Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к комплексной очистке поверхностных сточных вод и может быть использовано для очистки и доочистки промышленных сточных вод и поверхностных стоков, на предприятиях горно-перерабатывающей, металлургической и нефтехимической промышленности, содержащих в своем составе тяжелые металлы и нефтепродукты.

Известен биологический пруд (RU 51017, C02F 3/32, 2005 г.), содержащий водоем с подводными многоуровневыми дамбами, выполненными в виде многослойного горизонтального фильтра, на дамбы на разных уровнях высажена водная растительность, а на междамбовых участках заселены растения гидрофиты. Каждый уровень дамбы состоит из горизонтального фильтрующего слоя загрузки, на верхней части которого высажена высшая водная растительность. Фильтрующие уровни загрузки состоят из различных материалов - инертных, или сорбционных и ионообменных. Недостатком данного биологического пруда является усложненная конструкция фильтрующих дамб, что влечет за собой сложность в регенерации или утилизации отработанных сорбентов, так как их сорбционная активность не долговечна. Существенным недостатком является недостаточная степень очистки сточных вод от тяжелых металлов в условиях сильнокислых стоков, плохо поглощаемых водной растительностью, микроорганизмами или сорбентами.

Известно устройство для очистки сточных вод (RU 92418, C02F 3/32, 2005 г.), представляющее собой русловое биоплато с входом и выходом, имеющее трапецеидальное сечение, и с донным грунтом, содержащим осадочную опалкристобалитовую породу Закеевского месторождения Калужской области, на котором высажены водные растения. Это устройство недостаточно эффективно очищает сточные воды от тяжелых металлов выбранными макрофитами в сильнокислых средах.

Наиболее близким к заявляемому является система очистки сточных вод на предприятиях нефтяной, нефтехимической промышленности (RU 49526, C02F 3/32, 2005 г.). Система содержит последовательно соединенные между собой водосточный коллектор, отстойную камеру и биоплато с высшей водной растительностью. Стенки отстойной камеры и биоплато выполнены из габионных конструкций в виде заполненных камнями сетчатых коробчатых контейнеров, внешние границы которых образованы каменным материалом изверженных и/или метаморфических пород, а внутреннее пространство заполнено известняком, при этом в биоплато введены микрофлора и микроорганизмы, имеющие в своем составе бактерии псевдомоноса, родокков и дрожжей кандида и других микроорганизмов-деструкторов нефтяных углеводородов.

Однако эта система обеспечивает лишь минимальную очистку сточных вод от тяжелых металлов и недостаточно эффективную очистку сточных вод от нефтепродуктов, а также трудоемка в обслуживании.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки сточных вод от тяжелых металлов и нефтепродуктов.

Это достигается тем, что в системе очистки сточных вод, содержащей последовательно расположенные от стока фильтрующие элементы, биопруд и водоотвод, согласно изобретению в качестве фильтрующих элементов система содержит фильтрационную секцию, заполненную известняком с коэффициентом водопроницаемости Кф=10-20 м/сут, и фильтрующий модуль в виде заключенного в сетчатые коробчатые контейнеры материала на основе дунитов, при этом в биопруд высажены макрофиты в виде комплекса гидатофитов, гидрофитов, гелофитов, дно и стенки биопруда и фильтрационной секции выполнены из экранирующего слоя суглинков (вариант 1). В варианте 2 в качестве фильтрующих элементов система содержит фильтрационную секцию, заполненную гравием с коэффициентом водопроницаемости Кф=10-20 м/сут и нефтедеструкторами, отгороженную от биопруда барьером в виде стальных сеток, при этом в биопруд высажены макрофиты в виде комплекса гидатофитов, гидрофитов, гелофитов, дно и стенки биопруда и фильтрационной секции выполнены из экранирующего слоя суглинков, в качестве фильтрующих элементов система содержит фильтрационную секцию, заполненную гравием, и в случае присутствия нефтепродуктов в стоке может содержать нефтедеструкторы.

Технический результат - интенсификация биологических процессов в биопруду за счет предварительной фильтрации через известняк и дуниты для повышения pH сильнокислых стоков (вариант 1) или предварительной фильтрации через гравий и нефтедеструкторы для очистки слабокислых и нефтесодержащих сточных вод (вариант 2) и специального подбора растений и микроорганизмов.

Фильтрация сильнокислых сточных вод через фильтрационную секцию, заполненную известняком, способствует повышению pH стоков.

