СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ КАРЬЕРНЫХ И ОТВАЛЬНЫХ ВОД
METHOD FOR REAGENT-FREE FILTRATION OF QUARRY AND WASTE WATER

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для: безреагентной очистки от взвешенных веществ (ВВ), тяжелых металлов (ТМ), солей и болезнетворных бактерий (ББ) карьерных и отвальных вод (КОВ) - в интересах обеспечения экологической безопасности производства (например, при добыче алмазов и т.д.); для безреагентной очистки от ВВ оборотных промышленных вод - в интересах повышения эффективности производства (например, для уменьшения потерь алмазов при их обогащении и т.д.); для подготовки качественной питьевой воды, отобранной из поверхностных и (или) подземных источников водоснабжения - в интересах качества жизни (здоровье и продолжительность жизни) населения и т.д. Спп. 11 Илл.
Известен способ очистки сточных вод, заключающийся в практически полной - более 75%, очистке от крупнодисперсных ВВ (КДВВ) - размером более 50 мкм и незначительной - менее 25%, очистке от среднедисперсных ВВ (СДВВ) - размером от 5 мкм до 50 мкм, в главном отстойнике; в полной - 100%, очистке от КДВВ, в практически полной очистке от СДВВ и незначительной очистке от тонкодисперсных ВВ (ТДВВ) - размером менее 5 мкм, в первом дополнительном отстойнике, в полной очистке от СДВВ и в практически полной очистке от ТДВВ во втором дополнительном отстойнике, в 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, из-за ограниченной площади специального сооружения - акустического фильтра.
2. Невозможность очистки от ТМ, солей и СВ от КЧ и т.д.
Известен способ очистки оборотных и сточных вод от ВВ, ТМ, солей и ББ, заключающийся в практически полной очистке от КДВВ, незначительной очистке от СДВВ и несущественной - менее 5% очистке от ТДВВ, путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования в главном отстойнике бегущих гидроакустических волн (БГАВ) звукового диапазона частот (ЗДЧ) - в диапазоне частот от 16 Гц до 16кГц и ультразвукового диапазона частот (УЗДЧ) - в диапазоне частот выше 16кГц; в полной очистке от КДВВ, практически полной очистке от СДВВ, незначительной очистке от ТДВВ, несущественной очистке от ТМ, солей и ББ в первом дополнительном отстойнике, путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ; в полной очистке от СДВВ, практически полной очистке от ТДВВ, незначительной очистке от ТМ, солей и ББ во втором дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от ТДВВ, в практически полной очистке от ТМ, солей и ББ в третьем дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования стоячих гидроакустических волн (СГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от ТМ, солей и ББ в специальном сооружении - в акустическом гидроциклоне (АГЦ), работающем при избыточным статическом давлении 3-5 атм.; гравитационного осаждения - в главном отстойнике, в первом, во втором и в третьем дополнительных отстойниках, а также в специальном сооружении ранее акустически коагулированных КДВВ, СДВВ и ТДВВ; 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 от ВВ, ТМ, солей и ББ, обусловленная ограниченным объемом рабочей камеры АГЦ.
3
2. Высокая стоимость очистки единицы объема (например, 1 м) от ВВ, ТМ, солей и ББ.
3. Недостаточное качество очистки от ТМ, солей и ББ, обусловленное только одним этапом очистки - в АГЦ.
4. Ограниченная область применения (например, из-за невозможности реализации под льдом) и т.д.
Известен способ очистки карьерных вод (КB) от ВВ и ТМ, заключающийся в практически полной очистке от КДВВ, незначительной очистке от СДВВ и несущественной - менее 5% очистке от ТДВВ, путем акустического воздействия (непрерывного, квазиимпульсного и импульсного) БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на КB и осадок в главном отстойнике - в первом (старом) зумпфе карьера функционально соединенным с несколькими (не менее двух) водозаборными канавами; в полной очистке от КДВВ, практически полной очистке от СДВВ, незначительной очистке от ТДВВ, несущественной очистке от ТМ в первом дополнительном отстойнике - во втором (рабочем) зумпфе карьера, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на КB и осадок; в полной очистке от СДВВ, практически полной очистке от ТДВВ, незначительной очистке от ТМ во втором дополнительном отстойнике - в отстойнике грубой очистке КB, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на КB и осадок; в полной очистке от ТДВВ, в практически полной очистке от ТМ в третьем дополнительном отстойнике - в отстойнике тонкой очистке КB, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на КB и осадок; в полной очистке от ТМ в четвертом дополнительном отстойнике - на полях поверхностной фильтрации, путем акустического воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ на КB и осадок; дополнительно осуществляют периодический отбор гидроакустически уплотненного осадка, и его последующее использование на обогатительной фабрике, или его последующую утилизацию /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. Низкая эффективность очистки от ВВ и ТМ.
2. Невозможность очистки от солей и ББ.
3. Ограниченная область применения (например, из-за невозможности реализации для одновременно очистки карьерных и отвальных вод) и т.д.
Наиболее близким к заявляемому относится способ, выбранный в качестве способа-прототипа, способ очистки КB от ВВ и ТМ, заключающийся в практически полной очистке от КДВВ, незначительной очистке от СДВВ и несущественной - менее 5% очистке от ТДВВ, путем непрерывного акустического воздействия БГАВ ЗДЧ на КB и осадок в главном отстойнике - в секционном отстойнике грубой очистки КB; в полной очистке от КДВВ, практически полной очистке от СДВВ, незначительной очистке от ТДВВ, несущественной очистке от ТМ в первом дополнительном отстойнике - в углубленных и расширенных водосборных канавах, построенных в районе рассредоточенных выпусков из водовода для КB; путем непрерывного акустического воздействия БГАВ ЗДЧ на KB и осадок; в полной очистке от СДВВ, практически полной очистке от ТДВВ, незначительной очистке от ТМ во втором дополнительном отстойнике - в полуоткрытом отстойнике (заполненную карьерной водой часть поля поверхностной фильтрации); в полной очистке от ТДВВ, в практически полной очистке от ТМ в третьем дополнительном отстойнике - в отстойнике-накопителе; дополнительно используют фильтровальную дамбу; дополнительно используют поля поверхностного стока - участок природного ландшафта от выхода из отстойника-накопителя до входа в природный водоток (реку); дополнительно используют гидроакустическую дегазацию КВ (путем акустической кавитации); дополнительно используют гидроакустическое (принудительное) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ; дополнительно осуществляют гидроакустическое уплотнение водоупорных тел все трех дополнительных отстойников /Бахарев С.А. Способ безреагентной очистки карьерных вод от взвешенных веществ и тяжелых металлов.- Патент РФ №2593607, 2015 г., опубл. 10.08.2016, Бюл. №22/.
