СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА Российский патент 2019 года по МПК C02F9/08 C02F1/36 C02F1/32 C02F1/50 B01D21/00 C02F103/10 

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для: безреагентной очистки от минеральных примесей (МП), биологических примесей (БП) и болезнетворных бактерий (ББ) бытовых сточных вод (БСВ), а также для безреагентного обезвоживания осадка в канализационных очистных сооружениях (КОС) - в интересах экологической безопасности жизнедеятельности населения; безреагентной очистки от взвешенных веществ промышленных сточных вод (например, предприятий горной промышленности) - в интересах обеспечения экологической безопасности производства (например, при добыче алмазов и т.д.); безреагентной очистки от шламовых частиц оборотных промышленных вод - в интересах повышения эффективности производства (например, для уменьшения потерь алмазов при их обо-гащении и т.д.); для подготовки качественной питьевой воды, отобранной из поверхностных и (или) подземных источников водоснабжения - в интересах качества жизни (здоровья и т.д.) населения и т.д. Спп. 11 Илл.

Известен способ безреагентной очистки СВ, заключающийся в существенной - более 75%, очистке от крупнодисперсных ВВ (КДВВ) - размером более 50 мкм, незначительной - менее 50%, очистке от среднедисперсных ВВ (СДВВ) - размером от 5 мкм до 50 мкм, и минимальной - менее 5%, очистке от тонкодисперсных ВВ (ТДВВ) - размером менее 5 мкм в главном отстой-нике; в практически полной - более 95%, очистке от КДВВ, существенной очистке от СДВВ и несущественной - менее 25%, очистке от ТДВВ в первом дополнительном отстойнике; в полной - 100%, очистке от КДВВ, практически полной очистке от СДВВ и незначительной очистке от ТДВВ во втором дополнительном отстойнике; в полной очистке от СДВВ и практически полной очистке от ТДВВ в специальном сооружении - в акустическом фильтре / 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 СВ, из-за ограниченной площади специального сооружения - акустического фильтра.

2. Недостаточное качество очистки СВ от ТДВВ.

3. Невозможность уплотнения и обезвоживания осадка.

4. Невозможность очистки СВ от БП.

5. Невозможности очистки воды от ББ (невозможность обеззараживания воды) и т.д.

Известен способ безреагентной очистки СВ, заключающийся в существенной очистке от КДВВ, незначительной очистке от СДВВ и минимальной очистке от ТДВВ - путем акустического воздействия (непрерывного, квазиимпульсного и импульсного) бегущих гидроакустических волн (БГАВ) звукового диапазон частот (ЗДЧ) - в диапазоне частот от 16 Гц до 16 кГц, и ультразвукового диапазона частот (УЗДЧ) - в диапазоне частот выше 16 кГц в главном отстойнике, в качестве которого используют старый зумпф с несколькими - не менее двух, водосборными канавами; в практически полной очистке от КДВВ, существенной очистке от СДВВ и несущественной - менее 25%, очистке от ТДВВ в первом дополнительном отстойнике - в качестве которого используют рабочий зумпф, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ; в полной очистке от КДВВ, практически полной очистке от СДВВ, незначительной очистке от ТДВВ во втором дополнительном отстойнике, в качестве которого используют отстойник грубой очистки СВ, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на СВ и на осадок; в полной очистке от СДВВ, в значительной очистке от ТДВВ в третьем дополнительном отстойнике, в качестве которого используют отстойник тонкой очистке СВ, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на СВ и на осадок; в существенной очистке от ТДВВ в четвертом дополнительном отстойнике, в качестве которого используют поля поверхностной фильтрации, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на СВ и на осадок; дополнительно осуществляют периодический - по мере необходимости, отбор уплотненного осадка с последующей его утилизацией /Бахарев С.А. Способ безреагентной очистки карьерных вод. - Патент РФ №2560771, 2014 г., опубл. 20.08.2015, Бюл. №23/.

К основным недостаткам данного способа относят:

1. Недостаточное качество очистки СВ от ТДВВ.

2. Невозможность обезвоживания осадка.

3. Невозможность очистки СВ от БП и т.д.

5. Невозможности очистки воды от ББ и т.д.

Известен способ безреагентной очистки СВ от ВВ (МП, БП) и ББ, заключающийся в практически полной очистке от КДВВ, незначительной очистке от СДВВ и минимальной очистке от ТДВВ, путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования в главном отстойнике БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ; в полной очистке от КДВВ, значительной очистке от СДВВ и несущественной очистке от ТДВВ в первом дополнительном отстойнике, путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ; в практически полной очистке от СДВВ и незначительной очистке от ТДВВ во втором дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от СДВВ и значительной очистке от ТДВВ в третьем дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования стоячих гидроакустических волн (СГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ частот; в практически полной очистке от ТДВВ и ББ в специальном сооружении - в акустическом гидроциклоне (АГЦ), работающем при избыточным статическом давлении 3-5 атм.; акустического уплотнения осадка в специальном сооружении /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»/.

К основным недостаткам данного способа относят:

1. Низкая производительность по очистке СВ от ВВ (МП, БП) и ББ, а также по обезвоживанию осадка, обусловленная ограниченным объемом рабочей камеры АГЦ.

2. Высокая стоимость очистки единицы объема СВ (например, 1 м) от ВВ (МП и БП) и ББ, а также обезвоживания осадка.

3. Недостаточное качество очистки СВ от ТДВВ (MP и БП) и от ББ, обусловленное только одним эффективным этапом их очистки - в АГЦ.

4. Ограниченная область применения способа (например, из-за невозможности реализации подо льдом) и т.д.

Наиболее близким к заявляемому относится способ, выбранный в качестве способа-прототипа, способ безреагентной очистки СВ от ВВ (МП, БП) и ББ, а также обезвоживания осадка, заключающийся в практически полной очистке от КДВВ, незначительной очистке от СДВВ и минимальной очистке от ТДВВ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя в главном модуле очистке воды (ГМОВ); в полной очистке от КДВВ, существенной очистке от СДВВ, несущественной очистке от ТДВВ и минимальной очистке от ББ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, в первом дополнительном модуле очистке воды (ПДМОВ); в практически полной очистке от СДВВ, значительной очистке от ТДВВ и несущественной очистке от ББ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗД с амплитудой акустического давления не менее 10² Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, во втором дополнительном модуле очистке воды (ВДМОВ); в полной очистке от СДВВ, существенной очистке от ТДВВ, незначительной очистке от ББ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя в третьем дополнительном модуле очистке воды (ТДМОВ); в практически полной очистке от ТДВВ и ББ - путем излучения БГАВ УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10⁵ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя и низкочастотных электромагнитных волн в первом специальном сооружении (ПСПС) - в магнито-акустическом гидроциклоне (МАГЦ); в акустическом обезвоживании осадка до транспортной влажности - 25…30%, во втором специальном сооружении (ВСПС) - в акустической сушильной камере (АКСК) - путем излучения бегущих акустических волн (БАВ) ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10² Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего акусти-ческого излучателя; транспортировку обезвоженного осадка /Бахарев С.А. Способ очистки и обеззараживания воды. - Патент РФ №2487838, 2011 г., опубл. 20.07.2013, Бюл. №20/.

