УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ И РЕКУПЕРАЦИИ МАСЛА И ВОДЫ И СИСТЕМА ПО АВТОМАТИЧЕСКОМУ РАЗДЕЛЕНИЮ И РЕКУПЕРАЦИИ МАСЛА И ВОДЫ В МОРЕ Российский патент 2012 года по МПК C02F1/40 

Область техники

Настоящее изобретение относится к методике отделения воды от нефтепродуктов, в частности к системе автоматического сепарирования и регенерации нефтепродуктов из льяльных вод.

Уровень техники

Очистка нефтесодержащих вод, образующихся на круизных судах, считается одной из наиболее сложных проблем века, связанных с защитой окружающей среды. В общем случае, загрязнение нефтепродуктами можно разделить на три типа: вызванное морским транспортом, вызванное промышленной деятельностью в прибрежных районах и появившееся во внутренних акваториях. Загрязнение внутренних водоемов, возникшее в результате прямого сброса неочищенных льяльных вод из машинных отделений круизных судов, относится к загрязнению внутренних водоемов (включая реки и озера) по типу разлива нефтепродуктов. Данный тип загрязнения наносит сильный удар по хрупкой экологической системе внутренних вод Китая. Негативное воздействие наблюдается на озере Дианчи, в провинции Юннань в Китае, поэтому в настоящее время властями запрещен вход в воды озера всем судам с дизельными двигателями. Загрязнение, вызванное той же самой причиной, имеет место на участке «Три Ущелья» реки Янцзы. Кроме того, в июле 2007 года морское агентство Наньинг (провинции Цзянсу, Китай) установило требование о блокировании сливных отверстий всех судов, курсирующих на участке Наньинг реки Янцзы. Однако данный метод не может решить проблему загрязнения нефтепродуктами раз и навсегда. В Китае огромное количество судов с дизельными двигателями производят много льяльных вод. Если не использовать при очистке льяльных вод эффективные методы, то это, так или иначе, приведет к загрязнению внутренних водоемов даже при запрещении прямого сброса. Поэтому ключевой стратегией борьбы с загрязнением нефтепродуктами является поиск эффективного способа очистки льяльных вод. Характеристики льяльных вод требуют специального рассмотрения: во-первых, содержание нефтепродуктов на разных уровнях льяльных вод сильно меняется, от нескольких мг/л на нижнем уровне до нескольких сотен мг/л на верхнем уровне. В результате этого увеличивается сложность очистки. Во-вторых, машинные отделения большинства судов имеют небольшие размеры. Оборудование для сепарации нефтепродуктов должно быть компактным и высокоэффективным. В-третьих, суда находятся в движении. Поэтому оборудование для сепарации нефтепродуктов должно быть спроектировано таким образом, чтобы обеспечивать высокую эффективность и стабильность работы при бортовой и килевой качке. Оборудование, представленное в данном изобретении, является именно таким устройством, предназначенным для очистки льяльных вод, образующихся на круизных судах (как для морских условий, так и для внутренних водоемов). В-четвертых, в соответствии с Резолюцией МЕРС.107(49), принятой Международной морской организацией, - "Пересмотренное Руководство и технические требования к оборудованию для предотвращения загрязняющих выбросов из трюмов машинных отделений судов, " - оборудование, препятствующее загрязнению, должно выдерживать прохождение сквозь него конкретной среды с концентрацией нефтепродуктов 100% в течение пяти минут без какого-либо вреда для самого оборудования. Данное специальное требование является необходимым условием для проектирования устройств данного типа, предотвращающих загрязнение окружающей среды.

Описание изобретения

Данное изобретение относится к автоматическим системам для отделения воды от нефтепродуктов, предназначенным для одновременной обработки льяльных вод, образующихся в процессе движения судна. Данное изобретение является результатом доработки Китайского патента "Автоматическое устройство для отделения воды от нефтепродуктов и регенерации" (Патент No. CN 200510040609.2).

Область техники данного изобретения включает в себя следующее.

