Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА С ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к снижению загрязнения водных объектов стоком с поверхности автомобильных дорог.

Известен способ защиты водного объекта (водоема, водотока) от загрязнения, включающий устройство в теле массива откоса водного объекта дренажных элементов в один или несколько ярусов, состоящих из рабочих и отводящих частей, а также технических площадок с твердым покрытием. С каждой технической площадки в массиве откоса ниже отводящих частей дренажных элементов устраивают сборные емкости с открывающимися крышками для перехвата фильтрующегося грунтового водного потока, загрязненного вредными веществами, из которых производят откачку загрязненного профильтровавшегося грунтового потока. Способ обеспечивает повышение эффективности защиты водного объекта (водоема) от попадания в него загрязняющих веществ из загрязненных грунтовых вод (см. патент РФ №2392375, МПК E02B 3/04, опубл. 2010 г.).

Недостатками данного способа является необходимость последующей доочистки загрязненных сточных вод, а также необходимость расходов на сооружение и содержание сборных емкостей.

Известен способ, реализуемый в системе отвода и очистки поверхностного стока дождевых, талых и поливомоечных вод с поверхности автомобильных, железных дорог, с застроенных территорий, промплощадок и др., принятый в качестве прототипа. Способ заключается в сборе поверхностного стока с гидроизолированием системы водосточных коллекторов, с последующей грубой и тонкой очисткой стоков методом отстаивания в отстойной камере и фильтрации в дополнительных фильтровальных камерах с использованием многослойного природного фильтрующего материала, после которых очищенный сток поступает на мелководное биоплато (см. патент РФ №2200802, МПК E03F 1/00, опубл. 2003). Способ позволяет осуществлять очистку стока от крупных механических примесей, а также от взвешенных частиц и связанных с ними нефтепродуктов.

Недостатком описанного способа является отсутствие очистки стока от растворенных в нем металлов, а также сложность осуществляемого процесса очистки за счет необходимости строительства сложных гидротехнических элементов, составляющих систему очистки.

Технической задачей изобретения является упрощение процесса очистки поверхностного стока за счет построения и использования более простой фильтрационной системы, обладающей высокой сорбционной емкостью, а также повышение качества очистки за счет очистки поверхностного стока от растворенных металлов при одновременном повышении эрозионной устойчивости поверхности откосов.

Решение поставленной технической задачи достигается реализацией способа очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог, включающего построение и использование фильтрующей системы на поверхности грунтовых откосов, согласно изобретению в качестве фильтрующей системы используют верхний слой грунта откоса, обработанный водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина в массовом соотношении 1:3.5-4.5, после насыщения сорбционной емкости обработанного грунта его удаляют и утилизируют или регенерируют.

Поставленная техническая задача решается за счет использования в качестве фильтрующей системы грунта откосов самого дорожного полотна, что не требует дополнительного обустройства откосов. Кроме того, компоненты водного раствора, которым обрабатывают верхний слой грунта, являются легкодоступными веществами. При этом процесс приготовления полиэлектролитного комплекса не представляет особой сложности. То есть по сравнению с прототипом упрощается процесс очистки загрязненного поверхностного стока. Фактическая оценка показала, что слой грунта, пропитанный предложенным водным раствором, обладает повышенной сорбционной емкостью в течение значительного периода его использования. Кроме этого, слой грунта позволяет задерживать взвешенные вещества и нефтепродукты, содержащиеся в сточных водах, и, связывая частицы почвы между собой, повышает эрозионную устойчивость откосов автомобильных дорог.

Способ очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог включает построение и использование фильтрующей системы на поверхности грунтовых откосов. Согласно изобретению в качестве фильтрующей системы используют верхний слой грунта откоса, обработанный водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина в массовом соотношении 1:3.5-4.5. После насыщения сорбционной емкости обработанного грунта его удаляют и утилизируют или регенерируют.

Способ реализуется следующим образом.

Загрязненный поверхностный сток поступает с поверхности автомобильных дорог в теплое время в фильтрующую систему, т.е. на грунтовый откос, который заблаговременно с помощью дорожной техники обрабатывают водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина, выдерживая их массовое соотношение 1:3,5-4,5 в зависимости от типа грунта (Таблица 1). Содержащиеся в поверхностном стоке с дорог ионы тяжелых металлов образуют с полиэтиленполиамином особо устойчивые (хелатные) соединения, что делает ионы тяжелых металлов недоступными для растений. Нефтепродукты и взвешенные вещества задерживаются верхним слоем обработанного грунта за счет буферных способностей почвы. Кроме своей прямой функции нанесенный полиэлектролитный комплекс также играет роль пылеосадительного вяжущего, что благоприятно сказывается на эрозионной устойчивости

Когда система «полиэлектролитный комплекс+грунт» приближается к насыщению своей сорбционной емкости, ее необходимо удалять с придорожных откосов и утилизировать или регенерировать. Обработка грунта может быть выполнена следующими способами: захоронение загрязненного грунта; регенерация с использованием природных сорбентов, применение биологических способов очистки; перемешивание загрязненного грунта с чистым грунтом до получения необходимых значений по загрязняющему компоненту; извлечение тяжелых металлов с помощью технологии, основанной на электрохимических методах; регенерация грунта с помощью химических реактивов, например азотной кислоты, в аппаратах с псевдоожиженным слоем.

В расположенной ниже Таблице 2 приведены результаты опытов по определению качества очистки поверхностного стока от ряда ионов тяжелых металлов, а также фактическая сорбционная емкость фильтрационной системы по каждому металлу в зависимости от типа грунта и ее процентное насыщение в год.

Предполагается, что полиэлектролитный комплекс будет сосредоточен в верхнем слое почвы откоса высотой 2 см. Расход полиэлектролитного комплекса на 1 га площади откосов будет составлять 50 кг.

Для приведенных в таблице типов грунтов можно сделать вывод, что по рассматриваемым загрязнителям система «полиэлектролитный комплекс+грунт» весьма эффективна, и минимальный срок службы до достижения насыщения сорбционной емкости в случае с песком составит порядка 10 лет, в случае наиболее распространенных типов грунтов - супесей и суглинков, этот период достигает 20-25 лет.

Качество очистки от нефтепродуктов и взвесей определялось в зависимости от буферной способности почвы и составляет порядка 75-80% для нефтепродуктов, 80-85% - для взвесей, соответственно.

Преимущества данного изобретения заключаются в простоте приготовления фильтрующего состава и его использования, доступности компонентов полиэлектролитного комплекса, а также в отсутствие необходимости возведения в полосе отвода инженерных конструкций, требующих значительных конструкционных и эксплуатационных затрат при строительстве и последующей эксплуатации. Кроме того, изобретение характеризуется высокой ионообменной способностью, повышающей эффективность сорбции тяжелых металлов, а также возможностью очистки поверхностного стока от нефтепродуктов и взвешенных веществ за счет буферных свойств почвы.

Полученный полиэлектролитный комплекс можно разбавлять водой, а не растворами солей, что позволит избежать засоления почв. Кроме того, полиэтиленполиамин образует особо устойчивые (хелатные) комплексы с ионами тяжелых металлов, делая их недоступными для растений.

Также полиэлектролитный комплекс связывает частицы обработанной почвы между собой, повышает эрозионную устойчивость откосов автомобильных дорог.

Таким образом, изобретение позволяет упростить процесс очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог за счет построения и использования более простой фильтрационной системы, обладающей высокой сорбционной емкостью, а также добиться повышения качества очистки за счет очистки поверхностного стока от растворенных металлов, при одновременном повышении эрозионной устойчивости поверхности откосов.