NO180712B - Fremgangsmåte for behandling av vann og behandling av rörledningssystem som midlertidig skal fylles med slikt behandlet vann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for behandling av vann som skal benyttes til midlertidig fylling av rørledningssystemer og fremgangsmåte for eventuell behandling av slikt rørledningssystem som skal fylles med behandlet vann. Oppfinnelsen angår spesielt sjøvann som skal behandles før det fylles inn i transportledninger som senere skal benyttes til transport av gass eller olje i forbindelse med undersjøiske produksjonsanlegg for olje eller gass, eller i forbindelse med transport av olje eller gass gjennom marine omgivelser. Rørledningene er vanligvis fremstilt av stål.

Det kan være behov for å fylle slike rørledninger med vann ved flere ulike trinn i prosessen. Det kan f.eks. være ønskelig å fylle vann inn i lange transportrør for å balansere disse under selve utleggingen og montasjeprosessen, altså under utbygging av rørgater mellom produksjonssted og forbrukersted. Vann benyttes også ofte under trykkprøving før rørsystem tas i bruk. Likeledes kan det være ønskelig å fylle vann inn i rørledningene dersom vann skal brukes til etterfylling i undersjøiske brønner, for derved å presse ut et større volum av gjenværende mengde hydrokarboner i brønnen.

Hvis slike rørledninger fylles med ubehandlet sjøvann, vil dette føre til groing og korrosjon inne i rørene. Dette er svært uheldig både når rørene senere skal benyttes til transport av olje/gass og hvis rørene senere skal benyttes til transport av andre fluider.

Hittil har det derfor vært vanlig å behandle vann som skal fylles inn i slike rørledninger med store mengder biocider for å uskadeliggjøre alt levende organisk materiale i vannet, deretter tilsettes vanligvis en oksygenfjerner for å redusere oksygeninnholdet i vannet for derved å redusere eller unngå korrosjon, og endelig har det vært vanlig å tilsette vannet et korrosjonshindrende middel.

Når rørledningssystemet skal tas i bruk, tømmes vannet som står i røret ut i det omgivende vann, noe som fører til store miljøbelastninger. Det har derfor vært forsøkt å sløyfe den korrosjonshemmende tilsetning, og likeledes vært gjort forsøk med biocider med andre sammensetninger, kortere nedbrytningstid og lavere konsentrasjon for å redusere miljø-belastningen .

Til tross for at de metoder som er antydet ovenfor har redusert miljøbelastningen noe, har myndighetene regulert tidsrommet for når tømming av rørledninger kan tillates. For store røranlegg i Nordsjøen er tøromeperioden begrenset til tidsrommet fra november til og med mars, da det i denne perioden er minst fare for skade på fiskeegg og larver.

For desinfisering av vann er det generelt kjent å benytte tilsetninger av klor. Men for behandling av sjøvann som skal fylles i metalliske transportrør, har ingen vært inne på tanken å benytte vanlig tilsetning av klorholdig materiale. Grunnen til dette er at klor normalt er svært korrosivt overfor materialet i rørveggen, og det har derfor vært utenkelig å slippe klorbehandlet vann inn i en metallisk rørledning som skal stå fylt med vann i lang tid. Det er videre kjent at vann kan deklorineres ved tilsetning av f.eks. bisulfitt. Men dette prinsippet har aldri blitt fore-slått eller forsøkt for det tekniske området som dekkes av foreliggende oppfinnelse.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for behandling av vann, og da særlig sjøvann, som skal benyttes ved midlertidig fylling av rør-systemer, slik at man unngår groing og korrosjon i rørsys-temet, og samtidig oppnår at miljøbelastningene ved utslipp av vannet blir så liten at tømming av rørsystemet kan tillates hele året. Dette vil gi en mye større frihet under arbeid med utlegging, vedlikehold og reparasjoner av rør-ledningssystemer, og vil dermed også gi store økonomiske besparelser.

Dette oppnås ved å benytte en fremgangsmåte i overens-stemmelse med de nedenfor fremsatte patentkrav.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelseseksempel samt til de ledsagende tegninger hvor: Fig.1viser hvordan røret kan desinfiseres før behandlet vann slippes inn, fig. 2 viser en prinsippskisse for utførelse av fremgangs måten i henhold til foreliggende oppfinnelse, og fig. 3 viser en anordning for gjennomføring av fremgangs måten i henhold til oppfinnelsen.

På alle figurene er de samme henvisningstall benyttet for likeartede prosesstrinn og tilsvarende komponenter så langt som dette er funnet hensiktsmessig.

