СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2008 года по МПК B01D21/00 C02F1/34 C02F1/74 

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для предварительной водоподготовки питьевой воды - в интересах здоровья населения; для предварительной подготовки технической воды - в интересах увеличения ресурса эксплуатации различного оборудования, для очистки промышленных и бытовых сточных вод - в интересах экологии; для очистки оборотных промышленных вод - в интересах рационального природопользования.

Известен способ очистки воды от взвешенных веществ (ВВ), заключающийся в отделении твердых частиц от жидкой фазы (воды) посредством пропускания фильтруемой суспензии (вода со взвешенными веществами) через акустический фильтр, в качестве фильтрующей перегородки которого используется металлическая сетка, колеблющаяся с частотой 10-100 Гц /Kord Р. Genive Chimique, № 10, 1956. Ультразвук в обогащении полезных ископаемых /Под ред. В.А.Глембоцкого. - Алма-Ата: Наука, 1972, с.170/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Низкая производительность из-за ограниченной площади фильтровальной перегородки.

2. Невозможность фильтрации крупнодисперсных частиц (КДЧ) размером более 250 мкм, мелкодисперсных частиц (МДЧ) размером 0,5-50 мкм и коллоидных частиц (КЧ) размером менее 0,5 мкм.

3. Недостаточная эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических условиях (дождь и т.д.).

4. Недостаточная эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных геолого-минералогических условиях (глинистые пески).

5. Высокие финансово-временные затраты для очистки больших объемов сточных вод и другие.

Известен способ очистки воды от ВВ, заключающийся в незначительной - менее 30% - очистке от КДЧ в илоотстойнике (отстойник с наиболее грязной водой), частичной - 30-70% - очистке от КДЧ и незначительной очистке от среднедисперсных частиц (СДЧ) размером 50-250 мкм, в первом дополнительном отстойнике, в практически полной - 70...95% - очистке от КДЧ, частичной очистке от СДЧ и незначительной очистке от МДЧ размером 0,5-50 мкм во втором дополнительном отстойнике, в полной - выше 95% - очистке от КДЧ, СДЧ и практически полной очистке от МДЧ в специальном сооружении /Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых //Под ред. B.C.Ямщикова. - М.: Наука, 1987, с.225-228/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Недостаточная производительность.

2. Невозможность полной очистки сточных вод от МДЧ и коллоидных частиц (КЧ).

3. Недостаточная эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических условиях (дождь и т.д.).

4. Недостаточная эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных геолого-минералогических условиях (глинистые пески).

5. Высокие финансово-временные затраты для очистки больших объемов сточных вод и другие.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому относится способ, выбранный в качестве способа-прототипа, очистки воды от ВВ, заключающийся в ее полной очистке от КДЧ и СДЧ, практически полной очистке от МДЧ и частичном обеззараживании от микроорганизмов в отстойнике для оборотных вод путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования бегущих акустических волн (БАВ) звукового диапазона (ЗД) частот - от 2 кГц до 10 кГц, верхнего звукового (ВЗД) диапазона частот - от 10 кГц до 20 кГц и ультразвукового диапазона (УЗД) частот - выше 20 кГц; в первом дополнительном отстойнике, подключенном к выходу отстойника для оборотных вод, осуществляется полная очистка от КДЧ, практически полная очистка от СДЧ и частичная очистка от МДЧ путем периодического и последовательного формирования БАВ низкого звукового диапазона (НЗД) частот - от 20 Гц до 2 кГц, ЗД, ВЗД и УЗД частот; во втором дополнительном отстойнике, подключенном к выходу первого, осуществляется полная очистка от СДЧ, практически полная очистка от МДЧ и частичное обеззараживание от микроорганизмов путем периодического и последовательного формирования интенсивных стоячих акустических волн (CAB) звукового диапазона частот, верхнего звукового диапазона частот и ультразвукового диапазона частот; в третьем дополнительном отстойнике, подключенном к выходу второго, осуществляется полная очистка от МДЧ и практически полное обеззараживание от микроорганизмов путем периодического и последовательного формирования интенсивных CAB звукового диапазона частот, верхнего звукового диапазона частот и ультразвукового диапазона частот; в специальном устройстве, в качестве которого используется акустический гидроциклон, подключенный к выходу третьего дополнительного отстойника, осуществляется полная очистка и полное обеззараживание от микроорганизмов сточной воды путем ее активного перемешивания под избыточным статическим давлением и облучения интенсивными акустическими волнами УЗД на частоте, близкой к резонансной частоте пузырьков воздуха, образовавшихся в сточной воде под воздействием интенсивных акустических волн; дополнительно осуществляется очищение и обеззараживание сточной воды путем ее фильтрации через дренажные системы и прохождения через системы естественной аэрации воды кислородом, находящемся в воздухе /Бахарев С.А. - патент RU 2280490 С1, 27.07.2006/.

Основными недостатками способа-прототипа являются:

1. Невозможность требуемой степени очистки от мелкодисперсных частиц и тем более от коллоидных частиц.

2. Недостаточная эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических условиях (снеговые паводки, интенсивный дождь, низкие температуры воздуха и другие).

3. Недостаточная эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных горно-геологических условиях (преобладание в промываемых золотосодержащих песках глины и другие).

4. Высокие финансово-временные затраты для очистки больших объемов сточных вод.

5. Ограниченная область применения и другие.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанного выше недостатка.

