Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРИРОВАНИЯ 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 аэрирования очищаемой жидкости, содержащее герметичный резервуар с установленной в нем напорной распределительной трубой, выполненной с отверстиями, обращенными к поверхности жидкости, снабженное заглубленными в воду насадками и установленными соосно напорной трубе отбойником в виде короба с патрубком, размещенным под насадками, и двумя установленными один над другим периферийными карманами, нижний из которых соединен трубопроводом с отбойником (SU 996332, МКИ C02F 1/00, 1981 г.).

Недостаток этого решения - неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод из-за низкой степени их аэрирования.

Известно устройство для аэрирования очищаемой жидкости, содержащее атмосферный резервуар, во флотирующем отсеке которого размещен кожух, полость которого сообщена с источником сжатого воздуха и снабжена подводящей трубой, сообщенной с хранилищем очищаемой жидкости (см. SU 1632949, МКИ C02F 1/40, B01D 17/035, 1991 г.).

Недостатком этого решения также является то, что степень насыщения очищаемой воды воздухом ограничивается давлением воздуха в зоне аэрирования, т.е. для повышения степени насыщения необходимо повышать давление в названной зоне, что не всегда целесообразно по конкретным технико-технологическим условиям на месте очистки, поэтому зачастую приходится ограничиваться условиями, диктуемыми рабочими параметрами имеющихся источников сжатого воздуха. Это, в свою очередь, не позволяет обеспечить удовлетворительную степень очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей, равномерно распределенных по их объему, из-за недостаточно высокого качества аэрирования их объема (степени насыщения, равномерности распределения воздушных пузырьков по объему вод и их дисперсности).

Известно также устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод, содержащее резервуар, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного, канал, соединяющий полость резервуара с источником сточных вод, и сопловой насадок, выход которого размещен над уровнем сточных вод в резервуаре, расположенный на его продольной оси (см. патент РФ №2380322, МПК C02F 1/40, B01D 17/035, 2010 г.).

К недостаткам этого решения можно отнести неудовлетворительную степень аэрирования очищаемой жидкости вследствие малого количества воздуха, транспортируемого струей.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в повышении степени насыщения воздухом очищаемой жидкости.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении степени насыщения воздухом нефтесодержащих сточных вод за счет объема воздуха, абсорбированного очищаемой нефтесодержащей жидкостью при ее распылении через сопловой насадок, что позволяет проводить ее повторное флотирование в установках вакуумной или напорной флотации и довести степень очистки вод от свободных (нерастворенных) примесей до уровня не менее 99% от их исходного содержания.

Поставленная задача решается тем, устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод, содержащее резервуар, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного, канал, соединяющий полость резервуара с источником сточных вод, и сопловой насадок, выход которого размещен над уровнем сточных вод в резервуаре, расположенный на его вертикальной оси, отличается тем, что сопловой насадок выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие которой сообщено с источником сжатого воздуха, а верхнее открыто к крыше резервуара, при этом сопловой насадок выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие канала, соединяющего полость резервуара с источником сточных вод, открыто в полость соплового насадка. Кроме того, в крыше резервуара установлен регулятор давления газа, который защищен каплеотбойником, снабженным дренажными трубками. Кроме того, стенки резервуара снабжены каплеформирующим кольцевым выступом.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

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

Признаки, указывающие, что «сопловой насадок выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие которой сообщено с источником сжатого воздуха, а верхнее открыто к крыше резервуара», позволяют при подводе в него очищаемой жидкости создавать факел распыления, характеризующийся большой площадью поверхности раздела жидкой и газовой фаз, в результате чего происходит мгновенное насыщение воздухом очищаемой жидкости.

Признаки «…сопловой насадок выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие канала, соединяющего полость резервуара с источником сточных вод, открыто в полость соплового насадка…» позволяют добиться поступления жидкости в сопловой насадок «самотеком», то есть без применения дополнительного перекачивающего насоса.

Признак «…в крыше резервуара установлен регулятор давления газа…» позволяет проводить процесс насыщения при регулируемом уровне избыточного давления, что повлечет за собой повышение эффективности процесса абсорбции.

Признаки, указывающие, что регулятор давления газа «защищен каплеотбойником» - препятствует попаданию жидкой фазы в регулятор давления газа и выводу его из строя и «снабжен дренажными трубками», обеспечивают отвод к стенкам резервуара скопившейся в каплеотбойнике жидкости.

Признак «…стенки резервуара снабжены каплеформирующим кольцевым выступом…» предотвращает стекание жидкости по стенкам резервуара, увеличивая тем самым площадь и время контакта между жидкой и газовой фазами.

На фиг.1 схематически показан поперечный разрез устройства.

На чертеже показаны резервуар 1, канал 2, сопловой насадок 3, уровень 4 нефтесодержащих сточных вод, вертикальная ось 5, источник 6 сжатого воздуха, верхнее отверстие 7 соплового насадка 3, регулятор давления газа 8, каплеотбойник 9, дренажные трубки 10, кольцевой выступ 11, патрубок 12.

Устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод содержит резервуар 1, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного, канал 2, соединяющий полость резервуара 1 с источником сточных вод (на чертеже не показан), и сопловой насадок 3, выход которого размещен над уровнем нефтесодержащих сточных вод 4 в резервуаре 1, расположенный на его вертикальной оси 5. Сопловой насадок 3 выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие которой сообщено с источником 6 сжатого воздуха, а верхнее 7 открыто к крыше резервуара 1. При этом сопловой насадок 3 выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие канала 2, соединяющего полость резервуара 1 с источником сточных вод, открыто в полость соплового насадка 3. В крыше резервуара 1 установлен регулятор давления газа 8. Для предотвращения попадания жидкой фазы в регулятор расхода газа 8 резервуар 1 оборудуют каплеотбойником 9, снабженным дренажными трубками 10 для отвода скопившейся в нем жидкости. Также резервуар 1 оборудован каплеформирующим кольцевым выступом 11, препятствующим стеканию капель распыляемой жидкости по стенкам резервуара 1. В донной части резервуара 1 располагается патрубок 12 отвода насыщенной жидкости.

Устройство работает следующим образом.

В сопловой насадок 3, располагаемый внутри напорного резервуара 1, от источника 6 подают сжатый воздух, который эжектирует от источника сточных вод (на чертеже не показан) через канал 2 насыщаемую нефтесодержащую жидкость, для чего выпускное отверстие канала 2 открыто в полость соплового насадка 3. В результате из верхнего отверстия 7 соплового насадка 3 распыляется факел, состоящий из мелкодисперсных частиц аэрируемой среды, направленный вдоль вертикальной оси 5 резервуара 1. За счет большой площади поверхности раздела жидкой и газовой фаз мелкие частицы очищаемой нефтесодержащей жидкости с большой эффективностью абсорбируют в себя воздух. При этом за счет подачи сжатого воздуха в резервуаре 1 создается избыточное давление, величину которого контролируют регулятором давления газа 8 - повышение величины избыточного давления приводит к увеличению эффективности данного способа насыщения. Препятствует попаданию аэрируемой среды в регулятор давления 8 каплеотбойник 9, а дренажные трубки 10 отводят к стенкам резервуара 1 скопившуюся в нем жидкость. Каплеформирующий кольцевой выступ 11 препятствует стеканию жидкости по стенкам резервуара 1, увеличивая тем самым площадь и время контакта между жидкой и газовой фазами. Насыщенную воздухом жидкость отводят из резервуара 1 через патрубок 12 и направляют в ступень вакуумной или напорной флотации для повторной, более глубокой очистки.