УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ


RU (11) 2160714 (13) C1

(51) 7 C02F1/40, B01D17/022 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000116783/12 
(22) Дата подачи заявки: 2000.06.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.06.29 
(45) Опубликовано: 2000.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2129899 C1, 10.05.1999. RU 2114786 C1, 10.07.1998. RU 2123977 C1, 27.12.1998. RU 2124381 C1, 10.01.1999. WO 89/00977 A1, 09.02.1998. DE 3401934 A1, 01.08.1985. US 5207895 A, 04.05.1999. US 5597493 A, 28.01.1997. GB 2251812 A, 22.07.1992. 
(71) Заявитель(и): Закрытое акционерное общество "ТЕТР" 
(72) Автор(ы): Процан В.И.; Кремнев И.Р.; Тюрин М.В.; Козлов О.Е.; Грачев А.А.; Степанов С.С.; Поздняков А.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "ТЕТР" 
Адрес для переписки: 105037, Москва, Первомайская ул. 26, кв.11, Ляховичу Б.С. 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ 

Изобретение относится к области очистки воды, в частности к установкам для очистки природных и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и механических примесей. Установка включает вертикальный цилиндрический корпус с подающим и отводящим патрубками, расположенный по оси корпуса вокруг подающей, центральной трубы внутренний цилиндр, заполненный фильтрующе-коалесцирующим материалом, причем дополнительно установка снабжена коалесцирующей камерой, установленной под корпусом, а нижняя часть центральной трубы размещена коаксиально в камере, имеющей также конусообразную крышку, в которой расположен патрубок для отвода механических примесей. В цилиндрической части камеры установлен патрубок для тангенциального ввода загрязненной воды. Коалесцирующая камера заполнена гранулами полипропилена с положительной плавучестью, между внутренним цилиндром и корпусом установлена перегородка, внутренний цилиндр выполнен в виде сменного патрона, снабженного штуцером для слива нефтепродуктов и содержащего слои фильтрующе-коалесцирующих материалов, расположенных в определенной последовательности. В патроне установлены также перфорированные перегородки, разделяющие эти слои. Кроме того, в верхней части патрона, к центральной трубе прикреплена наклонная перегородка в виде усеченного конуса, выше крепления перегородки установлен регулятор поддержания заданного уровня воды в патроне. Установка обеспечивает высокую эффективность и производительность, не допускает снижения качества воды при резком повышении концентрации нефтепродуктов на входе установки и при повышении давления воды, а также обеспечивает эффективное извлечение из сточных вод одновременно плавающих, эмульгированных, коллоидных и растворенных нефти и нефтепродуктов, доводя их содержание в очищенной воде до уровня предельно допустимых концентраций для слива очищенной воды в водоемы рыбохозяйственного значения. Предложенная установка компактна, проста и недорога в изготовлении и обслуживании, потребляет малое количество электроэнергии. 6 з.п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области очистки воды, в частности к установкам для очистки природных и сточных вод от нефти, нефтепродуктов, механических примесей и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, например в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленностях, на морском и речном транспорте для очистки трюмно-балластных судовых вод, в городском хозяйстве для очистки ливневых и дождевых вод, производственных стоков автозаправок и автомоек.

Содержание нефтепродуктов в очищаемой воде может изменяться в очень широких пределах и несмотря на наличие большого количества технических средств и материалов для удаления нефтепродуктов из воды требование создания эффективной, оперативной, универсальной установки остается актуальным. Наиболее остро стоит вопрос в случаях аварийного разлива нефтепродуктов, когда очищаемая вода содержит большое количество нефтепродуктов и необходимо не только быстро очистить воду, но и собрать нефть или нефтепродукты в целях дальнейшей утилизации.

Во многих случаях необходима очистка воды не только от нефтепродуктов, но и от сопутствующих механических примесей, причем нефтепродукты могут содержаться в воде не только в плавающем состоянии, но и в коллоидном, эмульгированном и растворенном виде. Поэтому наиболее эффективные известные очистные установки представляют собой, как правило, сепараторы, содержащие фильтрующие, коалесцирующие и сорбционные материалы, позволяющие максимально очищать воду до предельно допустимых концентраций (ПДК) нефтепродуктов.

