КОАЛЕСЦЕНТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ФИЛЬТРА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД

Коалесцентный элемент фильтра относится к очистительным устройствам и может быть использован в области защиты окружающей среды и относится к оборудованию для разделения жидкостей с различным удельным весом, например воды и нефтепродуктов, а также для очистки дождевых, ливневых и сточных вод населенных пунктов и предприятий, АЗС, речных и морских судов от эмульгированных нефтепродуктов.
Известна установка коалесценции, содержащая корпус, патрубки, пакет пластин, устройство для направления потока через пакет, узел регулирования потока, устройство для очистки пластин от осадка, валик, привод, лоток (RU 2388515, МПК B01D 17/28, опубл. 10.05.2008 г). Недостатком такой установки является недостаточная степень очистки нефтесодержаших вод от эмульгированных капель нефти.
Известен отстойно-коалесцирующий сепаратор нефтесодержаших вод, включающий патрубок подвода и отвода, коалесцирующие фильтроэлементы, выполненные в виде пакета пластин. Каждая пластина содержит борт, а также перегородки и патрубки с радиально сквозными каналами (RU 2328451 C2, МПК C02F 1/40, опубл. 10.07.2007). Недостатком сепаратора является недостаточная степень очистки нефтесодержаших вод от взвешенных капель нефти.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является коалесцентно-осаждающий элемент, представляющий собой лист, имеющий развитую профилированную поверхность, выполненную в виде объемно-синусоидальной решетки, профиль которой образован рядами продольных и поперечных синусоидальных волн (выпуклостей). На гребнях и впадинах выпуклостей выполнены отверстия (RU 2272001 C2, МПК C02F 1/10, C02F 3//34, заявл. 20.04.2004, опубл. 20.03.2006). Данное устройство принято в качестве прототипа.
Известно, что процесс коалесценции состоит из слияния растворенных в воде капель нефтепродуктов, их деформации и взаимного колебания друг относительно друга, разрыва пленки с образованием новых более крупных капель. Обычно коалесцентный фильтр состоит из пакета параллельных пластин, установленных на определенном расстоянии друг от друга и погруженных под углом в очищаемую водную среду. Недостатком прототипа является недостаточная степень очистки нефтесодержаших вод от взвешенных капель нефти, заключающийся в том, что лист с профилированными элементами омывается потоком сточных вод только вблизи своей нижней поверхности, а взвешенные капли нефтепродуктов, находящиеся в более глубоких слоях очищаемой воды, не имеют доступа к его поверхности и не коалесцируют.
Техническая задача заявляемого решения является повышение степени очистки нефтесодержаших вод от взвешенных капель нефти.
Технический результат достигает тем, коалесцетный элемент фильтра для очистки нефтесодержаших вод, представляющий собой профилированный лист с выпуклыми участками, имеющий отверстия, выполненные в верхней части каждой выпуклости, согласно предложению, дополнительно снабжен кольцевыми дисками, каждый из которых имеет в центральной части профиль в виде аналогичного выпуклого участка с отверстием в верхней части выпуклости и которые расположены друг над другом в виде ярусов под каждым из выпуклых участков профилированного листа с направлением выпуклости в одну сторону, при этом диаметр верхнего отверстия в выпуклости листа выполнен максимальным, а диаметр отверстия в выпуклости самого нижнего кольцевого диска выполнен минимальным, причем диски закреплены между собой и подсоединены к листу вертикальными крепежными элементами.
Каждая выпуклость листа и кольцевого диска имеет вид элипсоида вращения или шарового сегмента, или параболоида вращения.
Так как при всплытии 80-90% количества капель нефти находится ниже поверхности воды на расстоянии 100 мм, то выпуклые кольцевые диски могут быть расположены друг над другом в виде ярусов под выпуклым участком на расстоянии 50-100 мм друг от друга с направлением выпуклости в одну сторону (например, в сторону поверхности воды).
При форме кольцевого диска в виде элипсоида площадь контакта нефтесодержаших вод и дисков увеличивается на 5% по сравнению с площадью контакта выпукло-вогнутой ячеистой поверхностью прототипа.
При форме кольцевого диска в виде шарового сегмента площадь контакта нефтесодержаших вод и дисков увеличивается на 8% по сравнению с площадью контакта выпукло-вогнутой ячеистой поверхностью прототипа.
При форме кольцевого диска в виде параболоида вращения площадь контакта нефтесодержаших вод и дисков увеличивается на 10% по сравнению с площадью контакта выпукло-вогнутой ячеистой поверхностью прототипа.
Предлагаемый коалесцентный элемент фильтра иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид коалесцентного элемента; на фиг.2 - вид I; на фиг.3 - вид по А-А.
Коалесцентный элемент фильтра для очистки нефтесодержащих вод представляет собой профилированный лист 1 с выпуклыми участками 2, имеющий отверстия 3, выполненные в верхней части каждой выпуклости. Элемент дополнительно снабжен кольцевыми дисками 4, каждый из которых имеет в центральной части профиль в виде аналогичного выпуклого участка с отверстием 5 в верхней части выпуклости. Диски расположены друг над другом в виде ярусов под каждым из выпуклых участков профилированного листа (например, на расстоянии 50-100 мм друг от друга) с направлением выпуклости в одну сторону. Диаметр верхнего отверстия 3 в выпуклости листа выполнен максимальным, а диаметр отверстия в выпуклости самого нижнего кольцевого диска выполнен минимальным, причем диски закреплены между собой и подсоединены к листу вертикальными крепежными элементами 6.
Коалесцентный элемент фильтра используют следующим образом. Фильтр погружают в воду с эмульгированными нефтепродуктами в виде капель. При горизонтальном направлении водного потока капли нефти поступают в пространство под нижним кольцевым диском 4, в зазор между нижним и промежуточным кольцевыми дисками, а также в зазор между верхним кольцевым диском и участком 2 профилированной поверхности листа 1. Вследствие меньшего удельного веса по сравнению с удельным весом воды капли нефти поднимаются вверх и контактируют с нижней поверхностью нижнего и промежуточного кольцевых дисков, а также нижней поверхностью участка листа.
Так как кольцевые диски выполнены выпуклыми и расположены друг за другом в виде ярусов под каждым участком листа с направлением выпуклости в одну сторону, то при контакте капли нефти скользят вдоль их поверхности вверх и скапливаются. Таким образом, происходит их коалесценция. Далее через отверстия 5 в верхней части кольцевых дисков капли нефти перетекают из пространства под нижним диском в зазор между нижним и промежуточным дисками и коалесцируют там. Далее они через отверстия перетекают в зазор между промежуточным диском и участком 2 листа, а потом через отверстие 3 поднимаются на поверхность воды в виде крупных капель.
Так как, диаметр отверстия нижнего кольцевого диска минимальный, промежуточного диска - больше, а участка листа - максимальный, то происходит постепенное увеличение размеров капель нефти, то есть их дополнительная коалесценция.
Для создания ярусной конструкции кольцевые диски скреплены между собой и подсоединены к листу 1 вертикальными крепежными элементами 6.
Предлагаемая конструкция полезной модели дополнительно увеличивает эффективность очистки воды от нефтепродуктов, так как повышается площадь контакта нефтесодержаших вод и дисков фильтра, что способствует коалисценции капель нефти.
При использовании фильтра с заявляемыми коалесцентными элементами для очистки сточных вод АЭС от нефтепродуктов, степень очистки сточных вод составляет не менее 96%.