К основным недостаткам способа-прототипа относят:
1. Недостаточная эффективность очистки от ВВ и ТМ.
2. Невозможность очистки от солей и ББ.
3. Ограниченная область применения (например, из-за невозможности реализации для одновременно очистки карьерных и отвальных вод) и т.д.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.
рыб.хоз.
3
1
2
4
Технический результат предложенного способа заключается в качественной - до требований природоохранного законодательства (например, до требований рыбохозяйственного ПДК - ПДК), физической - без использования химических реагентов (коагулянтов, флокулянтов) очистки карьерных и отвальных вод (КОВ) от взвешенных веществ, тяжелых металлов, солей и болезнетворных бактерий больших (например, при расходе КОВ до 3500 м/час и более) объемов загрязненных карьерных вод (преимущественно ВВ, ТМ и солями) и загрязненных отвальных вод (преимущественно ВВ и ББ), в любых погодно-климатических условиях (например, в процессе весеннего паводка, интенсивных осенних дождей, весенне-осеннего ветрового волнения, в период ледостава и т.д.) и в любых горно-технических условиях (например, в процессе чистке зумпфов и т.д.) с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среды (ОПС), в целом.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ, заключающемся в акустической коагуляции ВВ с ТМ и с солями: в главном отстойнике (ГОТ), в первом дополнительном отстойнике (ПДО), во втором дополнительном отстойнике (ВДО) и в четвертом дополнительном отстойнике (ЧДО); в гравитационном осаждении исходных ВВ и ранее акустически коагулированных ВВ совместно с ТМ и с солями: в ГОТ, в ПДО, во ВДО, в третьем дополнительном отстойнике (ТДО), в ЧДО и в пятом дополнительном отстойнике (ПТДО); в акустическом - дополнительном к силе гравитации, осаждении исходных ВВ и ранее акустически коагулированных ВВ совместно с ТМ и с солями: в ГОТ, в ПДО, во ВДО и в ЧДО - с применением гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой звукового давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя; в акустическом уплотнении осадка: в ГОТ, в ПДО, во ВДО и в ЧДО - с применением гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой звукового давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя; в акустической дегазации КОВ - с применением гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой звукового давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя; в механическом задержании ВВ в фильтровальных дамбах; в периодическом - по мере необходимости, удалении осадка, в качестве ГОТ используют блок грубой очистки карьерных и отвальных вод, в качестве ПДО используют блок тонкой очистки карьерных и отвальных вод, в качестве ВДО используют несколько - не менее трех, осадконакопителей поля поверхностной фильтрации (ППФ), в качестве ТДО используют отсек (ОПО) первичного отстаивания ППФ, в качестве ЧДО используют отсек (ОВО) вторичного отстаивания ППФ, в качестве ПТДО используют отсек (ООВ) осветленной воды ППФ; в качестве фильтровальных дамб используют фильтрующие валы, расположенные с нижних (ближних к природному водотоку) сторон ОПО, ОВО и ООВ; акустическую дегазацию КОВ осуществляют в местах перелива КОВ: в верхней (водоприемной) секции ГОТ, в верхней (водоприемной) секции ПДО, в ЧДО - в районах расположения переливных труб для КОВ из ТДО в ЧДО; в удалении осадка из ГОТ, ПДО, ВДО и из водосборной канавы за ним (за ВДО); дополнительно в верхней секции ГОТ гидравлически смешивают карьерные воды, содержащие ВВ, ТМ и соли, с отвальными водами, содержащими ВВ и ББ; дополнительно в нижней секции ГОТ и в верхней секции ПДО гидравлически смешивают нижние и верхние слои КОВ; дополнительно осуществляют воздействие на ВВ переменным электрическим полем, являющееся сопутствующим эффектом гидроакустическому воздействию на ВВ, в верхней секции ГОТ, в верхней (водоприемной) секции ПДО, в ЧДО - в районах расположения переливных труб для КОВ из ТДО в ЧДО; дополнительно осуществляют акустическое обеззараживание КОВ в верхней секции ГОТ, в верхней (водоприемной) секции ПДО, в ЧДО - в районах переливных труб для КОВ из ТДО в ЧДО.
На фиг. 1 - фиг. 5 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ. При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ; на фиг. 2, на фиг. 3, на фиг. 4 и на фиг. 5, соответственно, иллюстрируются структурные схемы устройства применительно к реализации разработанного способа безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ в ГОТ, в ПДО, в ВДО и в ЧДО. Устройство для безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ (например, в процессе добычи алмазов на Ломоносовском ГОК ПАО «Север-
3
3
-алмаз» АК «АЛРОСА») в простейшем случае содержит: параллельно и последовательно функционально соединенные: главный водосборник (2) карьера тр. Архангельская (1) насосная станция (3) тр. Архангельская, трубопровод карьера тр. Архангельская (4), буферная емкость (5) для карьерных вод, общий трубопровод для карьерных вод (6) и трех-секционный бетонный отстойник (7) нулевой перекачивающей насосной (ПНС-0) станции (8) с общим объемом 4,5 тыс. м; последовательно функционально соединенные: главный водосборник (10) карьера тр. Карпинского (9) насосная станция (11) тр. Карпинского, трубопровод карьера тр. Карпинского (12), буферная емкость (5) для карьерных вод, общий трубопровод для карьерных вод (6) и трех-секционный бетонный отстойник (7) ПНС-0 (8) и общий водовод (13) для карьерных вод от трех-секционного бетонного отстойника (7) ПНС-0 (8) до двадцати-секционного бетонного отстойника (14) первой перекачивающей насосной ПНС-1 (15); параллельно и последовательно функционально соединенные: идентичные друг другу несколько - не менее двух, водосборники (17) насосных станций (18) отвалов (16) с трубопроводами (19) для отвальных вод, буферная емкость (20) и общий водовод (21) для отвальных вод от буферной емкости (20) до двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15); последовательно функционально соединенные: двадцати-секционный бетонный отстойник (14) ПНС-1 (15) с общим объемом 16 тыс. м, общий водовод (22) КОВ с рассредоточенными по длине идентичными друг другу несколькими - не менее трех (по числу осадконакопителей), водовы-пусками (23); параллельно и последовательно функционально соединенные: несколько - не менее трех, осадконакопителей (24) поля (25) поверхностной фильтрации (ППФ) с несколькими - не менее трех (по числу осадконакопителей), идентичными друг другу переливными трубами (26) и водосборная канава (27) ППФ (25); последовательно функционально соединенные: водосборная канава (27) ППФ (25), расположенная за осадконакопителями (24), отсек (28) первичного отстаивания (ОПО) ППФ (25) с несколькими - не менее двух, первыми рабочими переливными трубами (29), несколькими - не менее двух, первыми аварийными переливными трубами (30) и первый фильтрующий вал (31) ППФ (25), отсек (32) вторичного отстаивания (ОВО) ППФ (25) с несколькими - не менее двух, вторыми рабочими переливными трубами (33), несколькими - не менее двух, вторыми аварийными переливными трубами (34) и второй фильтрующий вал (35) ППФ (25), отсек (36) осветленной воды (ООВ) ППФ (25) с третьим фильтрующим валом (37) ППФ (22) и водоотводным каналом (38) ППФ (25); последовательно функционально соединенные: водоотводной канал (36) ППФ (25), ручей (39) - Безымянный и природный поверхностный водоток (40) - р. Золотица.