Технический результат предложенного способа заключается в эффективной очистки большой массы воды от взвешенных веществ и коллоидных частиц относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в том числе в неблагоприятных погодно-климатических и геолого-минералогических условиях. При этом очищенная вода соответствует санитарно-гигиенических требованиям, предъявляемым в государстве к условно-питьевым, а также промышленным или бытовым сточным водам.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки воды от взвешенных веществ, заключающемся в очистке от крупнодисперсных, среднедисперсных и от мелкодисперсных частиц с использованием излучения акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, отстойника для оборотных и сточных вод, первого и второго дополнительных отстойников, и осуществление естественной аэрации воды дополнительно осуществляется ее физическая очистка от крупнодисперсных, среднедисперсных и мелкодисперсных частиц во всем объеме отстойника для оборотных и сточных вод путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн инфразвукового диапазона частот; дополнительно осуществляется ее физико-химическая очистка от сверхмелкодисперсных - размером 0,5-5 мкм частиц в первом и втором дополнительных отстойниках путем непрерывного излучения электромагнитных волн в местах слива верхнего слоя воды, дополнительно осуществляется ее химическая очистка от коллоидных - размером менее 0,5 мкм частиц в отстойниках-накопителях путем введения в воду в местах ее слива из второго дополнительного отстойника химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов при незначительной, как минимум на порядок меньшей, чем при штатном расходе химических реагентов, концентрации, при этом агрегатообразование дополнительно происходит за счет того, что под действием гидроакустических волн инфразвукового диапазона частот крупнодисперсные и среднедисперсные частицы прилипают соответственно друг к другу, а под действием гидроакустических и акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот мелкодисперсные частицы прилипают к среднедисперсным частицам; под действием электромагнитных волн изменяется структура трехфазной среды: вода - воздушные пузырьки - взвешенные вещества, и мелкодисперсные частицы прилипают друг к другу, под действием химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов происходит нейтрализация одноименных электрических зарядов на поверхностности взвешенных веществ и коллоидные частицы прилипают друг другу, а также к сверхмелкодисперсным частицам, которые прилипают как друг к другу, так и к мелкодисперсным частицам.

На фиг.1 и фиг.2 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ очистки воды от ВВ.

Устройство содержит: техническое сооружение (1), соединительную канаву (2), илоотстойник (3), нижнюю (4) и верхнюю (5) части отстойника (6) для оборотных и сточных вод, водовод (7), дренажную систему (8), систему (9) слива и естественной аэрации верхнего слоя воды, первый (10) и второй (11) дополнительные отстойники, распределительно-перемешивающее устройство (12), отстойники-накопители (13), естественный водоем (14) и систему (15) равномерного слива сточной воды.

При этом оборотная и сточная вода содержит: КДЧ размером l_кдч и массой m_кдч, СДЧ размером д_сдч и массой m_сдч, МДЧ размером l_мдч и массой m_мдч, СМДЧ размером l_смдч и массой m_смдч и КЧ размером l_кч и массой m_кч.

Кроме того, устройство содержит: первый многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (16) ЗД частот, первый многоканальный усилитель мощности (17) ЗД частот, первый (18) и второй (19) гидроакустические излучатели ЗД частот, первый (20) и второй (21) акустические излучатели ЗД частот; первый многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (22) УЗД частот, первый многоканальный усилитель мощности (23) УЗД частот, первый (24) и второй (25) излучатели УЗД частот, первый (26) и второй (27) акустические излучатели УЗД частот; генератор (28) ИЗД частот, усилитель мощности (29) ИЗД частот и гидроакустический излучатель (30) ИЗД частот.

Устройство также содержит второй многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (31) ЗД частот, второй многоканальный усилитель мощности (32) ЗД частот, третий (33) и четвертый (34) гидроакустические излучатели ЗД частот, третий (35) и четвертый (36) акустические излучатели ЗД частот, второй многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (37) УЗД частот, второй многоканальный усилитель мощности (38) УЗД частот, третий (39) и четвертый (40) гидроакустические излучатели УЗД частот, третий (41) и четвертый (42) акустические излучатели УЗД частот; третий многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (43) ЗД частот; третий многоканальный усилитель мощности (44) ЗД частот, пятый (45) и шестой (46) гидроакустические излучатели ЗД частот, пятый (47) и шестой (48) акустические излучатели ЗД; третий многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (49) УЗД частот, третий многоканальный усилитель мощности (50) УЗД частот, пятый (51) и шестой (52) гидроакустические излучатели УЗД частот, пятый (53) и шестой (54) акустические излучатели УЗД частот; многоканальный (по числу систем (9) слива и естественной аэрации верхнего слоя воды) генератор (55) электромагнитных сигналов, многоканальный (по числу каналов генератора электромагнитных сигналов) усилитель (56) мощности электромагнитных сигналов, а также излучатели (57) электромагнитных сигналов, находящиеся в местах слива и естественной аэрации верхнего слоя воды и подключенных своими входами к соответствующему выходу многоканального усилителя мощности электромагнитных сигналов.

Устройство также содержит четвертый многоканальный (не менее 8-и каналов) генератор (58) ЗД частот, четвертый многоканальный (не менее 8-и каналов) усилитель мощности (59) ЗД частот, седьмой (60) и восьмой (61) гидроакустические излучатели ЗД частот, седьмой (62) и восьмой (63) акустические излучатели ЗД частот; четвертый многоканальный (не менее 8-и каналов) генератор (64) УЗД частот, четвертый многоканальный (не менее 8-и каналов) усилитель мощности (65) УЗД частот, седьмой (66) и восьмой (67) гидроакустические излучатели УЗД частот, седьмой (68) и восьмой (69) акустические излучатели УЗД частот.

На фиг.3 иллюстрируется распределение ВВ в сточной воде первого дополнительного отстойника без излучения гидроакустических и акустических волн ЗД частот, а также электромагнитных волн (фиг.3а, б) и с их излучением (фиг.3в, г) в вертикальной (фиг.3а, в) и горизонтальной (фиг.3б, г) плоскостях. Как видно из фиг.3в, г, излучение гидроакустических волн длиной λ_зд2, акустических волн длиной λ^* _зд2 и электромагнитных волн длиной λ_эм приводит к тому, что в водной среде СДЧ, МДЧ и СМДЧ несмотря на наличие одноименных поверхностных зарядов, преодолевают критическое расстояние, прибиваются и прилипают друг к другу и к КДЧ; МДЧ и СМДЧ прибиваются и прилипают к СДЧ, а СМДЧ, кроме того, к МДЧ.

В результате образуются более крупные по массе и размеру частицы ВВ, которые за счет возросшей силы тяжести быстрее выпадают в осадок, чем исходные частицы. Кроме того, под воздействием проникших в водную среду из воздушной среды (сверху вниз) акустических волн все частицы (исходные и вновь образовавшиеся) придавливаются от поверхности до дна во всей толще сточной воды.

