НЕФТЕЛОВУШКА-ФИЛЬТР Российский патент 1995 года по МПК C02F1/40 

Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов.

Нефтеловушка-фильтр может быть использована в оборотной системе водоснабжения мойки автотранспорта, очистки дождевых сточных вод, промстоков от заводов железобетонных конструкций и других производств.

Известен горизонтальный отстойник-фильтр для очистки сточных вод от мойки автотранспорта. В конце отстойника вода проходит нефтеудерживающую стенку и поступает в сборную камеру перед фильтрами. Фильтрация предусматривается снизу вверх. Фильтры заполняются нетканным материалом типа сипрона и поролона. Регенерация фильтров производится путем механического отжима фильтрующего материала [1]
Существенным недостатком отстойника-фильтра по сравнению с предлагаемой конструкцией является то, что для регенерации фильтрующего материала необходимо прекращать работу секции отстойника, производить демонтаж фильтров и после регенерации материала проводить установку фильтров.

На фиг. 1 представлена нефтеловушка-фильтр, продольный разрез; на фиг.2 то же, вид в плане; на фиг.3 то же, поперечный разрез; на фиг.4 фильтр и система регенерации фильтра, вид сверху; на фиг.5 то же, разрез; на фиг.6 узел сбора и нефти с поверхности воды.

Нефтеловушка-фильтр (фиг. 1, 2, 3) состоит из прямоугольного в плане корпуса 1, четырехгранных пирамидальных днищ 2, приемной камеры 3, труб 4 с раструбом 5 подачи исходной воды, перегородки 6 с наклонными пластинами 7, нефтеудерживающей перегородки 8, торцевой стенки 9 с параллельными пластинами 10.

Между параллельными пластинами 10 (фиг. 4, 5) размещен фильтрующий материал 11 (блочный открытоячеечный пенополиуритан), с наружной стороны плоскость, образованная фильтрующим материалом 11, перекрыта лотком 12 сбора очищенной воды, в нижней части которого врезан патрубок 13 для опорожнения лотка 12 с задвижкой 14. К лотку 12 сбора очищенной воды примыкает лоток 15 отвода очищенной воды, в нижнюю часть которого врезан патрубок 16 с задвижкой 17 отвода очищенной воды.

Над лотками 12 и 15 размещена тележка 18, связанная через канат и блоки с электродвигателем 19.

На тележке 18 размещен концентрический сифон 20, внутри корпуса которого коаксиально ему размещена всасывающая труба 21. За пределами корпуса концентрического сифона 20 на всасывающей трубе 21 размещена задвижка 23, перед ней выполнен отвод с задвижкой 24. Всасывающие трубы 21 заглушены, имеют щелевые прорези 22 на всю высоту фильтрующего материала 11 и вдавлены в него (фиг. 4, 5). Отводная труба 25 концентрического сифона 20 имеет задвижку 26, а ее торцевая часть размещена внутри лотка 27 отвода промывной воды. В лоток 27 отвода промывной воды врезан патрубок 28 с задвижкой 29. В верхнюю часть корпуса концентрического сифона 20 врезаны патрубки с вентилем 30 зарядки сифона и вентилем 31 выпуска воздуха из сифона 20 при его зарядке. На тележке 18, в непосредственной близости от концентрического сифона 20, размещена емкость 32 регенерирующего раствора. В верхнюю часть герметично перекрытой емкости 32 врезаны патрубки с вентилем 33 заполнения раствора и вентилем 34 выпуска воздуха. В нижнюю часть емкости 32 врезана труба 35 подачи раствора с задвижкой 36, перед ней выполнен отвод с задвижкой 37 (фиг.3). Торцевая часть трубы 35 подачи раствора заглушена, имеет щелевую прорезь 38 на всю высоту фильтрующего материала 11 и вдавлена в него напротив всасывающей трубы 21 сифона 20 (фиг.4, 5).

На всасывающих трубах 21 концентрического сифона 20 и трубах 35 подачи раствора размещены эксцентрично им сетчатые цилиндры 39. Цилиндры 39 вдавлены в фильтрующий материал 11, перекрывают по длине щелевые прорези 22, 38, а их вертикальное перемещение ограничено стержневыми ограничителями 40.

