УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВОДНЫХ БАССЕЙНОВ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для удаления плавающих жидкостей с поверхности воды в местах морского бурения, а также в местах случайного слива в реки, водоемы и моря органических жидкостей: нефтей, нефтепродуктов, нефтяных фракций, газовых конденсатов, углеводородных продуктов нефтехимии, которые обладают гидрофобными свойствами, образуют пленки на поверхности воды и наносят ущерб экологическим системам водных бассейнов рек, озер, морей и океанов.
Известные технологии очистки путем сжигания разлившейся углеводородной жидкости или сорбции ее известью, песком и другими тяжелыми материалами с высокой плотностью превышающем плотность воды, поглощающими ее и погружающимися вместе с ней на дно наносят ущерб флоре и фауне водоемов, что ограничивает применение этих методов.
Существующие эффективные способы сбора нефти и нефтепродуктов используют явление адсорбции нефтяных углеводородов на слоях твердых сорбентов со сравнительно невысокой плотностью. На использование этого процесса работает целый ряд устройств и технологий сборки.
Известно устройство для удаления жидкостей с поверхности воды [1], которое предназначено для работ в местах морского бурения, а также в местах случайного слива в реки, водоемы и моря органических жидкостей, нефти и масел. Устройство содержит несущую раму, вращающийся барабан с нефтепоглощающей оболочкой, отжимной ролик, трубопровод для отвода собранной нефти и поплавки. Нефть, находящаяся на поверхности воды, увлекается движущейся поверхностью барабана и снимается отжимным роликом в резервуар, находящийся на судне. Недостатком известного устройства является то, что в результате жесткого соединения устройства с судном по мере наполнения резервуара нефтью судно осаживается в воду с барабаном, теряет свою очистительную эффективность, так как все больше будет поглощать воду.
Известно также устройство - блочно-модульная установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды [2], состоящее из блока сбора плавающей жидкости с поверхности воды, представляющего собой сливную емкость, содержащую перфорированный транспортер в форме барабана с сорбционным материалом и отжимными приспособлениями, установленными соответственно верхний на внешней поверхности транспортера и сливной емкости, а нижний на границе раздела фаз вода -плавающая жидкость, причем верхнее отжимное приспособление -комбинация трех или пяти отжимных валиков связанных между собой и боковин, прикрепленных к крайним валикам, связанным с осью барабана, а нижнее выполнено в виде валика с экранирующей полосой или в виде пружинной полосы. Установка дополнительно снабжена блоком флотации для разделения воды и плавающей жидкости. Это устройство обеспечивает достаточный съем нефти с поверхности воды с помощью перфорированного транспортера. Недостатком известного устройства является то, что при подъеме по транспортеру слоя нефти большой толщины или других плавающих жидкостей с низкой вязкостью происходит их обратное отекание по транспортеру вниз, в результате чего уменьшается эффективность работы устройства.
Наиболее близким к заявляемой модели является установка для подборки с поверхности воды насыщенных нефтью сорбентов [3, прототип].
Для подборки с поверхности воды насыщенных нефтью сорбентов, заключенных в жесткие каркасы, установка подвижно прикрепляется к носу судна. Установка содержит двойную раму, верхний привод приводной и нижний натяжной барабаны, вокруг которых натянута эластичная бесконечная транспортерная лента, опорные ролики для верхней восходящей части ленты. К транспортерной ленте на поперечных шарнирных стержнях прикреплены ковши, стенки которых выполнены из сетчатого или перфорированного листового материала. Нижняя часть транспортера с натяжными барабаном погружена в воду, а к нижним краям рамы прикреплены расходящиеся вперед от транспортера два крыла в виде вертикальных стенок, полупогруженных в воду и расположенных под тупым углом друг у другу. Под верхней частью транспортера установлен на судне наклонный лоток для выгрузки в него сорбентов, заключенных в жесткие каркасы.
Достоинства предложенной установки заключаются в надежном поглощении нефти с поверхности воды независимо от погодных условий, предупреждении загрязнения водного бассейна и обеспечении охраны природной среды. К недостаткам можно отнести сложность конструкции (наличие ковшей) и возможность очистки воды только путем сбора сорбента насыщенного нефтью, причем сорбент должен иметь жесткий каркас.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очистки воды от углеводородных жидкостей, упрощение конструкции установки и удешевление процесса в целом.
Установка для очистки поверхности воды от плавающих углеводородных жидкостей, включающая раму, конвейер с электроприводом, закрепленный на раме и выполненный в виде ленточного транспортера с верхним приводным и нижним натяжным валиками, транспортер установлен наклонно с погружением в воду натяжного валика, причем натяжной валик выполнен с возможностью регулирования глубины погружения валика в загрязненную поверхность, а под верхней частью транспортера с приводным барабаном установлен резервуар для сбора очищенной воды. Замкнута я лента, расположенная на валиках является сорбентом, с помощью которого производится непосредственная очистка поверхности воды от нефтепродуктов. Для повышения эффективности очистки водной поверхности конструкция дополнительно снабжена скребковой лопаткой и фильтром.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что повышение эффективности и производительности работы устройства достигается за счет снижения потерь при транспортировке слоя плавающей жидкости от ленты-сорбента к резервуару и оптимального соотношения между скоростью сорбции углеводородной жидкости и скоростью движения ленты, обеспечивающее оптимальное время контакта сорбента с поверхностью углеводородной жидкости необходимое для максимальной сорбции. Скорость движения подбирается таким образом, что время контакта ленты-сорбента с поверхностью воды составляет 2-3 минуты, а линейная скорость подачи ленты 0,3-0,5 м/мин. Минимальный подъем лентой воды вместе с плавающей углеводородной жидкостью достигается за счет регулирования уровня нижнего валика.
