СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ ОТ САПОНИТСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВЫХ ЧАСТИЦ
METHOD OF NONCHEMICAL CLEANING OF CIRCULAR WATER FROM SAPONITE-CONTAINING SLUDGE PARTICLES

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для безреагентной очистки оборотных промышленных вод от сапонитсодержащих шламовых частиц (ССШЧ) и безреагентного уплотнения (сгущения) сапонитсодержащего осадка (ССО) - в интересах повышения эффективности производства (например, эффективности добычи алмазов в Архангельской области); для безреагентногй очистки сточных (например, карьерных, отвальных и др.) промышленных вод от взвешенных веществ (ВВ) в отстойниках и на полях поверхностной фильтрации (ППФ) - для обеспечения экологической безопасности производства; для предварительной подготовки питьевой воды - предварительной очистки природной воды, отобранной из поверхностных источников (рек и др.) от ВВ, от коллоидных частиц (КЧ) и, попутно, от тяжелых металлов (ТМ) - в интересах здоровья населения; для уплотнения осадка (например, сапонитсодержащего) в горно-технических сооружениях (например, на картах намыва) и дальнейшего использования сгущенного осадка в качестве сырья - в интересах рационального природопользования; для уплотнения тела водоупорной дамбы и уменьшения фильтрации воды через нее - в интересах безопасности эксплуатации гидротехнического сооружения (ГТС) и т.д.
Известен способ безреагентной очистки оборотной воды от ВВ, заключающийся в незначительной - 10…30% очистке от тонкодисперсных частиц (ТДЧ) - с размерами ~ от 0,5 мкм до 5,0 мкм, существенной - 30…60% очистке от среднедисперсных частиц (СДЧ) - размером ~ от 5 мкм до 50 мкм и практически полной - 60…95% очистке от крупнодисперсных частиц (КДЧ) - размером ~ выше 50 мкм в главном отстойнике (хвостохранилище); в незначительной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от СДЧ и полной - 100% очистке от КДЧ в первом дополнительном отстойнике; существенной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от СДЧ во втором дополнительном отстойнике; в незначительной очистке от КЧ - размером ~ менее 0,5 мкм, полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от ТДЧ в специальном сооружении, в качестве которого используют акустический фильтр / 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 фильтрующей перегородки акустического фильтра.
2. Высокая стоимость очистки единицы объема оборотной воды.
3. Недостаточно рациональное (осветление только верхнего слоя воды) использование полезного объема хвостохранилища.
4. Необходимость в наличии специальных площадей под строительство дополнительных отстойников.
5. Низкое качество очистки воды от сапонитсодержащих частиц (ССЧ), отличающихся незначительными размерами и способностью к многократному увеличению своего объема в воде.
6. Невозможность сгущения осадка, и, как следствие, увеличения полезного объема воды в хвостохранилище и отстойниках.
7. Невозможность уплотнения тела водоупорной дамбы и уменьшения нежелательной фильтрации воды через нее и др.
Известен способ безреагентной очистки воды от ВВ, заключающийся в незначительной очистке от КДЧ в илоотстойнике; в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ и незначительной очистке от ТДЧ путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему бегущих гидроакустических волн (БГАВ), а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн (АВ) звукового диапазона частот (ЗДЧ) - от 16…20 Гц до 16…20 кГц и ультразвукового диапазона (УЗДЧ) - выше 16…20 кГц, в первом дополнительном отстойнике; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ и существенной очистке от ТДЧ путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ во втором дополнительном отстойнике; в практически полной очистке от ТДЧ и полной очистке от СДЧ путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ в отстойнике-накопителе, подключенном, через сливную и дренажные системы, своим входом к выходу второго дополнительного отстойника, а своим выходом, через дренажные и сливные системы, к входу естественного водоема /Бахарев С.А. Способ безреагентной очистки оборотных и сточных вод от взвешенных веществ.- Патент РФ №2290247, 2005 г., опубл. 27.12.2006, Бюл. №36/.
