NO813889L - Fremgangsmaate og anordning til bekjempelse av vann-baaren forurensing. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning til bekjempelse av vannbårne forurensninger, og er spesielt rettet mot kontroll av forurensninger på sjøen, forårsaket av olje-utslipp fra eller uhell med tankbåter.

Siden uhellet med tankskipet "Torrey Canyon" i 1967 har

det vært en økt aktivitet med å foreskrive midler til bekjempelse av oljeforurensninger på sjøen. For tiden er en fore-trukken fremgangsmåte til å rense opp store områder som er forurenset med f.eks. oljeflak, å benytte en slepebåt eller et lignende fartøy som er utstyrt med sprøyteutstyr til å gå frem og tilbake over oljeflaket og besprøyte dette med et oppløs-ningsmiddel. Utstyret omfatter en bom hvorpå det er montert sprøytedyser som strekker seg ut på begge sider av fartøyet og kan sprøyte ut en blanding av oppløsningsmiddel og sjøvann på oljeflaket. Fartøyet sleper kjølvannsbord som er konstruert på lignende måte som femløps-porter, og tjener til å røre om i det området av flaket der oppløsningsmidlet er sprøytet ut og til å gi en effektiv utblanding av oppløsningsmidlet. Det er nødvendig å blande oppløsningsmidlet med sjøvann, vanligvis i forholdet 10:90 vekt% for å gi en god spredning av oppløsnings-midlet og gi strålen så stor "vekt" at avdriften minskes. Ved å benytte vanlig kjente dyser som retter en stråle nedad, er den midlere dråpestørrelse liggende i området 150 y., og denne lille dråpestørrelse betyr at strålen er tilbøyelig til å

drive bort. For å redusere avdriften må dysene være montert temmelig nær vannflaten, og derved begrenses de forhold som be-sprøytingen kan foretas under. I praksis er det funnet at far- .. tøyet ikke kan drives frem med en fart på mer enn 3 eller 4 knop, og at besprøytingen ikke kan foretas i vind som er sterkere enn omtrent 10 knop. Selv under relativt gunstige forhold kan det likevel bli store tap på grunn av avdrift og fordampning.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en fremgangsmåte og en anordning til bekjempelse av vannbårne forurensninger, som er mer fleksibel og effektiv enn de fremgangsmåter og anordninger som vanligvis blir benyttet.

Det er derfor ifølge oppfinnelsen tilveiebrakt en fremgangsmåte til bekjempelse av vannbårne oljeforurensninger, som er kjennetegnet ved at det forurensede område besprøytes med et oljeoppløsende middel fra i det minste én dobbel hvirvelkammerdyse som har et primært hvirvelkammer som midlet innføres tangentialt inn i og som midlet strømmer ut fra gjennom en primær dyseåpning som en primær stråle inn i et sekundært hvirvelkammer, at midlet forlater dette kammer gjennom en utløpsåp-ning i form av en sekundær stråle som har et smalere dråpe-størrelsesområde enn i den primære stråle, og at disse kammere og dyseåpninger er koaksiale.

Det er også ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebrakt en anordning til bekjempelse av vannbårne oljeforurensninger som er kjennetegnet ved at den omfatter et bomelement hvorpå det er montert minst én dobbel hvirvelkammerdyse, at dysen har et primært hvirvelkammer, et tangentialt innløp til det primære hvirvelkammer, en primær dyseåpning som forbinder det primære hvirvelkammer med et sekundært hvirvelkammer , samt en utløpsåpning fra det sekundære hvirvelkammer, og at den omfatter pumpeorganer som leverer et oljeoppløsende middel under trykk til dysen(e).

Ved utførelse av fremgangsmåten blir fortrinnsvis dysen eller dysene forflyttet over vannmassen hvorpå oljeforurensin-gen ligger, og dysen eller dysene blir vanligvis rettet akterover i forhold til forflytningsretningen.