К основным недостаткам способа-прототипа относят:

1. Низкая производительность по очистке СВ от ВВ (МП, БП) и ББ, обусловленная ограниченным объемом рабочей камеры МАГЦ.

2. Низкая производительность по обезвоживанию осадка, обусловленная ограниченным объемом рабочих камер МАГЦ и АКСК.

3. Высокая стоимость очистки единицы объема СВ (например, 1 м³) от ВВ (МП и БП) и ББ.

4. Высокая стоимость обезвоживания единицы объема осадка.

5. Невозможность обеззараживания осадка в процессе его обезвоживания.

6. Невозможность обеззараживания воды, отделяемой в процессе обезвоживания осадка.

7. Ограниченная область применения способа (например, из-за невозможности реализации подо льдом) и т.д.

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

Технический результат предложенного способа заключается в качественной - до требований природоохранного законодательства (например, до требований ПДК_{рыб.хоз.}), физической - без использования химических реагентов (коагулянтов, флокулянтов) очистки СВ от ВВ (МП и БП) и ББ больших (например, при расходе СВ до 3500 м³/час и более) объемов загрязненных (МП, БП и ББ) СВ с одновременным обезвоживанием осадка, относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в любых погодно-климатических условиях (например, в процессе ветрового вол-нения на отстойниках, в период ледостава и т.д.) и в любых производственных условиях (например, в процессе резких изменений расхода СВ в течение суток и т.д.) 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 СВ и обезвоживания осадка, заключающемся в очистке от КДВВ и СДВВ в ГМОВ, в очистке от КДВВ, СДВВ, ТДВВ и ББ в ПДМОВ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ, в очистке от СДВВ, ТДВВ и ББ в ВДМОВ, в очистке от СДВВ, ТДВВ и ББ в ТДМОВ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ, в очистке от ББ - в ПСПС, в обезвоживании осадка - в ВСПСВ, в транспортировке обезвоженного осадка в качестве ГМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу песколовок, в котором (ГОМВО) осуществляют полную (100%) очистку от КДВВ и значительную (более 50%) очистку от СДВВ - путем использования силы гравитации, в качестве ПДМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников грубой очистки воды (первичных отстойников) в котором (ПДМОВ) осуществляют практически полную (более 95%) очистку от СДВВ, незначительную (менее 50%) очистку от ТДВВ и несущественную (менее 25%) очистку от ББ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, в качестве ВДМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу аэротенков, в котором (ВДМОВ) осуществляют полную очистку от СДВВ, существенную (более 75%) очистку от ТДВВ, не-значительную очистку от ББ и полную очистку от растворимых примесей - путем использования специальных (СМО) микроорганизмов (микрооргнизмов, потребляющих кислород) в процессе биологической очистки СВ, в качестве ТДМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников тонкой очистки воды (вторичных отстойников), в котором (ТДМОВ) осуществляют практически полную очистку от ТДВВ и значительную очистку от ББ - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, в качестве ПСПС используют блок ультрафиолетового обеззараживания воды (БУФОВ), в котором осуществляют обеззараживания воды - путем ее облучения ультрафиолетовым светом, в качестве ВСПС используют несколько - не менее трех, идентичных друг другу, иловых площадок (ИП), в котором (ВСПС) осуществляют обезвоживание осадка - путем излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, дополнительно в ВСПС осуществляют акустическое обеззараживание осадка и акустическое обеззараживание воды (дренажной воды), отделяемой от осадка в процессе его обезвоживания.

На фиг. 1-фиг. 7 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки сточных вод и обезвоживания осадка (далее по тексту - разработанный способ). При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа; на фиг. 2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к ПДМОВ; на фиг. 3, иллюстрируется структурная схема устройства применительно к ТДМОВ; на фиг. 4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к ПСПС; на фиг. 5 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к ВСПС.

Устройство для безреагентной очистки сточных вод и обезвоживания осадка (например, на канализационных очистных сооружения одного из городов в Архангельской области) в простейшем случае содержит: последовательно функционально соединенные: главный трубопровод (1) загрязненных (МП, БП - в виде КДВВ, СДВВ и ТДВВ, а также ББ) сточных вод (ЗСВ) вод, насосную станцию (2) ЗСВ и распределитель (4) ЗСВ, являющийся входом канализационного очистного (КОС) сооружения (3), которое, в свою очередь, включает в себя последовательно и параллельно функционально соединенные: распределитель (4) ЗСВ; ГМОВ (5) в составе параллельно и последовательно функционально соединенных: нескольких - не менее двух (для обеспечения непрерывной работы одной в процессе технического обслуживания другой), идентичных друг другу песколовок (7), несколько - не менее двух, идентичных друг другу первых водоводов (8) - для дальнейшей транспортировки СВ и являющихся, с одной стороны, выходами ГМОВ (6) и входами в ПДМОВ (11), с другой стороны, несколько - не менее двух, идентичных друг другу первых трубопроводов (9) осадка - для дальнейшей транспортировки осадка, являющихся, в свою очередь, первыми входами в главный трубопровод (10) осадка КОС (3); ПДМОВ (11) в составе параллельно и последовательно функционально соединенных: нескольких - не менее двух (для обеспечения непрерывной работы одного в процессе технического обслуживания другого), идентичных друг другу отстойника (12) грубой очистки СВ, несколько - не менее двух, идентичных друг другу вторых водоводов (13) - для дальнейшей транспортировки СВ и являющихся, с одной стороны, выходами ПДМОВ (11) и входами в ВДМОВ (15), с другой стороны, несколько - не менее двух, идентичных друг другу вторых трубопроводов (14) осадка - для дальнейшей транспортировки осадка, являющихся, в свою очередь, вторыми входами в главный трубопровод (10) осадка КОС (3); ВДМОВ (15) в составе параллельно и последовательно функционально соединенных: нескольких - не менее двух (для обеспечения непрерывной работы одного в процессе технического обслуживания другого), идентичных друг другу аэротенков (16) биологической очистки СВ, несколько - не менее двух, идентичных друг другу третьих водоводов (17) - для дальнейшей транспортировки СВ и являющихся, с одной стороны, выходами ВДМОВ (15) и входами в ТДМОВ (19), с другой стороны, несколько - не менее двух, идентичных друг другу третьих трубопроводов (18) осадка - для дальнейшей транспортировки осадка, являющихся, в свою очередь, третьими входами в главный трубопровод (10) осадка КОС (3): ТДМОВ (19) в составе параллельно и последовательно функционально соединенных: нескольких - не менее двух (для обеспечения непрерывной работы одного в процессе технического обслуживания другого), идентичных друг другу отстойников (20) тонкой очистки СВ, несколько - не менее двух, идентичных друг другу четвертых водоводов (21) - для дальнейшей транспортировки СВ и являющихся, с одной стороны, выходами ТДМОВ (19) и входами в ПСПС (23), с другой стороны, несколько - не менее двух, идентичных друг другу четвертых трубопроводов (22) осадка - для дальнейшей транспортировки осадка, являющихся, в свою очередь, четвертыми входами в главный трубопровод (10) осадка КОС (3): ПСПС (23) в составе последовательно и параллельно функционально соединенных: разделителя (24) - с несколькими - не менее двух, входами и с несколькими - не менее четырех, выходами, потоков очищенных СВ, нескольких - не менее четырех идентичных друг другу прозрачных - для ультрафиолетового света, водоводов (25), объединитель (26) очищенных и обеззараженных СВ, и главный водовод (27) для очищенных и обеззараженных СВ с насосом (28) для очищенных и сточных вод, являющийся (главный водовод), с одной стороны, выходом ПСПС (23) КОС (3) и входом в природный водоток - реку (две волнистые линии на фиг. 1), с другой стороны; ВСПС (29) в составе последовательно и параллельно функционально соединенных: главного трубопровода (10) осадка, насоса (30) для транспортировки осадка (песконасоса, шламового насоса и т.д.), разделителя (31) осадка, нескольких - не менее трех (одна - для заполнения, вторая - для обезвоживания осадка, третья - для удаления осадка) идентичных друг другу иловых площадок (32) с идентичными друг другу несколькими - не менее трех для каждой иловой площадки (одна - слева, вторая - в центре иловой площадки, третья - справа) идентичными друг другу, дренажными трубами (33), предназначенных для отвода дренажных вод, формируемых в процессе обезвоживания осадка, и являющихся выходами ВСПС (29).

