專利名稱：廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廣域水面泄漏原油的收集與處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可用于海洋、 湖泊、內(nèi)河中油船漏油處理的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置。其使用對象主要包括國家應(yīng)急災(zāi)害處理機構(gòu)、環(huán)境保護局等政府機構(gòu)以及原油生產(chǎn)和運輸企業(yè)兩類。
背景技術(shù)：
目前針對海面上漂浮的油污，主要采取的方法有
1、焚燒。此方法比較原始，焚燒的后果有(1)產(chǎn)生的粉塵會對環(huán)境造成二次污染；(2) 大面積焚燒會對海洋的生態(tài)環(huán)境造成更大的災(zāi)難；(3)將油污燃燒殆盡會造成極大浪費。2、噴灑分散劑、去垢劑、洗滌劑和其他界面活性劑等，把海面的浮油分散成極微小的顆粒，使其在海水中乳化、分散、溶解或沉降到海底，但不能從根本上解決污染問題。3、利用吸附性強的活性碳等物質(zhì)吸附凈化。這會消耗很多吸附性物質(zhì)，成本高而且收集的油污無法回收利用。4、部分地區(qū)采用人工撈油的方法。此方法雖然成本低，可操作性大，但是適用區(qū)域較小，效率低，最主要的是對人體傷害很大。5、采用大型圍油欄，用圍欄把一定范圍的油污圍堵住，然后縮減圍堵面積，使油面增高，再用油污收集裝置把油污吸起，經(jīng)輸油管把油污送走(多個氣囊把泵體托住，漂浮在水面，通過調(diào)節(jié)氣囊使泵體的吸入口與水面保持一定的距離，輸油管的一端與泵體相連接)，達到清除水面油污的目的。此法收集油污可以作到一次性油水分離，但在收集之前需要預(yù)先將油污用圍欄圍住，比較費事，在油輪泄漏等重大事故中往往難以奏效，而且此類裝置無法快速到達事故地點。6、采用與船只結(jié)合的處理設(shè)備，根據(jù)重力不同原理將下層水從底部抽出，將油水混合物帶回陸地上處理，經(jīng)歷浮上、隔油、氣浮或化學劑反應(yīng)絮凝，此一系列設(shè)備占地面積很大，或者直接在船上安裝離心分離機，采取一次油水分離，分離不徹底，最后所獲得的油水中油的比例較低，且容易產(chǎn)生二次污染。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的油水分離技術(shù)皆存在分離不徹底的缺陷。而實際上，油水混合物中的油通常有四種存在形態(tài)
1、可浮油如把含油廢水放在容器中靜置，有些油滴就會慢慢浮升到水面。這些成懸浮狀態(tài)的油滴粒徑較大，通常大于100 μ m。2、細分散油油滴粒徑一般為10-100 μ m，以微小油滴分散懸浮于水中，長時間靜
置后可以形成可浮油。3、乳化油油滴粒徑小于10 μ m, 一般為0. 1-2. Oym0往往因水中含有表面活性劑而呈乳化狀態(tài)即使是靜置數(shù)小時，甚至更長時間，仍然穩(wěn)定分散于水中。4、溶解油溶解油滴粒徑比乳化油還小，有的可以小到幾納米，以溶解狀態(tài)存在于水中，但油在水中的溶解度非常低，通常每升只有幾個毫克。如果能將油水分離的過程與上述油品的四個形態(tài)相對應(yīng)進行分級處理，應(yīng)該會達到非常顯著的油水分離效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中油水分離不徹底的缺陷，提出一種廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置。其能夠?qū)V域水面的泄漏原油進行現(xiàn)場分離與收集，利用分級處理的方式將高濃度的原油分離出來并回收。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其包括倉體，倉體的一側(cè)上端設(shè)有進油口 ；倉體內(nèi)從靠近進油口的一側(cè)到倉體另一側(cè)之間設(shè)有依次相連通的浮上池、粗梨花隔油池、氣浮池和清水池，其中
進油口的下端設(shè)有擋板，擋板與進油口下端的倉體外殼之間為轉(zhuǎn)動連接； 倉體內(nèi)設(shè)有標準水位線；
