СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ
METHOD TO PROTECT WATER FACILITIES AGAINST CONTAMINATION WITH OIL PRODUCTS

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при рекультивации земель и защите водных объектов от загрязнения нефтепродуктами и топливно-смазочными материалами.
Природные поверхностные водные объекты (ручьи, реки, озера, моря) являются, как правило, естественными дренами, в сторону которых направлены фильтрационные потоки подземных (грунтовых) и поверхностных вод.
В случае загрязнения нефтепродуктами подземных вод на территориях, прилегающих к природным поверхностным водным объектам, создается серьезная опасность их загрязнения.
В большинстве случаев подземные воды загрязняются нефтепродуктами в результате протечек и утечек из резервуаров нефтепродуктов на предприятиях нефтеперерабатывающего комплекса и складах топливно-смазочных материалов (ТСМ). Профильтровавшиеся с поверхности земли нефтепродукты мигрируют через зону аэрации и попадают в грунтовые воды. При этом в верхней части фильтрационного потока подземных вод формируется зона загрязнения, своеобразная «линза», состоящая из смеси нефтепродуктов (бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо и др.), которая вместе с фильтрационным потоком движется в сторону водного объекта. В случае значительного расстояния между резервуарами на складах ТСМ, содержащими различные виды нефтепродуктов, возможно образование обособленных «линз» нефтепродуктов, имеющих тенденцию вместе с фильтрационными потоками разгружаться в поверхностные водные объекты и загрязнять их.
Для защиты от загрязнения поверхностных водных объектов нефтепродуктами, сосредоточенными в виде «линз» в верхней части фильтрационных потоков грунтовых вод, разгружающихся в водные объекты, возможны различные инженерно-технические решения.
Известны способы защиты локальных зон от загрязнения путем откачки нефтепродуктов из зоны загрязнения (из «линзы» нефтепродуктов) с помощью добывающих скважин. Недостатки способов: 1 - большие затраты; 2 - трудность определения контура «линзы» нефтепродуктов, особенно по направлению движения фильтрационного потока; 3 - невозможность извлечения с помощью откачки всего объема нефтепродуктов; 4 - при откачке нефтепродуктов неизбежно происходит откачка грунтовых вод, уровень которых понижается, при этом пятно загрязнения опускается вниз, что приводит к загрязнению нижележащих слоев грунтов (т.е. зона загрязнения увеличивается).
Известен способ сбора и отвода нефтепродуктов, включающий в себя скважины, которые располагают в центральной части зоны загрязнения нефтепродуктами по внешнему и внутреннему замкнутым контурам, причем скважины внешнего контура устраивают на большую глубину, чем скважины внутреннего контура, а сбор нефтепродуктов производят из центра сформировавшейся воронки депрессии скважинами внутреннего контура (см. SU, авторское свидетельство №1772315, М. кл. E02B 11/00, 1992).
К недостаткам описанного способа и отвода нефтепродуктов применительно к решаемой нами проблеме - повышение степени надежности защиты водных объектов от загрязнения нефтепродуктами - относятся высокая степень неравномерности удаления нефтепродуктов, загрязнение ими нижележащих слоев грунта и водоносного горизонта, низкий эффект очистки.
Известен также способ очистки грунтовых вод от нефтепродуктов, включающий сооружение противофильтрационной завесы, которую заглубляют ниже подошвы слоя нефтепродуктов с возможностью обхода ее чистыми грунтовыми водами и дренажного устройства, которое закладывают в слой нефтепродуктов (см. SU, авторское свидетельство №1813838, М. кл. E02B 11/00, 1993).