КОС (3) также содержит объединитель (34) дренажных вод, первый трубопровод (35) дренажных вод, насос (36) для дренажных вод и второй трубопровод (37) для дренажных вод, являющийся вторым входом распределителя (4) ЗСВ КОС (3).

Устройство также содержит функционально соединенные: первый подвижной модуль (38) для сбора обезвоженного осадка (экскаватор и т.д.) и несколько - не менее двух (один - для загрузки обезвоженного осадка, второй - для транспортировки обезвоженного осадка), идентичных друг другу вторых подвижных модулей (39) для транспортировки обезвоженного осадка (автосамосвал и т.д.) в интересах его дальнейшей переработки (например, для удобрения и т.д.), или утилизации (при наличии в нем вредных - для здоровья людей, ОПС и т.д., веществ).

Устройство также содержит (фиг. 1 и фиг. 2) первый гидроакустический (ПГАМ) модуль (40), в составе последовательно функционально соединенных: первого (41) многоканального - не менее двух каналов, генератора сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₁, первого многоканального (по числу каналов соответствующего генератора) усилителя мощности (42) сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₁, первого многоканального (по числу каналов соответствующего усилителя мощности) согласующего устройства, (43), нескольких (по числу каналов соответствующего согласующего устройства) идентичных друг другу первых сигнальных кабель-тросов (44) и нескольких (по числу соответствующих кабель-тросов) идентичных друг другу первых ненаправленных (направленных во все стороны) гидроакустических излучателей (45) ЗДЧ и УЗДЧ F₁, прикрепленных при помощи нескольких (по числу излучателей) идентичных друг другу первых тросов (46) к нескольким (по числу тросов) идентичным друг другу первым плавучестям (47), обеспечивающих нахождение соответствующего гидроакустического излучателя (45) на среднем горизонте (независимо от уровня воды в данном отстойнике) и в геометрическом центре соответствующего отстойника (12) грубой очистки СВ.

Устройство также содержит (фиг. 1 и фиг. 3): второй гидроакустический (ВГАМ) модуль (48), в составе последовательно функционально соединенных: второго (49) многоканального - не менее двух каналов, генератора сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₂, второго многоканального (по числу каналов соответствующего генератора) усилителя мощности (50) сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₂, второго многоканального (по числу каналов соответствующего усилителя мощности) согласующего устройства (51), нескольких (по числу каналов соответствующего согласующего устройства) идентичных друг другу вторых сигнальных кабель-тросов (52) и нескольких (по числу соответствующих кабель-тросов) идентичных друг другу вторых ненаправленных (направленных во все стороны) гидроакустических излучателей (53) ЗДЧ и УЗДЧ F₂, прикрепленных при помощи нескольких (по числу излучателей) идентичных друг другу вторых тросов (54) к нескольким (по числу тросов) идентичным друг другу вторым плавучестям (55), обеспечивающих нахождение соответствующего гидроакустического излучателя (53) на среднем горизонте (независимо от уровня воды в данном отстойнике) и в геометрическом центре соответствующего отстойника (20) тонкой очистки СВ.

Устройство также содержит (фиг. 1 и фиг. 5): третий гидроакустический (ТГАМ) модуль (56), в составе последовательно функционально соединенных: третьего (57) многоканального - не менее трех каналов, генератора сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₃, третьего многоканального (по числу каналов соответствующего генератора) усилителя мощности (58) сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₃, третьего многоканального (по числу каналов соответствующего усилителя мощности) согласующего устройства (59), нескольких (по числу каналов соответствующего согласующего устройства) идентичных друг другу третьих сигнальных кабель-тросов (60) и нескольких (по числу соответствующих кабель-тросов) идентичных друг другу третьих ненаправленных (направленных во все стороны) гидроакустических излучателей (61) ЗДЧ и УЗДЧ F₃, прикрепленных при помощи нескольких (по числу излучателей) идентичных друг другу третьих тросов (62) к нескольким (по числу тросов) идентичным друг другу третьим плавучестям (63), обеспечивающих нахождение соответствующего гидроакустического излучателя (61) на среднем горизонте (независимо от уровня осадка в данной иловой площадке) и в геометрическом центре соответствующей иловой площадке (32).

Устройство для безреагентной очистки СВ и обезвоживания осадка (например, для КОС одного из городов в Архангельской области) в простейшем случае функционирует (работает) следующим образом.

Загрязненные - механическими примесями (МП) и биологическими примесями (БП), как в виде взвешенных веществ (КДВВ, СДВВ и ТДВВ), так и в виде растворов, а также загрязненные (зараженные) болезнетворными бактериями (ББ), сточные (бытовые, промышленные и т.д.) воды (ЗСВ) транспортируют, с помощью насосной станции (2) ЗСВ, по главному трубопроводу (1) в КОС (3).

В распределителе (4), имеющего два входа и несколько - не менее двух, идентичных друг другу, выходов, ЗСВ равномерно распределяют по нескольким - не менее двум (для обеспечения непрерывной работы одной в процессе технического обслуживания, или ремонта другой песколовки), идентичным друг другу песколовкам (7) ГМОВ (6) КОС (3), в которых, под действием силы тяжести осуществляют извлечение (из ЗСВ) и осаждение (в нижние части песколовок под действием силы гравитации): всех - 100%, КДВВ, незначительной части - менее 50%, СДВВ и минимальной части - менее 5%, ТДВВ.

