Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано для выделения из них различных примесей, например нефтепродуктов.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащее цилиндрический резервуар с соосно установленным в нем отбойником в виде короба. Над отбойником расположен цилиндр с крышкой, причем нижняя часть цилиндра расположена внутри отбойника с зазором к нему. В цилиндр через крышку введен сопловой насадок для подачи очищаемой жидкости и патрубок для создания избыточного давления. Кроме того устройство содержит патрубки для отвода нефтепродуктов и очищенной воды. (см. а.с. №1632949, МКИ C02F 1/40, B01D 17/035, 1991 г.).

Недостаток этого решения - неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод из-за низкой степени их аэрирования вследствие малого количества аэрирующих струй и отсутствия угла наклона струи по отношению к очищаемой жидкости.

Известно также устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащее резервуар, сопловой насадок для их подачи в виде свободно истекающей струи, размещенный соосно в полости кожуха, выполненного в виде стакана, размещенного в полости отбойника, выполненного в виде стакана большего диаметра, открытого сверху, и сообщенного сверху с емкостью-накопителем очищенной воды, снабженной патрубком отбора очищенной воды и средством удаления сфлотированных примесей, причем полость кожуха выполнена с возможностью поддержания в ней давления воздуха выше атмосферного (см. патент РФ №2356847, МПК C02F 1/40, 2009 г.).

Недостатком этого решения также является неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей, равномерно распределенных по их объему из-за недостаточно высокой равномерности распределения воздушных пузырьков по объему вод и их дисперсности.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в обеспечении качественной очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей, равномерно распределенных по их объему.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в том, что повышается степень аэрирования жидкости при одновременном повышении равномерности аэрирования объема нефтесодержащих сточных вод за счет аэрации жидкости большим количеством наклонных струй по периметру флотационной установки, кроме этого струя, поступающая в специальный эжектор, за счет создаваемого разрежения захватывает большое количество воздуха, находящегося под избыточным давлением.

Поставленная задача решается тем, что устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащее резервуар, сопловой насадок для их подачи в виде свободно истекающей струи, размещенный соосно в полости кожуха, выполненного в виде стакана, размещенного в полости отбойника, выполненного в виде стакана большего диаметра, открытого сверху, и сообщенного сверху с емкостью-накопителем очищенной воды, снабженной патрубком отбора очищенной воды и средством удаления сфлотированных примесей, причем полость кожуха выполнена с возможностью поддержания в ней давления воздуха выше атмосферного, отличается тем, что полость кожуха сообщена с полостью отбойника, по меньшей мере, тремя наклонными каналами, приемные отверстия которых размещены ниже уровня поверхности объема сточных вод в кожухе, при этом сопловой насадок для подачи сточных вод выполнен с возможностью формирования наклонных струй, число которых соответствует числу наклонных каналов, каждая из которых ориентирована на продольную ось соответствующего канала, кроме того, каналы выполнены с возможностью эжектирования воздуха из пространства кожуха, занимаемого воздухом, для чего каждый наклонный канал снабжен воздушной трубкой, приемный конец которой размещен выше уровня поверхности объема сточных вод в кожухе а, выпускной конец открыт в полость наклонного канала. Кроме того, дно отбойника закруглено и со стороны кожуха и со стороны емкости-накопителя очищенной воды.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.

Признаки «…полость кожуха сообщена с полостью отбойника, по меньшей мере, тремя наклонными каналами, приемные отверстия которых размещены ниже уровня поверхности объема нефтесодержащих сточных вод в кожухе…» позволяют пропускать через них наклонные струи жидкости с целью дополнительного эжектирования воздуха.

Признаки «…сопловой насадок для подачи нефтесодержащих сточных вод выполнен с возможностью формирования наклонных струй, число которых соответствует числу наклонных каналов, и ориентирования каждой из них на продольную ось соответствующего канала…» позволяют увеличить количество вовлекаемого в жидкость воздуха за счет большого числа струй и их высокого угла наклона.

Признаки «…каждый наклонный канал для обеспечения эжектирования воздуха из кожуха, снабжен воздушной трубкой, приемный конец которой размещен выше уровня поверхности объема нефтесодержащих сточных вод в кожухе, а выпускной конец воздушной трубки открыт в полость наклонного канала…» направлены на увеличение степени аэрации жидкости за счет дополнительного количества воздуха «подсасываемого» струей.

