Способ очистки поверхности текущих вод от нефтепродуктов и механических загрязнений (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к охране речных вод и облагораживанию прибрежных зон рек и каналов. Известен способ удаления плавающих веществ, загрязняющих водную поверхность, включающий создание преграды с помощью горизонтальной воздущно-водяной струи и транспортировку этой струей в заданном направлении (к коллектору); причем струя создается подачей сжатого воздуха через смеситель в вертикальную часть Г-образной трубы с выходом ее через горизонтальный участоктрубы на уровне загрязненной поверхности 1. Недостатком этого способа является ограниченная область применения только для очистки поверхности малоподвижных морских вод, обычно в условиях акватории порта, на местах образов.ания загрязнений (ограниченные участки), очищая своим точечным действием небольшие зоны. В речных условиях (подвижные воды) способ не применим потому, что одно реализующее его устройство захватывает небольщой участок, а использование серии устройств для перекрытия реки нецелесообразно, так как изгибы труб, выходящие непосредственно вблизи поверхности воды, создадут серьезную аварийную опасность для проходящих судов. Известен способ очистки поверхности текущих вод от нефтепродуктов и механических загрязнений, включающий создание на водной поверхности преграды в виде водяного вала в результате укладки перфорированного напорного воздуховода в придонной части акватории под острым углом к направлению движения потока с последующим удалением загрязнений у конца вала 2. Расположение и закрепление сборных секций устройства по прямой линии не эффективно по следующим причинам. Если устройство уложено под углом до 75° к направлению течения, то водяной вал и сама завеса в результате отгона воздушных пузырьков по течению вниз будет иметь в плане вид кривой полосы, где одна сторона ее будет вытянута по косой линии до наиболее глубокого места и наиболее удалена в месте излома от устройства вниз по течению, а другая - расположена или поперек течения, или даже с обратным углом (т.е. более 90°). В этом случае в месте излома линии и на участке поперечной линии будут наблюдаться проскоки загрязнений. При больших скоростях течения потока такой способ вообще не применим. Кроме того, расположение элементов по прямой под пологим углом к течению, а следовательно, и к берегу (близко к 15°) ограниченно и возможно на мелководье и только на прямых участках рек. На больщих же глубинах и при значительных скоростях движения потока известный способ малоэффективен, так как в зоне излома и на участке выполаживания криволинейно расположенного водяного вала происходит возникновение гидравлического прыжка, который способствует образованию проскоков загрязнений вниз по течению. Цель изобретения по первому варианту повышение эффективности очистки при повыщенных скоростях потока за счет образования прямолинейного вала. Поставленная цель по первому варианту достигается тем, что согласно способу очистки поверхности текущих вод от нефтепродуктов и механических загрязнений, включающему создание на водной поверхности преграды в виде водяного вала в результате укладки перфорированного напорного воздуховода в придонной части акватории под острым углом к направлению движения потока, с последующим удалением загрязнений у конца вала, воздуховод размещают в плане дугообразно выпуклостью нав стречу потоку. Цель изобретения по второму варианту повышение эффективности очистки. Поставленная цель по второму варианту достигается тем, что согласно способу очистки поверхности текущих вод от нефтепродуктов и механических загрязнений, включающему создание на водной поверхности преграды в виде водяного вала в результате укладки перфорированного напорного воздуховода в придонной части акватории под острым углом к направлению движения потока, с последующим удалением загрязнений у конца вала, водяной вал образуют путем установки воздуховодов в виде двух отрезков, размещенных навстречу течению потока под углом друг к другу. Кроме того, с целью исключения проскоков нефтепродуктов и мусора в зоне излома водяного вала, создают дополнительный водяной вал продолжен1}ем одного из отрезков воздуховода навстречу течению потока. На фиг. 1 схематично изображено расположение устройства для очистки поверхности воды реки с образованием водяного вала в виде линии при концевом подводе сжатого воздуха; на фиг. 2 - то же, с образованием дублирующего водяного вала; на фиг. 3 - то же, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 и 5 - рабочая часть воздуховода; на фиг. 6 - то же, что и на фиг. 1, при срединном подводе сжатого воздуха; на фиг. 7 - схема образования водяного вала; на фиг. 8-9 - схемы образования водяного вала в виде одинарной ломаной линии при подаче сжатого воздуха с концевой подпиткой и срединной соответственно; на фиг. 10 и 11 - схемы образования лрямолинейного продублированного водяного вала при подаче сжатого воздуха с концевым и срединным подключением соответственно; на фиг. 12 и 13 - схемы образования ломаных продублированных водяных валов при аналогичной подаче сжатого воздуха соответственно. Для осуществления способа очистки поверхности текущих вад от нефтепродуктов и механических загрязнений требуется расположенный на берегу компрессор 1 с разводкой подводящего воздуховода 2, от которого (фиг. 3) по дну 3 реки или на распорных подставках 4 проклад лвается одной нитью (фиг. 1), а при дублировании водяных валов - несколькими, например двумя (фиг. 2), питающий воздуховод 5, рабочая часть которого (фиг. 4 и 5) снабжена перфорированными со щелевыми или круглыми отверстиями трубчатыми секциями (воздуховыпускные элементы) 6, соединенными патрубками 7 с питающим воздуховодом 5. Воздуховыпускные отверстия 8 каждой секции 6 выполнены различного диаметра с увеличением сечения в сторону заглущенного торца питающего воздуховода 5. Подводящий воздуховод 2 может быть подключен к питающему воздуховоду 5 как с концевой запиткой (фиг. 1 и 2), так и с подключением к срединной его части (фиг. 6). У заглущенных концов питающего воздуховода 5 расположены нефтеловущки 9, которые могут быть снабжены сетками для сбора мусора (не показаны). Для реализации способа очистки вод по первому варианту подают сжатый воздух компрессором 1 последовательно по трубам воздуховодов 2 и 5 в воздуховыпускные элементы 6, уложенные в придонной части дугообразно выпуклостью навстречу потоку одной ниткой (фиг. 1) или двумя (фиг. 2) под углом навстречу течению потока. Струя воздуха выходит через отверстия 8 воздуховыпускных элементов 6 в виде многочисленных пузырьков 10 (фиг. 7), пронизывая водный слой 11 и образуя на поверхности водяного потока водяной вал 12 в виде одной линии, (фиг. 1 и 2). Для реализации способа по второму варианту водяной вал 13 образуют путем установки воздуховода 5 в виде двух отрезков (фиг. 8 и 9), размещенных навстречу течению потока под углом друг к другу, а для исключения проскоков нефтепродуктов и мусора один из отрезков воздуховода 5 удлиняют на отрезок а навстречу течению потока. При этом образуется дополнительный водяной вал 15. Водяной вал, задерживая нефтяные загрязнения 13, силой течения потока направляет их в сторону берега к расположенным в прибрежной части рек нефтеловущкам 9. Модификация предлагаемого способа очистки зависит от рельефа дна реки, конфигурация ее берегов, наличия мелей и островков, скорости течения потока и т.д. Так, при наличии на реке островка 14 перед ним рационально сооружать водяной вал и виде ломаной линии (фиг. 8), а после него - в виде прямой (фиг. 10). На мелководных профилях рек поДвод сжатого воздуха предпочтителен с концевой запиткой от компрессора 1 (фиг. 1,2,8,10 и 12), а на глубоководных участках (при средних глубинах реки более 3 м) и при повыщенных скоростях течения сжатый воздух целесообразно подключать к срединной части питающего воздуховода (фиг. 6,9, И и 13). Рациональной формой водяного вала на поверхности потока является прямолинейная, для чего местоположение воздущной магистрали под водой рассчитывается с учетом глубины ее заложения, скорости течения потока и скорости подъема воздущных пузырьков в каждой точке, а также плотности воздущной струи. В зависимости от расстояния удаления (убегания) воздущных пузырьков вниз по течению под действием смещения их движущимся (текущим) водным потоком воздущную магистраль укладывают в плане дугообразно выпуклостью навстречу течению реки с учетом всех выще приведенных факторов. Положение линии перфорированных секций под водой можно рассчитать заранее с использованием известной формулы, зная глубину заложения питающего воздуховода, скорость движения воздущного пузырька определенного размера в водной среде и среднюю скорость течения водного потока в данной точке. На участках русла (в поперечном профиле) , где глубина превыщает 4-5 м, воздуховод укладывается на специальных распорных подставках (фиг. 3). В таблице приведены результаты расчетов по известной формуле положения воздуховода под водой в каждой конкретной точке с учетом факторов,, приведенных выще, с образованием прямолинейного водяного вала.