Основными недостатками данного способа являются:
1. Недостаточно рациональное использование полезного объема илоотстой-ника и дополнительных отстойников.
2. Необходимость в наличии специальных площадей под строительство дополнительных отстойников.
3. Недостаточное качество очистки воды от ССЧ, отличающихся незначительными размерами и способностью к многократному увеличению своего объема в воде.
4. Невозможность сгущения осадка, и, как следствие, увеличения полезного объема воды в илоотстойнике и в отстойниках.
5. Невозможность уплотнения тела водоупорной дамбы и уменьшения нежелательной фильтрации воды через нее и др.
2
Наиболее близким к заявляемому относится способ безреагентной очистки сапонитсодержащей воды (ССВ) и уплотнения сапонитсодержащего осадка (ССО) заключающийся в формировании, усилении и периодическом - с чередованием режимов излучения и паузы, излучении БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от соответствующего (ЗДЧ или УЗДЧ) гидроакустического излучателя; воздействии на ССВ БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ: в районе сброса очищаемой воды (пульпы - хвостов обогащения обогатительной фабрики) в хвостохранилище, в центральной части хвостохранилища - на пути движения загрязненной воды к водозабору и в районе водозабора (перелива осветленной воды); акустической коагуляции сапонитсодержащих шламовых частиц (ССШЧ) в районе сброса пульпы, в центральной части хвостохранилища и в районе водозабора; акустической дегазации ССВ в хвостохранилище: в центральной части и в районе водозабора; уплотнения осадка - за счет гравитационного осаждения предварительно акустически коагулированных ССШЧ, в районе сброса пульпы, в центральной части хвостохранилища и в районе водозабора; в акустическом уплотнение тела водоупорной дамбы хвостохранилища в районе сброса пульпы - путем направленного излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ; в механическом отборе предварительно уплотненного ССО; в акустическом обезвоживание отобранного ССО; в акустической сушке ССО - до транспортной влажности, с использованием АВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от акустического излучателя /Бахарев С.А. Способ безреагентной очистки сапонитсодержащей воды и уплотнения осадка. - Патент РФ №2560772 от 24.01.2014 г., опубл. 20.08.2015, бюл. №23/.
Основными недостатками способа-прототипа являются:
1. Недостаточное качество очистки пульпы - хвостов обогащения обогатительной фабрики (ОФ) - из-за не использования пульповодов для предварительной акустической коагуляции ССШЧ.
2. Недостаточное качество очистки оборотной воды при развитом ветровом волнении - из-за большой площади зеркала воды в хвостохранилище и подъема осадка на горизонт водозабора.
3. Недостаточное качество очистки оборотной воды - из-за не использования всего объема хвостохранилища и прямоточного движения оборотной воды от района сброса до района водозабора.
4. Недостаточное качество очистки оборотной воды - за счет использования только импульсного воздействия БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ.
5. Недостаточное качество уплотнения осадка - за счет использования только силы гравитации для ранее акустически коагулированных ССШЧ, и, как следствие неэффективное использование всего полезного объема хвостохранилища.
6. Высокие финансовые затраты, связанные с использованием большого количества пространственно распределенных по площади хвостохранилища акустических модулей и др.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.
Технический результат предложенного способа заключается в: эффективном (быстром и качественном) разделении на две фазы (жидкое и твердое) пульпы (перемещаемой по оконечному прямолинейному участку пульповода, а также сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилища); эффективном осветлении оборотной (ОВ) воды (в нижней части соответствующего отсека, в центральной части и в пруду-отстойнике хвостохранилища); эффективном (быстром и качественном) уплотнении осадка (в отсеке и в прилегающей к отсеку части хвостохранилища в районе переливных труб из отсека), в качественном уплотнении тел наружных водоупорных дамб отсеков хвостохранилища, относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среде (ОПС), в целом.
