Способ очистки русел малых рек Российский патент 2003 года по МПК E02B3/02 E02B15/00 

Изобретение относится к городскому хозяйству и может быть использовано для очистки рек в черте города, уничтожения илов из отстойников систем городских очистных сооружений и предприятий и для ликвидации свалок.

Известны способы и установки для очистки рек, озер и каналов с помощью земснарядов, землечерпалок в комплексе с баржами, которые вывозят пульпу к местам сброса или захоронения. Устройства очищают реку от донных отложений, но вода в реке остается загрязненной. Обычно чистку рек начинают с устья и поднимаются вверх по течению (Водоотведение и очистка сточных вод /Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. и др. -М.: Стройиздат, 1996).

Наиболее близким по существу изобретения является способ очистки русла реки (RU 2086729 С1, 10.08.1997), включающий возведение в русле реки перегораживающих гидротехнических сооружений с регулируемыми водопропускными отверстиями, накопление воды в прудах или водохранилищах выше мест расположения сооружений и формирование водных волн в русле ниже мест расположения сооружений посредством открытия водопропускных отверстий в сооружениях. Открытие водопропускных отверстий осуществляют последовательно и с очередностью, начиная с сооружения, расположенного в низовье реки, и кончая сооружением, расположенным в верховье реки, а при малом наполнении прудов или водохранилищ с обратной очередностью, начиная с сооружения, расположенного в верховье реки, и кончая сооружением, расположенным в низовье реки. Очистка реки осуществляется за счет смывания ила и донных отложений.

Способ имеет следующие недостатки, снижающие эффективность очистки:

1. Ил не удаляется из реки, а взмучивается, переносится с места на место и уходит обратно в реку.

2. Не удаляются крупные донные отложения.

3. Не предусматривается эффективное обезвреживание донных осадков.

4. При сбрасывании сильно замутненной воды из первой секции во вторую, уже заполненную, произойдет ее переполнение, и такой же объем слегка разбавленной мутной воды уйдет в русло реки.

Задачей изобретения является очистка русла малой реки, обезвреживание ее донных осадков, предотвращение попадания вредных веществ в реку, выделение вредных компонентов и использование обезвреженных донных осадков для формирования нового дна реки.

Указанная задача решается тем, что в известном способе очистки русла малой реки, включающем разгораживание реки на секции, выборку донных отложений и сброс избыточных вод, очистку реки начинают с истока путем разгораживания участка русла реки на секции поперечными от берега до берега временными запрудами, число которых составляет шесть и более. Последнюю по течению реки в разгороженном участке используют как барьер для предотвращения прорыва воды сверху и для подготовительных работ по уборке поверхности реки. Следующую, выше последней, - для разработки и удаления донных отложений. Третью - для отмывки глыб и гравия от ила и накопления пульпы. Четвертую - для выделения из пульпы песка. Пятую - для отстаивания воды от остатков ила. Шестую - для формирования нового дна из глыб, гравия и песка и заполнения ее технически чистой водой. Продукты выборки донных отложений отмывают от ила с последующим его обезвреживанием в аппаратах активации процессов и выделением смеси соединений вредных компонентов.

Отмытые от ила крупные камни, гравий и песок укладывают вновь на очищенное от осадка дно реки.

Все продукты обработки донных отложений, кроме металлолома и смеси соединений тяжелых металлов, используют вновь для формирования участка нового дна реки, предварительно очищенного от осадка.

Для пропуска избыточных вод реки применяют разборный секционный желоб, а для компенсации залповых сбросов воды в реку используют дополнительный насос и водовод, которые располагают параллельно желобу.

По выполнении всех операций участки смещаются вниз по реке на длину одного участка. Предусматривается отмывка от ила и обезвреживание ила от вредных компонентов. Смесь вредных компонентов отделяется и отправляется на продажу или на переработку.

Для реализации поставленной задачи перед началом очистки реки необходимо полностью замуровать все выходные отверстия магистралей, сбрасывающих стоки промышленных предприятий и ливневые воды на всех участках реки, выше технологически разгороженного участка русла реки - "захватки", где будут проводиться работы.

Общая схема очистки представлена на фиг.1.

Аппаратурно-технологическая линия очистки реки представлена на фиг.2.

