УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТОЛЩИ ВОДЫ ОТ НЕФТИ В ВОДОТОКАХ

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки толщи воды, загрязненной нефтью и нефтепродуктами в водотоках.
Нефть, при разливе на водном объекте, первое время находится на поверхности воды. Но со временем плотность ее увеличивается в силу прохождения физико-химических процессов трансформации нефти, сорбции минеральных частиц, и продукты трансформации нефти начинают свободно перемещаться в толще воды и опускаться на дно водного объекта. В водотоках агрегаты нефти перемещаются по всей толще воды и ее придонных слоях. Для эффективной очистки водотока требуется использование устройств, производящих очистку всей толщи воды по всему поперечному сечению русла водотока.
Известно устройство для очистки водоемов от загрязнений (Патент РФ №2431017), которое предназначено для сбора загрязнений с поверхности открытых водоемов и очистки толщи и придонных слоев воды от нефти и нефтепродуктов. Устройство состоит из расположенных на водной поверхности нефтесорбирующих бонов с сердечником из полимерного материала. Каждый бон снабжен сорбирующими натуральными и синтетическими волокнами одинаковой или различной длины (0,01-5,00 м), плотностью 0,01-3,00 г/см3 с микроорганизмами.
Недостатком данного устройства является снижение эффективности работы устройства на водотоках с быстрым течением воды, когда сорбирующие натуральные и синтетические волокна под воздействием течения будут находиться только в поверхностном слое воды, фактически не очищая большую часть толщи воды и придонные слои, где передвигаются нефтяные агрегаты. Неэффективна работа устройства в период ледостава (вмораживание волокон в ледовый покров при его образовании; низкая температура воды, при которой микробиологическое окисление нефти не эффективно).
Известна установка для очистки воды (Патент РФ №80693), предложенная для локализации загрязнений на поверхности водных объектов, толще и придонных слоях воды, включающая сорбирующий бон, содержащий якорь, секции для загрузки сорбирующего материала, поплавки, расположенные с нижней стороны секции. Установка для очистки воды состоит из последовательно соединенных между собой отдельных секций, которые между собой идентичны. Установку для очистки воды устанавливают в загрязненном водоеме после обследования участка загрязнения и определения основных параметров установки: количество секций в сорбционном боне, количество сорбционных бонов в порядке, количество порядков. Затем производят сборку сорбционных бонов, соединение секций и их наполнение сорбционным материалом. Устанавливают установку для очистки воды при помощи плавающего средства на дно загрязненных участков водоемов, а также на участки, расположенные ниже по течению от источника загрязнения.
Недостатком данной установки являются длительные временные трудозатраты для ее размещения в водотоке (проведение обследования водотока, заполнение секций сорбирующим материалом, соединение секций между собой и необходимость расположения большого количества установок на водном объекте). Также весьма затруднительно размещение установок в водотоке в зимний период.
Наиболее близко по своей сути устройство для очистки толщи и придонных слоев воды от нефтяных загрязнений (патент РФ №88688, принят за прототип), предназначенное для очистки толщи и придонных слоев воды на водных объектах с наличием течения. Устройство включает в себя балластный рукав с прикрепленными к нему хомутами, гибкого напорного шланга с встроенными пористыми распылителями воздуха и воздушного компрессора. Устройство транспортируют одним из доступных средств к месту установки на предварительно обследованном участке водотока и проводят его сборку. Для приведения балластного рукава в рабочее состояние в полость балластного рукава помещают балласт, например, песок, камень, камень, гальку или другой тяжелый материал, обеспечивающий фиксацию напорного шланга с пористыми распылителями воздуха на дне водотока. Далее осуществляют крепление гибкого напорного шланга хомутами к балластному рукаву таким образом, чтобы при установке устройства на дно водотока распылители воздуха были направлены к поверхности воды. Устройство устанавливают на дно водотока с использованием плавающих средств. Гибкий напорный шланг с пористыми распылителями подключают к воздушному компрессору.
Основным недостатком данного устройства являются значительные трудозатраты на его сборку и подготовку к установке. Длительное время требуется для заполнения балластного рукава материалом, обеспечивающим фиксацию устройства на дне (песок, галька и др. материалы), а в зимний период во время отрицательных температур выполнение данного этапа сборки весьма затруднительно в силу нахождения природного балластного материала под снегом, а также из-за потери сыпучести подручных материалов для заполнения балластного рукава, которые содержат влагу и могут смерзаться в крупные агломераты.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, позволяющее оперативно разместить устройство в водотоке, повысить надежность и качество очистительных работ, особенно в придонных слоях с повышенной концентрацией загрязнений, в том числе в холодное время года.