Применение предлагаемого способа позволяет с помощью воздушной струи образовать на поверхности потока прямолинейную полосу водяного вала, который, взаимодействуя с течением реки, отгонит плывущие на поверхности воды нефтепродукты и механические загрязнения в сторону берега, к нефте- и мусоросборникам.

Использование изобретения обеспечивает надежность очистки вод от нефтепродуктов и механических загрязнений с момента вскрытия и до становления речного потока; безопасность для судохождения при полном перекрытии реки полосой водяного вала; дополнительное частичное окисление растворенных в воде органических и нефтяных загрязнений (отчасти это происходит за счет насыщения воды кислородом воздуха и вследствие энергии удара при столкновении воздущного пузырька с частицей нефти,достаточного для разрыва гидратной оболочки) и выноса загрязнений потоком воздуха на поверхность, а затем их отгон вдоль водяного вала в сторону берега; улучшение санитарно-гигиенических, санитарно-бытовых и общесанитарных условий прибрежных зон и пляжей; улучшение органолептических и биологических условий водного региона за счет осуществления принудительной аэрации всего обрабатываемого воздухом слоя речной воды.

1. Способ очистки поверхности текущих вод от нефтепродуктов и механических загрязнений, включающий создание на водной поверхности преграды в виде водяного вала в результате укладки перфорированного напорного воздуховода в придонной части акватории под острым углом к направлению движения потока, с последующим удалением загрязнений у конца вала, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки при повышенных скоростях потока за счет образования прямолинейного вала, воздуховод размещают в плане дугообразно выпуклостью навстречу потоку. 2.Способ очистки поверхности текущих вод от нефтепродуктов и механических загрязнений, включающий создание на водной поверхности преграды в виде водяного вала в результате укладки перфорированного напорного воздуховода в придонной части акватории под острым углом к направлению движения потока, с последующим удалением загрязнений у конца вала, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, водяной вал образуют путем установки воздуховодов в виде двух отрезков, размещенных навстречу теS чению потока под углом друг к другу. 3.Способ по п. 2, отличающийся тем, что, с целью исключения проскоков нефтепродуктов и мусора, в зоне излома водяного вала создают дополнительный водяной вал продолжением одного из отрезков воздуховода навстречу течению потока. СО со О) 00

риг.Ъ

7

I 1

Irr

Sssj

фиг л

x

i

Фиг.5

/Z

10

10

10

Фиг.7