2
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе безреагентной очистки ОВ от ССШЧ, заключающемся в формировании, усилении и излучении БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой акустического давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от соответствующего акустического излучателя, воздействии на ОВ БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ в хвостохранилище, акустической коагуляции ССШЧ, находящихся в ОВ, гравитационном осаждении ранее акустически коагулированных ССЧШ, акустическом уплотнение ССО и акустическом уплотнении тел водоупорных дамб, вместо хвостохранилища используют: отсеки хвостохранилища - участки хвостохранилища вдоль его внешней границы, ограниченные со всех сторон водоупорными дамбами с пространственно разнесенными и отдельно перекрываемыми двумя переливными трубами на внутренних дамбах, пруд-отстойник - внутреннюю часть хвостохранилища, ограниченную со всех сторон фильтровальными дамбами с четырьмя переливными трубами, а также центральную часть хвостохранилища - участок хвостохранилища, ограниченный: снаружи - водоупорными дамбами отсеков хвостохранилища, внутри - фильтровальными дамбами пруда-отстойника, а в центре - перехватывающими дамбами, исключающими прямоточной движение ОВ от района сброса с отсека в пруд-отстойник хвостохранилища, являющимися естественными возвышенностями рельефа местности и будущими частями дамб планируемых к строительству новых отсеков хвостохранилища, очистку ОВ дополнительно осуществляют в движущемся потоке ОВ, излучение БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ дополнительно осуществляют в непрерывном режиме, акустическое воздействие на ОВ осуществляют: на оконечном прямолинейной участке пульповода от ОФ к хвостохранилищу - с помощью навесного акустического модуля на пульповоде, внутри - с помощью пространственно рассредоточенных нескольких - не менее двух, стационарных плавучих модулей, обеспечивающих акустическое воздействие на всю ОВ, переливаемую с данного отсека в центральную часть хвостохранилища независимо от места ее сброса в отсек и снаружи отсеков - с помощью нескольких - не менее двух, передвижных плавучих акустических модулей, обеспечивающих акустическое воздействие на всю ОВ, переливаемую с данного отсека в центральную часть хвостохранилища независимо от места ее перелива с пространственно рассредоточенными по углам и отдельно перекрываемыми двумя переливными трубами на внутренних дамбах (исключающих прямоточное движение ОВ от района ее сброса в отсек к району ее перелива из отсека), дополнительно в районе сброса ОВ из пульповода в отсеки, а также внутри и снаружи отсеков хвостохранилища используют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ - путем направленного сверху-вниз излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ, дополнительно в отсеках хвостохранилища осуществляют акустическое уплотнение тел всех водоупорных дамб отсеков, дополнительно используют гидравлическое перемешивание ОВ с одновременным акустическим воздействием на нее: на оконечном прямолинейной участке пульповода от ОФ к хвостохранилищу и в районе переливных труб из отсеков хвостохранилища в центральную часть хвостохранилища, дополнительно ОВ в отсеках хвостохранилища и в центральной части хвостохранилища направляют по максимально протяженным траекториям движения от районов ее сброса к районам ее водозабора - путем, соответственно, использования пространственно рассредоточенных по углам отсеков и отдельно перекрываемых переливных труб, а также преграждающих дамб в центральной части хвостохранилища (участков будущих водонепроницаемых дамб планируемых к строительству отсеков хвостохранилища).
На фиг. 1 - фиг. 4 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки ОВ от ССШЧ. При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа безреагентной очистки ОВ от ССШЧ; на фиг. 2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к навесному акустическому модулю (НАМ); на фиг. 3 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к мобильному (быстро разворачиваемому в заданном месте использующего береговое электропитание) плавучему гидроакустическому модулю (МПГ AM); на фиг. 4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к передвижному плавучему (ППГАМ) гидроакустическому модулю (быстро переставляемому или самостоятельно передвигающемуся и использующему автономное электропитание).
