CN102971091A - 除油的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种用于从表面除去泄露的油、油性物或其他液体的装置，其具有主体(2)，其带有朝向上端的一对把手(3)以及在下端的清洗头(4)。清洗头安装有旋转刷(5)并且也包含电机和驱动齿轮。在主体(2)的上端，藉由短柔性管(6’)，柔性管(6)连接到由主体2形成的并且延伸穿过主体(2)的中空通道到达清洗头(4)。在相反的方向，柔性管(6)延伸至远程气压、真空以及吸附剂材料源。该装置(1)具有按次序使用以清理泄露的油等的三种主要的操作模式。它用来向污染的地面供应吸附剂(如树皮碎片)；然后吸附剂材料被揉按进入地上的表面内；最后吸附剂材料与液体一起被除去。

Description

除油的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种用于清洗被液体特别是油性物如石油污染了的表面的装置及方法。

技术背景

石油(原油)是用于现代经济的极其重要的商品。大量石油从地下储藏中提取出并且运往世界各地。尽管这个过程经常是安全地完成，不幸的是，泄露还是会发生，或者是开采和生产的直接结果，例如井喷，或者是在运输过程中油轮或管道被损坏。当发生在海上时，石油泄露可以是特别严重，石油在上岸清洗前，可能被水流、风以及潮水传送很远的距离，并有可能污染数英里的海岸线并且对野生动物及生态系统产生灾难。

当这种事情发生时，需要清除石油来修复海岸线或其他地面。吸管可以用来清除油滩，但是通常地为了清洗硬质表面如石头、水泥或类似物，会手工地先在该表面上涂撒吸附剂，许多人然后带着铲子和刷子手工地将该吸附剂揉按进石油中，然后石油被刮掉并且倒进容器中用于处置。任何残留的石油最终会经由天然的生物过程降解。

这是困难并且危险的工作。另外，它需要很多人以及在附近可以放置设备等。这种情况基本上很少，并且许多石油泄露发生在不方便的地点。

为解决这些问题，已付出了一些努力。例如，FI112967中揭露了一种带有吸管的石油清洗单元，该吸管具有嘴部以及旋转刷。US4251362中揭露了粘合材料与石油混合的应用。WO00/61874、WO93/20287及WO99/22077示出了不同类型的真空装置，其主要用于从海滩区域清除泄露的石油。US449200中揭露了一种用于清理石油泄露的装置，其中，吸附剂材料通过气流从管道中被吹出，这样在被吸回该装置前，它可以吸附地上的石油。

发明内容

根据本发明，提供一种将油性物从表面清除的设备，其包括用于将承载在气体中的吸附剂材料传送到该表面的装置，用于机械地将该吸附剂材料揉按进入该油性物的装置，以及用于清除该吸附剂材料的抽吸装置。

因而，藉由本发明，吸附剂材料可以有效地与想要以很便捷的方式回收的油性物混合。这与简单地将该吸附剂吹向该油性地面相比较而言，能得到多得多的有效的回收。当该揉按装置作用于该吸附剂以及油性物混合物时，它们有效地将油和吸附剂混合。这个混合动作是现有技术中的清洗操作的限制因素并且也是占用最多时间的动作。从而，由本发明提供的机械混合与手工混合相比较而言更具优势。

本发明因此提供一种方便并且有利的设备，以用于清理石油泄露。然而，除去其他油以及油性物的泄露也是有用的，这种油包括食用油如鱼油、橄榄油等等。在下述讨论中，所指的“油”包括任何这样的物质。

该吸附剂材料可以从吸附剂源处供应并且与来自压缩机或类似物的气体混合，通常如空气。马文管混合器是用于混合该吸附剂和空气的便利的装置；该吸附剂可以供应给料斗然后通过重力加入该混合器。

优选地，本发明的设备包括带有喷嘴的单元，用于向该揉按装置供应承载的吸附剂材料。该揉按装置可以用来在把吸附剂揉按进入油中之前将该吸附剂分散开。该抽取装置优选地安装在与供应该吸附剂的相同喷嘴上，并且优选地位于该揉按装置的中心。