В свою очередь двадцати-секционный бетонный отстойник (14) ПНС-1 (15) содержит две идентичные друг другу линии (41), каждая из которых содержит блок (42) грубой очистки КОВ, включающий в себя последовательно функционально соединенные первые пять (№1 - №5) идентичных друг другу бетонных секций (43) размером 18×8×5 м каждая, и блок (44) тонкой очистки КОВ, включающий в себя последовательно функционально соединенные вторые пять (№6 - №10) идентичные друг другу бетонные секции (43) размером 18×8×5 м каждая.
При этом: две первые (№1) бетонные секции (43) каждого из двух блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) содержат идентичные друг другу сливные трубы (45) для карьерных вод и идентичные друг другу сливные трубы (46) для отвальных вод (для обеспечения равномерной нагрузки обоих линий бетонного отстойника ПНС-1 карьерными и отвальными водами), соединенные, соответственно, с выходом общего водовода (13) для карьерных вод от трех-секционного бетонного отстойника (7) ПНС-0 (8) до двадцати-секционного бетонного отстойника (14) первой перекачивающей насосной ПНС-1 (15) и с общим водоводом (21) для отвальных вод отбуферной емкости (20) до двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15); межсекционные бетонные перегородки внизу секций (43): №1, №2, №3 и №4 - блоков (42) грубой очистки КОВ, а также секций (43): №5, №6, №7 и №8 блоков (44) тонкой очистки КОВ оборудованы: вверху - несколькими, не менее пяти, идентичными друг другу межсекционными переливными окнами (47) размером 1,0×0,5 м; внизу - идентичными друг другу межсекционными переливными трубами (48) диаметром 300 мм; межблочные бетонные перегородки внизу блоков (42) грубой очистки КОВ - внизу секций (43) №5, оборудованы несколькими, не менее пяти, идентичными друг другу межблочными переливными трубами (49) диаметром 400 мм; нижние (№10) секции (43) блоков (44) тонкой очистки КОВ оборудованы внизу идентичными друг другу водозаборными трубами (50) для КОВ.
3
Устройство также содержит установку (51) комплексного акустического воздействия (УКАВ-ПНС-1) на КОВ в двух линиях (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) с общим объемом 16 тыс. м, которая, в свою очередь содержит два (по числу линий отстойника) идентичных друг другу комплекса (52) акустического воздействия (КАВ-8000). При этом каждый КАВ-8000 (52) содержит параллельно и последовательно функционально соединенные: несколько - не менее шести (по числу секций с гидроакустическими излучателями) цифровых усилителей мощности (53) с боками согласования (55) и с цифровыми носителями (54) информации (с флэшками), шесть (по числу гидроакустических излучателей) идентичных друг другу сигнальных кабельных линий (56)и шесть направленных (60-90 градусов) в вертикальной и в горизонтальной плоскостях (по диагонали секции и в нижний угол секции) идентичных друг другу широкополосных (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустических излучателей (57), вывешенных при помощи шести (по числу гидроакустических излучателей) идентичных друг спуско-подъемного устройства (59) на шести (по числу гидроакустических излучателей) идентичных друг другу стальных тросах (58) на заданный горизонт (0,5-1,0 м от поверхности воды) в первой (№1), во второй (№2) в третьей (№3), в четвертой (№4), в шестой (№6) и в седьмой (№7) секциях (43) двух идентичных друг другу линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15).
Устройство также содержит установку (60) комплексного акустического воздействия (УКАВ-ОСН) на КОВ в нескольких - не менее трех, осадконакопителях (24) ППФ (25), которая, в свою очередь, содержит два (один комплекс на три осадконакопителя) идентичных друг другу комплексов (61) акустического воздействия «КАВ-15000», а каждый КАВ-15000 (61) содержит несколько - не менее трех, идентичных друг другу гидроакустических каналов (62). При этом каждый из гидроакустических каналов (62) - один канал для одного осадконакопителя, содержит: параллельно и последовательно функционально соединенные: четыре цифровых усилителя мощности (64) с боками согласования (65) и с цифровыми носителями (63) информации, четыре (по числу усилителей мощности) идентичных друг другу сигнальных кабельных линий (66), а также: два направленных (60-90 градусов) в вертикальной и в горизонтальной плоскостях (по длине соответствующего осадконакопителя, вниз и в две противоположные стороны) идентичные друг другу широкополосные (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустические излучатели (67), вывешенных при помощи двух (по числу направленных гидроакустических излучателей) идентичных друг спуско-подъемного устройства (69) на двух (по числу направленных гидроакустических излучателей) идентичных друг другу стальных тросах (68) на заданный горизонт (0,5-1,0 м от поверхности воды); ненаправленный широкополосный (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустический излучатель (70), вывешенный при помощи спуско-подъемного устройства (69) на стальном тросе (68) на заданный горизонт (1,5-2,0 м от поверхности воды); ненаправленный широкополосный (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустический излучатель (71), вывешенный при помощи плавучести (72) на стальном тросе (68) на заданный горизонт (0,25-0,5 м от поверхности воды), а также несколько - по числу гидроакустических каналов (62), идентичных друг другу стальных понтонов (73).
