СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ КАРЬЕРНЫХ ВОД Российский патент 2015 года по МПК C02F1/36 C02F103/10 

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для безреагентной очистки промышленных сточных вод (например, карьерных) от взвешенных веществ (ВВ) в дренажных канавах, зумпфах, отстойниках и на полях поверхностной фильтрации (ППФ) - в интересах обеспечения экологической безопасности производства; для безреагентной оборотных промышленных вод от ВВ - в интересах повышения эффективности производства (например, эффективности добычи алмазов); для предварительной подготовки воды (в том числе, питьевой воды) - очистки природной воды, отобранной из поверхностных источников: рек и озер, от ВВ и коллоидных частиц (КЧ) - в интересах здоровья населения; для уплотнения осадка (например, сапонитсодержащего) в горно-технических сооружениях (например, на картах намыва) и дальнейшего использования сгущенного осадка в качестве сырья - в интересах рационального природопользования; для уплотнения тела водоупорной дамбы и уменьшения фильтрации воды через нее - в интересах безопасности эксплуатации гидротехнического сооружения (ГТС) и т.д. Спп. 12 Ил.

Известен способ безреагентной очистки воды от ВВ, заключающийся в незначительной - 10…30% очистке от мелкодисперсных частиц (МДЧ) - с размерами от 0,5 мкм до 5 мкм, существенной - 30…60% очистке от среднедисперсных частиц (СДЧ) - размером от 5 мкм до 50 мкм и практически полной - 60…95% очистке от крупнодисперсных частиц (КДЧ) - размером выше 50 мкм в основном отстойнике; в незначительной очистке от МДЧ, практически полной очистке от СДЧ и полной - 100% очистке от КДЧ в первом дополнительном отстойнике; существенной очистке от МДЧ, практически полной очистке от СДЧ во втором дополнительном отстойнике; в незначительной очистке от КЧ - размером менее 0,5 мкм, полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от МДЧ в специальном сооружении, в качестве которого используют акустический фильтр /Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых //под ред. B.C. Ямщикова. - М.: Наука, 1987, с. 225-228/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Низкая производительность из-за ограниченной площади фильтрующей перегородки акустического фильтра.

2. Высокая стоимость очистки единицы объема воды.

3. Невозможность сгущения осадка в отстойнике и, как следствие, увеличения полезного объема воды в нем.

4. Недостаточное качество очистки сточных (например, карьерных) вод.

5. Невозможность использования водоприемников для коагуляции ВВ, очистки воды от КДЧ и предварительной очистки воды от СДЧ.

6. Невозможность использования способа для очистки воды от тяжелых металлов (ТМ): железа, алюминия и т.д.

Известен способ безреагентной очистки воды от ВВ, заключающийся в незначительной очистке от КДЧ в хвостохранилище (илоотстойнике); в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ и незначительной очистке от МДЧ путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн звукового диапазона частот (ЗДЧ) - от 16…20 Гц до 16…20 кГц и ультразвукового диапазона (УЗДЧ) - выше 16…20 кГц в первом дополнительном отстойнике; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ и существенной очистке от МДЧ путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ во втором дополнительном отстойнике; в практически полной очистке от МДЧ и полной очистке от СДЧ путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ в отстойнике-накопителе, подключенном, через сливную и дренажные системы, своим входом к выходу второго дополнительного отстойника, а своим выходом, через дренажные и сливные системы, к входу естественного водоема /Бахарев С.А. Способ безреагентной очистки оборотных и сточных вод от взвешенных веществ. Патент РФ №2290247, 2005 г., опубл. 27.12.2006, бюл. №36/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Недостаточная производительность очистки сточных вод.

2. Недостаточно рациональное использование полезных объемов основных и дополнительных отстойников.

3. Невозможность сгущения осадка в отстойнике и, как следствие, увеличения полезного объема воды в нем.

4. Недостаточное качество очистки сточных (например, карьерных) вод.

5. Невозможность использования водоприемников для коагуляции ВВ, очистки воды от КДЧ и предварительной очистки воды от СДЧ.

6. Невозможность использования способа для очистки воды от тяжелых металлов (ТМ): железа, алюминия и т.д.

Наиболее близким к заявляемому относится способ безреагентной очистки сточных (карьерных) вод, выбранный в качестве способа-прототипа, заключающийся в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ, незначительной очистке от МДЧ и частичной - менее 10% очистке от болезнетворных бактерий (ББ) путем периодического с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте формирования в главном отстойнике (отстойнике для оборотных вод) бегущих гидроакустических волн (БГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ, существенной очистке от МДЧ и частичной очистке от ББ в первом дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного формирования БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от МДЧ, незначительной очистке от КЧ и ББ во втором дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного формирования интенсивных стоячих гидроакустических волн (СГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от МДЧ, практически полной очистке от КЧ и существенной очистке от ББ в третьем дополнительном отстойнике путем периодического и последовательного формирования интенсивных СГАВ ЗД и УЗД частот, а также дополнительной очистки от ВВ и ББ путем фильтрации воды через дренажные системы и прохождения через системы естественной аэрации воды кислородом, находящихся между всеми отстойниками; в полной очистке от КЧ и практически полной очистке от ББ в специальном сооружении - акустическом гидроциклоне (АГЦ) путем ее перемешивания и дегазации при избыточным статическом давлении 3-5 атм, а также путем ее облучения интенсивными - с амплитудой звукового давления не менее 105 Па на расстоянии 1 м от излучателя, СГАВ УЗДЧ на частоте, близкой к резонансной частоте газовых пузырьков /Бахарев С.А. Способ очистки и обеззараживания оборотных и сточных вод. Патент РФ №2280490, 2005 г., опубл. 27.07.2006, бюл. №21. Диплом ФИПС в номинации: «100 лучших изобретений России»/.

Основными недостатками способа-прототипа являются:

1. Низкая производительность по очищенной воде и по уплотненному осадку из-за ограниченного объема рабочей камеры АГЦ.

2. Высокая стоимость единиц: объема очищенной воды и объема уплотненного осадка.

3. Недостаточно рациональное использование полезного объема основного и дополнительного отстойников.

4. Невозможность сгущения осадка в отстойнике и, как следствие, увеличения полезного объема воды в нем.

5. Невозможность использования водоприемников для коагуляции ВВ, очистки воды от КДЧ и предварительной очистки воды от СДЧ.

6. Невозможность использования способа для очистки воды от тяжелых металлов (ТМ): железа, алюминия и т.д.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.

Технический результат предложенного способа заключается в поэтапной (в водосборных карьерах, зумпфах, отстойниках и НПФ), качественной (до требуемых природоохранным законодательством показателях), безреагентной (без использования химических реагентов) очистке карьерных вод (KB) от ВВ, КЧ и ТМ при их (KB) большом (не менее 1000 м³/час) расходе в единицу времени, а также в эффективном (до заданной плотности) уплотнении осадка (в водосборных карьерах, зумпфах, отстойниках и ППФ) относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среды (ОПС).

