СПОСОБ ОЧИСТКИ МАЛЫХ РЕК И СИСТЕМА ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2010 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для очистки рек от загрязняющих веществ с плотностью ниже плотности воды, в частности от нефтепродуктов.

Известен способ очистки водной поверхности от нефти и жидких нефтепродуктов [1], который используется для очистки поверхности искусственных водоемов; очистных сооружений, рек, озер, болот и морей от загрязнений в виде нефти и жидких нефтепродуктов в различных климатических зонах. Способ заключается в том, что поверхность, покрытую нефтяной пленкой, обрабатывают сорбентом, в качестве которого предлагается использовать измельченный в крошку карбамидоформальдегидный пенопласт, после чего пропитанный нефтью или нефтепродуктом сорбент собирают, отжимают, например, с помощью отжимных валков, отжатую нефть утилизируют, а сорбент направляют для последующей переработки. Измельченный в крошку сорбент имеет форму произвольных объемных многоугольников эквивалентным диаметром вписанной окружности в пределах 5-10 мм.

Недостатком данного способа является то, что на водной поверхности не установлены заграждающие устройства, которые обеспечили бы перекрывание всей водной поверхности, с которой ведут очистку и тем самым способствовать бы более эффективному сбору загрязняющих веществ.

Известен способ очистки поверхности воды реки от нефти [2], заключающийся в воздействии на пленку нефти сорбентов, отличающийся тем, что перед указанным воздействием вблизи от источника загрязнения реки нефтью ниже по ее течению выбирают береговой участок, имеющий естественную отмель, или создают ее искусственно, устанавливают на реке плавающие протяженные экраны с погружением их в верхний слой воды, перекрывающие поверхность реки в рабочем положении, когда они расположены под углом к направлению течения реки, при этом концы экранов, расположенных с одной стороны реки, крепят на берегу, а расположенных с другой стороны, - к дну реки в ее средней части, причем и те, и другие экраны устанавливают в одном направлении, при котором концентрируют плывущую пленку нефти на отмели, где размещают сорбенты.

Недостатком способа является загрязнение нефтепродуктами береговой отмели.

Известна система автоматического сбора и улавливания плавающих на поверхности реки загрязнений [3], которая содержит установленное под углом к направлению течения реки боновое заграждение, у нижнего по течению реки торца которого расположено приемное устройство, с которым гидравлически сообщена отстойная емкость, имеющая сборное устройство для отвода из нижней части очищенной воды обратно в реку ниже по течению. Приемное устройство снабжено имеющим водоприемное отверстие поплавковым шибером, герметично соединенным с боновым заграждением и установленным с возможностью вертикального перемещения и пропуска через водоприемное отверстие независимо от изменения уровня поверхности воды в реке загрязненного верхнего слоя воды заданной толщины. Сборное устройство состоит из сифона с заборной частью, размещенной у дна отстойной емкости, и отводящего водовода, в которой выведена выходная часть сифона. Устье отводящего водовода расположено на отметках, более низких, чем отметки места установки бонового заграждения. Производительность сифона равна пропускной способности водоприемного отверстия шибера. Изобретение обеспечивает производительный, эффективный и стабильный сбор плавающих на поверхности воды загрязнений в условиях колебания уровня поверхности воды в реке при одновременном упрощении конструкции, осуществляющей сбор системы.

Недостатком системы является жесткая связь бонового заграждения с шибером и необходимость установки отстойной емкости ниже уровня поверхности реки, при этом сброс воды из приемной емкости происходит ниже по течению.

