УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОТОКОВ ОТ ПЛАВАЮЩИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для очистки и поддержания в надлежащем состоянии открытых водотоков.

Известно устройство для очистки воды от нефтепродуктов посредством сбора их эжектированием водой и транспортировки в отстойную емкость. (Авт. свид. N 665052, кл. Е 02 В 15/04, 1979).

Недостатком этого устройства является применение таким относительно сложных и дорогих элементов как насосы, работающие на энергии из невозобновляемых источников, и плавающие емкости для сброса нефтепродуктов.

Известно также устройство для очистки водотоков от плавающих загрязнений, включающее направляющий элемент, заграждение с водосливом и соединенную с ним сборную емкость, установленную на повороте водотока. (Авт.свид. N 874861, кл. Е 02 B 15/04, 1980).

Однако это устройство недостаточно эффективно при сборе нефти из потока по причине нерегулируемого водослива и требуемой в этом случае дополнительной очистки собранной в сборной емкости нефти от попадающей в нее воды.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для очистки водотоков от плавающих загрязнений, содержащее установленное в пределах русла заграждение со сквозным отверстием, шпору, расположенную снаружи заграждения вплотную к нему и установленную перпендикулярно направлению движения потока сборную емкость, сообщающуюся через отверстия в заграждении с направляющим сливным лотком, имеющим L-образную форму при ширине полки не менее высоты стенки с возможностью вертикального перемещения.

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет очищать поток от влекомых им загрязнений, а в результате недостаточная эффективность.

Цель изобретения - повышение эффективности работы и расширение функциональных возможностей устройства за счет очистки водотока от влекомых им загрязнений.

Эта цель достигается тем, что заграждение снабжено дополнительным лотком, гидравлически соединенным со сборной емкостью, имеющим уклон в сторону емкости, и стенкой, заглубленной в дно русла реки и пересекающей русло реки под острым углом к направлению движения потока, при этом дополнительный лоток установлен на дне русла и жестко прикреплен с внешней стороны стенки. Кроме того, лоток выполнен ]-образной формы, причем ширина полок выполнена не меньше высоты стенки, а полки направлены против направления движения потока.

На фиг. 1 показано устройство в плане; на фиг.2 - поперечное сечение устройства по лотку.

Устройство включает сборную емкость 1, отделенную от потока заграждением 2, например шпунтовым рядом. В заграждении 2 выполнено сквозное отверстие 3, возможно выполнение двух отверстий, одного А, расположенного в средней части сборной емкости 1, а второго Б - в нижней части сборной емкости 1 и ниже по течению. К отверстию 3 подсоединен сливной поток 4, выполненный с возможностью вертикального перемещения. Впереди по течению к нижней части отверстия 3 перпендикулярно течению снаружи заграждения 2, вплотную к нему, прикреплена шпора 5, ширина которой равна 1/3 ширины отверстия 3. Сливной лоток 4 расположен под острым углом к натекающему потоку и опирается вторым концом на стойку 6, имеющую направляющие скобы 7 для лотка 4. Сливной лоток 4 имеет L-образную форму, горизонтальная полка 8 которого направлена вперед по течению и заглублена, а верх вертикальной полки 9 выступает над поверхностью воды, причем ширина заглубления полки 8 не менее высоты погруженной части вертикальной полки 9. К сливному лотку 4 могут быть прикреплены торцовая стенка 10 и щит 11. К сборной емкости 1 гидравлически подсоединен ]-образный лоток 12, жестко прикрепленный на дне русла к стенке 13 под острым углом α к набегающему потоку у его входа на поворот. Стенка 13 выполнена, например шпунтовой, заглубленной в грунт дна русла и пересекающей его. Лоток 12 соединен с емкостью 1 непосредственно через отверстие 14 или, например через трубопровод 15. В емкости 1 у отверстия 14 или выхода трубопровода 15 имеется приямок 16 для аккумулирования влекомых потоком загрязнений. Лоток 12 и трубопровод 15 установлены с уклоном в направлении к емкости 1. Полки 17 и 18 лотка 12 установлены горизонтально и направлены против потока, а у противоположного берега емкости 1 лоток 12 имеет торцевую стенку 19. Высота лотка 12 выполнена меньше чем ширина полок 17 и 18. Средняя часть 20 емкости 1 может быть засажена высшей водной растительностью, например рагозом, тростником, а для биологической очистки от нефтепродуктов поверхность емкости 1 обработана препаратом микроорганизмов, питающихся нефтью, например препаратом ПУИДОЛ.

