Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для безреагентной очистки промышленных карьерных (отвальных, дренажных) вод от взвешенных веществ (ВВ) и, попутно, от тяжелых металлов (ТМ) в отстойниках, илоотстойниках и на полях поверхностной фильтрации (ППФ) - в интересах обеспечения экологической безопасности производства; для безреагентной очистки 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 (для медицины, косметологии и т.д.) - 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. 9 Илл).
Известен способ безреагентной очистки сточных (карьерных и др.) вод от ВВ, заключающийся в незначительной ~10% очистке от тонкодисперсных частиц (ТДЧ) - с размерами от 0,5 мкм до 5 мкм, существенной ~60% очистке от среднедисперсных частиц (СДЧ) - размером от 5 мкм до 50 мкм и практически полной ~95% очистке от крупнодисперсных частиц (КДЧ) - размером выше 50 мкм в основном отстойнике; в незначительной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от СДЧ и полной ~100% очистке от КДЧ в первом дополнительном отстойнике; существенной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от СДЧ во втором дополнительном отстойнике; в незначительной очистке от КЧ - размером мене 0,5 мкм, полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от ТДЧ 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 очистки, из-за ограниченной площади фильтрующей перегородки акустического фильтра.
2. Высокая стоимость очистки единицы объема воды.
3. Невозможность сгущения осадка в отстойнике, и, как следствие, невозможность увеличения полезного объема воды в нем.
4. Недостаточное качество очистки сапонитосодержащих вод.
5. Невозможность использования для очистки сточных вод от ТМ и т.д.
Известен способ безреагентной очистки сточных (карьерных) вод 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 ТДЧ - 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 Гц до 16 кГц и ультразвукового диапазона (УЗДЧ) - выше 16 кГц, в первом дополнительном отстойнике; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ и существенной очистке от ТДЧ - 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 ТДЧ 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 BB. - Патент РФ №2290247, 2005 г., опубл. 27.12.2006, Бюл. №36/.
Основными недостатками данного способа являются:
1. Недостаточно рациональное использование полезных объемов основных и дополнительных отстойников.
2. Невозможность сгущения осадка в отстойнике, и, как следствие, увеличения полезного объема воды в нем.
3. Недостаточное качество очистки сапонитосодержащих вод.
4. Невозможность использования способа для очистки воды от ТМ и т.д.
Известен способ безреагентной очистки сточных (карьерных) вод заключающийся в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ, незначительной очистке от ТДЧ 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 ТДЧ 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 ТДЧ, 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 ТДЧ, 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 данного способа являются:
1. Низкая производительность по очищенной от ВВ и ТМ воде и по уплотненному осадку, из-за ограниченного объема рабочей камеры АГЦ.
2. Высокая стоимость единиц: объема очищенной от ВВ и ТМ 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 и т.д.
Наиболее близким к заявляемому относится способ безреагентной очистки карьерных вод, выбранный в качестве способа-прототипа, заключающийся в непрерывном гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду волнами звукового диапазона частот путем гидроакустической коагуляции тяжелых металлов вместе с взвешенными веществами различной дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках в последовательно функционально соединенных главном отстойнике, первом и втором дополнительных отстойниках /Бахарев С.А. Очистка больших объемов промышленных сточных вод на особо охраняемых территориях, Вестник Российской Академии естественных наук, 2010, №3, с. 40-49/.
К недостаткам способа-прототипа относятся:
1. Недостаточное качество очистки воды от взвешенных веществ и тяжелых металлов при движущихся потоках воды (при большом расходе воды в период паводка и т.д.).
2. Недостаточное качество очистки среднего и, тем более, нижнего слоев воды во всех отстойниках, из-за того что между ними перебрасывают только верхний слой воды.
3. Недостаточно рациональное использование полезного объема каждого из отстойников, в том числе из-за того что между ними перебрасывают только верхний слой воды.
4. Сложность реализации в карьерах (из-за того, что требуется использовать второй зумпф, а также постоянно переставлять акустические модули по мере углубления карьеров).
5. Относительно высокая стоимость очистки единицы объема карьерной воды и т.д.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.
Технический результат предложенного способа заключается в: поэтапной: в секционном железобетонном отстойнике грубой очистки карьерной воды; в углубленных и расширенных водосборных канавах (осадконакопителях), построенных в районе рассредоточенных выпусков из водовода (от секционного железобетонного отстойника до ППФ) на ППФ; в полуоткрытом отстойнике; в фильтровальной дамбе, построенной из фильтрующего материала между полуоткрытым отстойником и отстойником-накопителем; на поле поверхностного стока (ППС) - участка природного ландшафта от выхода осветленной карьерной воды из отстойника-накопителя до ее впадения в природный водоток - реку и т.д.); в качественной (до требуемых природоохранным законодательством показателях по содержанию ВВ и ТМ); безреагентной (без использования химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов), очистке карьерных вод от ВВ, КЧ и ТМ при их (карьерных водах) большом (не менее 1000 м3/час) среднем расходе, а также при многократном (до трех раз) увеличении расхода карьерной воды в период паводка (дождевого, при интенсивном таянии снега и т.д.), при различном физико-химическом (различная дисперсность, различная минералогия и т.д.) составе взвешенных веществ (обусловленных изменениями в составе руды на различных горизонтах карьера), при различных (в том числе, отрицательных) температурах окружающего воздуха, а также в эффективном (до заданной технологическим процессом плотности) безреагентном уплотнении осадка относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среды в целом.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ заключающемся в непрерывном гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду волнами звукового диапазона частот путем гидроакустической коагуляции тяжелых металлов вместе с взвешенными веществами различной дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках в последовательно функционально соединенных: главном отстойнике, первом и втором дополнительных отстойниках, дополнительно с выхода второго дополнительного отстойника сбрасывают средний слой карьерной воды, в качестве главного отстойника используют секционный отстойник грубой очистки карьерной воды, в качестве первого дополнительного отстойника используют углубленные и расширенные водосборные канавы, построенные в районе рассредоточенных выпусков из водовода для карьерной воды от секционного отстойника грубой очистки карьерной воды до ППФ, в качестве второго дополнительного отстойника используют полуоткрытый отстойник - заполненную осветляемой карьерной водой часть поля поверхностной фильтрации, в качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник-накопитель, дополнительно используют фильтровальную дамбу, являющуюся выходом из полуоткрытого отстойника и входом в отстойник-накопитель, дополнительно используют поле поверхностного стока - участок природного ландшафта от выхода из отстойника-накопителя до входа в природный водоток, дополнительно используют гидроакустическую дегазацию карьерной воды - путем искусственного формирования, роста и схлопывания газовых пузырьков, находящихся в карьерной воде в свободном и растворенном состоянии, дополнительно используют гидроакустическое осаждение исходных и ранее гидроакустически коагулированных взвешенных веществ - путем направленного сверху вниз излучения гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ; при этом с выхода секционного отстойника грубой очистки сбрасывают весь объем карьерной воды, с выхода второго дополнительного отстойника через фильтровальную дамбу в третий дополнительный отстойник сбрасывают средний слой карьерной воды; дополнительно
осуществляют гидроакустическое уплотнение тел водоупорных дамб всех трех дополнительных отстойников (для исключения паразитной фильтрации) - путем направленного в их сторону излучения гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ.
