RU176699U1 - Сепаратор нефтесодержащих вод - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к судовым техническим средствам по предотвращению загрязнения нефтью окружающей среды и предназначена для повышения эффективности утилизации нефтесодержащих вод.Сепаратор нефтесодержащих вод содержит последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод с поплавковым заборником, фильтр грубой очистки, а также последовательно соединенные насос, входной клапан и испарительную цистерну, при этом испарительная цистерна имеет дыхательную трубку, нагревательный элемент и термометр, а также фильтрующее устройство, содержащее последовательно соединенные выходной клапан, нагнетательный насос, фильтр, измеритель содержания нефтепродуктов в воде и управляемый клапан, один выход которого соединен с входом нагнетательного насоса, а другой выход является выходом очищенной воды, причем управляемый вход управляемого клапана соединен с управляющим выходом измерителя содержания нефтепродуктов, кроме того, содержит последовательно соединенные подающий насос, вход которого подключен ко второму выходу цистерны нефтесодержащих вод, клапан, вспомогательную цистерну с дыхательной трубкой, нагревателем и смотровым окном, спускной клапан и переключатель, выход которого соединен с входом насоса, при этом второй вход переключателя соединен с выходом фильтра грубой очистки, кроме того, второй выход вспомогательной цистерны подключен к входу выходного клапана.

Description

Полезная модель относится к судовым техническим средствам по предотвращению загрязнения нефтью окружающей среды, и предназначена для повышения эффективности очистки нефтесодержащих вод с малой концентрацией нефтепродуктов. Такие нефтесодержащие воды образуются, например, после сепаратора или в нижней части цистерны нефтесодержащих вод после продолжительного отстоя.

Известна полезная модель устройства для очистки нефтесодержащих вод на судах, содержащего сборный танк, танки отстаивания, фильтры грубой, тонкой очистки и систему контроля (см., например, Справочник судового механика по теплотехнике / И.Ф. Кошелев, А.П. Пимошенко, Г.А. Попов, В.Я. Тарасов. - Л: Судостроение, 1987. - 480 с.; стр. 412-413). Нефтесодержащие воды из сборного танка выдаются в танки отстаивания. В процессе отстаивания происходит отделение нефтепродуктов от воды, они поднимаются вверх, а вода опускается в нижнюю часть танка, откуда подается на фильтры грубой и тонкой очистки и далее на систему контроля. При допустимой концентрации нефтепродуктов в очищенной воде она может сбрасываться за борт, а в противном случае происходит ее дальнейшая обработка.

Данная полезная модель обладает следующими недостатками.

Процесс очистки нефтесодержащих вод протекает достаточно медленно, и трудно добиться низкой концентрации нефтепродуктов в воде. Поэтому подобная система очистки нефтесодержащих вод применяется в основном для разделения нефтесодержащих вод на две составляющие, одна из которых имеет высокую концентрацию нефтепродуктов (до 70% и выше), а другая достаточно низкую.

Также известна полезная модель на «Котельную установку» (см. патент №138869 по заявке №2013136000 от 30.07.2013; авторы А.Г. Чичурин, М.Х. Садеков). Данная модель обеспечивает утилизацию нефтесодержащих вод, путем их сжигания в топке котла. Существо модели заключается в следующем. В установившемся режиме работы в топку котла одновременно с топливом, выдаваемым на топливную форсунку, на форсунку нефтесодержащих вод выдается содержимое цистерны нефтесодержащих вод в определенной пропорции к топливу. Расход нефтесодержащих вод, выдаваемых на форсунку нефтесодержащих вод, регулируется путем изменения производительности насоса системы нефтесодержащих вод, из условия обеспечения нормального процесса горения в топке котла Нефтесодержащие воды, поступая на форсунку нефтесодержащих вод, распыливаются в топке котла и испаряются. При этом нефтепродукты в составе нефтесодержащих вод сгорают, а вода из их состава, превращается в пар и вместе с продуктами сгорания уходит в газоход и далее в трубу. При этом нефтесодержащие воды могут быть практически с любым содержанием нефтепродуктов.

