Способ очистки водоема от плавающих загрязняющих веществ Советский патент 1993 года по МПК E02B15/04 

. Изобретение относится к способам очистки открытых водоемов от нефти; нефтяных, химических шламов и других слоев плавающих загрязняющих веществ и может найти применение в охране окружающей среды,.

Целью изобретения является повышение качества очистки за счет исключения перетекания слоя загрязняющих веществ через верхнюю кромку ленточного заграждения и ограничения растягивающей нагрузки, действующей на ленточное заграждение.

На фиг. 1 изображена эпюра усилий, действующих на ленточное заграждение, на фиг. 2 - общая, схема сбора загрязняющих веществ в пруде-отстойнике.

Для реализации описываемого способа используется ленточное заграждение 1, близкое к вертикальному расположению, ленты которого обеспечиваются поплавками 2 и грузами 3, средства 4 для. вытягивания заграждения 1 и средства 5 для откачки загрязняющих веществ 6, покрывающих поверхность водоема (пруда-отстойника 7). Средства 4 и средства 5 установлены на берегу 8 пруда-отстойника 7. Там же закреплен и конец 9 заграждения 1.

Усилие, действующее на ленту заграждения 1 со стороны слоя загрязняющих веществ 6, толщиной РЗ. определяется выражением:

2

0)

р, РЭ Э Ьз 32

где g - ускорение свободного падения. р3 - плотность загрязняющих веществ; а усилие со стороны воды определяется выражением:

. -.. (2)

где РВ - плотность воды.

Исходя из равенства гидростатического давления слоя воды и слоя загрязняющих веществ 6 на уровне нижнего края ленты загрязнение .1 можно записать

h

Ни --Г:--

Р«

(3)

Преобразовав (2) с учетом (3) получим:

.(4)

F д/0з2г,з2

в -- 2/Ов

Суммарное усилие, действующее на ленту загрязнения 1, будет равняться

t- Рз - FB JlL

(1

рз

Рв

(5)

Учитывая, что форма размещения ленточного загрязнения в водоеме близка к круговой, получим величину растягивающего

напряжения, действующего на материал ленты:

„..fe). (б,

/ пл рь

где R - текущий радиус кривизны заграждения;

Нл - высота ленточного заграждения, Учитывая, что а должно быть меньше предельного для данного материала значения Опр, определим предельно возможную толщину слоя загрязняющих веществ

h ПР 2 Опр Нл ,. РЗ

15 .9RA U Рв;

ГО

35

40

Ка к видно из (7), в процессе сбора загрязняющих веществ при уменьшении радиуса кривизны заграждения h3np увеличивается и в определенный момент бо- 2Q лее важным становится условие неперете кания загрязняющих в.еществ через верхнюю и нижнюю кромки ленты заграждения. Для исключения этого должно соблюдаться условие 25Г1Э г.л (8)

Толщина слоя загрязняющих веществ 6

в результате вытягивания заграждения 1

увеличивается, а за счет откачки средствами

5 - уменьшается. Эту толщину можно опре30 делить из выражения

27rRh3-2jr(R-VAt)h3 Q At.(9) где V - текущая скорость вытягивания заграждения 1,

Q - производительность средств 5 откачки, ...

At - элементарное приращение времени. . :.

Из (9) получаем

(1И

В соответствии с(10) получаем условия, накладываемые на скорость вытягивания заграждения для выполнения условия (7)

45 .. (11)

V

-27rRh3np и для выполнения условия (8)

V Q

(12)

2яВЬл

пп При этом (11) играет превалирующую роль в начальной стадии очистки водоема, а (12) - в конечной.

Описываемый способ очистки водоемов . от плавающих загрязняющих, веществ осу 55 ществляется следующим образом (фиг. -2).