Автоматическую систему по отделению нефтепродуктов от воды и регенерации, включающую в себя три цилиндрических танка А (1), В (2), и С (3). В верхней части каждого танка расположены коллекторы для нефтепродуктов (4, 5, 6), которые связаны с танком посредством отверстий и могут выполнять регенерацию нефтепродуктов из загрязненной воды. На танке А (1) также расположена впускная труба (20). Неочищенная вода закачивается в танк А (1) по впускной трубе (20). Она стекает в нижнюю часть танка через регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией (10), который в верхней части танка А (1) соединен с впускной трубой (20). Распределитель воды (10) представляет собой раструб без днища в виде перевернутого конуса, который своим нижним отверстием соединен с впускной трубой (20). В нижней части танка А (1) находится сточный коллектор (16), на котором закреплен блок в форме бруска (13) для отделения воды от нефтепродуктов. Этот блок (13) сначала обернут нетканым полотном, выполненным из маслостойкого материала НК (35), а затем обвязан шнуром из того же материала (34), а поверх шнура обернут нетканым полотном из того же материала (36) (Упомянутый выше маслостойкий материал НК изготовлен компанией Nanjing Greenshield Environmental Equipments Co., Ltd.). Сточный коллектор (16) танка А (1) имеет одну выпускную трубу (24), которая соединяется с впускной трубой (21) танка В (2) и регулирующим распределителем воды с предварительной сепарацией (11) в верхней части танка В (2). Вода, очищенная в танке А (1), направляется к распределителю воды (11) в танке В (2); она затем стекает через распределитель воды (11) к фильтру (14), предусмотренному в нижней части танка В (2). Фильтр (14) заполнен активированным углем (размер зерна: 14-18 меш). Поэтому вода дополнительно очищается в фильтре (14) и затем через сточный коллектор (17) в нижней части танка В (2) направляется по впускной трубе (22) к регулирующему распределителю воды с предварительной сепарацией (12) в верхней части танка С (3). Блок отделения воды от нефтепродуктов в форме бруска (15), установленный на сточном коллекторе (18) в нижней части танка С (3), изготовлен таким же способом, как и вышеуказанный блок (13) на танке А (1). Вода, которая уже дважды проходила очистку, очищается в третий раз и стекает по выпускной трубе (26) через сточный коллектор (18) танка С (3). Затем ее направляют в водяную цистерну системы охлаждения и используют в качестве охлаждающей воды для судового двигателя. Блок отделения воды от нефтепродуктов в форме бруска (13), как сказано выше, выполнен из жесткой перфорированной трубы, сначала обернутой маслостойким нетканым полотном, изготовленным из высокогидрофильного маслостойкого материала, затем обвязанной шнуром, изготовленным из того же материала, и еще раз обернутой нетканым полотном из того же материала.

В указанной выше системе отделения воды от нефтепродуктов и регенерации все регулирующие распределители воды с предварительной сепарацией в трех танках имеют одинаковую конструкцию. Распределители воды включают в себя раструбы в виде перевернутого конуса, которые отличаются концентрическими винтовыми пазами на внутренней стенке.

Механизм работы автоматической системы отделения от нефтепродуктов и регенерации, описанный в настоящем изобретении, работает следующим образом.

При накоплении сточных вод в машинном отделении до определенной высоты, они откачиваются (вручную или автоматическим способом) через фильтр, заполненный активированным углем, чтобы отфильтровать часть взвешенных нефтепродуктов и твердых частиц. Затем вода направляется в регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией (10) в танк А (1). После предварительной сепарации в распределителе воды, отделенные нефтепродукты проходят регенерацию в коллекторе для нефтепродуктов, расположенном в верхней части танка. Сточная вода после предварительной сепарации перекачивается насосом через блок отделения воды от нефтепродуктов в форме бруска (13) в нижней части танка А. Нефтепродукты, содержащиеся в сточных водах, отфильтровываются из данного блока и автоматически отправляются в коллектор для нефтепродуктов, расположенный на танке, и проходят регенерацию.

