专利名称：一种采用内吸式集油技术的油污处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及油污收集领域，具体为一种采用内吸式集油技术的油污处理装置及方法，特别适合于分离海面泄漏原油并将其再收集。
背景技术：
石油产品在各个行业中的应用越来越广泛，全球对石油的需求也越来越多。全世界在石油开采、运输及使用过程中，因各种原因泄漏的原油每年高达nX 106t，渐渐成为“海上的定时炸弹”。一旦大规模泄露，数以公顷，甚至数十公顷的海域被吞噬，对环境的破坏程度巨大且持久。目前所使用的一些处理泄漏原油方法，如微生物法、超临界技术、电化学法等，不同程度地存在分离时间长、能耗大、分离效果不佳等无法克服的缺点，另外喷洒油处理剂是针对分散的无法回收的零散的石油，对于大规模泄露原油的处理显得无能为力；而围油栏，则是简单地用围油栏将油围住，防止扩散，规模一般比较小，而且成本很高。
发明内容
针对现有原油泄露时的收集方法成本高，耗能大，分离效果不明显的缺陷，利用油液分子间维持无相对滑移的特性，本发明旨在提供一种采用内吸式集油技术的油污处理装置及方法，该方法具有灵活方便的性能、连续高效的工作特点，并且装置简单成本低，收集效率高，适用范围广泛。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是所述采用内吸式集油技术的油污处理装置，其结构特点是，包括下部为倒锥形的吸附棒和控制该吸附棒转动的动力传动与控制系统，以及收集所述吸附棒中吸附油液的再收集装置，所述吸附棒由亲油材料加工而成。进一步地，所述吸附棒的结构优选为，倒锥形的吸附棒的上部与动力传动与控制系统的输出端相连，所述吸附棒的下部锥度为1 0.6到1 0.3之间。当然，所述吸附棒下部锥体的母线也可以由一条斜率为1/0. 6到1/0. 3的递增的曲线构成。由于吸附棒在吸附油液的同时，还需将油液提升到一定的高度，而纯粹的锥体锥度在I/O. 3时，如果需要提升到很高的高度，它需要很大的底圆半径时，如在锥体高为 30mm时，其底圆半径为100mm，这样是成本较高。而母线选用这种斜率为1/0. 6到1/0. 3的递增的曲线的情况，将相对有效地提高吸附棒的实际工作高度。进一步地，所述动力传动与控制系统包括液面传感器、信号处理电路、A/D转换电路、驱动控制电路；所述液面传感器的信号输出端与信号处理电路和A/D转换电路的信号输入端相连，所述信号处理电路和A/D转换电路的信号输出端与计算机相连，所述驱动控制电路控制吸附棒的自动进给。液面传感器通过前置器电子线路的处理，将液面感应器检测的深入油液的深度D 的变化转化成电压的变化。电压的大小随探头深入油液的深度的变化而变化，信号是以距离转化为电压值的形式输出，经过信号处理电路去除干扰信息，将吸附棒垂直的位置信息提取处来，用于自动进给。进一步地，所述再收集装置的结构优选为，包绕所述吸附棒下部的筒状壁，该筒状壁下端设有环形的集油槽，所述筒状壁一侧设有通过油管与集油槽连通的油泵。一种利用上述采用内吸式集油技术的油污处理装置进行油污处理的方法，具体步骤为将所述吸附棒装在所述动力传动与控制系统的执行机构上，动力传动与控制系统驱动吸附棒转动；所述吸附棒旋转与油液接触产生爬杆效应，油液沿着吸附棒的锥体表面呈螺旋线爬升，直到油液在离心力的作用下脱离吸附棒，由再收集装置收集。进一步地，所述动力传动与控制系统通过测量液面传感器输出电压值得到液面传感器相对于油液的位移量，输出电压值经信号处理电路和A/D转换电路处理后，送入计算机进行处理，由控制驱动电路控制执行机构自动进给，完成连续收集处理油污工作。所述油液脱离吸附棒后，被筒状壁截流，油沿着筒状壁流入环形的集油槽，并由油泵送入油库中。藉由上述结构，本发明包括以吸附棒为核心的吸附部分、油污分离后的再收集装置和动力传动与控制系统。吸附棒安装在动力传动与控制系统的执行机构上。油污分离后的再收集装置由筒状壁和油泵组成。动力传动与控制系统包传感器、信号处理电路、A/D转换电路、计算机处理、驱动控制电路。传感器输出电压值就得到吸附棒与油液接触的量，输出电压值经信号处理电路和A/D转换电路处理后，送入单片机进行软件处理和运算，由驱动控制电路控制执行机构自动进给，完成油污吸附收集，吸附收集后的油液最终在筒状壁底部的环形集油槽内汇集，由油泵统一收集送入油库，即完成油污的全部收集工作。本发明是以吸附棒为核心部件，利用油液分子间维持无相对滑移的特性，机械化的将漂浮在水面上的粘性油污收集处理的物理油水分离方法。