浮上池中設(shè)有排油管和水位探針，排油管位于標準水位線之上；水位探針數(shù)量為2個， 其中一個探針的下端位于標準水位線以下，另一個探針的下端位于標準水位線以上； 粗?；粲统刂性O(shè)有粗?；劢Y(jié)材料，粗?；劢Y(jié)材料的頂端低于標準水位線； 氣浮池中，在標準水位線以下設(shè)有穩(wěn)流切割機，穩(wěn)流切割機的下方設(shè)有擴散器，擴散器內(nèi)部與倉體外部相連通；
清水池中設(shè)有相互連接的抽水泵和出水管，出水管的出水口位于倉體外； 還包括控制模塊，控制模塊接收水位探針的水位信號，當倉內(nèi)水位高于標準水位線時， 控制模塊控制抽水泵開始工作。作為一種改進，粗?；粲统嘏c氣浮池之間還設(shè)有攪拌池，攪拌池中標準水位線以下設(shè)有攪拌器。粗粒化隔油池中的下層水中含有乳化油，在進入氣浮池之前經(jīng)過攪拌池中攪拌器的攪拌作用后，可優(yōu)化氣浮池中切割分散空氣氣浮作用的效果，使得氣浮池中的分離更加徹底。作為一種改進，倉體上還設(shè)有儲油室，浮上池中排油管的出油口連接儲油室。當儲油室中的油達到一定的量即可利用本發(fā)明的倉體將分離收集到的油體帶回。作為一種改進，本發(fā)明還包括擋板位置探針，其安裝于擋板上，隨擋板的轉(zhuǎn)動而升降；擋板位置探針檢測探針頂端所接觸物質(zhì)的電平信號，并將電平信號傳輸至控制模塊中， 控制模塊根據(jù)電平信號控制擋板轉(zhuǎn)動。優(yōu)選的，擋板位置探針安裝于擋板的活動端邊緣，數(shù)量為4個，各探針的頂端位于不同的高度。具體的，在進行漏油收集處理作業(yè)時，只需將一根高電平的電線探入水中，使得整個水體處于高電平。當探針頂端接觸到水體時，探針檢測信號為高電平，標記為1 ；由于油的導(dǎo)電率極差，當探針頂端接觸到的為油時，檢測信號則為低電平，標記為0?？刂颇K可根據(jù)四根探針輸入信號的不同，判斷四個探針所接觸的物質(zhì)為水還是油，從而判斷擋板的位置與油水分界面位置的關(guān)系，進而對應(yīng)控制擋板上升或下降，使擋板上沿始終插在油層和水層之間；如探針輸入信號為1100，則可判斷擋板正位于油水分界面處，也即標準位置。此外，本發(fā)明中的液位探針的探測原理與擋板位置探針相同，也是通過改變水體的電平為高電平，從而使得液位探針在液位變化時輸入控制模塊的信號組合不同，判斷實際水位線是否低于標準水位線，進而控制水泵的運行。液位探針與擋板位置探針皆可采用現(xiàn)有技術(shù)中的成熟探針產(chǎn)品，也可以采用普通的信號傳輸線來實現(xiàn)。作為一種改進，本發(fā)明還包括步進電機和偏心輪，步進電機的輸出軸通過偏心輪連接擋板；控制模塊控制步進電機的運行，進而帶動擋板的轉(zhuǎn)動。擋板的轉(zhuǎn)動能同步的改變其上探針的位置，對探針檢測信號產(chǎn)生影響，控制模塊的輸入量變化，進而形成一個針對擋板位置的負反饋調(diào)節(jié)，使得擋板位置最終穩(wěn)定在于油水分界面處。具體的，擋板內(nèi)側(cè)通過轉(zhuǎn)軸連接進油口下端，外側(cè)為活動端，偏心輪將步進電機的運行傳遞至擋板，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，從而帶動擋板轉(zhuǎn)動，改變擋板活動端的高度。優(yōu)選的，浮上池、粗?；粲统?、氣浮池、清水池中，每兩個相鄰池之間，前一個池的下端與后一個池的上端相通。優(yōu)選的，每兩個相鄰池之間可以通過隔板隔開，隔板由前后隔板組成，前隔板上端連接倉體外殼，下端與倉體外殼之間設(shè)有通水口 ；后隔板下端連接倉體外殼，上端與倉體外殼之間設(shè)有通水口 ；且后隔板的上端低于標準水位線。優(yōu)選的，本發(fā)明的氣浮池中的穩(wěn)流切割機包括旋轉(zhuǎn)扇葉，擴散器采用多孔材料制成，并位于穩(wěn)流切割機旋轉(zhuǎn)扇葉的下部；擴散器下端連接有進氣管，進氣管的出氣口位于倉體外部。倉體外部的空氣會在壓力作用下自動進入進氣管，進而進入到擴散器中，在擴散器的多孔結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)流切割機旋轉(zhuǎn)扇葉的作用下，空氣會在水中形成微小氣泡，氣泡與水中殘留的乳化油懸浮油滴黏附形成水-氣-液三相混合體系，并隨著氣泡一起浮到水面形成便于分離提取的表面油層，油層下的水即可進入清水池，并在抽水泵的作用下被抽出至倉體外。