该揉按装置优选地包括多个机械旋转揉按元件，如刷子或其他毛状物阵列。毛状物的长度、厚度以及材料可以根据使用的场合进行挑选。然而，其他系统可以使用，如柔性桨叶或橡胶刮板。优选地，该喷嘴以及揉按部件都位于一个单独的机械单元内，该机械单元可以设计用于手持操作或者以较大的尺寸建造以用于安装在车辆或船上。

尽管该揉按以及空气系统可以是整体地相互独立，优选地，该揉按装置用于分配该吸附剂，因为它被供应和/或协助用来回收该吸附剂。优选地，后面的步骤通过将该揉按装置的旋转方向颠倒来提供便利。

本发明延伸到对应的方法，因此，从本发明的第二方面来看，本发明提供了用于从一个表面除油的方法，该方法包括将吸附剂材料承载在气体中传递到该表面，将该吸附剂材料机械地揉按进入该油以及清除该吸附剂材料，其中该方法的步骤都使用单一装置来完成。

该吸附剂，其可以具有吸收和/或吸附的特性，可以是任何合适的吸附剂，但是树皮是用于吸附油优选的已知材料，并且可容易获得。适宜的产品是以商标名Zygol、Reba、Kallak出售的树皮。在树皮不能获得或不方便时，其他材料可以使用。该吸附剂的主要特性是它不需要费很大力就可以吹走，它不能太轻。其它选项包括苔藓、地衣、泥炭、石灰、浮石、基于植物纤维的产品，以及聚丙烯或聚乙烯颗粒。

该吸附剂最优选的是固体或半固体，但它需要承载在气体中，而不是液体中。具体地，水不适合用于携带该吸附剂。泵入水会导致泄露扩大而且因为污染水可能扩散到环境中。相对而言，本发明提供没有泄露扩大的干性工艺。

在一个简单的实施例中，该揉按装置呈狭长状并且沿着从周边延伸至中心的线设置在旋转盘上。然而，可以有多组辐射状延伸的毛状物。然而，这种设置不是最优的。为了提供更受控制的供应该吸附剂的方式，本发明已经发现通过将该狭长的揉按元件变弯曲(至少当该揉按元件在旋转时)呈涡旋状，该吸附剂可以更有效地供应。从而，当狭长的揉按元件仍然沿着朝向该盘周边的线延伸时，这些线在应用时呈曲线，从而从该盘的外面观察时，它们呈凸出状。这些线也可以例如形成类似圆的弧形。它们不需要并且一般不会穿过该盘的中心。

弯曲形的狭长揉按元件的另外优势是当该旋转反转以收集该油性吸附剂时，弯曲形形状会趋向于更有效地铲取该吸附剂并且朝向该盘的中心传送吸附剂，并且从那里吸附剂方便地通过抽吸而提取。

一个更优选的系统包括一对同轴可旋转的盘，其各自具有一组揉按元件，从而具有内阵列和外阵列的优选为弯曲形的狭长揉按元件，其可以是如上所述的结构，例如如图3a所示。这提供了高效分散树皮以及然后回收树皮的方法。

更优选地，这些可旋转盘被设置成朝相反方向旋转。也提供了一种改进的分散、揉搓以及揉按动作，这种设置使得这两个盘的扭转反应相互抵消，这使得该装置更容易让操作者控制；如果只有一个盘，机器会趋向于朝一个方向拉。

当这些盘朝相反方向旋转，该揉按装置优选地配置成仍然朝一个方向驱动吸附剂(或朝内或朝外)，也就是说该揉按装置在相反方向上弯曲，如果一阵列是朝向外顺时针弯曲，则另一阵列就是朝向外逆时针弯曲。

