УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД
DEVICE FOR PURIFICATION OF SURFACE SEWAGE WATERS

Изобретение относится к устройствам очистки поверхностного стока с урбанизированных территорий и может быть использовано для очистки ливневых и талых вод с территорий городов и промышленных предприятий от взвешенных веществ, нефтепродуктов, органических веществ и ионов тяжелых металлов.
Известно устройство очистки поверхностных сточных вод, включающее камеру очистки с непроницаемыми боковыми стенками и дном, содержащую фильтрующую загрузку, в которую высажена растительность и через которую происходит фильтрование очищаемых поверхностных сточных вод, а также дренажную перфорированную трубу для отвода очищенного стока, располагаемую в нижней части камеры, непосредственно в фильтрующей загрузке (см. US 6569321 B2, C02F 3/04, C02F 3/32, опубл. 2003 г.).
Известно также устройство для очистки поверхностных сточных вод, включающее камеру очистки с непроницаемыми боковыми стенками и дном, содержащую фильтрующую загрузку, в которой высажена растительность и через которую происходит фильтрование очищаемых сточных вод, а также дренажную перфорированную трубу для отвода очищенного стока, располагаемую в нижней части камеры, непосредственно в фильтрующей загрузке, на конце которой установлено устройство управления расходом (WO 2009/129406 A1, B10D 33/70, опубл. 2009 г.).
Недостатками описанных устройств являются низкая эффективность очистки от органических веществ, нефтепродуктов и тяжелых металлов во вневегетационный период, а также отсутствие возможности накопления и использования очищенных сточных вод.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки поверхностных сточных вод, включающее систему предочистки поверхностных сточных вод от грубодисперсных примесей и мусора, выполненную в виде фильтра или камеры отстаивания, блока очистки сточных вод, содержащую фильтрующую загрузку, в которой высажена растительность, резервуар-накопитель для сбора очищенной воды, располагаемый под фильтрующим слоем, байпасный переливной трубопровод для направления воды в емкость-накопитель без очистки на фильтрующей загрузке в случае превышения расчетных расходов, систему циркуляции воды из резервуара-накопителя для доочистки (WO 2011/0917681 А1, C02F 3/00, С02F 1/00, опубл. 2011 г.).
Недостатками известного устройств являются низкая эффективность очистки сточных вод во вневегетационный период, невозможность эксплуатации сооружений в зимний период из-за их промерзания и возможности разрушения подземного резервуара-накопителя, а также отсутствия возможности накопления и использования очищенных вод в условиях холодного климата.
Технический результат заключается в создании устройства, предназначенного для круглогодичной очистки поверхностных сточных вод, накопления и использования очищенных вод в условиях холодного климата.
Заявляемое устройство для очистки поверхностных сточных вод включает фильтр или камеру отстаивания, предназначенную для предварительной очистки от грубодисперсных загрязнений, блок очистки, содержащий фильтрующую загрузку с растительностью. Согласно п. 1 формулы фильтрующей загрузкой служит смесь грунта с цеолитом при количестве цеолита 30-50% от общего объема загрузки, а под фильтрующей загрузкой размещен резервуар с насыпной пустотной деформационноустойчивой загрузкой для накопления очищенных сточных вод в виде гравия или щебня с пустотностью до 50%.
Использование в качестве фильтрующей загрузки смеси грунта с цеолитом, обладающими сорбционными и ионообменными свойствами, при количестве цеолита 30-50% от общего объема загрузки, существенно повышает эффективность очистки во вневегетационный период времени, когда нефтепродукты, органические вещества и ионы тяжелых металлов будут задерживаться и накапливаться в указанных материалах.
Во вневегетационный период (в холодное время года) очистка стока от органических веществ и тяжелых металлов происходит за счет добавления в грунт цеолита, обладающего сорбционными и ионообменными свойствами. В период вегетации растительности (в теплое время года) очистка поступающего поверхностного стока происходит под действием фильтрующей загрузки, кроме того, происходит поглощение, трансформация, стабилизация и деградация поступающих и накопленных в сорбционном материале во вневегетационный период веществ под действием растений и микроорганизмов, развивающихся на фильтрующей загрузке и ризосфере растений, тем самым осуществляя регенерацию материала, обладающего сорбционными и ионообменными свойствами.