Dysene kan således monteres på et sjøgående fartøy, slik som en taubåt eller lekter som går over det forurensede område, eller de kan. monteres på et luftfartøy, f. eks. et luftpute-fartøy, f.eks. "Hovercraft", eller et helikopter eller et fly. D/sene blir fortrinnsvis innrettet slik at de sprøyter akterover i en vinkel fra horisontalt til 45° under horisontalen.

Hvis dysene er montert på et sjøgående fartøy, kan det oljeoppløsende middel fremstilles på egnet måte ved å fortynne et oppløsningsmiddel med vann som suges opp-fra den vannmasse som forurensningene ligger på overflaten av.

For å få en god sammenblanding av det utsprøytede, olje-oppløsende middel og oljeforurensningen, kan det være ønskelig å besprøyte det område som er forurenset, med vann som suges opp fra vannmassen som forurensningene ligger på. I dette tilfellet er det på et bomarrangement på det sjøgående fartøy, montert minst én dobbel hvirvelkammerdyse på hver side av bommen, og et ytterligere bomelement er anordnet mellom det første bomelement og hekken på fartøyet. På dette andre bomelement er det montert en rekke konvensjonelle sprøytedyser, idet det er anordnet midler for å pumpe vann under trykk til de konvensjonelle sprøytedyser.

De doble hvirvelkammerdyser som benyttes for den foreliggende fremgangsmåte og anordning har et primært hvirvelkammer, og den væske som skal utsprøytes innføres tangentialt for å hvirvles inn i kammeret. Det primære hvirvelkammer.har ved enden en primær dyseåpning som væsken strømmer ut av i et bredt spekter av dråpestørrelser, slik de.t også er vanlig i en konvensjonell sprøytedyse. Den primære dyseåpning fører imidlertid inn til et sekundært hvirvelkammer, der den hvirvlende bevegelse av de små dråper dempes noe ned, og der de fine dråper smelter sammen slik at den stråle som forlater dysen gjennom en sekundær dyseåpning hvori vinkelen for den resulterende strålekonus som regulerer fordelingen av strålen• har en meget mindre variasjon i dråpestørrelser. For å oppnå de beste resultater med foreliggende oppfinnelse er den midlere dråpestørrelse omtrent 10 ganger den midlere dråpestørrelse for en vanlig kjent dyse, dvs. at den midlere dråpestørrelse fortrinnsvis er mellom 1000 og 1500 u. På grunn av at dråpene er større enn med en vanlig kjent dyse, er strålen mindre til-bøyelig til avdrift, og ved å rette dysene i retningen akterover i forhold til fartøyets bevegelsesretning, kan det oppnås en sikrere dekning av det forurensede område, slik det skal vises senere. De dyser som benyttes ifølge foreliggende oppfinnelse kan dessuten monteres høyere over vannflaten enn i de vanlig kjente systemer, og det er funnet at med den foreliggende anordning blir det mulig fra en dyse å besprøyte en båndbredde på 6 meter, mens det med det kjente system behøves tre dyser for å dekke en båndbredde på 4 meter, når begge systemer arbeider med det samme trykk.

For at det skal bli lettere å forstå foreliggende oppfinnelse, skal det nå vises til de medfølgende tegninger som skjematisk viser et eksempel på en utførelsesform, og hvor: Fig. 1 er et snitt gjennom en dobbel hvirvelkammerdyse. Fig. 2 er et skjematisk riss av et besprøytningssystem montert på en taubåt.

Fig. 3 viser skjematisk en dyse montert på en bom.

Fig. 4 viser dekningen som oppnås for det forurensede område med foreliggende oppfinnelse, og Fig. 5 viser i motsetning til fig. 4 den dekning som oppnås for det forurensede område med de kjente dyser. På fig. 1 på tegningene er det vist en dobbel hvirvelkammerdyse 1 som har en innløpsstuss 2 med en boring 3 som fører tangentialt inn i et primært hvirvelkammer 4. Det primære hvirvelkammer 4 er lukket i den ene ende og ved den andre ende er det utformet en innsnevret primær dyseåpning 5 som fører inn i den ene ende av et sekundært hvirvelkammer 6, som ved den andre ende har en sekundær dyseåpning eller utløpsåpning .for å frembringe konvinkelen for den utløpende stråle og kon-trollere fordelingen av den væske som sprøytes ut, og hvirvel-kamrene og dyseåpningene er koaksiale..