В дальнейшем: сточные воды (СВ), содержащие значительную часть - более 50%, практически все - более 95%, ТДВВ и все - 100%, ББ, направляют по нескольким - не менее двум (по числу песколовок), идентичным друг другу первым водоводам (8) для СВ в ПДМОВ (11) - для дальнейшей очистки; осадок, содержащий преимущественно КДВВ, направляют по нескольким - не менее двум, идентичным друг другу первым трубопроводам (9) осадка ГМОВ (6) в главный трубопровод (10) осадка КОС (3).

В параллельно функционально соединенных нескольких - не менее двух (по числу песколовок), идентичных друг другу отстойниках (12) грубой очистки СВ ПДМОВ (11) под действием силы тяжести осуществляют извлечение (из СВ) и осаждение (в нижние части данных отстойников под действием силы гравитации) части ВВ. В дальнейшем: СВ направляют по нескольким идентичным друг другу вторым водоводам (13) СВ в ВДМОВ (15) -для дальнейшей очистки; осадок, содержащий преимущественно СДВВ, направляют по нескольким идентичным друг другу вторым трубопроводам (14) осадка ПДМОВ (11) в главный трубопровод (10) осадка КОС (3).

Однако значительные части СДВВ, практически все ТДВВ и все ББ могут остаться в СВ.

Для минимизации данного негативного явления в ПДМОВ (11) применяют первый гидроакустический (ПГАМ) модуль (40) очистки воды, в котором с помощью последовательно функционально соединенных: первого многоканального генератора (41), первого многоканального усилителя мощности (42) и первого многоканального согласующего устройства (43) обеспечивают формирование, усиление и передачу (практически без потерь энергии) по нескольким первым сигнальным кабель-тросам (44) к нескольких первым ненаправленным гидроакустическим излучателям (45), прикрепленных при помощи нескольких первых тросов (46) к нескольким первым плавучестям (47), гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₁.

В результате, в каждом отстойнике (12) грубой очистке СВ ПДМОВ (6) КОС (3) под воздействием гидроакустической волны (ГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₁ (далее по тексту ГАВ F₁) с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя осуществляют: акустическую (безреагентную) коагуляцию СДВВ и ТДВВ между собой и с ББ - во всем рабочем объеме соответствующего отстойника (12), в котором распространяется ГАВ F₁; акустическое (принудительное - дополнительное к силе гравитации) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ - в секторах направленного (в сторону дна) распространения ГАВ F₁; акустическое уплотнение (за счет принудительных перемещений частиц осадка) осадка - в секторах распространения (в том числе, в результате переотражения, дифракции и т.д.) ГАВ F₁.

Одновременно с этим, под воздействием пероксида водорода и радикалов ОН°, которые образуются при диссоциации молекул воды в кавитационных образованиях, осуществляют физическое уничтожение (бактерицидное действие) несущественной части - менее 25%, ББ, находящихся в воде в радиусе до 2 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя (45).

В дальнейшем практически полностью (более 95%) очищенную от СДВВ, незначительно (менее 50%) очищенную от ТДВВ и несущественно (менее 25%) очищенную от ББ (обеззараженную) СВ направляют как уже было отмечено выше, по нескольким вторым водоводам (13) СВ в ВДМОВ (15) - для дальнейшей очистки (в том числе и от растворенных примесей); осадок, содержащий преимущественно СДВВ, направляют по нескольким идентичным друг другу вторым трубопроводам (14) осадка ПДМОВ (11) в главный трубопровод (10) осадка КОС (3).

Затем, в параллельно соединенных: нескольких - не менее двух (для обеспечения непрерывной работы одного в процессе технического обслуживания другого аэротенка), идентичных друг другу аэротенков (16) ВДМОВ (15) осуществляют биологическую очистку (традиционным способом) СВ с применением специальных (СМО) микроорганизмов (микрооргнизмов, потребляющих кислород в процессе биологической очистки СВ). В результате, под действием СМО осуществляют извлечение (из СВ) и осаждение (в нижние части данных аэротенков под действием силы гравитации) части ВВ.

В дальнейшем: СВ направляют по нескольким идентичным друг другу третьим водоводам (17) СВ в ТДМОВ (19) - для дальнейшей очистки; осадок, содержащий преимущественно ТДВВ, направляют по нескольким идентичным друг другу третьим трубопроводам (18) осадка ВДМОВ (15) в главный трубопровод (10) осадка КОС (3).

Однако значительная часть ТДВВ и существенная часть ББ могут остаться в СВ.

Кроме того, из-за процессов: вспухания (возникающих вследствие низ-кой способности активного ила к осаждению), пенообразования и всплытия (за счет прикрепления пузырьков газа к агломерациям хлопков активного ила) активного ила, дополнительно может существенно ухудшиться качество очистки СВ, что, в конечном итоге (из-за возросшей мутности воды) приведет к существенному ухудшению качества обеззараживания воды ультрафиолетовым светом. Более того, по перечисленным выше трем причинам, могут возникать ситуации прямого выноса активного ила на поверхность воды в отстойниках тонкой очистки воды. В этом случае многократно возрастает мутность СВ и, как следствие, многократно ухудшается качество обеззараживания СВ, Более того, возможны ситуации, связанные с прямым сбросом активного ила непосредственно в водные объекты (природные водотоки - реки).

Для минимизации, или даже для полного исключения данных негативных явлений в ТДМОВ (19) применяют второй гидроакустический (ВГАМ) модуль (48) очистки воды, в котором с помощью последовательно функционально соединенных: второго многоканального генератора (49), второго многоканального усилителя мощности (50) и второго многоканального согласующего устройства (51) обеспечивают формирование, усиление и передачу (практически без потерь энергии) по нескольким вторым сигнальным кабель-тросам (52) к нескольких вторым ненаправленным гидроакустическим излучателям (53), прикрепленных при помощи нескольких вторых тросов (54) к нескольким вторым плавучестям (55), гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₂.

В результате в каждом отстойнике (20) тонкой очистки СВ ТДМОВ 19) КОС (3) под воздействием ГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₂ (далее по тексту ГАВ F₂) с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя осуществляют: акустическую (безреагентную) коагуляцию ТДВВ между собой и с ББ - во всем рабочем объеме соответствующего отстойника (20), в котором распространяется ГАВ F₂; акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ - в секторах направленного (в сторону дна) распространения ГАВ F₂; акустическое уплотнение осадка - в секторах распространения в нижнем слое воды и осадка ГАВ F₂.