Известна установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов и твердых примесей, включающая цилиндрический корпус с крышкой и с установленным в верхней его части патрубком для отвода нефтепродуктов, патрубки для ввода в корпус сточной воды и отвода из него очищенной, а также расположенные внутри корпуса коалесцирующую камеру, отстойник и камеру дополнительной очистки, причем на входе сточной воды в корпус она снабжена дополнительно устройством - магнитогидродинамическим индуктором для снижения устойчивости сточной воды, корпус снабжен также нижней гидрофобной, средней гидрофильной и верхней гидрофобной перфорированными перегородками, а также центральной трубой с укрепленным на ней стаканом, выполненным с коническим дном и образующим с верхней перегородкой зазор, коалесцирующая камера заключена между нижней и средней перегородками, отстойник и камера дополнительной очистки между средней и верхней перегородками, а верхняя перегородка установлена ниже патрубка для отвода нефтепродуктов и подвижно соединена с крышкой корпуса, нижняя часть корпуса выполнена в соединении с цилиндром меньшего диаметра с образованием водораспределительной камеры (патент РФ 2114786, кл. C 02 F 1/40, 1998).

Конструкция данной установки обеспечивает высокую степень очистки от твердых примесей, увеличенный фильтроцикл и достаточно высокую глубину очистки от нефтепродуктов (до 99,5%), однако, она недостаточно эффективна при очистке воды с высоким содержанием нефтепродуктов на входе, особенно тонкоэмульгированных, а также не отличается стабильной работой при резком перепаде давления воды на входе.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является установка для разделения водно-нефтяных дисперсных смесей, которая используется для очистки природных и сточных вод от диспергированных нефтепродуктов, с последующей их утилизацией, описанная в патенте РФ 2129899, кл. B 01 D 17/022, 1999.

Установка включает закрытый вертикальный цилиндрический корпус с патрубком для отвода нефтепродуктов, установленным в верхней его части и расположенным выше отвода очищенной воды на величину X, патрубок ввода загрязненной воды в нижней части корпуса по центральной трубе, патрубок отвода очищенной воды, а также расположенной по оси корпуса вокруг центральной трубы фильтрующий элемент - внутренний цилиндр, заполненный двумя слоями фильтрующе-коалесцирующего материала, в том числе и олеофильным, волокнистым, и имеющим снизу поддерживающую перфорированную перегородку.

Данная установка с фильтрующим элементом в виде двух слоев материала с олеофильными и гидрофильными свойствами обеспечивает высокое качество очистки дисперсных смесей, содержащих нефтепродукты, практически не требует регенерации фильтрующей загрузки, однако, несмотря на ряд преимуществ, этот сепаратор не может обеспечить стабильной, высокоэффективной работы и производительности при очистке вод с содержанием нефтепродуктов в разном физическом состоянии и резких колебаниях давления воды на входе в установку.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение вышеприведенных недостатков известных установок, а также создание недорогой, мощной, но компактной установки, работающей, практически в автономном режиме, без снижения качества очистки воды при резком повышении давления и концентрации нефтепродуктов на входе установки и одновременно отделяющей плавающие, эмульгированные, коллоидные и растворенные нефть и нефтепродукты, а также механические примеси.

Поставленная задача решается тем, что предложенная установка для очистки воды от нефтепродуктов и механических примесей, включающая закрытый вертикальный цилиндрический корпус с патрубком для отвода нефтепродуктов, установленным в верхней его части и расположенным выше отвода очищенной воды, патрубок ввода загрязненной воды в нижней части корпуса по центральной трубе, патрубок отвода очищенной воды, а также расположенный по оси корпуса вокруг центральной трубы внутренний цилиндр, заполненный слоями фильтрующе-коалесцирующего материала, в том числе и волокнистым, и имеющий снизу поддерживающую перфорированную перегородку, согласно изобретению дополнительно снабжена установленной под корпусом коалесцирующей камерой в виде цилиндра с конусообразной крышкой, при этом нижняя часть центральной трубы размещена коаксиально в верхней, цилиндрической части камеры, в которой также расположен патрубок для тангенциального ввода загрязненной воды, а в крышке установлен патрубок для отвода механических примесей, причем камера заполнена гранулами полипропилена с положительной плавучестью, между внутренним цилиндром и корпусом установлена коаксиально перегородка, задающая скорость потока воды, внутренний цилиндр выполнен в виде сменного патрона, оборудованного штуцером для слива нефтепродуктов и содержащего слои фильтрующе-коалесцирующего материала, расположенные сверху вниз в следующей последовательности: гранулы полипропилена с положительной плавучестью и покрытые поверхностно-активными веществами (ПАВ), волокнистый сорбент, мелкодисперсный коалесцирующий материал и еще один слой волокнистого сорбента, кроме того, в патроне расположены две перфорированные перегородки, ограничивающие верхний слой полипропилена, и дополнительно в верхней части патрона над решеткой к центральной трубе прикреплена наклонная перегородка в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз, а в верхней части центральной трубы, выше крепления наклонной перегородки установлен регулятор поддержания заданного уровня воды в патроне.

