ОТСТОЙНИК Российский патент 1997 года по МПК B01D21/00 B01D36/04 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности обработки воды или отстоя сточных вод.

Цель изобретения: повышение степени очистки.

Типовая технологическая схема очистки сточных вод, будь то физико-механический или физико-химический способы очистки, предусматривает типовой набор конструктивных элементов гидротехнических сооружений в виде прудов отстойников накопителей, хвосто- и шламохранилищ, где главным элементом является дамба с водонепроницаемым ядром из глинистых материалов и откосами, выполненными из каменной наброски, представленной обычно щебнем, дробленой скальной породой, отходами вскрыши [1] Типовая схема предусматривает также наличие блока реагентного хозяйства, где в качестве реагентов могут использоваться известь, сернокислые добавки алюминия и железа, полиакриламид и т.д. Эти коагулянты интенсифицируют процессы осветления и осаждения, переводят соли металлов в нерастворимые соединения, т.е. способствуют их выпадению в нерастворимый осадок. Используемые реагенты-коагулянты перед подачей их непосредственно в очищаемые сточные воды (в пруд-отстойник) в блоке реагентного хозяйства перемешиваются, дозируются и затем вводятся в накопитель сточных вод [2]
Важным условием при выборе места размещения прудов-отстойников-накопителей, шламо- и хвостохранилищ является наличие благоприятных грунтов в основании этих сооружений (суглинки, глины) во избежание фильтрации при их эксплуатации, в противном случае приходится снимать верхний слой грунта и сооружать искусственное ложе из глинистых материалов, что ведет к удорожанию строительных работ.

Предложенная автором новая конструкция отстойника (фиг. 1) содержит емкость накопления и отстоя сточных вод, кольцевую дамбу с водонепроницаемым ядром 1 из глинистых материалов; откосы дамбы выполнены: внешний 2 из каменной наброски, представленной щебнем, дробленой скальной породой, отходами вскрыши, внутренний 3 из активного материала, например из некондиционного, несортированного известняка, отходов дробильно-сортировочных фабрик, отходов при разработке известняковых карьеров и т.д. Внутренние фильтрующие элементы представляют собой кольцевые дамбы уменьшенного типоразмера 5, выполненные также из активного материала, но без глиняного ядра, что и обуславливает эффект фильтрации. Ложе пруда-отстойника 4 засыпают активным материалом на высоту 30 50 сантиметров. Основная и фильтрующие дамбы (в зависимости от объема и состава стоков, главным образом от величины, pH фильтрующих дамб может быть от одной до нескольких) соединены между собой технологическими перемычками 6, необходимыми на период строительства сооружения и, в дальнейшем, для производства различного рода работ, например визуального контроля за состоянием сооружения в целом, отбора проб и т.д. Технологические перемычки выполнены также из активного материала и являются дополнительными фильтрующими элементами.

Все вместе взятое позволяет типовой пруд-накопитель сточных вод из пассивной конструкции в технологической цепи превратить в активное звено очистки существующих сегодня технологий.

В качестве активного материала используют известняк, из него выполнены внутренний откос основной дамбы, внутренние фильтрующие элементы, перемычки и активный слой ложа пруда-накопителя. Предложенная конструкция дамбы активного типа пригодна для очистки сточных вод любого состава, но особенно эффективна для кислых сточных вод, например для очистки рудничных или карьерных стоков медьсодержащих месторождений с низкой величиной pH (от 2 до 5).

Работа предложенной конструкции.

Кислые или чуть раскисленные стоки в промежуточной емкости при карьерном водоотливе, например, поступают во внутренний центральный сектор 7, фиг. 2, (кольцевую дамбу из активного материала известняка), что приводит к активизации физико-химических процессов (реакций). Часть кислого стока вступает в химические реакции перевода солей тяжелых металлов в нерастворимые соединения и они выпадают в осадок, другая часть, фильтруясь и оставив в теле сектора другие вредные вещества, например, мехвзвесь, поступает в другой кольцевой сектор 8 и, таким образом, постепенно нейтрализуясь, освобождаясь от вредных примесей и поднимая величину pH до 6-8, заполняет емкость основной дамбы 9, где также происходят процессы дальнейшей нейтрализации и повышение величины pH до нормативной за счет активного материала на внутреннем откосе 3 дамбы и ложе 4 пруда-накопителя.

