Система для улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений
Полезная модель относится к системам для очистки поверхности водотоков от загрязнений нефтью или нефтепродуктами, предназначена для оперативной локализации и ликвидации аварийных разливов нефти в природных и техногенных водоемах со скоростью течения воды свыше 0,8 м/с и решает задачу упрощения конструкции системы, обеспечения оперативности ее монтажа, и повышения качества очистки поверхности воды от загрязнений. Система включает боновые заграждения, первое из которых установлено под углом к направлению течения реки, а второе расположено вдоль берега, приемное устройство, расположенное у нижнего по течению реки торца первого бонового заграждения и сообщающееся с отстойной емкостью, расположенной на берегу, третье боновое заграждение, выполненное из сорбирующих бонов и установленное ниже по течению реки под углом к направлению течения, четвертое заграждение, выполненное из сорбирующего полотна и установленное ниже по течению реки параллельно третьему боновому заграждению, пятое боновое заграждение, которое одним концом соединено под углом к направлению течения реки с первым заграждением, а вторым - с дополнительным приемным устройством, соединенным в свою очередь со вторым боновым заграждением, система снабжена дополнительной отстойной емкостью, тяговым устройством, береговыми якорями, к которым с помощью растяжек крепятся боновые заграждения, и насосами. Технический результат - ускорение оперативности развертывания системы и повышение степени очистки поверхности водотока от загрязнений за счет улавливания прошедших через первые боновые заграждения поверхностных радужных пленок нефтепродуктов.
Полезная модель относится к области охраны окружающей среды, а именно - к системам для очистки поверхности водотоков от загрязнений нефтью или нефтепродуктами и предназначена для оперативной локализации и ликвидации аварийных разливов нефти в природных и техногенных водоемах со скоростью течения воды свыше 0,8 м/с.
Из уровня техники известно боновое сорбционное заграждение, включающее последовательно соединенные между собой цилиндрические секции, эластичные гидрофобные сетчатые оболочки которых заполнены материалом, поглощающим нефть, и поплавки, размещенные в местах соединений секций, отличающееся тем, что каждая секция по продольной оси снабжена тросом с хвостовиками и гофрированным трубчатым упругим элементом, причем трос размещен внутри гофрированного трубчатого упругого элемента, концы троса закреплены в хвостовиках, которые со стороны крепления троса герметично закреплены в гофрированном трубчатом упругом элементе, а с другой стороны имеют приспособление для фиксации концов эластичной гидрофобной сетчатой оболочки и резьбу для винтового соединения секций, при этом материал, поглощающий нефть, в качестве которого использован гидрофобный олеофильный волокнистый сорбент, имеет многослойную структуру, причем слой сорбента, прилегающий к гофрированному трубчатому упругому элементу, зафиксирован от перемещения относительно последнего обвязкой этого слоя зигзагообразной нитью, а размещенные в местах соединений секций поплавки выполнены в виде эластичного сетчатого бандажа, заполненного слоем сорбента с постоянной плавучестью, и прикреплены к одной из соединяемых секций. (Патент РФ на изобретение 
2158801, 7 МПК Е02В 15/06, опубл. 10.11.2000, бюл. 31)
Конструкция данного заграждения не учитывает скорость водного потока и может допускать нестабильность его работы при колебаниях уровня поверхности воды в реке (водотоке), в результате чего возможны «проскоки» нефтяных образований и радужной пленки - поверхностного тонкого слоя загрязнений.
Известно также боновое заграждение для дистанционной локализации нефти на поверхности воды, содержащее соединенный с источником сжатого газа трубопровод, размещенный вдоль многосекционной надувной оболочки, каждая секция которой снабжена запорным устройством, соединяющим ее с трубопроводом и выполненным с возможностью впуска газа, отличающееся тем, что трубопровод выполнен с возможностью подключения к устройству для откачки газа, каждая секция надувной оболочки дополнительно снабжена предохранительным клапаном, при этом запорные устройства каждой секции выполнены с дополнительной возможностью откачки газа. (Патент РФ на полезную модель 59644, МПК (2006.01) Е02В 15/06, опубл. 27.12.2006, бюл. 6)
Заданная форма данному заграждению, обусловленная возможной геометрией разлива загрязнений, придается ему с помощью донных якорей и растяжек, однако устройство требует постоянно подключенного трубопровода с компрессором, находящихся в рабочем состоянии, что усложняет конструкцию. К тому же конструкция заграждения, направленная на максимальную оперативность задерживания нефтепродуктов, не обеспечивает очистку поверхности водоема и последующий сброс задержанных загрязнений.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является система для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений, преимущественно нефти и нефтепродуктов, содержащая установленное под углом к направлению течения реки боновое заграждение, приемное устройство, расположенное у нижнего по течению реки торца бонового заграждения, отстойную емкость, гидравлически сообщенную с приемным устройством, и сбросное устройство для отвода очищенной воды из нижней части отстойной емкости обратно в реку ниже по ее течению места расположения приемного устройства, отличающаяся тем, что 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 заданной толщины, а сбросное устройство состоит из сифона с заборной частью, размещенной у дна отстойной емкости, и отводящего водовода, в который выведена выходная часть сифона, причем устье отводящего водовода расположено на отметках, более низких, чем отметки места установки бонового заграждения, а производительность сифона равна пропускной способности водоприемного отверстия поплавкового шибера.