Кроме того, в каждом отстойнике (20) тонкой очистки СВ ТДМОВ 19) КОС (3) под воздействием ГАВ F₂ с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя осуществляют: акустическую дегазацию трехфазной среды (вода, механические и биологические примеси, а также газовые включения) в соответствующем отстойнике (20), акустическую коагуляцию хлопков ила (активного - живого и пассивного - мертвого) - во всем рабочем объеме соответствующего отстойника (20), в котором распространяется ГАВ F₂; акустическое осаждение ила - в секторах направленного распространения ГАВ F₂; акустическое уплотнение осадка (в том числе, содержащего ил) - в секторах распространения в нижнем слое воды и осадка.

Одновременно с этим, под воздействием пероксида водорода и радикалов ОН°, которые образуются при диссоциации молекул воды в кавитационных образованиях, осуществляют физическое уничтожение значительной части - более 50%, ББ, находящихся в воде в радиусе до 2 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя (53).

В дальнейшем: СВ направляют по нескольким идентичным друг другу четвертым водоводам (21) СВ в ПСПС (23) - для дальнейшей очистки от ББ (для обеззараживания); осадок, содержащий преимущественно ТДВВ, направляют по нескольким идентичным друг другу четвертым трубопроводам (22) осадка ТДМОВ (12) в главный трубопровод (10) осадка КОС (3).

В ПСПС (23) обеззараживаемые (очищаемые от ББ) СВ в разделителе (24) обеззараживаемых СВ делят на несколько - не менее четырех, потоков обеззараживаемых СВ и направляют в несколько - не менее четырех, идентичных друг другу прозрачных - для ультрафиолетового света, водоводов (25), в которых стандартным (для ультрафиолетового способа) методом осуществляют обеззараживание ранее очищенных (от МП и БП - в виде ВВ различной дисперсности и в виде растворов) СВ.

В дальнейшем в объединителе (26) очищенные и обеззараженные СВ объединяют в один поток и по главному водоводу (27) для очищенных и обеззараженных СВ, являющемуся выходом ПСПС (23) КОС (3), при помощи насоса (28) для очищенных и обеззараженных СВ, транспортируют к природному водотоку (например, к реке) и сбрасывают в него.

Одновременно с этим, в ВСПС (29) с помощью насоса (30) для транспортировки осадка по главному трубопроводу (10) осадка транспортируют осадок направляют его - с помощью разделителя (31) осадка, в одну (предназначенную в данный момент времени именно для приема осадка) из нескольких - не менее трех, иловых площадок (32).

С помощью силы тяжести осуществляют разделение осадка: на твердую фракцию и на жидкую фракцию, В дальнейшем жидкую фракцию в виде дренажных вод отводят через несколько - не менее трех, дренажных труб (33) и направляют в объединитель (34) дренажных вод. Затем всю дренажную воду, с помощью насоса (36) для дренажных вод, по первому трубопроводу (35) дренажных вод и по второму трубопроводу (37) для дренажных вод, направляют на второй вход распределителя (4) ЗСВ КОС (3).

Затем, после полного отвода дренажных вод, из данной иловой площадки (32), при помощи первого подвижного модуля (36) - экскаватора, осуществляют отбор обезвоженного осадка (твердую фракцию осадка) и его погрузку в один из нескольких - не менее двух, вторых подвижных модулей (37) - автосамосвалов, для транспортировки к месту переработки (например, на удобрения) или к месту утилизации.

Однако осадок, находящийся на заполненной иловой площадки, содержит не только жидкую и твердую фракцию, но и газовые включения, которые препятствуют: гравитационному уплотнению осадка - в нижней части иловой площадки (из-за рыхлой структуры осадка); гравитационному обезвоживанию осадка - во всем объеме иловой площадки (из-за неуплотненного осадка и из-за плохого влагоотделения); естественному влагопереносу (из-за формируемой газовыми включениями корки на поверхности иловой площадки) - в верхней части иловой площадки.

Для минимизации, или даже для полного исключения данных негативных явлений в ВСПС (29) применяют третий гидроакустический (ТГАМ) модуль (56), в котором с помощью последовательно функционально соединенных: третьего многоканального генератора (57), третьего многоканального усилителя мощности (58) и третьего многоканального согласующего устройства (59) обеспечивают формирование, усиление и передачу (практически без потерь энергии) по нескольким третьим сигнальным кабель-тросам (60) к нескольких - не менее трем, третьим ненаправленным гидроакустическим излучателям (61), прикрепленных при помощи нескольких третьих тросов (62) к нескольким третьим плавучестям (63), гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ F₃ с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя.

В результате в соответствующей иловой площадке (32) ВСПС (29) КОС (3) под воздействием ГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на частоте F₃ с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей по-верхности соответствующего гидроакустического излучателя осуществляют: акустическую (безреагентную) коагуляцию ВВ между собой, с ББ и с хлопками ила (активного - живого и пассивного - мертвого) - во всем рабочем объеме соответствующей иловой площадки (32), в котором распространяется ГАВ F₂; акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ (в том числе с ББ и с хлопками ила) - в секторах направленного (в сторону дна) распространения ГАВ F₃; акустическое уплотнение осадка - в секторах распространения в нижнем слое соответствующей иловой площадки ГАВ F₃; акустическую дегазацию трехфазной среды (влагонасыщенный осадок и газовые включения); акустическое разрушение поверхностной газовой корки, препятствующей влагопереносу.

Одновременно с этим, под воздействием пероксида водорода и радикалов ОН°, которые образуются при диссоциации молекул воды в кавитационных образованиях, а также под воздействием знакопеременного акустического давления осуществляют уничтожение ББ, находящихся в дренажной воде и в осадке. При этом:

1. Качественную - до требований природоохранного законодательства (например, до требований ПДК_рыб._хоз.), очистку СВ и обезвоживание осадка обеспечивают за счет того, что:

- очистку СВ (от МП, БП и ББ) осуществляют на пяти этапах (в ГМОВ, ПДМО, ВДМО, ТДМО и в ПСПС);

- осуществляют акустическую - прямой эффект, а также акустико-сорбционную (благодаря физико-химическим свойствам природных сорбентов - МП и БП) и электрическую (электродвижущая сила на корпусе и вокруг корпуса излучателя - последствие преобразование электрической энергии - подаваемое на гидроакустический излучатель напряжение достигает 1000 В и более)

- сопутствующие эффекты, коагуляцию ВВ (друг с другом и с ББ) на трех этапах (в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС);

- осуществляют акустическое (на трех этапах - в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС) и акустико-гравитационное (на четырех этапах - в ПДМОВ, ВДМОВ, ТДМОВ и ВСПС) осаждение исходных ВВ и ранее акустически коагулированных ВВ;

- осуществляют акустическое уплотнение осадка на трех этапах (в ПДМОВ, ТД МОВ и ВСПС);

- осуществляют акустическое обеззараживание воды на трех этапах (в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС);

- осуществляют ультрафиолетовое обеззараживание воды в блоке ультрафиолетового обеззараживания воды;

- осуществляют акустическое обеззараживание воды на трех этапах (в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС);

- осуществляют акустическую дегазацию воды на трех этапах (в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС);

- осуществляют акустическое разрушение поверхностных пузырьковых слоев (всплывшие пузырьки газа с примесями на своих внешних оболочках) в иловых площадках ВСПС;

- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из ГМОВ, ПДМОВ, ВДМОВ, ТДМОВ и ВСПС);

- осуществляют регулярную транспортировку обезвоженного осадка с КОС (для прямого использования, для переработки или для утилизации) и т.д.