В нижнюю часть пирамидальных днищ 2 (фиг.1, 2, 3) врезаны трубы 41 выгрузки осадка. Трубы 41 с задвижками 42 выведены выше зеркала воды в нефтеловушке и присоединены к концентрическим сифонам 43, являясь их всасывающими трубами. Отводные трубы 44 концентрических сифонов 43 имеют задвижки 45 и соединены с бункером 46 приема осадка. Отметка уровня в верхней части бункера 46 приема осадка расположена ниже отметки максимального уровня жидкости в нефтеловушке, и их разность равна или меньше суммы гидравлических потерь в коммуникациях удаления осадка и концентрического сифона 43. Открытые концы отводных труб 44 расположены ниже максимального уровня жидкости в бункере 46 приема осадка.

На поверхности зеркала воды нефтеловушки (фиг.6) продольно размещены треугольные лотки 47 для сбора нефтепродуктов. Треугольные лотки 47 сбора нефтепродуктов врезаны в поперечный лоток 48 приема нефтепродуктов с патрубком 49, соединенным гибким шлангом 50 с лотком 51 для отвода нефтепродуктов. В нижнюю часть лотка 51 отвода нефтепродуктов врезан патрубок с задвижкой 52. К лотку 48 приема нефтепродуктов и к треугольным лоткам 47 с противоположной стороны жестко крепятся трубы 53 с щелевыми прорезями 54, выполненными в их нижней части. Торцы труб 53 имеют фланцы и заглушки 55.

В верхнюю часть труб 53 врезаны патрубки 56 для выпуска воздуха и патрубки 57 для подачи сжатого воздуха в полости труб 53 с гибкими шлангами 58.

К заглушкам 55 приварены скобы 59, внутри которых размещены направляющие стержни 60, жестко закрепленные со стенками корпуса 1 нефтеловушки.

Нефтеловушка-фильтр работает следующим образом.

Исходная вода по трубам 4 с раструбами 5 поступает в приемную камеру 3. Из камеры 3 вода, проходя через наклонные пластины 7, гасит скоростной напор и распределяется в вертикальном и горизонтальном направлениях нефтеловушки, чем обеспечивается равномерность поступления очищаемой воды на отстаивание.

Взвешенные вещества осаждаются в нижней части пирамидальных днищ 2 нефтеловушки, а нефтепродукты всплывают, образуя слой на поверхности жидкости, и удерживаются перегородкой 8. Вода, пройдя нефтеудерживающую перегородку 8, за счет перепада уровней в нефтеловушке и в лотке 12 сбора очищенной воды фильтруется через фильтрующий материал 11 из блочного открытоячеистого пенополиуритана, размещенного между параллельными пластинами 10. При этом за счет толщины пластин 10 между блочным фильтрующим материалом 11 образуется зазор, благодаря чему значительно увеличивается площадь фильтрации или грязеемкость фильтрующего материала.

Пенополиуритан, обладая олеофильными свойствами, задерживает в своих порах масла, нефтепродукты и мелкодисперсную взвесь.

После прохождения фильтрующего материала 11 вода поступает в лоток 12 сбора очищенной воды, откуда переливается в лоток 15 отвода очищенной воды. Из лотка 15 отвода очищенной воды через патрубок 16 при открытой задвижке 17 вода поступает потребителю или на дальнейшую обработку.

По мере загрязнения пор фильтрующего материала происходит увеличение гидравлического сопротивления фильтрации, что вызывает повышение уровня воды в нефтеловушке. При достижении заданной отметки уровня воды в нефтеловушке фильтрующий материал 11 выводится в режим регенерации. Для промывки фильтрующего материала 11 и удаления промывной воды концентрический сифон 20 должен быть заряжен. Зарядка сифона производится при закрытых задвижках 23, 24 на всасывающих трубах 21, на отводной трубе 25. Через открытый вентиль 30, при открытом вентиле 31 выпуска воздуха концентрический сифон 20 заполняют водой. После заполнения сифона 20 водой закрывают вентили 30 и 31 и открывают задвижки 23 и 24 на всасывающих трубах 21. Зарядку сифона необходимо производить после снижения объема воды в концентрическом сифоне 20 за счет выделения газа из протекающей через него воды.

