Урала, на объектах газотранспортной системы «Северный поток», полуостров Ямал, Западную и Восточную Сибирь, 13 объектов магистрального газопровода Сахалин-Хабаровск-Владивосток, месторождения добычи газа на Сахалине и Камчатке.

    В связи с тем, что Российская Федерация вступила в члены ВТО и экономическая деятельность ПАО «Газпром» осуществляется в условиях открытой конкуренции, руководством ООО «ТюменНИИгипрогаз», было принято решение о системной патентной защите интеллектуальной собственности и конкурентных преимуществ уникальных инновационных разработок на базе электрокоагуляционной технологии подготовки воды «Водопад». С 2009 по 2016 год получено 15 патентов на полезные модели и изобретения:

    1. Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока, пат. 2125761, зарегистрировано 27.01.1999.
    2. Центробежное эжектирующее устройство пат. 2136393, зарегистрировано 10.09.1999.
    3. Станция электрокоагуляционной подготовки питьевой воды с водонапорной системой,пат. на ПМ 109131, зарегистрировано 10.10.2011.
    4. Станция электрокоагуляционной подготовки питьевой воды, пат. на ПМ 109132, зарегистрировано 10.10.2011.
    5. Станция электрокоагуляционной подготовки питьевой воды с оборотной системой утилизации промывной воды, пат. на ПМ 109133, зарегистрировано 13.04.2011.
    6. Станция электрокоагуляционной подготовки и умягчения воды, пат. на ПМ 109134, зарегистрировано 10.10.2011.
    7. Станция обезвоживания электрокоагуляционного осадка, пат. на ПМ 127740, зарегистрировано 10.05.2013
    8. Станция обезвоживания электрокоагуляционного осадка подземных вод, пат. на ПМ 131717, зарегистрировано 27.08.2013.
    9. Подстанция водонапорная комплексная хранения и подачи исходной и питьевой воды, пат. на ПМ 137285, зарегистрировано 10.02.2014.
    10. Подстанция водонапорная хранения и подачи питьевой воды, пат. на ПМ 138143, зарегистрировано 05.02.2014.
    11. Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания, пат. на ПМ 139638, зарегистрировано 20.03.2014.
    12. Станция водозаборная передвижная, пат. на ПМ 152203, зарегистрировано 15.04.2015.
    13. Устройство для забора пресных вод из поверхностных  источников (с греющим кабелем), пат. на ПМ 153386, зарегистрировано 19.06.2015.
    14. Устройство для забора пресных вод из поверхностных источников (с пневматической системой защиты от размораживания), пат. на ПМ 154917, зарегистрировано 19.08.2015.
    15. Технология системно-комплексной электрокоагуляционной подготовки питьевой воды и модульная станция “Водопад” для ее осуществления, пат. 2591937, зарегистрировано 24.06.2016.

    В представленной серии патентов особое значение имеет последний, пат. 2591937. В нем представлено описание системно-комплексного подхода, максимально реализованного в технологических комплексах  электрокоагуляционной подготовки  высококачественной питьевой воды в автоматизированных модульных станциях «Водопад» последнего поколения.

    Защищенная патентом системно-комплексная технологическая схема включает:

    1. Модуль предварительной очистки и дегазации исходной воды, в составе трех технологических систем.
    2. Модуль циркуляционного кондиционирования воды, состоящий так же из трех технологических систем.

    Технологические системы первых двух модулей в автоматизированном режиме работы обеспечивают уникальный процесс эффективного кондиционирования высокозагрязненной исходной воды путем дозирования вспомогательных веществ и применения специальной гидродинамической обработки, с учетом состава и концентрации загрязняющих веществ в исходной воде.

    1. Модуль комплексной электрокоагуляционной обработки воды, включающий три технологические системы и облегченный блок питания постоянного тока  оригинальной конструкции с автоматизированной системой управления параметрами электрохимического процесса электрокоагуляции в течении 50-55 дней до полной непрерывной выработки ресурса одного пакета алюминиевых электродов.

    Обеспечение высокой стабильности процесса электрокоагуляции подземных и поверхностных вод с различным составом и концентрациями загрязняющих веществ достигнуто благодаря оптимизации гидродинамических параметров  движения воды в межэлектродном пространстве, попеременно в ламинарном и турбулентном режиме. Эти процессы были детально изучены с помощью специальной компьютерной программы гидродинамического моделирования, а затем воплощены в общей технологическом комплексе путем соответствующих конструктивных решений.

    1. Модуль каскадного осветления и очистки воды, состоящей из каскада в составе пяти гидродинамических камер, обеспечивающих осаждение и удаление из воды до 98-99% загрязняющих веществ и их автоматический дозированный сброс в канализацию в виде  уплотненного осадка, а объеме 2,5-3% от производительности станции. Благодаря этому коэффициенту полезному использованию водного ресурса составляет 97%.

    Для сравнения, на типовых станциях обезжелезивания подземных вод объем сброса в канализацию промывной воды после фильтров достигает от 15 до 20 %. При использовании мембранных технологий обратного осмоса объем сбрасываемого концентрата загрязнений достигает 50-60% от объема поступающей на очистку воды.