У входа на поворот русла глубина потока вблизи вогнутого берега больше чем около выпуклого и структура местных скоростей близка к ней в потоке на прямолинейном участке, что облегчает установку лотка с необходимым уклоном. (Розовский И.Л. Движение воды на повороте открытого русла. Киев, Изд-во АН УССР, 1957, с.105-108, 120-140).

Устройство работает следующим образом. Верхняя часть потока, натекая на сливной лоток 4, создает скоростной напор, под действием которого часть воды с плавающими загрязнениями поступает в сборную емкость 1, где поверхностные загрязнения, например нефтепродукты, накапливаются, а вода находящаяся в нижней части сборной емкости 1, отводится в основной поток через часть сквозного отверстия 3, расположенного ниже щита 11 и/или отверстия за шпорой, находящегося ниже по течению, под действием отрицательного давления, возникающего при обтекании шпоры 5 основным потоком.

Нижняя часть потока, влекущая загрязнения, при натекании на лоток 12 создает скоростной напор и перехватывает влекомые им загрязнения, которые под действием скоростного напора с частью воды поступают по лотку 12 через отверстие 14 непосредственно или далее по трубопроводу 15 в емкость 1. В емкости 1 скорость потока, поступающего в нее по лотку 12, уменьшается и влекомые загрязнители, например наносы, содержащие радионуклиды, выпадают на дно приямка 16, где они аккумулируются. Периодически накопленные на поверхности емкости 1 плавающие загрязнители, а также загрязнители, находящиеся в приямке 16, могут удаляться на переработку или в места их захоронения, нефтепродукты могут биологически перерабатываться микроорганизмами в емкости 1 в экологически приемлемые вещества с помощью препаратов.

Расход донных наносов можно найти, например по формуле В.Н.Гончарова
g_t= v_нd - 1 - 1, кг/м·c ,
(1) где g_t - погонный расход наносов, кг/м.с; v - средняя скорость потока; v_н - скорость начала трогания частиц наносов; ϕ ≈ 1/25 ; d - средний диаметр частиц наноса; v_о^I - местная продольная скорость на дне, м/с; ω- скорость вихря, м/с. (см. Алтунин С.Т. Регулирование русел. М.: Сельхозиздат, 1962, с.40).

Из зависимости (1) следует, что, если, на выходе из трубопровода 15 средняя скорость v потока стремится к скорости v_н начала трогания частиц наносов, то g_t ->0, а следовательно наносы-загрязнители выпадают в приямке 16.

Использование устройства позволяет очищать поток не только от плавающих загрязнителей, например нефтепродуктов, но и перехватывать донные наносы, например загрязненные радионуклидами, сравнительно простым способом без дополнительных затрат энергии из невозобновляемых ее источников. Его целесообразно использовать для исключения переноса радионуклидов с наносами водой из зон загрязненных ими, в районы относительно свободные от них.

Использование: в гидротехническом строительстве, а именно в гидротехнических сооружениях, предназначенных для очистки и поддержания в надлежащем состоянии открытых водотоков. Сущность изобретения: устройство включает сборную емкость 1, отделенную от потока заграждением 2 со сквозным отверстием 3. К отверстию подсоединен сливной лоток 4, имеющий L-образную форму с горизонтальной полкой 8 и вертикальной 9. Сливной лоток 4 опирается на стойку 6, имеющую направляющие скобы 7. Шпора 5 прикреплена снаружи заграждения 2, вплотную к отверстию 3. К сборной емкости 1 гидравлически подсоединен дополнительный лоток 12. Лоток 12 установлен на дне русла и жестко прикреплен к внешней стороне стенки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОТОКОВ ОТ ПЛАВАЮЩИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ, включающее установленное в пределах русла реки заграждение со сквозным отверстием, шпору, расположенную снаружи заграждения вплотную к нему и установленную перпендикулярно к направлению движения потока сборную емкость, сообщающуюся через отверстие в заграждении с направляющим сливным лотком, имеющим -образную форму при ширине полки не менее высоты стенки, с возможностью вертикального перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе и расширения функциональных возможностей устройства за счет очистки водотока от влекомых им загрязнений, заграждение снабжено дополнительным лотком, гидравлически соединенным со сборной емкостью, имеющим уклон в сторону емкости, и стенкой, заглубленной в дно русла реки и пересекающей русло реки под острым углом к направлению движения потока, причем дополнительный лоток установлен на дне русла и жестко прикреплен к внешней стороне стенки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный лоток выполнен -образной формы, причем ширина полок выполнена не меньше высоты стенки, а полки направлены против направления движения потока.