Очистка вод от нефтепродуктов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

 

 Изобретение относится к  способам удаления нефти, масляных  и других горючих загрязнителей, разлившихся по поверхности водных  объектов в результате аварий  на нефтепродуктопроводах, танкерном  флоте, при бурении нефтяных скважин  и др.

 

 Известен способ очистки  поверхности водоема от нефтепродуктов  путем сжигания горючей жидкости, плавающей на поверхности воды, заключающийся в использовании  торфяного бертината в качестве сорбента, обработанного горючим органическим растворителем, и сжигании загрязнений [1]

 

 Недостаток этого способа  состоит в использовании органических  веществ, которые могут сами стать  при неполном сгорании загрязнителями  водоемов и атмосферы, помимо  этого предварительное нанесение  сорбента и обработка его горючим  растворителем являются трудоемкими  процессами. Компоненты, посредством  которых осуществляется способ, для ряда регионов относятся  к привозным материалам, что приводит  к большим затратам при реализации  способа.

 

 Наиболее близким аналогом  является способ очистки поверхности  водоема от загрязнений нефтепродуктами, включающий окружение загрязнения  водной поверхности плавучим  ограждением, уменьшение площади  загрязнения путем стягивания  плавучего ограждения и удаление  загрязнения [2]

 

 Недостаток этого известного  способа заключается в трудоемкости  удаления загрязнения из огражденного  участка акватории и необходимости  применения для этого достаточно  сложных технических средств.

 

 Сущность предлагаемого способа очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами, включающего окружение загрязнения водной поверхности плавучим ограждением, уменьшение площади загрязнения путем стягивания плавучего ограждения и удаление загрязнения, состоит в том, что плавучее ограждение выполняют в виде несгораемой преграды, при уменьшении площади загрязнения его преобразуют в вытянутое пятно с шириной не более одного метра, длинную сторону которого располагают на водной поверхности перпендикулярно к преобладающему направлению ветра, а удаление загрязнения осуществляют путем выжигания упомянутого пятна.

 

 Способ реализуется следующим  образом. Нефтяное или иное горючее  загрязнение на поверхности воды  окружают плавучей несгораемой  преградой, стягивают его при  помощи огнестойкой преграды  в вытянутое пятно ограниченной  площади с шириной не более  одного метра, длинную сторону  пятна располагают на водной  поверхности перпендикулярно к  преобладающему направлению ветра  и выжигают пятно загрязнения. Указанная ширина пятна и его  ориентация в пространстве позволяют  осуществить естественное максимальное  насыщение горящего нефтепродукта  на поверхности воды кислородом  воздуха за счет конвективного  массопереноса по всей поверхности  пятна. Это приводит к более  полному сгоранию нефтепродукта  и соответственно к уменьшению  выделения сажи в атмосферу  при его горении.

 

 Использование изобретения  обеспечивает предотвращение выброса  в атмосферу большого количества  сажи при очистке поверхности  водоема от загрязнений нефтепродуктами. Толщина пятна загрязнения при  уменьшении его площади до  ограниченных размеров увеличивается и время сгорания нефтепродукта в пятне соответственно тоже увеличивается. Этот недостаток компенсируется экологически чистым горением загрязнения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

 

 Способ очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами, включающий окружение загрязнения водной поверхности плавучим ограждением, уменьшение площади загрязнения путем стягивания плавучего ограждения и удаление загрязнения, отличающийся тем, что плавучее ограждение выполняют в виде несгораемой преграды, при уменьшении площади загрязнения его преобразуют в вытянутое пятно с шириной не более одного метра, длинную сторону которого располагают на водной поверхности перпендикулярно к преобладающему направлению ветра, а удаление загрязнения осуществляют путем выжигания упомянутого пятна.

 

http://bankpatentov.ru/node/297565

 

 

 

Фитоочистка от нефтепродуктов

 

Наиболее рациональными способами очистки сточных вод являются биологические, основанные на практически неограниченных возможностях микроорганизмов, водорослей и высших водных растений (ВВР) в трансформации загрязнений различной химической природы. Кроме того, биологическая очистка осуществляется при минимальных затратах энергии.

 

При очистке сточных вод нашли применение биологические пруды и фитотехнологии. В Европе эти методы и разработки получили широкое развитие. Так, интегрированная система фитоочистки (ИСФ) достаточно широко распространена в Италии и других странах. Развитая система биоценоза высших растений в ИСФ позволяет с приемлемой по нормам ЕС эффективностью доводить

 

сточную воду до нормативных показателей сброса и вторичного использования.