На фиг. 1 - фиг. 5 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ. При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ; на фиг. 2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к СОГОКВ - главному отстойнику; на фиг. 3 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к водосборных канавам, построенным в районе выпусков из водовода для карьерной воды - первому дополнительному отстойнику; на фиг. 4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к полуоткрытому отстойнику - второму дополнительному отстойнику; на фиг 5 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к пруду-накопителю - третьему дополнительному отстойнику.
Устройство безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ (например, в процессе добычи алмазов на Ломоносовском горно-обогатительном комбинате (ЛГОК) ОАО «Севералмаз» АК «АЛРОСА») в простейшем случае содержит: несколько - не менее двух, идентичных по своему назначению (добыча алмазосодержащей руды), карьеров (1), каждый из которых (карьеры трубок Архангельская и им. Карпинского-1), в свою очередь, содержит функционально соединенные: несколько - не менее двух, водосборных канав (2) карьера, несколько - по числу водосборных канав (2) карьера, идентичных друг другу переливных труб (3) карьера, рабочий зумпф (4) карьера, водяной насос (6) карьера с приемным патрубком (5) и водовод (7) карьера, являющийся выходом соответствующего карьера (1), первый смеситель-распределитель (8) карьерных вод (на базе секций первой подъемной насосной станции - «ПНС-0» для ЛГОК), идентичные друг другу два водовода (9) для двух линий (10) - для возможности поочередного удаления осадка из них и т.д., СОГОКВ (11), две - по числу линий (10), идентичные друг другу изливные трубы (12) СОГОКВ (11), второй смеситель-распределитель (13) карьерных вод (на базе водоводов второй насосной станции - «ПНС-1» для ЛГОК), общий (для обоих карьеров) водовод (14) карьерных вод с выпусками (15) - стальными участками труб меньшего диаметра, чем для общего водовода (15), на его оконечном участке (порядка 1,3 км для ЛГОК).
Устройство также содержит: ППФ (16), содержащее, в свою очередь, последовательно функционально соединенные: блок (17) углубленных и расширенных водосборных канав; полуоткрытый отстойник (18), фильтровальная дамба (19), являющаяся общим элементом для полуоткрытого отстойника (18) и для отстойника-накопителя (20), являющегося выходом ППФ (16); поле поверхностного стока (21) и природный водоем (22): река и т.д.
При этом СОГОКВ (11) содержит: идентичные другу первый стационарный гидроакустический (ПСГАМ) модуль (23) - для первой линии (10) и второй стационарный гидроакустический (ВСГАМ) модуль (24) - для второй линии (10).
В свою очередь каждый из двух стационарных гидроакустических модулей (ПСГАМ и ВСГАМ) СОГОКВ (11), содержат идентичные друг другу: первый многоканальный (по числу секций отстойника с гидроакустическими излучателями) - не менее двух каналов, гидроакустический канал (25) формирования, усиления и излучения низкочастотных (НЧ) - в диапазоне частот от 1,0 кГц до 5,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1 (предназначенный, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения СДЧ), первый гидроакустический канал (26) формирования, усиления и излучения среднечастотных (СЧ) - в диапазоне частот от 5,0 кГц до 15,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2 (предназначенный, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения ТДЧ), первый гидроакустический канал (27) формирования, усиления и излучения высокочастотных (ВЧ) - в диапазоне частот от 15,0 кГц до 25,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3 (предназначенный, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения КЧ).
В свою очередь первый многоканальный гидроакустический канал (25) содержит последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (28) НЧ гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) ЗДЧ на частоте f1, первый многоканальный - по числу каналов генератора (28), усилитель мощности (29) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (29), согласующее устройство (30) для НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1, несколько - по числу каналов согласующего устройства (30), гидроакустических излучателей (31) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1.
В свою очередь второй многоканальный гидроакустический канал (26) содержит последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (32) СЧ гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) ЗДЧ на частоте f2, первый многоканальный - по числу каналов генератора (32), усилитель мощности (33) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (33), согласующее устройство (34) для СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2, несколько - по числу каналов согласующего устройства (34), гидроакустических излучателей (35) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2.
В свою очередь третий многоканальный гидроакустический канал (27) содержит последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (36) ВЧ гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3, первый многоканальный - по числу каналов генератора (36), усилитель мощности (37) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (37), согласующее устройство (38) для ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3, несколько - по числу каналов согласующего устройства (38), гидроакустических излучателей (39) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3.
Кроме того каждый из двух стационарных гидроакустических модулей (ПСГАМ и ВСГАМ) СОГОКВ (11), содержат идентичные друг другу термошкафы (40), в которых размещены электронные приборы (генераторы, усилители мощности и т.д.), а также идентичные друг другу подъемо-опускаемые (41) устройства (ПОУ), предназначенные для размещения гидроакустических излучателей внутри соответствующей секции СОГОКВ (11).
В свою очередь блок (17) углубленных и расширенных водосборных канав содержит несколько - не менее двух, идентичных друг другу по своему функциональному назначению миниблоков (42), каждый из которых, в свою очередь, содержит последовательно функционально соединенные: первую углубленную (не менее чем до 3 м) и расширенную (не менее чем до 9 м - три глубины данной канавы) водосборную канаву (43); первую мелкую переливную канаву (45); вторую углубленную и расширенную канаву (46), аналогичную по своим геометрическим размерам первой углубленной и расширенной канаве (43); вторую мелкую переливную канаву (46), аналогичную по своим геометрическим размерам первой мелкой переливной канаве (44), являющуюся выходом данного миниблока (42).
При этом: в верхней части первой углубленной и расширенной канавы (43) пространственно рассредоточены (размещены) несколько - не менее двух, выпусков (15) из общего водовода (14) карьерной воды; в центральных частях первой (43) и второй (45) углубленных и расширенных канав установлены (на нескольких - не менее двух, якорных линиях) идентичные друг другу первые плавучие гидроакустические (ППГАМ) модули (47); в нижней части второй мелкой переливной канавы (46) пространственно рассредоточены (размещены) несколько - не менее двух, идентичных друг другу первых переливных труб (48).
При этом каждый из ППГАМ (47) содержит: водонепроницаемый корпус (49), идентичные друг другу несколько - не менее двух, якорей (50), идентичные друг друга несколько - по числу гидроакустических излучателей, подъемно-опускающие устройства (51), водонепроницаемый лабораторный павильон (52) с первым промышленным кондиционером (53).
ППГАМ (47) также содержит: первый гидроакустический канал (54) формирования, усиления и направленного (навстречу и вдоль движущемуся по канаве потоку осветляемой карьерной воды) излучения широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1, включающий в себя последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (55) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1, первый многоканальный - по числу каналов генератора (55), усилитель мощности (56) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (56), согласующее устройство (57) для широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1 и несколько - по числу каналов согласующего устройства (57) первых направленных вперед вниз, а также навстречу и вдоль движущегося по углубленным и расширенным канавам (43) и (45) потоку осветляемой карьерной воды, широкополосных импульсных и квазиимпульсных гидроакустических излучателей (58) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1, размещенных в нижнем слое воды - на горизонте ~2,0 м при уровне воды в углубленной и расширенной канаве ~3,0 м; первый гидроакустический канал (59) формирования, усиления и ненаправленного (направленного во все стороны) излучения широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2, включающий в себя последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (60) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2, первый многоканальный - по числу каналов генератора (60), усилитель мощности (61) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (61), согласующее устройство (62) для широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2 и несколько - по числу каналов согласующего устройства (62), первых ненаправленных широкополосных непрерывных гидроакустических излучателей (63) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2, размещенных в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды в углубленной и расширенной канаве ~3,0 м.