В результате реакций нейтрализации получается нерастворимый осадок в виде гипса и других соединений ценный побочный продукт, который можно будет использовать по окончании срока эксплуатации очистных сооружений. Образующийся слой гипса на ложе пруда-накопителя практически сводит на нет донную фильтрацию из пруда-накопителя, свойственную всем гидротехническим сооружениям, в результате чего подтопление близлежащей территории и распространение ареала химического загрязнения кислыми токсическими стоками за счет ликвидации утечек прекращается.

Для получения большего эффекта рекомендуется во вспомогательных сооружениях в виде нагорных и дренажных канав для сбора поверхностного и подотвального стоков, фильтрационных утечек их днища также покрыть слоем активного материала средне- и крупнообломочным известняком в этом случае тоже получим эффект предварительного раскисления стоков.

Кажущееся увеличение затрат при строительстве такой дамбы оборачивается при эксплуатации всего очистного сооружения в целом существенным снижением годовых эксплуатационных затрат за счет:
а) сокращения применения реагентов, часто дорогих и остродефицитных (извести, известковой пыли, полиакриламида, алюмосиликатных добавок Fe, Al), или при достижении требуемой величины pH в 6 8 непосредственно в пруду-накопителе отказ от блока реагентного хозяйства совсем;
б) уменьшения численности обслуживающего персонала, упрощения самой технологии очистки, и т.д.

Существующая традиционная технология очистки сточных вод (особенно кислого состава) не позволяет сегодня достичь жестких нормативов по качеству очистки таких стоков при их сбросе в водоем и водотоки рыбохозяйственного значения. На предприятия налагаются огромные штрафы, платежи за сверхнормативное загрязнение водоемов достигают значительных сумм и "съедают" всю прибыль этих предприятий. Предложенная конструкция дамбы активного типа в технологической цепочке с пробивающим себе дорогу в производство электрокоагуляционным методом позволяет достичь требуемых нормативов и избавить предприятия от многомиллионных штрафов.

Очищенные таким образом сточные воды можно без ущерба природной среде сбрасывать в водоемы и водотоки любой категории или использовать для внутризаводских нужд в замкнутом водообороте и т.д.

Использование: для отстоя сточных вод. Сущность изобретения: отстойник для очистки сточных вод состоит из емкости для сбора и отстоя сточных вод, насыпной дамбы, внутренних кольцевых дамб и перемычек, играющих роль фильтрационных элементов и выполненных из активного материала. В качестве материала используют известняк. Из него выполнены внутренний откос дамбы, внутренние фильтрующие элементы и активный слой ложа пруда-накопителя. Кислые и раскисленные стоки поступают во внутренний центральный сектор, что приводит к активизации физико-химических процессов, затем стоки поступают в другой кольцевой сектор и, постепенно нейтрализуясь, заполняют емкость основной дамбы, где за счет активного материала на внутреннем откосе дамбы и ложе пруда-накопителя происходят процессы дальнейшей нейтрализации. В результате реакций нейтрализации получается нерастворимый осадок в виде гипса на ложе пруда-накопителя, что практически сводит на нет донную фильтрацию, свойственную подобным гидротехническим сооружениям. Гипс как ценный продукт можно использовать по окончании срока эксплуатации очистных сооружений. 2 ил.

Отстойник, включающий емкость для сбора, усреднения и осаждения, насыпную дамбу с водонепроницаемым ядром и каменной наброской откосов, отличающийся тем, что он снабжен расположенными в емкости кольцевыми дамбами уменьшенного размера и перемычками, играющими роль фильтрующих элементов, а внутренний откос основной дамбы, ложе отстойника и фильтрующие элементы выполнены из активного материала.