Ved en fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse tas i bruk en teknologi som er utviklet i forbindelse med et prøveprosjekt for akvakultur. Problemet her var av en annen type, da formålet var å fjerne klor fra kjølevann som ble benyttet i anleggene på en slik måte at kjølevannet deretter kunne egne seg i forbindelse med fiskeoppdrett uten å skade fisken. Ved foreliggende oppfinnelse utnyttes på sett og vis noe av den erfaring som er innhentet i forbindelse med fiskeoppdrett, men altså på et helt annet område.

Klor er et av de best kjente og utprøvede midler for å desinfisere vann. Vann med klortilsetninger blir imidlertid svært korrosivt. Det har derfor, som nevnt ovenfor, tidligere aldri vært forsøkt å behandle vann som deretter skal forbli inne i stålrør i lengre tid, med klor, da man har vært sikker på at rørene ikke vil tåle dette.

Idéen bak foreliggende oppfinnelse er at vannet først

desinfiseres ved tilsetning av en klorholdig komponent som er i stand til å avgi aktivt klor, men at overskuddet av aktivt klor deretter nøytraliseres eller uskadeliggjøres før vannet slippes inn i stålrørene. Derved unngås fullstendig de forventede korrosjonsproblemer p.g.a. aktivt klor. Med aktivt klor menes ifølge oppfinnelsen hypokloritt (0C1") og/eller elementært klor (Cl2) .

Når vann i henhold til foreliggende oppfinnelse skal behandles før innføring i rørsystemer blir følgende fremgangsmåte benyttet i henhold til foreliggende oppfinnelse, se også figurene: Først desinfiseres røret som skal fylles med vann innvendig, slik at det ikke inneholder bakterier når behandlet vann fylles inn. Dette kan gjennomføres på flere måter. F.eks. kan rørledningen 1 dusjes innvendig med biocid, noe som vil medføre langt lavere biocidmengder enn det som tidligere har vært benyttet. En annen metode er at rørledningen 1 vaskes mekanisk innvendig under utlegning. Dette vil kreve en ekstra arbeidsinnsats og ekstra utstyr på utlegningsfar-tøyet, og det beste alternativ antas å være, som vist i fig. 1, å sende en propp 2 med biocidholdig vann gjennom rør-ledningen 1 før behandlet vann fylles inn. Dette kan i praksis gjennomføres ved å sende en sammensatt, kort, desinfiserende væskepropp 2 eller søyle gjennom rørledningen 1 i hele dens lengde, idet en såkalt pigg 3 etterfølges av en propp 2 med biocidholdig vann med relativt sterk konsentrasjon, etterfulgt av en forseglende geléplugg 4. Ved at den biocidholdige proppen 2 er ganske kort, vil den totalt benyttede biocidmengde bli svært liten i forhold til det som ville vært tilfelle dersom hele røret 1 skulle fylles med biocidholdig vann. Dessuten er det mulig å ta ut denne biocidproppen 2 på kontrollert måte, f.eks. ved at piggen 3, biocidproppen 2 og gelépluggen 4 føres sammen inn i en lukket røravslutning som deretter fjernes (ikke vist). På denne måten vil man få samlet opp biocidrestene slik at de ikke skader miljøet. Samtidig vil den sterke biocidløsningen under passasje i rørledningen 1 desinfisere denne. Hvis røret allerede er desinfisert innvendig, f.eks. fordi det ikke har vært i berøring med sjøvann etter forrige rensing, vil denne prosessen ikke måtte gjentas.

Som et eksempel på et godt egnet biocid kan nevnes glutaraldehyd. Konsentrasjonen avpasses i avhengighet av biocidproppens lengde, rørets lengde og rørets volum. Ved konvensjonell biocidfylling av hele røret er konsentrasjoner på 100 ppm (mg/l) vanlig. Restkonsentrasjonen etter behandling med en biocidpropp bør være i størrelsesorden 2-8 ganger høyere enn dette.

Når røret på denne måten er desinfisert, filtreres vannet, som vist i fig. 2, på en i og for seg kjent måte, med filtre 5, 6 med maskevidde ned til 10-20 /un. Filtrene er anbragt ved inntakssiden 21 til prosessen. Dette gjøres for at ikke større partikler eller biologiske enheter skal følge med inn i rørsystemet 1.

