МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ В ТЕХНОГЕННОМ ВОДОЕМЕ
MOBILE DEVICE FOR COMPLEX WATER TREATMENT IN INDUSTRIAL WATER RESERVOIR

Изобретение относится к технологии очистки искусственных техногенных водоемов, расположенных в любой климатической зоне, в том числе арктической, и предназначено для очистки воды как в поверхностном слое, так и в слое определенной толщины, в месте забора воды для технических нужд без транспортирования ее на водоподготовительные сооружения.
Существующие в настоящее время методы и средства предназначены в основном для очистки поверхности, дна и боковых поверхностей водоемов, а устройств для комплексной очистки поверхностного слоя воды крайне недостаточно. Из уровня техники известны различные технологии и оборудование, применяемые для очистки воды в водоемах, разнообразие которых обусловлено различными технологическими и экономическими факторами.
Известно устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей, содержащее плавающее маслосборное средство в виде ленточного конвейера с бесконечной перфорированной по бокам лентой из нефтестойкого материала, которое может быть использовано в очистных сооружениях водоснабжения и канализации, в химической и металлообрабатывающей промышленности, при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей от органических примесей, а также для сбора нефтепродуктов с поверхностей водоемов рек, озер, морей и океанов. Принцип работы устройства заключается в том, что после всплытия нефтепродуктов на поверхность, в частности бака-отстойника, или на поверхность водоемов плавающее маслосборное средство опускается на поверхность жидкости, перфорированная по бокам лента при помощи привода и звездочек приводится в движение, нефтепродукты прилипают к поверхности ленты, где стенками скребков удаляются и сбрасываются в емкость для накопления нефтепродуктов (Патент РФ №2712569 С1, дата приоритета 04.03.2019, дата публикации 29.01.2020, авторы: Карев Е.А. и др., RU).
Недостатками известного устройства являются: ограниченное применение, обусловленное только сбором нефтепродуктов, затруднительное обслуживание устройства и проблема утилизации нефтепродуктов с поверхности ленты.
Известен способ устранения органической пленки с поверхности водоема, который может быть использован при очистке и поддержании в надлежащем состоянии поверхностей открытых водоемов, включая реки, озера, моря и океаны, от разливов нефти из танкеров или трубопроводов. Способ заключается в нанесении на органическую пленку на поверхности водоема сорбента в виде частиц, причем в качестве сорбента в способе используют раскаленные частицы диоксида кремния в виде песка, нагретого до температуры 100-1700°С (Патент РФ №2487974 С2, дата приоритета 20.07.2010, дата публикации 20.07.2013, автор Жданов В. И., RU).
Недостатками известного способа являются большие энергозатраты на разогрев песка, а также неэффективность в условиях низких температур окружающего воздуха и очищаемой воды.
Известна установка для очистки поверхности воды, которая может быть использована для удаления нефтяных и масляных пленок с поверхности воды, включающая платформу, электродвигатель, редуктор, вращающийся цилиндр с прижимными роликами, а также емкости для сбора масла или нефти, причем прижимные ролики выполнены меньшего диаметра, чем полый вращающийся цилиндр, и прижаты к нему с наружной и внутренней сторон, при этом вращающийся цилиндр частично погружен в воду под небольшим углом с возможностью регулировки глубины погружения, а установка оснащена ветряком (Патент РФ №2483164 С2, дата приоритета 02.06.2010, дата публикации 27.05.2013, авторы: Пимштейн П. Г. и др., RU).
Недостатком этой установки является низкая ее производительность, а также ограниченный функционал.
В качестве прототипа принято судно нефтемусоросборное в виде катамарана с понтонами в качестве поплавков, на которых закреплена несущая конструкция с расположенными на ней надстройкой и очистным оборудованием, содержащими пункт управления движением и процессом очистки, амортизационные отбойники, каретки для тали, емкость для сбора мусора, емкость для сбора нефти, подвесной двигатель, гребной винт и насадки на винт. Работа устройства осуществляется при движении судна на очень низкой скорости. При этом гребной винт переводится в рабочее положение для сбора нефти, при котором насадки на винт замыкаются вокруг него. Загрязненная вода проходит в межпоплавковое пространство и поступает в очистное устройство. При этом загрязненная вода проходит последовательно этап очистки от мусора и твердых предметов в емкости, за счет фильтрации через металлическую сетку, и этап очистки от нефтяного загрязнения в нефтесборной системе порогового типа путем отделения поверхностного слоя в отдельную емкость (Патент РФ №154468 U1, дата приоритета 19.02.2015, дата публикации 27.08.2015, авторы: Маценко С.В. и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: ограниченный функционал устройства из-за отсутствия возможности комплексной очистки воды в техногенном водоеме, а также низкая эффективность очистки воды от нефтепродуктов в нефтесборной системе порогового типа.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание мобильного устройства для комплексной очистки воды в техногенном водоеме, обладающего возможностью осуществления водоподготовки в самом устройстве для использования воды в месте забора на технические нужды и улучшения показателей качества воды водоема очищенной водой, а также эффективно работающего, в том числе, в Арктическом регионе.
Для решения технической проблемы предложено мобильное устройство для комплексной очистки воды в техногенном водоеме, содержащее установленные на плавсредстве катамаранного типа очистное оборудование и пункт управления перемещением плавсредства и процессом очистки. Новым является то, что плавсредство снабжено несущей палубой с бортами, в передней части которой закреплен расположенный перед плавсредством сорбционный бон, представляющий перфорированную трубу с наполнителем Унисорб-БИО и предназначенный для сбора нефтепродуктов с поверхности водоема. На палубе расположено оборудование для забора и последовательной обработки воды, содержащее водозаборное устройство с защитной решеткой и эжектором, установленное с возможностью перемещения в глубину водоема и соединенное с насосом, предназначенным для подъема и подачи воды в последовательно расположенные на палубе вертикальный отстойник со встроенным ламинарным модулем, блок осветлительных фильтров с загрузкой сорбента Унисорб-БИО, насос, блок сорбционных фильтров с загрузкой глиеж и резервуар очищенной воды с установленными в нем ультрафиолетовыми лампами и отводом для потребителя и спуска очищенной воды в водоем. Кроме того, на палубе расположены привод плавсредства и аккумулятор.
