НЕФТЕСОРБИРУЮЩИЙ БОН

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки поверхности водоемов от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, преимущественно малых рек, ручьев и водотоков.
Известен Нефтесорбирующий бон, выполненный в виде трубчатого элемента, имеющего сердечник, обеспечивающий плавучесть бона, и расположенную вокруг сердечника трубчатую оболочку, обладающую высокой сорбирующей способностью к нефти и нефтепродуктам. (Патент РФ №2236502, Е02В 15\06, оп. 20.01.2004 г.).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, необходимость дополнительных временных затрат для демонтажа и отжима собранной нефти, а также оно не обеспечивает достаточной очистки водотоков, так как выполняет только барьерную и сорбционную функции.
Известен Нефтесорбирующий бон, имеющий сердечник из полимерных материалов, расположенную вокруг сердечника трубчатую оболочку, выполненную из синтетического материала (Патент РФ №2183231, Е02В 15\06, оп. 20.06.2002 г., прототип).
Недостатком известного устройства является то, что оно обеспечивает низкие нефтесорбирующие свойства из-за возможности прохода нефтяной пленки под боном при колебаниях ограждения.
Конструкция предлагаемого нами устройства обеспечивает высокую барьерную функцию, высокие нефтесорбирующие свойства и высокие показатели биодеструкции нефти и нефтепродуктов в проточных водоемах.
Предложен Нефтесорбирующий бон, который включает герметичный сердечник из полимерного материала, расположенную вокруг герметичного сердечника трубчатую оболочку, выполненную из синтетического материала, и соединенный с трубчатой оболочкой по длине носитель в виде полимерных сорбирующих волокон с различной плотностью, чередующихся между собой и пропитанных составом из симбиотической ассоциации углеводород окисляющих бактерий и водорослей в соотношении 3:1 и биогенного питания, при этом герметичный сердечник представляет собой полую герметичную емкость или последовательно расположенные полые герметичные емкости, а длина полимерных сорбирующих волокон выполнена с обеспечением перекрывания 2/3 поперечного сечения водоема.
На фигуре представлен общий вид нефтесорбирующего бона.
Нефтесорбирующий бон состоит из герметичного сердечника 1, трубчатой оболочки 2 и носителя 3, при этом трубчатая оболочка 2 жестко соединена с носителем 3 по длине с одной стороны герметичного сердечника 1 или с двух противоположных сторон герметичного сердечника 1.
Герметичный сердечник 1 представляет собой полую герметичную емкость или последовательно расположенные полые герметичные емкости.
Например, герметичный сердечник 1 представляет собой цилиндрическую трубу, герметично закрытую с торцов, или закупоренные пустые емкости, соединенные между собой.
Герметичный сердечник 1 изготовлен из полимерного материала, обеспечивающего плавучесть нефтесорбирующего бона, например, из пластика.
Трубчатая оболочка 2 изготовлена из синтетического материала, который соединен таким образом, что образует при этом цилиндрическую поверхность в виде трубы, которая располагается вокруг герметичного сердечника 1.
Синтетический материал представляет собой, например, ленточный капрон.
Носитель 3 выполнен из полимерных сорбирующих волокон с различной плотностью, чередующихся между собой.
3
При этом часть носителя 3, составляющая 70-30%, представлены полимерным материалом с плотностью в погруженном состоянии (с прикрепившимися пузырьками воздуха) ниже 1 г\см, например, из полиэтилена, полипропилена и др.
В рабочем состоянии нефтесорбирующего бона эти волокна носителя 3 расположены на поверхности воды в плавающем состоянии и осуществляют нефтеокисление, барьерную и нефтесорбирующую функции, микробиологическую деструкцию нефти и нефтепродуктов на поверхности воды.
3
Другая часть полимерных сорбирующих волокон 3, составляющая 30-70%, представлена волокнами другого полимерного материала с плотностью в погруженном состоянии (с прикрепившимися пузырьками воздуха) выше 1 г\см, например, из капрона.
В рабочем состоянии нефтесорбирующего бона эти волокна носителя 3 располагают под углом к течению реки (опускаются вниз) и выполняют нефтеокисляющую и нефтесорбирующую функции, функцию заграждающего экрана для удержания нефти, нефтепродуктов и осуществляют микробиологическую деструкцию нефти и нефтепродуктов в толще воды проточных водоемов.
