УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛИВНЕВЫХ ВОД Российский патент 2008 года по МПК B01D24/00 

Изобретение относится к очистке ливневых вод, содержащих взвешенные вещества и нефтепродукты, и может быть использовано для очистки ливневых и талых вод, собранных с территории автодорог, АЗС, локальных объектов.

Известен медленный песочный фильтр для очистки воды /1/, содержащий два слоя песка и расположенный между ними слой гранулированного угля.

Фильтр не дает высокого эффекта очистки ливневых вод от нефтепродуктов.

Известен медленный фильтр для очистки природных вод /2/, содержащий двухслойную керамзитокварцевую загрузку. В качестве предварительных отстойников предложено использовать надзагрузочный объем фильтра.

Медленный фильтр не достаточно эффективен при очистке ливневых вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является медленный фильтр для очистки воды /3/, включающий контейнер, впускное и выпускное устройство, устройство для поддержания уровня воды в фильтре, фильтрующий материал, рассеивающую решетку, механизм обратной промывки фильтра, биологический слой, расположенный на верхней поверхности фильтрующего материала.

Фильтр недостаточно эффективен при очистке ливневых стоков.

Задачей изобретения является повышение эффекта очистки ливневых и талых вод.

Установка для очистки ливневых вод, включающая медленный фильтр с зернистой загрузкой и биологическим слоем, расположенным на верхней поверхности фильтрующего материала, имеющий впускное и выпускное устройство, устройство для поддерживания уровня воды в фильтре, согласно изобретению установка дополнительно содержит фильтр с углеродным гидрофобным материалом, фильтрующие траншеи с фильтрующе-поглощающим слоем, причем фильтр с углеродным гидрофобным материалом имеет водораспределительную систему, расположенную над фильтрующим материалом, фильтр выполнен из отдельных кассет из сетчатого материала, а сборная система находится под кассетами, медленный фильтр имеет водораспределительную систему, расположенную над фильтрующим материалом, фильтр выполнен также из отдельных кассет из сетчатого материала, а сборная система находится под кассетами, причем кассеты заполнены зернистым фильтрующим материалом, на поверхности которого расположен слой гранулированного сорбционного материала, покрытого геомембраной, над которой находится слой воды, а фильтрующие траншеи находятся под слоем грунта ниже глубины промерзания и имеют распределительную систему, в качестве углеродного гидрофобного материала применена солома злаковых культур, высота фильтрующего слоя составляет 0,8-1,0 м, фильтрующие элементы в фильтре с зернистой загрузкой заполнены силицированным кальцитом фракций 1,0-2,0 мм, высота фильтрующего слоя составляет 0,8-1,0 м, кассеты фильтров выполнены из сетки нержавеющего металла с ячейкой 0,8×0,8 мм, кассеты в плане имеют сечение 1,0×1,0 м, на поверхности силицированного кальцита размещен слой активированного угля марки АГ-3 толщиной 0,1 м, в качестве геомембраны использована капроновая ткань с размером пор 5-50 мкм, толщина слоя воды над загрузкой медленного фильтра составляет 5-10 см, фильтрующие траншеи заполнены строительной песчано-гравийной смесью, высота фильтрующего слоя составляет 0,8-1,0 м.

Преимуществом предложенного устройства по сравнению с прототипом является повышение качества очищенных вод за счет предварительного извлечения нефтепродуктов фильтром с гидрофобным фильтрующим материалом, а также интенсификацией процессов биологической очистки воды в медленном фильтре за счет применения слоя активного угольного сорбента, который в то же время является катализатором биоокислительного процесса.

Предлагаемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», подтвержденному совокупностью следующих условий:

изобретение предназначено для использования в народном хозяйстве при очистке ливневых и талых вод с территорий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

На чертеже показана принципиальная технологическая схема обработки воды предлагаемой установкой. Она содержит емкость накопитель-отстойник 1, в которой накапливается ливневая и талая вода. Емкость разделена вертикальной перегородкой на отстойную часть и камеру с осветленной водой, в которой расположено водозаборное устройство 2, соединенное трубопроводом с насосной станцией 3. Насосная станция последовательно соединена с тремя фильтрами, а именно фильтром с гидрофобным углеродным материалом 4, медленным фильтром с зернистой загрузкой 5 и фильтрующими траншеями с фильтрующе-поглощающим слоем 6.