За счет каната, охватывающего два блока, наматываемого на барабан, приводимый во вращение электродвигателем 19 и управляемый при помощи концевых выключателей, тележка 18 начинает перемещаться. Вместе с тележкой 18 перемещаются концентрический сифон 20 и емкость 32 регенерационного раствора. Перемещение концентрического сифона 20 и емкости 32 вызывает перемещение всасывающих труб 21 и труб 35 подачи регенерационного раствора, вдавленных в фильтрующий материал 11 с двух противоположных сторон (фиг.4, 5) в первой и второй секциях нефтеловушки. При перемещении труб 21 и 35 по их боковым поверхностям со стороны щелевых прорезей начинают скользить внутренние поверхности сетчатых цилиндров 39, расположенных эксцентрично по отношению к трубам 21 и 35, вызывая вращение сетчатых цилиндров 39. Поступательное перемещение труб 21 и 35 и поступательно-вращательное перемещение сетчатых цилиндров 39, вдавленных с двух противоположных сторон в фильтрующий материал 11, отжимают его. Отжатием пенополиуритана в водной среде достигается практически полное восстановление его поглощающей способности.

Одновременно с отжатием фильтрующего материала 11, при открытой задвижке 26 на отводной трубе 25 концентрического сифона 20, через щелевые прорези 22 за счет разности отметок уровней жидкости в лотке 12 сбора очищенной воды и в лотке 27 отвода промывной воды происходят промывка сжатого фильтрующего материала 11 и удаление загрязнений в лоток 12 отвода промывной воды. Гидравлическое сопротивление сжатого фильтрующего материала (пенополиуритана) увеличивается незначительно. При сжатии пенополиуритана в 3 раза удельная поверхность возрастает с 14,55 до 44,4 см^-1, т.е. также в 3 раза. Пористость же снижается с 97,7 до 93,7% т.е. на 6,2% Это обстоятельство позволяет эффективно проводить промывку сжатого фильтрующего материала. В случае сильного загрязнения фильтрующего материала 11 и снижения эффективности регенерации отжимом и промывкой предусмотрена промывка фильтрующего материала регенерирующим раствором или горячей водой. Для этого при открытом вентиле 34 выпуска воздуха через вентиль 33 производят заполнение емкости 32 регенерирующим раствором (например, перекиси водорода) или горячей водой. Открывают задвижки 36 или 37 на трубе 35 подачи регенерационного раствора и включают в работу узел регенерации фильтрующего материала 11. Регенерационный раствор или горячая вода через щелевую прорезь 38 труб 35 поступает в сжатый фильтрующий материал 11, проходит через него, снимая загрязнения, засасывается в прорезь 22 всасывающей трубы 21, находящейся с противоположной стороны фильтрующего материала 11 (фиг.4, 5), и через концентрический сифон 20 удаляется в лоток 27 отвода промывной воды и затем через патрубок 28 при открытой задвижке 29 удаляется.

Для работы узла выгрузки осадка из осадочной части нефтеловушки необходимо произвести зарядку концентрических сифонов 43 (см. зарядку концентрических сифонов 20 узла регенерации фильтрующего материала 11).

При заполнении осадком пирамидальных днищ 2 открывают задвижку 42 на трубе 41 и задвижку 45 на трубе 44. Осадок под воздействием гидростатического давления столба жидкости, равного глубине жидкости в нефтеловушке, и разрежения в концентрическом сифоне 43 из пирамидального днища 2 поступает в бункер 46 приема осадка.

Разрежение в концентрическом сифоне 43 создается за счет разности отметок зеркала воды в нефтеловушке и уровня жидкости в бункере 46 приема осадка. По мере заполнения осадком бункера 46 и сокращений разности отметок в нефтеловушке и бункере 46 поступление осадка снижается и при достижении этой разности величины, равной сумме гидравлических потерь от входа осадка до выхода в бункер 46, выгрузка осадка прекращается. После прекращения поступления осадка в бункер 46 закрывают задвижку 45 на отводной трубе 44, сливают надосадочную жидкость из бункера 46 и выгружают осадок. При открытии задвижки 45 на отводной трубе 44 узел выгрузки осадка включают в работу.

При работе концентрического сифона наблюдается пульсация вакуума и может достигать 10% осредненного вакуума, что препятствует засорению в трубах транспортирующих осадок.

Так как взвешенные вещества по длине нефтеловушки выпадают неравномерно, то в каждом пирамидальном днище 2 осадок будет отличаться качественно, т.е. по фильтруемости, гранулометрическому составу и т.д. Поэтому выгрузка осадка из каждого пирамидального днища 2 предусмотрена отдельно через свой концентрический сифон 43 в свое отделение бункера 46.