Последующая фильтрация через фильтрационный модуль, заполненный материалом на основе дунитов, является вспомогательной для нормализации pH в сильнокислых стоках.

Фильтрация слабокислых сточных вод через фильтрационную секцию, заполненную гравием и нефтедеструкторами, способствует предварительной обработке стока от механических загрязнений, и при необходимости задерживать и окислять нефтепродукты, находящиеся в промышленном стоке совместно с тяжелыми металлами.

Наличие в биопруду макрофитов способствует минимизации тяжелых металлов в стоке за счет биоаккумуляции.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана схема очистки сильнокислых сточных вод (вариант 1) в разрезе, на фиг. 2 - схема очистки слабокислых сточных вод (вариант 2) в разрезе.

Система (вариант 1) содержит последовательно расположенные от стока фильтрационную секцию 1, заполненную известняком с коэффициентом водонепроницаемости К_ф=10-20 м/сут, фильтрационный модуль 2, заполненный материалом на основе дунитов, заключенный в сетчатые коробчатые контейнеры, биопруд 3 с растениями-макрофитами в виде комплекса гидатофитов, гидрофитов, гелофитов. Дно и стенки биопруда 3 и фильтрационной секции 1 выполнены из экранирующего слоя суглинков 4. На дне пруда над слоем суглинков 4 расположен слой из осадков природных вод 5 в качестве субстрата для растений. Глубина пруда не менее 1,5-2 м. У противоположной от стока стенке биопруда 3 выполнены дренаж 6 и водоотвод 7. В варианте 2 непосредственно у стока расположена фильтрационная секция 8, заполненная гравием с коэффициентом водонепроницаемости К_ф=10-20 м/сут и нефтедеструкторами, огороженная от биопруда барьером 9 в виде стальных сеток.

Система очистки сточных вод работает следующим образом.

Вариант 1 (фиг. 1)

Поток сильнокислых сточных вод поступает в фильтрационную секцию 1, где происходит повышение pH воды в стоке и задерживаются механические примеси, находящиеся в стоке. Затем вода просачивается в фильтрационный модуль 2, где происходит дополнительная нормализация pH сточной воды. Далее вода поступает в биопруд 3, где происходит очистка стока от тяжелых металлов за счет биоаккумуляции их растениями, после чего сточная вода через дренаж 6 направляется в водоотвод 7 и затем в водный объект.

Вариант 2 (фиг. 2)

Поток слабокислых сточных вод поступает в фильтрационную секцию 8, где происходит очистка от крупных механических примесей. Для окисления нефтепродуктов или их примесей в фильтрационную секцию 8 вводятся нефтедеструкторы Rhodococcus erytropolis. Далее вода поступает в биопруд 3, где происходит очистка стока от тяжелых металлов за счет биоаккумуляции их растениями, после чего очищенная вода через дренаж 6 направляется в водоотвод 7 и затем в водный объект.

Слой суглинков 4 имеет мощность до 500 мм с коэффициентом водонепроницаемости Кф=0,005 м/сут для предотвращения фильтрации воды в нижние слои почвогрунтов и предотвращения контакта укореняющихся водных растений с техногенно-нагруженным грунтом.

Глубина биопруда не менее 1,5-2 м.

Биопруд заселен растениями гидатофитами Potamogeton natans L., Nuphar luteum (L.), гидрофитами - Potamogeton lucens L., Potamogeton perfoliatus L., Potamogeton htctinatus L., Myriophyllum spicatum L. (укореняющиеся) и Ceratophyllum demersum L., Cladophora glomerata (неукореняющиеся), и гелофитами - Acorus calamus, Typha angustifolia, Comarum palustre. Очистка от тяжелых металлов и иных загрязнений в холодное время года осуществляется фильтрующими секциями и Харовыми водорослями - Nitella flexilis.

Водоотвод 7 может устраиваться как в верхней, так и в нижней части биопруда в зависимости от рельефа местности.

В таблице приведены данные по содержанию металлов и нефтепродуктов до и после очистки.

Интенсификация биологических процессов в биопруду происходит за счет предварительной фильтрации через известняк и дуниты для повышения pH сильнокислых стоков (вариант 1) или предварительной фильтрации через гравий и нефтедеструкторы для очистки слабокислых и нефтесодержащих сточных вод (вариант 2) и специального подбора растений и микроорганизмов. Таким образом повышается эффективность очистки сточных вод от тяжелых металлов и нефтепродуктов.