Однако утилизация может происходить только во время работы котла в составе котельной установки, а он работает обычно ограниченное время. Кроме того объем утилизируемых нефтесодержащих вод ограничивается мощностью котла.

Известна полезная модель котельной установки (см. патент на полезную модель №148625 по заявке №2014127763 от 08.07.2014 г., авторы Чичурин А.Г., Садеков М.Х., Шураев О.П., Борисов Н.Н.), а также полезная модель дизельной установки (см. патент на полезную модель №151927 по заявке №2014121199 от 26.05.2014 г., авторы Чичурин А.Г., Шураев О.П., Садеков М.Х., Власов В.Н.), в которых утилизация нефтесодержащих вод с малой концентрацией нефтепродуктов обеспечивается путем их испарения и дожигания продуктами сгорания котельной установки или отработавшими газами дизеля.

Указанные полезные модели обладают следующими недостатками.

Во-первых, они могут выполнять возложенные на них функции по утилизации нефтесодержащих вод только при работе котла в составе котельной установки и дизеля в дизельной установке.

Во-вторых, утилизация нефтесодержащих вод в газоходах может привести к повышению концентрации вредных веществ в продуктах сгорания.

В-третьих, теплота продуктов сгорания котельной и дизельной установок может использоваться и для других целей (например, в утилизационном котле). В этом случае утилизация нефтесодержащих вод невозможна.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полезная модель судового сепаратора нефтесодержащих вод в виде системы нефтесодержащих вод, входящей в состав котельной установки, согласно патента на полезную модель «Котельная установка» №159519 по заявке №2015126205 от 30.06.2015 г., авторы: А.Г. Чичурин, О.П. Шураев, Н.Н. Борисов, Р.В. Пырков и полезная модель фильтрующего устройства (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с., стр. 129-136)

Судовой сепаратор нефтесодержащих вод содержит последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод, фильтр грубой очистки, насос, выходной клапан и фильтр тонкой очистки, причем выход фильтра тонкой очистки является выходом системы нефтесодержащих вод, а также последовательно соединенные входной клапан, испарительную цистерну и насос нефтеостатков, причем вход входного клапана соединен с выходом насоса, а выход насоса нефтеостатков соединен с входом фильтра тонкой очистки, при этом испарительная цистерна содержит дыхательную трубку, нагревательный элемент и термометр.

Данная система нефтесодержащих вод обеспечивает обезвоживание нефтесодержащих вод путем их прогрева до температуры кипения воды и последующего подогрева до повышения температуры содержимого испарительной цистерны.

Здесь нефтесодержащие воды поступают в испарительную цистерну, где подвергаются нагреванию. При этом температура нефтесодержащих вод повышается и при достижении температуры порядка 100°С начинается процесс кипения воды, входящей в их состав. В результате данного процесса вода из состава нефтесодержащих вод превращается в пар и уходит в атмосферу. При этом нефтесодержащие остатки практически не испаряются, так как температура их кипения выше 100°С, а их концентрация в составе нефтесодержащих вод повышается. Все это время температура содержимого данной цистерны остается практически неизменной, так как почти вся подводимая к испарительной цистерне теплота идет на испарение воды из состава нефтесодержащих вод. После полного испарения воды в испарительной цистерне останутся только нефтесодержащие остатки, и подводимая теплота будет расходоваться для их разогрева. В результате температура содержимого испарительной цистерны начнет повышаться. Заметное повышение температуры выше 100°С и является признаком практически полного испарения воды из состава нефтесодержащих вод. После испарения воды из состава нефтесодержащих вод в испарительной цистерне остаются обезвоженные нефтеостатки, которые могут сжигаться в топке котла или в инсинераторе.