也可以意识到的是可以提供多于两盘的刷子，尽管这提高了这个设备的复杂性。

该揉按装置也具有悬挂系统，从而它们更好地跟随着表面。优选地，各个元件具有独立的悬挂器。

在一些实施例中，需要限制该吸附剂放射状分布到在该设备之上，以限制其被放射状喷射的程度。在这种情况下，一个优选的柔性挡边可以设置在该装置的基部的周围。例如，可以有织物，如油布，或者设置在该分散器外周的周围的柔性聚合物层以防止树皮被吹走。

如上所述，该狭长的揉按元件在应用时也就是当可旋转的盘在转动时优选是弯曲形的。然而，因为为了提供弯曲的揉按元件，将延续的成行的例如毛状物弯曲是不太方便的，可以采用通常是直的而在使用时是弯曲的揉按元件。也可以使用多个不连续的直的延长的部件，其排成一行以接近连续的弯曲的狭长的揉按元件。

该揉按元件优选地是可除去的以允许因为磨损和损坏所做的替换。揉按元件，或者是其部件，因此优选的形成为可替换的插入物。使用时，例如，此类毛状物插入物也允许毛状物在磨损后可以更换，并且合适地是，只有需要替换的磨损的插入物得到更换。

带有毛状物的刷子在使用时，它们可以由任何合适的材料形成，但是必须是耐油的。这取决于泄露的油的自然属性，该毛状物可以针对它们的柔软度和硬度进行合适的挑选。该毛状物必须足够硬以能有效地用力刮擦该表面。

该吸附剂可以被揉按以及揉搓进入油中一段时间以保证它带走最大量的油。持续地供应吸附剂是可行的，但是停止吸附剂的流动同时揉按继续一般是更经济并且有效的。在揉搓该吸附剂以及油以后，放置一段时间以使树皮在油上产生作用。这个时间段是可变的，也可以根本不需要，这取决于泄露情况和泄露发生在哪种材料上。

如上所述，在必要的揉搓(以及可能的等待)以后，该材料现在可以通过该管道抽走。为了提供必要的抽吸，优选使用一个压缩机。至少在用手操作的装置的情况下，优选远程地设置压缩机并且通过柔性管或橡皮软管连接到该设备。任何这种柔性管或橡皮软管需要足够硬以抵抗得住真空抽吸。作为一个典型的实例，1巴的吹力以及1/2巴的抽吸压缩机是合适的。使用这种系统的另外优势是压缩机通常设有电力插座。从而可以通过该压缩机提供电流给该设备以给它提供电力。然而，该设备可以是电池驱动的，通过汽油机驱动，等等。

提供一个吸附剂供应容器是优选的。这可以简单地是一个容器，吸附剂从该容器中吸出并且放到该表面上。文氏管喷注器是将该吸附剂与该气体混合的有效的方式。当使用一个远程压缩机时，该容器一般设置在该压缩机和该设备中间。

另外，优选的是设置有气旋分离器以用于在吸附剂回收阶段中从所承载的空气中分离出油性吸附剂。通过柔性管或橡皮软管连接到其他部件也是优选的。

可替换地，一个全部一体化的设备可以得以提供。例如，用于单个人使用的设备以这样的形式提供：具有两个隔室和一个发动机的背包，其中一个隔室用于新鲜吸附剂而另一个用于油性吸附剂。该装置本身应该轻并且耐油。它可以具有轮子，或者可以安装在车或船上。

该设备优选地包括携带有该可旋转盘的头部，该揉按元件安装在该可旋转盘上，该头部相对该设备的主体可移动；优选地可沿所有方向自由移动。

上述装置的一个变形适合用于沙质表面上，如沙滩。这里，毛状物可由薄片代替，其作为“浆叶轮”工作以朝向该喷嘴铲走含油的沙，从而沙被吸走。可以预料到的是在这种装置中，吸附剂的提供可以被免除。从而，从另外一方面来看，本发明提供用于从一个表面除油的设备，其包括用于机械地将吸附剂材料揉按进入油中的装置，以及用于清除该吸附剂材料的抽吸装置。