В фильтре 4 расположены распределительная 7 и сборная 8 системы и кассеты 9 с фильтрующим материалом. В качестве фильтрующего материала использован гидрофобный углеродный материал 10, например солома злаковых культур. Высота слоя загрузки - 0,8-1,0 м.

В медленном фильтре с зернистой загрузкой 5 расположены распределительная 11 и сборная 12 системы и кассеты 13 с фильтрующим материалом. Фильтрующий материал состоит из трех слоев. Нижний слой представляет собой зернистый фильтрующий материал 14, например силицированный кальцит /4/. Высота слоя загрузки 0,8-1,0 м. Средний слой выполнен из активированного угля 15, например угля марки АГ-3. Высота слоя - 0,1 м. На поверхности угля находится геомембрана плотного плетения 16, например капроновая ткань с размером пор 5-50 мкм. Кассеты выполнены из сетки нержавеющего металла с ячейкой 0,8×0,8 мм. Кассеты в плане имеют сечение 1×1 м.

Медленный фильтр 5 содержит устройство для поддержания заданного уровня воды в фильтре 17.

Фильтрующие траншеи 6 представляют собой выемку в грунте, заполненную фильтрующе-поглощающим слоем 18, в котором расположена распределительная система 19. Фильтрующе-поглощающий слой 18 может быть выполнен, например, из строительной песчано-гравийной смеси, высота фильтрующего слоя составляет 0,8-1,0 м.

Устройство работает следующим образом. Ливневая или талая вода, содержащая взвешенные вещества и нефтепродукты, накапливается в накопителе-отстойнике 1, где происходит осаждение взвешенных веществ. Частично осветленная вода забирается насосной станцией 3 через водозаборное устройство 2, подается в распределительную систему 7 фильтра 4. Вода равномерно распределяется по поверхности фильтрующей загрузки, заполняющей кассеты 9 фильтра. Фильтрующим материалом 10 является углеродный гидрофобный материал органического происхождения, например солома злаковых культур. Фильтрующий материал благодаря своим свойствам поглощает нефтепродукты. Фильтроцикл рассчитывается равным теплому времени года. По истечении фильтроцикла кассеты извлекаются из фильтра, обезвоживаются, фильтрующий материал термически обезвреживается.

Кассеты изготавливаются из нержавеющей сетки кубической формы со стороной, равной 1 м. Размер ячеек сетки равен 0,8×0,8 мм.

Вода, очищенная от эмульгированных нефтепродуктов, самотечно подается в распределительную систему 11 медленного фильтра 5. На поверхности геомембраны образуется биологическая пленка, в которой происходят окислительные процессы, приводящие к уменьшению концентрации азотсодержащих соединений, нефтепродуктов, тяжелых металлов, вирусов и бактерий.

Слой гранулированного активированного угля 15, находящегося под геомембраной, выполняет роль катализатора окислительных процессов, а также роль сорбента для извлечения растворенных углеводородов (нефтепродуктов), концентрация которых в ливневых и, особенно, талых водах, существенно превышает ПДК рыбохозяйственных водоемов.

Фильтроцикл медленных фильтров составляет 60-90 суток, после чего возможно извлечение и промывка геомембраны вне установки, а также регенерация фильтрующей загрузки обратным током воды.

Высота слоя воды над геомембраной задается устройством 17 и поддерживается равной 5-10 см.

Окончательная очистка воды происходит в фильтрующих траншеях 6, в которые вода самотечно поступает через распределительную систему 19. Слой фильтрующе-поглощающей загрузки 18 располагают ниже уровня промерзания грунта так, чтобы фильтр мог эксплуатироваться в любое время года. В фильтрующей загрузке происходит доочистка воды, после чего она самопроизвольно фильтруется в грунт. Количество фильтрующих траншей и их длина определяются из условия коэффициента фильтрации ненарушенного грунта и производительности установки.