В свою очередь полуоткрытый (полуоткрытость заключается в применении в его конструкции нижней фильтровальной дамбы) отстойник (18) содержит, верхнюю водоупорную дамбу (64), левую водоупорную дамбу (65), правую водоупорную дамбу (66) и нижнюю (исходя из рельефа местности и общего направления движения осветляемой карьерной воды по полуоткрытому отстойнику) фильтровальную дамбу (67) с водоупорным основанием (68) фильтровального слоя (69) и несколькими - не менее двух, вторыми переливными трубами (70), являющейся одновременно выходом полуоткрытого отстойника (18) и входом отстойника-накопителя (20), являющегося, в свою очередь, выходом ППФ (16).
При этом полуоткрытый отстойник (18) содержит несколько - не менее трех идентичных друг другу вторых плавучих гидроакустических (ВПГАМ) модулей (71), установленных в правой, центральной и левой частях полуоткрытого отстойника (18) на удалении в нескольких - не менее трех, десятков метров от фильтровальной дамбы (67).
В свою очередь ВПГАМ (71) содержит: водонепроницаемый корпус (72), идентичные друг другу несколько - не менее двух, якорных линий (73), идентичные друг друга несколько - по числу гидроакустических излучателей, подъемно-опускающие устройства (74), водонепроницаемый лабораторный павильон (75) со вторым промышленным кондиционером (76).
ВПГАМ (71) также содержит: второй гидроакустический канал (77) формирования, усиления и направленного (навстречу, влево и вправо от медленно движущейся по полуоткрытому отстойнику осветляемой карьерной воде) излучения широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее трех каналов, генератор (78) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3, второй многоканальный - по числу каналов генератора (78), усилитель мощности (79) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3, второе многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (79), согласующее устройство (80) для широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3 и несколько - по числу каналов согласующего устройства (80) вторых направленных вперед вниз, а также навстречу (строго навстречу и под углом навстречу) медленно движущемуся потоку осветляемой карьерной воды, широкополосных импульсных и квазиимпульсных гидроакустических излучателей (81) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3, размещенных в нижнем слое воды - на горизонте ~2,0 м при уровне воды ~2,5 м в нижней части полуоткрытого отстойника (18); второй гидроакустический канал (82) формирования, усиления и направленного (от фильтровальной дамбы, навстречу медленно движущемуся потоку осветляемой карьерной воды) излучения широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее трех каналов, генератор (83) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4, второй многоканальный - по числу каналов генератора (83), усилитель мощности (84) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4, второе многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (84), согласующее устройство (85) для широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4 и несколько - по числу каналов согласующего устройства (85), первых направленных (за счет волновых размеров гидроакустического излучателя или за счет использования специальных гидроакустических экранов) широкополосных непрерывных гидроакустических излучателей (86) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4, размещенных в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды ~2,5 м в нижней части полуоткрытого отстойника (18).
В свою очередь отстойник-накопитель (20), являющийся выходом ППФ (16), содержит: в верхней части - фильтровальную дамбу (19), являющуюся общим элементом для него и полуоткрытого отстойника (18), а также: левую водоупорную дамбу (87), правую водоупорную дамбу (88) и нижнюю водоупорную дамбу (89) с несколькими - не менее двух, идентичными друг другу третьими переливными трубами (90).
Способ безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ реализуют следующим образом (фиг. 1- фиг. 5).
В процессе производственной деятельности (например, добыча алмазов) в карьере (1) алмазной трубки (например, тр. Архангельская) при помощи нескольких - не менее двух, водосборных канав (2) собирают карьерную воду, содержащую: крупнодисперсные взвешенные вещества (КДВВ) размером lкд - более 50 мкм и массой mкд, среднедисперсные взвешенные вещества (СДВВ) размером lcд - от 5 мкм до 50 мкм и массой mсд, тонко дисперсные взвешенные вещества (ТДВВ) размером lтд - от 0,5 мкм до 5 мкм и массой mтд, коллоидные частицы (КЧ) размером lкч - менее 0,5 мкм и массой mкч, а также тяжелые металлы (ТМ): железо, алюминий и т.д., стекающую по внутренним бортам карьера (1).
Затем верхние - не более 10% от высоты столба воды, слои карьерной воды самотеком, благодаря рельефу дна карьера (1), по идентичным друг другу по своему функциональному назначению, переливным трубам (3) карьера, подают в рабочий зумпф (4) карьера, в котором размещен патрубок (5) водяного насоса (6) карьера.
В дальнейшем карьерную воду с помощью водяного насоса (6) карьера по водоводу (7) карьера, являющегося выходом соответствующего карьера (1), направляют в первый смеситель-распределитель (8) карьерных вод (например, на базе секций первой подъемной насосной станции - «ПНС-0» для ЛГОК), к котором карьерные воды с двух карьеров объединяют в одну водную систему, а также плавно регулируют общий расход карьерной воды (демпфируют), которую по идентичным друг другу водоводам (9) подают поочередно - при малом (менее ~2,0 тыс. куб.м/час) расходе воды, в ту или иную линию (10) СОГОКВ (11), или одновременно - при большом (более ~2,0 тыс. куб.м/час) расходе воды (например, в период паводка), в обе линии (10) СОГОКВ (11).
Следует отметить, что сапонитсодержащие частицы (ССЧ), находящиеся в загрязненной карьерной воде, отличаются незначительными размерами (~70%-80% из общего количества ССЧ представлены классом «-5,0 мкм»), а также обладают и способностью многократно (до 20 раз) увеличиваться в своих размерах в воде (способны разбухать в воде). При этом: карьерная вода дополнительно интенсивно насыщается газовыми пузырьками, как в процессе природных эффектов (таяние снега и т.д.), так и в процессе техногенной деятельности (барботаж воды при сбросе воды из изливной в секции первого смесителя-распределителя карьерных вод и т.д.); ССЧ дополнительно техногенно измельчаются при прохождении через узлы водяных насосов.
Таким образом, проблема очистки карьерной воды по объективным причинам (наличие в карьерной воде большого - несколько грамм на 1 литр, количества ССЧ, тонкодисперсность основной массы ССЧ и т.д.), дополнительно (в результате техногенного газонасыщения карьерной воды, техногенного измельчения ССЧ в узлах насосной станции и т.д.) возрастает по мере перемещения карьерной воды из рабочего зумпфа карьера до СОГОКВ (11).
В СОГОКВ (11) карьерную воду, перемещают из одной секции в другую, и, благодаря силе гравитации, основную часть - более 75%, КДВВ и значительную часть - более 50%, СДВВ осаждают на дно секций отстойника. Однако, из-за незначительной массы, незначительная часть - менее 50%, СДЧ; практически все - 95%, ТДВВ и все - 100%, КЧ остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии. Кроме того, в карьерной воде остается значительная часть ТМ. В результате ВВ и ТМ в большой концентрации (многократно превышающие требования природоохранного законодательства) сбрасывают на ППФ.
При этом в период дождевого паводка - при резком (в течение нескольких десятков минут) и многократном (до двух раз и более) увеличении расхода воды, из-за недостаточной плотности осадка, его основная масса поднимается со дна секций СОГОКВ, выносится на ППФ и может, при определенных обстоятельствах, попасть в природные водотоки.