Известен способ очистки рек от загрязняющих веществ [4], принятый за прототип, включающий аккумуляцию загрязняющих веществ в акватории, отделение их от вод реки, разделение отделенной массы по плотности, утилизацию загрязняющих веществ и сброс отделенной воды, отличающийся тем, что аккумуляцию загрязняющих веществ в акватории производят путем установки в излучине реки под углом 20-35° к берегу плашкоута, на котором закрепляют водонепроницаемую перегородку, обеспечивающую перепуск воды на глубине и остановку верхнего слоя воды на поверхности реки, отделение загрязняющих веществ от вод реки ведут с помощью разделителя, установленного между плашкоутом и берегом, закрепленного на плашкоуте под углом 3-7° от поверхности реки навстречу потоку воды и наклоненного под углом 3° в сторону аккумулирующей емкости, жестко связанной с плашкоутом и разделителем, обеспечивающим срез верхнего слоя воды и перепуск его в аккумулирующую емкость, откуда жидкость насосом подают на устройство для разделения жидкости по плотности, установленное на аккумулирующей емкости загрязнения, из которого после разделения производят сброс отделенной воды по трубопроводу в аккумулирующую акваторию реки на расстоянии от разделителя, позволяющем всплыть загрязнению в поверхностный слой, а загрязнение подают в аккумулирующую емкость загрязнения, которая гидравлически связана с трубопроводом для выпуска из нее отстоявшейся воды.

Для отражения к берегу плавающих предметов между плашкоутом и берегом натягивают трос-отражатель под углом 7-15° к берегу и заглубляют его в воду на 10-20 мм.

Недостатками способа являются затрудненная выгрузка отходов из аккумулирующей емкости, необходимость наличия плавающей аккумулирующей емкости для приема загрязнения, которая создает перекос плашкоута и устройства для разделения воды по плотности, которое требуют электроэнергии и обслуживания техническим персоналом.

Известно устройство для очистки технологической воды от взвешенных частиц [5], используемое в качестве элемента процесса очистки воды, включающее корпус, перегородку, выполненную в виде параллельных пластин, установленных с зазорами друг к другу под углом к горизонтальной плоскости, причем пластины наклонены верхней кромкой навстречу потоку, а нижняя кромка каждой предыдущей пластины перекрыта верхней кромкой последующей пластины, отличающееся тем, что пластины установлены под углом 40-55° к горизонтальной плоскости, каждая последующая пластина отстоит от предыдущей на расстояние, равное 0.8-1.0 ширины пластины, а нижняя кромка каждой предыдущей пластины перекрыта верхней кромкой последующей пластины по высоте на величину, равную 0,1-0,2 ширины пластины.

Известно устройство для очистки технологической воды от взвешенных твердых частиц [6], используемое в качестве элемента процесса очистки воды, включающее каркас с плоскими пластинами, расположенными под углом 50-70° к горизонтальной плоскости, емкости для аккумуляции шлама и механизм выгрузки шлама, отличающееся тем, что каркас выполнен с поперечным сечением трапециевидной формы и содержит несколько секций, разделенных рамами с боковыми, верхней, нижней и центральной перемычками, первая по течению воды рама выполнена с наклоном верхнего края навстречу потоку воды под углом 40-45° и выполнена с отверстиями в боковых и центральных перемычках, в которые установлены стальные струны, а вторая и последующие рамы выполнены с пальцами на верхней и центральной перемычках, а нижняя и боковые перемычки - с пазами для установки пластин, при этом пластины выполнены с загибом на 180° верхнего края, которым способны охватить палец, и загибом 30° нижнего края, которым свободно проходят в паз нижней или боковой перемычки так, что их плоскости расположены вдоль течения воды под углом 50-70° к горизонтальной плоскости.

Пластины выполнены из оцинкованной жести, а верхняя сторона пластин покрыта линолеумом.

Устройство сброса и регулирования глубины забора воды из отстойника [7], используемое в качестве элемента процесса очистки воды, включающее отводящий вертикальный и горизонтальный каналы, задвижку и водобойный колодец, причем для регулирования глубины забора воды отводящий вертикальный канал закрыт внешним цилиндром, образующим дополнительный отводящий внешний канал, перемещаемый по высоте, верхний конец которого находится над уровнем воды в отстойнике, и через отверстие сообщается с атмосферой, отличается тем, что устройство имеет винтовой привод для перемещения внешнего цилиндра по высоте, на нижней кромке которого закреплена реборда, ликвидирующая депрессионную воронку при перетоке воды в отводящий внешний канал, а отверстие для сообщения с атмосферой защищено от загрязнения и замерзания, при этом конструктивные геометрические устройства отводящих вертикального и внешних каналов рассчитываются по следующим зависимостям с учетом притока воды в отстойник, регулируемой глубины погружения внешнего цилиндра в отстойник.

