Система для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки поверхности водотоков от загрязнений нефтью или нефтепродуктами. Система содержит установленное под углом к направлению течения реки боновое заграждение, у нижнего по течению реки торца которого расположено приемное устройство, с которым гидравлически сообщена отстойная емкость, имеющая сбросное устройство для отвода из ее нижней части очищенной воды обратно в реку ниже по течению. 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 воды заданной толщины. Сбросное устройство состоит из сифона с заборной частью, размещенной у дна отстойной емкости, и отводящего водовода, в который выведена выходная часть сифона. Устье отводящего водовода расположено на отметках, более низких, чем отметки места установки бонового заграждения. Производительность сифона равна пропускной способности водоприемного отверстия шибера. Изобретение обеспечивает производительный, эффективный и стабильный сбор плавающих на поверхности воды загрязнений в условиях колебания уровня поверхности воды в реке при одновременном упрощении конструкции осуществляющей сбор системы. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для использования в гидротехнических сооружениях для очистки поверхности водотоков от загрязнений нефтью или нефтепродуктами при эксплуатации нефтепродуктопроводов и нефтехранилищ.

Известно устройство для удаления нефти с поверхности воды, содержащее плавающее заграждение, установленное под углом к оси реки, водослив с камерой, соединенной каналом с емкостью для сбора нефти, причем перед водосливом ниже слоя нефти установлены элементы гидравлического сопротивления, выполненные в виде вертикальных стержней (авторское свидетельство СССР N 874861, кл. E 02 В 15/10, опубликовано 28.10.81).

Недостатком этого известного устройства является неэффективная работа установленных перед водосливом элементов гидравлического сопротивления по уменьшению поступления воды в камеру, что приводит к сбору в емкости нефти с большим количеством воды и необходимости дополнительного разделения нефти и воды, т.е. увеличивает расходы на эксплуатацию этого устройства за счет проведения дополнительных технологических операций и привлечения дополнительного обслуживающего персонала.

Также известно устройство для очистки водотоков от плавающих загрязнений, включающее установленное в пределах русла реки заграждение со сквозным отверстием, шпору, расположенную снаружи заграждения, вплотную к нему и установленную перпендикулярно к направлению движения потока, сборную емкость, сообщающуюся через сквозное отверстие в заграждении с направляющим сливным лотком, имеющим L-образную форму и установленным с возможностью вертикального перемещения, причем верх вертикальной стенки лотка выступает над поверхностью воды, а для отвода воды, находящейся в нижней части сборной емкости, обратно в водоток в заграждении в его нижней части выполнено второе сквозное отверстие, расположенное ниже по течению водотока вышеупомянутого первого сквозного отверстия (патент Российской Федерации N 2026474, кл. E 02 B 15/04, опубликован 10.01.95).

Недостатки данного известного устройства заключаются в возможности размещения сборной емкости только на вогнутом берегу реки и в низкой эффективности отвода воды из нижней части сборной емкости обратно в водоток ввиду низких значений отрицательного давления, возникающего при обтекании шпоры основным потоком и действующего снаружи заграждения в зоне второго сквозного отверстия в нем, что снижает производительность и эффективность работы всего устройства.

Наиболее близкой к настоящему изобретению из известных 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 (патент США N 3815742, кл. E 02 B 15/04, опубликован 11.06.74).

Недостатки этой известной системы вызваны малоэффективным самотечным отводом очищенной воды из нижней части отстойной емкости, что снижает производительность и эффективность работы всей системы, повышает нестабильность ее работы при колебаниях уровня поверхности воды в реке и приводит к необходимости усложнения конструкции системы за счет создания дополнительной отстойной емкости.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности, эффективности и стабильности работы системы для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений в условиях колебания уровня поверхности воды в реке при одновременном упрощении конструкции названной системы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в системе для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений, преимущественно нефти и нефтепродуктов, содержащей 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, согласно изобретению, 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 воды 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.

При этом поплавковый шибер выполнен с возможностью регулируемого изменения заданной толщины пропускаемого через его водоприемное отверстие загрязненного верхнего слоя воды.

