RU2664309C1 - Acoustic device for collecting thin oil and petroleum films from the water surface - Google Patents

Acoustic device for collecting thin oil and petroleum films from the water surface Download PDF

Info

Publication number
RU2664309C1
RU2664309C1 RU2017133221A RU2017133221A RU2664309C1 RU 2664309 C1 RU2664309 C1 RU 2664309C1 RU 2017133221 A RU2017133221 A RU 2017133221A RU 2017133221 A RU2017133221 A RU 2017133221A RU 2664309 C1 RU2664309 C1 RU 2664309C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
water
collector
inlet
collecting
Prior art date
Application number
RU2017133221A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ирина Ивановна Конопацкая
Павел Александрович Пятаков
Алексей Викторович Гладилин
Олег Анатольевич Савицкий
Василий Олегович Фатеев
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2017133221A priority Critical patent/RU2664309C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664309C1 publication Critical patent/RU2664309C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
    • E02B15/04—Devices for cleaning or keeping clear the surface of open water from oil or like floating materials by separating or removing these materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
    • C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/204—Keeping clear the surface of open water from oil spills

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Removal Of Floating Material (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: environmental protection.SUBSTANCE: invention is intended for the protection of the environment, in particular for the collection of oil and petroleum products in the purification of natural and artificial water bodies. Invention can be used in the process of post-treatment of emergency oil spills where a high final purity of the water surface is required. Acoustic device for collecting thin films of oil and oil products from the surface of the water contains a body, supported afloat by floats attached to the body by brackets, and accommodating a manifold with an inlet, a circulation pump connected by a flexible hose to a tank for collecting petroleum products, an ultrasonic generator feeding a system of ultrasonic radiators, immersed under the water surface and focusing acoustic energy in a circle near the inlet of the collector at the boundary of the oil-water layer. In contrast to the prototype, the proposed device provides: first, to maintain the edge of the inlet of the collector above the level of the boundary of oil with air, second, to use a system of emitters directed at such an angle to the surface, that in the mode of the fountain provides for the transfer of liquid through the outwardly projecting edge of the inlet, third, in the lower part of the reservoir it is necessary to create a hole or channel connecting the collector with the surrounding water environment, fourth, to provide pumping of the settled oil from the upper part of the oil collection cavity after the oil filling the reservoir capacity. These differences provide significant savings in energy costs due to the elimination of a whole phase from the collection of pollution – pumping a mixture of water with a small amount of petroleum products in containers away from the collection device of large capacity, where there should be sediment and oil separation. In addition, the operation of the device in the mode of oil accumulation in the collector is performed with a disconnected massive flexible hose. At the same time, the mobility of the swimming means of oil collection is significantly increased and it becomes possible to quickly move the device to localized places of accumulation of contaminants, that significantly increases the efficiency of collecting oil pollution in comparison with the prototype.EFFECT: reduction of energy costs when collecting oil contamination from the surface of water and increasing the efficiency of collecting thin oil films.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение предназначается для охраны окружающей среды, в частности для сбора нефти и нефтепродуктов при очистке естественных и искусственных водоемов. Изобретение может быть использовано в процессе доочистки аварийных разливов нефтепродуктов там, где требуется высокая конечная степень чистоты водной поверхности.The invention is intended to protect the environment, in particular for the collection of oil and oil products during the cleaning of natural and artificial reservoirs. The invention can be used in the process of post-treatment of emergency oil spills where a high final degree of purity of the water surface is required.