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе безреагентной очистки карьерных вод, заключающемся в гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду волнами ЗД и УЗД частот для ее очистке от КДЧ - размером более 50 мкм, СДЧ - размером от 5 мкм до 50 мкм, МДЧ - размером от 0,5 мкм до 5 мкм и КЧ - размером менее 0,5 мкм в последовательно функционально соединенных: главном отстойнике, первом дополнительном отстойнике, втором дополнительном отстойнике, третьем дополнительном отстойнике и четвертом дополнительном отстойнике, гидроакустическое воздействие на очищаемую карьерную воду осуществляют непрерывно, дополнительно непрерывное гидроакустическое воздействие осуществляют на осадок, при гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду и осадок используют чередующиеся между собой по заданной оператором программе импульсные - длительностью менее 1 с, квазинепрерывные - длительностью от 1 с до 10 с и непрерывные -длительностью более 10 с, гидроакустические сигналы; в качестве главного отстойника используют первый зумпф карьера с функционально соединенными с ним несколькими - не менее двух, водосборными (дренажными) канавами, в качестве первого дополнительного отстойника используют второй зумпф карьера с водоотливными насосами, в качестве второго дополнительного отстойника используют отстойник грубой (предварительной) очистки воды, в качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник тонкой (окончательной) очистки воды, в качестве четвертого дополнительного отстойника используют поля поверхностной фильтрации (НПФ), при этом от водосборных канав карьера, через первый и второй зумпфы карьера, а также через отстойники грубой и тонкой очистки, на поля поверхностной фильтрации перебрасывается только верхний (осветленный) - не более 10% от высоты столба, слой карьерной воды, дополнительно карьерную воду очищают от тяжелых металлов (ТМ): железа, алюминия и т.д., путем их акустической коагуляции вместе со взвешенными веществами (ВВ) различной (КДЧ, СДЧ и МДЧ) дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках, дополнительно осуществляют периодический - по мере необходимости, отбор гидроакустически уплотненного осадка и его последующее использование на обогатительной фабрике (ОФ) или его последующую утилизацию, при этом амплитуды звукового давления гидроакустических волн ЗД и УЗД частот на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя составляют не менее 10² Па и не менее 10¹ Па, соответственно.

На фиг. 1-6 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки карьерных вод. При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа безреагентной очистки карьерных вод; на фиг. 2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к первому мобильному гидроакустическому модулю (МГАМ), установленному в карьере; на фиг. 3 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к первому стационарному гидроакустическому модулю (СГАМ), установленному на отстойнике грубой очистки воды; на фиг. 4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно ко второму СГАМ, установленному на отстойнике тонкой очистки воды; на фиг. 5 иллюстрируется структурная схема устройства применительно ко второму МГАМ, установленному в районе ГШФ - перед непосредственным сбросом карьерной воды в естественный водоем (реку); на фиг. 6 иллюстрируется структурная схема якорно-плавучего модуля (ЯПМ), входящего в состав первого МГАМ, второго МГАМ, первого СГАМ и второго СГАМ.

Устройство безреагентной очистки карьерных вод (например, в процессе добычи алмазов на Ломоносовском горно-обогатительном комбинате (ЛГОК) ОАО «Севералмаз» АК «АЛРОСА») в простейшем случае содержит: карьер (1); мобильные транспортеры (2) алмазосодержащих песков - крупнотоннажные автомобили; обогатительную (3) фабрику (ОФ); последовательно функционально соединенные: первый пульповод (4), первый шламовый насос (5), второй пульповод (6) с выпусками (7) для пульпы - короткими стальными трубами с сужающимися соплами, хвостохранилище (8), водозаборный колодец (9) для оборотной воды, первый водовод (10) для оборотной воды, второй шламовый насос (11), второй водовод (12) для оборотной воды; последовательно функционально соединенные: несколько - не менее двух, водосборных (дренажных) канав (13) карьера (1), первый зумпф (14) карьера (1), второй зумпф (15) карьера (1), первый водяной насос (16), первый водовод (17) для карьерной воды (KB), первый распределитель (18) KB, несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников (19) грубой очистки KB, второй распределитель (20) KB, второй водовод (21) для KB, второй водяной насос (22), третий распределитель (23) KB, несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников (24) тонкой очистки KB, четвертый распределитель (25) KB, третий водовод (26) для KB с выпусками (27) KB - короткими стальными трубами с расширяющимися соплами, ППФ (28) и естественный водоем (29) - реку.

Устройство также содержит: первый МГАМ (30), размещенный в карьере (1); первый СГАМ (31), размещенный на нескольких идентичных друг другу отстойниках (19) грубой очистки KB; второй СГАМ (32), размещенный на нескольких идентичных друг другу отстойниках (24) тонкой очистки KB, и второй МГАМ (33), размещенный на ППФ (28).

При этом первый МГАМ (30) содержит: несколько - не менее двух, по числу водосборных канав (13) карьера (1), идентичных друг другу первых многоканальных - не менее двух, гидроакустических каналов (34) ЗДЧ на частоте f₁, включающих в себя последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (35) ЗДЧ на частоте f₁, первый многоканальный - не менее двух каналов, усилитель мощности (36) ЗДЧ на частоте f₁ и несколько - не менее двух, первых гидроакустических излучателей (37) ЗДЧ на частоте f₁, размещенный в нескольких - не менее двух, пространственно разнесенных (например, в левой и правой частях каждой водоприемной канавы) местах нижнего (30% от высоты столба воды) слоя воды каждой из водосборных канав (13); несколько - не менее двух, по числу водосборных канав (13) карьеров (1), идентичных друг другу первых многоканальных - не менее двух, гидроакустических каналов (38) УЗДЧ на частоте ω₁, включающих в себя последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (39) УЗДЧ на частоте ω₁, первый многоканальный - не менее двух каналов, усилитель мощности (40) УЗДЧ на частоте ω₁ и несколько - не менее двух, первых гидроакустических излучателей (41) УЗДЧ на частоте ω₁, размещенный в нескольких - не менее двух, пространственно разнесенных (например, в левой и правой частях каждой водоприемной канавы) местах верхнего (70% от высоты столба воды) слоя воды каждой из водоприемных канав (13).

При этом первый МГАМ (30) также содержит: второй многоканальный - не менее двух, гидроакустический канал (42) ЗДЧ на частоте f₂, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее двух каналов, генератор (43) ЗДЧ на частоте f₂, второй многоканальный - не менее двух каналов, усилитель мощности (44) ЗДЧ на частоте f₂ и несколько - не менее двух, вторых гидроакустических излучателей (45) ЗДЧ на частоте f₂, размещенных в нескольких - не менее двух, пространственно разнесенных (например, в левой и правой частях первого зумпфа) местах нижнего слоя воды первого зумпфа (14); второй многоканальный - не менее двух, гидроакустический канал (46) УЗДЧ на частоте ω₂, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее двух каналов, генератор (47) УЗДЧ на частоте ω₂, второй многоканальный - не менее двух каналов, усилитель мощности (48) УЗДЧ на частоте ω₂ и несколько - не менее двух, вторых гидроакустических излучателей (49) УЗДЧ на частоте ω₂, размещенных в нескольких - не менее двух, пространственно разнесенных (например, в левой и правой частях первого зумпфа) местах верхнего слоя воды первого зумпфа (14); третий многоканальный - не менее двух, гидроакустический канал (50) ЗДЧ на частоте f₃, включающий в себя последовательно электрически соединенные: третий многоканальный - не менее двух каналов, генератор (51) ЗДЧ на частоте f₃, третий многоканальный - не менее двух каналов, усилитель мощности (52) ЗДЧ на частоте f₃ и несколько - не менее двух, третьих гидроакустических излучателей (53) ЗДЧ на частоте f₃, размещенных в нескольких - не менее двух, пространственно разнесенных (например, в левой и правой частях второго зумпфа) местах нижнего слоя воды второго зумпфа (15); третий многоканальный - не менее двух, гидроакустический канал (54) УЗДЧ на частоте ω₃, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее двух каналов, генератор (55) УЗДЧ на частоте ω₃, третий многоканальный - не менее двух каналов, усилитель мощности (56) УЗДЧ на частоте ω₃ и несколько - не менее двух, третьих гидроакустических излучателей (57) УЗДЧ на частоте ω₃, размещенных в нескольких - не менее двух, пространственно разнесенных (например, в левой и правой частях первого зумпфа) местах верхнего слоя воды второго зумпфа (15).

