Транспортное средство для внесения щелочных веществ в водоемы

Полезная модель относится к самоходному плавучему средству (1) для внесения щелочных веществ в водоем. Плавучее средство (1) имеет, по меньшей мере, емкость (2) для запаса щелочных веществ, по меньшей мере, одно всасывающее устройство (3) воды из водоема, по меньшей мере, одно дозирующее устройство (4) для приготовления суспензии, а также, по меньшей мере, один перекачивающий насос (5) и, по меньшей мере, одну распределительную форсунку (6а, 6b), соединенную с перекачивающим насосом (5), для разбрызгивания суспензии на водной поверхности, причем плавучее средство (1) в части размеров и порожнего веса выполнено таким образом, что оно по наземных дорогам может транспортироваться до соответствующего места назначения с помощью транспортного средства (7).

Полезная модель относится к плавучему средству для внесения щелочных веществ для нейтрализации в кислые водоемы и последующему обслуживанию этих водоемов. В частности, так называемых водоемов, остающихся после открытых горных работ, которые вследствие своей истории возникновения имеют высокую кислотность и в связи с притоком кислых грунтовых вод нуждаются в очень длительном последующем обслуживании в части поддержания нейтрального водного режима. Также полезная модель относится к устройству для внесения щелочных веществ в водоемы.

Без создания нейтральных и способных на получение разрешительных документов относительно гидрохимии условий в таких водоемах, их причисление к открытым проточным водоемам невозможно. Кроме того, контакт кислых грунтовых вод в водоемах, остающихся после открытых работ, с атмосферой ведет к идущим процессам окисления, в частности, превращению двухвалентного железа в трехвалентное и т.д., что еще более повышает кислотный потенциал в водоеме и таким образом водоем становится генератором кислоты и расположенные ниже по течению ареалы подвергаются воздействию кислых грунтовых и при случае также поверхностных вод.

Поэтому наряду с начальной нейтрализацией в большинстве случаев требуется периодически повторяющееся дополнительное обслуживание в виде обработки подобного рода водоемов для поддержания нейтральных условий.

Из уровня техники известно, что с помощью так называемого озерного способа возможны как начальная нейтрализация, так и последующее обслуживание подобного рода водоемов.

В DE 19961243 описано, что с помощью ресуспендирования золой электростанций, образующейся после сжигания бурых углей, с еще присутствующей емкостью оснований может осуществляться нейтрализация кислых водоемов, остающихся после открытых работ. Однако этот метод ограничен местами, где эти отходы присутствуют вблизи. Доставка подобного рода материалов при большом удалении не оправдана по стоимостным соображениям.

Другой способ, описанный в документе DE 103 04 009.9 имеет своей целью такое распределение в водоеме с помощью озерной техники действующих щелочным образом веществ, как, например, гидроокись кальция (Са(ОН) ₂), негашеная известь (СаО) или соответствующие доломиты или натровый щелок, при применении специальных распределительных устройств, что по возможности много применяемого вещества превращается в озере в щелочность и таким образом достигается высокий коэффициент полезного действия при нейтрализации. Для этого распределительное устройство сформировано в виде распределительного трубопровода длиной 500-2000 м и диаметром 5-40 см, который с помощью поплавков плавает в озере. Однако стоимость подобного способа во многих случаях неприемлема, так что до сих пор он почти не нашел применения.

В документе DE 20 2004 002 159.5 описана система, которая состоит из комбинации транспортного средства с емкостями или силосами для сыпучего материала, промежуточной емкости для хранения и плавающего мобильного устройства для внесения веществ в виде плавающей на понтоне емкости с некоторым количеством выпускных отверстий, которое тянется плавучим средством (буксиром) через открытый водоем. Распределение возможных применяемых веществ осуществляется через специальные приспособления на мобильных плавающих блоках. Однако с помощью подобного рода решения во многих случаях применения не представляются возможными какие-либо экономично приемлемые проекты.

Задачей полезной модели является создание мобильного устройства, предназначенного для внесения действующих щелочным образом веществ в кислые воды, как при начальной нейтрализации, так и последующего обслуживания, которое очень просто устроено, обеспечивает высокую удельную мощность при внесении веществ, в частности, в сочетании с высокой степенью реакции применяемых щелочных веществ, и может применяться без больших затрат и издержек в различных местах для нейтрализации водоемов.