Описанный способ очистки грунтовых вод от нефтепродуктов имеет ряд принципиальных недостатков. При реализации способа грунтовая вода и нефтепродукты поступают в дренажное устройство по линиям тока, которые вдали от дрен заглубляются ниже их укладки, а затем вблизи дрен поднимаются вверх. Это приводит к углублению и расширению зоны загрязнения. Из-за малой глубины противофильтрационной завесы происходит попадание нефтепродуктов за фильтрационную завесу из-за искривления линий тока водоносных пластов. Это приводит к затягиванию сроков процесса рекультивации, к увеличению объема дренажного стока, загрязнению нефтепродуктами акваторий водоемов.
6
Известен способ очистки грунтов и грунтовых вод от нефтепродуктов, включающий сооружение на очищаемом участке противофильтрационной завесы, которую заглубляют ниже залегания загрязненного грунта, и отвод продуктов очистки за пределы участка, в котором противофильтрационную завесу устраивают по всему периметру очищаемого участка, поверхность которого разбивают на чеки, а внутри бурят скважины на глубину ниже залегания загрязненного грунта, закачивают в скважины воду и при появлении на поверхности нефтепродуктов подачу воды в скважины прекращают, на чеках создают слой воды с последующим удалением всплывших на поверхность этого слоя нефтепродуктов (RU, патент №2098549 С.1, МПК E02B 11/00, 1997).
К недостаткам описанного способа применительно к решаемой нами экологической проблеме относятся:
1) необходимость закрытия склада ТСМ при создании такой инженерно-экологической системы;
2) применимость (рекомендованная) способа только к легким нефтепродуктам (керосин);
3) большой объем земляных работ, работ по бурению и оборудованию нагнетательных и добывающих скважин;
4) большая трудоемкость и стоимость мероприятий;
5) ограниченность в применении способа: а - при наличии слабопроницаемых почвогрунтов; б - при наличии нефтепродуктов, обладающих большей вязкостью, чем керосин;
6) неизбежное загрязнение вышележащих грунтов и почвенного слоя при вытеснении «линзы» нефтепродуктов на поверхность земли;
7) невозможность применения способа на участках с большими уклонами поверхности земли. Так, например, при выходе зоны загрязнения за границы элювиальной фации (возвышенности с малыми уклонами поверхности земли) и распространении зоны загрязнения в границы трансэлювиальной фации (склона с большими уклонами поверхности земли) создание такой системы сопряжено с дополнительными трудностями, вызванными тем обстоятельством, что большие уклоны поверхности земли (и большие перепады геодезических высот) затрудняют или делают невозможным равномерное вытеснение нефтепродуктов на поверхность с помощью нагнетательных скважин, а также создание чеков для сбора нефтепродуктов;
8) несоответствие указанного способа следующим важным принципам: а - принципу природных аналогий; б - принципу сотворчества с природой;
9) невозможность применения указанного способа при наличии прерывистого (несплошного) водоупорного горизонта (т.е. при наличии так называемых «гидрогеологических окон» в водоупорном горизонте), т.к. в этом случае практически невозможно вытеснение нефтепродуктов на поверхность земли с помощью нагнетательных скважин;
10) невозможность применения указанного способа при большой глубине залегания водоупорного горизонта;
11) невозможность применения указанного способа на застроенной территории.
Известна техническая очистка сельскохозяйственных земель, загрязненных нефтепродуктами, включающая сооружение на очищаемом участке противофильтрационной завесы, которую заглубляют ниже залегания загрязненного грунта, нагнетательных и наблюдательных скважин и отвод продуктов очистки за пределы участка (см. А.А.Маматов. Обоснование технологии очистки сельскохозяйственных земель, загрязненных нефтепродуктами. Автореферат дис. на соиск. уч. степени кандидата технических наук. - М., 1999. - 22 с. - С.14-19, рис.2 и 3).
Описанная технология может решить лишь частную задачу и сопряжена с большими материальными и трудовыми затратами.
