Технический комплекс для очистки акватории от углеводородов
Предложение относится к области экологии и касается технических средств для очистки водной поверхности и на некоторой глубине под границей раздела воздух-вода от углеводородов, в том числе от нефти, нефтепродуктов, масел и их растворов. Технический комплекс выполнен в виде судна I, оснащенного силовой установкой 10 и движителем II, имеющим помещения 2 и 4 для рабочего персонала, пневмосиловую установку 3, пневмогидротранспортирующую магистраль 5 для сбора нефтепродуктов и нефтешлама и подачи на мелкоячеистую сетку 7 камеры сепарации 16, бункер для приема нефтешлама, оснащенный пневмотранспортером для его выгрузки, устройство 19 для засева загрязненной водной среды сорбирующим материалом, навесное оборудование 6 в виде створок и вспомогательный эластичный трубопровод; оснащен также узлом регенерации 13 сорбента и емкостью 12 для временного хранения собранного нефтепродукта, а для сбора локальных пятен загрязнений имеется навесной сборщик нефтепродукта - 17, из которого нефтешлам подают по пневмогидросистеме 18 на указанную сетку 7. Такое выполнение комплекса позволяет использовать его в любых условиях акваторий, на водотоках и у предприятий, производящих выбросы жидких углеводородных сред.
Предложение относится к технологии сбора нефти, масел, нефтепродуктов с водной поверхности и на некоторой глубине под границей раздела воздух-вода и касается технических средств для очистки акваторий от углеводородных загрязнений.
Актуальность данной технической проблемы заключается в необходимости оперативного реагирования на аварийные и техногенные выбросы нефтепродуктов в водоемы и на водные поверхности акваторий. По данным экологических служб ежегодно в моря и океаны выливается свыше 10 млн тонн нефти и нефтепродуктов из аварийных танкеров, буровых платформ и случайных выбросов с судов и прибрежных заводов. И эта неблагоприятная тенденция, по прогнозам ЮНЕСКО, будет, к сожалению, прогрессировать ввиду износа танкеров, платформ, оборудования, вынужденных атмосферных воздействий (тайфуны, торнадо) и террористических проявлений.
В настоящее время наиболее представительными техническими средствами являются суда-нефтесборщики «Скиммеры» различных конструктивных решений и технического оснащения. Скиммеры предназначены для сбора нефтяных разливов на водной поверхности при толщине слоя нефти (нефтепродукта) более 3 мм; при меньшей толщине пленки их использование неэффективно, т.к. эти сборщики ведут забор значительного (до 50-60%) количества воды. Из скимеров наиболее эффективными являются модели с олеофильными дисками забора нефти с воды, при этом они берут только 5-15% воды. При этом методе нефтепродукт необходимо сепарировать от воды, чтобы обеспечить сброс очищенной воды в водоем, [RU №2077492, 25.12.1992.]. Для сепарации используют сорбенты, которые представлены несколькими типами:
- на основе растительной массы (торфа, отрубей, отсева гречихи, опилок и т.п.);
- на основе синтетических материалов (полиэтилена, полипропилена, полиуретана, карбамидоформальдегидных смол и т.п.);
- на основе вспученных (или вспененных) минералов (перлит и вермикулит) без гидрофобизаторов и с гидрофобизаторами.
Сорбенты с гидрофобизаторами наиболее предпочтительны, т.к. обладают 100% плавучестью и не разбухают в воде (не сорбируют воду), а также обладают высокоэффективной сорбирующей способностью к нефти и нефтепродуктам, синтетическим, животным и растительным маслам. Их сорбирующий эффект достигает 99,90%, положительная плавучесть (сорбента с нефтью) 100%; десорбция - отсутствует. Сбор такого нефтешлама осуществляется технологично - с обнаженной чистой водной поверхностью, [RU №2255804, 10.07.2005.].
Наиболее близким из отмеченных технических решений является устойство для очистки акватории от углеводов, выполненное в виде судна (плавсредства) с технологической оснасткой в виде установки для сбора нефти (нефтепродуктов, масел, жиров) с водной поверхности и с некоторой глубины от раздела воздух-вода.
Установка имеет агрегаты для выработки разнотемпературных парогазовых смесей для очистки водной среды от углеводородов методами комплексной флотации, разделения этих двух сред, сбора углеводородов для их прямого использования [RU №2068055, 29.03.1993.].