2. Физическую - без использования химических реагентов, очистку СВ и обезвоживания осадка обеспечивают за счет того, что:

- не используют химические реагенты для коагуляции ВВ, для уплотнения и обезвоживания осадка;

- не используют химические препараты для обеззараживания СВ и осадка;

- используют акустическую, акустико-сорбционную и электрическую коагуляцию ВВ между собой, а также с ББ;

- используют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагурированных ВВ между собой, а также с ББ;

- используют гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ с ББ;

- используют акустическое обеззараживание - для предварительного обеззараживания СВ и осадка;

- используют ультрафиолетовое облучение для окончательного обеззараживания СВ;

- используют акустическое уплотнение осадка и т.д.

3. Очистку больших (до 3000 м³/час и более) объемов СВ и обезвоживания осадка обеспечивают за счет того, что:

- очистку СВ осуществляют на нескольких этапах;

- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ между собой и с ББ (акустический, акустико-сорбционный, электрический);

- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов (акустический, акустико-гравитационный) осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;

- осуществляют акустическое уплотнение осадка;

- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка;

- осуществляют регулярную транспортировку осадка с КОС и т.д.

4. Относительную простоту способа безреагентной очистки СВ и обезвоживания осадка обеспечивают за счет того, что:

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

- формирование и излучение ультрафиолетового света (высокочастотных электромагнитных волн ультрафиолетового спектра) осуществляют с помощью серийно выпускаемых приборов;

- 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 технического обслуживания устройства и т.д.

5. Минимальные финансово-временные затраты при очистке СВ и обезвоживании осадка обеспечивают за счет того, что:

- исключают расход дорогостоящих химических реагентов (для очистки СВ);

- исключают расход дорогостоящих химических препаратов (для обеззараживания СВ и осадка);

- уменьшают (как минимум на 30%) площадь земель, отводимую под строительство КОС;

- очистку СВ осуществляют в несколько этапов;

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

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

- время на монтаж всего акустического оборудования не превышает 5 суток;

- техническое обслуживание оборудования осуществляют с большой дискретность и непосредственно в процессе работы очистного сооружения и т.д.

6. Возможность реализации способа в любых погодно-климатических условиях (например, в процессе ветрового волнения на отстойниках, в период ледостава и т.д.) и в любых производственных условиях (например, в процессе резких изменений расхода СВ в течение суток и т.д.) обеспечивают за счет того, что:

- используют модули для очистки СВ и для обезвоживания осадка;

- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых электронных и акустических приборов, способных функционировать при любых погодно-климатических условиях;

- осуществляют уплотнение осадка в ПДМОВ и ТДМОВ, что исключает его вынос на поверхность отстойников в процессе ветрового волнения;

- осуществляют уплотнение осадка в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС, что способствует увеличению их рабочих объемов и, в конечном итоге, позволяет повысить производительность очистки СВ и обезвоживания осадка;

- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ между собой и с ББ;

- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;

- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка;

- осуществляют регулярную транспортировку осадка с КОС и т.д.

7. Медицинскую безопасность для человека при безреагентной очистке СВ и обезвоживании осадка обеспечивают за счет того, что:

- исключают расход дорогостоящих химических реагентов (для очистки СВ);

- исключают расход дорогостоящих химических препаратов (для обеззараживания СВ и осадка);

- 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.

- 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 и т.д.

8. Экологическую безопасность для ОПС при очистке СВ и обезвоживании осадка обеспечивают за счет того, что:

- исключают расход дорогостоящих химических реагентов (для очистки СВ);

- исключают расход дорогостоящих химических препаратов (для обеззараживания СВ и осадка);

- 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 и т.д.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1. В качестве ГМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу песколовок.

2. В качестве ПДМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников грубой очистки воды (первичных отстойников).

3. В качестве ВДМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу аэротенков.

3. В качестве ТДМОВ используют несколько - не менее двух, идентичных друг другу отстойников тонкой очистки воды (вторичных отстойников).

4. В качестве ПСПС используют блок ультрафиолетового обеззараживания воды.

5. В качестве ВСПС используют несколько - не менее трех, иловых площадок.

6. Излучение БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ осуществляют с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя.

7. Дополнительно в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС осуществляют акустическое (принудительное - дополнительное к силе гравитации) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных примесей (МП, БП, ББ и т.д.).

8. Дополнительно в ПДМОВ и ТДМОВ осуществляют акустическое уплотнение осадка.

9. Дополнительно в ТДМОВ осуществляют акустическую дегазацию воды.

10. Дополнительно в ТДМОВ и ВСПС осуществляют акустическую дегазацию осадка.

11. Дополнительно в ВСПС осуществляют акустическое обеззараживание осадка и акустическое обеззараживание воды, отделяемой от осадка в процессе его обезвоживания (дренажной воды).

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: 10 и 11 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки СВ и обезвоживания осадка.

Признаки: 6, 7, 8 и 9 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки СВ и обезвоживания осадка.

В то же время известно: для признака 6 - использование БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя в военно-морской деятельности, в промышленном рыболовстве и т.д.; для признака 7 - использование акустических волн для акустической коагуляции примесей в воздухе и в воде; для признака 8 - использование акустической кавитации для дегазации воды.

Признаки: 1-5 являются известными.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - качественно - до требований природоохранного законодательства, физически - без использования химических реагентов очищать СВ (от МП, БП и ББ) больших (например, при расходе СВ до 300 м³/час и более) объемов загрязненных СВ с одновременным обезвоживанием осадка, относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в любых погодно-климатических условиях и в любых производственных условиях 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 ЗАО «Корякгеолдо-быча», расположенного в долинах нерестовых рек: Левтыринываям, Ветвей и Вывенка (РФ, п-ов Камчатка); в 2006-2008 гг. - на предприятиях водоподготовки в Республике Корея; в 2008-2010 гг. - на предприятиях водоподготовки в Республике Вьетнам; в 2013-2018 гг. - на промышленном участке ПАО «Севералмаз», расположенного в долине нерестовой реки Золотица (РФ, Архангельская обл.); в 2016-2018 гг. - на КОС предприятий водоподготовки в Астраханской и в Архангельской областях (РФ).

На фиг. 6-фиг. 11 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа безреагентной очистки СВ и обезвоживания осадка.

При этом: на фиг. 6 представлены результаты безреагентной очистки СВ от ВВ для способа-прототипа (гистограммы, выделенные пунктиром) и для разработанного способа (гистограммы, выделенные сплошной линией), соответственно. Индексами: I, II, II и IV на фиг. 6 обозначено среднее содержание (СС) ВВ (мг/л) в СВ, соответственно, на выходах из: ГМОВ, ПДМОВ, ВДМОВ и ТДМОВ.