当吸附棒与油面接触时，启动动力传动与控制系统，在油液的粘性力作用下，油液与吸附棒和油液与油液间均要保持无相对滑移，油面将出现“爬杆”现象；最终油泡打破临界状态，油液沿吸附棒壁面做无相对周向运动的沿母线爬升的运动，即相对液面做螺旋上升运动；当合力不足以提供油液以吸附棒轴线为中心的圆周运动所需向心力时，达到油液被吸附棒成功分离的目的。本发明的工作原理为在粘性流体中，吸附棒以等角速度ω绕吸附棒的轴线转动，通过吸附棒的锥面与油液接触，由运动的吸附棒与油液产生相互作用。在油液中，把速度可以看成单位质量的流体所具有的动量，故当存在速度梯度时分子运动对动量的输出会表现为两流层之间的相互作用力，即粘性力Ftt，保证两流体分子之间无相对滑移；引入柱坐标(r，θ，ζ)，将吸附棒的轴线取作轴ζ，原点取在吸附棒的轴线与液面的交点，由于存在的对称性，运动过程中速度和力均不随转动角度θ而变化，在吸附棒与油液接触部分上任取一点，设其速度为u，由于壁面的粘附边界条件，吸附棒壁面的油液会在吸附棒影响下产生周向速度u0，并逐层带动外层油液做周向运动。在合力作用下，油液沿吸附棒的母线向上运动。为了补偿这部分油液的外流，远处的流体将沿径向流向吸附棒，产生径向速度 。考虑到流动的轴对称性，流体的连续方程可化简为
权利要求
1.一种采用内吸式集油技术的油污处理装置，其特征是，包括下部为倒锥形的吸附棒 (1)和控制该吸附棒(1)转动的动力传动与控制系统(2)，以及收集所述吸附棒(1)中吸附油液的再收集装置，所述吸附棒(1)由亲油材料加工而成。
2.根据权利要求1所述的采用内吸式集油技术的油污处理装置，其特征是，所述吸附棒(1)的结构为，倒锥形的吸附棒(1)的上部与动力传动与控制系统(2)的输出端相连。
3.根据权利要求1所述的采用内吸式集油技术的油污处理装置，其特征是，所述吸附棒(1)的下部锥度为1 0. 6到1 0. 3之间。
4.根据权利要求1所述的采用内吸式集油技术的油污处理装置，其特征是，所述吸附棒(1)下部锥体的母线由一条斜率为1/0. 6到1/0. 3的递增的曲线构成。
5.根据权利要求1所述的采用内吸式集油技术的油污处理装置，其特征是，所述动力传动与控制系统包括液面传感器、信号处理电路、A/D转换电路、驱动控制电路；所述液面传感器的信号输出端与信号处理电路和A/D转换电路的信号输入端相连，所述信号处理电路和A/D转换电路的信号输出端与计算机相连，所述驱动控制电路控制吸附棒(1)的自动进给。
6.根据权利要求1所述的采用内吸式集油技术的油污处理装置，其特征是，所述再收集装置的结构为，包绕所述吸附棒(1)下部的筒状壁，该筒状壁下端设有环形的集油槽，所述筒状壁一侧设有通过油管与集油槽连通的油泵。
7.一种利用权利要求1 6之一所述采用内吸式集油技术的油污处理装置进行油污处理的方法，其特征是，具体步骤为将所述吸附棒(1)装在所述动力传动与控制系统(2)的执行机构上，动力传动与控制系统(2)驱动吸附棒(1)转动；所述吸附棒(1)旋转与油液接触产生爬杆效应，油液沿着吸附棒(1)的锥体表面呈螺旋线爬升，直到油液在离心力的作用下脱离吸附棒(1)，由再收集装置收集。
8.根据权利要求7所述的油污处理的方法，其特征是，所述动力传动与控制系统(2)通过测量液面传感器输出电压值得到液面传感器相对于油液的位移量，输出电压值经信号处理电路和A/D转换电路处理后，送入计算机进行处理，由控制驱动电路控制执行机构自动进给，完成连续收集处理油污工作。
9.根据权利要求8所述的油污处理的方法，其特征是，所述油液脱离吸附棒(1)后，被筒状壁截流，油沿着筒状壁流入环形的集油槽，并由油泵送入油库中。
全文摘要
本发明公开了一种采用内吸式集油技术的油污处理装置及方法，属于油污收集领域。为了解决现有原油泄露时的收集方法成本高，耗能大，分离效果不明显的问题，所述装置包括下部为倒锥形的吸附棒和控制该吸附棒转动的动力传动与控制系统，以及收集所述吸附棒中吸附油液的再收集装置，所述吸附棒由亲油材料加工而成。所述方法利用油液分子间维持无相对滑移的特性，能灵活方便、连续高效地收集泄露的原油，本发明装置简单，成本低，收集效率高，适用范围广泛，特别适合于分离海面泄漏原油并将其再收集。
文档编号B01D17/12GK102225250SQ20111011274
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者洪波, 蔡阳声 申请人:湘潭大学