Способ очистки поверхности жидкости от жидких плавающих загрязнений и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к устройствам для очистки открытых водотоков и может быть использовано для очистки поверхности воды от нефтепродуктов, например, в акватории порта.

Цель изобретения-повышение эффективности очистки.

На фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - концентраторы загрязнителя, разрез; на фиг.З - общий вид четырехлопастного винта; на фиг.4 - продольный вертикальный разрез лопасти; на фиг.5 - фрагмент горизонтального разреза лопасти.

Способ включает следующие операции: придачу частицам загрязнителя в объеме направления движения к поверхности очищаемой жидкости для их концентрации; генерацию посредством вращательно-турбу- лентных движений взаимно-противоположных горизонтальных ускорений частиц загрязнителя на поверхности потока очищав-- мой жидкости для их взаимоаккумуляции;

удаление загрязнителя с поверхности жидкости посредством последовательных взаимно-противоположных вращательных движений, с уменьшающимися радиусами в сужающемся потоке, скорость которых /л со скоростью движения жидкости /ж при наличии n-го количество вращательное движение обеспечивающих элементов выражается формулой:

Vn

2я

ж

Ё

Х|

ч о

(Я

to

Устройство содержит сужающийся по направлению потока жидкости корпус, выполненный из двух противолежащих поплавковых стенок 1 (фиг.1), содержащий концентраторы 2 (фиг. 1,2) загрязнителя с перфорационными отверстиями 3 (фиг.1,2) в нижней части и зигзагообразными отверстиями 4 (фиг.1) в верхней, и цилиндрические резервуары 5 (фиг.1,3.4,5) с

регулируемыми отверстиями б (фиг.4,5), закрываемыми задвижками 7 (фиг.4,5), закрепленными к первым поплавковым секциям 8 (фиг.3,4,5), соединенными вертикальными перемычками 9 (фиг.3,4,5) с другими секциями и образующими вертикально подвешенную и горизонтально стабильную плавучую дугообразную лопасть 10 (фиг, 1,3); двигатели 11 (фиг,1).

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхности потока жидкости устройство располагается так, чтобы геометрическое сужение поплавковых стенок 1 корпуса происходило по направлению движения жидкости. На поверхности жидкости устройство удерживается при помощи поплавковых стенок 1 корпуса. Загрязненная жидкость, двигаясь потоком на устройство, в первую очередь попадает на концентраторы 2, расположенные в передней расширенной части корпуса. Так как нижняя часть концентраторов 2 погружена в жидкость под углом 45° к ее поверхности против направления течения, то частицы загрязнителя, находящиеся в более глубоких слоях жидкости., получают вертикальное ускорение и впоследствии концентрируется на поверхности жидкости. С целью исключения чрезмерно интенсивного потока нижних слоев жидкости и ее поверхности, могущих разрушить концентрированный слой загрязнителя на поверхности жидкости, нижняя часть концентраторов 2 оборудована перфорационными отверстиями 3. Это позволяет вертикальное ускорение частицам загрязнителя придавать плавно.т.е. порциями и тем самым сохранить неразрушенный поверхностной слой загрязнителя. Для этого, чтобы исключать возможность сквозного прохода частиц загрязнителя через перфорационные отверстия 3, они на последовательно расположенных концентраторах 2 размещены таким образом, чтобы не совпадали друг с другом. Следовательно, частицы загрязнителя, прошедшие через перфорационное отверстие 3 в предыдущем концентраторе 2, обязательно приобретут вертикальное ускорение на последующем.

На поверхности жидкости частицы загрязнителя, в случае их незначительной концентрации, обычно мелкодисперсны. Для большей их концентрации верхняя часть концентраторов 2 содержит зигзагообразные вертикальные отверстия 4. При движении потока очищаемой жидкости с загрязнителем через отверстия 4 создаются турбулентные потоки, что придает частицам загрязнителя взаимно-противоположные ускорения и, тем самым, способствует их

взаимоаккумуляции, т.е. укрупнению. С другой стороны движение очищаемой жидкости по зигзагообразным каналам существенно снижает возможность ее вертикального

взбалтывания, а следовательно, предупреждает рассеивание частиц загрязнителя.