具體的，本發(fā)明中粗?；粲统氐膶τ退M行二次分離，其分離原理為粗?；?， 又稱為聚結(jié)法，該法是利用油水相對粗?；劢Y(jié)材料的親和力相差懸殊的特性，使得油粒被聚結(jié)材料捕獲而滯留于材料表面和孔隙內(nèi)形成油膜，油膜增大到一定厚度時，在水力和浮力等作用下油膜脫落合并聚結(jié)成較大的油粒，最終漂浮至水面，形成油層。粗?；粲统刂械南聦铀泻腥榛停⒘魅胂乱患壏蛛x池中。粗粒化聚結(jié)材料可選用現(xiàn)有成熟產(chǎn)品。本發(fā)明的控制模塊可利用現(xiàn)有技術(shù)中的MCU芯片如單片機等實現(xiàn)，主要工作為接收擋板位置探針以及水位探針的電平信號，并輸出控制步進電機和抽水泵工作的信號。具體控制程序可根據(jù)現(xiàn)有成熟軟件技術(shù)編程實現(xiàn)。有益效果
本發(fā)明具有如下的特色及優(yōu)點
1、結(jié)合油水混合物中油的四種存在形態(tài)，將油水分離分成了四個級別 在一級分離時，擋板上設(shè)置的擋板位置探針，可保證擋板位置始終處于油水分界面處， 從而提高最初進入本發(fā)明裝置中的油水混合物中油的比例；
二級分離三級分離進行了優(yōu)化匹配，浮上池的設(shè)置使得粗?；靥幱谟退两禃r間內(nèi)，也即除油效率最優(yōu)的環(huán)境，因此粗粒化池能將水層中殘余的細分散油滴清除； 四級分離時，本發(fā)明利用氣浮原理，將殘留的乳化懸浮油滴進一步分離清除； 四級分離系統(tǒng)保證了油水分離的徹底性。2、本發(fā)明通過設(shè)置擋板位置探針以及水位探針，與控制模塊相結(jié)合形成反饋控制的模式，對油水分離進程進行控制，實現(xiàn)擋板高度變化以及水泵間歇性工作的自動化控制， 并保證實際水位線始終在標準水位線上下很小區(qū)間以內(nèi)，工作穩(wěn)定可靠，效率較高。3、本發(fā)明可由船只拖動，在無需其它工程機械運輸?shù)那闆r下，快速趕赴工作水域；在工作水域可平穩(wěn)工作，抗風浪能力強；還可與集油翼的相結(jié)合，使表面油層聚攏，厚度增加，提高一次油水分離的效率。4、本發(fā)明在應(yīng)用時，船載方式與全自動的控制系統(tǒng)，可避免人與油污的直接接觸， 保證人員安全健康；且進入倉體的油水混合物在經(jīng)過四級分離后，清水被重新排出倉外，而原油則留在倉內(nèi)，不會流出造成二次污染。


圖1是本發(fā)明的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加明顯易懂，以下結(jié)合附圖和具體實施方式
做進一步描述。結(jié)合圖1，本發(fā)明包括倉體，倉體的一側(cè)上端設(shè)有進油口 A ；倉體內(nèi)從靠近進油口 A 的一側(cè)到倉體另一側(cè)之間設(shè)有依次相連通的浮上池B、粗?；粲统谻、攪拌池F、氣浮池D 和清水池E，其中
進油口 A的下端設(shè)有擋板1，擋板1與進油口 A下端的倉體外殼之間為轉(zhuǎn)動連接；擋板位置探針安裝于擋板活動端的邊緣上，隨擋板的轉(zhuǎn)動而升降，數(shù)量為4個，各探針的頂端位于不同的高度。倉體內(nèi)設(shè)有標準水位線2 ；
浮上池B中設(shè)有排油管3和水位探針4，排油管3位于標準水位線2之上；水位探針4 數(shù)量為2個，其中一個探針的下端位于標準水位線以下，另一個探針的下端位于標準水位線以上；此外倉體上還設(shè)有儲油室，排油管的出油口連接儲油室；
粗粒化隔油池C中設(shè)有粗?；劢Y(jié)材料5，粗粒化聚結(jié)材料5的最低端低于標準水位線
2 ；
攪拌池F中標準水位線2以下設(shè)有攪拌器11 ；
氣浮池D中，在標準水位線2以下設(shè)有穩(wěn)流切割機6，穩(wěn)流切割機6的下方設(shè)有擴散器 7，擴散器7內(nèi)部與倉體外部相連通；穩(wěn)流切割機6包括旋轉(zhuǎn)扇葉，擴散器7采用多孔材料制成，并位于穩(wěn)流切割機旋轉(zhuǎn)扇葉的下部；擴散器7下端連接有進氣管8，進氣管8的出氣口位于倉體外部；
