Устройство для очистки грунта от органических загрязнений

 

Изобретение относится к средствам очистки грунтов от органических загрязнений. Устройство включает электроды, размещенные в скважинах, выполненных в зоне очистки, источник постоянного электрического тока, подключенный к электродам, и снабженную распределительной системой емкость с очищающей жидкостью; в зону очистки введен инъектор, выполненный в виде перфорированной трубы, сообщающейся в верхней части с распределительной системой емкости; имеется компрессор, сообщающийся с инъектором и скважинами электродов; между источником постоянного электрического тока и электродами включен переключатель направления тока. Устройство позволяет устранить необходимость отделения загрязнений от очищающей жидкости путем их разложения в зоне очистки под землей. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроосмотической технике и предназначено для очистки грунтов, загрязненных органическими веществами (нефтью, нефтепродуктами, фенолами, бензолом, толуолом и др.).

Известно устройство для очистки грунтов от органических загрязнений, включающее электроды - анод и катод, к которым подключен источник постоянного электрического тока, см., например, патент США N 5240570 по кл. C 25 C 1/22 от 31.08.1991 г., фиг. 8.

Это устройство может быть использовано только для очистки грунта, удаленного путем экскавации с места загрязнения.

Известно устройство для очистки капиллярно-пористой среды, содержащее электроды - аноды и катоды, размещенные в очищаемой зоне в скважинах, к которым подключен источник постоянного тока, емкость с очищающей жидкостью и соединенную с ней распределительную систему, а также коллектор для сбора загрязненной жидкости с центрифугой; см. заявку на выдачу патента РФ N 96115093/02 (021565) от 17.07.1996г. по кл. C 25 C 1/22, решение о выдаче патента от 05.01.1997 г.

Это устройство может быть использовано для очистки грунтов без их выемки (in situ). Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Его недостатком является сложность конструкции ввиду наличия элементов для сбора загрязненной жидкости и отделения от нее загрязнений для обеспечения возможности повторного использования этой жидкости. Кроме того, существует проблема транспортировки, утилизации или ликвидации загрязнений.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи упрощения указанного устройства за счет устранения необходимости отделения загрязнений от очищающей жидкости путем их разложения в зоне очистки под землей.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в устройстве для очистки грунта от органических загрязнений, включающем электроды, размещенные в зоне очистки в скважинах, источник постоянного тока, подключенный к электродам, и снабженную распределительной системой емкость с очищающей жидкостью, в зону очистки введен инъектор, выполненный в виде перфорированной трубы, сообщающейся в верхней части с распределительной системой емкости с очищающей жидкостью, при этом устройство снабжено компрессором, сообщающимся с помощью воздуховода с инъекторами и скважинами электродов, а между источником постоянного электрического тока и электродами включен переключатель направления тока; перфорация инъектора выполнена на его участке, протяженность которого соответствует толщине загрязненного слоя грунта.

Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, содержащие сведения о технических решениях, признаки которых тождественны всем существенным признакам изобретения. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна".

Вследствие реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы изобретения) объект приобретает следующие важные новые свойства : органические загрязнения разлагаются в зоне очистки до допустимых значений; исключается необходимость сбора жидкости, содержащей эти загрязнения, их отделения, транспортировки, утилизации или ликвидации; конструкция устройства существенно упрощается благодаря исключению необходимости использования коллектора для сбора загрязненной жидкости и центрифуги для отделения загрязнений от очищающей жидкости.

Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии признаков, указанных в качестве отличий настоящего изобретения, на достижение приведенного выше технического результата. Это определяет, по мнению заявителя, соответствие предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом. Устройство включает электроды 1 и 2, размещенные соответственно в скважинах 3 и 4, выполненных в грунте в зоне очистки. В зависимости от размеров и формы пятна загрязнений может быть использовано несколько электродов и соответственно скважин и они могут располагаться рядами или группами. В верхней части скважин 3 и 4 размещены обсадные трубы 5 и 6, уплотненные относительно стенок скважин 3 и 4 бентонитовыми пробками 7 и 8 соответственно. Устройство содержит источник 11 постоянного тока, который через переключатель 12 полярности и кабели 13 и 14 подключен к электродам 1 и 2 соответственно. К электродам 1 и 2 прикреплены фалы 9 и 10 для извлечения электродов после завершения работ.