    1. Модуль тонкой финишной очистки и обеззараживания воды состоит из пяти технологических систем, обеспечивающих гарантированную тонкую очистку воды от минеральных, органических и бактериальных загрязнений до нормативных требований СанПиН. Остаточное количество алюминия в очищенной воде стандартно ниже предельно допустимой концентрации в 3-4 раза.
    2. Модуль электросилового питания в составе четырех систем обеспечивает непрерывную автоматизированную работу системы АСУТП электроприборов, исполнительных механизмов, освещения, отопления, вентиляции и охранно-пожарной сигнализации.
    3. Модуль автоматизированной системы управления технологическими процессами с диспетчерским управлением верхнего уровня, состоящий из трех функциональных систем, обеспечивает автоматизированный контроль и управление работой всех выше перечисленных модулей и их систем в строго согласованном системно-комплексном режиме, обеспечивающем гарантированный конечный результат – работу всего технологического комплекса в соответствии с детально отработанным и утвержденным технологическим регламентом.

    В качестве характеристики достигнутого изобретательного уровня, защищенного данным патентом может служить тот факт, что в процессе патентной экспертизы по всем признакам заявленного изобретения была присвоена категория А, которая подтверждает мировую новизну изобретения.

    В целом полученные Патенты охватывают большой диапазон  специальных технологических и конструкционных решений, направленных на расширение технических возможностей оборудования, разработанного специально для реализации системно-комплексных проектных решений, включающих  автоматизированные водозаборные станции подачи воды из артезианских скважин и открытых водоемов, станции водоподготовки, подстанции водонапорные для хранения и подачи воды в сети водоснабжения, оборотные системы утилизации воды после промывки фильтров, системы обезвоживания электрокоагуляционного осадка, обеспечивающие высокий уровень экологической безопасности благодаря исключению сброса отходов в окружающую среду,  а также канализационные насосные станции и  противопожарные насосные станции для полного обеспечения инфраструктуры проектируемых водоочистных сооружений.

    При этом основной акцент был направлен на гарантированное обеспечение объектов ПАО «Газпром» качественной питьевой водой, а также на достижение высоких показателей энерго-ресурсосбережения и экологической безопасности в процессе эксплуатации автоматизированных водоочистных сооружений с диспетчерским управлением их работой в режиме высоких технологий.

                                                                             В. ДЕМИДОВИЧ, отдел комплексных технологий
                                                                             водоподготовки «ТюменНИИгипрогаз», акад. МАТН, 
                                                                             В. МАКАРОВ, зав. отд. комплексных технологий
                                                                             водоподготовки «ТюменНИИгипрогаз»,
                                                                             г. Тюмень, makarovvv@tngg.ru



Наши партнеры

Banner MIR-EXPO 2024.png


Банер Архимед 2024 1000x666.png


http://www.i-r.ru/Рейтинг@Mail.ru

Уважаемые Читатели ИР!

В минувшем году журналу "Изобретатель и рационализатор", в первом номере которого читателей приветствовал А.Эйнштейн, исполнилось 85 лет.

Немногочисленный коллектив Редакции продолжает издавать ИР, читателями которого вы имеете честь быть. Хотя делать это становится с каждым годом все труднее. Уже давно, в начале нового века, Редакции пришлось покинуть родное место жительства на Мясницкой улице. (Ну, в самом деле, это место для банков, а не для какого-то органа изобретателей). Нам помог однако Ю.Маслюков (в то время председатель Комитета ГД ФС РФ по промышленности) перебраться в НИИАА у метро "Калужской". Несмотря на точное соблюдение Редакцией условий договора и своевременную оплату аренды, и вдохновляющее провозглашение курса на инновации Президентом и Правительством РФ, новый директор в НИИАА сообщил нам о выселении Редакции "в связи с производственной необходимостью". Это при уменьшении численности работающих в НИИАА почти в 8 раз и соответствующем высвобождении площадей и, при том, что занимаемая редакцией площадь не составляла и одну сотую процентов необозримых площадей НИИАА.

Нас приютил МИРЭА, где мы располагаемся последние пять лет. Дважды переехать, что один раз погореть, гласит пословица. Но редакция держится и будет держаться, сколько сможет. А сможет она существовать до тех пор, пока журнал "Изобретатель и рационализатор" читают и выписывают.

Стараясь охватить информацией большее число заинтересованных людей мы обновили сайт журнала, сделав его, на наш взгляд, более информативным. Мы занимаемся оцифровкой изданий прошлых лет, начиная с 1929 года - времени основания журнала. Выпускаем электронную версию. Но главное - это бумажное издание ИР.

К сожалению, число подписчиков, единственной финансовой основы существования ИР, и организаций, и отдельных лиц уменьшается. А мои многочисленные письма о поддержке журнала к государственным руководителям разного ранга (обоим президентам РФ, премьер-министрам, обоим московским мэрам, обоим губернаторам Московской области, губернатору родной Кубани, руководителям крупнейших российских компаний) результата не дали.

В связи с вышеизложенным Редакция обращается с просьбой к вам, наши читатели: поддержите журнал, разумеется, по возможности. Квитанция, по которой можно перечислить деньги на уставную деятельность, то бишь издание журнала, опубликована ниже.

Главный редактор,
канд. техн. наук
В.Бородин


   Бланк квитанции [скачать]