Задачей изобретения является снижение затрат и повышение надежности работы устройств, реализующих способ.

Решение поставленной задачи достигается тем, что отделение верхнего слоя воды по глубине в акватории производят изменением угла наклона от 0 до 10° ребра горловины аккумулирующей емкости, расположенной в углу углообразного сборного плашкоута и глубиной ее притопления ниже уровня воды, где размещается погружной насос, при этом должно соблюдаться условие, приход воды в аккумулирующую емкость должен быть больше производительности насоса, очистку воды и аккумуляцию загрязняющих веществ производят в отстойниках-осветлителях (рабочий, резервный) на берегу, которые располагают на 1-1,5 м выше максимального уровня воды в реке, имеющих форму траншеи, где располагают последовательно кассетно водонепроницаемые поперечные перемычки с перепуском воды у дна траншеи и сливом нефтепродуктов, обеспечивающие аккумуляцию веществ с плотностью ниже воды, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», обеспечивающие интенсивное осаждение взвешенных частиц, тонкослойные продольные осветлители, обеспечивающие осаждение мелкодисперсных взвешенных частиц, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды в отгороженную плашкоутом акваторию и аварийный водосброс, а на дно траншеи устанавливают плоские контейнеры для сбора осевших взвешенных частиц и последующей очистки отстойника-осветлителя и устройства для утилизации шлама, которые входят в состав системы для реализации способа очистки малых рек.

Система для реализации способа очистки малых рек, включающая углообразный сборный плашкоут, аккумулирующую емкость, погружной насос, трубопроводы с запорной арматурой, отстойники-осветлители (рабочий, резервный), где располагают поперечные перемычки для перепуска воды у дна, слива нефтепродуктов, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», тонкослойные продольные осветлители, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды, аварийный водосброс, тросы закрепления плашкоута и плоские контейнеры, отличается тем, что понтоны сборного плашкоута снабжены шарнирными соединениями, обеспечивающими ему углообразную форму, одну сторону которого крепят канатами к берегу, а другую направляют навстречу потоку под углом, который может изменяться от 10 до 40° путем укорачивания системы канатов обеих сторон плашкоута, а внутри угла плашкоута располагают притопленную ниже уровня воды на 3-6 мм аккумулирующую емкость, имеющую у горловины шарнирно прикрепленное горизонтальное ребро шириной 0,3-0,4 м с регулируемым углом наклона от 0 до 10°, в емкость помещают погружной насос, перекачивающий воду в отстойники-осветлители, имеющие форму траншеи, где располагают последовательно кассетно водонепроницаемые поперечные перемычки с перепуском воды у дна траншеи, обеспечивающие аккумуляцию веществ с плотностью ниже воды, слив нефтепродуктов, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», обеспечивающие интенсивное осаждение взвешенных частиц, тонкослойные продольные осветлители, обеспечивающие осаждение мелкодисперсных взвешенных частиц, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды в отгороженную плашкоутом акваторию и аварийный водосброс, а на дно траншеи устанавливают плоские контейнеры для сбора осевших взвешенных частиц и последующей очистки отстойника-осветлителя и утилизации шлама.

Способ очистки рек от загрязняющих веществ поясняется с помощью чертежей.

На фиг.1 представлена общая схема комплекса, реализующего способ очистки рек от загрязняющих веществ.

На фиг.2 представлен плашкоут, вид сверху.

