ФИЛЬТР
FILTER

Изобретение относится к устройствам для разделения нефтеводяных эмульсий и может быть использовано для очистки судовых нефтесодержащих вод, а также на всех промышленных предприятиях, имеющих нефтесодержащие стоки.
Известен фильтр с зернистой загрузкой и способ его регенерации (а.с. №1273142 м. кл. В01Д 17/022, опубликованное 30.11.86 г., бюл. №44), содержащий цилиндрический корпус с днищем, средства для подачи очищаемой и промывочной жидкости, отвода фильтрата, концентрично установленную с наружной стороны корпуса емкость с патрубком для удаления осадка. Фильтр снабжен средством для подачи воздуха, присоединенным к днищу, цилиндроконическим колпаком с патрубком для отвода воздуха, перфорированной перегородкой, установленной под загрузкой, емкость снабжена крышкой. Для эффективной работы такого фильтра необходимо применять мелкие гранулы. Очищаемая вода прокачивается через загрузку сверху вниз.
Известен фильтр (Средства очистки жидкости на судах: Справочник / Под общей ред. И.А. Иванова - Л.: Судостроение, 1984. - с. 100-102). Цилиндрический корпус фильтра заполнен фильтрующей загрузкой, в качестве которой применяется анионит. Для предотвращения уноса фильтрующей загрузки потоком очищаемой воды в верхней и нижней частях фильтра установлены одинаковые пакеты из щебня и гравия с размером частиц 6-10 мм, размещенные между перфорированными листами.
Известен фильтр (патент Украины №79114 МПК В01Д 17/022, опубликованный 25.05.2007 г., бюл. №7), по большинству признаков принятый за прототип, содержащий корпус, заполненный гранулами, с верхней и нижней крышками, патрубки для подвода очищаемой нефтеводяной эмульсии, вывода отсепарированных нефтепродуктов и очищенной воды, металлические сетки, ограничивающие гранулированный наполнитель, между верхней и нижней крышками фильтра помещено несколько цилиндрических обечаек с фланцами, между которыми установлены ограничительные сетки, разделяющие объем корпуса на секции, которые заполняются слоями гранул, верхний и нижний слои состоят из крупных гранул, а промежуточные слои - из мелких, причем плотность гранул верхнего слоя меньше плотности воды, а плотность остальных гранул больше плотности воды, между слоем крупных гранул, заполняющих нижнюю крышку, и вышележащим слоем мелких гранул зазора нет, кроме того, в нижней крышке имеется перфорированный коллектор, выполненный в виде кольца с перемычкой, с размером перфорации меньше диаметра крупных гранул, соединенный с патрубком для вывода очищенной воды и патрубком для подвода сжатого воздуха, кроме того, верхняя крышка разделена перегородкой на два отделения, к одному из которых присоединен патрубок подвода очищаемой нефтеводяной эмульсии, а к другому - патрубок вывода отсепарированных нефтепродуктов.
Недостатками таких фильтров является то, что фильтрующая загрузка обладает одинаковыми физико-химическими свойствами и, следовательно, одинаковыми способами отделения нефтепродуктов от воды, что снижает качество очистки и не позволяет извлекать растворенные нефтепродукты.
Задачей предлагаемого изобретения является существенное повышение эффективности и степени очистки нефтесодержащих вод, а также возможность извлечения растворенных нефтепродуктов, которая достигается тем, что фильтрующая загрузка состоит из слоев различных компонент, принцип работы которых основан на разных физико-химических способах отделения нефтепродуктов от воды, причем объем верхней обечайки фильтра заполнен дважды просеянным песком, сначала через сито с размером ячейки 1 мм, а затем через сито с размером ячейки 0,5 мм, таким образом, из песка удаляются частицы более 1 мм и менее 0,5 мм, а объем нижней обечайки заполнен древесными опилками из ели, так как опилки из деревьев хвойных пород медленнее окисляются и имеют значительно больший срок службы, а древесина ели имеет большее количество микропор, и соответственно опилки из нее обладают лучшими адсорбционными свойствами. Между слоями песка и опилок установлены две ограничительные металлические сетки для создания зазора между слоями, который необходим для накопления нефтепродуктов, скоалесцировавших в верхней ступени.