Согласно полезной модели, задача решена с помощью самоходного плавучего средства для внесения щелочных веществ в водоемы благодаря тому, что плавучее средство имеет, по меньшей мере, одну запасную емкость для щелочных веществ, по меньшей мере, одно всасывающее устройство для всасывания воды из водоема, по меньшей мере, одно дозирующее устройство для приготовления суспензии, а также, по меньшей мере, один перекачивающий насос и, по меньшей мере, одну соединенную с, по меньшей мере, одним перекачивающим насосом, распределительную форсунку для разбрызгивания суспензии на поверхности воды, причем плавучее средство в части размеров и веса в порожнем состоянии определено так, что оно с помощью транспортного средства может транспортироваться наземными путями к соответствующему месту назначения.

В предложенном, согласно полезной модели, плавучем средстве различные необходимые для нейтрализации воды устройства, а именно всасывающее устройство для забора воды из озера, дозирующее устройство для приготовления суспензии из забранной воды и применяющегося или применяющихся щелочных веществ, транспортирующий агрегат для суспензии и распределительное устройство для разбрызгивания суспензии на водной поверхности объединены в высокомобильный технический блок таким образом, что для специфических условий соответствующего водоема создаются оптимальные условия для наибольшей рентабельности. Плавучее средство выполнено так, что оно может транспортироваться наземными транспортными средствами и с помощью мобильных вспомогательных устройств доставляться в любое место на берегу. Создание запасов веществ для нейтрализации предусмотрено таким образом, что могут применяться как твердые, так и жидкие вещества. Благодаря разбрызгиванию суспензии на поверхности через распределительную форсунку достигается большой радиус действия, с помощью сравнительно небольшого количества поездок может обрабатываться большая поверхность водоема. Вследствие этого обеспечивается оптимальная в части стоимости и быстрая обработка кислых водоемов с высоким коэффициентом полезного действия, как в рамках первоначальной нейтрализации, так и последующей обработки для поддержания.

В качестве источников щелочности может применяться негашеная известь, негашеный доломит, известь или доломитное молоко, гидроокись кальция, гидроокись доломитовой извести и сравнимые продукты. Смешение этих продуктов в водном потоке осуществляется преимущественно на всасывающей стороне транспортирующего агрегата с помощью дозирующего устройства, которое точно регулирует концентрацию соответственно используемого щелочного вещества в подлежащей приготовлению суспензии.

Согласно первому предпочтительному варианту выполнения полезной модели предусмотрено, что плавучее средство имеет длину 5-15 м, преимущественно 8-12 м, ширину 2-4 м, преимущественно 3-3,5 м и высоту 1,5-4 м. Благодаря этому с одной стороны обеспечивается достаточно высокая загрузочная емкость - запасная емкость имеет вместимость 3 м³ щелочных веществ. С другой стороны обеспечено, что плавучее средство, поскольку оно грузится на соответствующее транспортное средство, может транспортироваться на нем на открытых улицах между различными местами применения. Для этого порожний вес плавучего средства составляет предпочтительно максимум 20 т, преимущественно максимум 12 т. Концентрация веществ, требующаяся на единицу площади поверхности водоема при экономически оптимальном расходе вещества при скорости движения плавучего средства, которая предпочтительно лежит в диапазоне от 2 до 30 км/час, и установленной в дозирующем устройстве концентрации суспензии регулируется таким образом, что достигается полное превращение веществ в водоеме. Отдельные циклы движения плавучего средства определяются временем и местом при этом в зависимости от морфологии и погодных условий на соответствующем месте.

Концентрация веществ в подлежащей разбрызгиванию суспензии может регулироваться с помощью регулирующего устройства либо предусмотренного в дозирующем устройстве регулирования количества применяющихся щелочных веществ на всасывающем трубопроводе насоса, перекачивающего суспензию, либо с помощью количества воды, которая засасывается из озера.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения полезной модели на передней стороне плавучего средства предусмотрено всасывающее отверстие всасывающего устройства. Такое положение в направлении движения судна обеспечивает то, что скоростной напор, возникающий при скорости движения судна, энергетически используется для транспортировки воды при приготовлении суспензии.

В частности в начале нейтрализации водоема, например, водоема, оставшегося после открытых работ, он имеет еще очень низкое рн-значение и таким образом сильно влияет на коррозию. В связи с этим соответственно, по меньшей мере, обшивка предложенного согласно полезной модели, плавучего средства состоит из нержавеющего материала, преимущественно из нержавеющего металлического материала. Предпочтительно обшивка состоит преобладающим образом из алюминия.