Поставленная задача решается также тем, что коалесцирующая камера на 10-40% по объему заполнена гранулами полипропилена с положительной плавучестью, а также тем, что верхняя часть патрона заполнена гранулами полипропилена с положительной плавучестью на 70-90% по объему.

Кроме того, в качестве мелкодисперсного коалесцирующего материала, находящегося между двумя слоями волокнистого сорбента, предпочтительно использовать фильтрующий материал "перлит-М".

Предложенная установка характеризуется еще и тем, что верхняя перфорированная перегородка и поддерживающая перфорированная перегородка выполнены съемными, наклонная перегородка установлена с возможностью изменения угла наклона.

Для решения поставленной задачи в качестве поверхностно-активных веществ используют вещества, не смываемые с поверхности гранул полипропилена ни водой, ни нефтепродуктами.

На чертеже представлен общий вид предлагаемой установки в продольном разрезе.

Установка представляет собой гравитационный, коалесцирующий сепаратор и содержит закрытый вертикальный цилиндрический корпус 1 с коалесцирующей камерой 2. Внутри корпуса установлена перегородка 3, обеспечивающая заданный уровень воды на выходе. Корпус оборудован также патрубком подвода загрязненной воды 4 с краном 5, патрубком отвода очищенной воды 6 и нефтепродукта 7 с соответствующими вентилями 8, 9. В состав корпуса входят также труба аварийного перелива 10, полного слива воды 11 с краном 12, центральная труба подачи воды 13 из коалесцирующей камеры в сменный фильтрующий патрон 14. Нижняя часть коалесцирующей камеры закрыта конусообразной крышкой 15 с патрубком 16 и краном 17 для удаления твердых механических примесей.

В корпусе 1 по его оси вокруг центральной трубы 13 устанавливается внутренний цилиндр в виде сменного патрона 14, оборудованного штуцером 18 для слива нефтепродуктов. В патроне на центральной трубе 13 в верхней ее части установлена наклонная перегородка 19 в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз и выполненного с возможностью изменения угла наклона. В патроне установлены также перфорированные перегородки 20, 21, 22, корпус делят патрон на зоны и организуют поток очищаемой воды.

На центральной подводящей трубе 13 в верхней ее части, выше крепления наклонной перегородки, установлен регулятор 23, задача которого поддерживать заданный уровень воды в патроне, чем обеспечивается заданный перепад уровней h на входе и выходе патрона и соответственно производительность установки, не зависящие от колебания давления на входе в установку.

На чертеже обозначены также рабочие камеры работы установки:

I - коалесцирующая камера 2, заполненная на 10-40% по объему гранулами полипропилена с положительной плавучестью, II - коалесцирующая камера 24, III - камера контактного очищения нефтепродукта 25, IV - коалесцирующая камера 26, V - камера окончательной очистки 27, II и IV - камеры заполнены на 70-90% по объему гранулами полипропилена с положительной плавучестью и специально покрытым поверхностно-активными веществами, которые способны удерживать на поверхности гранул тонкую пленку нефтепродуктов, что позволяет резко увеличить коалесцирующую способность гранул полипропилена. Состав ПАВ подобран так, что они не смываются с гранул ни водой, ни нефтепродуктами. Например, может быть использована смесь 3 в.ч. глицерина и 2 в.ч. гидроксиоксиацетанилида. Скоалесцированный нефтепродукт накапливается в ячейках пространственной решетки и затем его излишки выдавливаются на поверхность и выводятся из объема, не засоряя загрузку. Камера III предназначена для свободного всплывания скоалесцированных капель нефти и нефтепродуктов на поверхность воды, а камера V заполнена мелкодисперсным коалесцирующим материалом "перлит-М" и в ней происходит окончательная очистка воды от следов нефтепродуктов.