Известен способ восстановления компонентов природной среды в зоне действия предприятий нефтехимической промышленности, включающий поделку в зоне рекультивации загрязнений от нефтепродуктов оградительной дамбы (8) в зоне реки (1) с высотой выше паводкового уровня противофильтрационной завесы (7) с глубиной до водоупора (5), нагорно-ловчего канала (9) ниже зоны нефтепродуктового загрязнения (6), выполнение скважин (2) для забора продуктов загрязнения и скважин (3) для подачи воды в водоносный пласт для подъема зеркала продуктов загрязнения в верхний горизонт (см., например, учебник авторов А.И.Голованов, Т.И.Сурикова, Ю.И.Сухарев и др. Основы природообустройства. - М.: Колос, 2001. - 264 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учеб. заведений). - С.3, 251-255, рис.4.9 на стр.253). Копии указанных страниц приложены к материалам заявки.
К недостаткам описанного способа восстановления нарушенных земель относятся большой объем строительных работ и низкая эффективность удаления продуктов загрязнения.
Известна технология удаления нефтепродуктов и локализации очага загрязнения, включающая ограждение водонепроницаемой стеной в грунте загрязненной территории, выполнение скважин на всю мощность песчаного горизонта, поделку чеков с обваловкой по периметру, подачу в скважины воды, вытеснение на поверхность грунтовых вод и нефтепродуктов, сбор всплывших продуктов загрязнения в каналы и ими в сборную емкость, расслоение воды и нефтепродуктов и их утилизацию (см. А.И.Голованов и А.А.Маматов. Очистка земель, загрязненных нефтепродуктами. Учебное пособие. - М.: ФГОУ ВПО Московский государственный университет природообустройства, 2007. - 45 с. - С.20-22). Один экз. учебного пособия приложен к материалам заявки.
К недостаткам представленной технологии, несмотря на схожесть решаемой задачи, относится низкая степень надежности защиты водных объектов от загрязнения нефтепродуктами.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 схематично представлена инженерно-экологическая система защиты водных объектов от загрязнения нефтепродуктами, вид в плане.
На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, схема миграции продуктов загрязнения от склада топливно-смазочных материалов в водный бассейн, гидрогеологический разрез с элементами инженерно-экологической системы.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение степени надежности защиты водных объектов от загрязнения нефтепродуктами.
Технический результат - снижение материальных и трудовых затрат на перехват продуктов загрязнения в грунтовых водах, утилизация просочившихся в грунт топливосмазочных материалов и повышение степени очистки грунтовых вод от продуктов загрязнения.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе защиты водных объектов от загрязнения нефтепродуктами, включающем сооружение противофильтрационной завесы ниже залегания загрязненного грунта и отвод продуктов очистки за пределы участка, согласно изобретению в пойменной части или супераквальной фации водного объекта перпендикулярно к направлению миграции продуктов загрязнения сооружают обвалованный перехватывающий канал с глубиной ниже уровня грунтовых вод, при этом длину перехватывающего канала выполняют в 1,5-2,5 раза больше ширины зоны загрязнения, перехватывающий канал с водным объектом соединяют имеющим водовыпуск и полупогружной щит сбросным каналом, низовой откос обвалованного перехватывающего канала снабжают противофильтрационным экраном, а его обвалованную часть засевают нефтетолерантными многолетними травами, а акваторию сбросного канала заселяют высшей водной растительностью (например, водным гиацинтом Эйхорния и др.).
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Способ защиты водных объектов 1 (см. фиг.1 и 2) от загрязнения нефтепродуктами 2 в виде протечек со складов 3 топливно-смазочных материалов (ТСМ) включает сооружение противофильтрационной завесы ниже залегания загрязненного грунта и отвод продуктов очистки за пределы участка.
В пойменной части или супераквальной фации 4 водного объекта 1 перпендикулярно к направлению миграции продуктов загрязнения (нефтепродуктов 2) сооружают обвалованный перехватывающий канал 5. Дно перехватывающего канала 5 выполнено глубже, чем нижняя отметка уровня 6 грунтовых вод в межсезонье. Длину перехватывающего канала 5 выполняют в 1,5-2,5 раза больше ширины зоны загрязнения 7. Этим исключаются попадания нефтепродуктов 2 в водные объекты 1, минуя по линиям тока грунтовой воды обвалованный перехватывающий канал 5.