Устройство также содержит установку (74) комплексного акустического воздействия (УКАВ-ППФ) на КОВ в ОВО (32), которая, в свою очередь, содержит четыре (по числу переливных труб) идентичных друг другу комплексов (75) акустического воздействия КАВ-ППФ, а каждый КАВ-ППФ (75) содержит параллельно и последовательно функционально соединенные: четыре цифровых усилителя мощности (77) с боками согласования (78) и с цифровыми носителями (76) информации, четыре (по числу усилителей мощности) идентичных друг другу сигнальных кабельных линий (79), а также: два направленных (60-90 градусов) в вертикальной и в горизонтальной плоскостях (в направлении противоположной стороны ОВО и вниз) идентичные друг другу широкополосные (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустические излучатели (80), вывешенных при помощи двух (по числу направленных гидроакустических излучателей) идентичных друг спуско-подъемного устройства (81) на двух (по числу направленных гидроакустических излучателей) идентичных друг другу стальных тросах (82) на заданный горизонт (0,5-1,0 м от поверхности воды); ненаправленный широкополосный (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустический излучатель (83), вывешенный при помощи спуско-подъемного устройства (81) на стальном тросе (82) на заданный горизонт (1,5-2,0 м от поверхности воды); ненаправленный широкополосный (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустический излучатель (84), вывешенный при помощи плавучести (82) на стальном тросе (85) на заданный горизонт (0,25-0,5 м от поверхности воды).
Устройство для безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ (например, в процессе добычи алмазов на Ломоносовском ГОК ПАО «Север-алмаз» АК «АЛРОСА») в простейшем случае работает следующим образом.
Карьерную воду карьера (1) тр. Архангельская, содержащую КДВВ, СДВВ, ТДВВ, ТМ и соли, собирают в главный водосборник (2) карьера (1) тр. Архангельская. В дальнейшем, с помощью насосной станции (3) тр. Архангельская, по трубопроводу (4) карьерную воду тр. Архангельская направляют в буферную емкость (5) для карьерных вод,
Одновременно с этим, карьерную воду карьера (9) тр. Карпинского, содержащую КДВВ, СДВВ, ТДВВ, ТМ и соли, собирают в главный водосборник (10) карьера (9) тр. Карпинского. В дальнейшем, с помощью насосной станции (11) тр. Карпинского, по трубопроводу (12) карьерную воду тр. Карпинского направляют в буферную емкость (5) для карьерных вод.
3
3
В дальнейшем карьерную воду по общему трубопроводу (6) для карьерных вод направляют в трех-секционный бетонный отстойник (7) с общим объемом 4,5 тыс. м, в котором незначительная - менее 25%, часть КДВВ выпадает в осадок под действием силы гравитации. Затем, благодаря ПНС-0 (8), карьерную воду из трех-секционного бетонного отстойника (7) по общему водоводу (13) для карьерных вод направляют в двадцати-секционный бетонный отстойник (14) ПНС-1 (15) с общим объемом 16 тыс. м.
3
Одновременно с этим отвальную воду, содержащую КДВВ, СДВВ, ТДВВ и ББ, собирают в идентичные друг другу несколько - не менее двух, водосборники (17) насосных станций (18) отвалов (16). В дальнейшем, благодаря насосным станциям (18), по трубопроводам (19) для отвальных вод направляют в буферная емкость (20). Затем, по общему водоводу (21), отвальные воды от буферной емкости (20) направляют в двадцати-секционный бетонный отстойник (14) ПНС-1 (15) с общим объемом 16 тыс. м.
При этом: карьерную воду по двум идентичным друг другу сливным трубам (45), параллельно направляют в две первые (№1) бетонные секции (43) каждого из двух блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15); отвальную воду по двум идентичным друг другу сливным трубам (46), параллельно направляют в две первые (№1) бетонные секции (43) каждого из двух блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15).
Благодаря разнонаправленным гидродинамическим потокам карьерные воды и отвальные воды перемешиваются в первых (№1) секциях (43) каждого из двух блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15).
Затем: верхний слой карьерных и отвальных воды (КОВ) по идентичным друг другу нескольким - не менее пяти, межсекционным переливными окнам (47) размером 0,5×1,0 м, последовательно направляют во вторую (№2) секцию (43), в третью (№3) секцию (43), в четвертую (№4) секцию (43) и в пятую (№5) секцию (43) каждого из двух блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15); нижний слой КОВ по идентичным друг другу межсекционным переливным трубам (48) диаметром 300 мм последовательно направляют во вторую (№2) секцию (43), в третью (№3) секцию (43), в четвертую (№4) секцию (43) и в пятую (№5) секцию (43) каждого из двух блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15).
Под действием силы гравитации значительная часть - более 50%, КДВВ и несущественная часть - менее 5%, СДВВ выпадает в осадок в секциях (43) блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15).
При этом в пятых (№5) секциях (43) блоков (42) грубой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) все слои КОВ гидродинамически перемешиваются, т.к. между секциями №5 и №6 отсутствуют межсекционные переливные окна (47).
В дальнейшем весь объем КОВ по нескольким, не менее пяти, идентичным друг другу межблочным переливным трубам (49) диаметром 400 мм направляют шестую (№6) секцию (43) блока (43) тонкой очистки КОВ.
Затем: верхний слой КОВ по идентичным друг другу нескольким - не менее пяти, межсекционным переливными окнам (47) размером 0,5×1,0 м, последовательно направляют в шестую (№6) секцию (43), в седьмую (№7) секцию (43), в восьмую (№8) секцию (43), в девятую (№9) секцию (43) и в десятую (№10) секцию (43) каждого из двух блоков (43) тонкой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15); нижний слой КОВ по идентичным друг другу межсекционным переливным трубам (48) диаметром 300 мм последовательно направляют в шестую (№6) секцию (43), в седьмую (№7) секцию (43), в восьмую (№8) секцию (43), в девятую (№9) секцию (43) и в десятую (№10) секцию (43) каждого из двух блоков (43) тонкой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15).
Под действием силы гравитации практически все - более 75%, КДВВ и незначительная часть - менее 25%, СДВВ выпадает в осадок в секциях (43) блоков (44) тонкой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15).
При этом в десятых (№10) секциях (43) блоков (44) тонкой очистки КОВ каждой из двух линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) все слои КОВ гидродинамически перемешиваются, и весь объем КОВ по двум водозаборным трубам (50) для КОВ направляют, благодаря ПНС-1 (15), в общий водовод (22) КОВ с рассредоточенными по длине идентичными друг водовыпусками (23).
Чтобы повысить эффективность работы двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) по извлечению ВВ (особенно СДВВ и ТДВВ), ТМ, солей и ББ из КОВ применяют установку (51) комплексного акустического воздействия (УКАВ-ПНС-1), содержащую два - по количеству идентичных друг другу линий (41), КАВ-8000 (52).