Under drift vil væsken komme inn i dysens primære hvirvelkammer gjennom boringen 3 , og da denne fører tangentialt inn i kammeret vil det oppstå en væskehvirvel, slik at væsken strøm-mer ut gjennom den primære dyseåpning 5 i atomisert form. Så langt er virkemåten den samme som for den kjente besprøytnings-dyse, og strålen som kommer ut gjennom dyseåpningen 5 har et bredt spekter av dråpedimensjoner med en midlere dråpestørrelse i området rundt 150 p.. Strålen passerer inn i det sekundære hvirvelkammer der hastigheten i hvirvlingen reduseres, og de fine små dråper smelter sammen slik at den resulterende stråle som kommer ut av utløpsåpningen 7 har et mye smalere dråpestørrel-sesspektrum og er sammensatt av mye større dråper som for å oppnå formålet med oppfinnelsen fortrinnsvis har en midlere dråpestørrelse i området mellom 1000 og 1500 p. Dysen er utformet slik at den sender ut en stråle som fortrinnsvis har en konvinkel på 140°.

Det .skal påpekes at denne dyse som ligner de dyser som er beskrevet i U.S. patenter nr. 3 934 823 og nr. 3 948 444, kan være utformet for å frembringe stråler med forskjellige midlere dråpestørrelser og konvinkler, ved at det benyttes forskjellige gjennomløpende væskemengder. Dysene kan være fremstilt av nylon, rustfritt .stål eller andre egnede materialer.

Fig. 2 viser besprøytningsanordningen montert på en taubåt 10. Anordningen omfatter en .bom 11, og på hver ende av denne er det montert én dobbel hvirvelkammerdyse 12 av den på fig. 1 viste type. En pumpe 13 er anordnet for å pumpe en blanding av sjøvann og oljeoppløsende middel gjennom bommen til dysene 12. Pumpen 13 suger inn sjøvann gjennom sjøvanns-: innløpet 14 og oljeoppløsningsmiddel gjennom et innløp 15, og etter at sjøvannet og det oljeoppløsende middel er blitt, blan-det i pumpen 13 blir blandingen levert til bommen 11 via et

utløpsrør 16. En delstrøm av væsken som strømmer gjennom rø-ret 16 blir avgrenset gjennom et grenrør 17, hvori det er montert en Venturidyse 18 som oppløsningsmidlet suges gjennom inn i røret 17 og mates gjennom pumpen 13. På denne måte blir det mulig å benytte bare én pumpe for tilmåting av både opppøs-ningsmiddel og sjøvann i stedet for to pumper som det har vært vanlig å benytte ved de tidligere kjente fremgangsmåter. En ytterligere væskedelstrøm som leveres fra pumpen sirkuleres gjennom et rør 19 til sjøvannsinnløpét 14, og i dette rør 19 er det montert en trykkmåler 20 og en strømreguleringsinnret-ning 21 for å regulere pumpens leveringstrykk.

Lengre mot hekken på taubåten enn bommen 11 og pumpesys-temet er det anordnet en annen bom 22 som er utstyrt med en rekke vanlig kjente sprøytedyser 23 som det føres sjøvann til av en annen pumpe 24. Da dysene 23 er av vanlig kjent type,, må de monteres nærmere ned mot vannoverflaten, og for å hindre at bommen 22 og dysene 23 skal bli skadet av bølgebevegelsene er hver dyse montert på enden av en stiv rørlengde 25 som er opphengt i bommen via et fleksibelt rør 26.