Как видно из фиг. 6 в процессе реализации разработанного способа СС ВВ (SS, мг/л) в СВ на выходах из ПДМОВ (отстойники грубой очистки СВ с ПАМ), из ВДМОВ (аэротенки) и из ТДМОВ (отстойники тонкой очистки СВ с ВАМ) было последовательно уменьшено с 88,7 мг/л до: 24,1 мг/л, 12,1 мг/л и 3,1 мг/л (суммарная эффективность очистки 96,5%). В то время как в процессе реализации способа-прототипа СС ВВ (SS, мг/л) в СВ было последовательно уменьшено с 88,7 мг/л до: 45,5 мг/л, 27,3 мг/л и 9,9 мг/л (суммарная эффективность очистки 88,8%). То есть, эффект разработанного способа составил 6.8 мг/л (9.9 мг/л-3,1 мг/л), или 7,7% (99,5%-88,7%), а качество СВ полностью соответствовало требованиям (5,0 мг/л) ПДК_{рыб.хоз.}

На фиг. 7 иллюстрируются графики СС ВВ (SS, мг/л) в СВ на выходах из ТДМОВ в течение 30 суток в процессе реализации разработанного способа (сплошная линия) и способа-прототипа (пунктирная линия).

Как видно из фиг. 7 в процессе реализации разработанного способа СС ВВ (SS, мг/л) в СВ на выходах из ТДМОВ (отстойники тонкой очистки СВ с ВАМ) в течение 30 суток промышленных испытаний составляло: 3,1 мг/л -для разработанного способа и 9,9 мг/л - для способа-прототипа. То есть, эффект разработанного способа составил 6.8 мг/л (9.9 мг/л-3,1 мг/л), или 7,7% (99,5%-88,7%). При этом в процессе реализации способа-прототипа в течение 30 суток было зарегистрировано три случая (№1, №2 и №3 на фиг. 7) выноса ила из придонного слоя отстойника тонкой очистки воды на его поверхность. В результате СС ВВ в эти трое суток составляло: 161,0 мг/л (превышение в 16,2 раза СС ВВ), 181,0 мг/л (превышение в 18,2 раза СС ВВ) и 173,0 мг/л (превышение в 17,4 раза СС ВВ).

На фиг. 8 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки СВ от ББ на выходах ТДМОВ для показателей качества обеззараживания СВ: «ОМЧ КОЕ в 1 мл» (гистограммы с индексом I) и «ОКБ КОЕ в 100 мл» (гистограммы с индексом II) - для разработанного способа (гистограммы со сплошной линией) и для способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). Как видно из фиг. 8: показатель качества «ОМЧ КОЕ в 1 мл» для способа-прототипа составил 73,0, в то время как для разработанного способа составил 44,0 - частная эффективность разработанного способа составила 39,7%; показатель качества «ОКБ КОЕ в 100 мл» для способа-прототипа составил 12,0, в то время как для разработанного способа составил 0,0 - частная эффективность разработанного способа составила 100%.

На фиг. 9 представлены эмпирические данные, характеризующие эффективность ультрафиолетового обеззараживания СВ в зависимости от их мутности (содержания ВВ в СВ - SS). При этом: звездочками обозначены условные границы допустимой эффективности ультрафиолетового способа обеззараживания СВ (эффективность обеззараживания 75% при СС ВВ в СВ 18 мг/л, эффективность обеззараживания 100% при СС ВВ в СВ 3 мг/л): точками обозначено СС ВВ на выходе из ВДМОВ для разработанного способа - 3,1 мг/л и для способа-прототипа - 9,9 мг/л. Как видно из фиг. 9, исходя из эмпирических данных, частная эффективность ультрафиолетового обеззараживания СВ составила: 92% - для способа-прототипа и 99% - для разработанного способа. То есть частная эффективность разработанного способа составила 7%.

При этом: на фиг. 10 представлены результаты уплотнения осадка в ПДМОВ для способа-прототипа (гистограмма, выделенная пунктиром) и для разработанного способа (гистограмма, выделенная сплошной линией), соответственно. Как видно из фиг. 10 плотность (Р) осадка (гистограммы с индексом I) в процессе реализации разработанного способа составила 2,17 т/м³, в то время как для способа-прототипа - 1,25 т/м³. То есть частная эффективность разработанного способа составила 0,92 т/м³, или 43,4%.

При этом: на фиг. 11 представлены результаты обезвоживания осадка в ВСПС для способа-прототипа (гистограмма, выделенная пунктиром) и для разработанного способа (гистограмма, выделенная сплошной линией), соответственно. Как видно из фиг. 11 относительная влажность (W, %) осадка (гистограммы с индексом I) в процессе реализации разработанного способа составила 28,8%, в то время как для способа-прототипа - 53,0%. То есть частная эффективность разработанного способа составила 24,2% (53,0%.-28,8%). Таким образом:

1. Качественную очистку СВ и обезвоживание осадка обеспечили за счет того, что:

- очистку СВ осуществляли на пяти этапах;

- осуществляли акустическую, акустико-сорбционную и электрическую коагулянию ВВ (друг с другом и с ББ) на трех этапах;

- осуществляли акустическое и акустико-гравитационное осаждение исходных ВВ и ранее акустически коагулированных ВВ;

- осуществляли акустическое уплотнение осадка на трех этапах;

- осуществляли акустическое обеззараживание воды на трех этапах;

- осуществляли ультрафиолетовое обеззараживание воды в блоке ультрафиолетового обеззараживания воды;

- осуществляли акустическое обеззараживание воды на трех этапах;

- осуществляли акустическую дегазацию воды на трех этапах;

- осуществляли акустическое разрушение поверхностных пузырьковых слоев в иловых площадках ВСПС;

- осуществляли периодическое удаление осадка;

- осуществляли регулярную транспортировку обезвоженного осадка и т.д.

2. Физическую очистку СВ и обезвоживания осадка обеспечили за счет того, что:

- не использовали химические реагенты для коагуляции ВВ, для уплотнения и обезвоживания осадка;

- не использовали химические препараты для обеззараживания СВ и осадка;

- использовали акустическую, акустико-сорбционную и электрическую коагуляцию ВВ между собой, а также с ББ;

- использовали акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагурированных ВВ между собой, а также с ББ;

- использовали гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ с ББ;

- использовали акустическое обеззараживание - для предварительного обеззараживания СВ и осадка;

- использовали ультрафиолетовое облучение для окончательного обеззараживания СВ;

- использовали акустическое уплотнение осадка и т.д.

3. Очистку больших объемов СВ и обезвоживания осадка обеспечили за счет того, что:

- очистку СВ осуществляли на нескольких этапах;

- одновременно реализовывали несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ между собой и с ББ;

- одновременно реализовывали несколько различных физических механизмов осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;

- осуществляли акустическое уплотнение осадка;

- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка;

- осуществляли регулярную транспортировку осадка с КОС и т.д.