При этом первый СГАМ (31) содержит: несколько - не менее двух (по числу идентичных друг другу отстойников грубой очистки KB), идентичных друг другу четвертых многоканальных - не менее трех (по числу секций каждого из отстойника грубой очистки KB), гидроакустических каналов (58) ЗДЧ на частоте f₄, включающих в себя последовательно электрически соединенные: четвертый многоканальный - не менее трех каналов, генератор (59) ЗДЧ на частоте f₄, четвертый многоканальный - не менее трех каналов, усилитель мощности (60) ЗДЧ на частоте f₄ и несколько - не менее трех, четвертых гидроакустических излучателей (61) ЗДЧ на частоте f₄, размещенных в нижней части центральной зоны каждой из секций каждого из отстойников (19) грубой очистки KB; несколько - не менее двух (по числу идентичных друг другу отстойников грубой очистки KB), идентичных друг другу четвертых многоканальных - не менее трех (по числу секций каждого из отстойника грубой очистки KB), гидроакустических каналов (62) УЗДЧ на частоте ω₄, включающих в себя последовательно электрически соединенные: четвертый многоканальный - не менее трех каналов, генератор (63) УЗДЧ на частоте ω₄, четвертый многоканальный - не менее трех каналов, усилитель мощ-ности (64) УЗДЧ на частоте ω₄ и несколько - не менее трех, четвертых гидроакустических излучателей (65) УЗДЧ на частоте ω₄, размещенных в верхней части центральной зоны каждой из секций каждого из отстойников (19) грубой очистки КВ.

При этом второй СГАМ (32) содержит: несколько - не менее двух (по числу идентичных друг другу отстойников тонкой очистки KB), идентичных друг другу пятых многоканальных - не менее трех (по числу секций каждого из отстойника тонкой очистки KB), гидроакустических каналов (66) ЗДЧ на частоте f₅, включающих в себя последовательно электрически соединенные: пятый многоканальный - не менее трех каналов, генератор (67) ЗДЧ на частоте f₅, пятый многоканальный - не менее трех каналов, усилитель мощности (68) ЗДЧ на частоте f₅ и несколько - не менее трех, пятых гидроакустических излучателей (69) ЗДЧ на частоте f₅, размещенных в нижней части центральной зоны каждой из секций каждого из отстойников (24) тонкой очистки KB; несколько - не менее двух (по числу идентичных друг другу отстойников грубой очистки KB), идентичных друг другу пятых многоканальных - не менее трех (по числу секций каждого из отстойника тонкой очистки KB), гидроакустических каналов (70) УЗДЧ на частоте ω₅, включающих в себя последовательно электрически соединенные: пятый многоканальный - не менее трех каналов, генератор (71) УЗДЧ на частоте ω₅, пятый многоканальный - не менее трех каналов, усилитель мощности (72) УЗДЧ на частоте ω₅ и несколько - не менее трех, пятых гидроакустических излучателей (73) УЗДЧ на частоте ω₅, размещенных в верхней части центральной зоны каждой из секций каждого из отстойников (24) тонкой очистки КВ.

При этом второй МГАМ (33) содержит: несколько - не менее двух (по числу идентичных друг другу ПФ), идентичных друг другу шестых многоканальных - не менее трех (по числу секций каждого из ПФ), гидроакустических каналов (74) ЗДЧ на частоте f₆, включающих в себя последовательно электрически соединенные: шестой многоканальный - не менее трех каналов, генератор (75) ЗДЧ на частоте f₆, шестой многоканальный - не менее трех каналов, усилитель мощности (76) ЗДЧ на частоте f₆ и несколько - не менее трех, шестых гидроакустических излучателей (77) ЗДЧ на частоте f₆, размещенных в нижней части центральной зоны каждой из секций каждого из ПФ (28); несколько - не менее двух (по числу идентичных друг другу ПФ), идентичных друг другу шестых многоканальных - не менее трех (по числу секций каждого из ПФ), гидроакустических каналов (78) УЗДЧ на частоте ω₆, включающих в себя последовательно электрически соединенные: шестой многоканальный - не менее трех каналов, генератор (79) УЗДЧ на частоте ω₆, шестой многоканальный - не менее трех каналов, усилитель мощности (80) УЗДЧ на частоте ω₆ и несколько - не менее трех, шестых гидроакустических излучателей (81) УЗДЧ на частоте ω₆, размещенных в верхней части центральной зоны каждой из секций каждого из ПФ (28).

Устройство также содержит несколько - по числу гидроакустических излучателей ЗД частот, идентичные друг другу якорно-плавучих (ЯПМ) модулей (82), на каждом из которых размещены: соответствующий гидроакустический излучатель ЗД частот - в нижнем слое очищаемой KB; соответствующий гидроакустический излучатель УЗД частот - в верхнем слое очищаемой КВ. При этом каждый из ЯПМ (82) содержит последовательно функционально соединенные: несколько - не менее двух, идентичных друг другу якорей (83), несколько - не менее двух (по числу якорей), идентичных друг другу тросов (84), корпус (85), к которому снизу крепятся троса (84), а сверху крепится плавучесть (86), обеспечивающая поддержание на заданном горизонте соответствующих гидроакустических излучателей УЗД (в первую очередь, в том числе подо льдом - за счет плавучести и длин тросов) и ЗД частот, а также шкаф (87) для размещения электронных приборов (соответствующих генераторов и усилителей мощности).

Способ безреагентной очистки карьерных вод реализуют следующим образом (фиг. 1-6).

В процессе производственной деятельности (например, добыча алмазов и т.д.) из карьера (1) тр. Архангельская ЛГОК ОАО «Севералмаз» АК «АЛРОСА» при помощи мобильных транспортеров (2) - крупнотоннажных автомобилей, алмазосодержащие пески подают на ОФ (3).

Одновременно с этим из нижней части хвостохранилища (8), находящейся максимально далеко от места сброса пульпы, через водозаборный колодец (9) для оборотной воды, первый водовод (10) для оборотной воды, второй шламовый насос (11) и второй водовод (12) для оборотной воды очищенную от сапонитсодержащих шламовых частиц (ШЧ) промышленную воду подают на ОФ (3). На ОФ (3) очищенной оборотной водой промывают алмазосодержащие пески и извлекают алмазы, а загрязненную в результате промывки алмазосодержащих песков оборотную воду (пульпу) с помощью последовательно функционально соединенных: первого пульповода (4), первого шламового насоса (5), второго пульповода (6) с выпусками (7) для пульпы - короткими стальными трубами с сужающимися соплами, сбрасывают распределенным (не в одно место) образом в хвостохранилище (8).