Средства 4 для вытягивания загражде-. ния 1, средства 5 для откачки загрязняющих веществ 6 и конец 9 заграждения 1 размещают в удобном для эксплуатации месте на берегу 8 пруда-отстойника 7. Ленточное загражденйе 1 разворачивают из транспортного положения вдоль периметра пруда-отстойника 7 и опускают в него вдоль линии берегг 3, где заграждение принимает вертикальное положение за счет действия по- 5 плавков 2 и грузов 3. На начальном этапе очистки при работе средств 4 для вытягивания заграждения 1 последн.ее отрывает слой загрязняющих веществ 6 от берега 8. При уменьшении площади водоема, охва- 10 ценной заграждением 1.. толщина h3 слоя загрязняющих веществ 6 начинает увеличиваться до значения, необходимого для оптимальной работы заборного устройства (на чертеже не показано). После этого включа- 15 ются средства 5;,откачки загрязняющих веществ 6 и процесс очистки водоема выходит на стационарный режим.

При это м скорость вытягивания заграждения 1 регулируется в соответствии с выра- 20 жениями (11) и (12) для того, чтобы толщина слоя загрязняющих веществ удовлетворяла условиям (7) и (8).

С учетом того, что текущий радиус кривизны заграждения 1 практически измерять 25 неудобно,, более простым для практического использования являются выражения:

, пр V4ffnp . Јз, Lg/Эз U W

510 15

20

25

30

Формула изобретения 1. Способ очистки водоема от плавающих загрязняющих веществ, согласно котог рому ограничивают загрязненный участок водоема плавающим гибким ленточным заграждением, один конец которого закреплен, уменьшают площадь, ограниченную заграждением, путем вытягивания второго конца заграждения и одновременно откачивают с поверхности этого участка загрязняющие вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки за .счет исключения перетекания загрязняющих веществ через верхнюю кромку заграждения и ограничения растягивающей нагрузки, действующей на ленту заграждения, вытягивание осуществляют со скоростью, меньшей из двух значений, рассчитанных по формулам .. Q

V

V

h3npL Q

Ьл L

где V - текущая скорость вытягивания ленты заграждения, м/с;

Q - производительность средств откачки загрязняющих веществ, м /с;.

п3пр - толщина слоя загрязняющих веществ, определяемая из условия ограничения растягивающей нагрузки на заграждение по следующей формуле:

Использование: для очистки водоемов от плавающих загрязняющих веществ. Сущность: средства, реализующие данный способ, включают ленточное плавающее заграждение 1, один конец 9 которого закреплен на берегу 8 пруда-отстойника 7. средства для вытягивания заграждения 1 и средства 5 для откачки загрязняющих веществ 6. Средства 5 и 6 установлены на берегу 8 пруда-отстойника 7 вблизи места крепления конца 3 заграждения 1. При вытягивании второго конца заграждения 1 средствами 4 увеличивают толщину слоя веществ 6 до. толщины оптимальной для работы заборного устройства. Средства 5 откачивают вещества 6 с поверхности огороженного участка пруда-отстойника 7. Ско- рость вытягивания заграждения 1 выбирается из условия ограничения растягивающей нагрузки, действующей на ленту заграждения 1 (на первом этапе очистки), и из условия исключения перетекания веществ 6 через верхний и нижний края заграждения 1 (в конце очистки), 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

V

Q

V

Lh3np Q

(14)

(15)

-hfl . где L текущая длина заграждения, определяемая по формуле:

L L0-/Vdtо .

- начальная длина заграждения.

Выполнение условий (14) и (15) исключает перетекание загрязняющих веществ 6 через края заграждения 1 и разрыв последнего. Этим обеспечиваются высокие надежность и качество очистки водоема. Размещение всех технических средств, реализующих описываемый способ на берегу 8 водоема облегчает их эксплуатацию и транспортировку от одного водоема к другому. ; .-.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение надежности и качества очистки водоемов от плавающих загрязняющих веществ и упрощение эксплуатации.

35

40

50

55

h пр 4 Опр Г1Л л Јз, 3.Lg/Оз 1 рв}

где Obp - предельнов напряжение в материале заграждения, н/м ;

Ьл - высота ленточного заграждения, м;

Дз плотность загрязняющих веществ, кг/м3;

рв - плотность воды, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, кгм/с ;

L- текущая длина ленточного заграждения, определяемая по формуле:

./Vdt;. . .

о. .

где LO - начальная длина заграждения, м.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью упрощения эксплуатации, вытягивание заграждения и откачку загрязняющих веществ осуществляют с берега очищаемого водоема вблизи места закрепления первого конца ленточного заграждения.