Для уменьшения содержания ВВ (преимущественно СДВВ), КЧ и ТМ, оставшихся в KB, а также для исключения несанкционированного размыва и выноса осадка со дна секций СОГОКВ (11): с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (28) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1, первого многоканального усилителя мощности (29) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1, первого многоканального согласующего устройства (30), а также нескольких гидроакустических излучателей (31) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1 первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (25) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (25) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение НЧ - в диапазоне частот от 1,0 кГц до 5,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1 (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения СДЧ; с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (32) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2, первого многоканального усилителя мощности (33) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2, первого многоканального согласующего устройства (34), а также нескольких гидроакустических излучателей (35) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2 первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (26) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (26) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение СЧ - в диапазоне частот от 5,0 кГц до 15,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2 (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения ТДЧ; с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (36) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3, первого многоканального усилителя мощности (37) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f2, первого многоканального согласующего устройства (38), а также нескольких гидроакустических излучателей (39) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f1 первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (27) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (27) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение ВЧ - в диапазоне частот от 15,0 кГц до 25,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3 (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения КЧ.
При этом: в идентичных друг другу термошкафах (40) каждого из двух стационарных гидроакустических модулей (ПСГАМ и ВСГАМ) СОГОКВ (11) размещены электронные приборы (генераторы, усилители мощности и согласующие устройства); а при помощи идентичных друг другу ПОУ (41), внутри соответствующей секции СОГОКВ (11) размещают (вывешивают) гидроакустические излучатели (31), (35) и (39) гидроакустических сигналов, соответственно, на частотах: f1, f2, и f3.
Под воздействием гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) на частотах: f1, f2, и f3, осуществляют: гидроакустическую дегазацию карьерной воды (содержащей сапониты и насыщенной - естественным путем и техногенным путем, газовыми пузырьками); гидроакустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ, а также (попутно) гидроакустическую коагуляцию ТМ; гидроакустическое осаждение исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ) и гидроакустическое уплотнение осадка. При этом одновременно с гидроакустическим осаждением - в секциях с гидроакустическими излучателями, осуществляют и гравитационное осаждение (преимущественно КДВВ и СДВВ) - в секциях без гидроакустических излучателей, исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ).
В результате карьерную воду гораздо эффективнее (быстрее и качественнее), чем при гравитационном (под действием силы тяжести) осветлении, очищают от ВВ и ТМ в СОГОКВ (11).
Однако, практически все - более 95%, КЧ; основная часть - более 75%, ТДВВ и значительная часть - более 50%, СДВВ, из-за незначительной массы, остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии. Кроме того, в карьерной воде остается значительная часть ТМ. В результате ВВ и ТМ в значительной концентрации (значительно превышающие требования природоохранного законодательства) сбрасывают на ППФ.
Для уменьшения содержания ВВ (преимущественно ТДВВ), КЧ и ТМ, оставшихся в KB с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (28) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1, первого многоканального усилителя мощности (29) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1, первого многоканального согласующего устройства (30), а также нескольких гидроакустических излучателей (31) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1 первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (25) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (25) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение НЧ - в диапазоне частот от 1,0 кГц до 5,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f1 (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения СДЧ; с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (32) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2, первого многоканального усилителя мощности (33) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2, первого многоканального согласующего устройства (34), а также нескольких гидроакустических излучателей (35) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2 первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (26) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (26) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение СЧ - в диапазоне частот от 5,0 кГц до 15,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f2 (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения ТДЧ; с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (36) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3, первого многоканального усилителя мощности (37) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f2, первого многоканального согласующего устройства (38), а также нескольких гидроакустических излучателей (39) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f1 первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (27) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (27) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение ВЧ - в диапазоне частот от 15,0 кГц до 25,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f3 (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения КЧ.
При этом: в идентичных друг другу термошкафах (40) каждого из двух стационарных гидроакустических модулей (ПСГАМ и ВСГАМ) СОГОКВ (11) размещены электронные приборы (генераторы, усилители мощности и согласующие устройства); а при помощи идентичных друг другу ПОУ (41), внутри соответствующей секции СОГОКВ (11) размещают (вывешивают) гидроакустические излучатели (31), (35) и (39) гидроакустических сигналов, соответственно, на частотах: f1, f2, и f3.
Под воздействием гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) на частотах: f1, f2, и f3, осуществляют: гидроакустическую дегазацию карьерной воды (содержащей сапониты и насыщенной - естественным путем и техногенным путем, газовыми пузырьками); гидроакустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ, а также (попутно) гидроакустическую коагуляцию ТМ; гидроакустическое осаждение исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ) и гидроакустическое уплотнение осадка. При этом одновременно с гидроакустическим осаждением - в секциях с гидроакустическими излучателями, осуществляют и гравитационное осаждение - в секциях без гидроакустических излучателей, исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ).
В результате карьерную воду гораздо эффективнее (быстрее и качественнее), чем при гравитационном (под действием силы тяжести) осветлении, очищают от ВВ и ТМ в СОГОКВ (11).
Однако, практически все - более 95%, КЧ; основная часть - более 75%, ТДВВ и значительная часть - более 50%, СДВВ, из-за незначительной массы, остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии. Кроме того, в карьерной воде остается значительная часть ТМ.
Для минимизации данной негативной нагрузки на человека и ОПС, в целом, при помощи последовательно электрически соединенных: первого многоканального - не менее двух каналов, генератора (55) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1, первого многоканального усилителя мощности (56)широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1, первого многоканального согласующего устройства (57) и нескольких первых направленных вперед вниз, а также навстречу и вдоль движущемуся (благодаря рельефу местности) по углубленной и расширенной канаве (43) потоку осветляемой карьерной воды, широкополосных импульсных и квазиимпульсных гидроакустических излучателей (58) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1, размещенных в нижнем слое воды - на горизонте ~2,0 м при уровне воды в углубленной и расширенной канаве ~3,0 м, первого гидроакустического канала (54) мини-блока (42) блока (17) углубленных и расширенных водосборных канав осуществляют формирование, усиление и направленное (навстречу и вдоль движущемуся по канаве потоку осветляемой карьерной воды) излучения широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω1.
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: первого генератора (60) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2, первого многоканального - по числу каналов генератора (60), усилителя мощности (61) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2, первого многоканального согласующего устройства (62) и нескольких ненаправленных широкополосных непрерывных гидроакустических излучателей (63) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2, размещенных в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды в углубленной и расширенной канаве ~3,0 м первого гидроакустического канала (59) миниблока (42) блока (17) углубленных и расширенных водосборных канав осуществляют формирование, усиление и ненаправленное (направленное во все стороны) излучение широкополосных непрерывных гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω2.
Под воздействием гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частотах ω1 и ω2 в первой углубленной и расширенной канаве (43) с ППГАМ (47) осуществляют: гидроакустическую дегазацию карьерной воды (содержащей сапониты и насыщенной - естественным путем и техногенным путем, газовыми пузырьками); гидроакустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ, а также (попутно) гидроакустическую коагуляцию ТМ; гидроакустическое осаждение исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ), гидроакустическое уплотнение осадка и гидроакустическое уплотнение тел водоупорных дам. При этом одновременно с гидроакустическим осаждением - в зоне действия гидроакустических волн, осуществляют и гравитационное осаждение исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее акустически коагулированных ВВ).
Затем верхний - не более 10% от высоты столба воды, осветленный слой карьерной воды последовательно перебрасывают самотеком (благодаря рельефу) из первой углубленной и расширенной канавы (43) с ППГАМ (47) через первую мелкую переливную канаву (44), обеспечивающую равномерный и ламинарный (без турбулентности) переброс всего верхнего слоя осветленной карьерной воды, с одновременным гравитационным осаждением ранее гидроакустически коагулированных разнодисперсных ВВ и КЧ, во вторую (45) углубленную и расширенную канаву (45) с ППГАМ (47).