Согласно изобретению, водозаборное устройство содержит гибкую резинотканевую трубу, намотанную на установленный на палубе плавсредства барабан.
Согласно изобретению, устройство содержит блоки осветлительных и сорбционных фильтров в виде сменных блочных модулей.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено мобильное устройство для комплексной очистки воды в техногенном водоеме, общий вид; на фиг.2 - то же, вид спереди.
Заявляемое мобильное устройство для комплексной очистки воды в техногенном водоеме содержит плавсредство 1 катамаранного типа с несущей палубой 2, например рамного типа и бортами 3. На плавсредстве размещен водоподготовительный комплекс взаимосвязанного очистного оборудования для осуществления физико-химической и биологической обработки воды, а также сбора очищенной воды с возможностью ее отвода и использования для технических нужд и улучшения показателей качества воды техногенного водоема. При этом в передней части палубы закреплен расположенный перед плавсредством сорбционный бон 4, представляющий собой перфорированную трубу с наполнителем Унисорб-БИО и предназначенный для сбора нефтепродуктов с поверхности водоема. На палубе плавсредства расположено оборудование для забора и последовательной обработки воды. Водозаборное устройство 5 содержит гибкую резинотканевую трубу с насадкой в виде защитной решетки 6, установленную с возможностью перемещения в глубину водоема с помощью установленного на палубе плавсредства барабана 7. Намотанная на барабан труба водозаборного устройства также снабжена эжектором 8 и соединена с насосом 9, предназначенным совместно с эжектором для подъема и подачи воды в последовательно расположенные на палубе и соединенные между собой трубопроводом устройства для очистки: вертикальный отстойник 10 со встроенным ламинарным модулем 11, блок осветлительных фильтров 12 с загрузкой сорбента Унисорб-БИО, насос 13, подающий воду на блок сорбционных фильтров 14 с загрузкой глиеж, и резервуар очищенной воды 15 с установленными в нем ультрафиолетовыми лампами 16 и отводом 17 для потребителя и спуска очищенной воды в водоем. Кроме того, на палубе расположены привод 18 плавсредства, аккумулятор 19 и пункт управления 20.
Подготовленное к работе мобильное устройство для комплексной очистки воды в техногенном водоеме, содержащее плавсредство 1 катамаранного типа с размещенным на нем водоподготовительным комплексом помещается в водоем и начинает медленное движение по поверхности воды. Закрепленный к боковым стенкам передней части палубы плавсредства сорбционный бон 4, представляющий перфорированную трубу, заполненную сорбентом Унисорб-БИО, движется перед плавсредством, собирая и сорбируя нефтепродукты с поверхности воды. Одновременно с началом движения устройства гибкая резинотканевая труба водозаборного устройства 5, намотанная на барабан 7 с насадкой в виде защитной решетки 6, опускается в водоем сматыванием с барабана на выбранную глубину не более 2 м. С помощью эжектора 8 и насоса 9 вода поступает в вертикальный отстойник 10 с установленным ламинарным модулем 11, предназначенным для равномерного распределения поступающей в устройство воды, где происходит частичное осветление воды и снижение содержания взвешенных веществ и общего микробиологического числа. После отстойника вода самотеком поступает на блок осветлительных фильтров 12, где происходит сорбционная очистка воды через сорбент Унисорб-БИО от взвешенных веществ, эмульгированных нефтепродуктов, биополлютантов и снижение уровня железа, мутности и цветности очищаемой воды. Пройдя очистку на осветлительных фильтрах, вода насосом 13 подается на блок сорбционных фильтров 14 с загрузкой глиеж, где происходит сорбционная очистка, обеспечивающая существенное снижение целого комплекса показателей качества воды, таких как: цветность, окисляемость, жесткость, общая минерализация, содержание железа, нефтепродуктов, взвешенных веществ, нитритов, нитратов. После сорбционной очистки вода поступает в резервуар очищенной воды 15, где подвергается воздействию ультрафиолетового излучения от ультрафиолетовых ламп 16 и обеззараживается. Из резервуара 15 очищенная вода при отсутствии водоразбора через выпускное устройство 17 возвращается в водоем для улучшения показателей качества воды. В пункте управления 20 осуществляется управление движением плавсредства и процессом очистки. В устройстве предусмотрена возможность периодической замены сорбционных загрузок и своевременной замены блочных модулей 12, 14.
Преимущества мобильного устройства для комплексной очистки воды в техногенном водоеме заключаются в следующем:
- в простой конструктивной схеме устройства и комплектации входящего в него оборудования;
- в использовании достаточно дешевых сорбентов;
- в отсутствии необходимости транспортировки воды до водоподготовительных сооружений, что обеспечивается очисткой воды внутри устройства;
- в универсальности, так как мобильное устройство обладает способностью очищать как поверхность водоема, так и слой воды определенной толщины, а также производить накопление очищенной воды внутри устройства в резервуаре очищенной воды или осуществлять выпуск очищенной воды в водоем.
- в возможности применения устройства, в том числе, в арктической зоне, что обусловлено использованием сорбционных материалов Унисорб-БИО и глиеж, эффективно работающих при низкой температуре обрабатываемой воды.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в совмещении очистки воды в техногенном водоеме и водоподготовки для технических нужд при снижении энергозатрат и трудозатрат.