Всплывающие нефтепродукты концентрируются между треугольных лотков 47, снижающих открытую площадь зеркала воды нефтеловушки. При достижении толщины слоя нефтепродуктов, который может достигать 0,1 м, открывают вентиль на патрубке 56 выпуска воздуха и из трубы 53, расположенной в конце нефтеловушки, через патрубок 57 вытесняется воздух за счет поступления воды через щелевую прорезь 54. Плавучесть трубы 53 снижается, треугольные лотки 47 погружаются в жидкость и заполняются переливающимися через их кромки нефтепродуктами. Затем в полость трубы 53 подается сжатый воздух через патрубок 56. Сжатый воздух через щелевую прорезь 54 вытесняет воду из полости трубы 53, повышая ее плавучесть. Треугольные лотки 47 перемещаются вверх. Такую же операцию повторяют с противоположной трубой 53 в начале нефтеловушки, но при этом нефтепродукты из треугольных лотков 47 поступают в поперечный лоток 48 приема нефтепродуктов, откуда по патрубку 49 и гибкому шлангу 50 нефтепродукты поступают в лоток 51 нефтеловушки. После окончания сбора нефтепродуктов с поверхности зеркала воды плавучесть трубы 53 повышают вводом в ее полость сжатого воздуха. По мере заполнения нефтепродуктами лотка 51 открывают задвижку 52 и нефтепродукты удаляют за пределы нефтеловушки.

Таким образом изобретение позволяет производить механический отжим фильтра с одновременной его промывкой очищенной водой или регенерационным раствором; повысить площадь фильтрующего материала; обеспечить равномерность отвода отстоенной воды из нефтеловушки при сравнительно высокой производительности фильтрации; улучшить условия удаления нефтепродуктов с поверхности зеркала воды нефтеловушки; обеспечить выгрузку осадка из нефтеловушки за счет гидростатического давления слоя жидкости и разрежения, создаваемого концентрическими сифонами; производить выгрузку осадка с разным гранулометрическим составом, что обеспечивает эффективность дальнейшей обработки осадка по его обезвоживанию; удалять из осадка газовые включения, которые могут быть на его частицах, за счет разрежения, создаваемого в концентрических сифонах при выгрузке осадка, что в дальнейшем улучшает условия сгущения осадка отстаиванием.

Нефтеловушка - фильтр состоит из корпуса с пирамидальными днищами, средства для сбора нефти с поверхности жидкости, фильтра. Фильтр выполнен из блочного упругого фильтрующего материала, размещенного между горизонтальными параллельными пластинами в торцевой стенке корпуса. В фильтр вдавлены всасывающая труба концентрического сифона с одной стороны и труба подачи регенерирующего раствора - с другой стороны, на концах которых надеты эксцентричные сетчатые цилиндры. Регенерация фильтра осуществляется путем отжима с одновременной промывкой при перемещении вдавленных труб вдоль его поверхности. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. НЕФТЕЛОВУШКА-ФИЛЬТР, включающая в себя корпус, фильтр, узел выгрузки и бункер приема осадка, нефтеотводящий лоток, трубы подачи исходной воды, отличающаяся тем, что она снабжена системой регенерации фильтра, состоящей из размещенных на тележке с электроприводом концентрического сифона с отводной и всасывающей трубами и емкости регенерирующего раствора с трубой подачи его на фильтр, который выполнен в виде блочного упругого фильтрующего материала, размещенного между горизонтальными параллельными пластинами, установленными в торцевой стенке корпуса нефтеловушки, при этом всасывающая труба концентрического сифона и труба подачи регенерирующего раствора снабжены эксцентрично размещенными на них сетчатыми цилиндрами и вдавлены с противоположных сторон в фильтрующий материал, а корпус снабжен несколькими пирамидальными днищами. 2. Нефтеловушка-фильтр по п.1, отличающаяся тем, что узел выгрузки осадка выполнен в виде концентрических сифонов, всасывающие трубы которых размещены в нижних частях пирамидальных днищ, а отводящие соединены с бункером приема осадка. 3. Нефтеловушка-фильтр по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена средством сбора нефти с поверхности, соединенным с нефтеотводящим лотком и выполненным в виде размещенных на поверхности воды, заглушенных с торцов и имеющих снизу продольные прорези труб, между которыми закреплены продольные и сообщенный с ними с одной стороны поперечный треугольные лотки сбора нефтепродуктов.