Высота дамбы 8, сооруженной по периметру перехватывающего канала 5, выполнена выше зеркала (уровня) воды в период паводка на 0,5-1,0 м. Глубина перехватывающего канала 5 выполнена глубже отметки уровня 6 грунтовых вод на 1,0-2,0 м.
Перехватывающий канал 5 соединяют с водным объектом 1 сбросным каналом 9. Сбросной канал 9 имеет водовыпуск 10 и полупогружной щит 11.
3
Перехватывающий канал 5 снабжают дополнительным полупогружным щитом 12. На конечном участке перехватывающего канала 5 между водовыпуском 10 и дополнительным полупогружным щитом 12 выполнен участок 13 для сбора продуктов загрязнения с плотностью менее 1,0 т/м.
Низовой откос 14 обвалованного перехватывающего канала 5 снабжают противофильтрационным экраном 15 (фиг.2).
Обвалованную часть перехватывающего канала 5 - поверхность дамбы 8 и прилегающую территорию - засевают нефтетолерантными травами.
Акваторию сбросного канала 9 заселяют высшей водной растительностью.
Предлагаемый способ, в отличие от вышеописанных, основан на следующих двух важных принципах природопользования и природообустройства: а - принципе природных аналогий; б - принципе сотворчества с природой.
В рассматриваемом случае нужно стремиться не к кратковременной локализации очага загрязнения с помощью громоздких, энергоемких, дорогостоящих и ограниченных в применении сооружений, что приводит к еще более негативным последствиям (загрязнение почвенного слоя и др.).
Заявленный способ (что более целесообразно) обеспечит перехват фильтрационного грунтового потока с загрязнителями на этапе подхода к водному объекту с помощью защитных инженерных мероприятий и гидротехнических сооружений. Предлагается в качестве инженерных мероприятий устроить перехватывающие (отсечные) каналы (или лотки), расположенные вдоль береговой линии водного объекта (фиг.1 и 2). Перехватывающие каналы по принципу своего действия отличаются от известных береговых дрен тем, что не предназначены для перехвата фильтрационного потока со стороны водного объекта.
При применении перехватывающих каналов нет необходимости в закрытии склада ТСМ.
Принцип действия перехватывающего канала (или лотка) заключается в следующем. Грунтовые воды с загрязнителями, поступающими со стороны водораздела, свободно разгружаются в перехватывающий канал, который представляет как бы старое русло - старицу (соблюдение принципа природных аналогий). Канал перехватывает грунтовые воды с «линзами» нефтепродуктов по фронту загрязнения на подходе к водному объекту. Перехватывающий канал оборудуется очистными приспособлениями - полупогружными щитами, позволяющими отделить от воды всплывающие нефтепродукты и препятствующими их поступлению в водный объект.
Таким образом, одной из особенностей перехватывающего канала является то обстоятельство, что он создается и функционирует по принципу горизонтальной нефтеловушки (горизонтального отстойника). Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом выделения из воды диспергированных примесей с плотностью, отличающейся от плотности воды.
По мере поступления нефтепродуктов в канал их собирают с поверхности воды устройствами для сбора всплывших нефтепродуктов и направляют на переработку. В качестве устройства для сбора нефтепродуктов может быть использована щелевая поворотная труба, в сторону которой всплывшие нефтепродукты смещаются приспособлением для сгона нефтепродуктов (скребковым транспортером).
По низовому откосу канала устраивается экран из пленки во избежание фильтрации всплывших нефтепродуктов. Перехватывающий канал имеет гидравлическую связь и сопряжение с водным объектом, что позволяет очищенной от нефтепродуктов воде самотеком поступать в водный объект.
