Способ защиты водного объекта от диффузионного загрязнения Российский патент 2021 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к области защиты открытых водных объектов от диффузионного загрязнения, в том числе поступающего с сельскохозяйственных полей.

Уровень техники

Известен способ защиты водного объекта от загрязнения, включающий устройство дренажных элементов открытого и закрытого типов, устройство резервуаров для сбора загрязненных вод и отвод загрязненной воды, где дренажные элементы открытого типа устраивают в виде внутренней и внешней сборных канав и отводной канавы [1].

Недостатком этого способа является его трудоемкость, загрязненный сток перехватывается и отводится в резервуар - накопитель, не рассмотрена дальнейшая система утилизации уловленных загрязненных вод и система их возврата в водный объект.

Известен способ защиты водоема от загрязнения, включающий устройство в теле массива откоса водоема дренажных элементов в один или несколько ярусов, состоящих из рабочих и отводящих частей, где при устройстве дренажных элементов в несколько ярусов сначала у каждого выходного отверстия отводящих частей дренажных элементов каждого яруса устраивают технические площадки с твердым покрытием, начиная с самого верхнего, а затем устраивают дорогу для проезда автомобильного транспорта, связывающую все технические площадки, с каждой технической площадки в массиве откоса ниже отводящих частей дренажных элементов на глубине, при которой их дно располагается не менее чем на 0,5-1 м ниже уровня воды в водоеме, устраивают сборные емкости для перехвата фильтрующегося грунтового водного потока, загрязненного вредными веществами, причем нижние выходные отверстия отводящих частей дренажных элементов, имеющих уклон в сторону водоема, выводят непосредственно в сборные емкости, а сами сборные емкости снабжают открывающимися крышками, через которые обеспечивается возможность откачки загрязненной воды с вредными веществами, поступающей из рабочих и отводящих частей дренажных элементов, при этом откачку загрязненного профильтровавшегося грунтового потока производят с помощью насосного оборудования, установленного на автомобильном транспорте с емкостью для перевозки жидких отходов, и транспортируют на станцию очистных сооружений [2].

Недостатком этого способа является высокая ресурсозатратность, необходимость откачки и транспортировки уловленного загрязненного стока.

Наиболее близким является способ очистки поверхностных стоков с территории железнодорожных станций и путей [3, 4]. Данный способ включает траншею с нефильтрующим днищем, заполненную фильтрующей загрузкой - ионообменным материалом (клиноптилолитом). Сверху над фильтрующим материалом размещаются высшие водные растения, выполняющие роль биофильтра.

Недостатком этого способа является необходимость использования высших водных растений, что предполагает создание достаточно высокого увлажнения для их произрастания и развития, а так же высокий риск их неконтролируемого распространения, что повлияет на продуктивность сельскохозяйственных полей и приведет к их засорению и увеличению затрат на борьбу с сорной растительностью.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является защита водного объекта от поступления диффузионных загрязнений с сельскохозяйственных полей за счет перехвата и очистки поверхностного стока в период снеготаяния и выпадения большого количества осадков посредством создания на пути потока траншеи с нефильтрующим днищем, в которой фильтрующая загрузка - ионообменный материал загружается внутрь лоткового канала с перфорированными стенками, выполненного из стеклопластика и помещенного в траншее у ближней к водному объекту стены, с противоположной стороны, сбоку от лоткового канала и сверху него осуществляется засыпка фильтрующим материалом - щебнем с размером фракций 20x40 мм и устраивается противофильтрационный экран, закрепляющий стену траншеи выше по уклону местности, к противофильтрационному экрану примыкает водосборная траншея с нефильтрующим покрытием, из которой уловленный поверхностный сток сбрасывается в наполненную фильтрующим материалом траншею через систему труб.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:

- предотвращение поступления загрязнений с диффузным стоком с сельскохозяйственных полей,

- сохранение водного баланса территорий,

- предотвращение загрязнения водных объектов,

- предотвращение развития эвтрофикации в водных объектах.

Технический результат достигается путем устройства, в направлении перпендикулярном уклону местности, водосборной траншеи с нефильтрующим дном и стенками и водозащитного экрана, который задерживает и перенаправляет избыточный поверхностный сток в водосборную траншею, из нее водный поток попадает в фильтрующую траншею, где через фильтрующий материал и сквозь отверстия в перфорированных стенках лоткового канала попадает в заполнитель из ионообменного адсорбента - вермикулита, при взаимодействии с которым вода очищается от растворенных в ней химических веществ, вынесенных с сельскохозяйственных полей.

Для достижения технического результата перед территорией, замыкающей размещение сельскохозяйственных полей в водосборном бассейне, в направлении перпендикулярном уклону местности устраивается водосборная траншея с небольшой террасой, ориентированной вверх по уклону местности. Терраса, прилегающий к ней откос траншеи и дно выполняются из нефильтрующего материала, например, из железобетонных плит (вариант, монолитные пластиковые листы и т.д.). Рядом с водосборной траншеей устраивается фильтрующая траншея, глубина которой превышает глубину водосборной примерно в 2-3 раза. Между водосборной и фильтрующей траншеей устанавливается водоудерживающий экран из железобетонных плит (или пластиковых листов), выступающий над поверхностью земли на величину большую, чем максимально зафиксированная в мм величина поверхностного стока с обустраиваемой водосборной территории. На дно фильтрующей траншеи укладывается нефильтрующий материал, например, бентонитовые маты с ламинированным слоем. К стене траншеи, находящейся ниже по уклону местности, стык в стык устанавливаются стеклопластиковые лотки параболической формы с перфорированными стенками, образуя лотковый канал. Лотковый канал устанавливается ниже поверхности земли на ~0,1 м, после чего он заполняется ионообменным адсорбентом, например, вермикулитом, с размером фракций 20-25 мм. Далее выполняется засыпка фильтрующей траншеи щебнем с размером фракций 20×40 мм, который размещается сбоку и сверху лоткового канала до отметки поверхности земли. Обе траншеи сообщаются между собою через систему труб (d=40-50 мм), выполненных из стеклопластика или иного подходящего материала с защитным оголовком в виде сетчатого фильтра из синтетического материала с размером отверстий до 20 мм. Трубы располагаются выше уровня дна водосборной траншеи на ~0,05 м для предотвращения попадания наносов. Ширина водосборной траншеи определяется как максимальным количеством атмосферных осадков, так и шириной устройства, применяемого для очистки ее от наносов.