При этом: поддержание на плаву каждого из ППГАМ (47) обеспечивают с помощью соответствующего водонепроницаемого корпуса (49); удержание каждого из ППГАМ (47) в заданной точке пространства обеспечивают с помощью нескольких идентичных друг другу якорей (50); опускание (при работе) и подъем (при техническом обслуживании) гидроакустических излучателей осуществляют при помощи соответствующих ПОУ (51); защиту электронного оборудования (генераторов, усилителей и согласующих устройств) обеспечивают при помощи водонепроницаемого лабораторного павильона (52); поддержание требуемых параметров воздуха (относительная влажность и температура) для электронного оборудования обеспечивают с помощью первого промышленного кондиционера (53).
В дальнейшем верхний - не более 10% от высоты столба воды, еще более осветленный слой карьерной воды последовательно перебрасывают самотеком (благодаря рельефу) из второй углубленной и расширенной канавы (45) с ППГАМ (47) через вторую мелкую переливную канаву (46), с одновременным гравитационным осаждением ранее гидроакустически коагулированных разнодисперсных ВВ и КЧ, через несколько - не менее двух, пространственно рассредоточенных в нижней части второй мелкой переливной канавы (46), идентичных друг другу первых переливных труб (48) данного миниблока (42) блока (17) углубленных и расширенных водосборных канав в полуоткрытый отстойник (18).
В результате карьерную воду гораздо эффективнее (быстрее и качественнее), чем при гравитационном осветлении, очищают от ВВ и КЧ, а также от ТМ в блоке (17) углубленных и расширенных водосборных канав. Однако, основная часть - более 75%, КЧ и значительная часть - более 50%, ТДВВ, из-за незначительной массы, остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии. Кроме того, в карьерной воде остается незначительная часть ТМ.
Для минимизации данной негативной нагрузки на человека и ОПС, в целом, при помощи последовательно электрически соединенных: второго многоканального - не менее трех каналов, генератора (78) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3, второго многоканального усилителя мощности (79) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3, второго многоканального согласующего устройства (80) и нескольких - по числу каналов, вторых направленных широкополосных импульсных и квазиимпульсных гидроакустических излучателей (81) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω3 (размещенных в нижнем слое воды - на горизонте ~2,0 м при уровне воды ~2,5 м в нижней части полуоткрытого отстойника), второго гидроакустического канала (77) каждого из нескольких ВПГАМ (71) осуществляют формирование, усиление и направленное: вперед вниз, а также строго навстречу, навстречу влево и навстречу вправо движущемуся (благодаря рельефу местности) к фильтровальной дамбе (67) с водоупорным основанием (68) фильтровального слоя (69) и несколькими - не менее двух, вторыми переливными трубами (70), излучение широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ωз.
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: второго многоканального - не менее трех каналов, генератора (83) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4, второго многоканального усилителя мощности (84) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4, многоканального согласующего устройства (85) и нескольких - по числу каналов, первых направленных (за счет волновых размеров гидроакустического излучателя или за счет использования специальных гидроакустических экранов) широкополосных непрерывных гидроакустических излучателей (86) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω4, размещенных в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды ~2,5 м в нижней части полуоткрытого отстойника (18).
При этом: поддержание на плаву каждого из ВПГАМ (71), более крупногабаритного чем ППГАМ (47), обеспечивают с помощью соответствующего водонепроницаемого корпуса (72); удержание каждого из ВПГАМ (71) в заданной точке пространства обеспечивают с помощью нескольких идентичных друг другу якорных линий (73); опускание (при работе) и подъем (при техническом обслуживании) гидроакустических излучателей осуществляют при помощи соответствующих ПОУ (74); защиту электронного оборудования (генераторов, усилителей и согласующих устройств) обеспечивают при помощи водонепроницаемого лабораторного павильона (75); поддержание требуемых параметров воздуха (относительная влажность и температура) для электронного оборудования обеспечивают с помощью первого промышленного кондиционера (76).
Под воздействием гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частотах ω3 и ω4 в полуоткрытом отстойнике (18) с ВПГАМ (71) осуществляют: окончательную гидроакустическую дегазацию карьерной воды (содержащей сапониты и насыщенной - естественным путем и техногенным путем, газовыми пузырьками); окончательную гидроакустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ, а также (попутно) окончательную гидроакустическую коагуляцию ТМ; окончательное гидроакустическое осаждение исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ), гидроакустическое уплотнение осадка и гидроакустическое уплотнение тел водоупорных дам полуоткрытого отстойника (18). При этом одновременно с гидроакустическим осаждением - в зоне действия гидроакустических волн, осуществляют и гравитационное осаждение исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее акустически коагулированных ВВ).
Затем верхний - не более 10% от общей высоты столба воды, окончательно осветленный слой карьерной воды при помощи идентичных друг другу нескольких - не менее двух, вторых переливных труб (70), перебрасывают самотеком (благодаря рельефу) из полуоткрытого отстойника (18) в отстойник-накопитель (20). Одновременно с этим средний - не более 20% от общей высоты столба воды (что с верхним слоем составляет в сумме не более 30%) пропускают через фильтровальный слой (69) фильтровальной дамбы (67) с водоупорным основанием (68), в котором (фильтровальном слое) задерживают ранее акустически коагулированные ВВ, КЧ и ТМ.
В результате карьерную воду гораздо эффективнее (быстрее и качественнее), чем при гравитационном (под действием силы тяжести) осветлении, очищают от ВВ и ТМ в полуоткрытом отстойнике (20) с фильтровальной дамбой (20).
Однако в период типового дождевого паводка (при существенном - до двух раз, увеличении расхода карьерной воды) незначительная - менее 50%, часть акустически ранее коагулированных КЧ, а также минимальная - менее 5%, часть акустически ранее коагулированных ТДВВ, остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии.
Для исключения этого в отстойнике-накопителе (20), являющемся выходом ППФ (16), осуществляют гравитационное осаждение акустически ранее коагулированных ТДВВ и КЧ. При этом через вторые переливные трубы (70) верхний - менее 10% от высоты столба воды, слой полностью очищенной от ВВ и ТМ карьерной воды, сбрасывают на ППС (21).
Однако в период интенсивного весеннего паводка (таяние снега с дождем, при значительном - до трех раз, увеличении расхода карьерной воды) незначительная - менее 50%, часть акустически ранее коагулированных КЧ, остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии.
Для исключения этого на ППС (21) осуществляют гравитационное - в застойных местах, и гидравлическое - в местах движения карьерной воды по шероховатостям поверхности, осаждение акустически ранее коагулированных ТДВВ и КЧ. В результате в природный водоем (22), при любых погодно-климатических условиях, всегда сбрасывают карьерные воды полностью - до требований природоохранных органов, очищенные от ВВ и ТМ.