Сточные воды, обработанные в танке А, направляются в регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией (11) в верхней части танка В, затем стекают в фильтр (14), изготовленный из активированного угля, где из сточной воды удаляются оставшиеся эмульгированные капли нефтепродуктов. После этого вода направляется через выпускную трубу танка В в регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией (12) в верхней части танка С. Тем же способом, что и в танке А, нефтепродукты из сточной воды отфильтровываются за пределы блока отделения воды от нефтепродуктов в форме бруска (15), и автоматически направляются в коллектор нефтепродуктов в верхней части танка и проходят регенерацию. После выполнения устройством (15), расположенным в танке С, процесса отделения воды от нефтепродуктов, содержание нефтепродуктов в сточной воде будет меньше 5,0 мг/л. Кроме того, вода после обработки направляется в цистерну хранения воды системы охлаждения двигателя. Таким образом осуществляется регенерация и воды, и нефтепродуктов.

Использование регулирующих распределителей воды с предварительной сепарацией в данной системе сепарации воды от нефтепродуктов конструктивно обеспечивает быстрое снижение скорости потока сточных вод, когда диаметр потока резко увеличивается, что соответственно облегчает коагуляцию капель нефтепродуктов. Кроме того, наличие концентрических круглых винтовых пазов на внутренней стенке распределителей воды обеспечивает нахождение нефтепродуктов на поверхности сточных вод и их движение в сторону верхнего края распределителей воды, в то время как вода из сточных вод находится в нижней части распределителей воды и движется вдоль перпендикуляра к пазам. Различие в путях движения нефтепродуктов и воды порождают дополнительную разность скоростей, которая, в сочетании с различной концентрацией нефтепродуктов и воды, может увеличить эффективность отделения воды от нефтепродуктов. Оборудование распределителей воды может также успешно контролировать поперечную турбулентность, вызванную бортовой качкой судна. Распределитель воды служит не только для повышения эффективности очистки от нефтепродуктов при экономии пространства, но также служит для улучшения стабилизации потоков смеси в танках во время бортовой качки.

Данное автоматическое устройство для разделения и воды от нефтепродуктов, и регенерации отличается небольшими размерами и весом. Оно демонстрирует великолепную эффективность работы в процессе обработки льяльных вод, содержащих различное количество нефтепродуктов, при этом содержание нефтепродуктов в воде после обработки не превышает 5,0 мг/л. Вода с таким низким содержанием нефтепродуктов может быть повторно использована на судне в качестве охлаждающей воды, что эффективно экономит запасы пресной воды, которая особенно ценна во время морских переходов. Система в целом демонстрирует стабильную эффективность работы.

Автоматическая система отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, описанная в настоящем изобретении, также может использоваться при аварийных разливах нефтепродуктов, которые случаются при морских перевозках. Она может не только уменьшить ущерб, наносимый окружающей среде, но также эффективно выполнить регенерацию разлитой нефти.

Описание чертежей

Фиг.1 - основная схема автоматической системы отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, описанной в настоящем изобретении.

Фиг.2 - основная схема блока отделения воды от нефтепродуктов в форме бруска.

Фиг.3 - основная схема регулирующего распределителя воды с предварительной сепарацией

На указанных выше фигурах: 1 танк А; 2 танк В; 3 танк С; 4 коллектор нефтепродуктов танка А; 5 коллектор нефтепродуктов танка В; 6 коллектор нефтепродуктов танка С; 7 труба регенерации нефтепродуктов танка А; 8 труба регенерации нефтепродуктов танка В; 9 труба регенерации нефтепродуктов танка С; 10 регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией танка А; 11 регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией танка В; 12 регулирующий распределитель воды НК с предварительной сепарацией танка С; 13 блок НК для отделения воды от нефтепродуктов танка А; 14 фильтр с активированным углем танка В; 15 блок НК для отделения воды от нефтепродуктов танка С; 16 сточный коллектор танка А; 17 сточный коллектор танка В; 18 сточный коллектор танка С; 19 насос; 20 впускная труба для льяльных вод (неочищенная вода); 21 впускная труба танка В; 22 впускная труба танка С; 23 расходомер; 24 выпускная труба танка А; 25 выпускная труба танка В; 26 выпускная труба танка С; 27 сливное отверстие; 28 водяной манометр; 29 пульт управления; 30 фильтрующий стержень из спеченного активированного угля