Den på fig. 2 viste taubåt kan krysse over et oljeflak og besprøyte det jevnt gjennom dysene 12 med grove eller store dråper av en blanding som inneholder et oljeoppløsende middel. Oljeflaket og oppløsningsmidlet som er sprøytet ut blir derpå .omrørt ved å påsprøyte sjøvann gjennom dysene 23. Bruk av dyser 23 for å bevirke en omrøring og god sammenblanding av oppløsningsmidlet og materialet i oljeflaket i stedet for å benytte de alminnelig kjente kjølvannsbord, medfører den fordel at taubåten, også kan gå akterover eller manøvrere innenfor av-grensede områder, samtidig som det foretas omrøring, samt at det ikke forefinnes noen kjølvannsbord som øker dragsuget på taubåten eller som kan mistes.

Fig. 4 viser at de doble hvirvelkammerdyser 12 fortrinnsvis er montert på bommen for å rette strålene direkte akterover. Dysene kan imidlertid også monteres for å rette strålene i en vinkel mellom horisontalen og 45° under horisontalen. På grunn av tyngdekraftens innvirkning på dråpene vil den omhyl-lede strålekon.som rettes akterover i forhold, til fartøyet bli fordreid til den på fig. 4 viste form 30. Høyden H antyder den variasjon som skyldes sjødønningene, og det er lett å se at lengden Li av det areale av flaket som blir dekket av strålen i en bølgedal blir i hovedsaken lik lengden L2 av det areale som blir dekket av strålen på en bølgetopp. Bredden på tvers av fartsretningen for taubåten blir i hvert fall og på lignende måte hovedsakelig den samme.

Den utmerkede dekning av oljeflaket som er vist på fig. 4 står i motsetning til de tidligere forslag for besprøytning av oljeflak med kjente dyser, slik som vist på fig. 5. På denne figur er det lett å se at mens de koniske stråler 31 fra et an-tall kjente dyser som er montert på en bom 32, overlapper hver-andre når taubåten er oppe på en bølgetopp (vannlinjen er ved 33), men når taubåten er nede i en bølgedal'og vannlinjen er ved 34, der H antyder variasjonen på grunn av dønningene, vil det foreligge områder mellom de koniske stråler som ikke blir dekket av strålene, og dette resulterer i en såkalt "feil-innstillingseffekt". Det skal påpekes at hvis de kjente dyser ble montert for å sprøyte akterover på den på fig. 4 viste måte, ville strålen få en betydelig avdrift, og strålen ville bli fordelt over et så vidt område at det ikke kunne oppnås god nok dekning. Selv om det for den på fig. 4 viste stråle skulle oppstå avdrift på grunn av sterk vind, vil hele stråleomrisset ha en tendens til å bli forskjøvet på grunn av at dråpene som danner strålen har hovedsakelig samme størrelse.

Et tidligere foreslått system som omfatter en bom montert på en taubåt hvorpå det er montert tre dyser på hver side av taubåten, er i stand til å utsprøyte 60 l/min av en 10:90 olje-oppløsningsmiddel:sjøvannsblanding for å dekke en båndbredde på 4 meter på hver side av taubåten. Ved eksperimenter der det ble benyttet den på fig. 2 viste anordning har det vært mulig å utsprøyte den samme mengde av blandingen ved å benytte en dyse på hver side, som dekker en båndbredde på 6 meter.

En god dekning er i praksis blitt oppnådd med en utsprøytet mengde så lav som omtrent 1,5 l/min, men da med en redusert båndbredde. Disse eksperimenter antyder videre at ved å benytte den foreliggende fremgangsmåte og anordning, kan taubåten gå med en fart av opp til 14 til 15 knop, og. at besprøytingen kan finne sted ved en vind av opp til 45 knop, mens det tidligere foreslåtte system ikke kan benytte en fart på mer enn 3 til 4 knop, og besprøytningen kan ikke finne sted i vind som er sterkere enn 10 knop.