Реку 1 очищают таким образом, чтобы находящиеся выше притоки 2 не вносили стоки в зону разгороженного участка русла реки 3 и участка 4, уже очищенного. Из разгороженного участка 3 формируют технологические секции 5-10. Секция 5 примыкает к уже очищенному участку 4, а секция 10 - к неочищенному участку реки 11. Секции отделяют друг от друга и от реки 1 гидравлически непроницаемыми перегородками 12, которые могут переноситься на другие участки. При наличии избыточных вод в реке 1 предусматривают обводную магистраль 13 с насосом 14, а также желоб 15, который служит для слива воды реки во время работы в секциях 5-10. Желоб съемный, секционный и расположен на уровне зеркала воды и проходит через специальные отверстия во временных запрудах. После окончания работ в секции 9 перегородку между рекой 1 и секцией 5 снимают вместе с секцией желоба 15 и переносят ниже секции 10. В реку 16 сбрасывают только очищенную воду.

Аппаратурно-технологическая линия очистки реки представлена схемой.

Показана схема очистки на любом участке, причем участок 4 реки 1 уже очищен и наполнен технически чистой водой. Река 1 отделена от секции 5 съемной гидравлически непроницаемой стенкой (запрудой) 12. Технологический разгороженный участок русла реки - "захватка" состоит из 6 секций: секция 5 предназначена для формирования дна реки глыбами, гравием и песком, которые поступают по конвейерам 17, 27. В секции 6 мутную воду отстаивают. В секции 7 отделяют песок в песколовке 18 от пульпы и накапливают обезвреженный шлам. Пульпу при помощи насоса 19 направляют в активный отстойник-гидроциклон 20, а очищенную от шлама воду направляют в секцию 6 для отстоя.

Секция 8 предназначена для отмывки глыб (крупных кусков) и гравия от ила на системе решеток 21, снабженных поворотным желобом. Насосом 22 разубоженный ил и песок с водой направляют в аппарат активации процессов 23. Обработанную пульпу сбрасывают в песколовку 18. В секции 9 выбирают донные отложения техническими устройствами 24 и сбрасывают в подвижной желоб решетки 21.

Секция 10 является подготовительной и служит также для предохранения от прорыва избыточных вод из вышележащих участков.

Для пропуска избыточных вод используют разборный желоб 15. Для удобства монтажа желоба в каждой сменной стенке монтируют патрубок, который устанавливают на уровне зеркала в реке 1. На патрубок надевают разборные секции желоба 15. Для гарантии от перелива воды через запруду 12 устанавливают насос 14, который по обводной линии 13 сбрасывает избыток воды в неочищенную часть реки 11. Для отмывки глыб и гравия от ила используют очищенную воду из желоба 15, которую подают под давлением при помощи насоса 26 в систему форсунок на решетке 21. Очищенную (технически чистую) воду из секции 6 насосом 25 направляют на заполнение секции 5 и в реку 1.

Система очистки работает следующим образом.

В секции 9 выбирают донные отложения при помощи, например, экскаватора, челюстного грейфера, разрыхляя гидромонитором. Твердые части (глыбы, гравий, песок) подают на поворотный лоток решетки 21, установленной в секции 8. На решетке 21 крупные куски и гравий отмывают сильными струями предварительно очищенной воды, подаваемой насосом 26 из желоба 15. При этом отмывают и песок. Отмытые гравий и крупные куски по системе транспортеров 17 направляют в секцию 5, где формируют новое дно реки. Сильно замутненную воду из секции 8 с песком прокачивают через аппарат активации процессов (УАП) 23 насосом 22. Суспензия из воды, отмытого песка и обезвреженного шлама (ила) поступает в песколовку 18 в секции 7. Песок из песколовки 18 направляют транспортером 27 и транспортерами 17 в секцию 5 для формирования дна и для других целей, так как его объем очень велик. Из секции 7 воду, содержащую большое количество ила, насосом 19 подают в активный отстойник-гидроциклон 20, где основную часть обезвреженных вредных соединений тяжелых металлов и небольшое количество тонкой фракции песка отделяют и направляют на переработку. Твердая фаза, выделенная в гидроциклоне 20, представляет собой высокообогащенный концентрат тяжелых металлов, который можно непосредственно направлять на заводы цветной металлургии для выплавки соответствующих металлов и сплавов. Очищенная вода, содержащая малые количества обезвреженного ила, поступает в секцию 6, из которой ее перекачивают в очищенную часть реки 1 или при заполнении подготовленной секции 5. Одновременно с выборкой осадков из секции 9 подготавливают к выборке секцию 10 (срезают растительность, убирают крупные глыбы, покрышки и т.п.).