Известно устройство сбора нефтепродуктов, использующее акустическую технологию. Сущность изобретения: устройство содержит камеру с отводящей горловиной, соединенной с входом в сепаратор, нижняя часть которого соединена с приемной емкостью для нефтепродуктов. Камера установлена на поплавковом основании. Нижняя часть камеры выполнена перфорированной с отверстиями для прохода воды с нефтепродуктами внутрь камеры, в которой установлен выше отметки уровня газовый коллектор с отверстиями с установлением на каждом из них газоструйного излучателя ультразвука. Газовый коллектор соединен с источником подачи сжатого газа. При работе излучателя ультразвука происходит интенсивная диссипация ультразвука в поверхностной пленке нефтепродукта, приводящая к его отрыву от поверхности воды, распылению на мелкие капли и уносу их струями газа. Далее в сепараторе нефтепродукты отделяются от газа и поступают в приемную емкость (Патент РФ №2049200 от 20.02.1992 г., МПК Е02В 15/04, авторы: Бахтинов Н.А., Паклин В.А.).A device for collecting petroleum products using acoustic technology is known. The inventive device comprises a chamber with a discharge neck connected to the entrance to the separator, the lower part of which is connected to a receiving tank for petroleum products. The camera is mounted on a float base. The lower part of the chamber is perforated with holes for the passage of water with petroleum products into the chamber, in which a gas collector with holes is installed above the level mark with the installation of a gas-jet ultrasound emitter on each of them. The gas manifold is connected to a compressed gas supply source. During operation of the ultrasound emitter, intense dissipation of ultrasound occurs in the surface film of the oil product, leading to its separation from the surface of the water, spraying into small droplets and entrainment by gas jets. Further, in the separator, oil products are separated from the gas and fed to the receiving tank (RF Patent No. 2049200 dated 02.20.1992, IPC Е02В 15/04, authors: Bakhtinov N.А., Paklin V.A.).

Устройство имеет недостатки. Во-первых, низка производительность этого метода сбора нефтепродуктов, т.к. энергию ультразвука приходится тратить на высокоэнергозатратный процесс распыления нефти. Во-вторых, распыление повышает загрязнение воздуха углеводородами и увеличивает риск возгорания распыленных углеводородов при сборе нефтепродуктов.The device has disadvantages. Firstly, the productivity of this method of collecting oil products is low, because the energy of ultrasound has to be spent on a highly energy-intensive process of oil atomization. Secondly, spraying increases air pollution with hydrocarbons and increases the risk of ignition of atomized hydrocarbons during the collection of petroleum products.

Известно ультразвуковое устройство, предназначенное для ликвидации нефтяных разливов. Нефтяные разливы предлагается рассеивать на поверхности водоема путем воздействия ультразвуковой энергией для получения гомогенизированной смеси нефти и воды и последующего поглощения (растворения) нефти в общем большом объеме воды (Класс МПК: C02F 1/36. Патент US 4222868 от 16 сентября 1980 г. Автор: Artur Kuris).Known ultrasonic device designed to eliminate oil spills. It is proposed to disperse oil spills on the surface of a reservoir by applying ultrasonic energy to obtain a homogenized mixture of oil and water and then absorbing (dissolving) the oil in a large volume of water (IPC Class: C02F 1/36. Patent US 4222868 of September 16, 1980 Artur Kuris).

В устройстве не предусмотрено сбора загрязняющей жидкости, поэтому результат процесса нельзя считать удовлетворяющим требованиям экологической безопасности флоры и фауны водоема.The device does not provide for the collection of contaminating liquid, therefore, the result of the process cannot be considered as meeting the environmental safety requirements of the flora and fauna of the reservoir.

Известно устройство, использующее акустические волны в воде как движущую силу для сметания загрязнений, подобных нефтяным разливам, по поверхности воды. Акустические волны излучаются устройством, расположенным ниже поверхности воды и направленным под скользящим углом к периферическому краю нефтяного разлива. Акустические волны при отражении от границы с воздухом формируют активную приповерхностную горизонтально расположенную зону, в которой формируется распределенный источник радиационной силы на краю нефтяного разлива. Этот метод использует звук в качестве силы, перемещающей (сметающей) поверхностные загрязнения вдоль поверхности воды (Класс МПК: Е02В 15/04. Патент US 4235711 от 25 ноября 1980 г. Автор: John N. Koblanski.)A device is known that uses acoustic waves in water as a driving force for sweeping contaminants, such as oil spills, on the surface of the water. Acoustic waves are emitted by a device located below the surface of the water and directed at a sliding angle to the peripheral edge of the oil spill. Acoustic waves, when reflected from the boundary with air, form an active near-surface horizontally located zone in which a distributed source of radiation force is formed at the edge of the oil spill. This method uses sound as a force moving (sweeping) surface contaminants along the surface of the water (IPC Class: ЕВВ 15/04. Patent US 4235711 of November 25, 1980. Author: John N. Koblanski.)

Предложенное устройство предназначено для перемещения по поверхности воды пятен нефтяных разливов, ограничения площади разливов нефти, однако не решает проблему сбора загрязнений.The proposed device is designed to move oil spills on the water surface, limiting the area of oil spills, however, it does not solve the problem of pollution collection.

