МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОЧИСТКИ ГРУНТОВ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ И ПАХОТНЫХ ЗЕМЕЛЬ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Полезная модель относится к автономному технологическому оборудованию в частности к устройствам для санации, очистки и рекультивации нефтезагрязненных земель. Установка может быть использована в тех отраслях промышленности, где существует необходимость проведения экологических работ по санации и рекультивации загрязненных почв и пахотных земель сельскохозяйственного назначения, а также профилактических мероприятий для предохранения грунтов на строительных площадках.
Известно устройство для очистки грунтов от нефтяных загрязнений, которое содержит базовый автомобиль с установленным на нем оборудованием. В состав последнего входят загрузочная емкость, выполненная в виде цистерны, заполняемой рабочей жидкостью, и средство загрузки загрязненного материала, выполненное в виде гидроманипулятора с закрепленным на его конце эжекторным насосом.
Кроме этого, базовый автомобиль снабжен средством механического удаления нефтяных загрязнений, выполненным в виде ряда акустических излучателей, а также средством выгрузки очищаемого материала, выполненным в виде скребкового конвейера. При этом цистерна выполнена с двумя боковыми отсеками для сбора загрязненной рабочей жидкости и разделена внутренними перегородками на секции. В верхней части каждой секции выполнено окно, посредством которого секции цистерны сообщены с ее боковыми отсеками. Акустические излучатели смонтированы в днище цистерны и подключены к генератору электрического тока, установленному на базовом автомобиле. (см. патент РФ №78494, МПК E01H 15/00, опубл. 27.11.2008).
Существенным недостатком данного устройства является то, что устройство имеет очень узкий диапазон технических возможностей по очистке грунтов, а именно только инертных материалов - щебня, гравия, песка, что существенным образом снижает его функционально-технические возможности проведения очистных работ по рекультивации почв и пахотных земель сельскохозяйственного назначения. Кроме того, устройство имеет - низкую степень очистки грунтов сильно загрязненных тяжелыми и малолетучими нефтепродуктами, особенно с большим сроком давности, где легкие фракции испарились, а тяжелые фракции превратились в парафины;
- возможность создания при очистке грунтов в воде эмульгированных частиц нефтепродуктов, что дополнительно требует специальной доочистки воды;
- сложность конструкции устройства, ее большая цикличность в работе по подготовке заправки рабочей жидкости воды, привоз воды или обязательное наличие природного водоема в процессе очистки, что ограничивает и сильно снижает степень ее мобильности и автономности;
- малая производительность и большие энерго-трудозатраты на очистку грунтов.
Известно устройство - мобильная многофункциональная установка для очистки грунтов и рекультивации почв и пахотных земель от нефтяных загрязнений, принятое за прототип, которое содержит базовый автомобиль с установленным на нем оборудованием, в состав которого входят загрузочная емкость-смеситель и емкость для моющего раствора с сепаратором для разделения моющего раствора от нефтепродуктов. Кроме того, на базовый автомобиль устанавливается агрегат-механизм фрезерования для срезания загрязненного нефтью грунта и транспортировки его по трубопроводу в загрузочную емкость-смеситель, в которую встроено массообменное устройство для интенсификации процесса очистки и насос, связанный с емкостью моющего раствора по замкнутому контуру с сепаратором и смесителем для разделения моющего раствора от нефтепродуктов.
Дополнительно сзади установки размещен бункер-дозатор, соединенный с разгрузочным раструбом для укладки на поверхность очищенного грунта. (См. патент РФ №98975, МПК B60P 3/00, опубл. 10.11.2010)
Производственные испытания известной мобильной установки при всех ее положительных результатах выявили и некоторые недостатки:
- ограниченность глубины фрезерования загрязненного грунта не более 0,15-0,20 м максимально, а при сильном загрязнении глубина проникновения нефтепродуктов превышает данную величину, что снижает эффективность рекультивационных работ по восстановлению почв и пахотных земель;
- ограниченность работы установки от сезона года (только в летний период) на ровной поверхности при отсутствии погибшего леса;
- недостаточная проходимость установки в полевых условиях сопряжена с.рельефом местности и климатическими условиями (в период распутицы из-за дождей) и дополнительной подготовкой участка.
- узкий диапазон функциональных возможностей, т.е. отсутствие работ по санации, агромелиорации, предотвращению и распространению открытого низового огня, а также утепление грунтов от сезонного промерзания.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание мобильного комплекса с расширением функционально-технических и технологических задач по очистке, санации и рекультивации земель, почв с высокой степенью загрязнения нефтепродуктами, независимо от сроков загрязнения, рельефа местности и погодных условий.
