Устройство для очистки нефтесодержащих вод

 

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод. Устройство содержит корпус с дном, очистной блок в виде расположенного по спирали вокруг центральной трубы каркаса с поперечными и продольныMVi каналами, между витками которого размещен коалесцирующий материал. Верхний перфорированный и нижний диски ограничивают очистной блок соответственно сверху vi снизу. Нефтесборник герметично прикреплен к верхнему диску и соединен с всасывающим патрубком струйного аппарата . В полости центральной трубы установлен конусный гидроциклон, всасывающий патрубок которого соединен с патрубком подвода нефтесодержащей воды. На верхнем основании нефтесборника расположен с наклоном к горизонтали мембранный блок, приемная полость которого соединена с выходным патрубком гидроциклона Использование гидроциклона и мембраьного блока позволяет осуществить очистку от механических примесей и повысить очистную способность до 3-7 .1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4880740/26 (22) 11.11.90 (46) 30.08.92. Бюл. N. 32 (71) Научно-производственный центр при

Николаевском кораблестроительном институте (72) В. А. Михайлюк, Н. Г. Лебедь, А. В.

Писарук и В. Н. Чхеидзе (56) Патент Японии N. 47 — 87982, кл. В 01 0

13/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

М 1592282, кл. С 02 Г 1/40, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД (57) Изобретение относится к очистке нефтесодержащих вод. Устройство содержит корпус с дном, очистной блок в виде расположенного по спирали вокруг центральной трубы каркаса с поперечными и продольныИзобретение может быть применено для очистки судовых нефтесодержащих вод, очистки сточных вод автопредприятий, буровых платформ и прочих отраслей промышленности, где образуются сточные воды, содержащие нефтепродукты, Известно устройство для мембранного разделения присутствующих в жидкости компонентов с различными молекулярными массами, имеющее несколько последовательно расположенных камер, отделенных одна от другой полупроницаемыми мембранами, Недостатками известного устройства являются его небольшая производительность, а также малая эффективность разделения при больших концентрациях нефтепродуктов.

„,Я ггг, 1758О14А1 (я)ю С 02 F 1/40, В 01 0 17/02

Р,91 ;,;м мм каналами, между витками которого размещен коалесцирующий материал. Верхний перфорированный и нижний диски ограничивают очистной блок соответственно сверху vi снизу. Нефтесборник герметично прикреплен к верхнему диску и соединен с всасывающим патрубком струйного аппарата. В полости центральной трубы установлен конусный гидроциклон, всасывающий патрубок которого соединен с патрубком подвода нефтесодержащей воды. На верхнем основании нефтесборника расположен .с наклоном к горизонтали мембранный блок, приемная полость которого соединена с выходным патрубком гидроциклона Использование гидроциклона и мембранного блока позволяет осуществить очистку от механических примесей и повысить очистную способность до 3-7 млн .1 э.п. ф-лы, 1 ил.

Наиболее блйзким является устройство для очистки нефтесодержащих вод, сепара- 4 тор которого представляет собой устройст- (Я во для очистки нефтесодержащих вод, р содержащееч корпус с дном, распределитель потока, образующий с верхней частью кар° емй пуса полость загрязненной воды, соединенную подводящим патрубком, очистной блок в виде каркаса с коалесцирующим материааом, ограниченный сверху перфорирован- );в ным диском, трубопроводы отвода д нефтепродуктов и очищенной воды, снабженное нефтесборником, герметично прикрепленным к верхней поверхности перфорированного диска, устройством отсоса, соединенным с нефтесборником и полостью загрязненной воды, закрепленной на нижней поверхности диска центральной

1758014 трубой и горизонтальной перегородкой, герметично прикрепленной к корпусу под очистным блоком с образованием с дном корпуса полости очищенной воды, сообщающейся с центральной трубой, при этом каркас выполнен с поперечными и продольными каналами и расположен по спирали вокруг центральной перфорированной трубы, а коалесцирующий материал размещен между витками каркаса, Однако это устройство обладает следующим недостатками: для исключения забивания каналов каркаса и внутрипорового пространства механическими примесями необходима установка дополнительного очистного устройства — фильтра механических примесей, непосредственное сообщение полости загрязненной воды с очистным фил ьтрующе-коалесцирующим блоком приводит к быстрой потере очистной способности его материала вследствие воздействия ударных нагрузок нефтепродуктов; на коалесцирующем материале по причине его избирательной способности к смачиванию нефтепродуктом принципиально не представляется возможным получать после очистки воду с нефтесодержанием менее 5 — 10 млн