Известно устройство для сжигания горючих загрязнений плавающих на поверхности водяного водоема (Патент US 4576569 от 18 марта 1986 г. Автор: John N. Koblanski. Класс МПК: F23C 11/04) Устройство имеет первое тело и плавательное средство для расположения его (первого тела) вблизи поверхности воды. Первая камера расположена в первом теле. Резонансная камера фиксируется относительно поверхности первого тела и выше первой камеры и во время работы устройства располагается выше поверхности воды. Жидкость с высокой скоростью впрыскивается из первого тела в резонансную камеру, образуя ударную волну, которая направляется назад к загрязнителю (загрязняющему агенту) для распыления загрязнителя. На конечном этапе процесса распыленный загрязнитель сжигается.A device is known for burning combustible contaminants floating on the surface of a water body (Patent US 4576569 dated March 18, 1986. Author: John N. Koblanski. IPC Class: F23C 11/04) The device has a first body and a swimming means for positioning it (first body) near the surface of the water. The first camera is located in the first body. The resonance chamber is fixed relative to the surface of the first body and above the first chamber and during operation of the device is located above the surface of the water. Liquid is injected at high speed from the first body into the resonance chamber, forming a shock wave, which is directed back to the pollutant (pollutant) to spray the pollutant. At the final stage of the process, the sprayed pollutant is burned.

Недостатком устройства является недостаточно высокая производительность и неприемлемость использования в случае тонких пленок остаточных загрязнений.The disadvantage of this device is not high enough performance and the unacceptability of use in the case of thin films of residual contamination.

Известно устройство для сбора несмешиваемой жидкости с поверхности воды, являющееся по принципу действия пороговым нефтесборщиком (Патент РФ №2369689. Классы МПК: B01D 17/02, C02F 1/40, C02F 1/36, Е02В 15/10, Е02В 15/04, B01J 19/10. Авторы: Сенкус В.В. и др.) Изобретение может быть использовано для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов. Устройство содержит цилиндрическую камеру, погружной насос с поплавком, приводом, напорным трубопроводом и гибким кабелем электроснабжения, кольцевой вход в цилиндрическую камеру с защитной решеткой, поплавки, обеспечивающие плавучесть устройства. Поверхностный слой воды вместе с несмешиваемой жидкостью с плотностью ниже плотности воды аккумулируется в вертикально расположенной цилиндрической камере, нижний конец которой герметически закрыт, а верхний имеет кольцевой вход между цилиндрической камерой и ее крышкой. Жидкость из цилиндрической камеры откачивается погружным насосом, имеющим поплавок для всплытия.A device for collecting immiscible liquids from a water surface is known as being a threshold oil collector (RF Patent No. 2369689. IPC classes: B01D 17/02, C02F 1/40, C02F 1/36, EV 15/10, EV 15/04, B01J 19/10. Authors: Senkus VV et al.) The invention can be used to eliminate accidental oil spills. The device comprises a cylindrical chamber, a submersible pump with a float, a drive, a pressure pipe and a flexible power cable, an annular entrance to the cylindrical chamber with a protective grill, and floats that ensure the buoyancy of the device. The surface layer of water together with an immiscible liquid with a density lower than the density of water is accumulated in a vertically arranged cylindrical chamber, the lower end of which is hermetically closed, and the upper has an annular inlet between the cylindrical chamber and its cover. The fluid from the cylindrical chamber is pumped out by a submersible pump having a float for ascent.

Изобретение приемлемо для сбора и откачки нефти в благоприятных условиях функционирования. Однако оно теряет свою эффективность в случаях тонких слоев собираемых загрязнений и практически непригодно при сборе сильно вязких загустевших нефтепродуктов.The invention is acceptable for collecting and pumping oil under favorable operating conditions. However, it loses its effectiveness in cases of thin layers of collected contaminants and is practically unsuitable for collecting highly viscous thickened oil products.

Устройство не использует акустическую технологию и приведено здесь в качестве аналога вследствие схожести элементов конструкции с предлагаемым изобретением.The device does not use acoustic technology and is shown here as an analogue due to the similarity of structural elements with the invention.

Известны метод и устройство для ультразвукового удаления загрязнений с поверхности воды (US 4032438 от 28 июня 1977 г. МПК B01D 37/00. Автор: John N. Koblanski).A known method and device for ultrasonic removal of contaminants from the surface of the water (US 4032438 dated June 28, 1977 IPC B01D 37/00. Author: John N. Koblanski).