Данную полезную модель целесообразно применять при достаточно высокой концентрации нефтеостатков в воде, например, нефтесодержащих вод на поверхности в цистерне нефтесодержащих вод, которые появляются в результате длительного отстаивания. Здесь концентрация нефтеостатков может достигать порядка нескольких десятков процентов (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с., стр. 113-116). При низкой концентрации нефтеостатков указанную полезную модель применять не желательно, так как требуются значительные расходы энергии на испарение большого объема воды. Поэтому для обеспечения эффективной работы данной полезной модели нефтесодержащие воды из цистерны нефтесодержащих вод желательно забирать из поверхностного слоя, образующегося в результате длительного отстаивания нефтесодержащих вод. Для этих целей обычно применяют поплавковый заборник.

Для очистки нефтесодержащих вод, остающихся в нижней части цистерны нефтесодержащих вод, то есть с низкой концентрацией нефтеостатков, обычно применяют полезную модель фильтрующего устройства. Данная полезная модель может представлять собой последовательно соединенные выходной клапан, нагнетательный насос, фильтр, измеритель содержания нефтепродуктов и управляемый клапан, один выход которого соединен с входом нагнетательного насоса, а другой выход является выходом очищенной воды, причем управляемый вход управляемого клапана соединен со вторым выходом измерителя содержания нефтепродуктов (см., например, Ермошкин Н.Г., Калугин В.Н., Корнилов Э.В., Кулешов И.Н. Судовые установки очистки нефтесодержащих вод: учебн. пособие. - Одесса. Фенiкс. - 44 с., стр. 13-37). Здесь через фильтр нагнетательным насосом прогоняются нефтесодержащие воды с низкой концентрацией нефтеостатков (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с., стр. 129-136). Однако ресурс любого фильтрующего материала ограничен во времени из-за ограниченной нефтеемкости. С другой стороны, если материал пригоден для очистки воды, содержащей легкое топливо, то он не пригоден для разделения смесей, содержащих тяжелые нефтепродукты, и наоборот. Поэтому существующие конструкции коалесцентных фильтроэлементов являются разового использования и неизбежно подлежат замене при эксплуатации. Отсюда следует, что эффективность очистки нефтесодержащих вод зависит в большей степени от человеческого фактора, вызванного экономией финансовых средств на закупку запасных фильтроэлементов и трудовых ресурсов на выполнение ремонтных работ (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с., стр. 113).

Таким образом, известная полезная модель имеет недостаточно высокую эффективность очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов.

Задачей полезной модели является повышение эффективности очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов путем нагрева до кипения и кипения нефтесодержащих вод с последующим сливом поверхностного слоя.

Задача полезной модели достигается тем, что в известный сепаратор нефтесодержащих вод, содержащий последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод с поплавковым заборником, фильтр грубой очистки, а также последовательно соединенные насос, входной клапан, испарительную цистерну, при этом испарительная цистерна имеет дыхательную трубку, нагревательный элемент и термометр, а также фильтрующее устройство которое содержит последовательно соединенные выходной клапан, нагнетательный насос, фильтр, измеритель содержания нефтепродуктов в воде и управляемый клапан, один выход которого соединен с входом нагнетательного насоса, а другой выход является выходом очищенной воды, причем управляемый вход управляемого клапана соединен с управляющим выходом измерителя содержания нефтепродуктов, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности утилизации нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов в него дополнительно введены последовательно соединенные подающий насос, вход которого подключен ко второму выходу цистерны нефтесодержащих вод, клапан, вспомогательная цистерна с дыхательной трубкой, нагревателем и смотровым окном, спускной клапан и переключатель, выход которого соединен с входом насоса, при этом второй вход переключателя соединен с выходом фильтра грубой очистки, кроме того, второй выход вспомогательной цистерны подключен к входу выходного клапана.

Существо заявляемой полезной модели заключается в следующем.