Предпочтительные примеры осуществления

Пример осуществления 1

Автоматическая система отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, как показано на Фигуре 1. Водяной манометр (28), фильтрующий стержень (30), насос (19) и расходомер (23) установлены на впускной трубе (20). Впускная труба (20) входит в верхнюю часть танка А и соединяется в нем с распределителем воды (10). Диаметр верхнего отверстия раструба в виде перевернутого конуса составляет 160 мм, а нижнего отверстия - 16 мм. Высота раструба составляет 40 мм. На внутренней стенке раструба имеются круглые концентрические винтовые пазы. Танк А (1) изготовлен из нержавеющей стали, его диаметр равняется 200 мм, высота - 800 мм, сверху на танке расположен коллектор для нефтепродуктов (4), связанный с танком отверстием, сверху на коллекторе расположена труба регенерации (7). В нижней части танка А (1) находится сточный коллектор (16), в нем имеются три круглых отверстия, просверленных на одинаковом расстоянии друг от друга, каждое отверстие предназначено для крепления основания (38), на котором установлен блок НК для отделения воды от нефтепродуктов в форме бруска (13). Сточный коллектор (16) танка А (1) соединен с впускной трубой (21) танка В (2). Труба (21) входит в верхнюю часть танка В и соединяется в нем с распределителем воды (11). Конструкция распределителя воды (11) танка В (2) такая же, как распределителя (10) танка А. Танк В также изготовлен из нержавеющей стали, его диаметр равняется 200 мм, высота - 800 мм. Сверху на танке расположен коллектор для нефтепродуктов (5), связанный с танком отверстием, сверху на коллекторе расположена труба регенерации (8). В нижней части танка В (2) расположен сточный коллектор (17) с закрепленным фильтром (14), изготовленным из активированного угля (размер зерна: 14-18 меш). Сточная вода, обрабатываемая в танке В, через выпускную трубу (25), расположенную в нижней части танка В (2), направляется в танк С (3) через впускную трубу (22), которая соединена с выпускной трубой (25). После этого она сначала обрабатывается в регулирующем распределителе воды для предварительной обработки (12) в танке С (3), а затем стекает в нижнюю часть танка и из нее удаляются нефтепродукты в блоке НК отделения воды от нефтепродуктов (15). После обработки вода направляется в цистерну для хранения воды системы охлаждения через выпускную трубу (26) сточного коллектора (18), расположенного в нижней части танка С (3). Вышеуказанный блок НК отделения воды от нефтепродуктов в форме бруска (15) изготовлен из перфорированной трубы из нержавеющей стали или пластика, сначала обернутой маслостойким нетканым полотном из материала НК (35) (изготовленным компанией Nanjing Greenshield Environmental Equipments Co., Ltd.), и затем обвязана в пять слоев шнуром(34), изготовленным из того же материала, и обернутой тем же нетканым полотном в два слоя поверх шнура (36). В днище сточного коллектора (18) имеется выпускная труба (26), по которой обработанная вода поступает в цистерну для хранения воды.

При использовании системы, проиллюстрированной в примере осуществления 1, содержание нефтепродуктов в необработанной воде и в обработанной воде, соответственно, представлено в следующей таблице (при расходе на впуске 200 л/ч).

Содержание нефтепродуктов в пробе воды (мг/л) необработанная 1,06 20,33 212,55 196,02 обработанная 0,40 1,01 2,03 2,00 примечание: испытательное устройство: анализатор нефтепродуктов СОМА (тот же самый и далее по тексту)

Пример осуществления 2

Автоматическая система отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, в которой используется та же основная конструкция, что и в вышеуказанном примере осуществления 1. Отличительными особенностями являются: изменение диаметров нижних отверстий регулирующих распределителей воды с предварительной сепарацией (10,11,12) на 26 мм и изменение высоты раструба на 30 мм.