Устройство, использующее ультразвуковой фокусирующий преобразователь, предназначенное для удаления с поверхности воды загрязняющего вещества, например нефти. Преобразователь поддерживается ниже поверхности воды, а его фокальная область совмещена с нижней поверхностью слоя загрязнения или нефти. Источник переменного тока подключен к преобразователю для генерации ультразвуковых волн, которые распространяются через воду и сходятся в фокальной области. Устройство включает в себя блок сбора загрязнений, которое собирает большую часть нефти, поднятой вверх с помощью сфокусированных ультразвуковых волн, плавательное средство, снабженное поплавками, сливную полость, гибкий шланг, насос и накопительный резервуар.A device using an ultrasonic focusing transducer designed to remove contaminants, such as oil, from a water surface. The converter is supported below the surface of the water, and its focal region is aligned with the bottom surface of the pollution layer or oil. An AC source is connected to a transducer to generate ultrasonic waves that propagate through water and converge in the focal region. The device includes a pollution collection unit that collects most of the oil raised up using focused ultrasonic waves, a float equipped with a float, a drain cavity, a flexible hose, a pump, and a storage tank.

К недостаткам устройства относятся относительно малая производительность по сбору нефти, особенно в случае тонких пленок.The disadvantages of the device include a relatively low productivity for the collection of oil, especially in the case of thin films.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к изобретению является "Акустическое устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды", представленное в патенте на изобретение РФ №2599630. Авторы: Пятаков П.А., Миронов М.А., Гладилин А.В., Грудзинская И.С.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) to the invention is the "Acoustic device for collecting oil and oil products from the water surface", presented in the patent for the invention of the Russian Federation No. 2599630. Authors: Pyatakov P.A., Mironov M.A., Gladilin A.V., Grudzinskaya I.S.

Акустическое устройство сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды выполнено в виде плавательного средства, содержащего корпус, поддерживаемый на плаву поплавками, прикрепленными к корпусу кронштейнами, и вмещающий в себя коллектор с впускным отверстием, циркуляционный насос, соединенный гибким шлангом с резервуаром для сбора нефтепродуктов, ультразвуковой генератор, питающий систему ультразвуковых излучателей, погруженных под поверхность воды, фокусирующих акустическую энергию по кругу вблизи впускного отверстия коллектора на границе слоя нефти с водой и излучающих ультразвук в скользящем к поверхности воды направлении, не выводящем индуцированную ультразвуком струю жидкости над поверхностью воды.The acoustic device for collecting oil and oil products from the surface of the water is made in the form of a swimming means containing a body supported afloat by floats attached to the body by brackets and containing a manifold with an inlet, a circulation pump connected by a flexible hose to the tank for collecting oil products, ultrasonic generator feeding a system of ultrasonic emitters immersed beneath the surface of the water, focusing acoustic energy in a circle near the inlet of the collector a boundary layer of oil and water and emitting ultrasound in a moving direction of the water surface without prints the ultrasound induced fluid jet over the water surface.

Недостатком устройства является неоправданно высокое энергопотребление в режиме сбора тонких пленок или в случае сильной разреженности пятен нефтепродуктов на поверхности воды.The disadvantage of this device is the unreasonably high power consumption in the mode of collecting thin films or in the case of severe sparseness of oil stains on the surface of the water.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение затрат энергии при сборе нефтяных загрязнений с поверхности воды и увеличение эффективности сбора тонких пленок нефти.The technical result of the invention is to reduce energy costs in the collection of oil pollution from the surface of the water and increase the collection efficiency of thin films of oil.

Технический результат достигается за счет того, что в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве предусматривается: во-первых, поддерживать кромку впускного отверстия коллектора выше уровня границы нефти с воздухом, во-вторых, использовать систему излучателей, направленных под таким углом к поверхности, который в режиме фонтана обеспечивает переброс жидкости через выступающий над поверхностью бортик впускного отверстия, в-третьих, в нижней части коллектора необходимо создать отверстие или канал, связывающий коллектор с окружающей водной средой, в-четвертых, предусмотреть откачку отстоявшейся нефти из верхней части нефтесборной полости после заполнения нефтью емкости коллектора.The technical result is achieved due to the fact that, in contrast to the prototype, the proposed device provides: firstly, to maintain the edge of the inlet of the manifold above the level of the oil-air interface, and secondly, to use a system of emitters directed at such an angle to the surface that the fountain mode ensures the transfer of liquid through the inlet opening protruding above the surface; thirdly, in the lower part of the collector, it is necessary to create an opening or channel connecting the collector with the surrounding an aqueous medium, and fourthly, to provide for pumping oil from an upper supernatant oil gathering portion of the cavity after filling the oil reservoir vessel.