После концентрации загрязнителя на поверхности жидкости она подается на зону вращательного действия дугообразных лопастей 10. При включении двигателей 11 цилиндрические резервуары 5 с плавучими дугообразными лопастями 10 начинают вращаться. Загрязнители поверхности жидкости (например, нефтепродукты на воде)

накапливаются в пространстве между первыми поплавковыми секциями 8 и внешними стенками цилиндрических резервуаров 5, после чего загрязнитель поверхности жидкости через отверстия 6 переливается в

цилиндрические резервуары 5, откуда удаляется посредством насосов (на чертежах не показаны). Величина отверстий 6 регулируется задвижками 7, прикрепленными к первым поплавковым секциям 8,

соединенными вертикальными перемычками 9 с другими секциями и образующими вертикально подвижные и горизонтально стабильные плавучие дугообразные лопасти 10. Это позволяет подбирать такое положение задвижек 7, что в резервуары 5 попадает лишь загрязнитель, а не жидкость. Поэтому лопасти 10 приспосабливаются к конфигурации поверхности жидкости, что особо важно при очистке, например, волнистой поверхности открытых водотоков: речек, каналов и т.п.

Режимы вращения рядом стоящих цилиндрических резервуаров 5 подбираются так, чтобы лопасти 10 вращались в противоположных направлениях. При этом по направлению движения жидкости последовательно расположенные резервуары 5 должны соответствовать вершинам прямого треугольника. Это обеспечивает

наибольшую вероятность частицам загрязнителя быть захваченными лопастями 10.

После обработки поверхности жидкости при помощи первого вращающегося резервуара 5 с лопастями 10, концентрация загрязнитеяя на поверхности потока жидкости существенно уменьшается. Поэтому необходима его дополнительная концентрация для обеспечения более эффективной очистки. Для этого корпус-поплавок 1 сужается по направлению движения потока жидкости, а вместе с ним уменьшаются и радиус лопастей 10. Это позволяет в силу уменьшения поверхности потока жидкости сконцентрировать

загрязнителя и тем самым повысить эффективность его удаления. Однако здесь необходимо оговорить взаимосвязь между скоростью движения жидкости /ж и линейной скоростью вращения лопастей 10 - Vn, для того, чтобы частицам загрязнителя не уда- лось бы проскочить через очистительные сооружения, для этого необходимо, чтобы частицы загрязнителя длину лопасти 10 I проходили в промежуток времени t, который был бы больше промежутка времени перемещения лопасти 10 по сектору нахождения частицы загрязнителя. Пусть время прохождения частицы загрязнителя

ti

V

ж

зонтальные ускорения для укрупнения мелкодисперсных частиц загрязнителя путем взаимоаккумуляции, после чего концентрированный загрязнитель удаляют с поверхностижидкостипосредствомпоследовательных взаимно противоположных вращательных движений в горизонтальной плоскости вращающихся лопастей, центры вращения которых располагают в вершинах прямоугольного треугольника, а зоны их взаимодействия соприкасаются между собой, при этом поток очищаемой жидкости сужают, а лопасти вращают со скоростью, определяемой по формуле

Ул

2ггУж

Применение при очистке поверхности жидкости открытых водоемов от нефтепродуктов. Сущность: при помещении устройства на поверхность жидкости оно удерживается на ней при помощи корпуса, состоящего из поплавковых стенок 1, содержащих плавающие дугообразные лопасти 10, подвижные в вертикальном и стабильные в горизонтальном направлениях. При включении двигателей 11 цилиндрические резервуары 5 с лопастями 10 начинают вращаться, загрязнители поверхности жидкости накапливаются в пространстве между первой поплавковой секцией и внешними стенками резервуаров 5, после чего загрязнитель через отверстия переливается в резервуары 5. Величина отверстий регулируется задвижками, прикрепленными к первым поплавковым секциям. 5 ил.

Тогда время прохождения лопасти через сектор ее нахождения

2п

где п - количество лопастей 10 в одном агрегате;25

Vn - линейная скорость движения лопасти, м/с.

Отсюда

I . 2я

Vx nVn

или

Vfl

2лгУж

Способ очистки поверхности жидкостей от жидких плавающих загрязнений и устройство для его осуществления позволяют повысить оперативность очистки поверхностных слоев жидкости (например, воды от

нефтепродуктов в 3-4 раза, применить в открытых водоемах и уменьшить энергозатраты очистки на 27-33%.

Формула изобретения 1. Способ очистки поверхности жидкости от жидких плавающих загрязнений при котором отбирают порцию очищаемой жид- кости и пропускают через очистительные средства, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, загрязнитель концентрируют в потоке жидкости на ее поверхности, для чего придают движению частиц загрязнителя, находящихся в более глубоких слоях, вертикальную направленность, затем в потоке создают взаимно противоположные гори0

5

0

5

0

5

0 5

где Vn - линейная скорость вращающейся лопасти, м/с;

п - количество вращающихся лопастей;

/ж скорость движущейся жидкости, в м/с.

тхфшйг

Фиг.1

Фиг. 2

П

Ф-из.5

Фиг.З