Одновременно с этим карьерную воду (KB), содержащую: крупнодисперсные взвешенные вещества (КДВВ) размером 1_кд - более 50 мкм и массой m_кд, среднедисперсные взвешенные вещества (СДВВ) размером 1_сд - от 5 мкм до 50 мкм и массой m_сд, мелкодисперсные взвешенные вещества (МДВВ) размером 1_мд - от 0,5 мкм до 5 мкм и массой m_мд, коллоидные частицы (КЧ) размером 1_кч - менее 0,5 мкм и массой m_кд, а также тяжелые металлы (ТМ): железо, алюминий, стекающую по внутренним бортам карьера (1), собирают в несколько - не менее двух, водосборных (дренажных) канав (13), и верхним - не более 10% от высоты столба воды, слоем последовательно направляют в первый - с большими геометрическими размерами, зумпф (14) карьера (1), а затем во второй - с меньшими геометрическими размерами, зумпф (15) карьера (1), в котором установлен первый водяной насос (16). При этом благодаря соответствующим массам и силам тяжести существенная часть (30-60%) КДВВ и незначительная часть (10-30%) СДВВ выпадает в осадок. Однако вся часть (100%) ТМ, КЧ и МДВВ, практически вся часть (70-90%) СДВВ и значительная часть (40-70%) КДВВ остаются в КВ.

Для уменьшения содержания КДВВ, СДВВ и МДВВ, а также КЧ и ТМ в KB с помощью последовательно электрически соединенных первого многоканального генератора (35), первого многоканального усилителя мощности (36) и нескольких первых гидроакустических излучателей (37) каждого из первых многоканальных гидроакустических каналов (34) первого МГАМ (30) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн ЗДЧ на частоте f₁ по всему объему (преимущественно нижнего слоя воды) каждой из водосборных канав (13) карьера (1); с помощью последовательно электрически соединенных первого многоканального генератора (39), первого многоканального усилителя мощности (40) и нескольких первых гидроакустических излучателей (41) каждого из первых многоканальных гидроакустических каналов (38) первого МГАМ (30) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн УЗДЧ на частоте ω₁ по всему объему (преимущественно верхнего слоя воды) каждой из водосборных канав (13) карьера (1). При этом амплитуды звукового давления гидроакустических волн (импульсных - длительностью менее 1 с, квазинепрерывных - длительностью от 1 с до 10 с и непрерывных - длительностью более 10 с) ЗД и УЗД частот на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя составляют не менее 10² Па и не менее 10¹ Па, соответственно, а сами гидроакустические волны (ЗД на частоте f₁ и УЗД на частоте ω₁) излучают по заданной оператором программе.

Под воздействием гидроакустических волн ЗД на частоте f₁ осуществляют: акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ (путем акустического присоединения более подвижных и менее крупных ВВ, КЧ и ТМ к менее подвижным и более крупным ВВ), находящихся преимущественно в нижнем слое воды, каждой из водосборных канав (13) карьера (1); основное акустическое уплотнение осадка (путем акустического выдавливания молекул KB из пространств между исходными и акустически коагулированными ВВ) в каждой из водосборных канав (13) карьера. В результате все исходные ВВ (преимущественно), КЧ и ТМ укрупняют, и они, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок на дно; сам осадок уплотняют и увеличивают (благодаря увеличению объема осветленного слоя KB и уменьшению объема осадка) рабочий объем (объем осаждения ВВ) в каждой из водосборных канав (13) карьера (1).

Под воздействием гидроакустических волн УЗД на частоте ω₁ осуществляют: акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в верхнем слое воды каждой из водосборных канав (13) карьера (1); дополнительное акустическое уплотнение осадка в каждой из водосборных канав (13) карьера. В результате все ВВ, а также (преимущественно) КЧ и ТМ, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок; сам осадок дополнительно к гидроакустическим волнам ЗД частот уплотняют, и дополнительно увеличивают рабочий объем в каждой из водосборных канав (13) карьера (1).

Затем только верхний слой KB из каждой водосборной канавы (13) перебрасывают в первый зумпф (14) карьера (1). Однако практически вся часть (70-90%) ТМ, КЧ и МДВВ, а также значительная часть (40-70%) СДВВ и незначительная часть (10-30%) КДВВ остаются в КВ.

Для уменьшения содержания ВВ, КЧ и ТМ в KB с помощью последовательно электрически соединенных второго многоканального генератора (43), второго многоканального усилителя мощности (44) и нескольких вторых гидроакустических излучателей (45) второго многоканального гидроакустического канала (42) первого МГАМ (30) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн ЗДЧ на частоте f₂ по всему объему (преимущественно нижнего слоя воды) первого зумпфа (14) карьера (1); с помощью последовательно электрически соединенных второго многоканального генератора (47), второго многоканального усилителя мощности (48) и нескольких вторых гидроакустических излучателей (49) второго многоканального гидроакустического канала (46) первого МГАМ (30) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн УЗДЧ на частоте ω₂ по всему объему (преимущественно верхнего слоя воды) первого зумпфа (14) карьера (1).

Под воздействием гидроакустических волн ЗД на частоте f₂ осуществляют: акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в нижнем слое воды, первого зумпфа (14) карьера (1); основное акустическое уплотнение осадка в первом зумпфе (14) карьера (1). В результате все исходные ВВ, КЧ и ТМ укрупняют, и они, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок на дно; сам осадок уплотняют и увеличивают (благодаря увеличению объема осветленного слоя KB и уменьшению объема осадка) рабочий объем первого зумпфа (14) карьера (1).

Под воздействием гидроакустических волн УЗД на частоте ω₂ осуществляют: акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в верхнем слое воды первого зумпфа (14) карьера (1); дополнительное акустическое уплотнение осадка в первом зумпфе (14) карьера (1). В результате все исходные ВВ, КЧ и ТМ, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок; сам осадок дополнительно уплотняют, и дополнительно увеличивают рабочий объем первого зумпфа (14) карьера (1).

Затем только верхний слой KB из первого зумпфа (14) перебрасывают во второй зумпф (15) карьера (1). Однако практически вся часть (но меньше верхней границы 90%) ТМ, КЧ и МДВВ, существенная часть (но меньше верхней границы 60%) СДВВ и незначительная часть (но меньше верхней границы 30%) КДВВ остаются в КВ.

Для уменьшения содержания ВВ, КЧ и ТМ в KB с помощью последовательно электрически соединенных третьего многоканального генератора (51), третьего многоканального усилителя мощности (52) и нескольких третьих гидроакустических излучателей (53) третьего многоканального гидроакустического канала (50) первого МГАМ (30) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн ЗДЧ на частоте f₃ по всему объему (преимущественно нижнего слоя воды) второго зумпфа (15) карьера (1); с помощью последовательно электрически соединенных третьего многоканального генератора (55), третьего многоканального усилителя мощности (56) и нескольких третьих гидроакустических излучателей (57) третьего многоканального гидроакустического канала (54) первого МГАМ (30) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн УЗДЧ на частоте ω₃ по всему объему (преимущественно верхнего слоя воды) второго зумпфа (15) карьера (1).

Под воздействием гидроакустических волн ЗД на частоте f₃ осуществляют: акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в нижнем слое воды, второго зумпфа (15) карьера (1); основное акустическое уплотнение осадка во втором зумпфе (15) карьера (1). В результате все исходные ВВ, КЧ и ТМ укрупняют, и они, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок на дно; сам осадок уплотняют и увеличивают (благодаря увеличению объема осветленного слоя KB и уменьшению объема осадка) рабочий объем второго зумпфа (15) карьера (1).