В зону очистки между электродами введен инъектор 17, выполненный в виде перфорированной, в конкретном примере, полиэтиленовой трубы. В верхней части инъектор 17 сообщается с распределительной системой 18 емкости 19 с очищающей жидкостью. Для отключения емкости 19 от распределительной системы 18 служит вентиль 20. Компрессор 21 сообщается с помощью воздуховода 22 с полостью инъектора 17 и скважинами 3 и 4. В конкретном примере воздуховод 22 выведен в распределительную систему 18, снабженную вентилями. Для перекрытия воздуховода 22 служит вентиль 25. Перфорация 26 инъектора 17 выполнена на его участке, протяженность которого соответствует толщине загрязненного слоя грунта. Магистраль, идущая к инъектору 17, снабжена вентилем 27.

В конкретном примере электроды выполнены из ферросилида, длина каждого электрода составляет 1,2 м, диаметр 60 мм. Суммарная длина электрода и коксовой засыпки составляет 2,2 м. Электроды 1 и 2 расположены на расстоянии 1 м один от другого. Источник постоянного тока состоит из силового трансформатора и тиристорного выпрямителя и обеспечивает выходное напряжение 90-250 В. В качестве очищающей жидкости использован раствор микроорганизмов типа ПУТИДОЙЛ с концентрацией микроорганизмов 1-10 г/л и титром 1·10⁸ - 1·10¹² кл/мл. Компрессор 21 обеспечивает подачу воздуха с давлением 1-2 ати.

В конкретном примере грунт (легкий суглинок) загрязнен дизельным топливом с концентрацией 4 г/кг. Глубина загрязнения от 2,5 до 4,5 м от поверхности грунта, площадь загрязнения - 16 м². В конкретном примере использовано восемь штук электродов 1 и восемь штук электродов 2, а также шесть инъекторов.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении вентили 23, 24 и 25 закрыты. Открывают вентили 20 и 27 и подают очищающую жидкость в инъектор 17 из расчета 1-1,2 л на кубометр очищаемого грунта. Очищающая жидкость проходит через распределительную систему 18 в инъектор 17 и через перфорацию 24 попадает в грунт. В скважины 3 и 4 подливают по 5-8 литров воды. К электродам подключают источник 11 постоянного тока. При этом вначале к электродам 1 подсоединяют положительный полюс, а к электродам 2, соответственно, отрицательный полюс. При протекании электрического тока возникает электроосмотический процесс, направленный от электродов 1 к электродам 2. Через заданное время (около пяти дней) с помощью переключателя 12 полярности к электродам 1 подсоединяют отрицательный полюс, а к электродам 2 -положительный полюс источника 11 постоянного тока. При этом электроосмотический поток меняет свое направление. Затем после заданной продолжительности этого цикла обработки (также около пяти дней) полярность снова меняют. В конкретном примере процесс продолжался 80 суток. Ток в зоне очистки изменялся в пределах 6-20 А, температура возросла с 14 до 40^oC и постоянно поддерживалась около этого значения.

Процесс очистки был прерван после снижения концентрации нефтепродуктов до значений 70 мг/кг.

В процессе очистки для повышения ее эффективности в зону очистки через инъектор 17 периодически (3 раза в сутки по 1 часу) подавался воздух от компрессора 21. При этом вентили 25 и 27 были открыты, а вентили 20, 23 и 24 закрыты. Загрязнения, поступающие в скважины, подключенные к отрицательному полюсу и скапливающиеся в виде пленок на поверхности воды над электродами, удаляются посредством барботажа путем периодической продувки этих скважин воздухом. Образующиеся при этом испарения углеводородов отфильтровываются угольными фильтрами (условно не показаны), что предотвращает их попадание в атмосферу. При этом одна из продувок производится непосредственно перед переключением полярности источника 11.

Предложенное устройство изготавливается в заводских условиях с применением обычного оборудования и известных конструкционных материалов.

Эти обстоятельства обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Устройство для очистки грунта от органических загрязнений, включающее электроды, размещенные в скважинах, выполненных в зоне очистки, источник постоянного тока, подключенный к электродам, и снабженную распределительной системой емкость с очищающей жидкостью, отличающееся тем, что в зону очистки введен инъектор, выполненный в виде перфорированной трубы, сообщающейся в верхней части с распределительной системой емкости с очищающей жидкостью, при этом устройство снабжено компрессором, сообщающимся с помощью воздуховода с инъектором и скважинами электродов, а между источником постоянного электрического тока и электродами включен переключатель направления тока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перфорация инъектора выполнена на его участке, протяженность которого соответствует толщине загрязненного слоя грунта.

РИСУНКИ

Рисунок 1