Før vannet føres inn i røret må også vannet desinfiseres. I henhold til foreliggende oppfinnelse benyttes i denne forbindelse en klorholdig komponent som er i stand til å avgi aktivt klor, f.eks. i form av konsentrert (15%) natriumhypokloritt NaOCl, som tilsettes vannet ved trinnet 7 i prossen før innføringen i røret 1 foretas. Som et eksempel på gunstig konsentrasjon av aktivt klor kan nevnes 5-20 ppm (mg/l). Natriumhypokloritt og vann reagerer slik,

hvor H0C1 spaltes videre til H+ og OC1" som utgjør tilgjenge-lig klor som virker desinfiserende. Det er her viktig at klortilsetningen tillates å virke en viss tid før neste trinn i prosessen gjennomføres, dvs. før neste tilsetning skjer ved 10. Dette kan sikres ved at vannet tas inn i et tilførsels-rør 8 hvor en klorholdig komponent, som er i stand til å avgi aktivt klor, f.eks. som angitt ovenfor, tilsettes ved 7 like innenfor inntaket, og hvor det klorhoIdige vann relativt langsomt føres videre i tilførselsrøret 8 inn mot neste tilsetningspunkt 10, som vil bli beskrevet nærmere nedenfor. Den klorholdige komponent som er i stand til å avgi aktivt klor er fortrinnsvis natriumhypokloritt (NaOCl), men også elementært klor (Cl2) kan anvendes.

Ved neste tilsetningspunkt 10 tilføres en hvilken som helst svovel/sulfittforbindelse, fortrinnsvis i form av natriummeta-bisulfitt Na2S205, som, når det løses i vann danner bilsulfitt HS03" etter følgende formel:

Det fri natriumet binder kloren til ufarlig salt (NaCl) mens den aktive sulfitten går over til ufarlig sulfat. Ligning (3) illustrerer dette:

Nå har allerede klortilsetningen kunnet virke så lenge på vannet mellom punktene 7 og 10 at dette er blitt desinfisert, og bisulfitten har først og fremst til hensikt å nøy-tralisere kloroverskuddet før det behandlede vannet føres inn i rørsystemet 1.

Før innføringen i rørsystemet 1 finner sted ved utløpet 22 av anordningen, tilsettes også en dose av et oksygenfjern-ende stoff, fortrinnsvis f.eks. i form av NaHS03. Det oksy-genf jernende stoff tilsettes i en beregnet mengde<p>g fortrinnsvis slik at vannet har en konsentrasjon på ca. 285 mg/l. Denne tilsetning foretas ved 11. At oksygen fjernes eller reduseres vil ytterligere virke til å redusere korrosjon i rørsystemet. Denne tilsetningen av bisulfitt ved 11 vil foruten å fjerne oksygen, også være en ekstra sikkerhet på at alt aktivt klor er nøytralisert, når det behandlede vann føres inn i rørledningen. Andre tilsetninger enn natri-umbisulfitt kan her benyttes for å fjerne oksygen. Som eks-empler skal nevnes: svovel/sulfitt-forbindelser som S02, Na2S03, Na2S203og Na2S205.

Nå er vannet endelig ferdigbehandlet, og kan innføres i røret 1 som altså allerede er desinfisert, f.eks. som omtalt i forbindelse med fig. 1. Deretter kan dette vannet befinne seg i røret i lengre tid uten at groing eller korrosjon inntreffer.

Fordi en mengde bisulfitt er gått med til å nøytralisere klorinnholdet, vil den eneste forurensende faktor som nå foreligger i vannet være et mulig overskudd av bisulfitt. Dersom dette skulle være uønsket når vannet påny skal slippes ut av rørsystemet, kan en slik overskytende mengde av bisulfitt faktisk nøytraliseres påny ved tilsetning av mer klorholdig forbindelse. Vannet kan da ved utføring fra rør-systemet l føres gjennom et utførselsrør som i sterk grad ligner det ovenfor omtalte tilførselsrør 8, eller kan være helt identisk med dette selv om antall tilsetninger som benyttes er færre.

I praksis vil det ofte være aktuelt å gjenta tømming og fylling av røret flere ganger under rørets håndtering. Det er da tilstrekkelig at røret desinfiseres før det første gang fylles med vann, mens alt vann som skal ledes inn i røret, må desinfiseres.

Ved at klorbehandlingen skjer før vannet føres inn i røret og overskuddet av aktivt klor deretter nøytraliseres, f.eks. ved hjelp av bisulfitt, fortsatt før innføringen i rør skjer, unngås de forventede og fryktede korrosjonsproblemer.