Существенными и очевидными недостатками прототипа являются значительные энергетические затраты для выработки разнотемпературных парогазовых смесей, что вызывает необходимость обустройства судна соответствующими агрегатами и установкой, что усложняет процесс в холодное время года и в Северных (Южных) широтах. Кроме того экологические характеристики очищенной водной поверхности остаются ниже норм ПДК, что требует использования дополнительных средств и сорбентов для этой технологии.
Технической задачей и технологическим результатом данного технического решения является повышение качества очищаемой водной поверхности и экологической чистоты технологического процесса с одновременным снижением времени, затрат энергии и трудозатрат на осуществление всех технологических операций с использованием разработанного оригинального технического комплекса для очистки акваторий от углеводородов.
Это достигается за счет того, что технический комплекс для очистки акваторий содержит плавсредство с положительной плавучестью с размещенными на нем агрегатами для очистки водной поверхности и водной среды под поверхностью раздела воздух-вода от углеводородов, при этом в качестве агрегатов используют устройство для засева загрязненной (или ожидаемой к загрязнению) углеводородами водной поверхности сорбирующим материалом и эластичный трубопровод, обладающий положительной плавучестью, а также навесное сменное оборудование в виде створок (щек) для забора
нефтепродукта (или нефтешлама), установленных вертикально или под углом к вертикали, также оснащенным бункером с запасом сорбента, пневмосиловой установкой и пневмотранспортирующей магистралью, пневмогидротранспортирующей магистралью для сбора нефтепродукта или нефтешлама и подачи его на разделительную мелкоячеистую сетку камеры сепарации, оснащен также камерой сбора воды и патрубками ее слива, бункером для приема нефтешлама и его временного хранения, пневмотранспортером для выгрузки нефтешлама, также оснащен узлом регенерации сорбента и емкостью для хранения нефтепродукта, при этом плавсредство оснащено встроенными или присоединяемыми к его бортам понтонами для придания более значительной положительной плавучести всему техническому комплексу, кроме того плавсредство, выполненное в виде судна, оснащено силовой установкой, движителем, помещением для команды и необходимыми сигнальными знаками.
При использовании технического комплекса в условиях водотоков он размещается в фарватере, перекрывает его и подвергает обработке весь водный поток, загрязненный углеводородами.
При неподвижном положении судна с него на загрязненную водную поверхность опускают локальные сборщики нефтепродукта и нефтешлама в виде замкнутой (по периметру) емкости с открытой верхней частью для сбора нефтепродукта с водной поверхности и последующей подачи по пневмогидромагистрали на сетку.
Такое выполнение технического комплекса позволяет повысить производительность всех агрегатов единого комплекса, увеличить пропускную способность по сорбенту (регенерация - повторная сорбция); повысить эффективность и оперативность процесса; обеспечить возможность прямого использования нефтепродукта (крекинг, или в виде прямого топлива), а также сделать процесс экологически чистым за счет замкнутого цикла сорбирования, последующей регенерации сорбента и повторного его использования.
Описываемый технический комплекс для очистки акватории от углеводородов представлен графическим материалом, где:
на фиг.1 показан его общий вид в профильной проекции;
на фиг.2 - вид технического комплекса в плане;
на фиг.3 - сечение по I-I на фиг.2;
на фиг.4 - сечение по II-II фиг.2;
на фиг.5 - сменное навесное оборудование.
Технический комплекс для очистки акватории от углеводородов содержит плавсредство 1 в виде судна, имеющего ходовую рубку и помещение 2 для команды, отсек с вакуум-установкой и вентилеционной системой 3, вспомогательное помещение 4,
гидропневмонасосные агрегаты 5 для снятия с поверхности воды нефтепродуктов, и нефтешлама, раскрывающиеся створки (щеки) 6 для захвата с поверхности воды, и ниже линии раздела воздух-вода, нефтепродуктов; камеру 7 с мелкоячеистой сеткой для сепарации взятого нефтешлама и воды, которую сбрасывают через шиберные патрубки 8. Плавсредство также оснащено встроенными газонаполняемыми камерами 9, или присоединяемыми понтонами, для повышения степени положительной плавучести всего технического комплекса, который имеет на борту силовые установки в виде дизель-генераторов 10 и электродвигатели 11. Силовая установка обеспечивает приводы всех агрегатов технического комплекса. На борту плавсредство также имеет помещение -камера 12 для временного хранения нефтешлама перед перегрузкой его в другое транспортное средство. Также имеется агрегат 13 для регенерации, если это предусмотрено технологией очистки акватории, сорбента и его повторного (многократного) использования. Системой управления створками 6 служат цилиндры со штоками 14. Для оконтуривания локальных нефтеучастков используются эластичные надувные цилиндры 15 (в виде бонов), которыми локализуют пятно разлива и обрабатывают в приемной камере 16. Такие же приспособления используют при неподвижном положении технического комплекса и при наличии встречного течения, несущего собой нефтезагрязнения; кроме того, в этом случае используют приемную поплавковую камеру 17, соединенную упругоподатливым трубопроводом 18 с камерой приема 16, а также с агрегатом 19 для засева сорбентом нефтяного пятна. Работа технического комплекса, частично изложенная в описании, осуществляется следующим образом. Аварийные или техногенные разливы и выбросы нефти и нефтепродуктов удаляют с водной поверхности с помощью раскрытого технического комплекса при последовательном осуществлении технических операций: производят засев нефтезагрязнения сорбентов с помощью агрегата 19, или с другого плавсредства (возможен засев с помощью вертолета); сорбент аккумулирует нефтепродукт, образуя устойчивый нефтешлам на водной поверхности, с которой, между открытыми створками 6, этот нефтешлам попадает в камеру приема 16 и гидропневмоагрегатами 5 перекачивается в камеру 7, где на мелкоячеистой сетке оседает и отделяется от воды; воду отводят через шиберные патрубки 9, т.к. очищенная сорбентом вода не имеет следов нефтезагрязнения; нефтешлам подают или в помещение - камеру 12 его временного хранения, или перегружают в транспорт с помощью перекачивающих установок 3; при необходимости повторного использования сорбента его регенерируют в агрегате 13 комплекса. Режимы работы технического комплекса выбирают в зависимости от конкретных условий очистки акватории от нефтезагрязнений. При этом плавсредство
(фиг.1, 2) перемещается на акватории, обрабатывая и очищая водную поверхность. При наличии водного течения, несущего собой направленно нефтезагрязнения, технический комплекс может быть неподвижным, т.к. омывающий его поток попадает в приемную камеру 16 и подвергается очистке. Для очистки малых воротоков совместно с судном используют приемную поплавковую камеру 17 с гибким упругоподатливым трубопроводом 18, соединенным с камерой 16, где ведут обработку загрязнений сорбентом, как указано выше.
Очищенная вода, как показали эксперименты, выполненные заявителем, не содержит следов нефтепродуктов и полностью отвечает экологическим нормам по очистке-обработке, в то время, как использованный для очистки сорбент прочно связывается с нефтепродуктом и удерживает его от возможных потерь. Такая прочная связь обеспечивается за счет структуры сорбента, обработанного гидрофобизатором, инертным к воде, но леофильным к нефтепродуктам, маслам, жирам, что обеспечивает высокую сорбирующую эффективность сорбента: более 30 объемов нефти (нефтепродуктов) на один объем сорбента.
Таким образом, разработанный технический комплекс для очистки акватории от углеводородов обладает высокой технологичностью всех операций, отвечает требованиям экологических норм к данной технологии и обладает прогрессивным техническим оснащением для выполнения работ по обработке и очистке водных поверхностей и водной среды от любых загрязнений углеводородами.
При необходимости могут быть представлены дополнительные материалы по технической сущности и технологической эффективности данного предложения, а также совместимость данного процесса с техногенными промышленными системами, от которых возможны выбросы нефтезагрязнений в водную среду.
1. Технический комплекс для очистки акватории от углеводородов, содержащий плавсредство в виде судна, имеющего силовую установку, движитель, помещение для команды, оборудование сигнальными знаками, размещенные на судне агрегаты для очистки водной среды, отличающийся тем, что он снабжен пневмосиловой установкой, пневмотранспортирующей магистралью и пневмогидротранспортирующей магистралью для сбора нефтепродуктов и нефтешлама и подачи его на разделяющую мелкоячеистую сетку камеры сепарации, сообщенной с камерой сбора воды, имеющей патрубки ее слива, комплекс также имеет бункер для приема нефтешлама, оснащенного пневмотранспортером для его выгрузки, при этом в качестве агрегатов используют устройство для засева загрязненной среды сорбирующим материалом, а также эластичный трубопровод, обладающий положительной плавучестью, комплекс также имеет навесное оборудование для забора нефтешлама, которые установлены вертикально или под углом к вертикали.
2. Технический комплекс по п.1, отличающийся тем, что он оснащен узлом регенерации сорбирующего материала и емкостью для хранения нефтепродукта.
3. Технический комплекс по п.1, отличающийся тем, что он оснащен локальным сборщиком нефтепродукта, выполненным в виде емкости с открытой верхней частью для сбора нефтепродукта и подачи его по пневмогидросистеме на разделяющую сетку.