Эти отличия обеспечивают существенную экономию энергетических затрат вследствие исключения из процесса сбора загрязнений целого этапа - перекачки смеси воды с малым количеством нефтепродуктов в удаленные от устройства сбора контейнеры большой емкости, где должен был бы происходить отстой и сепарация нефти. Кроме того, функционирование устройства в режиме накопления нефти в коллекторе производится с отсоединенным массивным гибким шлангом. При этом значительно увеличивается мобильность плавательного средства сбора нефти и появляется возможность оперативного перемещения устройства в локализованные места скопления загрязнений, что существенно повышает эффективность сбора нефтяных загрязнений по сравнению с прототипом.These differences provide significant savings in energy costs due to the exclusion of a whole stage from the process of collecting contaminants - pumping a mixture of water with a small amount of oil products into large containers removed from the collection device, where sedimentation and oil separation should have occurred. In addition, the operation of the device in the mode of accumulation of oil in the reservoir is performed with a detached massive flexible hose. At the same time, the mobility of the floating oil collection means is significantly increased and the possibility of prompt movement of the device to localized places of pollution accumulation appears, which significantly increases the efficiency of oil pollution collection in comparison with the prototype.

Основные элементы конструкции и суть процесса сбора нефти поясняет рисунок. Акустическое устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды представляет собой плавательное средство, которое содержит корпус 1, состоящий из коллектора 2 с впускным отверстием 3 и герметичной полости 4, расположенной вокруг коллектора и вмещающей в себя источник питания 5 и ультразвуковой генератор 6. Верхняя кромка впускного отверстия располагается над поверхностью водоема на определенной высоте (см. ниже). На дне полости коллектора расположено выходное отверстие 7, связывающее коллектор с окружающей водной средой. Выпускной патрубок 8 расположен в верхней части коллектора. На верхней крышке коллектора вокруг впускного отверстия 3 размещена система ультразвуковых излучателей 9. Корпус 1 поддерживается на плаву тремя или четырьмя поплавками 10, прикрепленными к корпусу 1 с помощью кронштейнов 11. Внизу под корпусом располагается груз 12, устанавливающий нужную глубину погружения устройства. Гибкий шланг 13 подсоединяется к патрубку в конце фазы накопления и отстоя нефти в коллекторе 2 для эвакуации с помощью насоса 14 отстоявшейся нефти в резервуар для сбора нефтепродуктов 15, расположенный на берегу 16 водоема, со слоем нефтяного загрязнения 17. Источник питания соединен с ультразвуковым генератором 6. Ультразвуковой генератор 5 соединен с системой ультразвуковых излучателей 9.The basic structural elements and the essence of the oil collection process are illustrated in the figure. The acoustic device for collecting oil and oil products from the surface of the water is a swimming means, which comprises a housing 1, consisting of a collector 2 with an inlet 3 and a sealed cavity 4 located around the collector and containing a power source 5 and an ultrasonic generator 6. Top edge the inlet is located above the surface of the reservoir at a certain height (see below). At the bottom of the collector cavity, an outlet 7 is located connecting the collector with the surrounding aqueous medium. Outlet 8 is located at the top of the manifold. A system of ultrasonic emitters 9 is placed on the top cover of the collector around the inlet 3. The housing 1 is supported afloat by three or four floats 10 attached to the housing 1 by means of brackets 11. At the bottom under the housing is a load 12 that sets the desired immersion depth of the device. A flexible hose 13 is connected to the pipe at the end of the oil accumulation and sludge phase in the reservoir 2 for evacuation of sludge oil by a pump 14 to the oil collection tank 15 located on the shore 16 of the reservoir with a layer of oil pollution 17. The power source is connected to an ultrasonic generator 6 The ultrasonic generator 5 is connected to a system of ultrasonic emitters 9.