Для этого, в каждом КАВ-8000 (52) специальные (с заданной: частотой, формой и длительностью сигнала) сигналы считывают (воспроизводят) с шести - идентичных друг другу, цифровых носителей (54) информации, и усиливают в шести - идентичных друг другу, цифровых усилителях мощности (53). Затем, благодаря шести - идентичным друг другу, бокам согласования (55), низкоомные (4-8 Ом) выходные сопротивления цифровых усилителей мощности (54) согласуют с высокоомными (десятки-сотни Ом) входными сопротивлениями шести - идентичных друг другу, широкополосных (ЗДЧ и УЗДЧ) направленных (в вертикальной и в горизонтальной плоскостях) гидроакустических излучателей (57) с соответствующими шестью - идентичными друг другу, сигнальными кабельными линиями (56). Затем, с помощью шести широкополосных (ЗДЧ и УЗДЧ) направленных (в вертикальной и в горизонтальной плоскостях) гидроакустических излучателей (57) преобразуют (благодаря пъезокристалам гидроакустических излучателей - прямой пьезоэлектрический эффект) электрические сигналы в акустические колебания. В дальнейшем акустические колебания в виде акустических волн распространяются сверху вниз и в противоположные по диагонали углы соответствующих (№1, №2, №3, №4, №6 и №7) секции (43) каждой линии (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) от шести идентичных друг другу, широкополосных (ЗДЧ и УЗДЧ) направленных (60-90 градусов) в вертикальной и в горизонтальной плоскостях гидроакустических излучателей (57), вывешенных при помощи шести идентичных друг спуско-подъемных устройств (59) на шести идентичных друг другу стальных тросах (58) на заданный горизонт (0,5-1,0 м от поверхности воды).
Под воздействием акустических волн во всем объеме соответствующей (№1, №2, №3, №4, №6 и №7) секции (43) происходит: акустическая коагуляция разнодисперсных ВВ (КДВВ, СДВВ и ТДВВ) между собой - благодаря механическому преодолению барьерного расстояния (обусловленного наличием однотипного поверхностного заряда на каждой частице разнодисперсного ВВ) между разнодисперсными ВВ, а также с ТМ и с солями - благодаря сорбционным свойствам разнодисперсных ВВ; акустическое осаждение (дополнительно к силе гравитации) исходных разнодисперсных ВВ и акустически коагулированных ВВ в нижние слои воды и непосредственно на дно бетонных секций с гидроакустическими излучателями; акустическое уплотнение (благодаря вытеснению частиц влаги из межчастичного пространства и благодаря механическому объединению частиц осадка) осадка.
Одновременно с этим, благодаря возросшей силе тяжести - после акустической коагуляции разнодисперсных (в первую очередь: ТДВВ механически присоединяют к СДВВ и к КДВВ, а СДВВ механически присоединяют к СДВВ), ВВ с ТМ и с солями, в других (№5, №8, №9 и №10) секциях (43) обоих линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) в осадок выпадают разнодисперсные ВВ под действием силы гравитации. Одновременно с этим в секторе действия и на удалении в несколько - не менее трех, метров от рабочей поверхности гидроакустического излучателя благодаря линейным (знакопеременное давление большой интенсивности и т.д.) и нелинейным (управляемая акустическая кавитация и т.д.) явлениям происходит физическое уничтожение ББ.
В результате концентрация ВВ, ТМ, солей и ББ в КОВ на выходе из нижних (№10) секций (43) обоих линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) уменьшается - благодаря их объединению (коагуляции) и выпадению (под действием силы гравитации и под действием гидроакустических волн) в осадок.
Однако в КОВ, направляемых по общему водоводу (22) КОВ из обоих линий (41) двадцати-секционного бетонного отстойника (14) ПНС-1 (15) в несколько - не менее трех, осадконакопителей (24) ППФ (25), продолжает оставаться: несущественная - менее 5%, часть КДВВ, значительная - более 50%, часть СДВВ, практически все - более 75%, ТДВВ, ТМ и соли.
Благодаря рассредоточенным по длине идентичными друг другу нескольким - не менее трех (по числу осадконакопителей), водовыпускам (23) общего водовода (22) КОВ, карьерные и отвальные воды, содержащие акустически коагулированные (между собой, а также с ТМ и с солями) разнодисперсные ВВ и ББ равномерно распределяют по нескольким - не менее трем, осадконакопителей (24) ППФ (25) с поперечной системой питания - КОВ перемещают поперек соответствующего осадконакопителя (24).
Затем: верхние (предварительно осветленные) слои КОВ по несколькими - не менее трех (по числу осадконакопителей), идентичным друг другу переливным трубам (26) направляют в водосборную канаву (27) ППФ (25), расположенную за всеми осадконакопителями (24) ППФ (25); осадок (сформированный акустически коагулированными ВВ, выпавшими в осадок под действием силы гравитации) оставляют на дне осадконакопителей (24). При этом осадок оставляют (благодаря предварительной акустической коагуляции разнодисперсных ВВ и благодаря резкому уменьшению скорости потока КОВ в водосборной канаве) и на дне водосборной канавы (27) ППФ (25).
Однако в КОВ, направляемых из водосборной канавы (27) ППФ (25) в ОПО (28) ППФ (25) продолжает оставаться: незначительная - менее 25%, часть СДВВ и практически все - более 75%, ТДВВ, ТМ и соли.
Чтобы повысить эффективность работы нескольких - не менее трех, идентичных друг другу осадконакопителей (24) ППФ (25) по извлечению ВВ (особенно ТДВВ), ТМ, солей и ББ из КОВ, применяют установку (60) комплексного акустического воздействия (УКАВ-ОСН), содержащую два (один комплекс на три осадконакопителя), комплексов (61) акустического воздействия КАВ-15000.
Для этого, по аналогии с КАВ-8000 (52), в каждом канале (62) КАВ-15000 (61) УКАВ-ОСН (60) специальные (с заданной: частотой, формой и длительностью сигнала) сигналы считывают (воспроизводят) с четырех -идентичных друг другу, цифровых носителей (63) информации, и усиливают в четырех - идентичных друг другу, цифровых усилителях мощности (64).
Затем, благодаря четырем - идентичным друг другу, бокам согласования (65), низкоомные (4-8 Ом) выходные сопротивления цифровых усилителей мощности (64) согласуют с высокоомными (десятки-сотни Ом) входными сопротивлениями широкополосных (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустических излучателей: двух направленных (60-90 градусов) в вертикальной и в горизонтальной плоскостях гидроакустических излучателей (67), вывешенных при помощи двух спуско-подъемных устройств (69) на двух стальных тросах (68) на заданный горизонт (0,5-1,0 м) от поверхности воды); одного ненаправленного гидроакустического излучателя (70), вывешенного при помощи спуско-подъемного устройства (69) на стальном тросе (68) на заданный горизонт (1,5-2,0 м) от поверхности воды) и двух ненаправленных гидроакустических излучателей (71), вывешенных при помощи плавучестей (72) на стальных тросах (68) на заданный горизонт (0,25-0,5 м от поверхности воды).