После окончания работ в секции 15 землеройную технику перемещают на секцию 17 и устанавливают (переносят) запруду и образуют новую секцию ниже по течению реки. Все механизмы соответственно смещаются по течению реки на одну секцию. К этому времени подготавливают дно секции 6 для укладки глыб, гравия и песка. Соответственно все остальные секции приобретают новые функции, которые ранее имели рядом расположенные секции, но ниже, обеспечивая непрерывность работы.

Размеры и количество секций может меняться в соответствии с возникающими особенностями реки, например в случае крутого поворота. Размер секции должен быть минимальным. Это позволит более оперативно и с меньшими затратами перемещать материалы, воды и оборудование. Кроме того, снизится опасность прорыва вод.

Пример реализации способа.

Рассматривается очистка от донных отложений малой реки Темерник, протекающей в черте г. Ростова-на-Дону. Ее ширина 25-35 м и длина около 25 км. Берега не везде бетонированы. Русло почти полностью заполнено донными отложениями и мусором. Сплошное зеркало воды имеется только вблизи впадения в р. Дон. На остальном русле река представляет узкий ручей, кроме паводка. Расход воды в нижнем течении 7 м³/с. Установлено, что донные отложения сильно загрязнены вредными веществами, в том числе соединениями тяжелых металлов, например ртути 10-20 мг/л, что примерно в 3000 раз выше ПДК (0,005 мг/л). Столь же высок уровень содержания соединений других тяжелых металлов.

Вблизи истока поток составляет менее 1 м³/с.

Были сформированы секции (согласно фиг.2) упрощенного типа, т.е. для устройства запруд использовали бетонные стенки, укрепленные шпунтом и герметизированные полиэтиленовой пленкой. Длина секции составляла 10-12 м, длина "захватки" - 60-70 м. Глубина выборки колебалась от 3 до 5 м. При этом старались формировать плавный профиль дна.

Для работ использовали челюстный грейфер и экскаватор с вместимостью ковша 1 м³. Решетка имела три уровня с размерами ячеек 10×10, 5×5 и 1×1 см. Каждый уровень был оборудован брызгалом, обеспечивающим смыв ила с глыб и гравия со всех сторон и снизу при перемещении их по наклонной решетке. Для отмывки использовали осветленную и обезвреженную воду после отстоя в секции 6, реже воду из желоба 15.

От грейфера и экскаватора материал поступал на поворотный желоб решетки и скатывался на ее верхний уровень. От брызг осуществлялась защита кожухом. На приемный стол конвейеров 17 поступали хорошо отмытые гравий с размерами более 1 см и куски (глыбы различных размеров - чаще бой кирпича). Всего были задействованы 5 секций транспортеров. Использовали стандартные транспортеры с лентой шириной 500-600 мм. Пульпу, образовавшуюся при отмывке гравия и кусков, с песком подавали при помощи насоса 22 в аппарат активации процессов (УАП-8) 23. Обработанную пульпу сбрасывали в секцию 7 через песколовку 18. Песок транспортером 27 передавали на транспортеры 17. Сильно замутненную воду без отстоя направляли в гидроциклон 20, в котором отделяли твердую фракцию, содержащую соединения тяжелых металлов. В гидроциклоне задерживали до 90% твердой фазы. Осветленную воду сбрасывали в секцию 6, в которой производили окончательную очистку. Отстаивание длилось около 5-8 часов, но обычно удавалось осветлить воду и скорее. Технически чистую воду перекачивали в реку 1. Содержание соединений ртути и других тяжелых металлов не превышало ПДК.

Во время работы избыток воды из реки 1 проходил по желобу 15 и поэтому время очистки не лимитировалось и определялось только временем выборки осадков в секции 9 и обработкой пульпы в гидроциклоне 20. В секции 5 материалы разравнивали ковшом экскаватора, а затем при заполнении - струей воды.