Акустическое устройство для сбора тонких пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности воды работает следующим образом. Согнав боновым ограждением попавшие на водную поверхность нефть или нефтепродукты и произведя первичную очистку поверхности от нефтепродуктов, акустическое устройство для сбора тонких пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности воды помещают в загрязненную зону водоема. Перед началом работы необходимо отрегулировать глубину погружения устройства, так чтобы кромка впускного отверстия 3 коллектора 2 располагалась выше границы раздела нефти с воздухом на величину h0=L(1-ρн/ρв), где ρн, ρв - плотности нефти и воды соответственно, L - размер по вертикали от верхней кромки впускного отверстия до дна коллектора. Плавучесть всего акустического устройства сбора нефти обеспечивается тремя или четырьмя поплавками 10, прикрепленными к корпусу 1 с помощью кронштейнов 11. Регулировка глубины погружения производится подвешиванием груза 12 подходящей массы.An acoustic device for collecting thin films of oil and oil products from the surface of the water works as follows. Having driven oil or oil products onto the water surface with a boom barrier and having made the initial cleaning of the surface from oil products, an acoustic device for collecting thin films of oil and oil products from the water surface is placed in the contaminated area of the reservoir. Before starting work, it is necessary to adjust the immersion depth of the device so that the edge of the inlet 3 of the manifold 2 is located above the interface between oil and air by h 0 = L (1-ρ n / ρ c ), where ρ n , ρ c are the oil densities and water, respectively, L is the vertical size from the upper edge of the inlet to the bottom of the collector. The buoyancy of the entire acoustic oil collection device is provided by three or four floats 10 attached to the housing 1 by means of brackets 11. Adjustment of the depth of immersion is carried out by suspending the load 12 of a suitable mass.

Поддержание определенного положения верхней кромки впускного отверстия по отношению к границе раздела слоя нефти с воздухом имеет большое значение для обеспечения полного заполнения полости коллектора нефтью.Maintaining a certain position of the upper edge of the inlet with respect to the interface between the oil layer and air is of great importance to ensure that the reservoir cavity is completely filled with oil.

Работа устройства сбора начинается при включении ультразвукового генератора 6, работающего от источника питания 5. В качестве источника питания 5 служит электрический аккумулятор. Возможны также варианты электрического питания с берега водоема 15 или с борта специализированного судна, осуществляемого по гибкому электрическому кабелю. Высокочастотное электрическое напряжение частотой 0,5-2 МГц от ультразвукового генератора 6 подается на систему ультразвуковых излучателей 9. При этом системой ультразвуковых излучателей 9, находящихся ниже поверхности воды, возбуждаются ультразвуковые волны в радиальных направлениях по отношению к впускному отверстию 3 и направленных под таким углом к поверхности воды, который обеспечивает образование акустических фонтанов и заброс в коллектор 2 нефтесодержащей жидкости поверх выступающего над поверхностью водоема бортика впускного отверстия 3. Эти ультразвуковые волны индуцируют поток жидкости (смеси нефти и воды) в коллектор 2. Ультразвуковые излучатели должны быть фокусирующего типа. Интенсивность ультразвука в фокусе должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить формирование акустических фонтанов, способных перебросить нефтесодержащую жидкость через бортик впускного отверстия 3. Процесс наполнения коллектора нефтью вследствие малой толщины пленок, покрывающих поверхность воды, достаточно медленный. Скорость сбора должна быть согласована со скоростью самопроизвольного расслоения при отстое на фракции нефти и воды. Плотность нефти меньше плотности воды, поэтому при отстое нефть собирается в верхней части коллектора 2, вода через выходное отверстие 7 выливается в окружающую водную среду, и нефть при сборе постепенно заполняет весь объем коллектора 2. На этом заканчивается этап накопления нефти. После окончания фазы накопления к выпускному патрубку 8 присоединяют гибкий шланг 13 и насосом 14 эвакуируют собранную нефть в резервуар для сбора нефтепродуктов 15, расположенный на берегу 16 водоема. Освобожденное от нефти акустическое устройство для сбора тонких пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности воды после отсоединения гибкого шланга 13 готово для дальнейшего процесса очистки поверхности воды от нефтяных загрязнений.The operation of the collection device begins when you turn on the ultrasonic generator 6, operating from a power source 5. An electric battery is used as a power source 5. There are also options for electric power from the shore of the reservoir 15 or from the side of a specialized vessel, carried out on a flexible electric cable. High-frequency electric voltage of 0.5-2 MHz from the ultrasonic generator 6 is supplied to the system of ultrasonic emitters 9. In this case, the system of ultrasonic emitters 9 located below the water surface excites ultrasonic waves in radial directions with respect to the inlet 3 and directed at such an angle to the surface of the water, which provides the formation of acoustic fountains and the casting of oily liquid into the collector 2 on top of the inlet flange protruding above the surface of the reservoir tverstiya 3. These ultrasound waves induce flow of liquid (mixture of oil and water) into the reservoir 2. The ultrasonic transducers should be focusing type. The intensity of the ultrasound in focus should be large enough to ensure the formation of acoustic fountains capable of transferring an oily liquid through the side of the inlet 3. The process of filling the reservoir with oil due to the small thickness of the films covering the water surface is quite slow. The collection rate should be consistent with the rate of spontaneous separation during sedimentation into oil and water fractions. The density of the oil is less than the density of water, therefore, when sludge, oil is collected in the upper part of the reservoir 2, water is discharged through the outlet 7 into the surrounding aquatic environment, and the oil gradually fills the entire volume of the reservoir 2 during collection. This completes the stage of oil accumulation. After the end of the accumulation phase, a flexible hose 13 is connected to the outlet pipe 8 and the collected oil is evacuated by the pump 14 to the oil collection tank 15 located on the shore of the reservoir 16. An oil-free acoustic device for collecting thin films of oil and oil products from the water surface after disconnecting the flexible hose 13 is ready for the further process of cleaning the water surface from oil pollution.

