Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к устройствам комплексной очистки сточных вод и может быть использовано для очистки поверхностных стоков дождевых и талых вод с загрязненных тяжелыми металлами территорий горно-перерабатывающих, металлургических предприятий.

Известна система биологической очистки сточных вод на откосах ущелья рек, в частности поверхностных загрязненных вод, сливающихся в горные реки, за счет чего повышается эффективность и интенсификация очистки воды. Устройство содержит каналы с растениями, ограниченные блоками и уложенные на габионной кладке. Дно канала представляет собой почвенный слой на фильтре из песчано-гравийного материала. Вода, протекая через каналы, фильтруется через слой, фильтр и габионную кладку. Каналы сообщены друг с другом через габионный веерообразный водослив. Габионная кладка работает как биофильтр. Изобретение позволяет сократить эксплуатационные, энергетические и капитальные затраты, а также повышает качество сливающихся в реку поверхностных вод (RU 1495314, C02F 3/32, опубл. 23.07.1989 г.).

Недостатком устройства является его сложность, повышенная трудоемкость по его обслуживанию.

Наиболее близкой к заявляемому является система отвода и очистки с автомобильных дорог, откосов, кюветов, застроенных территорий, промплощадок и др. стоков дождевых, талых и поливомоечных вод. Система содержит растения-биоаккумуляторы, террасы сорбционно-фильтрующих модулей с сорбционной загрузкой, которые заполнены природным сорбентом. В системе днище, стенки и фильтровальные элементы всех сооружений системы выполнены из природных проницаемых материалов (патент РФ №2137884, E03F 1/00, опубл. 20.09.1999 г.).

Недостатком известной системы является сложность ее конструкции, что приводит к большим капитальным затратам. Также известная система отвода и очистки поверхностного стока не рассчитана на очистку сильнокислых стоков.

Задачей предложенного изобретения является повышение качества очистки сточных вод, в том числе сильнокислых, от тяжелых металлов за счет использования сорбционно-фильтрующих модулей, фильтра-нейтрализатора, деревянистых растений-биоаккумуляторов и Харовых водорослей.

Это достигается тем, что в системе очистки сточных вод по первому варианту, содержащей последовательно расположенные террасы сорбционно-фильтрующих модулей с сорбционной загрузкой в виде природных сорбентов, расположенные параллельно водному объекту, в междурядье сорбционно-фильтрующих модулей, выполненных в виде габионных конструкций, размещены ряды деревянистых растений-биоаккумуляторов. Конечный сорбционно-фильтрующий модуль соединен с противофильтрационной габионной конструкцией из бутового камня с пропиткой из горячей песчано-битумной мастики, выполняющей функцию берегоукрепления, а у его основания в водоеме высажены Харовые водоросли. Для предотвращения фильтрации загрязненного стока нижние слои почвогрунтов изолированы экранирующим слоем глины с коэффициентом фильтрации Кф=0,005 м/сут.

По второму варианту система очистки сточных вод содержит последовательно расположенные террасы сорбционно-фильтрующих модулей с сорбционной загрузкой из природных сорбентов, расположенные параллельно водному объекту. Последовательно размещенные линейные ряды деревянистых растений-биоаккумуляторов и размещенные между ними ряды сорбционно-фильтрующих модулей с сорбционной загрузкой из природных сорбентов выполнены в виде габионных конструкций, выступающих над поверхностью почвогрунта на высоту не менее 15 см, при этом в первом междурядье сорбционно-фильтрующих модулей установлен фильтр-нейтрализатор, выполненный в виде габионной конструкции с сорбционной загрузкой из осадочных горных пород, состоящих преимущественно из кальцита. Конечный сорбционно-фильтрующий модуль соединен с противофильтрационной габионной конструкцией из бутового камня с пропиткой из горячей песчано-битумной мастики, выполняющей функцию берегоукрепления, а у ее основания в водоеме высажены Харовые водоросли. Ряды деревянистых растений-биоаккумуляторов, ряды сорбционно-фильтрующих модулей и фильтр-нейтрализатор изолированы от нижних слоев грунта экранирующим слоем глины.