一个设计选项是由空气本身来驱动该揉按装置。在这种方式下，只有空气用来驱动该装置并且给该设备不必有独立的电力供应。

尽管本发明在文中讨论大规模的油泄露，同样地也可应用在更小规模的泄露如发生在仓库、机场、跑道、港口、码头、港湾或类似地方的泄露。另外，如上所述，本发明不限于石油以及石油类油料的清除。例如，本发明也可以应用于清除鱼油、橄榄油等等，也可以是其他油性物如油漆，也可是其他类型的液体(如下文所示)。一个潜在的应用是在意味事故后。另外的潜在的领域可以是在商店或类似地方，在这些地方，当一瓶油洒落后，清洗地面是极其重要的。从而，本发明可以用来清洗在上面可能泄露有油性物的任何硬质表面。

从另外一方面来看，本发明提供用于从一个表面除油的设备，该设备包括可以由该设备的使用者握持的主体，安装在该设备下部的可旋转的揉按元件，以及邻近该揉按元件终止的吸附剂导管。

优选地，该揉按元件位于一个(或者多个共轴的)旋转元件上，该导管优选地与其共轴地设置。最优选地，该揉按元件包括依附于一对相反方向旋转的盘的多个弯曲的刷子，该导管优选地在内盘的中心的开口处终止。

本发明这一方面的该设备优选地包括本发明另外方面在上面所描述的优选的特征。该导管优选地被连接于承载在空气中的吸附剂供应源和/或连接于用于回收吸附剂的真空源。该连接优选是由使用者藉由该设备上的控制器得以选择。

尽管本发明被开发用于解决清理油以及油性物(特别是石油)的问题，它也被发现对清除其他液体同样有效。通常它不需要改进，尽管可能要与它一起使用不同的吸附剂，并且也可能向该吸附剂添加洗涤剂或供应洗涤剂是需要的。同样，如果它被用来清理腐蚀性材料时，在其构造中使用合适的耐腐蚀的材料是必要的。

从而，根据本发明的另外一方面，提供了表面除油的方法，其包括将吸附剂材料承载在气体中传递到该表面，将该吸附剂材料机械地揉按进入该液体以及清除该吸附剂材料，其中该方法的步骤都使用单一的装置来完成。

该液体可以是油或油性物，如前所示，或任何其他液体，其在泄露后需要清理，如工业化学品、油漆、二醇类等等。

该吸附剂优选地基于具体针对的液体来选择，但该设备优选地按照前面所述地方式使用。

也可以设想到的是该设备可以用于吸附剂的揉按和/或揉搓的目的，该吸附剂是由其他装置供应或可能也是由其他装置收集。从而，本发明的另外一方面涉及用于油回收的设备，其包括揉按装置，该揉按装置优选是旋转揉按元件并且最优选的是如上所描述的揉按元件。

现在将要描述本发明的一个实施例，其只作为举例，并参照如下附图。

附图说明

图1示出根据本发明的除油装置的立体示意图。

图2a-c是图1中装置的下侧端的一系列局部剖视图，以示意该装置操作中的三个阶段。

图3a示出刷子阵列的一个版本的立体示意图。

图3b及3c是刷子的两种变形阵列的俯视图。

图4是从该装置的下侧部的内部的上方来看的立体示意图，以示出驱动机构。

图5是图4中的部件的放大示意图，以更详细地示出驱动机构的部件。

图6是图4和图4中的机构的局部剖视图。

图7示出操作中装置连接到辅助装置上。

图8示出本发明配置成用来安装在推土设备上的实施例。

图9示出本发明配置成用来安装在船上的实施例。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个实施例的除油装置1。其具有主体2，主体2带有朝向其上端的一对把手3及在下端的清洗头4。清洗头被安装有旋转刷5并且包含电机及驱动齿轮(未在图中示出，但在下文中详述)。在主体2的上端，柔性管6可以被看见。藉由短柔性管6’，这个柔性管6被连接到由主体2形成的并且延伸穿过主体2的中空通道到达清洗头4。在相反的方向，柔性管6延伸至远程气压、真空以及吸附剂材料源。，