Указанное процентное соотношение грунта и цеолита обусловлено тем, что при количестве цеолита менее 30% от всей фильтрующей загрузки наблюдается недостаточная эффективность очистки от нефтепродуктов, органических веществ и тяжелых металлов, а добавление более 50% цеолита увеличивает стоимость сооружения при незначительном повышении эффективности очистки, и экономически не выгодно.
Исследования показали, что добавление цеолита в загрузку в количестве 30-50% позволяет получать эффективность очистки по нефтепродуктам до 70-95%, а по тяжелым металлам, находящимся в растворенной форме: по меди - 40-90%, по цинку - 30-50%, по хрому - до 30%, по железу - до 50-80%, по никелю - до 40%.
Под фильтрующей загрузкой размещен резервуар с насыпной пустотной деформационноустойчивой загрузкой, служащей для накопления очищенных сточных вод в виде гравия или щебня с пустотностью до 50%.
Для подачи накопленных очищенных сточных вод на хозяйственные или производственные нужды сквозь фильтрующую и насыпную загрузки выполнена скважина с размещенным в ней погружным насосом (п. 2 формулы).
Указанная конструкция не подвержена разрушению при замерзании, т.к. устойчива к деформациям, и при этом может накапливать в себе значительные объемы воды.
На чертеже показано устройство для очистки поверхностного стока в разрезе, где:
1 - камера отстаивания (фильтр);
2 - блок очистки;
3 - чаша, заполняемая сточной водой;
4 - фильтрующая загрузка;
5 - растительность;
6 - резервуар с насыпной пустотной деформационноустойчивой загрузкой;
7 - деформационноустойчивая загрузка,
8 - дренажная труба;
9 - непроницаемое основание;
10 - устройство регулирования расхода;
11 - скважина;
12 - погружной насос.
Устройство работает следующим образом.
Поверхностные сточные воды, прошедшие предварительную очистку от мусора и грубодисперсных примесей на фильтре или камере отстаивания 1, поступают в чашу 3 блока очистки 2, которая наполняется сточной водой. В дальнейшем сточные воды фильтруются через фильтрующую загрузку 4 с высаженной в ней растительностью 5 до полного впитывания. Фильтрующая загрузка 4 представляет собой смесь грунта с материалом, обладающим сорбционными и ионообменными свойствами, а именно цеолитом, который добавляют в грунт в количестве от 30 до 50% от всей фильтрующей загрузки.
В холодный вневегетационный период очистка сточных вод от органических веществ и тяжелых металлов происходит благодаря указанному материалу, например цеолиту. В период вегетации помимо очистки воды происходит поглощение, трансформация, стабилизация и деградация поступающих и накопленных в цеолите во вневегетационный период веществ под действием растений и микроорганизмов, развивающихся на фильтрующей загрузке и ризосфере растений, тем самым осуществляется регенерация указанного материала.
Далее очищенные сточные воды поступают в резервуар с насыпной пустотной деформационноустойчивой загрузкой 7, расположенной под фильтрующей загрузкой, где происходит накопление очищенных сточных вод. В качестве пустотной деформационноустойчивой загрузки служат гравий или щебень с пустотностью до 50%.
Очищенные сточные воды могут быть инфильтрованы в окружающий грунт, если это позволяют гидрогеологические условия территории. В этом случае непроницаемое основание 9 не устанавливается, либо они могут быть удалены по дренажной перфорированной трубе 8, расположенной в слое насыпного пустотного деформационноустойчивого материала - гравия или щебня. Для регулирования скорости прохождения воды через слой фильтрующей загрузки 4 на конце дренажной трубы устанавливают устройство регулирования расхода 10. Также сточные воды могут быть поданы на использование в напорном режиме при помощи погружного насоса 12, располагаемого в скважине 8, выполненной сквозь фильтрующую 4 и насыпную 7 загрузки.
В зимний период очищенный сток хранится в резервуаре 6 и может быть подан на использование.