Под воздействием гидроакустических волн УЗД на частоте ω₃ осуществляют: акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в верхнем слое воды второго зумпфа (15) карьера (1); дополнительное акустическое уплотнение осадка во втором зумпфе (15) карьера (1). В результате все ВВ, КЧ и ТМ, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок; сам осадок дополнительно уплотняют, и дополнительно увеличивают рабочий объем второго зумпфа (15) карьера (1).

Затем только верхний слой KB из второго зумпфа (15) с помощью первого водяного насоса (16) по первому водоводу (17) через первый распределитель KB (18) подают на несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников (19) грубой очистки КВ. Однако практически вся часть (в районе нижней границы 70%) ТМ, КЧ и МДВВ, и существенная часть (в районе нижней границы 30%) СДВВ и незначительная часть (в районе нижней границы 10%) КДВВ остаются в КВ.

Одновременно с этим, по мере необходимости, с помощью экскаватора с длинной стрелой убирают акустически уплотненный осадок (в том числе содержащий ТМ) из нескольких водосборных канав (13) первого зумпфа (14) и второго зумпфа (15) карьера (1), а затем с помощью мобильных транспортеров (2) алмазосодержащих песков доставляют его (осадок) на ОФ (3).

Часть ВВ (преимущественно СДВВ), оставшихся в KB, которую перемещают верхним слоем из одной секции отстойника (19) грубой очистки KB в другую, благодаря своим массам и силам тяжести, выпадают в осадок. Однако практически вся часть (в районе нижней границы 70%) ТМ, КЧ и МДВВ, а также существенная часть (в районе нижней границы 30%) СДВВ из-за ограниченных масс и сил тяжести, а также из-за большого (более 1000 м³/ч) расхода воды не успевают выпасть в осадок.

Для уменьшения содержания ВВ (преимущественно СДВВ и МДВВ), КЧ и ТМ, оставшихся в KB, с помощью последовательно электрически соединенных четвертого многоканального генератора (59), четвертого многоканального усилителя мощности (60) и нескольких четвертых гидроакустических излучателей (61) четвертого многоканального гидроакустического канала (58) первого СГАМ (31) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн ЗДЧ на частоте f₄ по всему объему (преимущественно нижнего слоя воды) каждого из отстойников (19) грубой очистки KB; с помощью последовательно электрически соединенных четвертого многоканального генератора (63), четвертого многоканального усилителя мощности (64) и нескольких четвертых гидроакустических излучателей (65) четвертого многоканального гидроакустического канала (62) первого СГАМ (31) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн УЗДЧ на частоте ω₄ по всему объему (преимущественно верхнего слоя воды) каждого из отстойников (19) грубой очистки КВ.

Под воздействием гидроакустических волн ЗД на частоте f₄ осуществляют: акустическую коагуляцию оставшихся в KB ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в нижнем слое воды каждого из отстойников (19) грубой очистки KB; основное акустическое уплотнение осадка в каждом из отстойников (19) грубой очистки КВ. В результате все оставшиеся ВВ, КЧ и ТМ укрупняют, и они, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок на дно; сам осадок уплотняют и увеличивают (благодаря увеличению объема осветленного слоя KB и уменьшению объема осадка) рабочий объем каждого из отстойников (19) грубой очистки КВ.

Под воздействием гидроакустических волн УЗД на частоте ω₄ осуществляют: акустическую коагуляцию оставшихся в KB ВВ, КЧ и ТМ, находящихся в верхнем слое воды каждого из отстойников (19) грубой очистки KB; дополнительное акустическое уплотнение осадка в каждого из отстойников (19) грубой очистки КВ. В результате оставшиеся в KB ВВ, КЧ и ТМ, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок; сам осадок дополнительно уплотняют и дополнительно увеличивают рабочий объем каждого из отстойников (19) грубой очистки КВ.

Затем только верхний слой KB каждого из отстойников (19) грубой очистки KB через второй распределитель (20) KB с помощью второго водяного насоса (22) по второму водоводу (21) и через третий распределитель (23) KB подают на несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников (24) тонкой очистки КВ. Однако существенная часть (в районе нижней границы 30%) ТМ, КЧ и МДВВ, а также незначительная часть (в районе нижней границы 10%) СДВВ остаются в КВ.

Для уменьшения содержания оставшихся в KB ВВ, КЧ и ТМ с помощью последовательно электрически соединенных пятого многоканального генератора (67), пятого многоканального усилителя мощности (68) и нескольких пятых гидроакустических излучателей (69) пятого многоканального гидроакустического канала (66) второго СГАМ (32) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн ЗДЧ на частоте f₅ по всему объему (преимущественно нижнего слоя воды) каждого из отстойников (24) тонкой очистки KB; с помощью последовательно электрически соединенных пятого многоканального генератора (71), пятого многоканального усилителя мощности (72) и нескольких пятых гидроакустических излучателей (73) пятого многоканального гидроакустического канала (70) второго СГАМ (32) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн УЗДЧ на частоте ω₅ по всему объему (преимущественно верхнего слоя воды) каждого из отстойников (24) тонкой очистки КВ.

Под воздействием гидроакустических волн ЗД на частоте f₅ осуществляют: акустическую коагуляцию оставшихся ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в нижнем слое воды каждого из отстойников (24) тонкой очистки KB; основное акустическое уплотнение осадка в каждом из отстойников (24) тонкой очистки КВ. В результате все оставшиеся в KB ВВ, КЧ и ТМ укрупняют, и они, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок на дно; сам осадок уплотняют и увеличивают (благодаря увеличению объема осветленного слоя KB и уменьшению объема осадка) рабочий объем каждого из отстойников (24) тонкой очистки КВ.

Под воздействием гидроакустических волн УЗД на частоте ω₅ осуществляют: акустическую коагуляцию оставшихся ВВ, КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в верхнем слое воды каждого из отстойников (24) тонкой очистки KB; дополнительное акустическое уплотнение осадка в каждого из отстойников (24) тонкой очистки КВ. В результате оставшиеся в KB ВВ, КЧ и ТМ, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок; сам осадок дополнительно уплотняют и дополнительно увеличивают рабочий объем каждого из отстойников (24) тонкой очистки КВ.

Затем только верхний слой KB каждого из отстойников (24) тонкой очистки KB через четвертый распределитель (25) по третьему водоводу (26) KB и через выпуска (27) - короткие стальные трубы с расширяющимися соплами, подают на ГТПФ (28). Одновременно с этим, по мере необходимости, убирают акустически уплотненный осадок из отстойников (19) грубой очистки KB, а также из отстойников (24) тонкой очистки КВ. При этом осадок утилизируют при наличии в нем ТМ.

Часть ВВ, оставшихся в KB, которую пропускают через ППФ (28) в естественный водоем (29) - реку, благодаря своим массам и силам тяжести, выпадают в осадок. Однако незначительная часть (ниже нижней границы 10%) ТМ, КЧ и МДВВ остаются в KB, что нарушает требования природоохранного законодательства.