Приемное устройство может быть выполнено в виде имеющей проем боковой, обращенной к реке стенки отстойной емкости, которая расположена на берегу реки, при этом поплавковый шибер должен быть установлен в упомянутом проеме.

Приемное устройство также может быть выполнено в виде трубы, водозаборный конец которой выведен в реку и расположен в пределах возможных изменений уровня поверхности воды в реке, при этом поплавковый шибер должен быть установлен на водозаборном конце трубы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана в плане система для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений с приемным устройством в виде имеющей проем боковой стенки размещенной на берегу реки отстойной емкости; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-Б-В-Г на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Д-Д на фиг. 2; на фиг. 5 - система для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений с приемным устройством в виде трубы, план; на фиг. 6 - разрез E-E на фиг. 5.

Система для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений, преимущественно нефти и нефтепродуктов, содержит боновое заграждение 1 (фиг. 1 и 5), установленное под углом к направлению течения реки 2.

Боновое заграждение 1 может быть выполнено в виде параллельных ветвей (фиг. 1), установленных со смещением по направлению течения реки 2 и образованием между ними прохода 3 для небольших судов и лодок.

Для исключения возможности выноса плавающих на поверхности реки 2 загрязнений 4, преимущественно нефти и нефтепродуктов, на ее берег вдоль последнего может быть расположено дополнительное боновое заграждение 5 (фиг. 5), в этом случае проход 3 для небольших судов и лодок следует образовать между верхним по течению реки 2 торцом бонового заграждения 1 и ее противоположным берегом.

У нижнего по течению реки 2 торца бонового заграждения 1 расположено приемное устройство, а на берегу реки 2 размещена отстойная емкость 6, гидравлически сообщенная с приемным устройством.

Приемное устройство снабжено поплавковым шибером 7, имеющим водоприемное отверстие 8 и герметично соединенным посредством пластины 9 с боновым заграждением 1. Поплавковый шибер 7 установлен в приемном устройстве с возможностью вертикального перемещения и пропуска через его водоприемное отверстие 8 шириной а, независимо от изменения уровня поверхности воды в реке 2, загрязненного верхнего слоя воды заданной толщины b (фиг. 3 и 4). Поплавковый шибер 7 может быть выполнен с возможностью регулируемого изменения заданной толщины b пропускаемого через его водоприемное отверстие 8 загрязненного верхнего слоя воды, например, посредством соединения шибера 7 с его поплавковой частью при помощи регулировочных винтов или выполнения поплавковой части шибера 7 с регулируемой путем балластировки или дебалластировки плавучестью.

Приемное устройство может быть выполнено (фиг. 1, 2, 3 и 4) в виде имеющей проем 10 боковой, обращенной к реке 2 стенки 11 отстойной емкости 6, которая расположена на берегу реки 2. При этом поплавковый шибер 7 должен быть установлен в проеме 10 стенки 11 отстойной емкости 6.

Приемное устройство также может быть выполнено (фиг. 5 и 6) в виде трубы 12, водозаборный конец которой выведен в реку 2 и расположен в пределах возможных изменений уровня поверхности воды в реке 2. В этом случае поплавковый шибер 7 должен быть установлен на водозаборном конце трубы 12.

Описываемая система для отвода очищенной воды из нижней части отстойной емкости 6 обратно в реку 2 ниже по ее течению места расположения приемного устройства содержит сбросное устройство, которое состоит из сифона 13 с заборной частью, размещенной у дна отстойной емкости 6, и отводящего водовода 14, в который выведена выходная часть сифона 13. Устье отводящего водовода 14 расположено на отметках, более низких, чем отметки места установки бонового заграждения 1. Для обеспечения работоспособности системы производительность сифона 13 должна быть равна пропускной способности водоприемного отверстия 8 поплавкового шибера 7. При небольших сбросных расходах воды, возвращаемых из отстойной емкости 6 обратно в реку 2, и небольшой длине отводящего водовода 14, последний может быть выполнен в виде трубы (фиг. 5 и 6), а в остальных случаях отводящий водовод 14 лучше выполнять в виде открытого канала (фиг. 1 и 3).

