УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ТОЛЩИ ВОДЫ В ВОДОТОКАХ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ «БАРЬЕР»

Очистка природных водных объектов сложна, так как связана с динамичной водной средой и множеством процессов трансформации нефти, которые происходят в воде. Нефть и нефтепродукты, попадая в водную экосистему в результате разливов или технологических утечек, сорбируются взвешенными органическими и минеральными частицами и попадают в конечном итоге в донные отложения. Для эффективной очистки водотоков требуется использование надежных устройств, позволяющих проводить очистку не только поверхности воды, но и всей ее толщи по поперечному сечению русла водотока.
Известно сооружение для очистки от наносов и плавучих объектов в русле реки по патенту CN № 109537545 [1], содержащее устройство для очистки от отложений, которое содержит раму для фильтрации отложений; каждый фильтр осадка содержит опорную плиту и четыре боковые пластины; среди четырех боковых пластин две противоположные боковые пластины примыкают и параллельны внутренним стенкам берегов реки по обе стороны русла реки и предназначены для использования в качестве боковых пластин I. Боковая пластина на водоприемной поверхности предназначена для использования в качестве боковой пластины II, и боковая пластина, противоположная боковой пластине на водоприемной поверхности, разработана как боковая пластина III; в боковой пластине II выполнены отверстия для впуска воды; в боковой пластине III выполнены отверстия для выпуска воды; фильтрующие отверстия образуются в опорной плите; размеры отверстий для фильтрации меньше, чем для отверстий для подачи воды; допускается попадание осадка в отверстия для ввода воды; датчик измерения расстояния расположен на нижнем конце каждой рамы для фильтрации осадков; датчик pH расположен у отверстий для выпуска воды на нижнем конце каждой рамы для фильтрации осадка; цепочки жестко связаны с каждой рамой фильтрации осадка; шестерни на вращающихся валах двигателей соединены с цепями; на берегу реки по обе стороны русла реки вырыты ямы для отстойников плавучих объектов.
Недостатком данного сооружения являются значительные трудозатраты на его сборку и подготовку к установке. Особенно затруднительным является вырывание углублений на берегу для отстойников плавучих объектов в зимний период времени.
Известны способ и устройство для подземной добычи нефти с использованием погружного блока, описанные в патенте US № 7597811 [2], с помощью которых загрязняющие вещества, такие как углеводороды, осевшие на дне водоема, удаляются на поверхность с помощью погружного транспортного средства, расположенного над дном водолаза, поддерживаемого на платформе над загрязнителем. Палочкой на одном конце трубы, откачанной центробежным насосом, манипулируют, чтобы вытянуть загрязняющее вещество на поверхность для обработки или утилизации.
Существенным недостатком данного решения является то, что при изъятии нефтезагрязнений со дна водоема происходит перемешивание и взбалтывание донных отложений, приводящее ко вторичному загрязнению толщи воды, что делает невозможным его применение при наличии течения.
Известно устройство воздушно-пузырьковой очистки толщи воды от нефти и нефтепродуктов в водотоках по патенту РФ № 172607 [3], которое содержит гибкий перфорированный шланг с присоединенными к нему по всей длине вспомогательными гибкими перфорированными шлангами, и балластное приспособление, например якорную цепь, причем перфорированный шланг и балластное приспособление скреплены между собой посредством хомутов, а основной перфорированный шланг имеет возможность подсоединяться к источнику сжатого воздуха, например воздушному компрессору. В транспортном состоянии устройство может представлять собой намотанные на катушку элементы устройства и источник сжатого воздуха, перевозимые отдельно.
Недостатком устройства является ненадежность конструкции: износ хомутов приводит к нарушению целостности конструкции, спутыванию вспомогательных шлангов и якорной цепи межу собой. Вспомогательные шланги и якорная цепь также препятствуют перемещению устройства по дну водоема, цепляясь за донные растительность и мусор. После использования устройство необходимо тщательно очищать, что приводит к дополнительным временным затратам.
Аналогичными недостатками характеризуется устройство для очистки толщи воды от нефти в водотоках, описанное в патенте РФ № 151372 [4], которое содержит гибкий перфорированный шланг, размещаемый поперек течения воды, закрепляемый на дне водотока с помощью балластного устройства и подсоединяемый к источнику сжатого воздуха. Балластное устройство выполнено в виде якорной цепи, которая по всей длине посредством хомутов присоединена к гибкому перфорированному шлангу. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, в качестве полезной модели, состоит в расширении арсенала технических средств для очистки толщи воды от нефти и нефтепродуктов и расширении его функциональных возможностей, в частности повышении надежности конструкции.
Поставленная задача достигается за счет использования в качестве основного шланга для подачи воздуха гибкого перфорированного армированного по всей длине шланга, который фиксируется на дне водотока за счет собственного веса, а не вспомогательных балластных частей, что позволяет без затруднений перемещать устройство по дну водоема.
Устройство работает следующим образом.
Заявленное устройство (фиг. 1) устанавливают на дно загрязненных участков водотоков на участках, расположенных ниже по течению от источника нефтяного загрязнения, а при проведении очистных работ на водотоке - ниже участка очистных работ.
Заявленное устройство транспортируют к месту размещения и производят установку с использованием плавающих средств, разматывая с катушки и опуская его на дно водотока поперек течения от береговой линии одной стороны до противоположной. Гибкий перфорированный армированный шланг (1) подключают к источнику сжатого воздуха (2) при помощи быстроразъёмного соединения (3). При необходимости длину шланга (1) регулируют присоединением или отсоединением дополнительных частей посредством быстроразъемных шланговых соединений (4). В режиме работы из перфораций диаметром 0,1-1 см на расстоянии 0,5-15 см друг от друга гибкого перфорированного армированного шланга (1) выходят воздушные пузырьки, которые улавливают нефть по принципу молекулярного прилипания поверхности раздела двух фаз – воздуха и жидкости, и поднимают нефть на поверхность воды.
После завершения работ по очистке производят сбор устройства – отсоединяют от воздушного компрессора 2 и наматывают на транспортную катушку гибкий перфорированный армированный шланг 1.
Дальнейший сбор поднятых на поверхность воды нефтезагрязнений проводят ниже по течению водотока известными из уровня техники конструкциями для локализации нефти и откачивающими нефть устройствами и способами.
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.
Список используемых источников:
1. Патент CN109537545 A, МПК E02B-015/06, E02B-015/08, опубл. 29.03.2019.
2. Патент US7597811 B2, МПК B09C-001/00, B63B-035/32, B63C-011/00, B63C-011/34, B63C-011/48, B63G-008/08, E02B-015/04, опубл. 06.10.2009.
3. Патент РФ 172607, МПК E02B 15/04, опубл. 14.07.2017.
4. Патент РФ 151372, МПК E02B 15/06, E02B 15/04, опубл. 10.04.2015.