Цель изобретения — повышение степени очистки и увеличение ресурса работы очистного блока, Указанная цель достигается тем, что устройство, содер>кащее корпус с дном, очистной блок в виде расположенного по спирали вокруг центральной трубы каркаса с поперечными и продольными каналами, между витками которого размещен коалесцирующий материал, верхний перфорированный и нижний диски, ограничивающие очистной блок соответственно сверху и снизу, нефтесборник, герметично прикрепленный к верхнему диску, патрубки подвода загрязненной воды и отвода нефтепродуктов и очищенной воды, струйный аппарат, соединенный с нефтесборником, снабжено установленным в полости центральной трубы коническим гидроциклоном с направляющим аппаратом, закрепленным на верхнем диске, и центральным нефтеотводящим патрубком с конусом на конце, выход: которого сообщается с нефтесборником, расположенным на верхнем основании йефтесборника с HBKJ!QHQM к горизонтали мембранным блоком, разделенным вертикальными перегородками с отверстиями на приемную полость чистой и рециркулирующей воды, насосом, всасывающий патрубок которого соединен с выходным патрубком гидроциклона, а напорный— приемной полостью мембранного блока, 50 Верхняя часть блока 6 ограничена перфорированным диском 28, который является одновременно нижним основанием нефтесборника 4. Нижняя часть блока 6 ограничена диском 29, прикрепленным к кор55 пусу 1 и образующим с трубой 27 кольцевой зазор 30. Диск 28 прикреплен к трубе 27, внутри которой установлен с зазором гидроциклон 31, направляющий аппарат 32 которого закреплен на диске 28, при этом периферийная часть полости аппарата 32

45 дополнительным патрубком отвода очищенной воды мембранного блока, и горизонтальной перегородкой, установленной под очистным блоком с образованием с дном корпуса и ни>кней частью гидроциклона шламосборника, сообщающегося с центральной трубой, Всасывающий патрубок гидроциклона соединен с патрубком подвода нефтесодержащей воды, а рабочий патрубок струйного аппарата соединен с полостью рециркулирующей воды мембранного блока, Верхнее основание нефтесборника и мембранный блок установлены под углом 25 — 30 к горизонтальной плоскости.

На чертеже показано предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство для очистки нефтесодержа-. щих вод включает корпус 1 с патрубком 2 подвода загрязненной (очищаемой воды), патрубком 3 отвода нефтепродуктов из полости нефтесборника 4 и патрубком 5 чистой воды иэ полости очистного блока 6. На верхнем основании 7 нефтесборника 4 размещен корпус мембранного блока 8, внутри которого размещен пакет полупроницаемых мембран 9, с помощью вертикальной перегородки 10 с отверстиями отделенных от приемной полости 11, вертикальной перегородки 12 с отверстиями — от полости 13 чистой воды и вертикальной перегородки 14 с отверстиями — от полости 15 рециркулирующей воды. Мембранный блок выполнен из перегородок 10, 12 и 14 и набора рам 16, между которыми и находятся мембраны 9.

Для вывода очищенной в мембранном блоке воды служит патрубок 17, а вывода воды, подаваемой на очистку в блок 6,- патрубок

18, который соединен с трубопроводом 19 с струйным аппаратом 20, Последний трубопроводами 21 и 22 соединен с патрубками 23 и 24 подачи воды из нефтесборника 4 и от аппарата 20 в блок 6. Блок 6 выполнен в виде фильтрующего элемента, представляющего собой композицию фильтрующе-коалесцирующего материала 25 и крупноячеистого объемного каркаса 26, имеющего продольные и поперечные каналы. Фильтрующий элемент намотан по спирали вокруг центральной трубы 27, 1758014

30

40

55 сообщена с полостью трубы 27 в верхней ее части с помощью кольцевого зазора ЗЗ. Всасывающий пэтрубок 34 гидроциклона 31 присоединен к патрубку 2 подвода нефтесодержащей воды, а выходной пэтрубок 35 гидроциклона 31 соединен с насосом 36.

Внутри гидроциклона 31 соосно установлен нефтеотводной патрубок 37 с конусом 38.

Нижняя часть очистного блока 6 ограничена непроницаемой горизонтальной перегородкой 39, герметично прикрепленной к корпусу 1 и трубе 27, которая с дном устройства и корпусом гидроциклонэ 31 образует полость 40 шламосборника, снабженную патрубком 41 для удаления шлама, а с диском 29, трубой 27 и корпусом 1 — полость 42 загрязненной воды.

Устройство работает следующим образом.

Нефтесодержащая вода через патрубки

2 и 34 поступает в направляющий аппарат

32. Благодаря тангенциальному вводу жидкости поток закручивается и под воздействием центробежных сил механические йримеси, как более тяжелые, распределяются в периферийной части полости аппарата

32 и через зазор 33 между конусом аппарата

32 и трубой 27 попадают в полость трубы 27 и далее в шламосборник 40. Нефтепродукт, воздушные пузырьки, всегда имеющиеся в очищаемой воде, концентрируются в цент. ральной части аппарата 32 и корпуса гидроциклона 31 и за счет сил гравитации, а также вакуума, создаваемого аппаратом 20, посредством патрубка 37 с конусом 38 всплывают в нефтесборник 4, откуда через патрубок 3 удаляются из устройства. Благодаря наклону верхнего основания нефтесборника под углом 25 — 30 к горизонту создаются благоприятные условия для самостоятельного всплытия частиц нефти к наивысшей точке нефтесборника, где размещен патрубок 3 отвода нефтепродуктов, при этом в нефтесборнике не образовываются застойные зоны со скоплениями.нефтепродуктов, что позволяет использовать устройство без снижения эффективности в условиях качки на судах. Вода прошедшая очистку от механических примесей, воздуха и крупных частиц нефтепродуктов в гидроциклоне, по патрубку 35 с помощью насоса

36 подается в полость 11 предварительно очищенной воды блока 8, откуда через отверстия в перегородке 10 поступает на очистку в мембранах 9.