Способ реализуется следующим образом (фиг.1, фиг.2, фиг.3).

В процессе производственной деятельности (например, добычи полезных ископаемых) техническая вода с выхода технического сооружения (1) через соединительную канаву (2) последовательно поступает в илоотстойник (3) и далее в нижнюю часть (4) отстойника (6) для оборотных и сточных вод, имеющего округлую форму.

Из верхней части (5) отстойника (6) необходимое для производственной деятельности количество оборотной воды по водоводу (7) поступает на вход технического сооружения (1) и используется в процессе производства, а из нижней части (4) отстойника (6) сточная вода через дренажную систему (8), а также через систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды (например: несколько труб, расположенных в отстойнике на одном уровне), равномерно поступает на вход первого дополнительного отстойника (10), имеющего округлую форму.

С выхода первого дополнительного отстойника (10) сточная вода через дренажную систему (8), а также систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды равномерно поступает на вход второго дополнительного отстойника (11), имеющего округлую форму.

С выхода второго дополнительного отстойника (11) сточная вода через дренажную систему (8), а также систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды равномерно поступает через распределительно-перемешивающее устройство (12) на соответствующий вход одного из нескольких (не менее 2-х) отстойников-накопителей (13), имеющих округлую форму. Одновременно с этим в распределительно-перемешивающее устройство (12) равномерно подаются химические реагенты: коагулянты или флокулянты (в зависимости от: физико-химических свойств песков, необходимой степени очистки, финансовых затрат и т.д.). При этом концентрация химических реагентов в сточной воде как минимум на порядок меньше, чем при штатном (без излучения гидроакустических, акустических и электромагнитных волн) их расходе для очистки от ВВ данных сточных вод.

После полного заполнения данного отстойника-накопителя (13) сточная вода равномерно поступает через распределительно-перемешивающее устройство (12) на соответствующий вход последующего отстойника-накопителя (13). Одновременно с этим сточная вода через дренажную систему (8) наполнившегося ранее отстойника-накопителя (13) поступает в естественный водоем (14).

После полного наполнения последнего отстойника-накопителя сточная вода из первого наполнившегося отстойника-накопителя через систему (15) равномерного слива всей массы сточной воды поступает в естественный водоем (14). Одновременно с этим, сточная вода через дренажные системы (8) всех наполнившихся ранее отстойников-накопителей (13) поступает в естественный водоем (река и т.д.).

В отстойнике (6) находится оборотная и сточная вода, содержащая в общем случае КДЧ размером l_кдч более 500 мкм и массой m_кдч, СДЧ размером l_сдч от 50 мкм до 500 мкм и массой m_сдч, МДЧ размером l_мдч от 0,5 мкм до 50 мкм и массой m_мдч, СМДЧ размером 1_смдч от 0,5 мкм до 5 мкм и массой m_смдч и КЧ размером l_кч менее 0,5 мкм и массой m_сч.

В большом объеме неподвижной воды при благоприятных погодно-климатических (отсутствие дождя и др.) и горно-технических (практически полное отсутствие глинистых фракций и др.) условиях под воздействием силы тяжести G_кдч КДЧ частично - 30-70% - выпадают в осадок, а под воздействием силы тяжести G_сдч лишь незначительное - менее 30% - количество СДЧ выпадает в осадок. Силы же тяжести для МДЧ G_мдч, а тем более для СМДЧ G_смдч и КЧ G_кч недостаточно для того, чтобы МДЧ, СМДЧ и КЧ выпали в осадок, поэтому основная их масса находится во взвешенном состоянии. При этом МДЧ, СМДЧ и КЧ существенно отличаются от природной взвеси и представляют наибольшую опасность для рыб, в том числе и на личиночной (икряной) стадии их развития, а также для ихтиофауны в целом.

С помощью последовательно электрически соединенных генератора (28) ИЗД частот, усилителя мощности (29) ИЗД частот и гидроакустического излучателя (30) ИЗД частот, установленного определенным образом в отстойнике (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется формирование и усиление до необходимого уровня сигнала на частоте F_изд, а также излучение гидроакустических волн интенсивностью l_изд и длиной волны λ_изд в течение времени T₁, под воздействием которых КДЧ прибиваются и прилипают друг к другу, более подвижные, чем КДЧ, СДЧ и МДЧ прибиваются и прилипают к КДЧ, а МДЧ, кроме того, прибиваются и прилипают к СДЧ.

Одновременно с этим при помощи первого многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (16) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд1. В первом многоканальном усилителе мощности (17) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу первого многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу первого многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи первого гидроакустического излучателя (18) ЗД частот и второго гидроакустического излучателя (19) ЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (первый к первому, второй ко второму и т.д.) многоканального усилителя мощности (17) ЗД частот и установленных определенным образом в отстойнике (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд1 в течение времени T₁. В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_зд1 и длиной волны λ_зд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ.

Одновременно с этим при помощи первого многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (22) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд1. В первом многоканальном усилителе мощности (23) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу первого многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу первого многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи первого гидроакустического излучателя (24) УЗД частот и второго гидроакустического излучателя (25) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (первый излучатель к первому выходу, второй - ко второму и т.д.) первого многоканального усилителя мощности (23) УЗД частот и установленных определенным образом в отстойнике (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд1 в течение времени T₁. В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_узд1 и длиной волны λ_узд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ.

В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного, чем время Т₁ и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания оборотной и сточной воды в отстойнике (6), излучения гидроакустических волн на частотах F_изд, F_зд1 и F_узд1 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные (МДЧ, СДЧ и КДЧ), частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

Одновременно с этим при помощи первого акустического излучателя (20) ЗД частот и второго акустического излучателя (21) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (первый излучатель к третьему выходу, второй - к четвертому и т.д.) первого многоканального усилителя мощности (17) ЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн на частоте F_зд1. В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются после проникновения в них из воздушной среды акустических волн гидроакустические волны интенсивностью I^* _зд1 и длиной волны λ^* _зд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ. Вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (6) до его дна во всей толще воды.