Достигается это тем, что мобильный комплекс для очистки грунтов и рекультивации почв и пахотных земель от нефтяных загрязнений, содержащий тягово-силовой агрегат, устройство для фрезерования, дозатор - смеситель, агрегат укладки очищенного грунта, мобильный комплекс дополнительно снабжен отвалом в виде скребкового ножа, расположенный впереди тягово-силового агрегата, а устройство для фрезерования взаимосвязано с дозатором - смесителем и закреплено на платформе, где так же расположен трехсекционный бункер для сыпучих материалов, гидробак для раствора биопрепаратов и агрегат укладки очищенного грунта, при этом, дозатор -смеситель, выполнен в виде емкости, внутри которой расположены вращающиеся шнеки, агрегат укладки очищенного грунта, выполнен в виде камеры переменного сечения имеющей трапециедальные вырезы.
Диаметр рабочей поверхности каждого шнека кратен его длине для песчаных и супесчаных грунтов с коэффициентом кратности 1:10, а для других грунтов 1:15. Шнеки выполнены с дифференцированным шагом.
Трехсекционный бункер с шиберным устройством-дозатором состоит из секций, предназначенных для распределения и подачи сыпучих материалов, например полимикробного сорбента «Униполимер-Био», композиционного агрохимиката-мелиоранта «Меном», смешанного с семенами дикорастущих трав и фосфорно-азотных удобрений (фосфорная мука) и утеплителя полимерной крошки БТП (быстротвердеющей гидрофобной пены). Гидробак с затвором для суспензий, микроорганизмов, биологических растворов и других ингредиентов, включающие растворы различных солей. В зависимости от степени загрязнения почв, пахотных земель, сроков давности пролива и глубины проникновения нефтепродуктов в почву согласно проведенного экологического мониторинга ГОСТ Ρ 22.8.01-96 определяется алгоритм функционально-технологических операций и методов очистки грунтов и способов рекультивации почв и пахотных земель с помощью мобильного комплекса, работающего в режиме непрерывного действия или в цикличном режиме.
Санация и рекультивация почв, пахотных земель с помощью мобильного комплекса решается последовательно, т.е. перед работой проводится функциональная диагностика загрязненного грунта. Где осуществляется отбор почвенных образцов согласно ГОСТ 14.4.3.01-83. глубина взятия почвенных образцов определяется задачей проводимых очистных и агромелиоративных, экологических работ.
Определение содержания нефти, нефтепродуктов в почвенных образцах проводится весовым или спектрометрическим методом согласно РД 39 0147098-90 Миннефтепрома, где определяется уровень нефтяного загрязнения, грамм нефти/ кг почвы и степень загрязнения в % согласно РД 39-00147105-006-97.
Полезная модель поясняется графически, где на фиг. 1 представлен общий вид мобильного комплекса.
Мобильный комплекс представляет собой тягово-силовой агрегат, например, гусеничный трактор 1 мощностью 90-130 кВт впереди которого агрегатируется отвал в виде - скребкового ножа 2, и прицепной платформы, на которой установлено фрезерное устройство 3 для снятия нефтезагрязненной почвы, опорные колеса 4 прицепного устройства, трехсекционный бункер 5для сыпучих материалов, гидробак 6 для жидких реагентов, агрегат укладки почвы 7, дозатор-смеситель 8 биологического препарата в котором установлены шнеки 11, системы привода агрегатов комплекса 9, кардана от вала отбора мощности 10.
Принцип работы мобильного комплекса заключается в следующем. При движении тягово-силового агрегата 1 оператор включает с помощью карданного отвала 10 отбора мощности, систему приводов 9, посредством которых приводится в движение фрезерное устройство 3, дозатор-смеситель 8 и агрегат укладки почвы 7, а также приводятся в действие и пневмогидравлические системы шиберных устройств трехсекционного бункера 5 и затвора гидробака 6.
В процессе работы мобильного комплекса отвалом - скребковым ножом 2 удаляются погибшие кустарники, где в дальнейшем при прохождении механизм фрезерования 3, срезает и фрезерует подготовленную загрязненную нефтепродуктами почву, разрыхляя на мелкие отдельные фракции, ослабляя и разрушая при этом адгезионные связи между частицами почвы и нефтью. Разрыхленная почва подается в дозатор-смеситель 8, в котором установлены шнеки 11 с дифференцированным шагом (на чертеже не показаны) для качественного, равномерного перемешивания и внедрения в массу грунта, подаваемых из трехсекционного бункера 5 и гидробака 6 порционное расчетное количество биологических препаратов, суспензий, удобрений, сорбентов, мелиорантов-аэрантов, а например при утеплении - полимерной крошки БТП. От степени загрязнения почвы высота срезаемого слоя земли для фрезерования колеблется от 5 до 45 см.