Система для автоматического улавливания и сбора плавающих на поверхности реки загрязнений, преимущественно нефти и нефтепродуктов, работает следующим образом.

При отсутствии выбросов загрязнений 4 в реку 2 система работает в режиме ожидания: небольшое количество воды проходит через водоприемное отверстие 8 поплавкового шибера 7 и поступает в отстойную емкость 6, из которой затем забирается сифоном 13 и по отводящему водоводу 14 возвращается обратно в реку 2 ниже по ее течению. Благодаря поплавковому шиберу 7, а также равенству производительности сифона 13 и пропускной способности водоприемного отверстия 8 поплавкового шибера 7, величина пропускаемых системой расходов остается практически постоянной, т.к. при колебаниях уровня воды в реке не изменяется.

При сбросе загрязнений 4 в реку 2 выше по течению места расположения данной системы ее переводят в рабочий режим, для чего устанавливают боновое заграждение 1 в реке 2 под углом к направлению ее течения. Величина угла зависит от скорости течения реки 2. Задержанные боновым заграждением 1 плавающие на поверхности реки 2 загрязнения 4 продвигаются вдоль заграждения 1 и скапливаются у приемного устройства. Через водоприемное отверстие 8 поплавкового шибера 7 загрязнения 4 вместе с водой слоем толщиной b стекают в отстойную емкость 6. Загрязнения 4, имеющие плотность, меньшую плотности воды, всплывают и накапливаются в верхней части отстойной емкости 6, а вода забирается сифоном 13 из нижней части отстойной емкости 6 и по отводящему водоводу 14 направляется обратно в реку 2 ниже по ее течению. В отстойной емкости 6 происходит замещение воды загрязнениями 4 и сбор последних, т.к. через водоприемное отверстие 8 поплавкового шибера 7 осуществляется забор потока загрязненной воды сечением a х b (фиг. 3 и 4) и его подача в отстойную емкость 6 с производительностью, не зависящей от колебаний уровня воды в реке, и одновременно из нижней части отстойной емкости 6 сифоном 13 с такой же производительностью забирается очищенная от загрязнений 4 вода, которая по сбросному водоводу 14 возвращается обратно в реку 2.

Расчет размеров водоприемного отверстия 8 поплавкового шибера 7 заданной толщины забираемого верхнего загрязненного слоя воды и диаметра сифона 13 производится исходя из требуемой производительности системы.

Размеры отстойной емкости 6 выбираются исходя из максимально возможного объема аварийного выброса загрязнений 4 объектами, расположенными выше по течению реки 2, или исходя из резерва времени, позволяющего гарантированно и своевременно производить опорожнение заполняемой загрязнениями 4 отстойной емкости 6.

Данная система, благодаря искусственно созданному параллельно реке водотоку с постоянным течением и с заданным расходом, обеспечивает независимо от колебания уровня воды в реке, без вмешательства человека и без дополнительных энергозатрат на регулирование работы системы и откачку уловленных загрязнений производительный, эффективный и стабильный сбор плавающих на поверхности реки загрязнений, кроме того эта система проста по конструкции и может быть использована на любых открытых водотоках. Наиболее эффективно использование предлагаемой системы на участках, стесненных по расстоянию от места возможного большого сброса токсичных и взрывоопасных загрязнений до сооружений, пересекающих реки, или до населенных пунктов, расположенных ниже по течению реки, где из-за ограниченности по времени нет гарантии своевременности принятия иных мер по сбору загрязнений.

Формула изобретения

1. 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.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что поплавковый шибер выполнен с возможностью регулируемого изменения заданной толщины пропускаемого через его водоприемное отверстие загрязненного верхнего слоя воды.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что приемное устройство выполнено в виде имеющей проем боковой обращенной к реке стенки отстойной емкости, которая расположена на берегу реки, а поплавковый шибер установлен в прямоугольном проеме.

4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что приемное устройство выполнено в виде трубы, водозаборной конец которой выведен в реку и расположен в пределах возможных изменений уровня поверхности воды в реке, а поплавковый шибер установлен на водозаборном конце трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6