Устройство для безреагентной очистки ОВ от ССШЧ, например, в процессе добычи алмазов на Ломоносовском горно-обогатительном комбинате (ГОК) ОАО «Севералмаз» АК «АЛРОСА», в простейшем случае, содержит: алмазосодержащую трубку (1) - карьер округлой формы, транспортер (2) алмазосодержащей (3) руды (например, автомобили высокой грузоподъемности), ОФ (4), первый пульповод (5), шламовый насос (6), второй пульповод (7) с несколькими - не менее трех (левый, центральный и правый) для каждого отсека хвостохранилища, выпусками (8) - идентичными друг другу стальными трубами меньшего, чем у второго пульповода (7) диаметрами, установленными на некотором (единицы-десятки метров) расстоянии друг от друга по длине второго пульповода (7), а также несколько - не менее четырех (по числу отсеков), идентичных друг другу первых механических
задвижек (9), установленных на некотором (сотни метров-единицы км) расстоянии друг от друга по длине второго пульповода (7).
Устройство также содержит: хвостохранилище (10) с несколькими - не менее четырьмя (первый - для текущего заполнения пульпой, второй - для последующего за заполнением пульпой отстаивания ОВ, третий - для последующего за отстаиванием ОВ - слива осветленной ОВ, четвертый - для последующей за сливом осветленной ОВ подготовке к повторному приему пульпы), идентичных друг другу по функциональному назначению, отсеков (11) хвостохранилища (10), каждый из которых содержит: внешнюю водоупорную дамбу (12), внутреннюю водоупорную дамбу (13) и две идентичные друг другу (по своему функциональному назначению) боковые водоупорные дамбы (14), являющихся общими для двух смежных отсеков (11); несколько - не менее двух, пространственно рассредоточенных по углам внутренней водоупорной дамбы (12), идентичных друг другу первых переливных труб (15), центральную часть (16) хвостохранилища (10) с идентичными друг другу по своему функциональному назначению преграждающих дамб (17) - участков будущих водонепроницаемых дамб планируемых к строительству отсеков хвостохранилища (например, после заполнения твердыми частями хвостов обогащения ОФ текущих отсеков хвостохранилища), а также пруд-отстойник (18) с идентичными по своему назначению четырьмя (по числу сторон) внешними фильтрационными дамбами (19) и с пространственно рассредоточенными несколькими (по числу сторон) идентичными по своему функциональному предназначению, вторыми переливными трубами (20) со вторыми, идентичными по своему функциональному предназначению, вторыми механическими задвижками (21).
Устройство также содержит последовательно функционально соединенные: водозаборный (ВК) колодец (22), первый водовод (23), водный насос (24), второй водовод (25) и ОФ (4).
Устройство также содержит несколько - не менее 8 шт. (по 2 шт. во внутренней части уже заполненного пульпой отсека - в районе двух первых переливных труб и по 2 шт. во внутренней части заполняемого пульпой оттеска - в районе первых двух переливных труб), идентичных друг другу по своему функциональному предназначению, МПГАМ (26), установленных на якорях в отсеках (10) на расстоянии в несколько (не менее трех) сотен метров друг от друга и на расстоянии не более ста метров от внутренних водоупорных дамб (13), в который уже сбросили загрязненную ОВ - пульпу (левый отсек на фиг. 1) и в который сбрасывают в настоящее время (нижний отсек на фиг. 1) пульпу (хвосты обогащения ОФ).
Устройство также содержит несколько - не менее трех (по числу наружных углов двух смежных отсеков с первыми переливными трубами) ППГАМ (27), размещенных на одинаковом расстоянии от двух смежных первых переливных труб (15) двух смежных между собой отсеков (10), в который уже сбросили загрязненную ОВ - пульпу (левый отсек на фиг. 1) и в который сбрасывают в настоящее время (нижний отсек на фиг. 1) пульпу (хвосты обогащения ОФ).
Устройство также содержит несколько - не менее четырех (по числу прямолинейных участков второго пульповода, по числу сторон хвостохранилища), идентичных друг другу по своему функциональному назначению, НАМ (28), установленных на прямолинейных участках второго пульповода (7) обязательно до соответствующих выпусков (8) второго пульповода (7).