Для равномерного и покрывающего большую площадь разбрызгивания щелочной суспензии оформление и ориентировка предусмотренной, согласно полезной модели, на плавучем судне, по меньшей мере, одной распределительной форсунки имеет решающее значение. Поэтому согласно другому предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что плавучее средство имеет две распределительные форсунки и соответственно каждая из распределительных форсунок разбрызгивает суспензию соответственно на каждой стороне плавучего средства под углом () 30°-110° к направлению движения плавучего средства и одновременно под углом () 10°-60° к водной поверхности. Предпочтительно, что распределительные форсунки при этом в части размеров определены и взаимодействуют с, по меньшей мере, одним перекачивающим насосом таким образом, что суспензия разбрызгивается со скоростью выхода 5-50 м/с.

Наряду с разбрызгиванием по поверхности щелочной суспензии может также иметь смысл подавать суспензию непосредственно в глубокие слои воды, в частности, в гиполимнион. Для этого плавучее средство ниже ватерлинии имеет предпочтительно, по меньшей мере, одну распределительную форсунку для введения суспензии в глубокие слои воды.

Поставленная задача решается также с помощью системы для внесения щелочных веществ в водоем, причем система может включать плавучее средство по любому из пунктов 1-11 формулы полезной модели, а также транспортное средство для наземного транспорта плавучего средства, устройства с запасом щелочного или щелочных веществ, из которого может загружаться плавучее средство.

В качестве транспортного средства предпочтительно применяется автомобиль большой грузоподъемности. Устройство с запасом щелочного или щелочных веществ выполнено предпочтительно, в виде автомобиля-цистерны, так что обеспечена полная мобильность всей системы.

Ниже полезная модель более подробно поясняется с помощью примера выполнения, представленного на чертеже. На чертеже представлено следующее:

фиг.1 - самоходное плавучее средство для внесения щелочных веществ в водоем, вид сбоку в частичном разрезе, согласно полезной модели;

фиг.2 - разбрызгивание суспензии, приготовленной из щелочного вещества и озерной воды через распределительные форсунки плавучего средства по фиг.1, вид сбоку;

фиг.3 - разбрызгивание суспензии плавучим средством по фиг.1, вид сверху;

фиг.4 - плавучее средство по фиг.1 в погруженном на транспортное средство состоянии;

фиг.5 - спуск на воду плавучего средства по фиг.1;

фиг.6 - загрузка плавучего средства по фиг.1 щелочным веществом для разбрызгивания на водной поверхности.

На фиг.1 предложенное в соответствии с полезной моделью самоходное плавучее средство для внесения щелочных веществ в водоем. Плавучее средство в данном случае выполнено в виде бота 1 и включает на кормовой стороне рубку управления 1а, а также приводное и управляющие устройства (оба не показаны). Согласно полезной модели в трюме бота 1 расположены: запасная емкость 2 для щелочных веществ, всасывающее устройство 3 для воды из подлежащего нейтрализации водоема, дозирующее устройство 4 для приготовления суспензии из забранной воды и находящегося в запасной емкости 2 щелочного вещества и перекачивающий насос 5. Перекачивающий насос 5 соединен с двумя расположенными на передней палубе распределительными форсунками 6а, 6b для разбрызгивания суспензии, образованной в дозирующем устройстве 4, на водной поверхности подлежащего нейтрализации водоема.

Далее в данном случае бот 1 включает другую форсунку 6с, которая расположена в области киля бота 1 и направлена в глубину, так что суспензия, приготовленная в дозирующем устройстве 4, с помощью перекачивающего насоса 5 может подаваться в более глубокие слои воды. Не представлено также предусмотренное в трюме 1b судна управляющее устройство, с помощью которого может точно регулироваться концентрация суспензии в дозирующем устройстве 4.