В дальнейшем, по аналогии с КАВ-8000 (52), с помощью гидроакустических излучателей (67), (70) и (71), благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту, преобразуют электрические сигналы в акустические колебания, которые в виде акустических волн распространяются, соответственно: сверху вниз, по длине и в противоположные стороны соответствующего осадконакопителя (24); во все стороны на горизонте 1,5-2,0 м от поверхности воды; во все стороны на горизонте 0,25-0,5 м от поверхности воды.
Под воздействием акустических волн, по аналогии с КАВ-8000 (52), во всем объеме соответствующего осадконакопителя (24) происходит: акустическая коагуляция разнодисперсных ВВ (СДВВ и ТДВВ) между собой - благодаря механическому преодолению барьерного расстояния между разнодисперсными ВВ, а также с ТМ и с солями - благодаря сорбционным свойствам разнодисперсных ВВ; акустическое осаждение исходных разнодисперсных ВВ и акустически коагулированных ВВ в нижние слои воды и непосредственно на дно осадконакопителей; акустическое уплотнение осадка.
Одновременно с этим в секторе действия и на удалении в несколько - не менее трех, метров от рабочих поверхностей гидроакустических излучателей (67) и (70), благодаря и нелинейным явлениям, происходит физическое уничтожение ББ.
В результате концентрация ВВ, ТМ, солей и ББ в КОВ на выходе из осадконакопителей (24) и на выходе из водосборной канаве (27) ППФ (25), уменьшается - благодаря их коагуляции и выпадению (под действием силы гравитации и под действием гидроакустических волн) в осадок.
Однако в КОВ, направляемых в ОПО (28) из водосборной канавы (27) ППФ (25), продолжает оставаться: несущественная - менее 5%, часть СДВВ, а также значительная - более 50%, часть ТДВВ, ТМ, солей и ББ.
В ОПО (28) под действием силы гравитации в осадок выпадают ранее акустически коагулированные в осадконакопителях (24) ППФ (25) ВВ (преимущественно СДВ и ТДВВ) вместе с ТМ и с солями.
В дальнейшем, верхний слой КОВ из ОПО (28) ППФ (25) по нескольким - не менее двум, первым рабочим (штатный режим работы) переливным трубам (29) и по нескольким - не менее двух, первыми аварийными (в случае повышенного расхода КОВ - в период весеннего паводка и интенсивных дождей) переливным трубам (30) подают в ОВО (32) ППФ (25). Одновременно с этим, средний слой КОВ через первый фильтрующий вал (31) ППФ (25) направляют в ОВО (32) ППФ (25), в теле которого осуществляют замеханическую задержку (улавливание) ВВ (преимущественно СДВВ).
Однако незначительная - менее 25%, часть ТДВВ, ТМ, солей и ББ продолжают оставаться в КОВ.
Чтобы повысить эффективность работы ОВО (32) ППФ (25), а, в конечном итоге: второго фильтрующего вала (35) ППФ (25), ООВ (36) ППФ (25) и третьего фильтрующего вала (37) ППФ (25) по извлечению ВВ (особенно ТДВВ), ТМ, солей и ББ из КОВ, применяют установку (74) комплексного акустического воздействия (УКАВ-ППФ), содержащую четыре (по числу переливных труб) идентичных друг другу КАВ-ППФ (75).
Для этого, по аналогии с КАВ-8000 (52) и КАВ-15000 (61), в каждом КАВ-ППФ (75) УКАВ-ППФ (74) специальные (с заданной: частотой, формой и длительностью сигнала) сигналы считывают (воспроизводят) с четырех -идентичных друг другу, цифровых носителей (76) информации, и усиливают в четырех - идентичных друг другу, цифровых усилителях мощности (77).
Затем, благодаря четырем - идентичным друг другу, бокам согласования (78), низкоомные (4-8 Ом) выходные сопротивления цифровых усилителей мощности (77) согласуют с высокоомными (десятки-сотни Ом) входными сопротивлениями широкополосных (ЗДЧ и УЗДЧ) гидроакустических излучателей: двух направленных (60-90 градусов) в вертикальной и в горизонтальной плоскостях гидроакустических излучателей (80), вывешенных при помощи двух спуско-подъемных устройств (81) на двух стальных тросах (82) на заданный горизонт (0,5-1,0 м) от поверхности воды); одного ненаправленного гидроакустического излучателя (83), вывешенного при помощи спуско-подъемного устройства (81) на стальном тросе (82) на заданный горизонт (1,5-2,0 м) от поверхности воды) и двух ненаправленных гидроакустических излучателей (84), вывешенных при помощи плавучестей (71) на стальных тросах (82) на заданный горизонт (0,25-0,5 м от поверхности воды).
В дальнейшем, по аналогии с КАВ-8000 (52) и КАВ-15000 (61), с помощью гидроакустических излучателей (80), (83) и (84), благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту, преобразуют электрические сигналы в акустические колебания, которые в виде акустических волн распространяются, соответственно: сверху вниз и поперек ОВО (32) ППФ (25); во все стороны на горизонте 1,5-2,0 м от поверхности воды; во все стороны на горизонте 0,25-0,5 м от поверхности воды.
Под воздействием акустических волн, по аналогии с КАВ-8000 (52) и с КАВ-15000 (61), во всем объеме ОВО (32) ППФ (25) происходит: акустическая коагуляция ТДВВ между собой - благодаря механическому преодолению барьерного расстояния между ТДВВ, а также с ТМ и с солями - благодаря сорбционным свойствам ТДВВ; акустическое осаждение исходных ТДВВ и акустически коагулированных ТДВВ в нижние слои воды и непосредственно на дно ОВО (32) ППФ (25); акустическое уплотнение осадка.
Одновременно с этим в секторе действия и на удалении в несколько - не менее трех, метров от рабочих поверхностей гидроакустических излучателей (80) и (83), благодаря и нелинейным явлениям, происходит физическое уничтожение ББ.
В результате концентрация ТДВВ, ТМ, солей и ББ в КОВ на выходе из ОВО (32) ППФ (25), уменьшается - благодаря их коагуляции и выпадению (под действием силы гравитации и под действием гидроакустических волн) в осадок.
В дальнейшем, верхний слой КОВ из ОВО (32) ППФ (25) по нескольким - не менее двум, вторым рабочим (штатный режим работы) переливным трубам (33) и по нескольким - не менее двух, вторым аварийными (в случае повышенного расхода КОВ - в период весеннего паводка и интенсивных дождей) переливным трубам (34) подают в ООВ (36) ППФ (25). Одновременно с этим, средний слой КОВ через второй фильтрующий вал (35) ППФ (25) направляют в ООВ (36) ППФ (25), в теле которого осуществляют замеханическую задержку (улавливание) ВВ (преимущественно ТДВВ).