除油装置1具有三个主要的操作模式，其被按次序地使用以清理泄露油。它被用来将吸附剂材料(典型为树皮碎片)供应给覆油地面；然后该吸附剂材料被揉按进地面的表面内；最后，该吸附剂材料与油一起被清除。这些阶段示出在图2a-c中。

图2a-c示出清洗头4的一些内部部件。刷子5以两圆形阵列的方式被安装在一对同心驱动盘7，8上，这对同心驱动盘7，8被引导着按相反方向转动，如箭头如示。如图2a所示，树皮碎片9首先通过承载在藉由管道10供应的压缩空气中而供应给这些刷子，管道10藉由短柔性管6’，主体2以及柔性管6连接到空气以及吸附剂材料源。该树皮碎片被供应给该同心刷阵列的中心，然后通过刷子的作用，散布到地面的表面各处，如箭头所示。

下一个阶段示出在图2b中。在足量的树皮碎片已经被供应给该表面，空气的流动(以及承载的树皮)被停止。旋转刷5接着被用来将树皮碎片9揉按并且揉搓到覆油地面11的各个地方，这样树皮碎片吸附并且变成被油覆盖。树皮也可以间歇地泵送到该表面上，并同时进行揉按和揉搓。

当判断出树皮碎片已经吸饱了油，第三阶段开始。如图2c所示，抽吸过程接着被施加给管道10(凭借经由柔性管6的真空源)。这导致覆油的树皮碎片9被吸进管道10，如箭头中以真空吸尘器的方式所示。

使用者藉由安装在主体2上的控制单元的控制杆(未在图1中示出)来改变装置1的操作模式。这个结构藉由安装在该柔性管的控制信号电缆(未示出)连接至空气、吸力以及吸附剂材料源，从而承载在空气中的树皮碎片可以根据需要而被供应或吸出。

图3a及3b示出刷子5的两圆形阵列。外阵列12被安装在外驱动盘7上并且内阵列13被安装在内驱动盘8上。这些刷子可以使用托架(未示出)以适合的角度安装在驱动盘上。

值得一提的是这些刷子都是曲形的，刷子的内阵列13向外顺时针方向地设置(也就是在沿着顺时针方向时向外延伸)并且外阵列12向外逆时针方向地设置。图3c与3a和3b不同的地方在于示出了具有较大数量的刷子的变形例。

各个同心环可以独立地悬挂以及受到阻力。

图4至6示出图3a-c中的刷子和驱动盘，以及它们的驱动机制。可以看到的是，竖直外轴环14被固定地设置在外驱动盘7的上表面上并且类似地内轴环16被设置在内驱动盘8上。两个轴环沿着管道10同心地延伸。齿环15，17被分别设置在外轴环14的内表面以及内轴环的外表面上。

位于这两个轴环之间的是安装在驱动轴20上的驱动链轮19。驱动链轮19与两个齿环15，17相啮合，这样驱动轴的转动使得驱动链轮19将轴环14，16沿相反方向驱动。

驱动电机(未示出)被安装在该装置的头部上并且直接连接在驱动轴20上。电力藉由沿着柔性管6布线并延伸至远程电源供应的电缆线23供应给该驱动电机。

图5示出驱动链轮19与两个齿环15，17相啮合的详细结构。图6示出该驱动机制与在一边的刷子和在另一边的管道10之间的关系。值得一提的是该管道与两驱动盘7，8共轴，从而在使用时，吸附剂被输送进入旋转刷的中心。

装置1的操作如图7中所示。所示的操作者24当他在清洗覆油地面11时，藉由把手3握持该装置。柔性管6从该装置延伸至树皮供应器以及分离器25和压缩机26。

压缩机26还包括发电机并且经由沿着柔性管6布线的电源缆线向驱动电机21供应电力。

当该装置被操作用来执行该清洗工艺的第一阶段(如图2a中所示)，该操作者设置该控制杆，这样控制信号从该控制单元传到压缩机以及树皮供应器和分离器。这使得该压缩机向柔性管6供应压缩空气并且供该树皮供应器/分离器藉由文氏管混合器(venturi mixer)27向该空气管道供应树皮碎片。如上所述，该树皮碎片承载在空气中并且供应给管道10。