В известном устройстве (прототипе) из цистерны нефтесодержащих вод содержимое верхнего слоя (здесь высокая концентрация нефтепродуктов) закачивается в испарительную цистерну, где происходит испарение воды из состава нефтесодержащих вод. Нефтесодержащая вода в нижней части цистерны нефтесодержащих вод характеризуется низкой концентрацией нефтепродуктов, которая составляет порядка сотни частей на миллион (ppm) (см., например, Ермошкин Н.Г., Калугин В.Н., Корнилов Э.В., Кулешов И.Н. Судовые установки очистки нефтесодержащих вод: учебн. пособие. - Одесса. Фенiкс - 44 с., стр. 8, а также Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с., стр. 113-116). Эта вода очищается фильтрующим устройством до заданной степени. Однако ресурс любого фильтрующего материала ограничен во времени из-за ограниченной нефтеемкости. Применяемые в настоящее время фильтры являются, как правило, разового использования и подлежат замене при эксплуатации. А это ведет к увеличению финансовых затрат на закупку фильтров и их замену.

Для более глубокого понимания принципа работы предлагаемой полезной модели необходимо более подробно рассмотреть особенности нефтесодержащих вод с малой концентрацией нефтепродуктов.

Нефтесодержащие воды с малой концентрацией нефтепродуктов образуются в нижней части цистерны нефтесодержащих вод после продолжительного отстоя или после сепаратора. При этом концентрация нефтепродуктов, составляет порядка сотни ppm (см., например, Ермошкин Н.Г., Калугин В.Н., Корнилов Э.В., Кулешов И.Н. Судовые установки очистки нефтесодержащих вод: учебн. пособие. - Одесса. Фенiкс. - 44 с., стр. 8, а также Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с., стр. 113-116). Причем нефтепродукты находятся в нефтесодержащей воде в основном в эмульгированном состоянии, их размер от 10 мкм и менее. Вследствие наличия в нефтесодержащей воде некоторого количества эмульгаторов в виде поверхностно-активных веществ они весьма устойчивы даже при нагревании нефтесодержащих вод. Чтобы произошло отстаивание таких нефтепродуктов, необходим процесс объединения мелких частиц нефтепродуктов в крупные, которые более легко всплывают (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с; стр. 114-115). Отстаивание таких нефтесодержащих вод с малой концентрацией мелкодисперсных частиц практически невозможно. Это обусловлено тем, что частицы нефтепродуктов подчиняются броуновскому закону движения, то есть движутся беспорядочно и непредсказуемо. Кроме того, вследствие их небольшой плотности (концентрация нефтепродуктов низкая) вероятность столкновения таких частиц ничтожно мала. При этом, вследствие их небольшой скорости движения, они не могут подойти достаточно близко друг к другу, когда начинают проявляться молекулярные силы притяжения.

При нагревании нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов до кипения в их объеме образуются два потока. Один поток мелкодисперсных частиц нефтепродуктов опускается вниз вместе с холодными массами нефтесодержащих вод, а другой поток вместе с образующимися при кипении паровыми пузырьками поднимается вверх. Достигнув поверхности, пузырьки лопаются. При этом мелкодисперсные частицы, находящиеся на поверхности и вблизи лопающегося пузырька, приобретают дополнительную скорость. В результате, в поверхностном слое кипящей нефтесодержащей воды образуется слой, в котором мелкодисперсные частицы приобретают дополнительную скорость. Причем распределение скоростей носит характер закона распределения Максвелла (см., например, Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗОВ. - М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1963. - 814 с., стр. 193), то есть здесь могут быть мелкодисперсные частицы с небольшой добавочной скоростью, а могут быть и с большой. Кроме того, при повышении температуры скорость и интенсивность броуновского движения возрастают (см., например, Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗОВ. - М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1963. - 814 с., стр. 232), Все это приводит к увеличению запаса кинетической энергии мелкодисперсных частиц. В результате при соударении они начнут подходить ближе друг к другу и наиболее быстрые мелкодисперсные частицы могут подойти на расстояние межмолекулярного взаимодействия и между ними возникают так называемые Ван-дер-Ваальсовые силы притяжения. Они и вызывают сцепление (соединение) частиц друг с другом. В результате соединения двух таких частиц образуется более крупная частица, которая будет подвержена более частым столкновениям с другими частицами (так как ее размеры увеличены). Эти столкновения ведут к дальнейшему увеличению размера частицы. А с другой стороны увеличение размера частицы ведет к повышению выталкивающей силы (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с. стр. 114-115), которая стремится вытолкнуть такую частицу на поверхность и удержать ее там. Этому также способствует снижение эффекта броуновского движения по мере роста размера частицы (см., например, Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗОВ. - М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1963. - 814 с., стр. 231-232). Все эти факторы ведут к повышению концентрации нефтепродуктов в поверхностном слое.