В результате КОВ полностью очищают от ВВ, ТМ, солей и ББ.
Однако при большом расходе КОВ (в период весеннего паводка и интенсивных дождей) может возникнуть ситуация, когда несущественные - менее 5%, части ТДВВ, ТМ и солей продолжают оставаться в КОВ.
В связи с этим, верхний слой КОВ направляют в ООВ (36) ППФ (25), а средний слой КОВ направляют в ООВ (36) ППФ (25) через третий фильтрующий вал (37) ППФ (25), в котором под действием силы гравитации в осадок выпадают оставшиеся ТДВВ, ТМ и соли.
В дальнейшем очищенные (от ВВ, ТМ, солей и ББ) КОВ последовательно направляют в водоотводной канал (38) ППФ (25), в ручей (39) - Безымянный и в природный поверхностный водоток (40) - в р. Золотица.
При этом:
рыб.хоз.
1. Качественную (например, до требований ПДК), очистку КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивают за счет того, что:
- очистку КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ осуществляют на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО, ТДО, ЧДО и в ПТДО);
- осуществляют акустическую, акустико-сорбционную (благодаря физико-химическим свойствам сорбента - сапонита) и электрическую (электромагнитную) коагуляцию ВВ, ТМ, солей и физически уничтоженных (ФУ) ББ;
- осуществляют акустическое и акустико-гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с ТМ, с солями и с ФУББ) ВВ;
- осуществляют задержку (улавливание) ВВ (с ТМ, с солями и с ФУББ) в трех фильтрующих валах;
- осуществляют регулярное акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из ГОТ, ПДО и ВДО, а также из водосборной канавы ППФ и т.д.
2. Физическую очистку КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивают за счет того, что:
- не используют химические реагенты (коагулянты и флокулянты);
- используют акустическую, акустико-сорбционную и электрическую коагуляцию ВВ между собой, а также с ТМ, с солями и с ФУББ;
- используют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагурированных ВВ между собой, а также с ТМ, с солями и с ФУББ;
- используют гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ с ТМ, с солями и с ФУББ;
- используют акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- используют акустическое уплотнение осадка и т.д.
3. Очистку больших (до 3500 м /час и более) объемов КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивают за счет того, что:
- очистку КОВ осуществляют на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО, ТДО, ЧДО и в ПТДО);
- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ (акустический, акустико-сорбционный, электрический) между собой, а также с ТМ, с солями и с ФУББ;;
- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов (акустический, акустико-гравитационный) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с ТМ, с солями и с ФУББ);
- осуществляют задержку ВВ с ТМ, с солями и с ФУББ в телах трех фильтрующих валах;
- осуществляют регулярное акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из ГОТ, ПДО и ВДО, а также из водосборной канавы ППФ и т.д.
4. Медицинскую безопасность для человека при очистке КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключают использование химических реагентов для очистки КОВ и для уплотнения осадка;
- акустически уплотненный осадок, содержащий ТМ, соли и ФУББ, утилизируют;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых и санитарно сертифицированных приборов;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляют автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являются медицински безопасными для человека.
5. Экологическую безопасность для ОПС при очистке КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключают использование химических реагентов для очистки КОВ и для уплотнения осадка;
- акустическим способом уплотняют осадок, что исключает дренажирование загрязненных КОВ;
- акустически уплотненный осадок, содержащий ТМ, соли и ФУББ, утилизируют;
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являются экологически безопасными для ОПС в целом и т.д.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
1. В качестве ГОТ используют секционный отстойник грубой очистки КОВ.
2. В качестве ПДО используют секционный отстойник тонкой очистки КОВ.
3. В качестве ВДО используют несколько - не менее трех, осадконакопителей ППФ.
4. В качестве ТДО используют ОПО ППФ.
5. В качестве ЧДО используют ОВО ППФ.
6. В качестве ПТДО используют ООВ ППФ.
7. В качестве фильтровальных дамб используют фильтрующие валы, расположенные с нижних (ближних к природному водотоку) сторон ОПО, ОВО и ООВ.
8. Акустическую дегазацию КОВ осуществляют в местах перелива КОВ: в верхней (водоприемной) секции ГОТ, в верхней (водоприемной) секции ПДО, в ЧДО - в районах расположения переливных труб для КОВ из ТДО в ЧДО;
9. Регулярное - по мере необходимости, удаление осадка осуществляют из ГОТ, ПДО, ВДО и из водосборной канавы за ним (за ВДО).
10. Дополнительно в верхней (водоприемной) секции ГОТ гидравлически смешивают карьерные воды, содержащие ВВ, ТМ и соли, с отвальными водами, содержащими ВВ и ББ.
11. Дополнительно в нижней секции ГОТ и в верхней секции ПДО гидравлически смешивают нижние и верхние слои КОВ.
12. Дополнительно осуществляют воздействие на ВВ переменным электрическим полем, являющееся сопутствующим эффектом гидроакустическому воздействию на ВВ, в верхней (водоприемной) секции ГОТ, в верхней (водо-
приемной) секции ПДО, в ЧДО - в районах расположения переливных труб для КОВ из ТДО в ЧДО.
13. Дополнительно осуществляют акустическое обеззараживание КОВ в верхней (водоприемной) секции ГОТ, в верхней (водоприемной) секции ПДО, в ЧДО - в районах переливных труб для КОВ из ТДО в ЧДО.
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, 12 и 13 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ.
Признаки: 6, 8, 9 и 11 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ.
В то же время известно: для признака 6 - использование прудов-отстойников для хранения очищенной (от ВВ и т.д.) воды; для признака 8 - использование интенсивных акустических волн для акустической дегазации воды; для признака 9 - удаление осадка по мере необходимости; для признака 11 - гидравлическое смешивание различных водных систем (например, качественно очищенной и недостаточно качественно очищенной.
Признаки: 1-5,7 являются хорошо известными.
3
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), физиически (без использования химических реагентов) очищать КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ больших (например, при расходе КОВ до 3500 м/час и более)
объемов КОВ, с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для ОПС, в целом.
В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".
Пример реализации способа.
Промышленные испытания разработанного способа производились: в период 2002-2006 гг. - на промышленных участках (добыча россыпной платины) «Пенистый» и «Левтыринываям» ЗАО «Корякгеолдобыча», расположенного в долинах нерестовых рек: Левтыринываям, Ветвей и Вывенка (Россия, п-ов Камчатка); в 2010-2011 гг. - на береговом предприятии СП «Вьет-совпетро» по очистке производственных вод; в 2013-2018 гг. в ПАО «Север-алмаз» (Россия, Архангельская обл.).