移动该控制杆至第二位置，以发送停止供应树皮碎片以及空气的控制信号，从而第二阶段(图2b)可以开始。当该树皮碎片已经充分揉按进入油中后，该杆被移动至第三位置以带向第三阶段(图2c)的开启。这导致压缩机26切换至抽吸模式以吸走油性树皮，并且供该树皮供应器以及分离器25切换到分离器模式。在这种模式中，空气以及其承载的含油树皮穿过气旋分离器以从空气中除去该含油树皮。

如上所述，在这个实施例中，该驱动电机被安装在装置1的该头部上。然而，在一个替换实施例中，该驱动电机被安装在该装置上方，例如安装在主体2的上端。这样提供的重力分布，使得使用者更容易操作。电力经由柔性线从该驱动电机向下传递至头部4。该柔性线可以允许头部4在三维方向内自由地移动。

图8示出与第一实施例功能相同的本发明的第二实施例28，但是尺寸显著更大并且适合与推土机29一起使用，在其中它被安装在传统铲斗的位置上。值得一提的是推土机29被改装以承载用于含油树皮以及气泵/真空系统31(对应压缩机26)的箱体30。

图9示出本发明的第三实施例32，其适合用于在船33上使用。这使得可以到达不容易通过陆地到达的海岸线的区域。实施例的清洗头32被安装在铰接臂34的远端，从而它可以从该船上以与前述实施例中从该推土机上操作类似的方式操作。控制面板37被设置用于操作员38的使用。与前述实施例相似，在该船上设置有用于含油树皮36的气泵/真空系统35以及箱体。

Claims (18)

1.将油性物从表面除去的设备，包括用于将承载在气体中的吸附剂材料传送到所述表面的装置，用于机械地将所述吸附剂材料揉按进入所述油性物的装置，以及用于清除所述吸附剂材料的抽吸装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述吸附剂材料从吸附剂源供应并且与来自压缩机的空气混合。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中喷嘴被设置用来将所述吸附剂材料供应给所述揉按装置。

4.根据任意前述的设备，其中所述揉按装置被设置用于在将所述吸附剂材料揉按进入所述油之前将所述吸附剂材料分散。

5.根据任意前述的设备，其中所述揉按装置包括多个机械旋转揉按元件，如刷子。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述揉按元件被这样设置：其沿第一方向的旋转得以导致所述吸附剂材料从所述装置的中心向外地移动，并且其沿与第一方向相反的第二方向的旋转得以导致所述吸附剂材料朝向所述装置的中心向内移动。

7.根据权利要求5或6所述的设备，其中所述揉按装置被设置用来通过颠倒所述揉按元件的旋转方向以协助回收所述吸附剂材料。

8.根据任意前述的设备，其中所述揉按装置呈狭长状并且在可旋转盘上沿着从其周边至中心的线设置。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述揉按装置延伸所沿的线是弯曲的。

10.根据任意前述的设备，其中所述揉按元件包括一对共轴的可旋转盘，其各自具有一组揉按元件，从而具有内阵列的狭长揉按元件和外阵列的狭长揉按元件。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述可旋转盘被设置成朝相反方向旋转。

12.根据任意前述的设备，还包括围绕所述揉按装置的挡边。

13.根据任意前述的设备组合到以及连接到气压以及吸力源以及吸附剂材料源。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述吸附剂源是树皮源。

15.一种从表面除油的方法，其包括将吸附剂材料承载在气体中传递到所述表面，将所述吸附剂材料机械地揉按进入所述液体以及清除所述吸附剂材料，其中所述方法的步骤都使用单一装置来完成。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述单一装置是权利要求1至12中任一所述的设备。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述液体是油或油性物。

18.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中所述液体是石油。

Images