Для исключения этого с помощью последовательно электрически соединенных шестого многоканального генератора (75), шестого многоканального усилителя мощности (76) и нескольких шестых гидроакустических излучателей (77) шестого многоканального гидроакустического канала (74) второго МГАМ (33) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн ЗДЧ на частоте f₆ по всему объему (преимущественно нижнего слоя воды) каждого из ПФ (28); с помощью последовательно электрически соединенных шестого многоканального генератора (79), шестого многоканального усилителя мощности (80) и нескольких шестых гидроакустических излучателей (81) шестого многоканального гидроакустического канала (78) второго МГАМ (33) осуществляют формирование, усиление и излучение гидроакустических волн УЗДЧ на частоте ω₆ по всему объему (преимущественно верхнего слоя воды) каждого из ПФ (28).

Под воздействием гидроакустических волн ЗД на частоте f₆ осуществляют: акустическую коагуляцию еще оставшихся в KB ВВ (преимущественно МДВВ), КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в нижнем слое воды каждого из ПФ (28); основное акустическое уплотнение осадка в каждом из ПФ (28). В результате все оставшиеся ранее в KB ВВ, КЧ и ТМ укрупняют, и они, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок на дно; сам осадок уплотняют и увеличивают (благодаря увеличению объема осветленного слоя KB и уменьшению объема осадка) рабочий объем каждого из ПФ (28).

Под воздействием гидроакустических волн УЗД на частоте ω₆ осуществляют: акустическую коагуляцию еще оставшихся в KB ВВ (преимущественно МДВВ), КЧ и ТМ, находящихся преимущественно в верхнем слое воды каждого из ПФ (28); дополнительное акустическое уплотнение осадка в каждого из ПФ (28). В результате все оставшиеся ранее в KB ВВ, КЧ и ТМ, благодаря возросшим массам и силам тяжести, интенсивнее выпадают в осадок; сам осадок дополнительно уплотняют и дополнительно увеличивают рабочий объем каждого из ПФ (28).

В дальнейшем очищенную от КЧ и ВВ - до содержания не более 4 мг/дм³, а также ТМ - до содержания не более: 0,01 мг/дм³ (Fe) с ППФ сбрасывают в естественный водоем (29) - реку. Одновременно с этим, по мере необходимости, убирают акустически уплотненный осадок с ППФ (28). При этом осадок утилизируют при наличии в нем ТМ.

В процессе работы устройства: установка - до начала эксплуатации, перестановка - в процессе эксплуатации (например, удаление осадка) и демонтаж - после окончания эксплуатации соответствующих гидроакустических излучателей ЗД и УЗД частот, а также соответствующих генераторов и усилителей мощности осуществляют при помощи ЯПМ (82).

Для этого в заданном месте: на дно водоотливных канав (13), первого зумпфа (14) и второго зумпфа (15) карьера (1); на дно отстойников (19) грубой очистки KB и отстойников (24) тонкой очистки KB, а также на дно ППФ (28) устанавливают несколько - не менее двух, идентичных друг другу якорей (83) и крепят к ним несколько - по числу якорей, идентичных друг другу тросов (84). При этом вторые концы тросов заданной длины крепят к корпусу (85), на котором сверху последовательно закреплены плавучесть (86) и шкаф (87) для размещения электронных приборов. В свою очередь внутри шкафа, обладающего теплоизоляционными и герметичными свойствами, размещены соответствующие генераторы и усилители мощности, а снаружи к нему подведены: сигнальный кабель для подсоединения соответствующего выхода усилителя мощности к соответствующему гидроакустическому излучателю, а также силовой кабель для подачи электрического питания (220 В, 50 Гц) к соответствующим генераторам и усилителям мощности.

При этом:

1. Поэтапная очистка KB от ВВ, КЧ и ТМ достигается за счет того, что:

- начальную очистку KB от ВВ (в первую очередь от КДВВ) осуществляют непосредственно в водоприемных канавах карьера;

- предварительную очистку KB от ВВ (в первую очередь от КДВВ и СДВВ) осуществляют в зумпфах карьера;

- грубую очистку KB от ВВ (в первую очередь от СДВВ и МДВВ) осуществляют в отстойниках грубой очистки;

- тонкую очистку KB от ВВ (в первую очередь от МДВВ и КЧ) осуществляют в отстойниках тонкой очистки;

- окончательную очистку KB (в первую очередь от КЧ и ТМ) осуществляют на ППФ.

2. Качественная (до требуемых природоохранным законодательством показателей) очистка KB от ВВ, КЧ и ТМ достигается за счет того, что:

- осуществляют поэтапную (сначала от КДВВ, затем от СДВВ, затем от МДВВ, а затем от КЧ и ТМ) очистку KB;

- на всех этапах очистки KB осуществляют акустическое уплотнение осадков и тем самым увеличивают объемы осаждения ВВ, КЧ и ТМ;

- осуществляют сливы верхних (~10% от высоты столба воды) слоев воды;

- МДВВ, КЧ и ТМ акустически прикрепляют (прибивают) к более крупным (КДВВ и СДВВ) ВВ, повышая тем самым эффективность их очистки;

- акустически уплотненный осадок (в том числе вместе с ТМ) по мере необходимости собирают и утилизируют.

3. Безреагентная очистка KB от ВВ, КЧ и ТМ достигается за счет того, что:

- совершенно не используют химических реагентов;

- используют акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ;

- используют акустическое уплотнение осадка, содержащего в том числе исходные МДВВ, КЧ и ТМ.

4. Очистка больших объемов KB достигается за счет того, что:

- осуществляют поэтапную очистку воды;

- осуществляют последовательную очистку: от КДВВ, СДВВ и МДВВ, а затем от КЧ и ТМ;

- осуществляют непрерывное акустическое уплотнение осадков, сохраняя большие объемы осаждения ВВ, КЧ и ТМ;

- гидроакустические излучатели ЗД и УЗД частот имеют большие дальности действия в KB и осадке.

5. Эффективное уплотнение осадка (до заданной плотности) достигается за счет того, что:

- осуществляют предварительную акустическую коагуляцию (укрупнение) частиц различной дисперсности (ВВ, КЧ и ТМ);

- осуществляют поэтапное уплотнение осадка;

- осуществляют непрерывное уплотнение осадка;

- по мере необходимости осуществляют удаление уплотненного осадка.

6. Относительная простота способа достигается за счет того, что:

- формирование и излучение гидроакустических волн ЗД и УЗД частот осуществляют с помощью серийно выпускаемых электронных приборов, а также гидроакустических излучателей (в том числе снятых с вооружения, что дополнительно способствует конверсии предприятий военно-промышленного комплекса);

- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляют автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);

- техническое обслуживание оборудования осуществляют с большой дискретностью (раз в 7 суток) и непосредственно в процессе работы очистного сооружения, поэтому не требуется специального времени для прекращения водоочистки и технического обслуживания устройства.

7. Минимальные финансово-временные затраты обеспечиваются за счет того, что:

- уменьшается (как минимум на 30%) площадь, отводимая под строительство очистных сооружений;

- очистку воды осуществляют в несколько этапов, начиная непосредственно в карьере;

- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых электронных и акустических приборов;

- энергопотребление электронных приборов устройства, реализующего разработанный способ, относительно небольшое (менее 0,5 Вт/м³);

- время на монтаж оборудования не превышает 5 суток;

- техническое обслуживание оборудования осуществляют с большой дискретностью и непосредственно в процессе работы очистного сооружения.