Заполнение фильтра различными компонентами (дважды просеянным песком с размером частиц 0,5-1 мм и древесными опилками из ели с размером частиц 0,5-1 мм) позволяет эффективно отделять нефтепродукты от воды различными физико-химическими способами (коалесценция, фильтрация, адсорбция).
Первый компонент фильтрующей загрузки - дважды просеянный песок с размером частиц 0,5-1 мм более эффективно «притягивает» капельки нефтепродуктов и обладает хорошими фильтрующими и коалесцирующими свойствами. В фильтре используется морской песок, так как по сравнению с речным он имеет больший диапазон гранул (песчинок) и содержит меньше примесей (глина и другие).
Второй компонент фильтрующей загрузки - древесные опилки из ели с размером частиц 0,5-1 мм обладают фильтрующими и адсорбционными свойствами. Благодаря наличию в структуре древесины из ели большого количества микропор, отделение нефтепродуктов в нижней ступени фильтра, заполненной древесными опилками, осуществляется не только фильтрованием, но и адсорбцией, что позволяет извлекать даже растворенные нефтепродукты и существенно повысить качество очистки.
Таким образом, варьируя составом компонентов фильтрующей загрузки, обладающей различными физико-химическими свойствами, можно значительно повысить качество очистки и существенно интенсифицировать процесс отделения нефтепродуктов от воды.
Патрубок для подвода очищаемой воды выполнен в виде перфорированного кольца с отверстиями снизу для того, чтобы очищаемая вода равномерно подавалась вниз по периферии корпуса фильтра, а отделенные нефтепродукты всплывали вверх по оси фильтра в нефтесборник, не перемешиваясь между собой. Дополнительно для обеспечения ламинарного, равномерного по периметру вытекания очищенной воды из кольцевого перфорированного коллектора, диаметр отверстий в нем постепенно увеличивается по мере удаления от входного отверстия, а расстояние между ними уменьшается, причем площадь отверстий должна быть больше площади входного отверстия коллектора, чтобы исключить увеличение скорости фильтрации и турбулизацию потока. Без наличия перфорированного коллектора наблюдается неравенство скоростей очищаемой жидкости, присутствуют застойные зоны. Предлагаемая конструкция коллектора позволяет равномерно распределять очищаемую воду по всему объему фильтрующей загрузки при ламинарном режиме течения, что в целом повышает эффективность и степень очистки нефтесодержащих вод.
Фильтр для очистки нефтесодержащих вод поясняется чертежами: фиг. 1 - фильтр для очистки нефтесодержащих вод в разрезе; фиг. 2 - вид снизу кольцевого перфорированного коллектора для подвода очищаемой воды.
Фильтр для очистки нефтесодержащих вод (фиг. 1) содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 крышки, между которыми помешены цилиндрические обечайки 3 с фланцами. Внутренний объем фильтра разделен на секции горизонтальными ограничительным сетками 4.
Объем верхней обечайки заполнен дважды просеянным песком 5 с размером частиц 0,5-1 мм, а объем нижней обечайки заполнен древесными опилками из ели 6 с размером частиц 0,5-1 мм. Верхняя крышка 1 фильтра имеет кольцевой перфорированный коллектор 7 для подвода счищаемой нефтеводяной эмульсии и патрубок 8 для отвода нефтепродуктов. В нижней крышке 2 помещен перфорированный коллектор с патрубком 9 для отвода очищенной воды.
Фильтр для очистки нефтесодержащих вод работает следующим образом.
Нефтесодержащая вода подается в объем верхней крышки 1 фильтра через кольцевой перфорированный коллектор 7 и поступает на очистку на верхнюю ступень, заполненную дважды просеянным песком 5 с размером частиц 0,5-1 мм, где происходит очистка нефтесодержащих вод методами коалесценции и фильтрования. После слоя просеянного песка 5 нефтесодержащая вода поступает на нижнюю ступень фильтра, заполненную древесными опилками из ели 6 с размером частиц 0,5-1 мм, где осуществляется отделение нефтепродуктов от воды фильтрованием и адсорбцией, что позволяет удалять из воды даже растворенные нефтепродукты. Затем очищенная вода выводится из объема нижней крышки 2 фильтра через патрубок 9. Отделенные нефтепродукты выводятся из объема верхней крышки 1 через патрубок 8.