4. Относительную простоту способа обеспечили за счет того, что:

- формирование и излучение гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных приборов, а также гидроакустических излучателей;

- формирование и излучение ультрафиолетового света осуществляли с помощью серийно выпускаемых приборов;

- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляли автоматически и полуавтоматически;

- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретностью и непосредственно в процессе работы КОС и т.д.

5. Минимальные финансово-временные затраты обеспечили за счет того, что:

- исключили расход дорогостоящих химических реагентов (для очистки СВ);

- исключили расход дорогостоящих химических препаратов (для обеззараживания СВ и осадка);

- уменьшили (как минимум на 30%) площадь земель, отводимую под строительство КОС;

- очистку СВ осуществляли в несколько этапов;

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

- энергопотребление акустических приборов устройства, реализующего разработанный способ, было относительно небольшим (менее 0,5 Вт/м³);

- время на монтаж всего акустического оборудования не превышало 5 суток;

- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретность и непосредственно в процессе работы КОС и т.д.

6. Возможность реализации способа в любых погодно-климатических и производственных условиях обеспечили за счет того, что:

- использовали модули для очистки СВ и для обезвоживания осадка;

- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных и акустических приборов, способных функционировать при любых погодно-климатических условиях;

- осуществляли уплотнение осадка в ПДМОВ и ТДМОВ, что исключало его вынос на поверхность отстойников в процессе ветрового волнения;

- осуществляли уплотнение осадка в ПДМОВ, ТДМОВ и ВСПС, что способствовало увеличению их рабочих объемов и, в конечном итоге, позволяло повысить производительность очистки СВ и обезвоживания осадка;

- одновременно реализовывали несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ между собой и с ББ;

- одновременно реализовывали несколько различных физических механизмов осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;

- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка;

- осуществляли регулярную транспортировку осадка с КОС и т.д.

7. Медицинскую безопасность для человека при безреагентной очистке СВ и обезвоживании осадка обеспечили за счет того, что:

- исключили расход дорогостоящих химических реагентов (для очистки СВ);

- исключили расход дорогостоящих химических препаратов (для обеззараживания СВ и осадка);

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

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

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

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

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

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

8. Экологическую безопасность для ОПС при очистке СВ и обезвоживании осадка обеспечили за счет того, что:

- исключили расход дорогостоящих химических реагентов (для очистки СВ);

- исключили расход дорогостоящих химических препаратов (для обеззараживания СВ и осадка);

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

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

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

Изобретение может быть использовано в водоподготовке для предварительной очистки питьевой воды, оборотных, промышленных и бытовых сточных вод, при обезвоживании осадков. Для осуществления способа последовательно проводят очистку сточных вод от крупного мусора, от крупнодисперсных взвешенных веществ - в песколовках (7), от среднедисперсных взвешенных веществ и от части болезнетворных бактерий - в первичных отстойниках (12), от тонкодисперсных взвешенных веществ и растворимых примесей - в аэротенках (16); от тонкодисперсных примесей, хлопьев ила и от части болезнетворных бактерий - во вторичных отстойниках (20); от оставшейся части болезнетворных бактерий - в блоке ультрафиолетового обеззараживания воды. На иловых площадках (32) осуществляют обезвоживание и обеззараживание образующегося осадка, а также обеззараживание отделяемых от обезвоживаемого осадка дренажных вод. При этом в первичных отстойниках (12), во вторичных отстойниках (20), а также на иловых площадках (32) осуществляют излучение бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя (40,48,56). Действие излучателей обеспечивает акустическую дегазацию, коагуляцию и осаждение взвешенных веществ, уплотнение осадка, обеззараживание воды и осадка. Очищенные и обеззараженные сточные воды направляют в природный водоток, а обезвоженный и обеззараженный осадок транспортируют для дальнейшей применения, переработки или утилизации. Способ обеспечивает качественную, безреагентную очистку больших объемов воды и обезвоживание осадка при полной экологической безопасности для окружающей среды, а также обеспечивает повышение эффективности производств горной промышленности при обогащении руд. 11 ил., 1 пр.

Способ безреагентной очистки сточных вод и обезвоживания осадка, заключающийся в очистке от крупнодисперсных и среднедисперсных взвешенных веществ в главном модуле очистки воды, в очистке от крупнодисперсных, среднедисперсных, тонкодисперсных взвешенных веществ и болезнетворных бактерий в первом дополнительном модуле очистки воды - путем излучения бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, в очистке от среднедисперсных, тонкодисперсных взвешенных веществ и болезнетворных бактерий во втором дополнительном модуле очистки воды, в очистке от среднедисперсных, тонкодисперсных взвешенных веществ и болезнетворных бактерий в третьем дополнительном модуле очистки воды - путем излучения бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, в очистке от болезнетворных бактерий - в первом специальном сооружении, в обезвоживании осадка - во втором специальном сооружении, в транспортировке обезвоженного осадка, отличающийся тем, что в качестве главного модуля очистки воды используют несколько, не менее двух, идентичных друг другу песколовок, в которых осуществляют полную очистку от крупнодисперсных взвешенных веществ и значительную очистку от среднедисперсных взвешенных веществ - путем использования силы гравитации, в качестве первого дополнительного модуля очистки воды используют несколько, не менее двух, идентичных друг другу отстойников грубой очистки воды, в которых осуществляют практически полную очистку от среднедисперсных взвешенных веществ, незначительную очистку от тонкодисперсных взвешенных веществ и несущественную очистку от болезнетворных бактерий - путем излучения бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, в качестве второго дополнительного модуля очистки воды используют несколько, не менее двух, идентичных друг другу аэротенков, в которых осуществляют полную очистку от среднедисперсных взвешенных веществ, существенную очистку от тонкодисперсных взвешенных веществ, незначительную очистку от болезнетворных бактерий и полную очистку от растворимых примесей - путем использования специальных микроорганизмов в процессе биологической очистки сточных вод, в качестве третьего дополнительного модуля используют несколько, не менее двух, идентичных друг другу отстойников тонкой очистки воды, в которых осуществляют практически полную очистку от тонкодисперсных взвешенных веществ и значительную очистку от болезнетворных бактерий - путем излучения бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, в качестве первого специального сооружения используют блок ультрафиолетового обеззараживания воды, в котором осуществляют обеззараживания воды - путем ее облучения ультрафиолетовым светом, качестве второго специального сооружения используют несколько, не менее трех, идентичных друг другу иловых площадок, в которых осуществляют обезвоживание осадка - путем излучения бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 10⁴ Па на расстоянии 1 м от рабочей поверхности соответствующего гидроакустического излучателя, дополнительно во втором специальном сооружении осуществляют акустическое обеззараживание осадка и акустическое обеззараживание воды, отделяемой от осадка в процессе его обезвоживания.