По мере кипения эти эффекты нарастают лавинообразно. В результате на поверхности образуются из нефтепродуктов нефтесодержащих вод крупные хлопья, масляные пятна, пена (в зависимости от химического состава нефтепродуктов, находящихся в нефтесодержащих водах). При этом концентрация нефтепродуктов на поверхности повышается, а в нижней части понижается. После окончания процесса формирования поверхностного слоя нефтепродуктов на поверхности, верхний слой нефтесодержащих вод сливается, и вместе с ним сливаются нефтепродукты, находящиеся на поверхности воды.

В результате выше рассмотренных процессов произошло выделение мелкодисперсных нефтепродуктов из состава нефтесодержащих вод, где они были распределены практически равномерно, в поверхностный слой и его отделение от остальной части нефтесодержащих вод. Таким образом, произошло существенное очищение воды от мелкодисперсных нефтепродуктов, то есть снизилось содержание нефтепродуктов в нефтесодержащей воде. А это ведет к тому, что на фильтрующее устройство поступают нефтесодержащие воды с более низкой концентрацией нефтепродуктов. Вследствие этого повышается время эффективной работы фильтров и снижаются финансовые затраты на закупку фильтров и их замену, то есть повышается эффективность очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов.

Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новые свойства, заключающееся в нагреве до кипения и кипении нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтеостатков с последующим сливом поверхностного слоя не совпадающее со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равные сумме этих свойств, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта - повышение эффективности очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтеостатков.

Краткое описание чертежей

На фиг. приведена схема сепаратора нефтесодержащих вод.

Сепаратор нефтесодержащих вод, содержащий последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод 10 с поплавковым заборником 11, фильтр грубой очистки 9, а также последовательно соединенные насос 7, входной клапан 6 и испарительную цистерну 1, при этом испарительная цистерна 1 имеет дыхательную трубку 4, нагревательный элемент 2 и термометр 3, а также фильтрующее устройство 23, содержащее последовательно соединенные выходной клапан 19, нагнетательный насос 5, фильтр 20, измеритель содержания нефтепродуктов в воде 21 и управляемый клапан 22, один выход которого соединен с входом нагнетательного насоса 5, а другой выход является выходом очищенной воды, причем управляемый вход управляемого клапана 22 соединен с управляющим выходом измерителя содержания нефтепродуктов 20, кроме того содержит последовательно соединенные подающий насос 12, вход которого подключен ко второму выходу цистерны нефтесодержащих вод 10, клапан 13, вспомогательную цистерну 15 с дыхательной трубкой 18, нагревателем 16 и смотровым окном 17, спускной клапан 14 и переключатель 8, выход которого соединен с входом насоса 7, при этом второй вход переключателя 8 соединен с выходом фильтра грубой очистки 9, кроме того, второй выход вспомогательной цистерны 15 подключен к входу выходного клапана.