Наличие деревянистых растений, нескольких рядов сорбционно-фильтрующих модулей с загрузкой в виде габионных конструкций с природными сорбентами и фильтра-нейтрализатора с загрузкой из осадочных горных пород, состоящих преимущественно из кальцита, и высаживание Харовых водорослей позволяют максимально повысить качество очистки как слабокислых, так и сильнокислых поверхностных сточных вод от тяжелых металлов. Деревянистые растения-биоаккумуляторы снижают скорость стока и выполняют вспомогательную функцию очистки стока путем фитосорбции.

Выполнение габионных конструкций выступающими над поверхностью почвогрунта на высоту не менее 15 см позволяет перевести поверхностный сток в фильтрационный.

Использование предлагаемой системы очистки поверхностного стока снижает капитальные затраты, уменьшает эксплуатационные расходы за счет упрощения конструкции системы очищения стоков при фильтрации через растения-биоаккумуляторы, габионные конструкции и нейтрализацию стоков через фильтр-нейтрализатор.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана схематически система очистки слабокислых или нейтральных поверхностных сточных вод от тяжелых металлов (вариант 1), на фиг. 2 показана схематически система очистки сильнокислых поверхностных сточных вод от тяжелых металлов (вариант 2).

Система (вариант 1) содержит последовательно расположенные от стока сорбционно-фильтрующие модули 1 с сорбционной загрузкой из природных сорбентов (глауконит, опока и т.д) или модифицированных сорбентов в виде композиций фитосорбентов и природных минералов (древесные опилки + глауконит и т.д.), между которыми высаживаются растения-биоаккумуляторы 2 (Siringa vulgaris L., Crataegus sanguinea Pall и т.п.); экранирующий слой 3 из глины с коэффициентом фильтрации К_ф=0,005 м/сут, для предотвращения фильтрации загрязненного стока в нижние слои почвогрунтов; конечного сорбционно-фильтрующего модуля 4, встроенного в противофильтрационную габионную конструкцию 5 из бутового камня с пропиткой из горячей песчано-битумной мастики для доочистки стоков перед выпуском в водоем 6 через водослив 7. У основания габионной конструкции 5 предусмотрен посев Харовых водорослей 8 (Nitella flexilis и т.д.) для последующей доочистки в зимнее время года.

В варианте 2 для нейтрализации сильнокислых стоков предусматривается использование фильтра-нейтрализатора 9 из осадочных горных пород, состоящих преимущественно из кальцита, расположенного в первом междурядье сорбционно-фильтрующих модулей 1.

Система работает следующим образом.

Вариант 1. Загрязненный тяжелыми металлами поверхностный сток поступает на сорбционно-фильтрующий модуль 1, где часть стока после первой линии сорбционно-фильтрующих модулей переходит в фильтрационный сток, а часть стока продолжает перемещение по поверхности почвогрунта через растения-биоаккумуляторы 2 до его фильтрации в конечном сорбционно-фильтрующем модуле 4. Высота выступа модуля над поверхностью почвогрунта не менее 15 см с целью перевода поверхностного стока в фильтрационный. После фильтрации вода поступает в водослив 7, который встроен в противофильтрационную габионную конструкцию 5 из бутового камня с пропиткой из горячей песчано-битумной мастики, выполняющую функцию берегоукрепления. Для предотвращения фильтрации в глубокие слои грунта предусмотрен экранирующий слой из суглинков 3, высота слоя не более 500 мм. В водном объекте 6 у основания габионной конструкции 5 предусмотрен посев Харовых водорослей (Nitella flexilis и т.д.) 8 для последующей доочистки и очистки в зимнее время года.

Вариант 2. В случае присутствия сильнокислых стоков очистка производится согласно первому варианту, но для дополнительной нейтрализации стока предусмотрено использование фильтра-нейтрализатора 9, состоящего из осадочных горных пород (например, известняк и т.п.) с К_ф=10-20 м/сут, заключенных в сетчатый коробчатый контейнер, оборудованного в первом междурядье модулей.

Проведенные натурные исследования свидетельствуют о высокой эффективности данных устройств. В таблице представлены результаты повышения эффективности очистки кислых сточных вод от тяжелых металлов до и после очистки по варианту 2.

После использования фильтрующий материал и опавшие листья растений утилизируются путем сжигания в пиролизных печах на промышленных предприятиях.

Предлагаемая система позволяет осуществить эффективную очистку стоков и повысить качество поверхностных вод путем снижения концентрации тяжелых металлов в стоке до предельно допустимых концентраций (ПДК_{рыб.хоз}).