Одновременно с этим при помощи первого акустического излучателя (26) УЗД частот и второго акустического излучателя (27) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (первый излучатель к третьему выходу, второй - к четвертому и т.д.) первого многоканального усилителя мощности (23) УЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн на частоте F_узд1. В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I^* _узд1 и длиной волны λ^* _узд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ (20), а МДЧ, кроме того, к СЧ. Вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (6) до его дна во всей толще воды.

Из верхней части (5) отстойника (6) для оборотных и сточных вод необходимое количество оборотной воды, содержащей гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании, поступает на вход технического сооружения (1), повышая эффективность его работы.

Из нижней части (4) отстойника (6) сточная вода, содержащая гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании (что заведомо сразу же облегчает работу последующего отстойника и повышает эффективность его работы в целом), через дренажную систему (8) поступает на вход первого дополнительного отстойника (10), имеющего округлую форму, что исключает скопление менее очищенных от ВВ сточных вод в его углах.

Одновременно с этим из нижней части (4) отстойника (6) сточная вода поступает на вход системы (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды, на выходе которой находится излучатель (57) электромагнитных волн. При этом с помощью последовательно электрически соединенных многоканального (по числу систем (9) слива и естественной аэрации верхнего слоя воды) генератора (55) электромагнитных сигналов F_эм, многоканального (по числу каналов генератора электромагнитных сигналов) усилителя (56) мощности электромагнитных сигналов, а также излучателей (57), находящихся в местах слива и естественной аэрации верхнего слоя воды и подключенных своими входами к соответствующему выходу многоканального усилителя мощности электромагнитных сигналов, осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и непрерывное излучение электромагнитных волн длиной λ_эм, под воздействием которых происходит изменение структуры трехфазной среды: вода - воздушные пузырьки - взвешенные вещества, СМДЧ преодолевают критическое расстояние, прибиваются и прилипают друг к другу, а также к более крупным частицам (МДЧ и др.). При этом аэрация сточной воды повышает за счет различных нелинейных эффектов (кавитация и др.), степень воздействия гидроакустических, акустических и электромагнитных волн на среду и в конечном итоге способствует более эффективному протеканию процессов агрегатообразования.

Очистка воды от взвешенных веществ в первом (10) и втором (11) дополнительных отстойниках, в отстойниках-накопителях (13), а также в местах слива и естественной аэрации верхнего слоя воды осуществляется аналогичным образом.

С помощью второго многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (31) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд2. Во втором многоканальном усилителе мощности (32) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу второго многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу второго многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи третьего гидроакустического излучателя (33) ЗД частот и четвертого гидроакустического излучателя (34) ЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (третий излучатель к первому выходу, четвертый - ко второму и т.д.) второго многоканального усилителя мощности (32) ЗД частот и установленных определенным образом в первом дополнительном отстойнике (10) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд2 в течение времени T₁. В сточной воде первого дополнительного отстойника (10) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_зд2 и длиной волны λ_зд2, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ.

Одновременно с этим при помощи второго многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (37) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд2. Во втором многоканальном усилителе мощности (38) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу второго многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу второго многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи третьего гидроакустического излучателя (39) УЗД частот и четвертого гидроакустического излучателя (40) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (третий излучатель к первому выходу, четвертый - ко второму и т.д.) второго многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом в первом дополнительном отстойнике (10) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд2 в течение времени T₁. В сточной воде первого дополнительного отстойника (10) формируются гидроакустические волны интенсивностью λ_узд2 и длиной волны Δ_узд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ.

В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного, чем время Т₁ и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, в отстойнике (13) излучения гидроакустических волн на частотах F_зд2 и F_узд2 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи третьего акустического излучателя (35) ЗД частот и второго акустического излучателя (36) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (третий излучатель к третьему выходу, четвертый - к четвертому и т.д.) второго многоканального усилителя мощности ЗД частот и установленных определенным образом на берегу первого дополнительного отстойника (10), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_зд2. В сточной воде отстойника (10) формируются после проникновения в них из воздушной среды акустических волн гидроакустические волны интенсивностью I^* _зд2 и длиной волны λ^* _зд2, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ. Вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (10) до дна во всей толще воды.

Одновременно с этим при помощи третьего акустического излучателя (41) УЗД частот и четвертого акустического излучателя (42) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (третий излучатель к третьему выходу, четвертый - к четвертому и т.д.) второго многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом на берегу первого дополнительного отстойника (10), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_узд2. В сточной воде отстойника (10) формируются после проникновения в них из воздушной среды акустических волн гидроакустические волны интенсивностью I^* _узд2 и длиной волны λ^* _узд2, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ. Вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (10) до его дна во всей толще воды.

С выхода первого дополнительного отстойника (10) сточная вода, содержащая гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании (что заведомо повышает эффективность работы последующего отстойника в целом), через дренажную систему (8) поступает на вход второго дополнительного отстойника (11), имеющего округлую форму, что исключает скопление менее очищенных от ВВ сточных вод в его углах.

Одновременно с этим сточная вода поступает на вход системы (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды, на выходе которой находится излучатель (57) электромагнитных волн. При этом с помощью последовательно электрически соединенных многоканального генератора (55) электромагнитных сигналов F_эм, многоканального усилителя (56) мощности электромагнитных сигналов, а также излучателя (57), находящегося в месте слива и естественной аэрации верхнего слоя воды и подключенного своим входом к соответствующему выходу многоканального усилителя мощности (56) осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и непрерывное излучение электромагнитных волн длиной λ_эм, под воздействием которых происходит изменение структуры трехфазной среды: вода - воздушные пузырьки - ВВ, СМДЧ преодолевают критическое расстояние, прибиваются и прилипают друг к другу, а также к более крупным частицам (МДЧ и др.). При этом аэрация сточной воды повышает, за счет различных нелинейных эффектов степень воздействия гидроакустических, акустических и электромагнитных волн на среду и, в конечном итоге, способствует более эффективному протеканию процессов агрегатообразования.

С помощью третьего многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (43) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд3. В третьем многоканальном усилителе мощности (44) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу третьего многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу третьего многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи пятого гидроакустического излучателя (45) ЗД частот и шестого гидроакустического излучателя (46) ЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (пятый излучатель к первому выходу, шестой - ко второму и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности (44) ЗД частот и установленных определенным образом во втором дополнительном отстойнике (11) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд3 в течение времени T₁. В оборотной и сточной воде второго дополнительного отстойника (11) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_зд3 и длиной волны λ_зд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ.