Эффект энергосбережения возникает вследствие отсутствия необходимости перекачивания всей массы жидкости с малым содержанием нефти в удаленный резервуар для сбора нефтепродуктов. В случае тонких пленок отстоявшаяся и накопленная в коллекторе нефть, которую требуется однократно перекачать, по массе составляет лишь малую долю от массы всей жидкости, прошедшей через коллектор.The energy-saving effect occurs due to the absence of the need to pump the entire mass of liquid with a low oil content to a remote tank for collecting oil products. In the case of thin films, the settled and accumulated oil that needs to be pumped once, by mass, is only a small fraction of the mass of all the fluid that has passed through the reservoir.

Возможность работы в фазе накопления без присоединенного массивного гибкого шланга приводит к повышению эффективности сбора по сравнению с прототипом, так как при этом значительно увеличивается мобильность плавательного средства сбора нефти и появляется возможность оперативного перемещения устройства в локализованные места скопления загрязнений.The ability to work in the accumulation phase without the attached massive flexible hose leads to an increase in collection efficiency compared to the prototype, since this greatly increases the mobility of the floating oil collection device and the possibility of rapid movement of the device to localized places of accumulation of pollution.

Claims (1)

Акустическое устройство для сбора тонких пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, содержащее корпус, поддерживаемый на плаву поплавками, прикрепленными к корпусу кронштейнами, и вмещающий в себя коллектор с впускным отверстием, циркуляционный насос, соединенный гибким шлангом с резервуаром для сбора нефтепродуктов, ультразвуковой генератор, питающий систему ультразвуковых излучателей, погруженных под поверхность воды и фокусирующих акустическую энергию по кругу вблизи впускного отверстия коллектора на границе слоя нефти с водой, отличающееся тем, что в донной части коллектора располагается выходное отверстие, соединяющее внутреннюю полость коллектора с внешней водной средой, кроме того, ультразвуковые излучатели направлены под углом к поверхности воды, обеспечивающим образование акустических фонтанов и заброс в коллектор, при этом уровень кромки впускного отверстия коллектора выставлен выше поверхности воды, а входное отверстие насоса подсоединяется посредством гибкого шланга к выпускному патрубку, расположенному в верхней части коллектора, только после наполнения нефтью полости коллектора.An acoustic device for collecting thin films of oil and oil products from the surface of the water, comprising a housing supported afloat by floats attached to the housing by brackets and containing a manifold with an inlet, a circulation pump connected by a flexible hose to a reservoir for collecting oil products, an ultrasonic generator, feeding a system of ultrasonic emitters immersed beneath the surface of the water and focusing acoustic energy in a circle near the inlet of the collector at the boundary of the oil layer with water, characterized in that in the bottom of the collector there is an outlet that connects the internal cavity of the collector with an external aqueous medium, in addition, ultrasonic emitters are directed at an angle to the surface of the water, providing the formation of acoustic fountains and reflux into the collector, while the level of the edge of the inlet the collector is set above the surface of the water, and the inlet of the pump is connected through a flexible hose to the outlet pipe located at the top of the collector, only oil filling the cavity follows collector.
RU2017133221A 2017-09-25 2017-09-25 Acoustic device for collecting thin oil and petroleum films from the water surface RU2664309C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133221A RU2664309C1 (en) 2017-09-25 2017-09-25 Acoustic device for collecting thin oil and petroleum films from the water surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133221A RU2664309C1 (en) 2017-09-25 2017-09-25 Acoustic device for collecting thin oil and petroleum films from the water surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664309C1 true RU2664309C1 (en) 2018-08-16

