Способ сбора нефтяных загрязнений с поверхности водотока во время ледохода

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ СБОРА НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДОТОКА ВО ВРЕМЯ ЛЕДОХОДА(71) Заявитель Учреждение образования Витебский государственный университет имени П. М. Машерова(72) Авторы Савенок Владимир Евгеньевич Измайлович Виктор Рафаилович Габелев Денис Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Витебский государственный университет имени П.М.Машерова(57) 1. Способ сбора нефтяных загрязнений с поверхности водотока во время ледохода,при котором на водотоке навстречу его течению устанавливают клиновидную раму, состоящую из двух боковых полых балок, снабженных подводными фартуками, причем балки жестко соединены между собой передними концами под углом с образованием клина,при этом к задним концам каждой балки прикреплены поворотные секции, вторые концы которых закрепляют на берегу, ниже по течению от клиновидной рамы устанавливают боновое заграждение, разбивают клином рамы наплывающие на нее льдины на два потока, Фиг. 1 13677 1 2010.10.30 которые затем направляют к обоим берегам водотока и задерживают поворотными секциями, после чего льдины затягивают на берег и механически измельчают, при этом осколки битого льда и снежной массы, загрязненные нефтью, направляют в отстойник, в котором отстаивают воду с отделением нефти, а нефть, прошедшую сквозь подводный фартук, локализуют и улавливают боновым заграждением. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осколки битого льда и снежной массы, загрязненные нефтью, после направления в отстойник обрабатывают паром. Изобретение относится к области геоэкологии и может быть использовано для локализации нефтяных загрязнений на водотоках во время ледохода. Известен способ очистки льда от нефти 1, который включает локализацию загрязненного участка реки, разрушение ледового покрова, смыв нефти с льдин водой. При этом каждую льдину вынимают из воды и нижнюю загрязненную поверхность льдины обрабатывают паром над емкостью, а затем обезвреженную льдину опускают в реку на прежнее место. Обработку льдин паром ведут в направлении по течению реки. Способ предназначен для предотвращения распространения ареала нефтяного загрязнения в весенне-летний паводковый период. Недостатком данного способа является отсутствие локализации пятна нефти, плывущего по поверхности водотока, так как очищаются только льдины, которые и являются основным препятствием локализации нефтяного загрязнения на водотоках в паводковый период. Кроме того, данный способ является трудоемким, так как вскрывать лед на больших площадях затруднительно. Известен также способ сбора нефти из-под ледяного покрова проточного водоема 2,который предусматривает вскрытие ледяного покрова и сбор накопленной нефти в накопителе. Вскрытие ледяного покрова осуществляют таким образом, чтобы кромка льда образовывала либо встречный течению реки клин, либо острый угол с одним из ее берегов. Отбирают накопившуюся в прибрежной зоне нефть, направляя ее в заранее подготовленные на берегу накопители, дно которых выполнено с обратным от водоема уклоном. Сообщение между водоемом и накопителями обеспечивают системой трубопроводов, с помощью одного из которых производят отбор нефти из прибрежной зоны, а с помощью другого подают в накопитель воду для обеспечения постоянного уровня жидкостей в накопителе, выдерживают их до кристаллизации льда на границе раздела жидкостей и производят сбор нефти с поверхности льда. Недостатком данного способа является сложность технологии, при этом вскрытая кромка льда не может долго сохранять форму клина, так как быстро разрушается под действием течения и температуры. Кроме того, способом не предусмотрена локализация пятна нефти для предотвращения ее дальнейшего распространения вниз по течению реки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ отделения нефти от смеси ледяных блоков и воды 3. Способом предусмотрена принудительная подача ледяных блоков под воду вдоль наклонной плоской поверхности, по меньшей мере частично образованной решеткой или сеткой, прикрепленной к судну, во время движения судна вперед, а нефть отделяют от ледяных блоков с помощью вибрации решетки или сетки наклонной плоской поверхности назад и вперед относительно ледяных блоков. Способ включает применение устройства для создания названной вибрации. Вибрация может быть осуществлена с помощью эксцентричной массы или кривошипного механизма. Недостатком данного способа является то, что он очищает только ледяные блоки от нефти, а нефтяное пятно не локализуется и не улавливается на водотоке. Кроме того, данный способ нельзя применить на малых реках, так как на них невозможно использовать судно-ледокол (неприменим на реках Беларуси). 2 13677 1 2010.10.30 Задачей предложенного нами изобретения является повышение качества и эффективности локализации и сбора нефтяных загрязнений с поверхности водотоков во время ледохода (в весенний паводковый период или в осенний период во время ледостава) за счет технического решения, позволяющего задерживать льдины с последующим их отделением от нефти, что обеспечивает локализацию и улавливание нефтяного пятна на свободной поверхности водотока. Поставленная задача решается тем, что в способе сбора нефтяных загрязнений с поверхности водотока во время ледохода, при котором на водотоке навстречу его течению устанавливают клиновидную раму, состоящую из двух боковых полых балок, снабженных подводными фартуками, причем балки жестко соединены между собой передними концами под углом с образованием клина, при этом к задним концам каждой балки прикреплены поворотные секции, вторые концы которых закрепляют на берегу, ниже по течению от