устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод

Формула изобретения

1. Устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод, содержащее резервуар, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного, канал, соединяющий полость резервуара с источником сточных вод, и сопловой насадок, выход которого размещен над уровнем сточных вод в резервуаре, расположенный на его вертикальной оси, отличающееся тем, что сопловой насадок выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие которой сообщено с источником сжатого воздуха, а верхнее открыто к крыше резервуара, при этом сопловой насадок выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие канала, соединяющего полость резервуара с источником сточных вод, открыто в полость соплового насадка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в крыше резервуара установлен регулятор давления газа, который защищен каплеотбойником, снабженным дренажными трубками.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стенки резервуара снабжены каплеформирующим кольцевым выступом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих сточных вод и может быть использовано для выделения из них различных примесей, например нефтепродуктов.

Известно устройство для аэрирования очищаемой жидкости, содержащее герметичный резервуар с установленной в нем напорной распределительной трубой, выполненной с отверстиями, обращенными к поверхности жидкости, снабженное заглубленными в воду насадками и установленными соосно напорной трубе отбойником в виде короба с патрубком, размещенным под насадками, и двумя установленными один над другим периферийными карманами, нижний из которых соединен трубопроводом с отбойником (SU 996332, МКИ C02F 1/00, 1981 г.).

Недостаток этого решения - неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод из-за низкой степени их аэрирования.

Известно устройство для аэрирования очищаемой жидкости, содержащее атмосферный резервуар, во флотирующем отсеке которого размещен кожух, полость которого сообщена с источником сжатого воздуха и снабжена подводящей трубой, сообщенной с хранилищем очищаемой жидкости (см. SU 1632949, МКИ C02F 1/40, B01D 17/035, 1991 г.).

Недостатком этого решения также является то, что степень насыщения очищаемой воды воздухом ограничивается давлением воздуха в зоне аэрирования, т.е. для повышения степени насыщения необходимо повышать давление в названной зоне, что не всегда целесообразно по конкретным технико-технологическим условиям на месте очистки, поэтому зачастую приходится ограничиваться условиями, диктуемыми рабочими параметрами имеющихся источников сжатого воздуха. Это, в свою очередь, не позволяет обеспечить удовлетворительную степень очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей, равномерно распределенных по их объему, из-за недостаточно высокого качества аэрирования их объема (степени насыщения, равномерности распределения воздушных пузырьков по объему вод и их дисперсности).

Известно также устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод, содержащее резервуар, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного, канал, соединяющий полость резервуара с источником сточных вод, и сопловой насадок, выход которого размещен над уровнем сточных вод в резервуаре, расположенный на его продольной оси (см. патент РФ № 2380322, МПК C02F 1/40, B01D 17/035, 2010 г.).

К недостаткам этого решения можно отнести неудовлетворительную степень аэрирования очищаемой жидкости вследствие малого количества воздуха, транспортируемого струей.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в повышении степени насыщения воздухом очищаемой жидкости.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении степени насыщения воздухом нефтесодержащих сточных вод за счет объема воздуха, абсорбированного очищаемой нефтесодержащей жидкостью при ее распылении через сопловой насадок, что позволяет проводить ее повторное флотирование в установках вакуумной или напорной флотации и довести степень очистки вод от свободных (нерастворенных) примесей до уровня не менее 99% от их исходного содержания.

Поставленная задача решается тем, устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод, содержащее резервуар, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного, канал, соединяющий полость резервуара с источником сточных вод, и сопловой насадок, выход которого размещен над уровнем сточных вод в резервуаре, расположенный на его вертикальной оси, отличается тем, что сопловой насадок выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие которой сообщено с источником сжатого воздуха, а верхнее открыто к крыше резервуара, при этом сопловой насадок выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие канала, соединяющего полость резервуара с источником сточных вод, открыто в полость соплового насадка. Кроме того, в крыше резервуара установлен регулятор давления газа, который защищен каплеотбойником, снабженным дренажными трубками. Кроме того, стенки резервуара снабжены каплеформирующим кольцевым выступом.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.

Признаки, указывающие, что «сопловой насадок выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие которой сообщено с источником сжатого воздуха, а верхнее открыто к крыше резервуара», позволяют при подводе в него очищаемой жидкости создавать факел распыления, характеризующийся большой площадью поверхности раздела жидкой и газовой фаз, в результате чего происходит мгновенное насыщение воздухом очищаемой жидкости.