Система эффективно обеспечивает комплексное задержание и очистку поверхности воды от загрязнений в условиях колебаний воды в реке, однако требует значительных временных и трудозатрат на обустройство водотока, расположенного параллельно руслу реки с постоянным течением и заданным расходом. При этом система не учитывает возможность проникновения загрязнений через, например, проход для лодок, вследствие возможных вихревых течений, либо перехлеста через первое боновое заграждение части нефтепродуктов при высокой скорости течения реки (например, в период паводка) и задержание тонких радужных пленок.
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение конструкции системы, обеспечение оперативности ее монтажа, и повышение качества очистки поверхности воды от загрязнений нефти и нефтепродуктов в условиях высокой скорости течения реки и волновых колебаний уровня поверхности воды.
Указанную задачу решает заявляемая система для улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений, преимущественно нефти и нефтепродуктов, включающая боновые заграждения, первое из которых установлено под углом к направлению течения реки, а второе расположено вдоль берега, приемное устройство, расположенное у нижнего по течению реки торца первого бонового заграждения и сообщающееся с отстойной емкостью, расположенной на берегу, отличающаяся тем, что она содержит третье боновое заграждение, выполненное из сорбирующих бонов и установленное ниже по течению реки под углом к направлению течения, четвертое заграждение, выполненное из сорбирующего полотна и установленное ниже по течению реки параллельно третьему боновому заграждению, пятое боновое заграждение, которое одним концом соединено под углом к направлению течения реки с первым заграждением, а вторым - с дополнительным приемным устройством, соединенным в свою очередь со вторым боновым заграждением, система снабжена дополнительной отстойной емкостью, тяговым устройством, береговыми якорями, к которым с помощью растяжек крепятся боновые заграждения, и насосами.
Техническим результатом, получаемым при этом, является ускорение оперативности развертывания системы и повышение степени очистки поверхности водотока от загрязнений за счет улавливания прошедших через первые боновые заграждения поверхностных радужных пленок нефтепродуктов.
На фиг.1 изображен общий вид развернутой системы. Первое боновое заграждение 1, собранное из бонов (например типа Б3-10/400) установлено с применением плавающих средств и закреплено с помощью растяжек 2 и береговых якорей 3 под углом 20-30° к направлению течения реки. Первая растяжка крепится через 50 м. от начала бонового заграждения 1, последующие - через 20-40 м. Расстояние между растяжками прямо пропорционально скорости течения реки. Начало бонового заграждения 1 на противоположном берегу через тяговое устройство 4, например лебедку, закрепляется к береговому якорю 3. Нижний по течению конец бонового заграждения 1, также закрепленный с помощью растяжки 2 к береговому якорю 3, соединен с приемной емкостью (нефтесборщиком) 5, сообщающейся гибким трубопроводом 6 с отстойной емкостью 7, установленной на ближнем берегу, через насос (мотопомпу) 8. Для исключения возможного выноса плавающих на поверхности загрязнений на берег водотока вдоль берега расположено второе боновое заграждение 9, одним концом закрепленное на берегу, а другим - с приемной емкостью 5.