При этом:
1. Поэтапную очистку карьерной воды от ВВ и КЧ, а также от ТМ обеспечивают за счет того, что:
- предварительную очистку (акустическую коагуляцию, гравитационное и гидроакустическое осаждение) карьерной воды от ВВ (в первую очередь от КДВВ) осуществляют в СОГОКВ;
- начальную очистку (акустическую коагуляцию, гравитационное и гидроакустическое осаждение) карьерной воды от ВВ (в первую очередь от СДВВ) осуществляют в углубленных и расширенных водосборных канавах;
- грубую очистку (акустическую коагуляцию, гравитационное, гидроакустическое и фильтровальное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ и КЧ) карьерной воды от ВВ (в первую очередь от ТДВВ) осуществляют в полуоткрытом отстойнике, а также в фильтровальной дамбе, построенной между полуоткрытым отстойником и отстойником-накопителем;
- тонкую очистку (гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных КЧ) карьерной воды от ВВ (в первую очередь от КЧ) осуществляют в отстойнике-накопителе;
- окончательную (особенно в период весеннего паводка) очистку (гравитационное и гидравлическое осаждение ранее акустически коагулированных КЧ) карьерной воды осуществляют на ППС.
2. Качественную (до требуемых природоохранным законодательством показателей) очистку KB от ВВ и КЧ, а также от ТМ обеспечивают за счет того, что:
- осуществляют поэтапную (сначала - от КДВВ и ТМ, затем - от СДВВ и ТМ, затем от ТДВВ и ТМ, затем - от КЧ и ТМ) очистку KB;
- на всех этапах очистки KB осуществляют акустическое уплотнение осадков и, тем самым, увеличивают рабочие объемы секций СОГОКВ, углубленных и расширенных водосборных канав, полуоткрытого отстойника и отстойника-накопителя;
- осуществляют переливы верхних (не более 10% от высоты столба воды) слоев карьерной воды;
- ТДВВ, КЧ и ТМ акустически прикрепляют (прибивают) к более крупным (КДВВ и СДВВ) ВВ;
- акустически уплотненный осадок (в том числе вместе с ТМ) по мере необходимости собирают и утилизируют.
3. Безреагентную очистку карьерной воды от ВВ, КЧ и ТМ обеспечивают за счет того, что:
- совершенно не используют химические реагенты;
- используют акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ;
- используют акустическое осаждение исходных и акустически коагурированных ВВ;
- используют гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- используют гидравлическое осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- используют акустическое уплотнение осадка (содержащего, в том числе, исходные МДВВ, КЧ и ТМ) и т.д.
4. Очистку при большом среднем расходе, а также при многократном увеличении расхода карьерной воды в период паводка, при различном физико-химическом составе ВВ, при различных температурах окружающего воздуха, обеспечивают за счет того, что:
- осуществляют поэтапную (сначала - от КДВВ и ТМ, затем - от СДВВ и ТМ, затем от ТДВВ и ТМ, затем - от КЧ и ТМ) очистку KB;
- используют акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ;
- используют акустическое осаждение исходных и акустически коагурированных ВВ;
- используют гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- используют гидравлическое осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- на всех этапах очистки KB осуществляют акустическое уплотнение осадков и, тем самым, увеличивают рабочие объемы секций СОГОКВ, углубленных и расширенных водосборных канав, полуоткрытого отстойника и отстойника-накопителя;
- осуществляют переливы верхних (не более 10% от высоты столба воды) слоев карьерной воды;
- ТДВВ, КЧ и ТМ акустически прикрепляют к более крупным (КДВВ и СДВВ) ВВ и т.д.;
5. Эффективное безреагентное уплотнение осадка (до заданной плотности) обеспечивают за счет того, что:
- осуществляют предварительную акустическую коагуляцию (укрупнение) частиц различной дисперсности;
- осуществляют гидроакустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ и КЧ;
- осуществляют поэтапное уплотнение осадка;
- осуществляют непрерывное уплотнение осадка;
- по мере необходимости осуществляют удаление уплотненного осадка и т.д.
6. Относительную простоту способа обеспечивают 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 и т.д.
7. Минимальные финансово-временные затраты обеспечивают за счет того, что:
- уменьшают (как минимум на 30%) площадь, отводимую под строительство очистных сооружений;
- очистку воды осуществляют в несколько этапов;
- 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 всего оборудования не превышает 5 суток;
- техническое обслуживание оборудования осуществляют с большой дискретность и непосредственно в процессе работы очистного сооружения и т.д.
8. Медицинскую безопасность для человека обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключают использование химических реагентов для очистки карьерной воды 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. Экологическую безопасность для ОПС обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключают использование химических реагентов для очистки карьерной воды и уплотнения осадка;
- акустическим способом уплотняют осадок и тела водоупорных дамб, что исключает дренажирование загрязненной карьерной воды;
- акустически уплотненный осадок утилизируют;
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являются экологически безопасными для ОПС в целом и т.д.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
1. В качестве главного отстойника используют СОГОКВ.
2. В качестве первого дополнительного отстойника используют углубленные и расширенные водосборные канавы, построенные в районе рассредоточенных выпусков из водовода для карьерной воды от СОГОКВ до ППФ, с первыми плавучими гидроакустическими модулями.
3. В качестве второго дополнительного отстойника используют полуоткрытый отстойник (заполненную осветляемой карьерной водой часть ППФ), с вторыми плавучими гидроакустическими модулями.
4. В качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник-накопитель.
5. Дополнительно используют фильтровальную дамбу, являющуюся выходом из полуоткрытого отстойника и входом в отстойник-накопитель.
6. Дополнительно используют ППС - участок природного ландшафта от выхода из отстойника-накопителя до входа в природный водоток.
7. Дополнительно используют гидроакустическую дегазацию карьерной воды - путем искусственного формирования, роста и схлопывания газовых пузырьков, находящихся в ней в свободном и растворенном состоянии.
8. Дополнительно используют гидроакустическое осаждение исходных и ранее гидроакустически коагулированных ВВ.
9. С выхода СОГОКВ сбрасывают весь объем карьерной воды.
10. С выхода второго дополнительного отстойника через фильтровальную дамбу в третий дополнительный отстойник сбрасывают средний слой карьерной воды, с ранее гидроакустически коагулированными ВВ.
11. Дополнительно осуществляют гидроакустическое уплотнение тел водоупорных дамб всех трех дополнительных отстойников.
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, 3, 8, 9 и 11 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки карьерной воды от ВВ и ТМ.
Признаки: 7 и 10 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки карьерной воды от ВВ и ТМ. В то же время известно: для признака 7 - использование гидроакустических волн для акустической дегазации жидкости; для признака 10 - использование фильтровальных дамб для фильтрования загрязненной промышленной воды.
Признаки: 1, 4, 5 и 6 являются новыми.
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, эффективно уплотнять осадок и тела водоупорных дамб, 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 россыпной 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 2013-2015 гг. в ОАО «Север-алмаз» (Россия, Архангельская обл.).
На фиг. 6 - фиг. 11 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ. При этом: на фиг. 6 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки карьерных вод от ВВ и ТМ для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией) в летнюю межень (без осадков). При этом: индексом 0 обозначено содержание ВВ (г/л) в карьерной воде на входе в СОГОКВ, индексом I - содержание ВВ в карьерной воде на выходе СОГОКВ, индексом II - содержание ВВ в карьерной воде на выходе водосборных канав в районе выпусков из водовода от СОГОКВ до ППФ, индексом III - содержание ВВ в карьерной воде на выходе с полуоткрытого отстойника; IV - содержание ВВ в карьерной воде на выходе отстойника-накопителя.