Признаки, указывающие, что «дно отбойника закруглено и со стороны кожуха и со стороны емкости-накопителя очищенной воды», позволяют повысить равномерность распределения воздушной фазы по объему флотационной установки.

На фиг.1 схематически показан поперечный разрез устройства, на фиг.2 - узел А данного устройства. На чертежах показаны резервуар 1, сопловой насадок 2, кожух 3, отбойник 4, емкость-накопитель 5, центральная часть 6, флотирующий отсек 7, средство удаления 8 сфлотированных примесей, патрубок 9 отбора очищенной воды, наклонные каналы 10 и их приемные отверстия 11, продольна ось 12 соответствующего канала 10, воздушная трубка 13, водовоздушный факел 14 и слой пены 15.

Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод содержит резервуар 1 и сопловой насадок 2 для подачи нефтесодержащих сточных вод в виде свободно истекающей струи, размещенный соосно в полости кожуха 3. Полость кожуха 3 выполнена с возможностью поддержания в ней давления воздуха выше атмосферного. Кожух 3 выполнен в виде стакана, размещенного в полости отбойника 4, выполненного в виде стакана большего диаметра, открытого сверху, и сообщенного сверху с емкостью-накопителем 5 очищенной воды. При этом дно отбойника 4 закруглено и со стороны кожуха 3 и со стороны емкости-накопителя 5 очищенной воды. Отбойник 4 разделяет атмосферный резервуар 1 на центральную часть 6, флотирующий отсек 7 со средством удаления 8 сфлотированных примесей и емкость-накопитель 5, снабженную патрубком 9 отбора очищенной воды. Полость кожуха 3 сообщена с полостью отбойника 4, по меньшей мере, тремя наклонными каналами 10, приемные отверстия 11 которых размещены ниже уровня поверхности объема сточных вод в кожухе 3. Сопловой насадок 2 для подачи сточных вод выполнен с возможностью формирования наклонных струй, число которых соответствует числу наклонных каналов 10, каждая из которых ориентирована на продольную ось 12 соответствующего канала 10. Каналы 10 выполнены с возможностью эжектирования воздуха из пространства кожуха 3, занимаемого воздухом, для чего каждый наклонный канал 10 снабжен воздушной трубкой 13, приемный конец которой размещен выше уровня поверхности объема сточных вод в кожухе 3, а выпускной конец открыт в полость наклонного канала 10.

Работу устройства осуществляют следующим образом.

Резервуар 1 заполняют водой, в полости кожуха 3 (в зоне насыщения воды воздухом) создают давление выше атмосферного до 0,1 МПа, начинают подачу нефтесодержащих сточных вод, подлежащих очистке. Очищаемые нефтесодержащие сточные воды изливаются из насадка 2 с высокой скоростью в виде наклонных струй под давлением 0,8-1,0 МПа и углом наклона 20-30° вниз через слой воздуха. Количество струй при этом составляет, по меньшей мере, три, что обеспечит равномерное покрытие всего очищаемого объема жидкости. Пройдя поверхность жидкости, струя поступает в приемное отверстие 11 наклонного канала 10, при прохождении которого создается разрежение воздуха, в результате чего дополнительный объем воздуха «подсасывается» струей вглубь жидкости через воздушную трубку 13, соединенную с кожухом 3. После прохождения наклонного канала 10 формируется водовоздушный факел 14, распространяющийся вглубь очищаемой нефтесодержащей жидкости. Глубина проникновения водовоздушного факела 14 и размеры его поперечного сечения определяются параметрами подачи очищаемых нефтесодержащих сточных вод. Для предотвращения попадания газовой фазы в центральную часть 6 аэратора и повышения равномерности распределения воздушной фазы дно отбойника 4 закруглено как со стороны кожуха 3, так и со стороны емкости-накопителя 5. Очищаемые нефтесодержащие сточные воды, насыщенные пузырьками диспергированного воздуха и воздухом, растворившимся в них, вытесняются через флотирующий отсек 7, где происходит интенсивное беспрепятственное разделение частиц примесей во всем объеме очищаемой жидкости (происходит флотация частичек нефтепродуктов пузырьками воздуха, т.е. образование агрегатов частица-пузырек, которые всплывают на поверхность благодаря их низкому удельному весу). В результате образуется слой пены 15, содержащий сфлотированные примеси, который удаляют известным способом через средство удаления 8. Очищенную воду отводят через патрубок 9 отбора очищенной воды емкости-накопителя 5.