Осуществление полезной модели

В рассматриваемом прототипе полезная модель работает следующим образом. Переключатель 8 устанавливается в положение «Б». Насос 7 с помощью поплавкового заборника 11 отбирает верхний слой нефтесодержащих вод из цистерны нефтесодержащих вод 10 и через фильтр грубой очистки 9, переключатель 8 входной клапан 6 выдает их в испарительную цистерну 1. Здесь происходит испарение воды из состава нефтесодержащих вод. Нефтесодержащая вода из нижней части цистерны нефтесодержащих вод 10 характеризуется низкой концентрацией нефтепродуктов, которая составляет порядка сотни ppm. Эта вода подается на вход фильтрующего устройства 23, где очищается с помощью фильтра 20 до заданной степени. Однако ресурс любого фильтрующего материала ограничен во времени из-за ограниченной нефтеемкости. Применяемые в настоящее время фильтры являются, как правило, разового использования и подлежат замене при эксплуатации. А это ведет к увеличению финансовых затрат на закупку фильтров и их замену.

В предлагаемой полезной модели нефтесодержащая вода из нижней части цистерны нефтесодержащих вод 10 предварительно, перед подачей на фильтрующее устройство 23, проходит дополнительную очистку от нефтеостатков в вспомогательной цистерне 15. Для этого нефтесодержащая вода из нижней части цистерны нефтесодержащих вод 10 выдается подающим насосом 12, через клапан 13 во вспомогательную цистерну 15. После наполнения вспомогательной цистерны 15 с помощью нагревателя 16 осуществляется нагрев содержимого вспомогательной цистерны 15 до кипения с последующим поддержанием процесса кипения.

Нефтесодержащие воды в нижней части цистерны нефтесодержащих вод после продолжительного отстоя имеют концентрацию нефтепродуктов, порядка сотни ppm. Причем нефтепродукты находятся в нефтесодержащей воде в основном в эмульгированном состоянии и их размер составляет от 10 мкм и менее. Вследствие наличия в нефтесодержащей воде некоторого количества эмульгаторов в виде поверхностно-активных веществ они весьма устойчивы даже при нагревании нефтесодержащих вод. Чтобы произошло отстаивание таких нефтепродуктов, необходим процесс объединения мелких частиц нефтепродуктов в крупные, которые более легко всплывают (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с., стр. 114-115). Отстаивание таких нефтесодержащих вод с малой концентрацией мелкодисперсных частиц практически не возможно. Это обусловлено тем, что частицы нефтепродуктов подчиняются броуновскому закону движения, то есть движутся беспорядочно и непредсказуемо. Кроме того, вследствие их небольшой плотности (концентрация нефтепродуктов низкая) вероятность столкновения таких частиц ничтожно мала. При этом вследствие их небольшой скорости движения они не могут подойти достаточно близко друг к другу, когда начинают проявляться молекулярные силы притяжения.

При нагревании нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов во вспомогательной цистерне 15 до кипения в их объеме образуются два потока. Один поток мелкодисперсных частиц нефтепродуктов опускается вниз вместе с холодными массами нефтесодержащих вод, а другой поток вместе с образующимися при кипении паровыми пузырьками поднимается вверх. Достигнув поверхности пузырьки лопаются. При этом мелкодисперсных частицы, находящиеся на поверхности и вблизи лопающегося пузырька приобретают дополнительную скорость. В результате, в поверхностном слое кипящей нефтесодержащей воды образуется слой, в котором мелкодисперсные частицы приобретают дополнительную скорость. Причем распределение скоростей носит характер закона распределения Максвелла (см., например, Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗОВ. - М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1963. - 814 с., стр. 193), то есть здесь могут быть мелкодисперсные частицы с небольшой добавочной скоростью, а могут быть и с большой. Кроме того, при повышении температуры скорость и интенсивность броуновского движения возрастают, (см., например, Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗОВ. - М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1963. - 814 с., стр. 232), Все это приводит к увеличению запаса кинетической энергии мелкодисперсных частицы. В результате при соударении они начнут подходить ближе друг к другу и наиболее быстрые мелкодисперсные частицы могут подойти на расстояние межмолекулярного взаимодействия и между ними возникают так называемые Ван-дер-Ваальсовые силы притяжения. Они и вызывают сцепление (соединение) частиц друг с другом. В результате соединения двух таких частиц образуется более крупная частица, которая будет подвержена более частым столкновениям с другими частицами (так как ее размеры увеличены). Эти столкновения ведут к дальнейшему увеличению размера частицы. А с другой стороны увеличение размера частицы ведет к повышению выталкивающей силы (см., например, Тихомиров Г.И. Технологии обработки воды на морских судах. Курс лекций: учебн. пособие для курсантов и студентов морских специальностей. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. - 159 с. стр. 114-115), которая стремится вытолкнуть такую частицу на поверхность и удержать ее там. Этому также способствует снижение эффекта броуновского движения по мере роста размера частицы (см., например, Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗОВ. - М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1963. - 814 с., стр. 231-232). Все эти факторы ведут к повышению концентрации нефтепродуктов в поверхностном слое.

