Устройство для опреснения и очистки минерализованной воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей Российский патент 2020 года по МПК C02F1/58 C02F1/22 C02F1/30 C02F1/50 C02F103/08 

Изобретение относится к средствам для опреснения и очистки минерализованной, в частности морской и грунтовой, воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей.

Известны устройства для опреснения воды химического, дистилляционного и ионного типов и основанные на принципах обратного осмоса, электродиализа и кристаллизации (https://electrosam.ru/glavnaja/jelektroobustrojstvo/opresniteli/).

При химическом опреснении используются дорогостоящие, а главное - токсичные соли бария. Производительность такого опреснения невысока, поскольку ограничена низкой скоростью протекания реакции выпадения осадка.

При очистке с помощью дистилляторов образуется большой объем накипи, способствующей разрушению трубопроводов, что требует использования специальных присадок против накипи, повышает стоимость конечного продукта и существенно ограничивает срок службы устройства.

Ионное опреснение достаточно сложно и дорогостояще как требующее большого количества химикатов. Производительность такого опреснения ограничена невысокой скоростью протекания процесса ионной диффузии.

Опреснение на принципе обратного осмоса использует полупроницаемые мембраны из ацетата целлюлозы, разрушающиеся при превышении давлением воды определенного предела, что ограничивает производительность устройства. Уменьшение образования нежелательных отложений солей в полостях труб требует применения ингибиторов осадкообразования, а снятие осадков солей с поверхности мембран - системы химической промывки.

Все вышеупомянутые опреснители не являются экологически чистыми и не предназначены для очистки воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей.

Производительность электродиализных опреснителей при значительных затратах электроэнергии невысока, поскольку ограничена скоростью протекания ионов солей через мембрану и существенно зависит от содержания солей в опресняемой воде. Эти устройства не предназначены для очистки воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей.

Известно устройство для опреснения и очистки минерализованной воды с использованием гидратообразующего газа, включающее средство для замораживания воды (RU 2380321).

Известное устройство при его использовании требует значительных материально-технических и энергетических затрат, связанных с предварительным поиском газовых фонтанов на морском дне, последующей транспортировкой устройства к их местонахождению и обратно, перемещением заполненного водой устройства на плавучее средство, его доставкой и выгрузкой на берег. Производительность устройства весьма невысока ввиду ограниченности объема воды, опресняемой за один цикл, и немалой продолжительности самого цикла. Устройство не предназначено для очистки воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей.

Известны устройства для опреснения и очистки воды, включающие средство для замораживания воды (SU 1058894, SU 1243762, SU 1328299).

Эти устройства не предназначены для получения из опресняемой воды нефтепродуктов, жиров и органических примесей.

Однако опресняемая вода (особенно морская) обычно содержит в своем составе не только соли, но и нефтепродукты, попадающие в воду при судоходстве и сливаемые судами в портах, и жиры как результат слива в воду отходов жизнедеятельности человека, и органические примеси (мелкие живые организмы), ухудшающие качество опресненной воды, но пригодные для использования в других целях.

Устройства, предназначенные для опреснения и очистки минерализованной воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей не обнаружены.

Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в создании экологически чистого и экономичного устройства для опреснения и очистки минерализованной воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для опреснения и очистки минерализованной воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей содержит последовательно соединенные средство для замораживания, средство для дробления замороженной воды и гидросепаратор.

Средство для замораживания может состоять из последовательно соединенных блока подачи сжиженного газа и вместилища, выход которого является выходом средства для замораживания.

Для лучшей очистки воды от нерастворимых примесей может производиться ее предварительная очистка с помощью механического фильтра, например сетки, через которую вода закачивается во вместилище средством для подачи воды, например насосом.

После очистки воды от нерастворимых примесей может производиться разделение ее на две фракции в дополнительном гидросепараторе, наименее плотная из которых (менее соленая) направляется в гидросепаратор.

Для обеззараживания минерализованной воды и повышения качества разделения ее на различные по плотности составляющие перед сепарацией может быть использован СВЧ излучатель.

Вода, поступающая в гидросепаратор из дополнительного гидросепаратора, может быть подвергнута обеззараживанию с помощью средства для обеззараживания, выполненного, например, в виде средства для кварцевания.

Для увеличения скорости движения направляемого во вместилище потока воды между его входом и выходом дополнительного гидросепаратора может быть введен дополнительный насос.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для опреснения и очистки воды; на фиг. 2 - конструкция устройства.