При этом каждый из МПГАМ (26) содержит (фиг. 3): первый водонепроницаемый корпус (29), идентичные друг другу несколько - не менее четырех (по числу сторон), первые якорные устройства (30), исключающие снос МПГАМ (26) с данной точки якорной стоянки, идентичные друг друга несколько - не менее пяти (по числу крупногабаритных гидроакустических излучателей), первые подъемно-опускающие устройства (31), исключающие потерю соответствующего гидроакустического излучателя при его постановке (выборке), первый водонепроницаемый лабораторный (ПВНЛП) павильон (32), исключающий попадание брызг на электронное оборудование (генераторы, усилители и т.д.), размещенные внутри ПВНЛП (32), с первым промышленным кондиционером (33), обеспечивающим поддержание внутри ПВНЛП (32) установленной для электронного оборудования температуры воздуха (например, 15-25°С) и установленной для электронного оборудования относительной влажности воздуха (например, 50-70%).
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
МПГАМ (26) также содержит: первый гидроакустический канал (34) формирования, усиления и излучения широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω, включающий в себя последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее 4-х каналов, генератор (35) широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДС на частоте соь первый многоканальный - по числу каналов генератора (36), усилитель мощности (36) широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω, и несколько - не менее четырех (по всем бортам МПГАМ), первых направленных вперед-вниз широкополосных импульсных гидроакустических излучателей (37) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω размещенных при помощи соответствующих подъемно-опускающих устройств (31) в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды в нижней части отсека (11) ~4,0 м; первый гидроакустический канал (38) формирования, усиления и излучения широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, включающий в себя последовательно электрически соединенные: первый генератор (39) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, первый усилитель мощности (40) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f и первый ненаправленный в горизонтальной плоскости гидроакустический излучатель (41) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f размещенный при помощи соответствующего первого подъемно-опускающего устройства (31) в самом нижнем слое воды - на горизонте -3,5 м при уровне воды в нижней части отсека (11) ~4,0 м; гидроакустический канал (42) формирования, усиления и излучения непрерывных сигналов ЗДЧ на частоте f, включающий в себя последовательно электрически соединенные: многоканальный - не менее двух каналов, генератор (43) непрерывных сигналов ЗДЧ на частоте f, многоканальный - по числу каналов генератора (43), усилитель мощности (44) непрерывных сигналов ЗДЧ на частоте f и несколько - по числу каналов усилителя мощности (44), идентичных друг другу ненаправленных в горизонтальной плоскости гидроакустических излучателей (45) непрерывных сигналов ЗДЧ на частоте f, размещенных при помощи первого подъемно-опускающего устройства (31) первого гидроакустического канала (38) в верхне-среднем - на горизонте ~1,5 м при уровне воды в нижней части отсека (11) ~4,0 м, и в нижне-среднем - на горизонте ~2,5 м при уровне воды в нижней части отсека (11) ~4,0 м.
При этом каждый из ППГАМ (27) содержит (фиг. 4): второй водонепроницаемый корпус (46), автономный источник (АИЭП) электропитания (47), вторые подъемно-опускающие устройства (48), исключающие потерю соответствующего гидроакустического излучателя при его постановке (выборке), второй водонепроницаемый лабораторный (ВВНЛП) павильон (49), исключающий попадание брызг воды на электронное оборудование, размещенное внутри ВВНЛП (49), со вторым промышленным кондиционером (50), обеспечивающим поддержание внутри ВВНЛП (49) установленной для электронного оборудования температуры воздуха и установленной для электронного оборудования относительной влажности воздуха.