Ved å benytte foreliggende oppfinnelse vil det derfor også bli mulig å stå fritt til å tømme ut vannet i rørled-ningene når som helst i løpet av året, da vannet ikke lenger inneholder skadelige stoffer.

En anordning for behandling av vann ved fylling og/eller tømming av slike rørsystemer, er vist i fig. 3 og består av et tilførselsrør 8 med et inntak 21, et utløp 22 og med innebygde dyser 12, 13, 14 for de ulike tilsetninger ved forutbestemte steder 7, 10, 11 i tilførselsrøret 8, samt eventuelt detektorer 15, 16, 17 inne i anordningen for detek-sjon av nivået eller mengden av de ulike tilsetninger. Denne tilførselsanordningen kan tilkobles et ytre styringssystem 18, 19, 20, 21 som kontinuerlig regulerer den nødvendige tilsetning av tilsetningsstoffene langs anordningen. Eventuelt kan det samme tilførselsrøret 8 også benyttes når rørsystemet 1 skal tømmes, særlig i de tilfeller hvor man ønsker å nøy-tralisere overskudd av bisulfitt i vannet som tømmes ut av rørledningen før det føres tilbake til sjøen. Men i dette tilfellet er det tilstrekkelig å benytte én dyse 12, nemlig den for tilsetning av klor.

På figur 3 er anordningen vist med store volumutvidelser eller blandekar 23, 24, 25 nedstrøms for de respektive til-setningsdyser 12, 13, 14. Disse volumutvidelser kan like gjerne bestå av langstrakte rørseksjoner eller labyrinter, med et tilsvarende volum, og tar sikte på å oppnå tilstrekkelig påvirkningstider og homogene blandinger. Detektorer 15, 16, 17 i de respektive blandekar kan frembringe signaler som angir de reelle blandingsnivåer, og slike signaler kan benyttes i tilbakekoblede reguleringssløyfer til regulatorer i det ytre styringssystem 18, 19, 20, som antydet i fig. 3. En fagmann vil kunne bygge opp det nødvendige styringssystem av fritt tilgjengelige komponenter.

Selv om ovenstående oppfinnelse er forklart i forbindelse med bruk i sjø og i forbindelse med sjøvann, kan den også benyttes ved større ferskvannsforekomster uten nevneverdige tilpasninger. Forøvrig kan fremgangsmåten varieres på flere måter, uten å komme utenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. Således kan desinfeksjonen av den innvendige rørveggen også foretas på andre måter. Det kan også være tale om å benytte andre midler enn bisulfitt for å nøytralisere overskuddet av aktivt klor.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for behandling av vann og behandling av rørledningssystem som midlertidig skal fylles med slikt behandlet vann, som senere skal tilbakeføres til omgivelsene, hvor vannet i rørledningssystemet må desinfiseres for å hindre groing, karakterisert ved at vannet tilsettes en klorholdig komponent, som er i stand til å avgi aktivt klor, at det aktive klor tillates å virke i vannet så lenge at vannet er blitt desinfisert, hvorpå overskudd av aktivt klor nøytraliseres ved tilsetning av et klornøytraliserende kjemi-kalium, og at vannet eventuelt blir tilsatt et oksygenreduserende middel; alt før det behandlede vann føres inn i rørledningssystemet; idet et eventuelt overskudd av det oksygenreduserende middel nøytraliseres før vannet tømmes tilbake til omgivelsene uten uheldige miljøkonsekvenser.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den klorholdige komponent som tilsettes vannet, er natriumhypokloritt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav l, karakterisert ved at den klorholdige komponent som tilsettes vannet, er elementært klor.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at mengden av den klorholdige komponent som tilsettes vannet, er avpasset slik til volumet av det vann som skal desinfiseres at konsentrasjonen av den aktive klormengde i det desinfiserte vann vil ligge i området 2-30 ppm (mg/l) og fortrinnsvis i området 5-20 ppm.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at det klornøytraliserende kjemikaliet som tilsettes for nøytralisering av overskudd av aktivt klor, er bisulfitt.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at det oksygenreduserende middel som tilsettes, er bisulfitt.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at rørledningssystemets (1) innside desinfiseres ved at det tildannes en propp (2) av vann med en høy konsentrasjon av ett eller flere biocider stengt inne i rørledningssystemet (1 ) mellom to plugger (3 ,4) som slutter tett inntil rørledningssystemets innervegg; og at denne propp (2) med biocid-holdig vann tvinges til å gjennom-løpe rørledningssystemet (1) i hele dets lengde før det behandlede vann innføres.