3
3
При этом диаметр рабочей поверхности одного шнека 11 кратен его длине для песчаных и супесчаных грунтов коэффициент кратности составляет 1:10, а для других грунтов 1:15. Обработанная масса земли в дозаторе-смесителе 8 специальными растворами суспензий и другими сыпучими компонентами подается в агрегат укладки 7, который имеет формирующую камеру, выполненную с трапециедальными вырезами, создающими переменное сечение для повышения эффективности задержания влаги в летний период в бороздах и снега в зимний период. Использование широкого спектра биопрепаратов, биосорбентов, агрохимикатов-мелиорантов, удобрений, препаратов «Путидойл», «Дестроил» и других нефтеокисляющих штаммов, позволяет трансформировать технологические процессы по очистке, повысить разрешающую способность работы установки и ее эффективность. Основные технические и эксплуатационные характеристики мобильного комплекса - мощность силового агрегата 90-140 кВт, трехсекционный бункер для сыпучих материалов загрузочной емкостью 1,5 м, гидробак-емкость для эмульсий и жидких реагентов объемом 0,8 м, частота вращения фрезы 300-400 об/мин, скорость движения 3-5 км/час, габаритные размеры - длина 6,5 м, ширина 3,5 м, высота 2,6 м. Максимальная глубина среза-фрезерования грунта 0,45 м, производительность в зависимости от степени загрязнения, структуры и свойства грунтов колеблется в пределах 0,015-0,05 га/час. Количество обслуживающего персонала 1 человек.
Преимущество мобильного комплекса:
- высокая проходимость и надежность работы комплекса независимо от рельефа местности и погодных условий, широкий диапазон функционально-технических задач с возможностью трансформации и оптимизации технологических процессов по очистке, санации и рекультивации почв и пахотных земель, а также профилактических работ по утеплению грунтов с помощью полимерных пен от сезонного промерзания;
- мобильность, оперативность и автономность работы при очистке и рекультивации земель, загрязненных нефтепродуктами, на месте загрязнения при аварийных, чрезвычайных ситуациях в полевых условиях, мелиоративных и сельскохозяйственных работ, противопожарных мероприятий для предотвращения и проникновения низового огня путем рыхления заросшей почвы (как следствие - снижение затрат на природоохранные, пожарные мероприятия и энергосберегающие работы).
2
o
3
Конструктивная особенность мобильного комплекса позволяет производить работы по санации (т.е. нейтрализации-разложении нефтепродуктов путем нанесения гашеной извести-гипохлорида кальция Ca(OCl), рекультивации загрязненной почвы с последующей ее минерализацией и одновременной посадкой семян дикорастущих многолетних трав, а также подготовке грунтов к зимней разработке комбинированным способом, заключающемся в рыхлении (фрезеровании грунтов на глубину 0,35-0,40 м, т.е. насыщении воздухом 10-18%) и последующим нанесением на него теплозащитного покрытия в виде полимерных вспененных гидрофобных гранул высокой кратности случайной формы с низким коэффициентом теплопроводности λ=0,035 Вт/мК и кажущейся плотностью p=19-40 кг/м, повышая при этом R - общее термическое сопротивление теплоотдачи, отводимое от грунта в воздух. При этом продолжительность предохранения грунта от промерзания зависит обратно пропорционально сопротивлению поверхности теплоизоляции теплоотдачи и термическому сопротивлению утеплителя
o
рых.грунта
т.изоляц.
R=R+R,
где
o
2
R - общее термическое сопротивление (м·C°)/Вт;
рых.грунта
2
R термическое сопротивление разрыхленного (фрезерованного) грунта (м·C°)/Вт;
т.изоляц
2
R - термическое сопротивление изоляции (полимерных вспененных гранул) (м·C°)/Вт.
В зависимости от регламента и алгоритма технологических операций и работ процесс санации, рекультивации загрязненной почвы, утепление грунта от сезонного промерзания или создания заградительном - опорных полос путем окарауливания посредством глубокого рыхления почвы нанесения жидких огнестойких составов и сыпучих смесей осуществляется при определении следующих основных параметров:
- устанавливается глубина фрезерования почвы или грунта, степень разрыхления и насыщения почвы воздухом (его гранулометрический состав), влажность грунта, а также определяется ее слеживаемость;
- регулируется порционный расход подачи сыпучих материалов или жидких реагентов в дозатор-смеситель с корректировкой и распределением пропорций био-препаратов, био-сорбентов, удобрений (фосфоритная мука), а также утеплителя - крошки полимерной пены и укладка их на очищаемую поверхность при рекультивации почвы и толщины нанесения на утепляемый разрыхленный грунт.