На фиг.3 представлен разрез по А-А.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - река с загрязненной водой; 2 - плашкоут; 3 - водонепроницаемая перегородка; 4 - аккумулирующая емкость; 5 - горизонтальное регулируемое ребро-разделитель у горловины аккумулирующей емкости; 6 - насос; 7 - система канатов, 8 - трубопроводы с запорной арматурой; 9 - отстойник-осветлитель; 10 - водонепроницаемые поперечные перегородки; 11 - тонкослойные осветлители типа «жалюзи», 12 - тонкослойные продольные осветлители, 13 - фильтр для очистки воды, 14 - устройство для сброса и регулирования глубины забора воды, 15 - контейнеры для осаждения шлама, 16 - аварийный водосброс, 17 - канал для слива нефтепродуктов.

Система, реализующая способ очистки малых рек, работает следующим образом.

Загрязненный поток воды реки 1 направляют в акваторию, образованную сборным на шарнирных соединениях плашкоутом 2, способным принимать углообразную форму, одной стороной который канатами крепится к берегу, а другую сторону плашкоута направляют навстречу потоку под углом, который может изменяться от 10 до 40° путем укорачивания системы канатов 7, и навешенной на нем водонепроницаемой перегородкой 3. Верхний слой воды в акватории останавливается до глубины погружения плашкоута и создается перепад давления до и после него, за счет которого производят заполнение аккумулирующей емкости 4, расположенной в углу углообразного плашкоута и притопленной ниже уровня воды на 3-6 мм, где размещают погружной насос 6, при этом отделение верхнего слоя воды по глубине в акватории производят изменением угла наклона от 0 до 10° ребра горловины 5 аккумулирующей емкости 4, соблюдая условие, что приход воды в аккумулирующую емкость должен быть больше производительности насоса 6, который по трубопроводу 8 подает воду на отстойник-осветлитель 9.

Очистку воды и аккумуляцию загрязняющих веществ производят в отстойниках-осветлителях 9 (рабочий, резервный) на берегу, которые располагают на 1-1,5 м выше максимального уровня воды в реке (половодье), имеющих форму траншеи, где располагают последовательно кассетно водонепроницаемые поперечные перемычки 10 с перепуском воды у дна траншеи и канал для слива нефтепродуктов 17, обеспечивающие аккумуляцию веществ с плотностью ниже воды. Тонкослойные осветлители типа «жалюзи» 11 обеспечивают интенсивное осаждение взвешенных частиц, а тонкослойные продольные осветлители 12 обеспечивают осаждение мелкодисперсных взвешенных частиц. Фильтр 13 служит для тонкой очистки воды, а устройство для регулирования глубины забора и сброса воды 14 служит для поддержания ламинарного движения в отстойнике-осветлителе и сброса очищений воды по трубопроводу в отгороженную плашкоутом акваторию. Аварийный водосброс 16 служит для спуска воды при очистке отстойника-осветлителя, на дно которого устанавливают контейнеры 15 для сбора осевших взвешенных частиц и последующей очистки отстойника-осветлителя. Осевший шлам выгружается из контейнеров, которые вновь устанавливают в отстойник-осветлитель, а в шлам добавляют опилки, размешивают до тестообразной консистенции, брикетируют на прессе и используют в качестве удобрения.

Аккумулирующая емкость имеет у горловины шарнирно прикрепленное горизонтальное ребро шириной 0,3-0,4 м с регулируемым углом наклона от 0 до 10°, в емкость помещают погружной насос, перекачивающий воду в отстойники-осветлители, имеющие форму траншеи, где располагают последовательно кассетно водонепроницаемые поперечные перемычки с перепуском воды у дна траншеи, обеспечивающие аккумуляцию веществ с плотностью ниже воды, слив нефтепродуктов, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», обеспечивающие интенсивное осаждение взвешенных частиц, тонкослойные продольные осветлители, обеспечивающие осаждение мелкодисперсных взвешенных частиц, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды в отгороженную плашкоутом акваторию и аварийный водосброс, а на дно траншеи устанавливают плоские контейнеры для сбора осевших взвешенных частиц и последующей очистки отстойника-осветлителя и утилизации шлама.

Литература

1. Заявка РФ №94025135. Способ очистки водной поверхности от нефти и жидких нефтепродуктов. / Феклистов В.Н., Мельников В.П., Мелиев Б.У. C02F 1/28, Е02В 15/04. Заявл. 1994.07.05. Опубл. 1997.04.27. Бюл. №6.