Технический результат заявленного изобретения достигается путем перехвата поверхностного стока с находящимися в нем взвешенными веществами посредством водоудерживающего экрана и водосборной траншеи, в которой за счет изменения скорости потока и направления движения происходит осаждение большей части взвешенных веществ. Вода, через систему труб, из водосборной траншеи самотеком попадает в фильтрующую траншею, расположенную ниже по уклону местности, где, проходя через фильтрующий материал, очищается от оставшейся части взвешенных веществ. Далее, через отверстия (размером ~15 мм) в перфорированных стенках лоткового канала из сетклопластика, вода попадает в размещенный в нем ионообменный адсорбент, где очищается от присутствующих в ней растворенных загрязняющих веществ, вынесенных с сельскохозяйственных полей, и далее фильтруется в почвенный массив.

Осуществление изобретения

Способ защиты водного объекта от диффузионного загрязнения работает следующим образом. Поверхностный сток, стекая по уклону местности, попадает в водосборную траншею 1 из которой потом в фильтрующую траншею 2. Между траншеями установлен водоудерживающий экран 3 с водопропускными трубами диаметром 40 мм расположенными параллельно дну водосборной траншеи, защищенными сетчатым фильтром из синтетического материала с размером отверстий в 2-5 мм. Дно фильтрующей траншеи защищается настилом из бентонитовых матов с ламинированным слоем 4. К нижнему по уклону местности откосу фильтрующей траншеи размещается лотковый канал из стеклопластиковых лотков 5 параболической формы с перфорированными стенками (размер отверстий 15 мм) - 6. Фильтрующая траншея заполняется щебнем с размером фракций 20×40 мм - 7. Лотковый канал заполняется адсорбентом с размером фракций 20-25 мм - 8.

За счет улавливания поверхностного стока и фильтрации его через фильтрующий материал и адсорбент он очищается от взвешенных веществ и растворенных химических соединений, выносимых с полей.

Список использованных источников

1. RU 2441963 С1 МПК Е02В 3/16 Е02В 11/00. Бальзанников М. И., Болотова А.А. Способ защиты водного объекта от загрязнения.

2. RU 2 392 375 С2 МПК Е02В 3/04 Е02В 11/00. Бальзанников М. И., Болотова А.А. Способ защиты водоема от загрязнения.

3. Асонов, А.М., Ильясов, О.Р., Борисова, Г.М., Холопов, Ю.А. Эколого-экономическая эффективность современных технологий очистки поверхностных стоков железнодорожных станций и путей // Вода и экология: проблемы и решения. 2018. №4 (76). - С. 42-50. DOI: 10.23968/2305-3488.2018.23.4.42-50.

4. RU 2149836 С1 МПК C02F 3/32. Асонов, А.М. и Ильясов О.Р. (1998). Фитофильтр для очистки сточных вод.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к области защиты открытых водных объектов от диффузных источников загрязнения, в том числе сельскохозяйственных полей. Поверхностный сток, образованный в результате снеготаяния или большого количества осадков, перехватывается водосборной траншеей 1 с нефильтрующим дном и стенками и с водозащитным экраном 3, после чего через систему труб, защищенных сетчатым фильтром, перенаправляется в фильтрующую траншею 2, заполненную фильтрующим материалом 7, с расположенным в нем лотковым каналом 5 с перфорированными стенками 6, который заполнен адсорбентом 8. Дно фильтрующей траншеи 2 защищено нефильтрующим материалом, например бентонитовыми матами 4 с ламинированным слоем, которые предотвращают фильтрацию загрязненных вод в толщу грунта. Проходя через фильтрующую траншею 2, поверхностный сток очищается от взвешенных веществ, а проходя через лотковый канал 5 с адсорбентом 8, от растворенных загрязняющих веществ. Применение изобретения позволит предотвратить поступление загрязнений с диффузным стоком с сельскохозяйственных полей в водные объекты и их эвтрофикацию без нарушения водного баланса территорий. 4 ил.

Способ защиты водного объекта от диффузионного загрязнения представляет собой траншею с нефильтрующим днищем, заполненную фильтрующей загрузкой - ионообменным материалом, отличающийся тем, что ионообменный материал загружается внутрь лоткового канала с перфорированными стенками, выполненного из стеклопластика и помещенного внутрь траншеи у ближней к водному объекту стены, а с противоположной стороны, сбоку от лоткового канала, осуществляется засыпка фильтрующим материалом - щебнем с размером фракций 20×40 мм, устраивается противофильтрационный экран, закрепляющий верхнюю по уклону местности стену траншеи, к противофильтрационному экрану примыкает водосборная траншея с нефильтрующим покрытием, из которой уловленный поверхностный сток сбрасывается в наполненную фильтрующим материалом траншею через систему труб.