УСТРОЙСТВО АКТИВАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ОТ НЕФТИ ВОДОЕМОВ, ЗАБОЛОЧЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ВОД АМБАРОВ И ШЛАМОНАКОПИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при ликвидации нефтяных загрязнений в местах разливов нефти и нефтепродуктов при их добыче, транспортировке, хранении.
Известен способ очистки воды водоемов и донных отложений от загрязненных нефтью и нефтепродуктами (патент РФ 2260652, МПК Е 02 В 15/04, опубл. 20.09.2005 г.), включающий аэрацию воды и флотацию донных отложений для активации биологической очистки.
Из описания следует, что при осуществлении способа в условиях производства для активации окислительных процессов может быть использован аэратор типа АЭ-1 (www.fid-tech.com), выбранный за прототип, который содержит трубу с насадкой на конце для подачи воздуха в слой воды с одновременным перемешиванием.
Известное устройство не позволяет осуществлять эффективное насыщение воды кислородом, и как следствие, активация окислительных процессов не значительна. Слабое аэрирование не эффективно при очистке донных отложений.
3
Предлагаемое техническое решение позволяет увеличить уровень растворенного кислорода в 60-70 раз в течение суток на объем воды не менее 20000 м, при этом одновременно активировать биологическую очистку вод от остаточной нефти, в том числе локализованной на поверхности, осевшей на дно и растворенной в воде.
Применение предложенной полезной модели является эффективным в различных климатических зонах, в том числе и в экстремальных условиях Крайнего Севера, и может быть использовано для очистки проточных и стоячих водоемов, заболоченных территорий и загрязненных вод амбаров и шламонакопителей.
Технический результат достигается тем, что установка для активации биологической очистки от нефти водоемов, предназначенная для насыщения воды кислородом, включающая трубу, соединенную с насосом, согласно технического решения, содержит раму на грузовых поплавках, регулирующих уровень погружения, воронку с заборным соплом, зафиксированную на раме и снабженную насосом с выходным патрубком, конфузорное сопло, для увеличения напора струи на выходе, соединенное через трубу с выходным патрубком, колпак в виде полусферы, расположенный над конфузорным соплом.
Установка дополнительно содержит помпу с распылителем на конце, предназначенную для подачи раствора биопрепарата на водную поверхность и выполненную с возможностью осевого вращения.
На рис.1 представлен общий вид установки.
Установка содержит раму 1, укрепленную на грузовых поплавках 2, регулирующих уровень погружения, воронку 3 с заборным соплом 4, насос 5 с выходным патрубком 6, установленный в воронке 3, конфузорное сопло 7 для увеличения напора струи на выходе, соединенное трубой 9 с выходным патрубком 6, расположенный над конфузорным соплом 7, колпак 8 в виде полусферы.
Установка дополнительно содержит помпу 10 с распылителем на конце, предназначенную для подачи раствора биопрепарата на водную поверхность, и выполненную с возможностью осевого вращения,
Установка работает следующим образом.
Установка с помощью якоря фиксируется в определенном месте водоема. С помощью поплавков 2 выставляют уровень погружения.
Загрязненная вода через заборное сопло 4 из толщи поступает в воронку 3 и подается через трубу 9 в конфузорное сопло 7 и затем под давлением на полусферу 8, разбиваясь о которую, жидкость обогащается кислородом и в распыленном состоянии отраженным потоком под давлением поступает в водоем. Регулирование уровня погружения заборного сопла позволяет осуществлять забор загрязненной воды на любом уровне.
3
Эффективность аэрации определялась увеличением уровня растворенного кислорода в 60-70 раз в течение суток на объем воды не менее 20000 м.
Процесс биологической очистки воды может быть активизирован препаратом нефтеокисляющего действия в комплексе с минеральными удобрениями.
При этом перед началом очистки с помощью помпы 10 с распылителем на поверхность водоема равномерно наносят (разбрызгивают) раствор препарата нефтеокисляющего действия и удобрения. За счет осевого вращения, распыление осуществляют диаметрально, т.е. во все стороны вокруг водозаборной воронки, при этом регулируется дальность распыления. Препарат предварительно приготавливается в емкости, установленной, например, на плавающей платформе.