2. Заявка РФ №96106518. Способ очистки поверхности воды от нефти. / Цыганков А.В., Васильев П.Н. C02F 1/28. Подано 1996.04.03. Опубл. 1998.07.27. Бюл. №6.

3. Патент РФ №2151840. Система для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений / Андреев А.А., Андреев А.А., Лизунов В.А., Михалев B.C. Е02В 15/04. Подано 1999.09.21. Опубл. 2000.06.27. Бюл. №7.

4. Патент РФ №2341619. Способ очистки малых рек. МПК Е02В 15/04. Патентообл. Сенкус В.В., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В. Попова Н.В. Конакова Н.И., Стефанюк Б.М. Авторы: Сенкус В.В., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В. Попова Н.В. Конакова Н.И., Стефанюк Б.М. Заявл. 2006.10.13. Опубл. 2008.12.20. Бюл. №35.

5. Патент РФ №2345815. Устройство для очистки технологической воды от взвешенных частиц. МПК B01D 21/02. Патентообл. Сенкус В.В., Фомичев С.Г., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В., Стефанюк Б.М. Авторы: Сенкус В.В., Фомичев С.Г., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В. Заявл. 2006.01.31. Опубл. 2009.02.10. Бюл.№4.

6. Патент РФ №2329851. Устройство для очистки технологической воды от взвешенных частиц. МПК B01D 21/02. Патентообл. Сенкус В.В., Фомичев С.Г., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В., Стефанюк Б.М. Авторы: Сенкус В.В., Фомичев С.Г., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В., Стефанюк Б.М. Заявл. 2006.01.31. Опубл. 2008.07.27. Бюл. №21.

7. Патент РФ №2334047. Устройство для сброса и регулирования глубины забора воды из отстойника. МПК Е02В 7/18. Патентообл. Сенкус В.В., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В. Фомичев С.Г., Стефанюк Б.М. Авторы: Сенкус В.В., Сенкус Вас.В., Сенкус Вал.В. Фомичев С.Г., Стефанюк Б.М. Заявл. 2006.01.31. Опубл. 2008.09.20. Бюл. №29.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для очистки рек от загрязняющих веществ, в частности от нефтепродуктов. Способ очистки малых рек включает остановку верхнего слоя воды потока реки и аккумуляцию загрязняющих веществ в акватории, отделение их от вод реки и аккумуляция в емкости, перекачку воды из емкости в отстойник-осветлитель, очистку воды и аккумуляцию загрязнения, сброс очищенной воды в акваторию и утилизацию загрязняющих веществ. Отделение верхнего слоя воды по глубине в акватории производят изменением угла наклона от 0 до 10° ребра горловины аккумулирующей емкости, расположенной в углу углообразного сборного плашкоута и глубиной ее притопления ниже уровня воды, где размещается погружной насос. При этом должно соблюдаться условие, приход воды в аккумулирующую емкость должен быть больше производительности насоса. Очистку воды и аккумуляцию загрязняющих веществ производят в отстойниках-осветлителях (рабочий, резервный) на берегу, которые располагают на 1-1,5 м выше максимального уровня воды в реке. Система для реализации способа включает углообразный сборный плашкоут, аккумулирующую емкость, погружной насос, трубопроводы с запорной арматурой, отстойники-осветлители (рабочий, резервный). Понтоны сборного плашкоута снабжены шарнирными соединениями, обеспечивающими ему углообразную форму, одна сторона которого закреплена канатами к берегу, а другая направлена навстречу потоку под углом, который может изменяться от 10 до 40° укорачиванием системы канатов обеих сторон плашкоута. Внутри угла плашкоута расположена притопленная ниже уровня воды на 3-6 мм аккумулирующая емкость, имеющая у горловины шарнирно прикрепленное горизонтальное ребро шириной 0,3-0,4 м с регулируемым углом наклона от 0 до 10°. В емкость помещен погружной насос, перекачивающий воду в отстойники-осветлители, имеющие форму траншеи, где расположены последовательно кассетно водонепроницаемые поперечные перемычки с перепуском воды у дна траншеи, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», тонкослойные продольные осветлители, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды в отгороженную плашкоутом акваторию и аварийный водосброс, а на дно траншеи установлены плоские контейнеры. Снижаются затраты и повышается надежность работы устройств, реализующих способ. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ очистки малых рек и система его реализации, включающий остановку верхнего слоя воды потока реки и аккумуляцию загрязняющих веществ в акватории, отделение их от вод реки и аккумуляцию в емкости, перекачку воды из емкости в отстойник-осветлитель, очистку воды и аккумуляцию загрязнения, сброс очищенной воды в акваторию и утилизацию загрязняющих веществ, отличающийся тем, что отделение верхнего слоя воды по глубине в акватории производят изменением угла наклона от 0 до 10° ребра горловины аккумулирующей емкости, расположенной в углу углообразного сборного плашкоута, и глубиной ее притопления ниже уровня воды, где размещается погружной насос, при этом должно соблюдаться условие, приход воды в аккумулирующую емкость должен быть больше производительности насоса, очистку воды и аккумуляцию загрязняющих веществ производят в отстойниках-осветлителях (рабочий, резервный) на берегу, которые располагают на 1-1,5 м выше максимального уровня воды в реке, имеющих форму траншеи, где располагают последовательно кассетно водонепроницаемые поперечные перемычки с перепуском воды у дна траншеи, обеспечивающие аккумуляцию веществ с плотностью ниже воды, слив и/или откачку нефтепродуктов с поверхности воды насосом, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», обеспечивающие интенсивное осаждение взвешенных частиц, тонкослойные продольные осветлители, обеспечивающие осаждение мелкодисперсных взвешенных частиц, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды в отгороженную плашкоутом акваторию и аварийный водосброс, а на дно траншеи устанавливают плоские контейнеры для сбора осевших взвешенных частиц и последующей очистки отстойника-осветлителя и устройства для утилизации шлама, которые входят в состав системы для реализации способа очистки малых рек.

