способ локальной очистки подводной области водоема

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ПОДВОДНОЙ ОБЛАСТИ ВОДОЕМА от загрязнений взвешенными в воде частицами техногенного вещества, включающий осаждение взвешенных частиц с помощью введенного в загрязненную область реагента, отличающийся тем, что реагент предварительно смешивают с газом, например воздухом, и полученную смесь впрыскивают в загрязненную область в виде пространственно ориентированной газожидкостной струи под давлением, превышающим величину давления воды на глубине впрыскивания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оптимальную глубину впрыскивания газожидкостной смеси определяют по нижней границе загрязненной области.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке воды промышленных и бытовых сточных вод, в частности, путем флокуляции или осаждения взвешенных загрязнений и может быть использовано для очистки локальной подводной области моря или реки от загрязнения взвешенными в воде частицами техногенного вещества до экологически допустимого уровня.

Известны способы активного воздействия на взвешенные частицы, содержащиеся в водной среде, путем осаждения этих частиц с помощью введенных в загрязненную область реагентов. Подобные способы успешно применяют в стационарных условиях очистных сооружений для очистки воды от промышленных или бытовых отходов [1]

Однако доставка реагентов в загрязненную область открытых водоемов (акваторий морей или рек), особенно когда область загрязнения охватывает глубинные слои водоема, наталкивается на значительные трудности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки верхнего слоя воды путем проведения в нем химической реакции. Реагент разбрызгивают или разбрасывают по водной поверхности с помощью плавучего средства с последующим прониканием реагента на дно водоема за счет силы тяжести, обеспечивает нейтрализацию экологически опасных веществ придонных слоев воды и отложений, но оказывается малоэффективным при очистке от взвешенных в воде частиц.

Это объясняется недостатком времени для вступления в реакцию при свободном падении реагента, отсутствием перемешивания, а также горизонтальным сносом реагента под действием подводных течений, которые могут иметь разную скорость и направление на различных глубинах. В этих условиях снижение экологического ущерба водной среде обеспечивают путем непроизводительного расходования большого количества реагента.

Цель изобретения повышение эффективности процесса за счет снижения расхода реагента.

Цель достигается тем, что реагент предварительно смешивают с газом, например воздухом. Полученную смесь впрыскивают в загрязненную область в виде пространственно ориентированной газожидкостной струи под давлением, превышающим величину давления воды на глубине впрыскивания.

При этом оптимальную глубину впрыскивания газожидкостной смеси определяют по нижней границе загрязненной области.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что перед использованием реагент смешивают с газом, т.е. его газируют. Для этой операции используют наиболее дешевый и безопасный газ-воздух. Полученную смесь доставляют, например, в контейнере на заданную глубину, которую определяют заранее путем замеров концентрации взвешенных частиц в загрязненной зоне. Затем эту газожидкостную смесь впрыскивают непосредственно в загрязненную область в виде пространственно ориентированной струи под давлением, величина которого превышает величину давления воды на глубине впрыскивания. При этом создают турбулентные восходящие газожидкостные потоки, с помощью которых обеспечивают хорошее перемешивание реагента с загрязненной водной средой. В том случае, когда впрыскивание осуществляют на глубине, соответствующей нижней границе загрязненной области, тогда восходящие газожидкостные потоки пройдут по всей ее толще снизу доверху. Кроме того, большое число мелких пузырьков газа (воздуха), увлекающих частицы вещества реагента, суммарно обеспечивают большую поверхность контакта реагента с загрязненной средой. В результате практически весь объем введенного а загрязненную стрелу реагента вступает в реакцию коагуляции с образованием тяжелых фракций агрегатов и с последующим их осаждением. Таким образом, совокупность предложенных операций, последовательность и режимы их выполнения обеспечивают достижение положительного эффекта.

Предлагаемый способ поясняется чертежом и может быть реализован следующим образом.

Реагент в загрязненную область водоема доставляют в контейнере, содержащем камеру 1 реагента, камеру 2 давления, мембрану 3, крышку 4, электромеханические исполнительные механизмы 5 и 6 с пробойниками 7 и 8 соответственно, герметичные штепсельные разъемы 9 и 10, проводники 11 и 12 управляющего сигнала, вентили 13 и 14.

Камеру 1, мембрану 3 и крышку 4 выполняют из кислотостойкого материала, например из углеродистой стали.

Перед заполнением контейнера реагентом взводят пружины исполнительных механизмов 5 и 6, затем с помощью болтов (не показаны) соединяют камеры 1 и 2 друг с дpугом так, как это изображено на чертеже. Камеру 1 заполняют раствором реагента, например, на основе сульфата алюминия (Запольский А.К. Коагулянты и флокументы для очистки сточных и питьевых вод. Киев, 1983, с.4). Затем камеру 1 закрывают герметичной крышкой 4, после чего реагент смешивают с газом (воздухом). Для этого газ через вентиль 14 под давлением подают в камеру 1. Далее через вентиль 13 накачивают воздух в камеру 2. При этом давление воздуха в камере 2 должно превышать величину давления воды на глубине впрыскивания более чем в К раз, К (V₁ + V₂)/V₂, где V₁ и V₂ объемы камер 1 и 2 соответственно. Снаряженный указанным образом контейнер опускают с плавучего средства на тросе в загрязненную область водоема. При достижении заданной глубины погружения, по электрическому кабелю (не показан) через разъемы 9 и 10 по проводникам 11 и 12 на входы исполнительных механизмов 5 и 6 подают управляющий сигнал, под действием которого взведенные ранее пружины исполнительных механизмов 5 и 6 толкают пробойники 7 и 8. Последние пробивают и разрушают мембрану 3 и крышку 4. Под напором расширяющегося газа реагент в виде газожидкостной струи поступает в загрязненную область водоема и осуществляет описанный выше процесс коагуляции взвешенных в воде частиц техногенного вещества. Пустой контейнер с помощью троса поднимают на борт плавучего средства, где он может быть подготовлен к повторному использованию. Очевидно, что каждое последующее использование контейнера возможно при условии замены мембраны 3 и крышки 4. Толщину, а следовательно, прочность этих двух узлов конструкции контейнера выбирают таким образом, чтобы, с одной стороны, они сдерживали соответствующие давления газа и воды как на поверхности, так и на рабочей глубине водоема, а с другой стороны, разрушились при суммарном воздействии статистического давления и ударного воздействия пробойника.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в повышении эффективности очистки за счет активного перемешивания реагента с загрязненной водной средой, ускорения времени вступления в реакцию и увеличения доли реагента, вступившего в реакцию коагуляции. Способ позволяет проводить очистку труднодоступных зон загрязнения непосредственно вблизи источников аварийного выброса техногенных загрязняющих веществ, например, затонувших кораблей, путем подачи в такую зону пространственно ориентированной узко направленной газожидкостной струи. Кроме того, использование способа не связано с образованием побочных экологически вредных эффектов, таких как образование токсичных продуктов взрыва и акустический удар, энергия которого распространяется в воде на большие расстояния, а диаграмма направленности имеет сферический характер.