Часть воды, прошедшая мембранную очистку, выводится через отверстия в перегородках 12 и 14 в полость 13 чистой воды в патрубок 17, остальной объем (его много больше) очищенной в гидроциклоне 31 воды выходит из мембранного блока через отверстия в перегородке 14 в полость 15 доочищаемой воды в патрубок 18 и по трубопроводу 19 поступает к струйному аппарату 20. Здесь она смешивается с водой, отсэсываемой посредством аппарата 20 из нефтесборникэ 4, и далее по трубопроводу

22 через патрубок 24 поступает в полость 42 загрязненной воды очистного блока. При поступлении загрязненной воды очистного блока через зазор 30 и слой каркаса 26, прикрепленного к трубе 27, на материал 25 происходит ее очистка за счет коалесценции нефтепродуктов на поверхности и внутри материала 25. Укрупненный в порах материала продукт проходит в кэнал,образованный . следующим слоем каркаса 26. Под действием архимедовой силы и силы, создаваемой струйным аппаратом 20, укрупнившиеся в порах и на поверхности материала частицы нефтепродукта всплывают в нефтесборник

4 и через патрубок 3 выводятся иэ устройства. Остальной поток воды движется в двух направлениях: внутрь следующего слоя фил ьтрующе-коалесцирующего материала

25 и по спиральному каркасу 26 вокруг него.

Процесс разделения на последующих слоях происходит аналогично. Очищенная вода выводится из очистного блока 6 через патрубок 5, Физической основой процесса является перемещение капель нефтепродукта в потоке к коэлесцирующей стенке поддействием массовой силы, возникающей из-за течения вдоль криволинейной поверхности, а также последующая коагуляция нефтепродуктов в более крупные капли на материале

25, их всплытие под воздействием архимедовой и гравитационной сил, По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами: отсут- -., ствует необходимость установки фильтра механической очистки, удаление механических примесей осуществляется при помощи гидроциклона, размещенного внутри устройства, что существенно уменьшает габариты установки в целом; установка гидроциклона позволяет в том же объеме устройства обеспечить съем ударной нефтяной нагрузки перед подачей загрязненной воды на окончательную очистку в мембранный и очистной блоки, указанное увеличивает ресурс работы очистного блока, дает возможность применить в составе установки мембранный блок и повышает очистную способность устройства в целом; применение мембранного блока в составе устройства позволяет без увеличения габаритов повысить очистную способность с 5 — 10 млн до 3 — 7 млн, кроме того, возможно использовать воду, прошедшую очистку е

1758014

g А 52 58 37 88 Я rp f2 15 17

2/

ZZ

26

gg

2× мембранном блоке, для технических целей; применение мембранного блока в составе устройства позволяет более рационально использовать энергию подающего насоса.

Формула изобретения

1, Устройство для очистки нефтесодержащих вод, содержащее корпус с дном, очистной блок в виде расположенного по спирали вокруг центральной трубы каркаса с поперечными и продольными каналами, " между витками которого размещен коалесцирующий материал, верхний перфорированный и нижний диски, ограничивающие очистной блок соответственно сверху и сни зу, нефтесборник, герметично прикрепленный к верхнему диску, патрубки подвода загрязненной воды и отвода нефтепродуктов и очищенной воды, струйный аппарат, соединенный с нефтесборником, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени очистки и увеличения ресурса работы очистного блока, оно снабжено установленными в полости центральной трубы конйческим гидроциклоном с направляющим аппаратом, закрепленным на верхнем диске, и центральным нефтеотводящим патрубком с конусом на конце, выход которого сообщается с нефтесборником, располо>кенным на верхнем основании нефтесборника с наклоном к горизонтали мембранным блоком, разделенным верти5 кальными перегородками с отверстиями на приемную полость и полости чистой и рециркулирующей воды, насосом, всасывающий патрубок которого соединен с выходным патрубком гидроциклона, а на10 парный — приемной полостью мембранного блока, дополнительным патрубком отвода очищенной воды, соединенным с полостью чистой воды мембранного блока, и горизонтальной перегородкой, установленной под

15 очистным блоком с образованием с дном корпуса и нижней частью гидроциклона шламосборника, сообщающегося с центральной трубой, при этом всасывающий патрубок гидроциклона соединен с патруб20 ком подвода нефтесодержащей воды, а рабочий патрубок струйного аппарата соединен с полостью рециркулирующей воды мембранного блока.

2.Устройство по п.1,отл ича ю щее25 с я тем, что верхнее основание нефтесборника и мембранный блок установлены под углом 25 — 30 к горизонтальной плоскости.