 Биологические методы очистки  позволяют окислять органические  со-единения алифатического ряда, амиловый этиловый и метиловый спирты, ацетон, гликоли, глицерин, анилин и многие другие вещества. При длительной адаптации к данным поллютантам микробиологических ценозов в очистных сооружениях можно добиться окисления даже таких устойчивых соединений, как толуол, ксилол, углеводороды, нефть и др.

 

В основе биогидроботанического способа очистки сточных вод лежат биохимические процессы окисления, фильтрования, поглощения, накопления органических и неорганических веществ, минерализации, детоксикации, адсорбции, хемосорбции и др. Высокий очистительный эффект ВВР достигается там, где вода протекает через сообщество полупогруженных, плавающих и погруженных в воду растений. Имеющаяся на поверхности растений слизь (перифитон), а также снижение скорости течения жидкости в зонах зарастания способствует осаждению взвешенных веществ органического и минерального происхождения воды.

 

Размещение ВВР в бассейнах стабилизации и инфильтрации плаваю-щими растениями позволит интенсифицировать технологию очистки сточной воды в течение всего года не зависимо от температуры окружающего воздуха. Вегетативные процессы в зимнее время незначительно снижаются, а корневища ВВР не погибают в силу того, что температура воды в бассейнах стабилизации не опускается ниже +4°С.

 В присутствии высших водных  растений в 3-5 раз быстрее разлагается  нефть. Жизнедеятельность макрофитов способствует всплыванию нефтепродуктов, осевших на дно, и их разрушению. Даже при непрерывном поступлении в водоем нефтепродуктов в зарослях высших водных растений они присутствуют в значительно меньших количествах, чем на открытых плесах. Наиболее перспективны для очистки воды от нефти - камыш озерный и рогоз узко- и широколистный. Камыш озерный интенсивно очищает воду и от фенолов. Одно растение камыша массой 100 г способно извлечь из воды до 4 мг фенола. Помимо фенола поглощаются и его производные (пирокатехин, резорцин, ксилол и др.). В процессах фотосинтетической аэрации макрофиты играют не меньшую роль, чем фитопланктон. Они способны накапливать в своем теле различные элементы. Так, сусак способен накапливать 7,52 мг фосфора на 1 г сухой массы. Камыш активно аккумулирует марганец, ирис - кальций, осока - железо, ряска - медь. В процессе минерального питания высшие водные растения поглощают и утилизируют в своих органах значительное количество веществ. Высшие водные растения способны аккумулировать радионуклиды (цезий - 137, стронций - 90, кобальт - 60). Они утилизируют азот сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений. Извлечение азота из сточных вод биологических прудов с помощью высших водных растений улучшает качество воды. Кислород циркулирует по полым стеблям и проходит в корни по воздухопроводящим побегам, а густые мочковатые водно-воздушные корни растений, как своеобразный механический фильтр, задерживают взвешенные в воде частицы и очищают от них воду. Очень ценна способность тканей тростника детоксицировать различные ядовитые соединения. Достаточно высокие концентрации аммиака, фенола, свинца, ртути, меди, кобальта, хрома не сказываются заметно на его росте и развитии.

 Доказано, что высшие водные  растения способны извлекать  из воды относительно большие  количества урана, радия, тория. В  растениях тростника, произрастающего  на участках, которые подвергаются  воздействию загрязненных вод, накапливается  к концу вегетации примерно  в 4 раза больше железа, кальция - в 100 раз, магния - в 1,2, азота - в 1,5, фосфора - в 1,3 раза больше, чем в растениях, не подвергающихся влиянию сточных  вод.

 Таким образом, наиболее рациональными  способами очистки сточных вод  являются биологические, с использованием  фитотехнологий, то есть методов очистки сточных вод, основанных на использовании процессов природной самоочистки водных объектов, с использованием высшей водной растительности, водной микрофлоры и микроорганизмов.

 Целью исследования было  изучение процесса фитоочистки сточных вод по извлечению бензола. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

 

выбор метода анализа воды на основной загрязнитель;

 

выявление оптимальных условий для проведения эксперимента: температура, перемешивание, освещенность, аэрация;

 

изучение процесса фитоочистки воды от органических примесей с учетом возможного действия микроорганизмов.