Согласно настоящей полезной модели, бот 1 относительно своих размеров и своего порожнего веса выполнен таким образом, что он может транспортироваться наземным путем с помощью транспортного средства 7 (см. фиг.4 и 5) к своему соответствующему месту применения. Для этого бот 1 имеет длину 5-15 м, преимущественно 8-12 м, ширину 2-4 м, преимущественно 3-3,5 м и высоту 1,5-4 м. Порожний вес бота составляет максимум 20 тонн, в данном случае 10 тонн, так что в погруженном состоянии с помощью транспортного устройства 7 без затруднений он может транспортироваться по открытым дорогам между различными местами применения. Грузоподъемность бота 1 составляет также около 10 тонн, так что при полной загрузке к началу цикла движения общая масса получается 20 тонн. Так как кислый водоем, особенно в начале нейтрализации содержит сильно коррозирующие вещества, по меньшей мере, обшивка бота 1 выполнена из неподверженного коррозии материала, в частности, алюминия.

Согласно полезной модели, суспензия, приготовленная в дозирующем устройстве 4, через систему распределительных форсунок разбрызгивается на поверхности водоема. Она состоит из одной или нескольких отдельных форсунок, жестко или подвижно расположенных в носовой области бота 1. Как уже упоминалось, система распределительных форсунок в данном случае образована двумя поворотными, расположенными на передней палубе распределительными форсунками 6с, 6b. Они, как показано на фиг.3, расположены рядом друг с другом и таким образом перекрывают сторону левого борта (форсунка 6а) и сторону правого борта (форсунка 6b) бота 1. Только из соображений наглядности форсунки 6а, 6b на виде сбоку фигур 1 и 2, а также 4 - : изображены одна за другой. В данном случае распределительные форсунки могут регулироваться как в горизонтальном направлении (в диапазоне угла , см. фиг.3) так и вертикальном направлении (в диапазоне угла ). Так распределительные форсунки могут устанавливаться соответственно под углом 30°-110° к направлению движения бота 1 и одновременно под углом 10°-60° к водной поверхности. Далее размеры распределительных форсунок 6а, 6b определены таким образом и они так взаимодействуют с перекачивающим насосом 5 так, что суспензия, приготовленная в дозирующем устройстве 4, разбрызгивается на водной поверхности со скоростью выхода 5-50 м/с. Благодаря этому направленно устанавливается спектр капель и водная поверхность по обеим сторонам бота в виде ковра покрывается щелочной суспензией, как это изображено на фиг.3, причем ширина образующегося ковра обработки составляет преимущественно 10-80 м по обеим сторонам бота 1.

Концентрация вещества, требующаяся на единицу площади водной поверхности, при экономически оптимальном расходе вещества регулируется с помощью скорости движения судна в диапазоне от 2 до 30 км/час, концентрация суспензии, приготовленной в дозирующем устройстве регулируется таким образом, что достигается полное превращение веществ в водоеме. Отдельные циклы движения судна во времени и по месту определяются при этом в зависимости от морфологии и погодных условий на конкретном месте.

Концентрация вещества в подлежащей разбрызгиванию суспензии может регулироваться в дозирующем устройстве 4 с помощью регулирующего устройства либо с помощью регулирования количества применяющихся щелочных веществ на всасывающем трубопроводе насоса 5, перекачивающим суспензию, либо количества воды, которое засасывается из озера.

Принцип полезной модели ниже еще раз поясняется с помощью конкретного примера.

Предложенное транспортабельное плавучее средство (бот) 1 с обшей массой 20 т и грузоподъемностью Ют щелочных веществ движется на подлежащем обработке водоеме со скоростью 25 км/час. Через отверстие на носу бота 1, которое расположено под водой, озерная вода, требующаяся для приготовления суспензии, попадает во всасывающий трубопровод насоса 5, перекачивающего суспензию, в количестве 500 м³/час. Во всасывающий трубопровод насоса 5 через дозирующее устройство 4 поступает транспортируемое из запасной емкости 2 бота 1 щелочное вещество в количестве 100 м³/час, так что образуется 20% суспензия. Эта суспензия направляется перекачивающим насосом 5 по системе труб под давлением в 4 бар, требующимся для разбрызгивания на большой площади, к распределительным форсункам 6а, 6b. Суспензия вылетает из распределительных форсунок 6а, 6b со скоростью 25 м/с влево и вправо к направлению движения бота 1 под углом к направлению движения равным 80° и распределяется по водной поверхности, так что слева и справа рядом с ботом образуется полоса наподобие ковра обработанной воды шириной соответственно 30 м, в которой щелочное вещество вступает в реакцию с озерной водой и полностью преобразуется. Имеющаяся концентрация на обработанной поверхности 125000 м² в течение 10 м создает на поверхности озера предпочтительные условия для 100% преобразования вещества в подлежащем обработке водоеме. Концентрация вещества соответственно применяющегося щелочного материала в исходящей суспензии подбирается к условиям водоема с помощью дозирующего устройства 4 и регулирующей системы. Отдельные маршруты бота 1 формируются таким образом, что с учетом морфологии соответствующего водоема и господствующих на поверхности воды воздушных потоков весь объем озера, находящийся в гиполимнионе водоема равномерно обрабатывается щелочным веществом.