Полимерные сорбирующие волокна 3 пропитаны составом из симбиотической ассоциации углеводородокисляющих бактерий и водорослей в соотношении 3:1 и биогенного питания.
Биогенное питание представлено минеральными добавками аммонийных и фосфорных солей. Углеводородокисляющие бактерии представлены Pseudomonas putida и Arthrobacter oxydans. Водоросли представлены Chlorella vulgaris.
Наиболее перспективными и эффективными устройствами очистки вод и почв от широкого круга загрязняющих веществ, в том числе и нефтяных углеводородов, являются приемы биодеструкции, основанные на использовании биохимического потенциала биологических объектов, прежде всего, микроорганизмов: моно- или поликультур бактерий, грибов и дрожжей.
Несмотря на колоссальную роль микроорганизмов в трансформации нефти и нефтепродуктов приемы биодеструкции, базирующиеся на их использовании, не лишены недостатков, так как селектированные культуры гетеротрофных микроорганизмов, применяемые в экологической биотехнологии, обладают относительно узким спектром биогеохимических функций.
Природные сообщества, включающие в себя представителей различных трофических уровней, в том числе фотосинтетиков: эукариотических водорослей, цианобактерий, высших растений, обладают более широким набором этих функций. Именно в природных системах, где отмечается превалирование автотрофных организмов, происходят процессы очистки воды и почвы. Автотрофные организмы являются важным компонентом биоценозов и участвуют в различных биохимических процессах. Являясь начальным звеном многих микробиологических: цепей, обеспечивают нормальное функционирование всей биоты в целом. Из сточных вод с поверхностным нефтяным загрязнением выделены циано-бактериальные сообщества в виде пленок, сохраняющие свою структуру в лабораторных условиях. Эдификаторами сообщества в техногенной экосистеме являются цианобактерий Phormidium angustissimum, Ph. tenuissimum, Synechocystis minuscula и Synechococcus elongatus. Циано-бактериальные сообщества перспективны для разработки приемов биоремедиации (биологического оздоровления) техногенных экосистем, так как интродукция циано-бактериальных сообществ в экосистемы, подверженные антропогенному воздействию, создает условия для развития ассоциативных лолифункциональных сообществ, способствуя активизации деструкционных процессов.
Проработка патентной литературы позволило выделить три основных направления в разработках биотехнологических приемов борьбы с нефтезагрязнениями; сорбционные, микробиологические и прямую стимуляцию естественных реакций самоочищения. В настоящее время в практике работ по очистке вод наибольшая эффективность достигается путем одновременного использования сорбционного и микробиологического способов.
Нефтесорбирующий бон работает следующим образом.
Предварительно носитель 3 пропитывают составом из симбиотической ассоциации углеводородокисляющих микроорганизмов, например, углеводородокисляющими бактериями Pseudomonas putida и Arthrobacter oxydans, и водорослей, например, Chlorella vulgaris, в соотношении 3:1 и биогенного питания, например, минеральными добавками аммонийных и фосфорных солей.
Затем Нефтесорбирующий бон размещают в районе загрязнения,
например, устанавливают в виде одной линии или нескольких линий поперек течения реки или водотока с небольшим прогибом с помощью, например, проволочных растяжек и металлических свай, вбитых в берега.
Длину проволочных растяжек определяют в каждом конкретном случае и выбирают с запасом в 1,5-2 метра с каждого конца нефтесорбирующего бона. Количество линий нефтесорбирующего бона, устанавливаемых параллельно друг другу, зависит от степени загрязнения реки или водотока и от вероятности аварийных попаданий нефти.
Расстояние между линиями нефтесорбирующего бона выбирают с учетом конкретных гидрологических условий в пределах от 1,5 до 3 метров.
3
Длина полимерных сорбирующих волокон 3 выбирается в зависимости от глубины проточного водоема, например, реки или водотока, так как они должны полностью перекрывать 2\3 поперечного сечения реки или водотока. При установке нефтесорбирующего бона на реке или водотоке одна часть полимерных сорбирующих волокон 3, которая имеет плотность ниже 1 г\см, располагается на поверхности воды в плавающем состоянии, осуществляет микробиологическое разрушение нефти, нефтепродуктов и выполняет сорбционную и барьерную функции.