клиновидной рамы устанавливают боновое заграждение, разбивают клином рамы наплывающие на нее льдины на два потока, которые затем направляют к обоим берегам водотока и задерживают поворотными секциями, после чего льдины затягивают на берег и механически измельчают, при этом осколки битого льда и снежной массы, загрязненные нефтью, направляют в отстойник, в котором отстаивают воду с отделением нефти, а нефть, прошедшую сквозь подводный фартук, локализуют и улавливают боновым заграждением. На малых реках с небольшой скоростью течения прибитые к берегу льдины задерживают поворотной секцией, затем заталкивают на берег, где происходит их механическое измельчение, а осколки битого льда и снежной массы, загрязненные нефтью, направляют в отстойник, где происходит их таяние и отделение воды от нефти путем отстаивания. Для ускорения процесса таяния льда и снежной массы в отстойнике их могут дополнительно обрабатывать паром. На фиг. 1 изображены установленная на водотоке клиновидная рама с поворотными секциями и боновое заграждение, вид сверху. На фиг. 2 изображена боковая поверхность клиновидной рамы, фронтальный вид. Клиновидная рама 1, являющаяся предметом настоящего изобретения, состоит(фиг. 1) из двух боновых полых балок 2, жестко соединенных между собой передними концами под углом, образуя клин навстречу течению водотока, а задними концами с продольной балкой 3. К заднему концу каждой из боковых балок 2 крепится также поворотная секция 4, второй конец которой шарнирно закрепляют на берегу. Боковая полая балка 2 (фиг. 2) снабжена надводным фартуком 5 и подводным фартуком (решеткой) 6. Ниже по течению от установленной на водотоке клиновидной рамы 1 устанавливают боновое заграждение 7 (фиг. 1) 8 - направление разворота поворотных секций и бонового заграждения. Способ отделения нефти от смеси ледяных блоков и воды заключается в следующем. В период ледохода на водотоке устанавливают клиновидную раму 1 таким образом, чтобы клин, образованный двумя боковыми балками 2, был расположен навстречу течению. Раму закрепляют якорями (на фигуре не показаны) в определенном месте. К задним концам обеих балок 2 прикрепляют с возможностью расстыковки поворотные секции 4, вторые концы которых шарнирно закрепляют на берегу. После установки клиновидной рамы 1 и двух ее поворотных секций 4 ниже по течению от нее перпендикулярно водотоку устанавливают боновое заграждение 7. При скоростях течения больше чем 0,3 м/с боновые заграждения устанавливают под углом. Угол установки рассчитывают по формуле 4 13677 1 2010.10.30 Наплывающие на раму 1 по течению льдины разбивают клином рамы (поз. 2, 5, 6 фиг. 1, 2) на два потока и направляют к обоим берегам водотока, где их задерживают поворотными секциями 4. Далее по технологии, реализующей данный способ, предусмотрено два варианта действий в зависимости от ширины водотока и скорости его течения. Для малых рек с небольшой скоростью течения предлагается первый вариант. Согласно первому варианту,удерживаемые у берега поворотной секцией 4 льдины затем затягивают на берег, где происходит их механическое измельчение, а осколки битого льда и снежной массы, загрязненные нефтью, направляют в заранее подготовленный отстойник (на фигуре не показан),где после обработки их паром происходит отстаивание воды с отделением нефти и последующей откачкой нефти нефтесборным устройством. Нефть, прошедшую сквозь решетку 6, закрепленную в качестве нижнего фартука на боковых полых балках 2, и нижний перфорированный фартук поворотной секции 4, локализуют и улавливают боновым заграждением 7, расположенным ниже по течению от рамы 1, с последующим ее сбором нефтесборным устройством. Для больших рек (широких водотоков), характеризующихся значительными скоростями течения или значительным удельным покрытием поверхности водотока плавающим льдом и значительной толщиной льда, предлагается второй вариант. Так как большая скорость подхода льдин к клиновидной раме 1 и их масса не позволяют оперативно вытаскивать их на берег, предлагается удерживать лед поворотными секциями 4 на определенный период времени. За этот период происходит скопление нефти, прошедшей через решетку 6 балок 2 и перфорированный нижний фартук обеих поворотных секций 4 у бонового заграждения 7, что позволит откачивать скопившуюся нефть нефтесборным устройством. После чего боновое заграждение 7, а затем и обе поворотные секции 4, разворачивают вдоль берега водотока (по направлению разворота 8), обеспечивая пропуск льдин во избежание большого затора. После пропуска льдин поворотные секции 4 опять крепятся к балкам 2, т.е. водоток перегораживается, а боновое заграждение 7 опять устанавливается поперек водотока с целью дальнейшей локализации и улавливания нефти. При известной скорости течения водотока и величины его удельного покрытия льдом,в каждом конкретном случае определяется время, за которое возле поворотной секции рамы скапливается масса льда, оказывающая предельную нагрузку на секцию. Данные расчеты необходимо проводить для эффективной реализации предложенного нами способа. Предложенный способ отделения нефти от смеси ледяных блоков и воды позволяет успешно бороться с нефтяными загрязнениями на малых реках во время ледохода, не допуская их дальнейшего распространения. На больших реках при больших скоростях течения водотока реализация данного способа позволит значительно снизить экологический ущерб. Источники информации 1.2 220253 2, МПК 02 15/04, 2003. 2.2 176701 2, МПК 02 15/04, 2001. 3.2 232845 2, МПК 702 15/14,6335/32, 2004 (прототип). 4. Парколе Ж. Подход к расчетам набора средств для ликвидации разливов нефти на реках // Трубопроводный транспорт нефти. - 1996. -8. - С. 42-43. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5