По мере кипения эти эффекты нарастают лавинообразно. В результате на поверхности во вспомогательной цистерне 15 образуются из нефтепродуктов нефтесодержащих вод крупные хлопья, масляные пятна, пена (в зависимости от химического состава нефтепродуктов, находящихся в нефтесодержащих водах). При этом концентрация нефтепродуктов на поверхности повышается, а в нижней части понижается. Процесс кипения и формирования поверхностного слоя нефтепродуктов на поверхности контролируется через смотровое окно 17. После завершения процесса формирования поверхностного слоя нефтепродуктов (через смотровое окно 17 определяется момент, когда его структура практически не изменяется во времени), переключатель 8 устанавливается в положение «А» и открывается спускной клапан 14. Насос 7 через спускной клапан 14, переключатель 8 и входной клапан 6 откачивает верхний слой нефтесодержащих вод и вместе с ним сливаются нефтепродукты, находящиеся на поверхности воды в испарительную цистерну 1.

В результате рассмотренных выше процессов во вспомогательной цистерне 15 выделяются мелкодисперсные нефтепродукты из состава нефтесодержащих вод, где они были распределены практически равномерно, в поверхностный слой. Затем происходит процесс отделения поверхностного слоя от остальной части нефтесодержащих вод путем сброса содержимого верхнего слоя нефтесодержащих вод из вспомогательной цистерны 15.

В ходе рассмотренных процессов происходит существенное очищение нефтесодержащей воды от мелкодисперсных нефтепродуктов, то есть снижается содержание нефтепродуктов в нефтесодержащей воде. А это ведет к тому, что на фильтрующее устройство 23 поступает нефтесодержащие воды с более низкой концентрацией нефтепродуктов. Вследствие этого повышается время эффективной работы фильтра 20 и снижаются финансовые затраты на закупку фильтров и их замену, то есть повышается эффективность очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов.

Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новые свойства, заключающееся в нагреве до кипения и кипения нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтеостатков с последующим сливом поверхностного слоя не совпадающее со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равные сумме этих свойств, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта повышение эффективности очистки нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтеостатков.

Claims (1)

1. Сепаратор нефтесодержащих вод, содержащий последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод с поплавковым заборником, фильтр грубой очистки, а также последовательно соединенные насос, входной клапан и испарительную цистерну, при этом испарительная цистерна имеет дыхательную трубку, нагревательный элемент и термометр, а также фильтрующее устройство, содержащее последовательно соединенные выходной клапан, нагнетательный насос, фильтр, измеритель содержания нефтепродуктов в воде и управляемый клапан, один выход которого соединен с входом нагнетательного насоса, а другой выход является выходом очищенной воды, причем управляемый вход управляемого клапана соединен с управляющим выходом измерителя содержания нефтепродуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности утилизации нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов, в него дополнительно введены последовательно соединенные подающий насос, вход которого подключен ко второму выходу цистерны нефтесодержащих вод, клапан, вспомогательная цистерна с дыхательной трубкой, нагревателем и смотровым окном, спускной клапан и переключатель, выход которого соединен с входом насоса, при этом второй вход переключателя соединен с выходом фильтра грубой очистки, кроме того, второй выход вспомогательной цистерны подключен к входу выходного клапана.

Images