3
Другая часть полимерных сорбирующих волокон 3 с плотностью выше 1 г\см опускается вниз, образуя фильтр, располагаясь поперек сечения реки или водотока, и в таком положении выполняет барьерную, сорбционную функции и осуществляет микробиологическую деструкцию нефти, нефтепродуктов.
При этом нефтесорбирующий бон размещают с берега на берег проточного водоема таким образом, чтобы вся текущая вода фильтровалась сквозь носитель 3.
Нефтесорбирующий бон очищает поверхностные слои воды от углеводородных загрязнений, а именно, нефти, нефтепродуктов, путем преобразования их в экологически безопасные продукты посредством совместного использования барьерных сорбирующих свойств самого носителя 3 и деструктирующей функции ассоциации водорослей и углеводородокисляющих микроорганизмов. Углеводородокисляющая активность микроорганизмов повышается в симбиозе с водорослями за счет частичного включения углеводородов нефти в процессы метаболизма, водорослей, при котором происходит выделение в среду продуцируемого кислорода и ряда биологически активных метаболитов, включающие внеклеточные ферменты, что создает благоприятные условия для развития в симбиозе углеводородокисляющей микрофлоры.
Была проведена серия опытов на проточной воде в присутствии нефтепродуктов.
Пример №1
Испытание нефтесорбирующего бона с носителем 3 пропитанным углеводородокисляющими микроорганизмами и биогенными добавками для очистки от нефтяного загрязнения малой реки Тюменка, протекающая по территории города Тюмени. Установлено 16 линий нефтесорбирующего бона, включающего герметичный сердечник в виде цилиндрической трубы 1, а носитель 3 пропитан составом из Углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas putida, Arthrobacter oxydans и минеральных добавок аммонийных и фосфорных солей.
Результаты анализов проб воды на содержание нефтепродуктов показали снижение концентрации с 0,41 мг/дм до 0,08 мг/дм в течение 20 суток. В процессе очистки от нефтяного загрязнения поверхности малой реки Тюменка окислению подверглось 80,49% углеводородов.
Пример №2
Испытание нефтесорбирующего бона с носителем 3 пропитанным составом из симбиотической ассоциации (углеводородокисляющих микроорганизмов и водорослей) и биогенного питания (минеральные добавки аммонийных и фосфорных солей) для очистки от нефтяного загрязнения малой реки Тюменка, протекающая по территории города Тюмени.
Установлено 16 линий нефтесорбирующего бона. Носитель 3 пропитан составом из углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas putida, Arthrobacter oxydans и водорослей Chlorella vulgaris в соотношении 3:1 и, минеральных добавок аммонийных и фосфорных солей.
Результаты анализов проб воды на содержание нефтепродуктов показал снижение концентрации с 1,38 мг/дм до 0,09 мг/дм в течение 20 суток.
В процессе очистки от нефтяного загрязнения поверхности малой реки Тюменка окислению подверглось 93,48% нефтепродуктов.
Вывод: как видно из приведенных примеров №1 и №2, в первом примере, когда носитель 3 пропитан составом из Углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas putida, Arthrobacter oxydans и минеральных добавок аммонийных и фосфорных солей, окислению подверглось 80, 49% углеводородов.
Во втором примере, при пропитке носителя 3 составом из углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas putida, Arthrobacter oxydans и водорослей Chlorella vulgaris в соотношении 3:1 и минеральных добавок аммонийных и фосфорных солей окислению подверглось 93, 48% нефтепродуктов.
Предлагаемый Нефтесорбирующий бон и заграждения из нефтесорбирующего бона обладают высокой нефтесорбирующей способностью; высокой барьерной функцией для оконтуривания нефтяных пятен в открытых проточных водоемах и в качестве заграждающего экрана для удержания нефти, нефтепродуктов в толще воды, кроме того обеспечивает высокие показатели деструкции нефтепродуктов до 94% за 2-3 недели контактирования за счет симбиотической ассоциации углеводородокисляющих бактерий и водорослей в проточных водоемах.
Все вышесказанное позволяет эффективно использовать конструкцию нефтесорбирующего бона на реках, ручьях и водотоках.