Наклонная перегородка 19 позволяет организовать движение воды в камерах II и IV с переменной скоростью по сечению камер. Угол наклона перегородки 19 может выбираться в широком интервале от 30 до 180 град. для обеспечения заданного закона изменения скорости потока по сечению камер.

Концентрация нефтепродуктов в воде по мере ее продвижения по камерам II-V уменьшается. Уменьшение скорости протекания потока воды позволяет очищать ее от более мелких частиц нефтепродуктов.

Для предотвращения загрязнения гранул полипропилена и вымывания мелких фракций потоком воды при работе установки, "перлит-М" помещен между двумя слоями волокнистого материала 28, который выполняет еще и функцию сорбента.

Перегородки 20 и 22 сделаны съемными для обеспечения загрузки и выгрузки активных материалов после выработки их ресурса.

Установка работает следующим образом.

Перед процессом очистки проводят подготовку установки к работе.

Помещают в установку сменный фильтрующий патрон 14, закрепляют его и устанавливают регулятор 23. Закрывают краны 5, 12, 17, открывают кран 8 и заполняют установку чистой водой до уровня перегородки 20. Подключают установку к сети с очищаемой водой и открывают кран 5. Регулятором 23 устанавливают уровень воды в фильтрующем патроне немного ниже уровня патрубка 18.

Процесс очистки происходит следующим образом.

Очищаемая вода через патрубок 4 поступает в коалесцирующую камеру 1, тангенциально обеспечивая закрутку потока. При этом частицы твердых примесей под действием центробежных сил отбрасываются к наружной стенке и опускаются вниз. В первой камере на поверхности гранул полипропилена в закрученном потоке воды происходит первая фаза укрупнения частиц нефти.

Далее вода поднимается по центральной трубе 13 и через регулятор уровня 23 очищаемая вода поступает в нижнюю часть коалесцирующей камеры 11, объем которой ограничен наклонной перегородкой 19, где на поверхности гранул полипропилена в потоке воды с убывающей по сечению камеры скоростью потока происходит коалесценция все более мелких капель нефтепродуктов. На выходе из камеры 11 направление потока воды меняется на противоположное.

В камере контактного очищения нефтепродуктов III скоалесцированные капли нефти всплывают, пополняя слой нефтепродуктов на поверхности воды.

В коалесцирующей камере IV вода с убывающей по сечению камеры скоростью проходит через слой гранул полипропилена, где происходит коалесценция еще более мелких капель нефти, которые накапливаясь в межпоровых пространствах гранул выдавливаются в верхнюю часть камеры и далее в камеру III и сливаются со слоем нефтепродукта.

Далее поток воды проходит через первый слой волокнистого сорбента 28 и затем через слой гидрофильного мелкодисперсного коалесцирующего материала "перлит-М" 27 и второй слой волокнистого сорбента 28, на которых происходит окончательная очистка воды от нефтепродуктов. В качестве волокнистого сорбента можно использовать нетканые иглопробивные конструкционные материалы или материал типа "синтепон".

Очищенная вода поднимается по зазору между перегородкой 3 и сменным фильтрующим патроном 14, переливается через перегородку и через патрубок 6 и кран 8 удаляется из установки.

При работе установки в рабочем режиме достигается высокая степень очистки воды от нефтепродуктов (не более 0,05 мг/л) и большая продолжительность непрерывной работы (около 6 месяцев), что достигается продолжительностью непрерывной работы (около 6 месяцев), что достигается также за счет самоочистки гранул полипропилена в камерах II и IV от нефтепродуктов. В камере V происходит доочистка воды от следов нефтепродуктов и адсорбирующей способности загрузки этой камеры достаточной на этот срок.

