Система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов Советский патент 1983 года по МПК C02F3/32 E03B3/32 

Изобретение относится к подготовкв поверхностных вод для искусственного пополнения подземных водоносных горизонтов и может быть использовано при создании резерва воды для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Известна система для подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов, включающая водозаборное сооружение и отводной канал. Водозаборное сооружение выполнено в виде сифона, посредством которого отводной канал соединен с водотоком или водоемом. Отводной канал имеет биоплато, приvieM вдоль трассы отводного канала создают несколько (до пяти-шести) биоплато, между которыми в канале имеются бетонные наклонные водосбросы, обеспечивающие скорость протекания воды 1,0-1,5 м/с. .Для биоплато используют высшие водные растения, посадку которых производят в следующей последовательности; тростник или рогоз, рдест, тростник или рогоз при густоте 60-80 растений на 1 м. Выход из последнего биоплато поспедством перекачивающего устройства соединен со скважиной, сообщающейся с подземным коллектором подземного водоносного горизонта 1.

Недостатком данной системы является то, что очистку поверхностных вод от грубых взвешенных частиц производят высшими водными растениями и поэтому для достижения необходимой степени очистки требуются сравнительно большие полосы биоплато что ограничивает область использования таких систем. Кроме того, требуется специальная технология ля аысадки различных видов высших одных растений в определенной последоаател-ьности, что усложняет пуск биоплато в эксплуатацию и снижает ее эффективность.

Известная система требует отчужение значительных площадей земель (25-30 га и более), а необходимость каскадного выполнения биоплато {пеепады между полосами растений) требует выбор специального рельефа кастности или же создание искусственных перепадов, что ограничивает обасть исвользования и снижает эффек тивность cиcтe ш.

Цель 11зо6ретения - раоширениё асти использования и повьзшение эфейтивности в работе системы полготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов. .

Указанная цель достигается тем, то в системе подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов, содержащей водоток и его отводной канал, сообг

щенные водозаборным сооружением, биоплато с посадками высших водных растений к сообщенное с водоносным горизонтом, водозаборное сооружение камерой и дополнитель5 ным водовыпуском, сообщенным с водотоком, а также бассейном обратной промывки и фильтрующей дамбой, расположенной между бассейном и камерой, при этом последние выполнены с

0 нефильтрующим дном, а биоплато снабжено управляемым водовпускным затвором и выполнено с фильтрующим дном, расположенным с уклоном 0,5-0,4 от управляемого затвора.

5 То, что дно водозаборной камеры и дно бассейна обратной промывки выполнены нефильтрующими, исключает инфильтрационные потери непрошедшей очистку воды и тем самым предотвраQ щает возможное загрязнение подземных вод.

Выполнение дна биоплато фильтрую щим обеспечивает эффективное использование полной очистительной способности всего растения, включая стебель

и корневую систему, в режиме вертикальнойу фильтрации. Кроме того, корневая система высших водных растений, например тростника, камыша, рогоза/ прорезая грунт, создает воде дополнительные пути фильтрации и повыиает

его фильтрационные свойства. I То, что биоплато выполнено с дном, расположенным с уклоном 0,5-4,0° от управляемого затвора, обеспечивает

5 необходимые условия для эффективного перепуска воды из водозаборного сооружения в биоплато. Выполнение уклона в пределах 0,5-4,0 обеспечивает при этом оптимальные условия

0- как для прохождения обрабатываемой воды, так и для наиболее эффективной работы высших водных растений, т.е. биоплато, так как при уклоне 0,5° и ниже возможно создание за, стойных зон в биоплато, что может привести к снижению его производительности. При уклоне свыше 4,0 наблюдается сравнительно большая скорость потока воды, что приводит к снижению эффективности очистки

обрабатываемой воды.

Отделение бассейна обратной промывки от камеры дамбой и выполнение этой дамбы фильтрующей обеспечивают осветление воды и удаление