Family

ID=63177307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017133221A RU2664309C1 (en) 2017-09-25 2017-09-25 Acoustic device for collecting thin oil and petroleum films from the water surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664309C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4032438A (en) * 1975-09-19 1977-06-28 Ocean Ecology Ltd. Method and apparatus for ultrasonically removing contaminants from water
RU2138320C1 (en) * 1998-05-19 1999-09-27 Государственный научный центр "Акустический институт им.акад.Н.Н.Андреева" Ultrasonic apparatus for filtering of liquids and condensation of suspensions
RU2190724C2 (en) * 2000-07-10 2002-10-10 Кубанский государственный аграрный университет Device for gathering petroleum products from water surface
KR100870568B1 (en) * 2008-02-21 2008-11-27 신민철 Oil seperating and returning device
RU2599630C1 (en) * 2015-06-04 2016-10-10 Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" Acoustic device for gathering of oil and oil products from water surface

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4032438A (en) * 1975-09-19 1977-06-28 Ocean Ecology Ltd. Method and apparatus for ultrasonically removing contaminants from water
RU2138320C1 (en) * 1998-05-19 1999-09-27 Государственный научный центр "Акустический институт им.акад.Н.Н.Андреева" Ultrasonic apparatus for filtering of liquids and condensation of suspensions
RU2190724C2 (en) * 2000-07-10 2002-10-10 Кубанский государственный аграрный университет Device for gathering petroleum products from water surface
KR100870568B1 (en) * 2008-02-21 2008-11-27 신민철 Oil seperating and returning device
RU2599630C1 (en) * 2015-06-04 2016-10-10 Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" Acoustic device for gathering of oil and oil products from water surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1065768A (en) Method and apparatus for ultrasonically removing contaminants from water
KR101581252B1 (en) A collect device of water-bloom
KR102197606B1 (en) Apparatus of collecting float and preventing Algae
KR20120016755A (en) Scum remover method and equipment for round water treatment
RU95115243A (en) OIL SUCTION STATION
RU2664309C1 (en) Acoustic device for collecting thin oil and petroleum films from the water surface
CN111821723A (en) Paint spraying wastewater treatment system and treatment method thereof
CN105110599A (en) Floating platform for bottom mud elution
KR101702266B1 (en) Dredging apparatus for water quality improvement and disposal dredge soil
RU2599630C1 (en) Acoustic device for gathering of oil and oil products from water surface
RU2462555C1 (en) Floating device for collection of oil spilled on water
CN108861185A (en) Dustbin waterborne
CN101935081A (en) Pressure type air flotation separation device
US6416675B1 (en) Separating materials having different specific gravities
JPH1073075A (en) Wave force pump activated by force of wave
JPH03151421A (en) Specific gravity control type siphon device for dredging
CN205024068U (en) A floating platform for bed mud elution
CN103195035A (en) Water oil contamination cleaning robot
CN1613536A (en) Floating circular current oil receiver and circular current separating method
RU2773287C1 (en) Method for cleaning tanks by dispersing sediments and a device for its implementation
RU2267578C2 (en) Method and device for oil products gathering from water surface
RU2451133C1 (en) Floating device for collection of spilt oil in water
KR100493652B1 (en) A way to purify water by using a pressure floatation method
RU2570460C1 (en) Method for purification of bottom sediments of reservoirs from oil and oil products and device for its realisation
CN219136630U (en) Sludge treatment device

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211115