Производительность установки составляет около 1,5 м.куб./час при минимальных габаритных размерах и давлении на входе - до 3 атм. Движение очищаемой воды в камерах II и III происходит в ламинарном режиме со скоростью 10-12 м/час. Установка может работать в режиме непрерывного потока.

По окончании срока службы фильтрующий патрон заменяется другим. Для этого, не прекращая подачи очищаемой воды в установку, прикрывают кран 8, что приводит к повышению уровня воды в зазоре между корпусом 1 и перегородкой 3 и, как следствие, повышению уровня воды и плавающих нефтепродуктов в камере III. Нефтепродукты сливают через кран 9. Далее прекращают подачу очищаемой воды в установку, закрыв кран 5, и сливают из установки всю воду, открыв краны 8 и 12. Снимают регулятор 23 и заменяют фильтрующий патрон 14 на другой. Установка готова к дальнейшей работе.

Замена фильтрующих элементов может осуществляться не чаще двух раз в год.

Предложенная установка компактна, проста и недорога в изготовлении и обслуживании, не потребляет электроэнергию, обладает высокой эффективностью и производительностью, не допускает снижения качества воды при резком повышении концентрации нефтепродуктов на входе установки и при повышении давления воды, а также обеспечивает эффективно выделять из сточных вод одновременно плавающие, эмульгированные, коллоидные и растворенные нефть и нефтепродукты, доводя их содержание в очищенной воде до уровня предельно-допустимых концентраций, что позволяет сливать очищенную воду в водоемы рыбохозяйственного значения. Такая установка, представляющая собой мощный сепаратор нового поколения, может обеспечить сокращение комплекса очистных сооружений, использующихся в настоящее время. При необходимости можно для повышения эффективности и производительности применить несколько сепараторов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Установка для очистки воды от нефтепродуктов и механических примесей, включающая закрытый вертикальный цилиндрический корпус с патрубком для отвода нефтепродуктов, установленным в верхней его части и расположенным выше отвода очищенной воды, патрубок ввода загрязненной воды в нижней части корпуса по центральной трубе, патрубок отвода очищенной воды, а также расположенный по оси корпуса вокруг центральной трубы внутренний цилиндр, заполненный слоями фильтрующе коалесцирующего материала, в том числе и волокнистым, и имеющий снизу поддерживающую перфорированную перегородку, отличающаяся тем, что она снабжена, установленной под корпусом, коалесцирующей камерой в виде цилиндра с конусообразной крышкой, при этом нижняя часть центральной трубы размещена коаксиально в верхней, цилиндрической части камеры, в которой расположен также патрубок для тангенциального ввода загрязненной воды, а в крышке - патрубок для отвода механических примесей, причем камера заполнена гранулами полипропилена с положительной плавучестью, между внутренним цилиндром и корпусом установлена коаксиально перегородка, задающая скорость потока воды, внутренний цилиндр выполнен в виде сменного патрона, оборудованного штуцером для слива нефтепродуктов и содержащего слои фильтрующе коалесцирующего материала, расположенные сверху вниз в следующей последовательности: гранулы полипропилена с положительной плавучестью и покрытые поверхностно-активными веществами, волокнистый сорбент, мелкодисперсный коалесцирующий материал и еще один слой волокнистого сорбента, кроме того, в патроне расположены две перфорированные перегородки, ограничивающие верхний слой полипропилена, и дополнительно в верхней части патрона, над решеткой, к центральной трубе прикреплена наклонная перегородка в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз, а в верхней части центральной трубы, выше крепления наклонной перегородки установлен регулятор поддержания заданного уровня воды в патроне.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что коалесцирующая камера на 1 - 40% по объему заполнена гранулами полипропилена с положительной плавучестью.

3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что верхняя часть патрона заполнена на 70 - 90% по объему гранулами полипропилена с положительной плавучестью.

4. Установка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что в качестве мелкодисперсного коалесцирующего материала используют "перлит-М".

5. Установка по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что верхняя перфорированная перегородка и поддерживающая перфорированная перегородка выполнены съемными.

6. Установка по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что наклонная перегородка выполнена с возможностью изменения угла наклона.

7. Установка по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что в качестве поверхностно-активных веществ используют вещества, не смываемые с поверхности гранул полипропилена ни водой, ни нефтепродуктами.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru