Способ очистки ручьев от нефтяного загрязнения и устройство для его осуществления

Изобретение предназначено для очистки ручьев от нефтяного загрязнения при авариях, связанных с попаданием нефти в речную водную систему, особенно на труднодоступные заболоченные участки при условиях бездорожья. Способ заключается в создании пруда-отстойника за счет перекрытия русла реки плотиной. Поверхностный слой нефти предварительно отстаивают в пруде-отстойнике и накапливают в приемнике нефти с последующим накоплением нефти в колонне-накопителе. Попутную воду из колонны-накопителя сбрасывают через контрольную емкость с помощью регулируемой задвижки, а сброс основной массы чистой подслойной воды, собранной шпунтовыми направляющими, осуществляют через придонное окно и поверхностный шибер управления уровнем. Способ осуществляется с помощью устройства, включающего плотину и колонну-накопитель. Плотина выполнена из шпунтовых направляющих с двойной стенкой в сечении русла реки, сходящихся к колонне-накопителю с образованием пруда-отстойника. Задняя стенка шпунтовых направляющих оснащена поверхностным регулируемым шибером, а их передняя стенка выполнена с придонным окном. Перед колонной-накопителем расположен приемник нефти. Обеспечивается возможность отделения поверхностных загрязнений без перемешивания с основной массой потока. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к объектам по охране окружающей среды и может быть использовано в различных отраслях промышленности, добывающих и транспортирующих нефть и нефтепродукты.

В настоящее время наиболее эффективным средством сбора разлитой нефти являются динамические нефтесборщики (накопители).

Известен нефтесборщик для рек [1], состоящий из двух поплавков соединенных по нижней части, и нефтеприемник - по поверхности воды. Нефтеприемник по верхней части соединен с вакуумной емкостью, служащей накопителем.

Недостатком устройства является сложность конструкции и необходимость создания на потоке очищаемой жидкости достаточной глубины.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки ручьев от нефтяного загрязнения и устройство для его осуществления [2], заключающийся в создании земляной платины и подъеме потока за счет разряжения с последующим ее переливом через плотину для отделения загрязнения в вершине перелива.

Недостатком способа является то, что при перепуске участвует вся масса потока, которая оставляет после себя в накопителе устойчивую пенную эмульсию, для последующей утилизации которой требуются дополнительные затраты энергии.

К недостатку устройства необходимо отнести громоздкость сооружения и невозможность быстрого монтажа в труднодоступных местах (например, в заболоченных ручьях).

Цель изобретения - создание способа для отделения поверхностных загрязнений без перемешивания с основной массой потока и разработка упрощенного устройства для осуществления способа, обладающего возможностью монтажа в труднодоступных местах без применения тяжелой техники.

Поставленная цель достигается тем, что русло ручья перегораживается шпунтовым направляющим (плотиной) с двойной стенкой в сечении собственно русла, причем задняя стенка оснащена поверхностно регулируемым шибером перелива, а передняя выполнена перекрывающей поверхностный поток и снабженной придонным окном, обеспечивающим ламинарный пропуск массы дебита потока ручья. Поверхностный загрязненный слой при таком же ламинарном движении параллельно основному потоку направляется в накопитель, а попутная вода сливается через контрольную емкость ниже уровня слива поверхностно регулируемого шибера перелива через регулируемую задвижку.

Для запуска и эксплуатации в ручном режиме устройство оснащено системой задвижек с заливной горловиной.

Для удобства устройство оснащено ручным водяным насосом. Доочистка основной массы сбрасываемой воды осуществляется в проточном канале с насаждением плавающего растительного покрова.

После запуска в работу устройство работает в автономном режиме за счет потенциальной энергии предварительно поднятой воды и сброса попутной воды ниже уровня поверхностно регулируемого шибера.

На фиг.1 показан общий вид устройства (вид сверху); фиг.2 - устройство (вид по А-А фиг.1), линия потока и накопления загрязнения; фиг.3 - устройство (вид по Б-Б фиг.1), линия поддержания уровня и сброса массы потока.

На схемах черными пузырьками со стрелкой •→ обозначена разлитая нефть, а светлыми пузырьками со стрелкой о→ показана чистая вода. Стрелки показывают направление движения каждого потока.

Устройство размещается в русле ручья 1, перекрывая его шпунтовыми направляющими 2, расходящимися в обе стороны от колонны-накопителя 3; создается пруд-отстойник 4.

Участок перекрытия 5 собственного русла ручья 1 выполнен ниже уровня, но оснащен поверхностно регулируемым шибером 6. Перед участком перекрытия 5 установлена стенка 7, нижняя кромка 8 ее приподнята над дном русла ручья 1 и образует окно 9.

Шпунтовые направляющие 2 с перекрытием 5 с двух сторон герметично стыкуются колонной-накопителем 3, оснащенным грунтозацепом 10. Впереди колонны-накопителя 3 с заглублением под уровень пруда 4 монтируется приемник 11 для поверхностного слоя.

Приемник 4 имеет переднюю кромку 12 и бортовые стенки 15. К кромке 12 закреплен фартук 14 с переливным поплавком 16. Боковые концы 13 фартука 14 продолжают крепление с кромкой 12, фиксируются по переднему урезу стенок 15 выше уровня пруда 4. Колонна-накопитель 3 оснащена отводами с задвижками: 17 - приема поверхностного слоя; 18 - приема подслойной воды; 19 - слива провоцирующей воды; 20 - отбора накопленной нефти; 21 - сброса воздуха и разгерметизации при отборе нефти; 22 - открытия заливной воронки 23. Воронка 23 имеет вводную трубку 24. На верхнем уровне колонны 2 смонтировано смотровое окно верхнего уровня 23, а на уровне задвижки отбора 20 смотровое окно нижнего уровня 26. На сливе 19 сзади колонны установлена контрольная емкость 27 со сливом с нижнего уровня с подъемной трубкой 28.

Емкость 27 по верхней кромке имеет слив для отбора анализов 29.

Впереди задвижки 17 установлена решетка отделения мусора 30.

Поверхностно регулируемый шибер 6 для подъема и спуска при регулировке уровня пруда-отстойника 4 оснащен воротом 31.

От стенки 7 до поверхностно регулируемого шибера 6 выполняется удлиненный канал 32, на поверхность которого накладывается независимо плавучие соты 33 с сеткой 34 по нижней образующей (сетка выполнена из нейтрального материала, например капрона).

Соты засыпаются торфяной крошкой 35, засеваются растительной массой (типа рагоза, камыша, эйхорния).

Способ очистки ручьев осуществляется за счет разделения и направления предварительно отстоявшегося поверхностного слоя (в случае аварийных выбросов на берегах нерастворившейся нефти по потоку I на накопитель 2 и сброса чистой основной массы ручья 1 по потоку II через поверхностно регулируемый шибер 6). Постоянный сброс через задвижку 19 малого количество прислойной воды способствует движению потока I в накопитель 2, где нефть заполняет объем между смотровыми окнами 25 и 26, а попутная вода сбрасывается через контрольную емкость 27.

Основная масса ручья сбрасывается через канал по потоку II, на поверхности которой выращивается растительный мат, который доочищает воду от растворенных углеводородов.

Устройство работает следующим образом (фиг.1):

Сходящиеся к колонне-накопителю 3 шпунтовые направляющие 2 преграждают поток ручья I, образуют пруд-отстойник 4 и разделяют поток на две составляющие - верхнего слоя I и основного относительно чистой массы II. Заниженный участок 5 позволяет перелив через поверхностно регулируемый шибер 6 потоку II ручья 1. Подъемом и пуском поверхностно регулирующего шибера 6 регулируют уровни пруда 4.

Стенка 7, нижняя кромка 8 которой приподнята над дном ручья 1 и образует окно 9, обеспечивает сброс чистого придонного потока II в сторону поверхностно регулируемого шибера 6, а поверхностный слой (поток I) направляет к колонне-накопителю 3 через приемник 12.

Ко дну колонны 3 с выходом к местам схождения направляющих 2 смонтирован грунтозацеп 10, предотвращающий подмыв под колонной-накопителем 3.

На первом этапе пуска устройства в работу регулируют уровень пруда 4 за счет подъема поверхностного шибера 6 (при закрытой задвижке 19 сброса попутной воды) и достигают притопления верхнего уреза входа задвижки 17, при этом кромка 12 приемника 11 должна быть заглублена, а поплавок 16 с фартуком 14 с концами 13 должен разделять поверхностный слой пруда 4 от поверхности приемника 11.