Технический результат достигается тем, что устройство для очистки толщи воды от нефти в водотоках содержит гибкий перфорированный шланг и якорную цепь, которые соединены между собой по всей длине посредством хомутов, при этом гибкий перфорированный шланг имеет возможность подсоединяться к источнику сжатого воздуха, например, воздушному компрессору. В транспортном состоянии устройство представляет собой намотанные на катушку элементы устройства и перевозимый отдельно источник сжатого воздуха. Для работы на водотоках разной ширины перфорированный шланг может быть состыкованных из двух или более частей, соединенных быстроразъемными шланговыми соединениями, например, описанными в патенте RU №2158873 (опубл. 2000 г. ). Размещение отверстий по винтовой линии обеспечивает дополнительное преимущество - равномерную подачу воздуха по длине шланга независимо от его ориентации на дне водотока.
Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг. 1, на котором представлена схема устройства.
Устройство работает следующим образом.
Очистка воды от нефти осуществляется с помощью заявленного устройства (фиг. 1), включающего гибкий перфорированный шланг 1, соединенный по всей длине с некоторым шагом с якорной цепью 2 хомутами 3 и подсоединяемый к источнику сжатого воздуха 4, например, воздушному компрессору. При необходимости длину шланга регулируют присоединением или отсоединением дополнительных частей посредством быстроразъемных шланговых соединений 5. Воздушный компрессор устанавливается на берегу водотока. Гибкий перфорированный шланг представляет собой шланг высокого давления, выполненный из прочного поливинилхлорида, он устойчив к механическим и химическим воздействиям. По всему протяжению гибкого шланга выполнены по винтовой линии отверстия диаметром 0,1-1,0 мм на расстоянии не более 10 мм друг от друга. В шланг подают воздух под давлением.
Для улавливания нефтяных сбросов и утечек заявленное устройство устанавливают на дно водотоков в местах, расположенных ниже по течению от источника нефтяного загрязнения, а во время проведения очистных работ на водотоке - ниже участка очистных работ.
Заявленное устройство транспортируют к месту размещения и приводят в рабочее положение, разматывая с катушки и опуская его на дно водотока поперек течения с использованием плавающих средств. При подаче в шланг сжатого воздуха из отверстий гибкого перфорированного шланга выходят воздушные пузырьки, которые покрывают нефть по принципу молекулярного прилипания пузырьков на поверхности раздела двух фаз - воздуха и вязкой жидкости, и поднимают нефть на поверхность воды.
Перед использованием устройства устанавливают ниже по течению водотока известные из уровня техники конструкции для локализации нефти, например, боновые заграждения и откачивающие нефть устройства.
На сильно загрязненных нефтью водотоках возможна последовательная установка нескольких заявленных устройств в нескольких поперечных сечениях водотока. Расстояния устройств друг от друга подбирают опытным путем, обеспечивая максимальную эффективность очистки.
После завершения работ по очистке производят сбор устройства - отсоединяют от воздушного компрессора и наматывают гибкий перфорированный шланг вместе с якорной цепью и хомутами на транспортную катушку.
Устройство испытано в полевых условиях на участке водотока, загрязненного нефтью (участок ручья шириной 3 м; максимальной глубиной 0,6 м). Размещение устройства на ручье и приведение его в рабочий режим заняло 4 минуты. На участке подъема воздушных пузырьков на поверхности воды появлялась нефтяная пленка, которая локализовалась боновыми заграждениями. Чем мельче пузырьки, тем эффективнее захват капельных и эмульсионных нефтяных загрязнений. Ниже по течению от боновых заграждений нефтяной пленки не наблюдалось. Степень очистки от загрязнителей, передвигающихся как в придонных слоях, так и в толще воды, может достигать 95, а в слаботекущих водотоках до 99%.
Техническим результатом предложенного устройства является упрощение конструкции, которая позволяет без подготовительных операций, оперативно размещать устройство в водотоке, что очень важно для работы аварийно-спасательных формирований, осуществляющих мероприятия по ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на водных объектах. Другое преимущество устройства - возможность использования в холодное время года при отрицательных температурах.