Как видно из фиг. 6 в процессе реализации способа-прототипа содержание ВВ (SS, г/л) в карьерной воде; на выходе СОГОКВ по отношению ко входу СОГОКВ было уменьшено с 1,17 г/л до 0,74 г/л (эффективность очистки 36,75%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - с 1,17 г/л до 0,37 г/л (эффективность очистки 68,37%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 31,62%; на выходе углубленных и расширенных водосборных канав по отношению к входу СОГОКВ было уменьшено с 1,17 г/л до 0,25 г/л (эффективность очистки 78,63%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - с 1,17 г/л до 0,13 г/л (эффективность очистки 88,88%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 10,25%; на выходе полуоткрытого отстойника по отношению к входу СОГОКВ было уменьшено с 1,17 г/л до 0,12 г/л (эффективность очистки 89,74%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - с 1,17 г/л до 0,05 г/л (эффективность очистки 95,72%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 5,98%; на выходе отстойника-накопителя по отношению к входу СОГОКВ было уменьшено с 1,17 г/л до 0,007 г/л (эффективность очистки 99,40%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - с 1,17 г/л до 0,003 г/л при требованиях российского природоохранного законодательства для природных водотоков Архангельской области 0,00454 г/л.
Таким образом, способ-прототип, в отличие от разработанного способа (0,66 ПДК по ВВ) очистки карьерных вод не обеспечивает требуемое качество очистки карьерных вод (1,54 ПДК по ВВ) даже в летнюю межень (без осадков), не говоря уже о периодах дождевого паводка и, тем более, периода весеннего (снего-дождевого) паводка.
На фиг. 7 представлены результаты безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией) в период весеннего паводка 2015 г. При этом: индексом I обозначено содержание ВВ (г/л) в карьерной воде на выходе СОГОКВ, индексом II - содержание ВВ в карьерной воде на выходе водосборных канав в районе выпусков из водовода от СОГОКВ до ППФ, индексом III - содержание ВВ в карьерной воде на выходе из полуоткрытого отстойника; IV - содержание ВВ в карьерной воде на выходе отстойника-накопителя; V - содержание ВВ в карьерной воде на ППС. При этом содержание ВВ в карьерной воде на входе в СОГОКВ (в изливе в первую секцию СОГОКВ) в обоих случаях составляло 8,77 г/л.
Как видно из фиг. 7 в процессе реализации способа-прототипа содержание ВВ (SS, г/л) в карьерной воде, по отношению ко входу СОГОКВ, последовательно уменьшалось с 8,77 г/л: до 5,31 г/л - на выходе СОГОКВ (эффективность очистки 39,45%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 3,37 г/л (эффективность очистки 61,57%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 22,12%; до 3,57 г/л - на выходе углубленных и расширенных водосборных канав (эффективность очистки 78,63%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 1,61 г/л (эффективность очистки 88,88%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 10,25%; до 0,74 г/л - на выходе полуоткрытого отстойника (эффективность очистки 91,56%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 0,21 г/л (эффективность очистки 97,60%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 6,04%; до 0,23 г/л - на выходе отстойника-накопителя (эффективность очистки 97,37%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 0,015 г/л (эффективность очистки 99,82%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 2,45%; до 0,074 г/л - на выходе отстойника-накопителя (эффективность очистки 99,15%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 0,00454 г/л (эффективность очистки 99,95%) при ПДК по ВВ в регионе - 0,00454 г/л.
Таким образом, способ-прототип, в отличие от разработанного способа (ПДК по ВВ) очистки карьерных вод не обеспечивает требуемое качество очистки карьерных вод (16,29 ПДК по ВВ) в период весеннего паводка.
На фиг. 8 представлены результаты безреагентной очистки карьерных вод от ТМ (Fe) для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией) в период весеннего паводка. При этом: индексом I - обозначено содержание ТМ (мг/л) в карьерной воде на выходе СОГОКВ, индексом II - содержание ТМ (SS∗, мг/л) в карьерной воде на выходе водосборных канав в районе выпусков из водовода от СОГОКВ до ППФ, индексом III - содержание ТМ в карьерной воде на выходе из полуоткрытого отстойника; IV - содержание ТМ в карьерной воде на выходе отстойника-накопителя; V - содержание ТМ в карьерной воде на ППС. При этом содержание ТМ в карьерной воде на входе в СОГОКВ (в изливе в СОГОКВ) в обоих случаях составляло 26,0 мг/л.
Как видно из фиг. 8 в процессе реализации способа-прототипа содержание ТМ (мг/л) в карьерной воде, по отношению к входу СОГОКВ, последовательно уменьшалось с 26,0 мг/л: до 21,0 мг/л - на выходе СОГОКВ (эффективность очистки 19,23%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 13,37 мг/л (эффективность очистки 48,57%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 29,34%; до 13,61 мг/л - на выходе углубленных и расширенных водосборных канав (эффективность очистки 55,34%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 3,62 г/л (эффективность очистки 86,07%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 30,73%; до 3,74 мг/л - на выходе полуоткрытого отстойника (эффективность очистки 85,61%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 0,61 мг/л (эффективность очистки 97,65%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 12,04%; до 0,57 мг/л - на выходе отстойника-накопителя (эффективность очистки 97,81%), в то время как в процессе реализации разработанного способа - до 0,05 мг/л (эффективность очистки 99,81%), т.е. выигрыш разработанного способа составил 2,0% (при требованиях российского природоохранного законодательства для природных водотоков Архангельской области 0,05 мг/л.
Таким образом, способ-прототип, в отличие от разработанного способа (ПДК по ТМ) очистки карьерных вод от ТМ не обеспечивает требуемое качество очистки карьерных вод (11,4 ПДК по ВВ) в период весеннего паводка.
На фиг. 9 представлены результаты гидроакустического уплотнения осадка во второй секции СОГОКВ для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). При этом: индексом I обозначено содержание ВВ (г/л) в гравитационно (под действием силы тяжести) уплотненном осадке - исходный осадок для разработанного способа и способа прототипа; индексом II - содержание ВВ (г/л) уплотненном в процессе реализации разработанного способа и в процессе реализации способа-прототипа.
Как видно из фиг. 9 в процессе реализации способа-прототипа содержание ВВ (SS, г/л) в осадке было увеличено с 79,0 г/л до 737,0 г/л (в 9,32 раза), в то время как для разработанного способа - с 79,0 г/л до 799,7 г/л (в 10,12 раза). То есть, выигрыш разработанного способа составил 7,8%.
Таким образом:
1. Поэтапную очистку карьерной воды от ВВ и КЧ, а также от ТМ обеспечили за счет того, что:
- предварительную очистку карьерной воды от ВВ (в первую очередь от КДВВ) осуществляли в СОГОКВ;
- начальную очистку карьерной воды от ВВ (в первую очередь от СДВВ) осуществляли в углубленных и расширенных водосборных канавах;
- грубую очистку карьерной воды от ВВ (в первую очередь от ТДВВ) осуществляли в полуоткрытом отстойнике, а также в фильтровальной дамбе;
- тонкую очистку карьерной воды от ВВ (в первую очередь от КЧ) осуществляли в отстойнике-накопителе;
- окончательную (особенно в период весеннего паводка) очистку карьерной воды осуществляли на ППС.
2. Качественную очистку KB от ВВ и КЧ, а также от ТМ обеспечили за счет того, что:
- осуществляли поэтапную очистку KB;
- на всех этапах очистки KB осуществляли акустическое уплотнение осадка;
- осуществляли переливы верхних слоев карьерной воды;
- ТДВВ, КЧ и ТМ акустически прикрепляли к более крупным ВВ;
- акустически уплотненный осадок по мере необходимости собирали и утилизировали и т.д.