8. Медицинская безопасность для человека обеспечивается за счет того, что:

- полностью исключается использование химических реагентов для очистки KB и уплотнения осадка;

- акустически уплотненный осадок утилизируют;

- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых и санитарно-сертифицированных приборов;

- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляют автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);

- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являются медицински безопасными для человека.

9. Экологическая безопасность для ОПС достигается за счет того, что:

- полностью исключается использование химических реагентов для очистки KB и уплотнения осадка;

- акустическим способом уплотняют осадок, что минимизирует дренажирование KB;

- акустически уплотненный осадок утилизируют;

- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являются экологически безопасными для ОПС в целом.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1. Гидроакустическое воздействие на очищаемую KB осуществляют непрерывно (без пауз).

2. Непрерывное гидроакустическое воздействие осуществляют на осадок.

3. При гидроакустическом воздействии на очищаемую KB и осадок используют чередующиеся между собой по заданной оператором программе импульсные - длительностью менее 1 с, квазинепрерывные - длительностью от 1 с до 10 с и непрерывные - длительностью более 10 с, сигналы.

4. В качестве главного отстойника используют первый зумпф карьера с функционально соединенными с ним несколькими - не менее двух, водосборными (дренажными) канавами.

5. В качестве первого дополнительного отстойника используют второй зумпф карьера.

6. В качестве второго дополнительного отстойника используют отстойник грубой очистки воды.

7. В качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник тонкой очистки воды.

8. В качестве специального сооружения используют поля поверхностной фильтрации.

9. От водосборных канав карьера, через первый и второй зумпфы карьера, а также через отстойники грубой и тонкой очистки, на ППФ перебрасывают только верхний - не более 10% от высоты столба воды, слой КВ.

10. Дополнительно KB очищают от ТМ путем их акустической коагуляции вместе со ВВ различной дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках.

11. Дополнительно осуществляют периодический - по мере необходимости, отбор гидроакустически уплотненного осадка и его последующее использование на ОФ или его последующую утилизацию.

12. Амплитуды звукового давления гидроакустических волн ЗД и УЗД частот на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя составляют не менее 10² Па и не менее 10¹ Па, соответственно.

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: 4, 5 и 10 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки КВ.

Признаки: 1, 2, 3 и 11 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки КВ. В то же время известно: для признака 1 - использование гидроакустических волн для диспергирования коагулянтов при их вводе в очищаемую воду; для признака 2 - использование гидроакустических волн для уплотнения осадка в акустическом гидроциклоне; для признака 3 - использование гидроакустических сигналов сложной формы для безреагентной очистки воды; для признака 11 - использование осадка для утилизации.

Признаки: 6, 7, 8, 9 и 12 является известным.

Таким образом, наличие новых существенных признаков в совокупности с известными обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - поэтапно, качественно и без использования химических реагентов очищать большие объемы KB от ВВ, КЧ и ТМ, а также эффективно уплотнять осадок относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для ОПС в целом.

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 период 2002 - 2006 гг.- на промышленных участках (добыча платины) «Пенистый» и «Левтыринываям» ЗАО «Корякгеолдобыча», расположенного в долинах нерестовых рек: Левтыринываям, Ветвей и Вывенка (Россия, п-ов Камчатка); в 2010-2011 гг. - на береговом предприятии СП «Вьетсовпетро» по очистке производственных вод; в 2013-2014 гг. в ОАО «Севералмаз» (Россия, Архангельская обл.).

На фиг. 7-10 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа безреагентной очистки КВ. При этом на фиг. 7 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки KB от ВВ в карьере для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). При этом индексом 0 обозначена исходная (на входе в водосборную канаву) KB, индексом I - KB на выходе водосборной канавы, индексом II - KB на выходе первого зумпфа, III - KB на выходе второго зумпфа.

Как видно из фиг. 7, в процессе реализации способа-прототипа содержание ВВ (SS, г/л) в KB было последовательно уменьшено с 10,3 г/л до 8,1 г/л (эффективность очистки 21,0%), в то время как в процессе реализации разработанного способа с 10,3 г/л до 1,7 г/л (эффективность очистки 83,5%). То есть выигрыш разработанного метода составил 62,5%.

На фиг. 8 представлены результаты безреагентной очистки KB от ТМ (Fe) в карьере для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией) При этом индексом 0 обозначена исходная (на входе в водосборную канаву) KB, индексом I - KB на выходе водосборной канавы, индексом II - KB на выходе первого зумпфа, III - KB на выходе второго зумпфа.

Как видно из фиг. 8, в процессе реализации способа-прототипа содержание (SS*, мг/л) ТМ (Fe) в KB было последовательно уменьшено с 26,0 мг/л до 24,1 мг/л (эффективность очистки 7,5%), в то время как в процессе реализации разработанного способа с 26,0 мг/л до 7,4 мг/л (эффективность очистки 71,5%). То есть выигрыш разработанного метода составил 64,0%.

На фиг. 9 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки KB от ВВ в отстойниках грубой и тонкой очистки для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). При этом индексом 0 обозначена исходная (на входе в отстойники грубой очистки) KB, индексом I - KB на выходе отстойников грубой очистки, индексом II - KB на выходе отстойников тонкой очистки.

Как видно из фиг. 9, в процессе реализации способа-прототипа содержание ВВ (SS, г/л) в KB было последовательно уменьшено с 1,7 г/л до 0,7 г/л (частная эффективность для отстойников грубой очистки 59,0%), а затем с 0,7 г/л до 0,3 г/л (частная эффективность для отстойников тонкой очистки 57,0%). В то время как в процессе реализации разработанного способа содержание ВВ (SS, г/л) в KB было последовательно уменьшено: с 1,7 г/л до 0,2 г/л (частная эффективность для отстойников грубой очистки 88,0%, выигрыш разработанного метода составил 29,0%), а затем с 0,2 г/л до 0,04 г/л (частная эффективность для отстойников тонкой очистки 80%), выигрыш разработанного метода составил 23%.

На фиг. 10 представлены результаты безреагентной очистки KB от ТМ (Fe) в карьере для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией) При этом индексом 0 обозначена исходная (на входе в отстойники грубой очистки) KB, индексом I - KB на выходе отстойников грубой очистки, индексом II - KB на выходе отстойников тонкой очистки.

Как видно из фиг. 10, в процессе реализации способа-прототипа содержание (SS*, мг/л) ТМ (Fe) в KB было последовательно уменьшено с 7,4 мг/л до 4,9 мг/л (частная эффективность для отстойников грубой очистки 51,0%), а затем с 4,9 мг/л до 2,1 мг/л (частная эффективность для отстойников тонкой очистки 57,0%). В то время как в процессе реализации разработанного способа содержание (SS*, мг/л) ТМ (Fe) в KB было последовательно уменьшено: с 7,4 мг/л до 0,9 г/л (частная эффективность для отстойников грубой очистки 87,5%, выигрыш разработанного метода составил 36,5%), а затем с 0,9 мг/л до 0,1 мг/л (частная эффективность для отстойников тонкой очистки 88,5%, выигрыш разработанного метода 31,5%).

На фиг. 11 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки KB от ВВ на ППФ для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). При этом индексом 0 обозначена исходная (на входе в ППФ) KB, а индексом I - KB на выходе ППФ.