清水池E中設(shè)有相互連接的抽水泵9和出水管10，出水管10的出水口位于倉體外。本發(fā)明中，浮上池B、粗粒化隔油池C、攪拌池F、氣浮池D、清水池E中，每兩個相鄰池之間通過隔板隔開，隔板由前后隔板組成，前隔板12上端連接倉體外殼，下端與倉體外殼之間設(shè)有通水口 ；后隔板13下端連接倉體外殼，上端與倉體外殼之間設(shè)有通水口 ；且后隔板的上端低于標準水位線。本發(fā)明還包括控制模塊，控制模塊接收水位探針的水位信號，當倉內(nèi)水位高于標準水位線時，控制模塊控制抽水泵開始工作，以保證標準水位線與實際水位線的持平。本發(fā)明中擋板的轉(zhuǎn)動由控制模塊控制，此外還包括步進電機和偏心輪，步進電機的輸出軸通過偏心輪連接擋板；控制模塊控制步進電機的運行，進而帶動擋板的轉(zhuǎn)動。本發(fā)明中的液位探針的探測原理與擋板位置探針探測原理相同，在進行漏油收集處理作業(yè)時，只需將一根高電平的電線探入水中，使得整個水體處于高電平。
6
擋板位置探針在作用時，當探針頂端接觸到水體時，探針檢測信號為高電平，標記為1 ；由于油的導(dǎo)電率極差，當探針頂端接觸到的為油時，檢測信號則為低電平，標記為0。 擋板位置探針將檢測到的電平信號傳輸至控制模塊中，控制模塊可根據(jù)四根探針輸入信號的不同，判斷四個探針所接觸的物質(zhì)為水還是油，從而判斷擋板的位置與油水分界面位置的關(guān)系，進而對應(yīng)控制擋板的轉(zhuǎn)動，使擋板上沿始終插在油層和水層之間；如探針輸入信號為1100，則可判斷擋板正位于油水分界面處，也即標準位置。液位探針在作用時，如果實際水位線在標準水位附近，則兩個水位探針輸入到控制模塊的電平信號分別為高低電平?？刂颇K根據(jù)水位探針輸入信號的不同，判斷實際水位線是否低于標準水位線，進而控制抽水泵的運行。液位探針與擋板位置探針皆可采用現(xiàn)有技術(shù)中的成熟探針產(chǎn)品，也可以采用普通的信號傳輸線來實現(xiàn)。本發(fā)明在應(yīng)用時，倉體可以船載方式進入工作水域，油水混合物通過擋板1，進入進油口 A，控制模塊根據(jù)擋板位置探針的電平信號控制擋板轉(zhuǎn)動，使得擋板頂端插在油層和水層界面之中，把下層水擋在倉體外，讓上層濃度較高的油流入艙內(nèi)，實現(xiàn)初步油水分離。 油水混合物進入浮上池B，利用油水重力比不同使油水在浮上池中自然分離，可浮油會上浮至水面形成一層較厚的油層，而下層的水中含有細分散油，會進入粗粒化隔油池C中。浮上池B內(nèi)設(shè)有液面二級探針9，可以控制池內(nèi)液面位于標準水位線附近，若高于標準水位線，控制模塊自動控制清水池E內(nèi)抽水泵工作，由于水泵抽水速率大于進水口進水速度，水泵工作一段時間后池內(nèi)液面降至標準水位線以下，由探針探測到后控制模塊即控制水泵停止工作，之后池內(nèi)水面又慢慢上升，如此循環(huán)工作。在粗?；粲统谻中，粗?；牧?利用油和水相對聚結(jié)材料親和力的差異，在污水通過粗?；劢Y(jié)材料時，水中較小油粒就附著到材質(zhì)表面和孔隙口，繼而隨著較小油滴越聚越多，逐漸增大，最后脫落浮到粗粒化池表面，形成一層較薄的油層，而下層含有乳化油的水會經(jīng)過攪拌池F后進入氣浮池D。氣浮池 D中加入破乳劑進行破乳，然后可利用切割分散空氣氣浮技術(shù)，使得外部進入到擴散器中的空氣在水中形成微小氣泡，微小氣泡與水中殘留的懸浮油滴黏附形成水-氣-液三相混合體系，隨著氣泡一起浮到水面形成表面油層除去。經(jīng)氣浮池D處理過后的水進入清水池E， 其只含有微量的溶解油，可由水泵9排出艙外。綜上所述，本發(fā)明可實現(xiàn)油水混合物的徹底分離，使得廣域水面泄漏原油能夠得到高效率的收集與處理。本發(fā)明中所述具體實施案例僅為本發(fā)明的較佳實施案例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，包括倉體，倉體的一側(cè)上端設(shè)有進油口 ；倉體內(nèi)從靠近進油口的一側(cè)到倉體另一側(cè)之間設(shè)有依次相連通的浮上池、粗?；粲统?