На втором этапе запуска закрывают задвижки 17, 18, 19 и 20; открывают 21 и 22 и через воронку 23 и трубку 24 заполняют колонну-накопитель 3 водой пруда 4, при этом воздух стравливается через задвижку 21. После заполнения колонны накопителя 3 закрывают задвижки 21 и 22 и открывают задвижку 17. Если при этом за смотровым окном 25 появляется воздух, закрывают задвижку 17, открывают задвижки 21 и 22, доливают в воронку 23 до полного исключения воздуха в колонне-накопителе 3. После заполнения колонны-накопителя 3 закрывают задвижки 21 и 22 и открывают задвижки 17 и 18, затем постепенным открытием задвижки 19 регулируют скорость потока I в приемник 11, что происходит за счет притопления поплавка 16 и натяжения фартука 14 с боковыми концами 13, которые закреплены герметично к передней кромке 12 и урезу стенок 15. При этом поверхностный слой фильтруется поднятием нефти в верхнюю часть колонны-накопителя 3 через задвижку 17 до смотрового окна 25, а попутная вода регулируемо сбрасывается через задвижку 18 и регулируемую задвижку 19 в контрольную емкость 27, уровень в которой поддерживается за счет трубки 28. Дополнительно к попутной воде по мере заполнения верхней части колонны-накопителя 3 нефтью прибавляется ранее залитая вода, предварительно залитая в колонну.

Мусор, поступающий совместно с нефтью, остается на решетке и удаляется механически. Отбор пробы для контрольного анализа производят на выходе трубки 28. При повышенном содержании нефти в воде зажимают задвижку 19 на меньший сброс. При появлении пленки в емкости 27 зажимают сброс 28, через слив 29 сливают поверхностный слой в ведро и переливают в приемник 11 через решетку 30.

Основная масса воды преодолевает стенку 7 ниже нижней образующей 8 и окна 9, оставляя поверхностные загрязнения перед стенкой, попадает в канал 32, где обрабатывается корневой системой растительности, насаженной в соты 33, удерживаемой сеткой 34, которая не препятствует всплытию случайной нефти в растительный мат и обратному проникновению корневой системы в воду.

Такое круглосуточное непрерывное отстаивание ламинарного потока и постоянное отделение наиболее загрязненного слоя в разреженном пространстве колонны позволяет без перемешивания концентрировать и уплотнять линию (зону) деления загрязнения воды и в разрежении отделять воду от загрязнения в среде заранее залитой воды, проникая на его поверхность рыхлой эмульсией на линии загрязнения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Авторское свидетельство СССР №1788143, кл. Е 02 В 15/10 БИ №2, 1993 г.

2. Патент Российском Федерации №2068054, кл. Е 02 В 15/10 БИ №29, 1996 г.

1. Способ очистки ручьев от нефтяного загрязнения, включающий создание пруда-отстойника за счет перекрытия русла реки плотиной, отличающийся тем, что плотину выполняют из шпунтовых направляющих с двойной стенкой в сечении русла реки, сходящихся к колонне-накопителю с образованием пруда-отстойника, поверхностный слой нефти предварительно отстаивают в пруде-отстойнике и накапливают в приемнике нефти с последующим накоплением нефти в колонне-накопителе, в которой нефтью заполняют объем между смотровыми окнами, попутную воду из колонны-накопителя сбрасывают через контрольную емкость с помощью регулируемой задвижки, а сброс основной массы чистой подслойной воды, собранной шпунтовыми направляющими, осуществляют через придонное окно, расположенное на передней стенке шпунтовых направляющих, и поверхностный шибер управления уровнем, расположенный на задней стенке шпунтовых направляющих.

2. Устройство для очистки ручьев от нефтяного загрязнения, включающее плотину и колонну-накопитель, отличающееся тем, что плотина выполнена из шпунтовых направляющих с двойной стенкой в сечении русла реки, сходящихся к колонне-накопителю с образованием пруда-отстойника, причем задняя стенка шпунтовых направляющих оснащена поверхностным регулируемым шибером, их передняя стенка выполнена с придонным окном, а перед колонной-накопителем расположен приемник нефти.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что колонна-накопитель оснащена системой задвижек, обеспечивающих возможность запуска ее в работу, периодического разрежения и отбора накопленной нефти.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что на сбросе чистого потока выполнен канал с растительным покровом.