Доочистку воды от растворенных нефтепродуктов и других загрязнителей предлагается осуществлять в сбросной части перехватывающего канала с использованием в качестве элемента доочистки высшей водной растительности. Для этого в акватории сбросной части перехватывающего канала необходимо создание колоний высшей водной растительности.
Во избежание попадания нефтепродуктов в водный объект из канала в весенний период (при подъеме уровня воды в водном объекте) по периметру канала устраивается дамба обвалования. Для этого (кроме привозного) используется и грунт, вынутый при устройстве канала. Со стороны внутреннего откоса в теле дамбы устраивается экран из пленки во избежание фильтрации всплывших нефтепродуктов через тело дамбы. На внутреннем откосе дамбы обвалования целесообразно создание многовидового растительного покрова с участием многолетних трав для защиты от эрозии и дополнительной биологической очистки.
В теле дамбы обвалования устраивается водопропускное сооружение, оборудованное дополнительными элементами доочистки (полупогружными щитами и др.).
Глубина канала назначается с учетом диапазона колебания уровня грунтовых вод таким образом, чтобы в него попадало все пятно загрязнения. Длина канала назначается с учетом ширины загрязненной части фильтрационного потока грунтовых вод.
При высоком береге водного объекта вместо открытого канала возможно применение железобетонного лотка (с водоприемными отверстиями), перекрываемого сверху, или горизонтальной галерейной дрены.
Расстояние перехватывающего канала от уреза воды назначается с учетом конкретных геоморфологических и гидрогеологических условий, а также с учетом 2-х крайних случаев расположения канала на пойменной фации:
1-й случай - канал проектируется по границе пойменной и трансэлювиальной фаций (по линии перехода коренного берега к пойме), т.е. канал устраивается по типу ловчего (нагорно-ловчего) канала;
2-й случай - канал вообще не устраивается. Вместо него приемником нефтепродуктов и местом очистки воды служит огражденная часть акватории водного объекта. Ограждение может быть осуществлено с помощью шпунтовой стенки.
Соблюдение принципа сотворчества с природой заключается в том, что для транспортировки загрязнителей к месту их перехвата и очистки используется естественная природная энергия фильтрационного потока грунтовых вод.
Применение высшей водной растительности для очистки воды от остатков нефтепродуктов опробовано в производственных условиях. Высшая водная растительность улучшает качество воды не только благодаря фильтрующим свойствам, но и способности поглощать биогенные элементы. Высшая водная растительность ускоряет процесс бактериального разложения нефтепродуктов и детоксикации органических ядов за счет выделения корневой системой стимуляторов и ингибиторов роста углеродоокисляющих бактерий.
Пример 1. Рассмотрим результаты реализации предложенного способа защиты водных объектов от загрязнения нефтепродуктами при следующих условиях - условиях, аналогичных рассмотренным в работе (Голованов А.И., Маматов А.А. Очистка земель, загрязненных нефтепродуктами - М.: МГУП, 2007).
2
Например, годовой оборот базы ТСМ составляет 10820 т. Ежегодные потери нефтепродуктов в результате протечек составляют 1,59% годового их оборота, или 172,04 т/год. Это среднегодовое количество потерь нефтепродуктов будет поступать в грунтовые воды, а следовательно, после приближения зоны загрязнения к водному объекту (реке) - в водный объект (если его не защитить). Расстояние от внешней границы базы ТСМ до водного объекта составляет 650 м. Средняя мощность фильтрационного потока грунтовых вод в сторону водного объекта составляет 3,9 м. Средний уклон грунтового потока составляет 0,002. Коэффициент фильтрации воды в грунте (песок) составляет 1,8 м/сут. Ширина зоны загрязнения составляет 150 м. Водосборная площадь реки составляет 5000 км, среднемноголетний меженный слой стока (за период лето-осень-зима, т.е. без учета слоя стока весеннего половодья) составляет 120 мм.