Одновременно с этим при помощи третьего многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (49) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд3. В третьем многоканальном усилителе мощности (50) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу третьего многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу третьего многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи пятого гидроакустического излучателя (51) УЗД частот и шестого гидроакустического излучателя (52) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (пятый излучатель к первому выходу, шестой - ко второму и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом во втором дополнительном отстойнике (11) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд3 в течение времени T₁. В сточной воде отстойника (11) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_узд3 и длиной волны λ_узд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ.

В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного чем время T₁ и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, излучения гидроакустических волн на частотах F_зд3 и F_узд3 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

Одновременно с этим при помощи пятого акустического излучателя (47) ЗД частот и шестого акустического излучателя (48) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (пятый излучатель к третьему выходу, шестой - к четвертому и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности (44) ЗД частот и установленных определенным образом на берегу второго дополнительного отстойника (11), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_зд3. В сточной воде отстойника (11) формируются после проникновения в них из воздушной среды акустических волн гидроакустические волны интенсивностью I^* _зд3 и длиной волны λ^* _зд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ. Вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (11) до дна во всей толще воды.

При помощи пятого акустического излучателя (53) УЗД частот и шестого акустического излучателя (54) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (пятый излучатель к третьему выходу, шестой - к четвертому и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности (50) УЗД частот и установленных определенным образом на берегу второго дополнительного отстойника (11), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_узд3. В сточной воде отстойника (11) формируются после проникновения в них из воздушной среды акустических волн гидроакустические волны интенсивностью I^* _узд3 и длиной волны λ^* _узд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а МДЧ, кроме того, к СДЧ. Вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (11) до его дна во всей толще воды.

С выхода второго дополнительного отстойника (11) сточная вода, содержащая гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании, через дренажную систему (8), распределительно-перемешивающее устройство (12) поступает на вход одного из нескольких (не менее 2-х) отстойников-накопителей (13), имеющих округлую форму.

Одновременно с этим сточная вода поступает на вход системы (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды, на выходе которой находится излучатель (57) электромагнитных волн. При этом с помощью последовательно электрически соединенных многоканального генератора (55) электромагнитных сигналов F_эм, многоканального усилителя (56) мощности электромагнитных сигналов, а также излучателя (57), находящегося в месте слива и естественной аэрации верхнего слоя воды и подключенного своим входом к соответствующему выходу многоканального усилителя мощности (56) осуществляется формирование, усиление до необходимого уровня и непрерывное излучение электромагнитных волн длиной λ_эм, под воздействием которых происходит изменение структуры трехфазной среды: вода - воздушные пузырьки - ВВ, СМДЧ преодолевают критическое расстояние, прибиваются и прилипают друг к другу, а также к более крупным частицам (МДЧ и др.). При этом аэрация сточной воды повышает за счет различных нелинейных эффектов степень воздействия гидроакустических, акустических и электромагнитных волн на среду и в конечном итоге способствует более эффективному протеканию процессов агрегатообразования.

Одновременно с этим в распределительно-перемешивающее устройство (12) равномерно подаются химические реагенты: коагулянты или флокулянты. При этом концентрация химических реагентов в сточной воде как минимум на порядок меньше (что обеспечивает полную экологическую безопасность их применения, особенно в бассейнах нерестовых рек), чем при штатном их расходе для очистки от ВВ данных сточных вод.

Под воздействием химических реагентов даже несмотря на малую начальную массу частиц (КЧ, СМДЧ и др.) и отсутствие их самопроизвольной коагуляции (из-за наличия одноименных электрических зарядов на поверхности ВВ) происходит уменьшение поверхностного заряда, а вследствие броуновского движения ВВ преодолевают критическое расстояние и соединяются (коагулируются). Либо в результате гидролиза образуются коллоидные частицы гидроокиси металла, имеющие заряд, противоположный по знаку поверхностного заряда ВВ, что способствует нейтрализации зарядов и интенсивному образованию хлопьев. Флокулянты же способствуют образованию механических связей из макромолекул между отдельными частицами, объединенными в крупные агрегаты /Томаков П.И., Коваленко B.C., Михайлов А.М. и др. Экология и охрана природы при открытых горных работах. - М.: МГТУ, 2000, с.275-277/.

При этом за счет предварительной полной очистке сточных вод от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ и частичной очистке от МДЧ, предварительной аэрации и воздействия на трехфазную среду: вода - воздушные пузырьки - ВВ гидроакустических, акустических и электромагнитных волн более чем на порядок уменьшается расход химических реагентов для достижения заданной степени очистки воды от ВВ.

С помощью четвертого многоканального (не менее 8-и каналов) генератора (58) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд4. В четвертом многоканальном (не менее 8-и каналов) усилителе мощности (59) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу четвертого многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу четвертого многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи седьмого гидроакустического излучателя (60) ЗД частот, восьмого гидроакустического излучателя (61) ЗД частот и т.д., подключенных к соответствующим выходам (седьмой излучатель к первому выходу, восьмой - ко второму и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности (59) ЗД частот и установленных определенным образом в каждом отстойнике-накопителе (13) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд4 в течение времени T₁. В сточной воде, содержащей незначительное (как минимум на порядок меньше, чем при штатной схеме очистки) количество химических реагентов, каждого отстойника-накопителя (13) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_зд4 и длиной волны λ_зд4, под воздействием которых более подвижные мелкодисперсные частицы: КЧ, СМДЧ и МДЧ прибиваются и прилипают (коагулируют) к менее подвижным, но относительно более крупнодисперсным частицам: СМДЧ, МДЧ и СДЧ соответственно.

Одновременно с этим при помощи четвертого многоканального (не менее 8-и каналов) генератора (64) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд4. В четвертом многоканальном усилителе мощности (65) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу четвертого многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу четвертого многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи седьмого гидроакустического излучателя (66) УЗД частот и восьмого гидроакустического излучателя (67) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (седьмой излучатель к первому выходу, восьмой - ко второму и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом во всех отстойниках-накопителях (13), осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд4 в течение времени T₁. В сточной воде каждого отстойника-накопителя (13) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_узд4 и длиной волны λ_узд4. под воздействием которых более подвижные мелкодисперсные частицы: КЧ, СМДЧ и МДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным, но более крупнодисперсным частицам: СМДЧ, МДЧ и СДЧ соответственно.