、氣浮池和清水池，其中進油口的下端設(shè)有擋板，擋板與進油口下端的倉體外殼之間為轉(zhuǎn)動連接；倉體內(nèi)設(shè)有標準水位線；浮上池中設(shè)有排油管和水位探針，排油管位于標準水位線之上；水位探針數(shù)量為2個， 其中一個探針的下端位于標準水位線以下，另一個探針的下端位于標準水位線以上；粗?；粲统刂性O(shè)有粗粒化聚結(jié)材料，粗粒化聚結(jié)材料的頂端低于標準水位線；氣浮池中，在標準水位線以下設(shè)有穩(wěn)流切割機，穩(wěn)流切割機的下方設(shè)有擴散器，擴散器內(nèi)部與倉體外部相連通；清水池中設(shè)有相互連接的抽水泵和出水管，出水管的出水口位于倉體外；還包括控制模塊，控制模塊接收水位探針的水位信號，當倉內(nèi)水位高于標準水位線時， 控制模塊控制抽水泵開始工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，粗?；粲统嘏c氣浮池之間還設(shè)有攪拌池，攪拌池中標準水位線以下設(shè)有攪拌器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，倉體上還設(shè)有儲油室，浮上池中排油管的出油口連接儲油室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，還包括擋板位置探針，其安裝于擋板上，隨擋板的轉(zhuǎn)動而升降；擋板位置探針檢測探針頂端所接觸物質(zhì)的電平信號，并將電平信號傳輸至控制模塊中，控制模塊根據(jù)電平信號控制擋板轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，浮上池、粗粒化隔油池、氣浮池、清水池中，每兩個相鄰池前一個池的下端與后一個池的上端相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，所述每兩個相鄰池之間通過隔板隔開，隔板由前后隔板組成，前隔板上端連接倉體外殼，下端與倉體外殼之間設(shè)有通水口 ；后隔板下端連接倉體外殼，上端與倉體外殼之間設(shè)有通水口 ； 且后隔板的上端低于標準水位線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，所述擋板位置探針安裝于擋板的外側(cè)邊緣，數(shù)量為4個，各探針的頂端位于不同的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，還包括步進電機和偏心輪，步進電機的輸出軸通過偏心輪連接擋板；控制模塊控制步進電機的運行，進而帶動擋板的轉(zhuǎn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其特征是，氣浮池中的穩(wěn)流切割機包括旋轉(zhuǎn)扇葉，擴散器采用多孔材料制成，并位于穩(wěn)流切割機旋轉(zhuǎn)扇葉的下部；擴散器下端連接有進氣管，進氣管的出氣口位于倉體外部。
全文摘要
本發(fā)明公開一種廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置，其包括倉體以及控制模塊，倉體上設(shè)有進油口，進油口的下端轉(zhuǎn)動連接有擋板；倉體內(nèi)設(shè)有標準水位線；并設(shè)有依次相連通的浮上池、粗?；粲统亍飧〕睾颓逅兀∩铣刂性O(shè)有排油管和水位探針，粗粒化隔油池中設(shè)有粗?；劢Y(jié)材料，氣浮池中，設(shè)有穩(wěn)流切割機和擴散器；清水池中設(shè)有相互連接的抽水泵和連通倉體外部的出水管；控制模塊接收水位探針的水位信號，當水位低于高于標準水位線時，控制模塊控制抽水泵開始工作。本發(fā)明中由進油口、浮上池、粗粒化隔油池、氣浮池依次完成對油水混合物的四級分離，每一級分離都針對油的相應(yīng)存在狀態(tài)進行，能夠達到徹底分離油水混合物的目的。
文檔編號E02B15/10GK102418332SQ201110308128
公開日2012年4月18日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者劉凌沁, 周文佳, 杜曉飛, 胡健, 金保昇, 陸勝豪 申請人:東南大學