При использовании системы, проиллюстрированной в примере осуществления 1, содержание нефтепродуктов в необработанной воде и в обработанной воде, соответственно, представлено в следующей таблице (при расходе 500 л/ч на впуске).

Содержание нефтепродуктов в пробе воды (мг/л) необработанная 1,50 2,43 1.97 3,98 обработанная 0,49 0,51 0,55 0,50

Пример осуществления 3

Автоматическая система отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, в которой используется та же основная конструкция, что и в вышеуказанном примере осуществления 1. Отличительными особенностями являются: изменение диаметров нижних отверстий регулирующих распределителей воды с предварительной сепарацией (10, 11, 12) на 20 мм, и изменение высоты раструба на 30 мм.

При использовании системы, проиллюстрированной в примере осуществления 3, содержание нефтепродуктов в необработанной воде и в обработанной воде, соответственно, представлено в следующей таблице (при расходе 400 л/ч на впуске):

Содержание нефтепродуктов в пробе воды (мг/л) необработанная 2,09 17,10 223,33 298,66 обработанная 0,49 0,51 2,30 2,45

Пример осуществления 4

Автоматическая система отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, в которой используется та же основная конструкция, что и в вышеуказанном примере осуществления 1. Отличительными особенностями являются: изменение диаметров нижних отверстий регулирующих распределителей воды с предварительной сепарацией (10, 11, 12) на 20 мм, и изменение высоты раструба на 35 мм.

При использовании системы, проиллюстрированной в примере осуществления 1, содержание нефтепродуктов в необработанной воде и в обработанной воде, соответственно, представлено в следующей таблице (при расходе 200 л/ч на впуске).

Содержание нефтепродуктов в пробе воды (мг/л) необработанная 254 255 206 233 обработанная 1,93 3,21 2,89 2,26

Пример осуществления 5

Автоматическая система отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, в которой используется та же основная конструкция, что и в вышеуказанном примере осуществления 1. Содержание нефтепродуктов в необработанной и обработанной воде было проверено Сертифицированной организацией по проведению экологического мониторинга Jiangsu Environmental Monitoring Center (Центр Экологического мониторинга провинции Цзянсу). Результаты проверки содержания нефтепродуктов в необработанной воде и в обработанной воде представлены в следующей таблице (при расходе 200 л/ч на впуске и низком содержании нефтепродуктов в необработанной воде.

Проведен 31 января 2007 года Номер пробы (проба с низким содержанием) Типовой нефтепродукт (мг/л) впуск выпуск 1 1.22 0.46 2 1,47 0.48 3 2,53 0.50 4 1,38 0.51 5 2,19 0.60 6 2,62 0.47 7 1,84 0,46 8 2,06 0,54 Нормативное значение / 15 Соответствие стандарту / Да Средняя эффективность обработки (%) 73,7%

Пример осуществления 6

Автоматическая система отделения воды от нефтепродуктов и регенерации, в которой используется та же основная конструкция, что и в вышеуказанном примере осуществления 1 и примере осуществления 5. Отличительной особенностью является более высокое содержание нефтепродуктов в необработанных льяльных водах, чем в примере осуществления 5. Содержание нефтепродуктов в необработанной и обработанной воде было проверено Сертифицированной организацией по проведению экологического мониторинга Jiangsu Environmental Monitoring Center (Центр Экологического мониторинга провинции Цзянсу). Результаты проверки содержания нефтепродуктов в необработанной воде и в обработанной воде представлены в следующей таблице (при расходе 200 л/ч на впуске и высоком содержании нефтепродуктов в необработанной воде).