В течение времени T₂, более продолжительного чем время T₁ и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, в отстойниках-накопителях излучения гидроакустических волн на частотах F_зд4 и F_узд4 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи седьмого акустического излучателя (62) ЗД частот и восьмого акустического излучателя (63) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (седьмой излучатель к третьему выходу, восьмой - к четвертому и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности (59) ЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойников-накопителей (13), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн на частоте F_зд4. В сточной воде каждого отстойника-накопителя (13) формируются после проникновения в них из воздушной среды акустических волн гидроакустические волны интенсивностью I^* _зд4 и длиной волны λ^* _зд4, под воздействием которых более подвижные мелкодисперсные частицы: КЧ, СМДЧ и МДЧ прилипают к менее подвижным и более крупнодисперсным частицам: СМДЧ, МДЧ и СДЧ соответственно, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), более крупные по размеру и массе, чем исходные частицы придавливаются от поверхности каждого отстойника-накопителя (13) до дна во всей толще воды.

При помощи седьмого акустического излучателя (68) УЗД частот и восьмого акустического излучателя (69) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (седьмой излучатель к третьему выходу, восьмой - к четвертому и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности (65) УЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника-накопителя (13), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн на частоте F_узд4. В сточной воде каждого отстойника-накопителя (13) формируются после проникновения в них из воздушной среды акустических волн гидроакустические волны интенсивностью I^* _узд4 и длиной волны λ^* _узд4, под воздействием которых более подвижные мелкодисперсные частицы: КЧ, СМДЧ и МДЧ прилипают к менее подвижным и более крупнодисперсным частицам: СМДЧ, МДЧ и СДЧ соответственно, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), более крупные по размеру и массе чем исходные частицы придавливаются от поверхности каждого отстойника-накопителя (13) до дна во всей толще воды.

После полного заполнения данного отстойника-накопителя (13) сточная вода равномерно поступает через распределительно-перемешивающее устройство (12) на соответствующий вход последующего отстойника-накопителя (13). При этом очищение воды от ВВ осуществляется в нем по описанному выше принципу.

После полного наполнения последнего отстойника-накопителя (13) сточная вода из первого наполнившегося отстойника-накопителя через систему (15) равномерного слива всей массы сточной воды (несколько труб, расположенных в нижней части отстойника-накопителя на разной высоте и т.д.) поступает в естественный водоем (14). Одновременно с этим сточная вода через дренажные системы (8) всех наполнившихся ранее отстойников-накопителей (13), поступает в естественный водоем (река и т.д.). При этом:

1. Полная очистка сточных вод от МДЧ, СМДЧ и КЧ в благоприятных (погодно-климатических и др.) условиях достигается за счет того, что:

- в отстойнике для оборотных и сточных вод излучаются гидроакустические волны ИЗД частот, под воздействием которых более эффективно происходит агрегатообразование и очистка воды от КДЧ, СДЧ и МДЧ. Тем самым повышается эффективность очистки воды от ВВ в последующих отстойниках;

- в местах слива верхнего слоя воды на выходе отстойника для оборотных и сточных вод, а также на выходах первого и второго дополнительных отстойников излучаются электромагнитные волны, под действием которых изменяется структура трехфазной среды, а, в конечном итоге, происходит эффективное агрегатоообразование и очистка воды от СМДЧ в первом и втором дополнительных отстойниках;

- в распределительно-перемешивающем устройстве в сточную воду вводятся химические реагенты: коагулянты или флокулянты при незначительной, как минимум на порядок меньшей, чем при штатном их расходе, концентрации, под действием которых происходит нейтрализация одноименных электрических зарядов на поверхности ВВ, а в конечном итоге более эффективно происходит агрегатообразования и очистка воды от КЧ в отстойниках-накопителях.

2. Высокая эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических (например, интенсивный дождь и т.д.) и горно-технических условиях (например, преобладание глинистых фракций в золотосодержащих песках и т.д.) достигается за счет того, что:

- еще в отстойнике для оборотных и сточных вод более эффективно происходит очистка воды от КДЧ, СДЧ и МДЧ;

- в первом и втором дополнительных отстойниках более эффективно происходит очистка воды от СДЧ и МДЧ, а также эффективно происходит очистка воды от СМДЧ;

- в отстойниках-накопителях более эффективно происходит очистка воды от МДЧ и СМДЧ, а также эффективно происходит очистка воды от КЧ. Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1. Дополнительно осуществляется ее физическая очистка от КДЧ, СДЧ и МДЧ во всем объеме отстойника для оборотных и сточных вод путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн ИЗД частот.

2. Дополнительно осуществляется ее физико-химическая очистка от СМДЧ в первом и втором дополнительных отстойниках путем непрерывного излучения электромагнитных волн в местах слива верхнего слоя воды.

3. Дополнительно осуществляется ее химическая очистка от КЧ в отстойниках-накопителях путем введения в воду в местах ее слива из второго дополнительного отстойника химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов, при незначительной, как минимум на порядок меньшей, чем при штатном расходе химических реагентов концентрации.

4. Агрегатообразование дополнительно происходит за счет того, что под действием гидроакустических волн ИЗД частот КДЧ и СДЧ прилипают соответственно друг к другу, а под действием гидроакустических и акустических волн ЗД и УЗД частот МДЧ прилипают к СДЧ.

5. Агрегатообразование дополнительно происходит за счет того, что под действием электромагнитных волн изменяется структура трехфазной среды: вода - воздушные пузырьки - ВВ, и МДЧ прилипают друг к другу.

6. Агрегатообразование дополнительно происходит за счет того, что под действием химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов, происходит нейтрализация одноименных электрических зарядов на поверхностности ВВ и КЧ прилипают друг другу, а также к СМДЧ, которые, в свою очередь, прилипают как друг к другу, так и к МДЧ.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков показал следующее.

Признаки 2 и 5 являются новыми и неизвестно их использование для очистки воды.