Признаки « сопловой насадок выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие канала, соединяющего полость резервуара с источником сточных вод, открыто в полость соплового насадка » позволяют добиться поступления жидкости в сопловой насадок «самотеком», то есть без применения дополнительного перекачивающего насоса.

Признак « в крыше резервуара установлен регулятор давления газа » позволяет проводить процесс насыщения при регулируемом уровне избыточного давления, что повлечет за собой повышение эффективности процесса абсорбции.

Признаки, указывающие, что регулятор давления газа «защищен каплеотбойником» - препятствует попаданию жидкой фазы в регулятор давления газа и выводу его из строя и «снабжен дренажными трубками», обеспечивают отвод к стенкам резервуара скопившейся в каплеотбойнике жидкости.

Признак « стенки резервуара снабжены каплеформирующим кольцевым выступом » предотвращает стекание жидкости по стенкам резервуара, увеличивая тем самым площадь и время контакта между жидкой и газовой фазами.

На фиг.1 схематически показан поперечный разрез устройства.

На чертеже показаны резервуар 1, канал 2, сопловой насадок 3, уровень 4 нефтесодержащих сточных вод, вертикальная ось 5, источник 6 сжатого воздуха, верхнее отверстие 7 соплового насадка 3, регулятор давления газа 8, каплеотбойник 9, дренажные трубки 10, кольцевой выступ 11, патрубок 12.

Устройство для аэрирования нефтесодержащих сточных вод содержит резервуар 1, предпочтительно цилиндрический, выполненный с возможностью поддержания давления воздуха в нем выше атмосферного, канал 2, соединяющий полость резервуара 1 с источником сточных вод (на чертеже не показан), и сопловой насадок 3, выход которого размещен над уровнем нефтесодержащих сточных вод 4 в резервуаре 1, расположенный на его вертикальной оси 5. Сопловой насадок 3 выполнен в виде цилиндрической втулки, нижнее отверстие которой сообщено с источником 6 сжатого воздуха, а верхнее 7 открыто к крыше резервуара 1. При этом сопловой насадок 3 выполнен с возможностью эжектирования нефтесодержащих сточных вод, для чего выпускное отверстие канала 2, соединяющего полость резервуара 1 с источником сточных вод, открыто в полость соплового насадка 3. В крыше резервуара 1 установлен регулятор давления газа 8. Для предотвращения попадания жидкой фазы в регулятор расхода газа 8 резервуар 1 оборудуют каплеотбойником 9, снабженным дренажными трубками 10 для отвода скопившейся в нем жидкости. Также резервуар 1 оборудован каплеформирующим кольцевым выступом 11, препятствующим стеканию капель распыляемой жидкости по стенкам резервуара 1. В донной части резервуара 1 располагается патрубок 12 отвода насыщенной жидкости.

Устройство работает следующим образом.

В сопловой насадок 3, располагаемый внутри напорного резервуара 1, от источника 6 подают сжатый воздух, который эжектирует от источника сточных вод (на чертеже не показан) через канал 2 насыщаемую нефтесодержащую жидкость, для чего выпускное отверстие канала 2 открыто в полость соплового насадка 3. В результате из верхнего отверстия 7 соплового насадка 3 распыляется факел, состоящий из мелкодисперсных частиц аэрируемой среды, направленный вдоль вертикальной оси 5 резервуара 1. За счет большой площади поверхности раздела жидкой и газовой фаз мелкие частицы очищаемой нефтесодержащей жидкости с большой эффективностью абсорбируют в себя воздух. При этом за счет подачи сжатого воздуха в резервуаре 1 создается избыточное давление, величину которого контролируют регулятором давления газа 8 - повышение величины избыточного давления приводит к увеличению эффективности данного способа насыщения. Препятствует попаданию аэрируемой среды в регулятор давления 8 каплеотбойник 9, а дренажные трубки 10 отводят к стенкам резервуара 1 скопившуюся в нем жидкость. Каплеформирующий кольцевой выступ 11 препятствует стеканию жидкости по стенкам резервуара 1, увеличивая тем самым площадь и время контакта между жидкой и газовой фазами. Насыщенную воздухом жидкость отводят из резервуара 1 через патрубок 12 и направляют в ступень вакуумной или напорной флотации для повторной, более глубокой очистки.