Устройство для опреснения и очистки воды содержит средство для замораживания 1, состоящее из вместилища 2 для воды и блока подачи 3 сжиженного газа, датчик 4 достижения заданной температуры корпуса вместилища 2, средство для дробления 5 замороженной воды, средство для выгрузки содержимого из вместилища в виде заслонки 6, сито 7, СВЧ излучатель 8, гидросепаратор 9, фильтр 10 для отделения нерастворимых примесей, насос 11, дополнительный гидросепаратор 12, средство для кварцевания 13.

Устройство для опреснения и очистки воды работает следующим образом.

В заполненное морской, грунтовой или иной минерализованной водой вместилище 2 заливают сжиженный газ из блока подачи 3 через его обратный клапан. Поскольку температура сжиженного газа весьма низка (не выше -160°С), под его воздействием вода превращается в цельную хрупкую массу. По достижении фиксируемой датчиком 4 температуры замороженной воды, при которой она достигает достаточной степени хрупкости, ее размельчают с помощью средства для дробления 5 (выполненного, например, в виде пушки Гаусса, установленной в корпусе вместилища 2). Раздробленную замороженную воду выгружают из средства для дробления 5 либо опрокидывая его, либо опуская его дно, либо открывая заслонку 6 вручную или с помощью двигателя, вследствие чего замороженная вода поступает через сито 7, препятствующее выгрузке оставшихся после дробления крупных кусков, по трубопроводу в размещенный под средством для дробления 5 гидросепаратор 9. В процессе перемещения раздробленной массы по прозрачному для СВЧ излучения трубопроводу ее облучают (для ее обеззараживания, ускорения процесса плавления замороженной воды, а также для предварительного отделения от воды присутствующих в ней примесей) с помощью СВЧ излучателя 8. В гидросепараторе 9 производят разделение замороженной воды на различные по плотности фракции (опресненную воду, нефтепродукты, жиры, нерастворимые в воде органические примеси, морскую воду для получения морской соли, медицинских препаратов, косметических средств и пр.), которые собирают в отдельные емкости.

Опреснение воды, содержащей нерастворимые примеси, предваряют ее очисткой от них. Для этого воду закачивают в дополнительный гидросепаратор 12 насосом 11 через механический фильтр 10 (например, сетку). Задержанные фильтром 10 органические примеси собирают в отдельную емкость для использования в качестве корма для животных или в качестве топлива. Для повышения качества опреснения воды ее пропускают через дополнительный гидросепаратор 12, в котором производят отделение менее плотной фракции (менее соленой), которую направляют в средство для дробления 5 от более плотной фракции (более соленой), которую собирают в отдельную емкость для использования при выращивании аквакультур, получения морской соли и пр.

Изобретение относится к средствам для опреснения и очистки минерализованной, в частности морской и грунтовой, воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей. Устройство содержит последовательно соединенные средство для замораживания 1, средство для дробления замороженной воды 5 и гидросепаратор 9, выходы которого являются выходами для различных по плотности фракций. Средство для замораживания 1 содержит последовательно соединенные блок подачи сжиженного газа и вместилище, выход которого является выходом средства для замораживания. Устройство может содержать последовательно соединенные фильтр для отделения нерастворимых примесей 10 и средство для подачи воды 11, выход которого связан с входом средства для замораживания 1. Выход фильтра для отделения нерастворимых примесей 10 связан с входом средства для замораживания 1 через дополнительный гидросепаратор 12. Устройство также может включать СВЧ-излучатель 8 и средство для обеззараживания воды 13, выполненное в виде средства для кварцевания. Предложенное устройство является экологически чистым и экономичным. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для опреснения и очистки минерализованной воды и получения из нее нефтепродуктов, жиров и органических примесей, содержащее последовательно соединенные средство для замораживания, средство для дробления замороженной воды и гидросепаратор, выходы которого являются выходами для различных по плотности фракций.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для замораживания содержит последовательно соединенные блок подачи сжиженного газа и вместилище, выход которого является выходом средства для замораживания.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит последовательно соединенные фильтр для отделения нерастворимых примесей и средство для подачи воды, выход которого связан со входом средства для замораживания.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что выход фильтра для отделения нерастворимых примесей связан со входом средства для замораживания через дополнительный гидросепаратор.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что содержит СВЧ-излучатель.

6. Устройство по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что содержит средство для обеззараживания воды, выполненное, например, в виде средства для кварцевания.