2. Система для реализации способа очистки малых рек по п.1, включающая углообразный сборный плашкоут, аккумулирующую емкость, погружной насос, трубопроводы с запорной арматурой, отстойники-осветлители (рабочий, резервный), где расположены поперечные перемычки для перепуска воды у дна, слива нефтепродуктов, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», тонкослойные продольные осветлители, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды, аварийный водосброс, тросы для закрепления плашкоута и плоские контейнеры, отличающаяся тем, что понтоны сборного плашкоута снабжены шарнирными соединениями, обеспечивающими ему углообразную форму, одна сторона которого закреплена канатами к берегу, а другая направлена навстречу потоку под углом, который может изменяться от 10 до 40° укорачиванием системы канатов обеих сторон плашкоута, а внутри угла плашкоута расположена притопленная ниже уровня воды на 3-6 мм аккумулирующая емкость, имеющая у горловины шарнирно прикрепленное горизонтальное ребро шириной 0,3-0,4 м с регулируемым углом наклона от 0 до 10°, в емкость помещен погружной насос, перекачивающий воду в отстойники-осветлители, имеющие форму траншеи, где расположены последовательно кассетно водонепроницаемые поперечные перемычки с перепуском воды у дна траншеи, обеспечивающие аккумуляцию веществ с плотностью ниже воды, слив нефтепродуктов, тонкослойные осветлители типа «жалюзи», обеспечивающие интенсивное осаждение взвешенных частиц, тонкослойные продольные осветлители, обеспечивающие осаждение мелкодисперсных взвешенных частиц, фильтры для очистки воды, устройство для регулирования глубины забора и сброса очищенной воды в отгороженную плашкоутом акваторию и аварийный водосброс, а на дно траншеи устанавлены плоские контейнеры для сбора осевших взвешенных частиц и последующей очистки отстойника-осветлителя и утилизации шлама.