På grunn av den effektive dekning av et oljeflak selv med små utsprytede mengder med fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen, kan et oljeflak besprøytes med et konsentrert opp-løsningsmiddel, og derved unngås behovet for å pumpe sjøvann, slik at kraftbehovet reduseres betydelig.

Selv om det er beskrevet at foreliggende utsprøytnings-anordning er montert på en taubåt, skal det påpekes at denne kan monteres på et hvilket som helst sjøgående fartøy eller . luftgående fartøy, f.eks. et luftputefartøy eller et luftfartøy. Anordningen kan også monteres på en oljeplattform for å binde eller bekjempe forurensninger som skyldes lekkasjer, utblåsin-ger eller lignende.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte til bekjempelse av vannbårne oljeforurensninger, karakterisert ved at det forurensede område besprøytes med et oljeoppløsende middel fra i det minste én. dobbel hvirvelkammerdyse som har et primært hvirvelkammer som middelet innfø res tangentialt i og som middelet strømmer ut fra gjennom en primær dyseåpning som en primær stråle inn i et sekundært hvirvelkammer, at middelet forlater dette kammer gjennom en utløpsåpning i form av en sekundær stråle som har et smalere dråpestørrelsesområde enn i den primære stråle, og at disse kammere og dyseåpninger er koaksiale.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at dysen(e) forflyttes over vannmassens over-flate hvorpå oljeforurensningen ligger, og at dysen(e) rettes akterover i forhold til forflytningsretningen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved - at dysen (e) er innrettet til å sprøyte i en vinkel fra horisontalt til 45° under horisontalen.

4. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det ut-sprøytede oljeoppløsningsmiddel har en dråpestørrelse på 1000 til 1500 p.

5.. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 ti14, karakterisert ved at hver dyse eller hver av dysene er utformet for å sprøyte ut en stråle med en konvinkel på 140°.

6. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den olje-oppløsende blanding omfatter et oppløsningsmiddel og vann som suges opp fra overflaten av den vannmasse hvorpå oljeforurensningen ligger.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller et hvilket som helst av kravene 3 til 6, karakterisert ved at aktenfor dysen (e) sett i forf ly tningsre tningen, omrøres' det forurensede, og besprøytede området ved at området besprøytes med vann som suges opp fra vannmassen.

8. Anordning til bekjempelse av vannbårne oljeforurensninger, karakterisert ved at den omfatter et bomelement hvorpå det er montert minst.én dobbel hvirvelkammerdyse, at dysen har et primært hvirvelkammer, et tangentialt innløp til det primære hvirvelkammer, en primær dyseåpning som forbinder det primære hvirvelkammer med et sekundært hvirvelkammer, samt en utlø psåpning fra det sekundære hvirvelkammer, og at den omfatter pumpeorganer som leverer et oljeoppløs-ende middel under trykk til dysen (e) .

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at den er montert på et fartøy for forflytning av anordningen over overflaten på vannmassen, hvorpå forurensningen ligger, og at dysen (e) er rettet akterover i forhold til den antatte forflytningsretning.

10., Anordning som angitt i krav 9, karakterisert ved at dysen(e) er innrettet til å utsprøyte i en vinkel fra horisontalt til 45° under horisontalen.

11. Anordning som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert ved at fartøyet er sjøgående.

12. Anordning som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert ved at fartøyet er luftgående.

13. Anordning som angitt i krav 11, karakterisert ved at det på et bomelement er montert minst én dobbel hvirvelkammerdyse på hver side av fartøyet, at det mellom bomelementet og hekken på fartøyet er anordnet organer for å pumpe vann under trykk til de kjente dyser, for derved å omrøre det forurensede område som er besprøytet fra de doble hvirvelkammerdyser.

14. Fremgangsmåte til bekjempelse av vannbårne oljeforurensninger hovedsakelig som foran beskrevet med henvisning til fig. 1 til 4 på de medfølgende tegninger.

15. Anordning til bekjempelse av vannbårne oljeforurensninger hovedsakemlig som foran beskrevet med henvisning til fig. 1 til 4 på de medfø lgende tegninger.