из нее грубодисперсных взвешенных частиц,, что создает оптимальные условия для развития высшей водной растительности и позволяет значительно удлинить срок действия биоплато, а при соблюдении сроков уборки отмирающих растений, избежать дорогостоящих мероприятий по рекультивации биоплато, так как не допускается заиления и заростания биоплатрс В итоге все это повышает эффективность системы и расширяет область ее использования, так кик не требует отчуждения значительных пло щадей земель и выбора участков мест ное и для каскадного расположения биоплато. . Снабжение водозаборного сооружения камерой обеспечивает повышение эффективности системы, так как при регенерации фильтрующей дамбы обеспечивается изоляция ее от притока воды из водотока и возможность пропускания воды через.фильтрующую дамбу в направлении, обратном напра лению движения воды при фильтровании. Введение дополнительного водовыпуска, сообщающегося с водотоком, обеспечивает гпромывку фильтрующей дамбы, водой из бассейна обратной пр мывки, 4to повышает эффективность системы, так как фильтрующая дамба удерживает грубодисперсные взвешенные частицы и при этом обеспечивают ся условия для периодической регенерации дамбы от задержанных частиц и отвод их вновь в водоток. Снабжение биоплато управляемым водовпускным затвором обеспечивает условия работы системы в режиме регенерации фильтрующей дамбы и создает возможность регулировать рас ход воды через бкоплато, что обеспечивает необходимое количество и качество воды для пополнения подзем ных водоносных горизонтов, что в конечном счете повышает эффективность .систеюл. На фиг.1 изображена система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов, в плане; на-фиг.2 - разрез. А-А на фиг.1. Предлагаемая система включает водозаборное сооружение, выполненное в виде камеры 1, фильтрующую дамбу 2, бассейн 3 обратной про мывки и биоплато 4. Камера 1 гидравлически посредством, например, управляемого затво ра 5 соединена с водоемом или водотоком б и имеет нодовыпуск 7, который соединяет ее с водотоком 6 или с каким-то другим сборным каналом (не показан). Дно камеры 1 выполнено нефильтрующим. Камера 1 посредством фильтрующей дамбы 2, . фильтра, соединена гидравлически с бассейном 3 обратной промывки, который, в свою очередь, гидравлически соединен, например, посредств управляемого затвора 8 с биоплато 4 Дно бассейна 3 обратной промывки вы полнено нефильтрующим. Биоплато 4 обваловано нефильтруккцей дамбой 9, которая охватывает также бассейн 3 обратной промывки, фильтрующую дамбу 2 и камеру 1. Дно ,биоплато 4 выполнено фильтрующим и на нем высажены высшие водные растения 10, например тростник, камыш или рогоз. Совокупность высших водных растений 10 образует само биоплато, а так как растения 10 высажены на фильтрующем дне то это биоплато является инфильтрационн1 1. Площадь биоплато, т.е. площёШЬ, на которой высажены высшие водные растения 10, определяют по формуле ACjQ 6 Ss - площадь биоплато, iCj - расчетная разность кбн. центрации загрязняющего вещества в воде, подаваемэй для пополнения подземных водоносных горизонтов, Q - расход воды, подаваемой на пополнение подгчемных водоносных горизонтов, м Vc ; Н - уровень воды в биоплато, равный О,5-10 м; удельная очистительная способность макрофитов по отношению к j загрязняющему веществу. Фильтрующее дно биоплато 4 гидравлически соединено через, например, зону 11 фильтрации с водоносным горизонтом (не показан). Зона 11 фильтрации ограничена водоупором 12. Дно биоплато 4 выполнено с направленным от управляемого затвора 8 уклоном, величину которого устанавливают в пределах 0,5-4,0. Система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов работает следующим образом. Подлежащую для пополнения подземных водоносных горизонтов воду из водотока 6 подают через открытый управляемый затвор 5 в камеру 1. Поступающая в камеру 1 вода фильтруется через фильтрующую дамбу 2, далее попадает в бассейн 3 обратной промывки и через открытый управляемый затвор 8 заполняет биоплато 4. Проходя фильтрующую дамбу 2, вода освобождается от взвешенных загрязняющих веществ. В биоплато 4 осуществляется одновременная очистка от химических и бактериологичес-. ких загрязнений и фитопланктона, а также происходит дополнительная фильтрация от взвешенных загрязняющих веществ. Таким образом, обработанная вода через фильтрующее дно биоплато 4 попадает в зону 11 фильтрации и далее проходит в водоносный горизонт. При таком инфильтрационном выполнении биоплато в п&оцессе очистки воды участвуют как стеб ли растений, так и их корневая сис ма, что повышает качество очистки воды и эффективность использования растений. Если невозможно расположить Сиоплато 4 непосредственно над зоной 1 фильтрации, которая связана с водоносным горизонтом, то посредством, например, дренажных труб или иного сооружения производят сбор воды, прошедшей фильтрацию, через дно био плато 4 и подачу этой воды самотеком через скважины или путем закачки ее в подземные водоносные горизонты. В том случае, когда фильтрующая дамба 2 закальматируется до такой степени, что не будет пропускать через себя воду для пополнения водо носного горизонта, производят регенерацию фильтрующей дамбы 2, т.е. производят ее промывку. ,Цля этого закрывают управляемые затворы 5 и 8 и открывают затвор водовыпуска 7. Вода из бассейна 3 обратной промывки проходит через фильтрующую дамбу 2 к зк5)г лится через затвор водовыпусха I, После этого затвор EO-ICвыпуска 7 закрывают и открывают управляемыми затвор 5, через который вода из водоема или водотока б поступает в камеру 1 и в бассейн 3 обратной промывки через фильтрующую дамбу 2. Вновь закрывают управляемый затвор 5 и открывают затвор водовыпуска 7 для вывода воды из бассейна 3 Обратной промывки через фильтрующую дамбу 2. Этот процесс повторяют несколько раз и таким образом очищают фильтрующую дамбу 2 от гру(бодисперсных взвешенных частиц. , Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет на 5090% повысить очистительную способность биоплато, сократить площади отчуждаемых под систему земель в среднем на 25-30 га, исключить расходы на рекультивацию биоплато при его заилении, упростить технологию посадки и эксплуатацию биоплато, а также удлинить сроки эксплуатации системы восполнения подземных водоносных горизонтов.

СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД ДЛЯ ПОПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОДОНОС5йес ГОРИЗОНТОВ, содержащая водоток и его отводной канал, сообщённые водозаборным сооружением, биоплато с посадками выситх водных растений и сооби1енные с водоносным горнзонтом, отличаюшаяс я тем, что, с целью расктрения области ее использования и повьаив- ния эффективности в работе, водозаборное сооружение снабжено Камерой и дополнительным водовыпуском, сообщенным с водотоком, а также бассейном обратной промлвки и фильтрующей дамбой расположенной между бассейном и камерой, при этом последние выполнены с нефильтруюцим дном, а биоплато снабжено управляемым водовпускным затвором и выполнено с фильтрукидим дном, расположенным с уклоном 0,5-4,0 от управляемого затвора. СП 4 : X)

V / II

/ М X // / I

1Г 0waf