Проведен 7 февраля 2007 года Номер пробы (проба с низким содержанием) Типовой нефтепродукт (мг/л) впуск выпуск 1 254 1,93 2 255 3,21 3 206 2,89 4 223 2,26 Стандартное значение / 15 Соответствие стандарту / да Средняя эффективность обработки (%) 98.9%

Изобретение относится к автоматическому устройству для отделения нефтепродуктов от воды и регенерации. Устройство состоит из цилиндрического танка, в верхней части которого расположен коллектор для нефтепродуктов. На танке имеется впускная труба, соединенная с регулирующим распределителем воды с предварительной сепарацией, расположенным в танке. Распределитель воды представляет собой раструб в виде перевернутого конуса. В нижней части танка находится сточный коллектор, на котором закреплен блок в форме бруска для отделения воды от нефтепродуктов. В сточном коллекторе имеется выпускная труба. Блок для отделения воды от нефтепродуктов представляет собой перфорированную трубу, изготовленную из нержавеющей стали или пластика, сначала обернутую нетканым полотном, затем обвязанную шнуром, а затем поверх шнура обернутую нетканым полотном. Вся ткань и шнуры изготовлены из высокогидрофильного маслостойкого материала. Изобретение позволяет снизить содержание нефтепродуктов в льяльных водах. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 пр.

1. Система для отделения нефтепродуктов от воды и регенерации, которая состоит из трех цилиндрических танков А (1), В (2) и С (3); где в верхней части танка А (1) расположен коллектор нефтепродуктов (4), имеющий общее отверстие с танком А (1) и связанный с трубой регенерации нефтепродуктов (7); в верхней части танка А (1) находится впускная труба (20), которая направляет необработанную воду в регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией (10) в верхней части танка А; в нижней части танка А (1) находится коллектор воды (16), на котором закреплен блок НК в форме бруска (13) для отделения воды от нефтепродуктов; коллектор для воды (16) танка А соединен с впускной трубой (21) танка В (2); в верхней части танка В (2) находится коллектор нефтепродуктов (5), связанный с отверстием в танке В (2) и соединенный с трубой регенерации нефтепродуктов (8); в верхней части танка В находится регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией (11), связанный с впускной трубой (21); в нижней части танка В (2) находится коллектор для воды (17), на которой закреплен фильтр, выполненный из активированного угля; коллектор для воды (17) танка В (2) соединен с впускной трубой (22) посредством выпускной трубы (25); вода, обработанная в танке В (2), направляется в регулирующий распределитель воды с предварительной сепарацией (12) в верхней части танка С (3) и там обрабатывается; далее вода стекает вниз на блок НК отделения воды от нефтепродуктов (15) в нижней части танка С (3) и там происходит дальнейшая ее очистка от нефтепродуктов; вода, обработанная таким образом, стекает в цистерну для хранения воды для системы охлаждения через выпускную трубу коллектора для воды (18) в нижней части танка С (3); указанные выше блоки НК отделения воды от нефтепродуктов (13, 15) изготовлены из перфорированных труб (33) из нержавеющей стали или пластика, первоначально обернутых нетканым маслостойким полотном НК (35), затем обвязанных шнурами (34) из того же материала, и, поверх шнура, обернутых нетканым полотном (36) из того же материала.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что распределитель воды (10) представляет собой раструб в виде перевернутого конуса, при этом вышеуказанная впускная труба (20) подсоединяется к нижнему отверстию раструба.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что вышеуказанный раструб вышеуказанного распределителя воды (10) характеризуется наличием круглых, концентрических винтовых пазов на внутренней стенке.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что впускные трубы танка А (1), танка В (2) и танка С (3) соединены с регулирующими распределителями воды с предварительной сепарацией.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что раструбы вышеуказанных распределителей воды (10, 11, 12) в трех танках (1, 2, 3) характеризуются наличием круглых концентрических винтовых пазов на внутренней стенке.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что коллекторы воды (16, 18) в танке А (1) и танке С (3) соответственно скреплены с барьерными блоками для отделения нефтепродуктов, которые изготовлены из НК - волокнистого материала.