Предлагаемая установка прошла производственное испытание в Республике Коми в зоне аварийного разлива. Опытный участок представлял собой заболоченное кустарничково-пушицево-осоковое понижение площадью около 2 га. В результате действий по локализации аварийного разлива и уборки нефти образовался искусственный
водоем (до 1-1.5 м глубиной). Слой нефти на дне затопленного участка местами достигал 50-70 см.
Перед началом активизации процесса десорбции нефти из толщи грунта в воду и перед активизацией биоразложения углеводородов с водной глади участка с помощью нефтесборного оборудования убрали поверхностную нефть. Уборка производилась путем локализации боновыми заграждениями нефтяного пятна и последующей откачки нефтесодержащей жидкости (НСЖ) вакуумбочками.
Для очистки водоема от остаточной концентрации нефти было установлено 5 экспериментальных установок.
После внесения препарата и минерального удобрения, экспериментальные установки перевели в рабочий режим (подключили). В целом за период работ установки работали 1,5 месяца в течение 8 часов.
Через одну неделю после начала обогащения воды кислородом в водоеме зафиксировали значительное увеличение массы микрофлоры (в 600-800 раз), наряду с этим наблюдали увеличение в воде концентрации растворенных нефтепродуктов. Это связано с тем, что в почво-грунте активизировались процессы микробиологической деятельности, которые привели к изменению качественного состава остаточной нефти. Анализ изменения состава фракций нефти показал увеличение содержания растворимых соединений, сопровождающих микробиологическое разложение тяжелых парафинов.
Увеличение содержания в воде растворенных нефтепродуктов сопровождалось всплыванием окисленной нефти со дна на поверхность водоема. Это связано с изменением удельного веса нефти в массе (слое) нефтезагрязненного донного грунта в связи с ее эмульгированием за счет увеличения уровня активного кислорода при работе устройств, приводящим к активной десорбции нефти в толщу воды. Всплывающую на поверхность нефть по мере накопления собирали нефтесборщиками.
В июле наблюдали интенсивное образование пленок микрофлоры в местах скопления нефтяной массы на поверхности воды. Уровень биологической активности почвы был максимальным в первой половине июля, то есть почти на месяц позже, чем пик содержания в воде растворенных углеводородов. Активизации аборигенных микроорганизмов в почве и воде участка способствовало снижение степени токсичности субстратов для биоты за счет уменьшения массы нефти на участке.
В почвенном субстрате в период наибольшей биологической активности численность бактерий, растущих на МПА (мясопептонном агаре) возросла в 7000 раз, бактерий и грибов, растущих на среде Чапека - в 5000 раз, численность факультативных азотфиксаторов увеличилась в 2000 раз. Выявлено, что потребление из воды растворимых
соединений азота, фосфора и калия происходило очень быстро. В течение всего полевого сезона вносились на участок минеральные удобрения.
К окончанию работ в воде обнаружены лишь следовые количества азота и фосфора при несколько увеличенном содержании калия.
На участках, свободных от воды или слабо затопленных снижение загрязнения нефтью отмечено до середины августа. Это обусловило возобновление развития растительности - осоки, вахты трехлистной, пушиц, на карликовой березке началось отрастание листьев.
В конце лета нефтяная пленка на дне и поверхности водоема отсутствовала, уровень растворенных нефтепродуктов был близок к нулю. Наряду с этим было отмечено цветение вахты на открывшихся участках почво-грунта, на карликовой березке отсутствовала нефтяная пленка, происходило нормальное развитие листьев. В водоеме появились водоросли, которых не было в начале сезона, и которые отсутствуют на соседних участках, загрязненных нефтью.
По сравнению с опытным участком, на соседнем, где была проведена лишь уборка нефти с поверхности, донный грунт оставался в течение всего сезона сильнозагрязненным нефтью.
Таким образом, предлагаемое изобретение способствует активизации биологического разложения нефти. Об этом позволяют судить данные по снижению уровня нефтезагрязнения почво-грунта, воды, удаление нефтяной массы со дна водоема, и увеличение наряду с этим численности различных групп микрофлоры. Этому способствовали активизация местного микробоценоза под действием высокого уровня растворенного в воде кислорода. Скорость деструкции нефти по сравнению с контролем без обогащения кислородом выросла в массе почво-грунта в 50 раз, а в воде (снижение массы растворенных нефтепродуктов) в 27 раз. Характерным показателем очистки от нефтезагрязнения является увеличение массы водорослей после снятия токсического воздействия нефти, в то время как на соседнем контрольном участке водоросли не появлялись в течение всего полевого сезона.