Назначим параметры рабочей части перехватывающего канала: расстояние рабочей части канала от водного объекта - 100 м, длина рабочей части - 225 м, форма поперечного сечения канала - трапецеидальная симметричная, глубина канала - 2 м, глубина воды в канале - 1,5 м, ширина канала по дну - 0,6 м, коэффициент заложения откосов канала - 1,5. В случае применения лотка прямоугольной формы поперечного сечения его ширину принимаем равной 0,6 м, высоту лотка принимаем равной 2 м.
Для обоснования предлагаемого способа защиты водного объекта от загрязнения нефтепродуктами, поступающими в него в результате протечек нефтепродуктов на базе ТСМ, в первую очередь необходимо рассчитать расход грунтовых вод, поступающих в перехватывающий канал.
Удельный расход воды (на 1 м длины канала), поступающей в рабочую часть перехватывающего канала, определим по формуле Аверьянова С.Ф. (как для береговой дрены, но без учета расхода воды со стороны водного объекта):
,
0
3
где Q- удельный расход воды, м/сут на 1 м; α - коэффициент, учитывающий несовершенство дренажа:
,
0
здесь H - превышение уровня воды в дрене над подошвой водоупора, м; R - расстояние от дрены до контура водного объекта, м; A - вспомогательный коэффициент:
,
здесь d - диаметр дрены или глубина воды в канале, м;
1
3
Q - удельный расход фильтрационного потока (на 1 м его ширины) со стороны водораздела, м/сут на 1 м:
1
Q=T·K·I,
здесь T - средняя мощность фильтрационного потока, м; K - коэффициент фильтрации грунта, м/сут; I - средний уклон фильтрационного потока.
В результате расчетов получаем
1
3
Q=3,9·1,8·0,002=0,014 м/сут на 1 м;
;
;
Пример 2. Рассчитаем удельный расход воды (на 1 м длины канала), поступающей в рабочую часть перехватывающего канала, по методу Чугаева P.P.:
,
0
1
2
r
1
2
r
3
где Q - удельный расход воды, м/сут на 1 м; H - глубина погружения дрены в водоносный слой, м; H - глубина воды в дрене; L - расстояние от дрены до границы области питания, м; H=H-H, Q - приведенный расход из зоны напорного потока грунтовых вод (определяется по вспомогательным графикам, построенным Чугаевым P.P.). В результате расчетов получаем
Таким образом, расчеты удельного расхода воды (на 1 м длины канала), поступающей в рабочую часть перехватывающего канала, выполненные по независимым методам (методам Аверьянова С.Ф. и Чугаева P.P.), дают практически одинаковые результаты. Это говорит о правильности выполненных расчетов.
Пример 3. Для определения условий приема и отстаивания нефтепродуктов, определим площадь живого сечения канала, расход и скорость течения воды в рабочей части перехватывающего канала.
Площадь живого сечения канала определим по формуле
в
в
ω=(b+m·Н)Н,
2
в
где ω - площадь живого сечения канала, м; b - ширина канала по дну, м; Н - глубина воды в канале, м; m - коэффициент заложения откосов канала.
Расход воды в конце расчетного участка канала будет равен
K
0
Q=Q·l,
K
0
3
3
где Q - расход воды в конце расчетного участка канала, м/сут; Q - удельный расход воды, м/сут на 1 м; l - длина расчетного участка канала, м.
Скорость течения воды в конце расчетного участка канала будет равна
.
При выбранных параметрах перехватывающего канала получим следующие расчетные значения
2
ω=(0,6+1,5·1,5)·1,5=4,28 м,
K
3
Q=225·0,014=3,15 м/сут,
В случае применения лотка прямоугольной формы поперечного сечения получаем
Пример 4. Рассмотрим пример расчета длины проточной части перехватывающего канала. Перехватывающий канал конструктивно состоит из рабочей части (принимающей поток грунтовых вод с содержащимися в них нефтепродуктами и служащей для отстаивания нефтепродуктов с целью их последующего сбора и удаления) и сбросной части перехватывающего канала, служащей в качестве гидравлической связи с водным объектом.