Как видно из фиг. 11, в процессе реализации способа-прототипа содержание ВВ (SS, г/л) в KB было уменьшено: с 40,0 мг/л до 16,8 мг/л (эффективность для ППФ 58,0%), в то время как в процессе реализации разработанного способа содержание ВВ (SS, г/л) в KB было уменьшено с 40, мг/л до 4,0 г/л (эффективность для ППФ 90,0%, выигрыш разработанного метода составил 32,0%).

На фиг. 12 представлены результаты безреагентной очистки KB от ТМ (Fe) в карьере для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). При этом: индексом 0 - обозначена исходная (на входе в ППФ) KB, а индексом I - KB на выходе ППФ.

Как видно из фиг. 12 в процессе реализации способа-прототипа содержание (SS*, мг/л) ТМ (Fe) в KB было уменьшено с 0,1 мг/л до 0,04 мг/л (эффективность для ПФ 60,0%), в то время как в процессе реализации разработанного способа содержание (SS*, мг/л) ТМ (Fe) в KB было уменьшено: с 0,1 мг/л до 0,01 мг/л (эффективность для ПФ 90,0%, выигрыш разработанного метода составил 30,0%). Таким образом:

1. Очистка KB от ВВ, КЧ и ТМ по этапам была достигнута за счет того, что:

- начальную очистку KB от ВВ осуществляли непосредственно в водоприемных канавах карьера;

- предварительную очистку KB от ВВ осуществляли в зумпфах карьера;

- грубую очистку KB от ВВ осуществляли в отстойниках грубой очистки;

- тонкую очистку KB от ВВ осуществляли в отстойниках тонкой очистки;

- окончательную очистку KB осуществляли на ППФ.

2. Качественная очистка от ВВ, КЧ и ТМ была достигнута за счет того, что:

- осуществляли поэтапную очистку KB;

- на всех этапах очистки KB осуществляли акустическое уплотнение осадков;

- осуществляли сливы верхних слоев воды;

- МДВВ, КЧ и ТМ акустически прикрепляли к более крупным ВВ;

- акустически уплотненный осадок по мере необходимости собирали и утилизировали.

3. Безреагентная очистка KB была достигнута за счет того, что:

- не использовали химические реагенты;

- использовали акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ;

- использовали акустическое уплотнение осадка, содержащего в том числе исходные МДВВ, КЧ и ТМ.

4. Очистка больших объемов KB была достигнута за счет того, что:

- осуществляли поэтапную очистку воды;

- осуществляли последовательную очистку от КДВВ, СДВВ и МДВВ, а затем от КЧ и ТМ;

- осуществляли непрерывное акустическое уплотнение осадков;

- гидроакустические излучатели ЗД и УЗД частот имели большие дальности действия в KB и осадке.

5. Эффективное уплотнение осадка было достигнуто за счет того, что:

- осуществляли предварительную акустическую коагуляцию (укрупнение) частиц различной дисперсности (ВВ, КЧ и ТМ);

- осуществляли поэтапное уплотнение осадка;

- осуществляли непрерывное уплотнение осадка;

- по мере необходимости осуществляли удаление уплотненного осадка.

6. Относительная простота способа была достигнута за счет того, что:

- формирование и излучение гидроакустических волн ЗД и УЗД частот осуществляли с помощью серийно выпускаемых приборов;

- управление работой устройства осуществляли автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);

- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретностью и непосредственно в процессе работы очистного сооружения.

7. Минимальные финансово-временные затраты были обеспечены за счет того, что:

- уменьшали площадь земель для строительства очистных сооружений;

- очистку воды осуществляли в несколько этапов;

- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых приборов;

- энергопотребление электронных приборов было менее 0,5 Вт/м;

- время на монтаж оборудования не превышало 5 суток;

- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретностью и непосредственно в процессе работы очистного сооружения.

8. Медицинская безопасность была обеспечена за счет того, что:

- полностью исключали использование химических реагентов;

- акустически уплотненный осадок утилизировали;

- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых и санитарно-сертифицированных приборов;

- управление работой устройства осуществляли автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);

- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являлись медицински безопасными для человека.

9. Экологическая безопасность для ОПС была достигнута за счет того, что:

- полностью исключали использование химических реагентов;

- акустическим способом уплотняли осадок;

- акустически уплотненный осадок утилизировали;

- параметры гидроакустических волн были экологически безопасными.

Изобретение относится к безреагентной очистке промышленных сточных вод от взвешенных веществ и может быть использовано в горно-технических сооружениях. Способ заключается в непрерывном гидроакустическом воздействии на очищаемую воду и осадок волнами звукового и ультразвукового диапазонов частот. При этом используют чередующиеся между собой импульсные - длительностью менее 1 с, квазинепрерывные - длительностью от 1 с до 10 с и непрерывные - длительностью более 10 с, гидроакустические сигналы. В качестве главного отстойника используют первый зумпф 14 карьера с водосборными канавами, в качестве первого дополнительного отстойника используют второй зумпф 15 карьера с водоотливными насосами, в качестве второго дополнительного отстойника используют отстойник грубой очистки 19, в качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник тонкой очистки 24, в качестве четвертого дополнительного отстойника используют поля поверхностной фильтрации 28. От водосборных канав карьера через первый и второй зумпфы, а также через отстойники грубой и тонкой очистки на поля поверхностной фильтрации перебрасывается только верхний - не более 10% от высоты столба воды, слой карьерной воды. Амплитуды звукового давления гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя составляют не менее 10² Па и не менее 10¹ Па, соответственно. Технический результат - качественная очистка карьерных вод, эффективное уплотнение осадка, обеспечение экологической безопасности. 12 ил., 1 пр.

Способ безреагентной очистки карьерных вод, заключающийся в гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду волнами звукового и ультразвукового диапазонов частот для ее очистки от крупнодисперсных частиц, среднедисперсных частиц, мелкодисперсных частиц и коллоидных частиц в последовательно функционально соединенных: главном отстойнике, первом дополнительном отстойнике, втором дополнительном отстойнике, третьем дополнительном отстойнике и четвертом дополнительном отстойнике, отличающийся тем, что гидроакустическое воздействие на очищаемую карьерную воду осуществляют непрерывно, дополнительно непрерывное гидроакустическое воздействие осуществляют на осадок, при гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду и осадок используют чередующиеся между собой по заданной оператором программе импульсные - длительностью менее 1 с, квазинепрерывные - длительностью от 1 с до 10 с и непрерывные - длительностью более 10 с, гидроакустические сигналы, в качестве главного отстойника используют первый зумпф карьера с функционально соединенными с ним несколькими - не менее двух, водосборными канавами, в качестве первого дополнительного отстойника используют второй зумпф карьера с водоотливными насосами, в качестве второго дополнительного отстойника используют отстойник грубой очистки воды, в качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник тонкой очистки воды, в качестве четвертого дополнительного отстойника используют поля поверхностной фильтрации, при этом от водосборных канав карьера через первый и второй зумпфы карьера, а также через отстойники грубой и тонкой очистки на поля поверхностной фильтрации перебрасывается только верхний - не более 10% от высоты столба воды, слой карьерной воды, дополнительно карьерную воду очищают от тяжелых металлов путем их акустической коагуляции вместе со взвешенными веществами различной дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках, дополнительно осуществляют периодический - по мере необходимости, отбор гидроакустически уплотненного осадка и его последующее использование на обогатительной фабрике или его последующую утилизацию, при этом амплитуды звукового давления гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя составляют не менее 10² Па и не менее 10¹ Па, соответственно.