На фиг. 6 - фиг. 11 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа безреагентной очистки КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ.
При этом: на фиг. 6 и фиг. 7 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки КОВ от ВВ (исходное содержание ВВ в КОВ - 1063 мг/л) для способа-прототипа и для разработанного способа, соответственно. Индексами: I, II, II, IV и V на фиг. 6 и на фиг. 7 обозначено: содержание ВВ (мг/л) в КОВ на выходах из: ГОТ, ПДО, ВДО, ТДО, ЧДО и ПТДО.
рыб.хоз.
Как видно из фиг. 6 в процессе реализации способа-прототипа содержание ВВ (SS, мг/л) в КОВ было последовательно уменьшено с 1063 мг/л до: 610 мг/л, 210 мг/л, 112 мг/л, 98 мг/л и 37 мг/л (эффективность очистки 96,5%). В то время как в процессе реализации разработанного способа (фиг. 7) содержание ВВ (SS, мг/л) в КОВ было последовательно уменьшено с 1063 мг/л до: 370 мг/л, 117 мг/л, 68 мг/л, 25 мг/л и 8,7 мг/л (эффективность очистки 99,2%). То есть, эффект разработанного способа составил 28,3 мг/л (37 мг/л - 8,7 мг/л), или 2,7% (99,2% - 96,5%), а качество КОВ полностью соответствовало требованиям (9,0 мг/л) ПДК
На фиг. 8 и на фиг. 9 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки КОВ от ТМ - на примере железа, (исходное содержание железа в КОВ - 4,8 мг/л) для способа-прототипа (фиг. 8) и для разработанного способа (фиг. 9), соответственно. При этом на фиг. 8 и на фиг. 9 индексом I обозначено исходное содержание ТМ (SS, мг/л) в КОВ на входе в ГОТ; индексом II обозначено содержание ТМ в КОВ на выходе из ВДО, индексом III обозначено содержание ТМ в КОВ на выходе из ПТДО.
рыб.хоз.
Как видно из фиг. 8 в процессе реализации способа-прототипа содержание ТМ (железа), в КОВ было последовательно уменьшено с 4,8 мг/л до: 0,6 мг/л и до 0,1 мг/л (эффективность очистки 97,0%). В то время как в процессе реализации разработанного способа (фиг. 9) содержание ТМ (железа), в КОВ было последовательно уменьшено с 4,8 мг/л до: 0,1 мг/л и до 0,05 мг/л (эффективность очистки 98,9%). То есть, эффект разработанного способа составил 0,05 мг/л (0,1 мг/л - 0,05 мг/л), или 1,9% (98,9% - 97,0%), а качество КОВ полностью соответствовало требованиям (0,05 мг/л) ПДК
На фиг. 10 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки КОВ от ББ (показатель качества ОКБ КОЕ в 100 мл) для способа-прототипа (гистограмма с индексом I) и для разработанного способа (гистограмма с индексом II) в ГОТ.
Как видно из фиг. 10 показатель качества ОКБ КОЕ в 100 мл для способа-прототипа (гистограмма с индексом I) составил 12,0, в то время как для разработанного способа (гистограмма с индексом II) составил 0,0 (эффект разработанного способа - 12,0, или 100%).
На фиг. 11 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки КОВ от ББ (показатель качества ОМЧ КОЕ в 1 мл) для способа-прототипа (гистограмма с индексом I) и для разработанного способа (гистограмма с индексом II) в ГОТ.
Как видно из фиг. 11 показатель качества ОМЧ КОЕ в 1 мл для способа-прототипа (гистограмма с индексом I) составил 73,0, в то время как для разработанного способа (гистограмма с индексом II) составил 44,0 (эффект разработанного способа - 29,0, или 39,7%).
Таким образом:
рыб.хоз.
1. Качественную (до требований ПДК), очистку КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечили за счет того, что:
- очистку КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ осуществляли на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО, ТДО, ЧДО и в ПТДО);
- осуществляли акустическую, акустико-сорбционную (благодаря физико-химическим свойствам сорбента - сапонита) и электрическую (электромагнитную) коагуляцию ВВ, ТМ, солей и ФУББ;
- осуществляли акустическое и акустико-гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с ТМ, с солями и с ФУББ) ВВ;
- осуществляли задержку (улавливание) ВВ (с ТМ, с солями и с ФУББ) в трех фильтрующих валах;
- осуществляли регулярное акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из ГОТ, ПДО и ВДО, а также из водосборной канавы ППФ и т.д.
2. Физическую очистку КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивали за счет того, что:
- не использовали химические реагенты (коагулянты и флокулянты);
- использовали акустическую, акустико-сорбционную и электрическую коагуляцию ВВ между собой, а также с ТМ, с солями и с ФУББ;
- использовали акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагурированных ВВ между собой, а также с ТМ, с солями и с ФУББ;
- использовали гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ с ТМ, с солями и с ФУББ;
- использовали акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- использовали акустическое уплотнение осадка и т.д.
3
3. Очистку больших (до 3500 м/час и более) объемов КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивали за счет того, что:
- очистку КОВ осуществляли на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО, ТДО, ЧДО и в ПТДО);
- одновременно реализовывали несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ (акустический, акустико-сорбционный, электрический) между собой, а также с ТМ, с солями и с ФУББ;;
- одновременно реализовывали несколько различных физических механизмов (акустический, акустико-гравитационный) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с ТМ, с солями и с ФУББ);
- осуществляли задержку ВВ с ТМ, с солями и с ФУББ в телах трех фильтрующих валах;
- осуществляли регулярное акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из ГОТ, ПДО и ВДО, а также из водосборной канавы ППФ и т.д.
4. Медицинскую безопасность для человека при очистке КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивали за счет того, что:- полностью исключали использование химических реагентов для очистки КОВ и для уплотнения осадка;
- акустически уплотненный осадок, содержащий ТМ, соли и ФУББ, утилизировали;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых и санитарно сертифицированных приборов;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляли автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являлись медицински безопасными для человека.
5. Экологическую безопасность для ОПС при очистке КОВ от ВВ, ТМ, солей и ББ обеспечивали за счет того, что:
- полностью исключали использование химических реагентов для очистки КОВ и для уплотнения осадка;
- акустическим способом уплотняли осадок, что исключало дренажирование загрязненных КОВ;
- акустически уплотненный осадок, содержащий ТМ, соли и ФУББ, утилизировали;
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являлись экологически безопасными для ОПС в целом и т.д.