Признаки 1 и 4 являются новыми и неизвестно их использование для очистки воды. В то же время известно использование акустических волн для очистки воды от ВВ.

Признаки 3 и 6 является известными, но не известно эффективное использование химических реагентов при незначительной (на порядок меньшей, чем в штатной схеме) концентрации.

Таким образом, наличие новых существенных признаков в совокупности с известными обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - эффективно очищать большие массы воды от ВВ относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в том числе в неблагоприятных погодно-климатических и горно-технических условиях, а также в приемлемой для производства степени очистки от ВВ оборотной воды.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".

Пример реализации способа. Промышленные испытания разработанного способа производились в мае-сентябре 2006 г.на участке «Левтыринываям» ЗАО «Корякгеолдобыча», расположенного в долинах нерестовых рек Левтыринываям, Ветвей и Вывенка (п-ов Камчатка). При этом в качестве химических реагентов использовался коагулянт: оксихлорид алюминия: Al₂(ОН)_nCl_6-n. Следует отметить, что рыбохозяйственный норматив на токсичный элемент препарата - алюминий, по которому контролируется данное вещество в воде, для пресных вод составляет 0,04 мг/л (ТУ 6-01-00203312-160-95). В штатном режиме использования данного коагулянта раствор готовится из товарного продукта (20% по Al₂O₃) путем разбавления его водой: 1-5% (по Al₂O₃), который перемешивается в сточной воде при помощи механического смесителя (квадратный резервуар с коническим днищем). Смешивание коагулянта с водой обеспечивали лопастные мешалки, расположенные на вертикальной оси.

На фиг.4 иллюстрируются некоторые результаты экспериментальной оценки эффективности разработанного способа очистки воды от ВВ.

На фиг 4а представлены графические зависимости содержания ВВ в воде (S, мг/л) на входе и выходе отстойника для оборотных и сточных вод (индексы I и II соответственно), а также на выходе второго дополнительного отстойника и отстойника-накопителя (индексы III и IV соответственно) для традиционного (без излучения акустических волн) способа очистки (кривая № 1), способа-прототипа (кривая № 2) и разработанного способа (кривая № 3**) - при излучении гидроакустических волн ИЗД частот, но без излучения электромагнитных волн и без использования химических реагентов в неблагоприятных погодно-климатических (мелкий дождь) и горно-технических (содержание глины в золотоносных песках составляло ˜25%) условиях.

Как видно из фиг.4а, содержание ВВ в сточной воде на входе отстойника для оборотных и сточных вод составляло ˜510 мг/л, а на выходе отстойника-накопителя (выход очистного сооружения): ˜205 мг/л (эффективность ˜60%), ˜110 мг/л (эффективность ˜78%) и ˜75 мг/л (эффективность ˜85%) для традиционного, способа-прототипа и разработанного способа соответственно. При этом следует обратить внимание изменившийся характер (более интенсивный спад) кривой № 3** (разработанный способ) по сравнению с кривой № 2 (способ-прототип) и особенно кривой № 1 (традиционный способ). Это обусловлено тем, что при повышении эффективности очистки воды от ВВ в отстойнике для оборотных и сточных вод, повышается и эффективность работы последующих отстойников за счет их разгрузки от ВВ. Однако данная эффективность (˜85%) разработанного способа является недостаточной из-за высокого (˜75 мг/л) содержания ВВ на выходе очистного сооружения. Другими словами, требуется дополнительно воздействовать на сточную воду (в местах ее слива), как минимум, электромагнитными волнами.

На фиг 4б представлены графические зависимости содержания ВВ в воде (S, мг/л) на выходе отстойника для оборотных и сточных вод (индекс II), а также на выходе второго дополнительного отстойника и отстойника-накопителя (индексы III и IV соответственно) для традиционного способа (кривая № 1), способа-прототипа (кривая № 2) и разработанного способа (кривая № 3*) - при излучении гидроакустических волн ИЗД частот и электромагнитных волн, но без использования химических реагентов в неблагоприятных погодно-климатических и горно-технических условиях.

Как видно из фиг.4б (индекс II), содержание ВВ в сточной воде на выходе отстойника для оборотных и сточных вод составляло: ˜330 мг/л, ˜305 мг/л и ˜260 мг/л для трех перечисленных выше способов очистки воды от ВВ соответственно. При этом содержание ВВ в сточной воде на выходе отстойника-накопителя (выход очистного сооружения) составляло: ˜205 мг/л (эффективность данного блока отстойников ˜38%), ˜110 мг/л (эффективность данного блока отстойников ˜64%) и ˜50 мг/л (эффективность данного блока отстойников ˜81%) для традиционного, способа-прототипа и разработанного способа соответственно. Однако общая эффективность (˜90%) разработанного способа, из-за относительно высокого (˜50 мг/л) содержания ВВ на выходе очистного сооружения, является недостаточной. Другими словами, требуется дополнительно воздействовать на сточную воду не только электромагнитными волнами, но и химическими реагентами. На фиг.4б пунктирной линией № 3** обозначено расчетное содержание ВВ в сточной воде на выходе второго дополнительного отстойника и остойника-накопителя при реализации разработанного способа, но без излучения электромагнитных волн и без использования химических реагентов. Сопоставляя графики, обозначенные цифрами № 3* и № 3**, можно оценить частную эффективность от излучения электромагнитных волн при реализации разработанного способа.

На фиг 4в представлены графические зависимости содержания ВВ в воде (S, мг/л) на выходе второго дополнительного отстойника и отстойника-накопителя (индексы III и IV соответственно) для традиционного способа (кривая № 1), способа-прототипа (кривая № 2) и разработанного способа (кривая № 3) в неблагоприятных погодно-климатических и горно-технических условиях.

Как видно из фиг.4в (индекс II), содержание ВВ в сточной воде на выходе второго дополнительного отстойника составляло: ˜240 мг/л, ˜185 мг/л и ˜150 мг/л для трех перечисленных выше способов очистки воды от ВВ соответственно. При этом содержание ВВ в точной воде на выходе отстойника-накопителя (выход очистного сооружения) составляло: ˜205 мг/л (эффективность данного блока отстойников ˜15%), ˜110 мг/л (эффективность данного блока отстойников ˜40%) и ˜5 мг/л (эффективность данного блока отстойников ˜96%) для традиционного способа, способа-прототипа и разработанного способа соответственно, а общая эффективность разработанного способа составляет ˜99% (S_вх=510 мг/л, а S_вых=5 мг/л).