Рабочая часть перехватывающего канала функционально состоит из двух частей: 1 - принимающей поток грунтовых вод с содержащимися в них нефтепродуктами, 2 - проточной (от границы выхода зоны загрязнения в канал до сбросной его части), служащей для отстаивания нефтепродуктов с целью их последующего сбора и удаления.
Длина проточной части канала для задержания частиц нефтепродуктов должна быть назначена по результатам расчета на всплытие частиц нефтепродуктов. Степень очистки воды от нефтепродуктов зависит, в большой степени, от скорости подъема частиц нефтепродуктов диаметром d=100 мкм и более. В сточных водах, содержащих нефтепродукты, весовое количество частиц нефтепродуктов крупностью d=100 мкм и более составляет 95,2% от общего количества нефтепродуктов. То есть, эффективность работы (очистки от нефтепродуктов) проточной части канала будет составлять 95,2%, при условии протяженности (длины) проточной части канала, рассчитанной на всплытие частиц нефтепродуктов такой крупности.
Расчет длины проточной части перехватывающего канала выполним по формуле (см. Справочник по очистке природных и сточных вод / Пааль Л.Л. и др. - М: Высшая школа, 1994; Временная инструкция по проектированию сооружений для очистки поверхностных сточных вод СН 496-77. - М.: Стройиздат, 1978):
,
0
0
0
в
-4
где а - коэффициент, учитывающий характеристики потока, в расчетах отстойников принимается в зависимости от соотношения V/U; V - скорость движения воды в проточной части, м/с (рекомендуется не более 0,01 м/с); U - скорость всплытия частиц нефтепродуктов, м/с (для частиц крупностью d=100 мкм U=7,1·10 м/с); Н - глубина воды в проточной части, м.
При скорости движения воды в проточной части 0,01 м/с (что должно обеспечить всплытие частиц нефтепродуктов крупностью d=100 мкм и очистку воды от нефтепродуктов на 95,2%), получим:
.
Таким образом, принятая длина проточной части перехватывающего канала вполне обеспечивает всплытие частиц нефтепродуктов с расчетной крупностью d=100 мкм при расчетной скорости движения воды в проточной части 0,01 м/с.
-6
-5
Но так как фактическая скорость движения воды в конце расчетного участка канала будет значительно меньше (8,6·10-4,0·10 м/с, см. Пример 3), степень очистки воды от нефтепродуктов значительно повышается - до 99%.
Пример 5. Рассмотрим эффективность работы заявленного изобретения. Например, среднегодовые потери нефтепродуктов в результате протечек на складе ТСМ составляют 172,04 т/год или 0,471 т/сут (см. Пример 1). Это количество нефтепродуктов будет поступать с потоком грунтовых вод в перехватывающий канал, а затем в реку.
3
В перехватывающем канале в процессе отстаивания, сбора с поверхности воды и поглощения высшей водной растительностью будет удалено 99% нефтепродуктов. Оставшиеся 1% нефтепродуктов (или 0,00471 т/сут) будут разбавлены водой, поступающей в канал с расходом 3,15 м/сут (см. пример 3). В результате процесса разбавления содержание нефтепродуктов в воде перехватывающего канала составит 1,50 г/л.
2
3
При среднемноголетнем меженном слое стока 120 мм и водосборной площади реки 5000 км средний меженный расход в реке составит 25,2 м/с. В результате разбавления речной водой (ассимилирующей способности водного объекта) содержание нефтепродуктов в речной воде составит 0,06 мг/л, что меньше предельно допустимой концентрации (0,1 мг/л) данного загрязняющего вещества для воды хозяйственно-питьевого назначения.
Данные, представленные в примерах 1-5, свидетельствуют в пользу заявленного изобретения и достижения указанного выше технического результата.