Основная масса осадка состояла из песка, которого оказалось больше, чем требовалось для формирования дна секции 5. Время выборки осадка из секции 9 зависело от типа оборудования. Челюстный грейфер использовался только после того, как экскаватор разрыхлял дно. Но он не мог захватывать крупные камни (плиты) и крупный металлолом, которого оказалось много. Поэтому потребовался размыв осадка гидромонитором. На челюстный грейфер был прицеплен электромагнит, который достаточно полно извлек куски металлолома. Общий объем осадка из русла для каждой секции составил 1000-1500 м³.

Таким образом, удаление осадков из реки, их переработка не сопровождались попаданием в реку вредных компонентов. Удалось во много раз уменьшить объем перевозок продуктов от обработки донных отложений и исключить применение контейнеров. Полностью исключена также необходимость отведения земельных участков для складирования продуктов очистки реки.

Изобретение относится к городскому хозяйству и может быть использовано для очистки рек в черте города, уничтожения илов из отстойников систем городских очистных сооружений и предприятий и для ликвидации свалок. Способ включает разгораживание реки на секции, выборку донных отложений и сброс избыточных вод. Очистку реки начинают с истока путем разгораживания участка русла реки на секции поперечными от берега до берега временными запрудами, число которых составляет шесть и более. Изолированную секцию, последнюю по течению реки в разгороженном участке, используют как барьер для предотвращения прорыва воды сверху и для подготовительных работ по уборке поверхности реки. Следующую, выше последней, - для разработки и удаления донных отложений. Третью - для отмывки глыб и гравия от ила и накопления пульпы. Четвертую - для выделения из пульпы песка. Пятую - для отстаивания воды от остатков ила. Шестую - для формирования нового дна из глыб, гравия и песка и заполнения ее технически чистой водой. Продукты выборки донных отложений отмывают от ила с последующим его обезвреживанием в аппаратах активации процессов и выделением смеси соединений вредных компонентов. Отмытые от ила крупные камни, гравий и песок укладывают вновь на очищенное от осадка дно реки. Все продукты обработки донных отложений, кроме металлолома и смеси соединений тяжелых металлов, используют вновь для формирования участка нового дна реки, предварительно очищенного от осадка. Для пропуска избыточных вод реки применяют разборный секционный желоб, а для компенсации залповых сбросов воды в реку используют дополнительный насос и водовод, которые располагают параллельно желобу. Изобретение позволяет произвести удаление осадков из реки, а их переработка не сопровождается попаданием в реку вредных компонентов. При этом уменьшается объем перевозок продуктов от обработки донных отложений и исключается применение контейнеров. Полностью исключена также необходимость отведения земельных участков для складирования продуктов очистки реки. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки русел малых рек, включающий разгораживание реки на секции, выборку донных отложений и сброс избыточных вод, отличающийся тем, что очистку реки начинают с истока путем разгораживания участка русла реки на секции поперечными от берега до берега временными запрудами, число которых составляет шесть и более, причем изолированную секцию, последнюю по течению реки в разгороженном участке, используют как барьер для предотвращения прорыва воды сверху и для подготовительных работ по уборке поверхности реки, следующую, выше последней, - для разработки и удаления донных отложений, третью - для отмывки глыб и гравия от ила и накопления пульпы, четвертую - для выделения из пульпы песка, пятую - для отстаивания воды от остатков ила, шестую - для формирования нового дна из глыб, гравия и песка и заполнения ее технически чистой водой, а продукты выборки донных отложений отмывают от ила с последующим его обезвреживанием в аппаратах активации процессов и выделением смеси соединений вредных компонентов.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмытые от ила крупные камни, гравий и песок укладывают вновь на очищенное от осадка дно реки.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что все продукты обработки донных отложений, кроме металлолома и смеси соединений тяжелых металлов, используют вновь для формирования участка нового дна реки, предварительно очищенного от осадка.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для пропуска избыточных вод реки применяют разборный секционный желоб, а для компенсации залповых сбросов воды в реку используют дополнительный насос и водовод, которые располагают параллельно желобу.