На фиг.1 изображены общий вид устройства для очистки поверхности воды от плавающих углеводородных жидкостей.
Данное устройство для сбора плавающих жидкостей с поверхности воды, состоит из корпуса I, с помощью которого оно может находиться либо на плаву, либо закрепляться к носу судна. Внутри корпуса находятся две вертикальные стенки II, на которых установлен приводной валик 1, редуктор 3 и двигатель 4. К корпусу прикреплена рама транспортера 5, выступающего вперед и вниз, с нижним натяжным валиком 2 и регулировочным винтом 6. С помощью регулировочного винта 6 можно выбирать глубину погружения валика 2 на загрязненную поверхность.
Валик 1 и валик 2 замкнуты лентой-сорбентом 10, впитывающей плавающие углеводородные жидкости. Под приводным валиком 1 на корпусе установлен резервуар 7 для приема очищенной воды, и скребковая лопатка 8, расположенная в непосредственной близости с фильтром 9.
Замкнутая лента-сорбент выполнена двухслойной, состоящей с внутренней стороны из полимерного материала, а с наружной из хлопчатобумажной ткани. Полимерный материал исключает просачивание загрязненной жидкости и попадание ее на элементы конструкции, хлопчатобумажная ткань является слоем непосредственно впитывающим воду и нефть, и быстро подвергается сушке.
Известно, что у хлопчатобумажной и вискозной ткани впитываемость воды очень высокая, поэтому технические хлопчатобумажные ткани предназначаются в основном для различных промышленных изделий (обувные ткани, ремни, фильтровальные ткани, ткани для промышленности и др.). Были испытаны фильтры из нескольких слоев разных тканей и выбрана ткань с наилучшими сорбционными качествами. Также была оптимально подобрана скорость движения ленты-сорбента транспортера.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливается на поверхность воды, рама транспортера 5 и натяжного валика 2 при помощи регулировочного винта 6 опускается на нужную глубину. После установки включается двигатель 4. Он за счет редуктора 3 приводит во вращательное движение валик 1. В свою очередь валик 1 с помощью замкнутой ленты-сорбента 10 заставляет вращаться натяжной валик 2. Плавающая жидкость, находящиеся на поверхности воды, смачивает замкнутую ленту-сорбент 10 и поднимается на ее поверхности вверх. После прохождения замкнутой ленты-сорбента 10 вокруг приводного валика 1 плавающая жидкость с ее поверхности снимается скребковой лопаткой 8 и стекает на ниже расположенный фильтр 9. Через фильтр 9 нефтяные пятна не проходят и остаются в нем, а вода в свою очередь продолжает свой путь и стекает в резервуар 7 находящийся на корпусе устройства. Отжатая замкнутая лента-сорбент 10 после скребковой лопатки 8, направляется к натяжному валику 2 за следующей партией плавающих жидкостей на поверхности воды.
При использовании установки в лабораторных условиях скорость сбора нефти с поверхности воды позволило провести обоснование эффективности по производительности и скорости подачи ленты-сорбента и технических характеристик (фиг.2).
На графике (фиг.2) скорости сорбции нефти в зависимости от времени имеется экстремум в диапазоне от 2 до 3 минут, характеризующий оптимальную скорость сорбции.
На фиг.3 приведена полученная лабораторным путем изотерма адсорбции, из которой следует, что за 2-3 минуты адсорбция достигает максимального значения (40-45 кг/м углеводородной жидкости в мин). Отсюда следует, что для достижения наибольшей адсорбции необходимая линейная скорость подачи ленты-сорбента равняется 1/t (0,3-0,5 м/сек).
Таким образом, предлагаемое устройство для очистки поверхности воды от углеводородных жидкостей позволяет эффективно с наименьшими затратами провести очистку воды, которая достигается за счет:
1. Снижения потерь при транспортировке слоя плавающей жидкости от ленты к резервуару;
2. Оптимального соотношения между скоростью сорбции углеводородной жидкости и скоростью движения ленты-сорбента, обеспечивающего максимальное поглощение углеводородной жидкости с поверхности воды с помощью бесконечной ленты, при этом подъем лентой воды вместе с плавающей углеводородной жидкостью минимален за счет регулирования уровня нижнего барабана.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент RU 2144108 с приоритетом от 28.07.98, кл. 7 Е02В 15/10 «Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды» / Хлесткий Р.Н., Самойлов НА., Шаммазов A.M., Дворников В.Л.
1. Патент RU 75202 с приоритетом от 06.02.08, кл. Е02В 15/04 (2006.01) «Блочно-модульная установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды» / Литвиненко А.Н., Макушев Ф.С., Назаров С. В., Давлетов М.А.. Гафуров Д.Р., Панков В.И., Кудряшов Е.Ю.
1. Патент RU 2084584 с приоритетом от 31.08.90, кл. 6 Е02В 15/10, Е02В 15/04 «Установка для подборки с поверхности воды насыщенных нефтью сорбентов» / Слободяник И.П.