 

1. Способы биологической очистки  сточных вод на предприятиях

 

Существуют различные варианты очистки и доочистки сточных вод с применением высшей водной растительности. Известно устройство доочистки сточных вод с применением высших водных растений на фитофильтрах различной производительности, с использованием системы "биоплато", в биопрудах, выполненных в виде резервуара, имеющего устройства для рассредоточенного напуска сточных вод и выпуска сточных вод.

 

1.1 Доочистка с использованием  биоплато

 

В качестве одного из основных составляющих инженерно-биологических сооружений для очистки загрязненных возвратных вод - закрытого биоплато гидропонного типа (рис. 1).

 

 Рис. 1. Биоплато гидропонного типа

 

Процесс кондиционирования возвратных вод - восстановления их биологической полноценности - сопровождается существенным снижением загрязненности воды трудноокисляемыми органическими примесями, происходящим в результате жизнедеятельности биоценоза иммобилизированных на инертном субстрате засыпки дренажных систем (щебень, шлак) микроорганизмов-деструкторов этих загрязнений, так и поглощения корневой системой высших водных растений.

 

Эффективность этого процесса может быть интенсифицирована внесением в прикорневую зону высших водных растений специальных биопрепаратов с микроорганизмами-деструкторами.

 

Практическое использование биологических плато для решения большой проблемы современности - проблемы чистой воды в ее биологическом аспекте особенно актуально в техногенно-перегруженных регионах.

 

В комплекс очистных сооружений биоплато входят такие элементы: отстойник-септик; блок обезвоживания осадка отстойника; фильт-рационные блоки, предназначенные для удаления мелких фракций взвешенных веществ и растворенных примесей; блок поверхностного биоплато, предназначенного для более глубокой очистки от растворенных примесей и удаления мелких фракций взвешенных веществ, которые представляют собой искусственные или естественные плантации высших водных растений (камыш, осока, рогоз и др.). Существуют также наплавные и русловые биоплато, очищающие воду от поверхностных и растворенных примесей. Они представляют собой сооружения из плавающей сетки, в ячейках которой укореняются водные растения с развитой корневой системой.

 Схема очистных сооружений, количество, конструкция и размеры  отдельных элементов биоплато устанавливаются с помощью матема-тической модели, исходя из требований к качеству сточных вод, которые очищаются.

 

В зависимости от гидрогеологических условий местности блоки могут дополнительно оборудоваться противофильтрационным экраном, который исключает возможность загрязнения подземных вод.

 

 Рис. 2. Схема комплекса очистки  сточных вод фитотехнологией «Био-плато»

 

По окончанию строительства очистных сооружений выполняется благоустройство ближайшей территории с посадкой деревьев и многолетних трав по контуру площадки сооружений и на откосах и бермах блоков. Сооружения биоплато удачно вписываются в рельеф местности, представляют будто часть ландшафта.

 

Комплекс очистных сооружений биоплато круглогодично работает как саморегулирующая система. Поступление сточных вод с одного блока сооружений к другому осуществляется самотеком. Подача сточных вод на очистку осуществляется таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия развития высшей водной растительности на поверхности блоков сооружений. Исследования по определению эффективности использования биоплато в восстановлении возвратных вод завода как биологически полноценной среды обитания гидробионтов, проведенные с использованием в качестве тест-объектов беспозвоночных ракообразных, показали, что восстановленные на биоплато возвратные воды не выявляют отрицательного влияния на жизнеспособность тест-организмов даже в хроническом эксперименте (на протяжении месяца наблюдений).

 

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что извлечение загрязняющих веществ из воды системой "биоплато" происходит путем прямого поглощения корнями высших водных растений растворенных в воде минеральных веществ, в том числе биогенных элементов. При этом в водоемы и подземные воды поступают стабильно восстановленные возвратные воды, что предотвращает загрязнение окружающей среды аварийными сбросами и существенно снижает риски возникновения чрезвычайных ситуаций от сброса недостаточно очищенных традиционными способами возвратных вод, так как на эффективность работы биоплато не влияют перебои в подаче электроэнергии. Кроме того, они обладают значительной буферностью и выдерживают значительные колебания концентраций примесей на входе без существенного ухудшения качества возвратных вод на выходе.

 

Зеленая масса высших водных растений с биоплато легко убирается и может быть использована как зеленый корм или при компостировании совместно с осадками сточных вод для получения компоста с высокими удобрительными свойствами [3].