Ниже по течению от основной цепи задерживающих бонов - бонового заграждения 1, также под углом 20-30° к направлению течения реки, установлено третье боновое заграждение 10, выполненное из сорбирующих бонов (например, типа БПС-90 или БСС-10У). Конструкция данных бонов обеспечивает незначительное сопротивление набегающему потоку воды, поэтому его фиксация на поверхности реки осуществляется за счет двух растяжек 2, закрепленных к обоим концам бонового заграждения 10. Ниже по течению реки, параллельно боновому заграждению 10, установлено четвертое заграждение из сорбирующего полотна 11, представляющее собой полотнище, выполненное из нетканого волокнистого сорбента, например, типа «Мульти - С», «Экосорб» и др. толщиной 4-6 мм. Крепление четвертого заграждения 11 из сорбирующего полотна на поверхности реки осуществлено аналогично креплению бонового заграждения 10. Для защиты берега от загрязнений вдоль береговой черты уложены боновые заграждения 2. составляющие с третьим боновым заграждением 10 и четвертым заграждением 11 острые углы. В вершины углов на поверхность воды (при достаточном количестве времени), с помощью плавсредств может распыляться сорбирующий материал.
Пятое боновое заграждение 12, составляющее по длине около одной третьей длины бонового заграждении 1, соединенное одним концом с последним с помощью карабина, а другим - с дополнительной приемной емкостью 13, расположено под углом не более 30° к направлению течения реки и установлено с помощью растяжек 2, закрепленных за береговые якоря 3. Дополнительная приемная емкость 13, аналогично приемной емкости 5, закреплена к торцу прибрежного второго бонового заграждения 9 и также сообщается гибким трубопроводом 6 с отстойной емкостью 7, установленной на ближнем берегу, через насос (мотопомпу) 8. Система работает следующим образом. При сбросе выше по течению водотока основные массы проходящих по поверхности реки загрязнений задерживаются боновыми заграждениями 1 и 12 и, «опускаясь» за счет силы течения по линии боновых заграждений 1 и 12, скапливаются у дополнительной приемной емкости 13, попадают в нее и, с помощью одного из насосов 8, перекачиваются в отстойную емкость 7. Прошедшие за счет высоких колебаний водотока и скорости течения воды загрязнения задерживаются оставшейся (нижней) частью бонового заграждения 1 и скапливаются, попадая в приемную емкость 5, откуда аналогичным путем направляются в отстойную емкость 7. Таким образом, работает двойной барьер, образованный двумя линиями боновых заграждений 1 и 12. Имеющие более низкую вязкость оставшиеся компоненты загрязнений, миновавшие боновые заграждения 1 и 12, ниже по течению задерживаются боновым ограждением 10, выполненным из сорбирующих бонов, и, адсорбируясь, их остатки могут опуститься по плети бонового заграждения 10 в острый прибрежный угол между боновым заграждением 10 и боновым заграждением 2, где реагируют с распыленным на поверхности воды сорбентом. В этом случае загрязненный сорбент впоследствии извлекается механическим способом на утилизацию и заменяется новой порцией сорбента. Проникшие через третье боновое заграждение 10 радужные пленочные образования нефтепродуктов эффективно задерживаются четвертым заграждением 11 из нетканого волокнистого сорбента, поскольку данный материал обладает устойчивой в верхнем слое воды плавучестью и высокой сорбционной емкостью в условиях длительного контакта сорбента с водной поверхностью. Пленочные остатки загрязнений, опустившиеся по линии четвертого заграждения 11 в образованный последним с боновым заграждением 2 острый угол, аналогично удаляются вместе с распыленным сорбентом механическим путем.
Таким образом, заявляемая многоуровневая система для улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений, преимущественно нефти и нефтепродуктов, обеспечивает комплексную полную очистку от всех составляющих углеводородных загрязнений любой вязкости в условиях высоких колебаний поверхности водотока при достаточно высокой скорости течения воды. Система проста по конструкции, надежна в креплении и нетрудоемка при монтаже, что повышает оперативность ее развертывания.
Система для улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений, преимущественно нефти и нефтепродуктов, включающая боновые заграждения, первое из которых установлено под углом к направлению течения реки, а второе расположено вдоль берега, приемное устройство, расположенное у нижнего по течению реки торца первого бонового заграждения и сообщающееся с отстойной емкостью, расположенной на берегу, отличающаяся тем, что она содержит третье боновое заграждение, выполненное из сорбирующих бонов и установленное ниже по течению реки под углом к направлению течения, четвертое заграждение, выполненное из сорбирующего полотна и установленное ниже по течению реки параллельно третьему боновому заграждению, пятое боновое заграждение, которое одним концом соединено под углом к направлению течения реки с первым заграждением, а вторым - с дополнительным приемным устройством, соединенным в свою очередь со вторым заграждением, система снабжена дополнительной отстойной емкостью, тяговым устройством, береговыми якорями, к которым с помощью растяжек крепятся боновые заграждения, и насосами.