На фиг.4в пунктирными линиями № 3* и № 3** обозначены расчетные содержания ВВ в сточной воде на выходе второго дополнительного отстойника и остойника-накопителя при реализации разработанного способа, но без излучения электромагнитных волн и без использования химических реагентов (кривая №3**), а также с использование электромагнитных волн, но без применения химических реагентов (кривая № 3*). Сопоставляя графики, обозначенные цифрами № 3, № 3* и № 3**, можно оценить частную эффективность от излучения электромагнитных волн и использования химических реагентов при реализации разработанного способа.

На фиг.5 в качестве примера иллюстрируется внешний вид усилителя мощности (фиг.5а) и широкополосного (ИЗД и ЗД частот) гидроакустического излучателя (фиг.5б) пьезокерамического типа, разработанных и изготовленных в Гидрофизическом Центре, г.Владивосток, под научным руководством д.ф-м.н. Матвиенко Ю.В.

В качестве излучателя электромагнитных волн использовался ферритовый сердечник, на который был намотан многожильный (24 жилы) провод. При этом жилы провода были последовательно соединены между собой (для увеличения индуктивности), а по ним протекал ток силой 3-10А при напряжении 24-27 В.

Таким образом:

1. Полная очистка сточных вод от МДЧ, СМДЧ и КЧ в благоприятных (погодно-климатических и др.) условиях достигнута за счет того, что:

- в отстойнике для оборотных и сточных вод излучались гидроакустические волны ИЗД частот, под воздействием которых более эффективно происходила очистка воды от КДЧ, СДЧ и МДЧ;

- в местах слива верхнего слоя воды на выходе отстойника для оборотных и сточных вод, а также на выходах первого и второго дополнительных отстойников излучались электромагнитные волны, под действием которых происходила эффективная очистка воды от СМДЧ в первом и втором дополнительных отстойниках;

- в распределительно-перемешивающем устройстве механического типа в сточную воду вводились химические реагенты (коагулянт: оксихлорид алюминия - Al₂(ОН)_nCl_6-n) при незначительной, как минимум на порядок меньшей, чем при штатном их расходе, концентрации, под действием которых происходила нейтрализация одноименных электрических зарядов на поверхности ВВ, а в конечном итоге более эффективно происходила очистка воды от КЧ в отстойниках-накопителях.

2. Высокая эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических (интенсивный дождь и т.д.) и горно-технических (преобладание глинистых фракций в золотосодержащих песках и т.д.) условиях достигнута за счет того, что:

- еще в отстойнике для оборотных и сточных вод более эффективно происходила очистка воды от КДЧ, СДЧ и МДЧ;

- в первом и втором дополнительных отстойниках более эффективно происходила очистка воды от СДЧ и МДЧ, а также эффективно происходила очистка воды от СМДЧ;

- в отстойниках-накопителях более эффективно происходила очистка воды от МДЧ и СМДЧ, а также эффективно происходила очистка воды от КЧ.

Изобретение может быть использовано для очистки промышленных и бытовых сточных вод, а также для предварительной подготовки питьевой воды. Воду очищают от крупнодисперсных, среднедисперсных и от мелкодисперсных частиц с использованием излучения акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот в отстойнике для оборотных и сточных вод, в первом и втором дополнительных отстойниках. Дополнительно осуществляется ее физическая очистка от крупнодисперсных, среднедисперсных и мелкодисперсных частиц во всем объеме отстойника для оборотных и сточных вод путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн инфразвукового диапазона частот. Дополнительно осуществляется ее физико-химическая очистка от сверхмелкодисперсных - размером 0,5-5 мкм, частиц в первом и втором дополнительных отстойниках путем непрерывного излучения электромагнитных волн в местах слива верхнего слоя воды. Дополнительно осуществляется ее химическая очистка от коллоидных - размером менее 0,5 мкм, частиц в отстойниках-накопителях путем введения в воду в местах ее слива из второго дополнительного отстойника химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов при незначительной, как минимум, на порядок меньшей, чем при штатном расходе химических реагентов, концентрации. Технический результат: эффективная очистка большой массы воды от взвешенных веществ относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах. 5 ил.

Способ очистки воды от взвешенных веществ, заключающийся в очистке от крупнодисперсных, среднедисперсных и мелкодисперсных частиц с использованием излучения акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, отстойника для оборотных и сточных вод, первого и второго дополнительных отстойников, и осуществлении естественной аэрации воды, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется ее физическая очистка от крупнодисперсных, среднедисперсных и мелкодисперсных частиц во всем объеме отстойника для оборотных и сточных вод путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн инфразвукового диапазона частот; дополнительно осуществляется ее физико-химическая очистка от сверхмелкодисперсных - размером 0,5-5 мкм частиц в первом и втором дополнительных отстойниках путем непрерывного излучения электромагнитных волн в местах слива верхнего слоя воды, дополнительно осуществляется ее химическая очистка от коллоидных - размером менее 0,5 мкм частиц в отстойниках-накопителях путем введения в воду в местах ее слива из второго дополнительного отстойника химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов при незначительной как минимум на порядок меньшей, чем при штатном расходе химических реагентов, концентрации, при этом агрегатообразование дополнительно происходит за счет того, что под действием гидроакустических волн инфразвукового диапазона частот крупнодисперсные и среднедисперсные частицы прилипают, соответственно, друг к другу, а под действием гидроакустических и акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот мелкодисперсные частицы прилипают к среднедисперсным частицам; под действием электромагнитных волн изменяется структура трехфазной среды: вода-воздушные пузырьки-взвешенные вещества, и мелкодисперсные частицы прилипают друг к другу, под действием химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов происходит нейтрализация одноименных электрических зарядов на поверхностности взвешенных веществ и коллоидные частицы прилипают друг другу, а также к сверхмелкодисперсным частицам, которые прилипают как друг к другу, так и к мелкодисперсным частицам.