3. Безреагентную очистку карьерной воды от ВВ и ТМ обеспечили за счет того, что:
- совершенно не использовали химические реагенты;
- использовали акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ;
- использовали акустическое осаждение исходных и акустически коагурированных ВВ;
- использовали гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- использовали гидравлическое осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- использовали акустическое уплотнение осадка и т.д.
4. Очистку при большом среднем расходе, а также при многократном увеличении расхода карьерной воды в период паводка, при различном физико-химическом составе ВВ, при различных температурах окружающего воздуха, обеспечили за счет того, что:
- осуществляли поэтапную (сначала - от КДВВ и ТМ, затем - от СДВВ и ТМ, затем от ТДВВ и ТМ, затем - от КЧ и ТМ) очистку KB;
- использовали акустическую коагуляцию ВВ, КЧ и ТМ;
- использовали акустическое осаждение исходных и акустически коагурированных ВВ;
- использовали гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- использовали гидравлическое осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- на всех этапах очистки KB осуществляли акустическое уплотнение осадка;
- осуществляют переливы верхних слоев карьерной воды;
- ТДВВ, КЧ и ТМ акустически прикрепляли к более крупным и т.д.;
5. Эффективное безреагентное уплотнение осадка (до заданной плотности) обеспечили за счет того, что:
- осуществляли предварительную акустическую коагуляцию (укрупнение) частиц различной дисперсности;
- осуществляли гидроакустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ и КЧ;
- осуществляли поэтапное уплотнение осадка;
- осуществляли непрерывное уплотнение осадка;
- по мере необходимости осуществляли удаление уплотненного осадка и т.д.
6. Относительную простоту способа обеспечили за счет того, что:
- формирование и излучение гидроакустических волн ЗД и УЗД частот осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных приборов, а также гидроакустических излучателей;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляли автоматически и полуавтоматически;
- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретностью и непосредственно в процессе работы очистного сооружения и т.д.
7. Минимальные финансово-временные затраты обеспечили за счет того, что:
- уменьшили (как минимум на 30%) площадь, отводимую под строительство очистных сооружений;
- очистку воды осуществляли в несколько этапов;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных и акустических приборов;
- энергопотребление электронных приборов устройства, реализующего разработанный способ, было относительно небольшим (менее 0,5 Вт/м3);
- время на монтаж всего оборудования не превышало 5 суток;
- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретность и непосредственно в процессе работы очистного сооружения и т.д.
8. Медицинскую безопасность для человека обеспечили за счет того, что:
- полностью исключили использование химических реагентов для очистки карьерной воды и уплотнения осадка;
- акустически уплотненный осадок утилизировали;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых и санитарно сертифицированных приборов;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляли автоматически и полуавтоматически;
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являли медицински безопасными для человека.
9. Экологическую безопасность для ОПС обеспечили за счет того, что:
- полностью исключили использование химических реагентов для очистки карьерной воды и уплотнения осадка;
- акустическим способом уплотняли осадок и тела водоупорных дамб, что исключает дренажирование загрязненной карьерной воды;
- акустически уплотненный осадок утилизировали;
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являлись экологически безопасными для ОПС в целом и т.д.
Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки промышленных отвальных, дренажных вод, в алмазодобывающей промышленности, горной промышленности и гидротехнических сооружениях для предварительной подготовки воды. Способ безреагентной очистки карьерных вод включает непрерывное гидроакустическое воздействие на очищаемую карьерную воду волнами звукового диапазона частот с гидроакустической коагуляцией тяжелых металлов с взвешенными веществами и последующей их концентрацией в гидроакустически уплотненных осадках в последовательно функционально соединенных главном отстойнике 11, первом 17 и втором 18 дополнительных отстойниках. Дополнительно с выхода второго дополнительного отстойника сбрасывают средний слой карьерной воды. В качестве главного отстойника используют секционный отстойник грубой очистки карьерной воды 11. В качестве первого дополнительного отстойника используют углубленные и расширенные водосборные канавы 17, построенные в районе рассредоточенных выпусков из водовода для карьерной воды от секционного отстойника 11 грубой очистки карьерной воды до поля поверхностной фильтрации 21. В качестве второго дополнительного отстойника используют полуоткрытый отстойник 18 - заполненную осветляемой карьерной водой часть поля поверхностной фильтрации. В качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник-накопитель 20. Дополнительно используют фильтровальную дамбу 19, являющуюся выходом из полуоткрытого отстойника и входом в отстойник-накопитель, и поле поверхностного стока 21 - участок природного ландшафта от выхода из отстойника-накопителя 20 до входа в природный водоток. Осуществляют гидроакустическую дегазацию карьерной воды и гидроакустическое осаждение исходных и ранее гидроакустически скоагулированных взвешенных веществ путем направленного сверху вниз излучения гидроакустических волн звукового диапазона частот и ультразвукового диапазона частот. С выхода секционного отстойника 11 грубой очистки сбрасывают весь объем карьерной воды. С выхода второго дополнительного отстойника 18 через фильтровальную дамбу 19 в третий дополнительный отстойник 20 сбрасывают средний слой карьерной воды. Осуществляют гидроакустическое уплотнение тел водоупорных дамб всех трех дополнительных отстойников путем направленного в их сторону излучения гидроакустических волн звукового диапазона частот и ультразвукового диапазона частот. Изобретение позволяет осуществить поэтапную качественную очистку карьерной воды до норм, требуемых природоохранным законодательством, а также эффективное безреагентное уплотнение осадка при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением безопасности для человека и окружающей природной среды. 9 ил.
Способ безреагентной очистки карьерных вод от взвешенных веществ и тяжелых металлов, заключающийся в непрерывном гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду волнами звукового диапазона частот путем гидроакустической коагуляции тяжелых металлов вместе с взвешенными веществами различной дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках в последовательно функционально соединенных главном отстойнике, первом и втором дополнительных отстойниках, отличающийся тем, что дополнительно с выхода второго дополнительного отстойника сбрасывают средний слой карьерной воды, в качестве главного отстойника используют секционный отстойник грубой очистки карьерной воды, в качестве первого дополнительного отстойника используют углубленные и расширенные водосборные канавы, построенные в районе рассредоточенных выпусков из водовода для карьерной воды от секционного отстойника грубой очистки карьерной воды до поля поверхностной фильтрации, в качестве второго дополнительного отстойника используют полуоткрытый отстойник - заполненную осветляемой карьерной водой часть поля поверхностной фильтрации, в качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник-накопитель, дополнительно используют фильтровальную дамбу, являющуюся выходом из полуоткрытого отстойника и входом в отстойник-накопитель, дополнительно используют поле поверхностного стока - участок природного ландшафта от выхода из отстойника-накопителя до входа в природный водоток, дополнительно используют гидроакустическую дегазацию карьерной воды путем искусственного формирования, роста и схлопывания газовых пузырьков, находящихся в карьерной воде в свободном и растворенном состоянии, дополнительно используют гидроакустическое осаждение исходных и ранее гидроакустически коагулированных взвешенных веществ путем направленного сверху вниз излучения гидроакустических волн звукового диапазона частот и ультразвукового диапазона частот; при этом с выхода секционного отстойника грубой очистки сбрасывают весь объем карьерной воды, с выхода второго дополнительного отстойника через фильтровальную дамбу в третий дополнительный отстойник сбрасывают средний слой карьерной воды; дополнительно осуществляют гидроакустическое уплотнение тел водоупорных дамб всех трех дополнительных отстойников путем направленного в их сторону излучения гидроакустических волн звукового диапазона частот и ультразвукового диапазона частот.