В то время как в данном случае бот оборудован рубкой 1а, так что водитель непосредственно управляет маршрутом и контролирует его, понятно, что маршрутами можно управлять с берега дистанционно, используя поддержку GPS.

На фиг.4-8 изображена предложенная в соответствии с настоящей полезной моделью система для внесения щелочных веществ в водоем. Она включает бот 1, как описано выше, а также транспортное устройство 7 для наземного транспорта бота 1 и устройство 8 с запасом щелочного вещества или щелочных веществ, из которого может загружаться бот 1. Устройство 8 с запасом предпочтительно выполнено в виде автомобиля-цистерны и таким образом также мобильно. На фиг.4 показан бот 1 в состоянии, когда он погружен на транспортное устройство 7. На фиг.5 показано как бот 1 на берегу подлежащего нейтрализации водоема, например, водоема, образовавшегося после открытых рабом, с помощью рампы 7а, являющейся составной частью транспортного средства 7, спускается на воду. Погрузка бота 1 происходит соответственно, например, с помощью лебедки. На фиг.6 показано, как спущенный на воду бот 1 непосредственно перед началом цикла движения с помощью соответствующего трубопровода загружается щелочным веществом, например, гидроокисью кальция. Другие способы загрузки твердыми щелочными веществами точно также возможны, например, с помощью самосвала.

1. Самоходное плавучее средство (1) для внесения щелочных веществ в водоем, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну запасную емкость (2) для щелочных веществ, по меньшей мере, одно всасывающее устройство (3) для воды из водоема, по меньшей мере, одно дозирующее устройство (4) для приготовления суспензии, а также, по меньшей мере, один перекачивающий насос (5) и, по меньшей мере, одну соединенную с перекачивающим насосом распределительную форсунку (6а, 6b) для разбрызгивания суспензии на водной поверхности, причем плавучее средство (1) в части размеров и порожнего веса выполнено таким образом, что оно с помощью транспортного средства (7) транспортируется наземными путями к своему месту назначения.

2. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет длину от 5 до 15 м, предпочтительно от 8 до 12 м, ширину от 2 до 4 м, предпочтительно от 3 до 3,5 м и высоту от 1,5 до 4 м.

3. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что его порожний вес составляет максимум 20 т, предпочтительно 12 т.

4. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну запасную емкость (2) вместимостью 3 м².

5. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что всасывающее отверстие (3) всасывающего устройства расположено на передней стороне плавучего средства (1).

6. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, обшивка плавучего средства (1) выполнена из нержавеющего материала.

7. Плавучее средство по п.6, отличающееся тем, что обшивка преимущественно выполнена из алюминия.

8. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит две распределительные форсунки (6а, 6b) и каждая из распределительных форсунок (6а, 6b) разбрызгивает суспензию соответственно с каждой стороны плавучего средства (1) под углом () от 30 до 110° к направлению движения плавучего средства (1) и одновременно под углом () от 10 до 60° к водной поверхности.

9. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна распределительная форсунка выполнена с возможностью взаимодействия с, по меньшей мере, одним перекачивающим насосом (5) и имеет размеры, обеспечивающие выброс суспензии со скоростью от 5 до 50 м/с.

10. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит приводное устройство, обеспечивающее скорость движения от 2 до 30 км/ч.

11. Плавучее средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит под ватерлинией, по меньшей мере, одну распределительную форсунку (6с) для подачи суспензии в более глубокие слои водоема.

12. Система для внесения щелочных веществ в водоем, содержащая плавучее средство (1) по любому из пп.1-11, а также транспортное устройство (7) для наземной транспортировки плавучего средства (1) и устройство (8) с запасом щелочного вещества или щелочных веществ, предназначенное для загрузки плавучего средства (1).

13. Система по п.12, в которой устройство с запасом выполнено в виде автомобиля-цистерны.