Преимуществом установки по сравнению с известными решениями являются:

- отсутствие сбросного коллектора для выпуска очищенных вод в водоем;

- высокий эффект очистки ливневых и талых вод от взвешенных веществ (92-98%) и нефтепродуктов (98-99%);

- малые эксплуатационные затраты по обслуживанию установки (2 регенерации в течение 1 года);

- дешевизна гидрофобного углеродного фильтрующего материала и простота его утилизации после использования.

Литература

1. Патент РФ №2131287, МПК B01D 24/22. Песочный фильтр для удаления примесей из жидкости и способ выполнения песочного фильтра. / Д.Фостер, Т.Сандерс /.1999.

2. Аюкаев P.P. Медленные фильтры в хозяйственно-питьевом водоснабжении малых водопотребителей Карелии. / Вода и экология. Проблемы и решения /. №3, 2003, с.16-28.

3. Патент РФ №2001111331, МПК B01D 24/12. Медленный песчаный фильтр для использования в условиях прерывистой подачи потока воды и способ его применения. / Мани Давид X. /. 2003.

4. Патент РФ №2086510, МПК C02F 1/64, B01D 24/16. Фильтр для очистки воды. / Назаров В.Д., Сапунов Г.С. /. 1995.

Изобретение относится к очистке ливневых вод, содержащих взвешенные вещества и нефтепродукты, и может быть использовано для очистки ливневых и талых вод, собранных с территории автодорог, АЗС, локальных объектов. Установка для очистки ливневых вод включает медленный фильтр с зернистой загрузкой и биологическим слоем, имеющий впускное и выпускное устройство, устройство для поддерживания уровня воды в фильтре, согласно изобретению установка дополнительно содержит фильтр с углеродным гидрофобным материалом и фильтрующие траншеи с фильтрующе-поглощающим слоем. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки ливневых и талых вод. 7 з.п ф-лы, 1 ил.

1. Установка для очистки ливневых вод, включающая медленный фильтр с зернистой загрузкой и биологическим слоем, расположенным на верхней поверхности фильтрующего материала, имеющий впускное и выпускное устройство, устройство для поддерживания уровня воды в фильтре, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит фильтр с углеродным гидрофобным материалом и фильтрующие траншеи с фильтрующе-поглощающим слоем, причем фильтр с углеродным гидрофобным материалом имеет водораспределительную систему, расположенную над фильтрующим материалом, фильтр выполнен также из отдельных кассет из сетчатого материала, а сборная система находится под кассетами, медленный фильтр имеет водораспределительную систему, расположенную над фильтрующим материалом, фильтр выполнен из отдельных кассет из сетчатого материала, а сборная система находится под кассетами, причем кассеты заполнены зернистым фильтрующим материалом, на поверхности которого расположен слой гранулированного сорбционного материала, покрытого геомембраной, над которой находится слой воды, а фильтрующие траншеи находятся под слоем грунта ниже глубины промерзания и имеют распределительную систему.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве углеродного гидрофобного материала применена солома злаковых культур, высота фильтрующего слоя составляет 0,8-1,0 м.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фильтрующие элементы в фильтре с зернистой загрузкой заполнены силицированным кальцитом фракций 1,0-2,0 мм, высота фильтрующего слоя составляет 0,8-1,0 м.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кассеты фильтров выполнены из сетки нержавеющего металла с ячейкой 0,8×0,8 мм, кассеты в плане имеют сечение 1,0×1,0 м.5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на поверхности силицированного кальцита размещен слой активированного угля марки АГ-3 толщиной 0,1 м.6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве геомембраны использована капроновая ткань с размером пор 5-50 мкм.7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что толщина слоя воды над загрузкой медленного фильтра составляет 5-10 см.8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фильтрующие траншеи заполнены строительной песчано-гравийной смесью, высота фильтрующего слоя составляет 0,8-1,0 м.