2
2
2
2
3
3
3
3
ППГАМ (27) также содержит: второй гидроакустический канал (51) формирования, усиления и излучения широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее 4-х каналов, генератор (52) широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДС на частоте ω, второй многоканальный - по числу каналов генератора (52), усилитель мощности (53) широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω и несколько - не менее четырех (по всем бортам ППГАМ), вторых направленных вперед-вниз широкополосных импульсных гидроакустических излучателей (54) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω, размещенных при помощи соответствующих вторых подъемно-опускающих устройств (48) в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды в районе установки ВПГАМ (27) ~4,0 м; второй гидроакустический канал (55) формирования, усиления и излучения широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй генератор (56)широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, второй усилитель мощности (57) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f и ненаправленный в горизонтальной плоскости второй гидроакустический излучатель (58) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, размещенный при помощи соответствующего второго подъемно-опускающего устройства (48) в самом нижнем слое воды - на горизонте ~3,5 м при уровне воды в районе ~4,0 м; гидроакустический канал (59) формирования, усиления и излучения непрерывных сигналов УЗДЧ на частоте F, включающий в себя последовательно электрически соединенные: многоканальный - не менее двух каналов, генератор (60) непрерывных сигналов УЗДЧ на частоте F, многоканальный - по числу каналов генератора (60), усилитель мощности (61) непрерывных сигналов УЗДЧ на частоте F и несколько - по числу каналов усилителя мощности (61), идентичных друг другу ненаправленных в горизонтальной плоскости гидроакустических излучателей (62) непрерывных сигналов ЗДЧ на частоте F, размещенных при помощи соответствующего второго подъемно-опускающего устройства (48) второго гидроакустического канала (55) в верхне-среднем - на горизонте ~1,5 м при уровне воды в районе ~4,0 м, и в нижне-среднем - на горизонте ~2,5 м при уровне воды в районе ~4,0 м.
4
4
4
4
При этом каждый из НАМ (28) содержит (фиг. 2): третий водонепроницаемом (ТВНП) павильон (63) с третьим промышленным кондиционером (64) и с третьим гидроакустическим каналом (65) формирования, усиления и излучения широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, включающим в себя последовательно электрически соединенные: третий генератор (66) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, третий усилитель мощности (67) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, а также направленный - вдоль второго соответствующего прямолинейного участка второго пульповода (7), гидроакустический излучатель (68) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f.
Каждый из НАМ (28) также содержит: герметичный корпус (69) с звукопрозрачной передней крышкой (70), заполненный изнутри чистой (без примесей) водой (71), а снаружи зачехленный (укрытый) утеплителем (72), исключаемым замерзание чистой воды (71) в зимний период; первое крепление (73) для фиксации направленного гидроакустического излучателя (68) внутри герметичного корпуса (69) при его максимальном удалении от звукопрозрачной передней крышки (70); второе крепление (74) для фиксации герметичного корпуса (69) НАМ (28) на прямолинейном участке второго пульповода (7).
На фиг. 5 схематически иллюстрируется принципы: формирования в данном отсеке (11) и в данном районе центральной части (16) хвостохранилище (10) двух (первый рубеж - из двух МПГАМ, установленных на якорях в отсеке, второй рубеж - из одного ППГАМ, находящегося в заданном районе центральной части хвостохранилища) уловных гидроакустических рубежей безреагентной очистки ОВ от ССШЧ; исключения прямоточного движения ОВ из района сброса в район перелива путем: противоположного (по отношению к району сброса пульпы) перелива верхнего слоя предварительно осветленной ОВ с отсека (11) в центральную часть (16) хвостохранилища (10), предварительной (например, на этапе строительства существующих отсеков и строительсива хвостохранилища, в целом) отсыпки преграждающих дамб (17), противоположного (по отношению к району сброса предварительно осветленной воды из отсека) перелива верхнего слоя грубо осветленной ОВ из центральной части (16) хвостохранилища (10) в пруд-отстойник (18); соответствующего закрытия (открытия) первых механических задвижек (9) и вторых механических задвижек (21).
При этом: индексами: I, II, III и IV, а также пунктирными линиями обозначены, соответственно, первый (обязательный) и второй (желательный) -на базе АПГАМ (26), третий (обязательный) и четвертый (желательный) - на базе ППГАМ (27) условные гидроакустические рубежи безреагентной очистки ОВ от ССШЧ; индексами «О» и «З», соответственно, открытые и закрытые положения первых механических задвижек (9) и вторых механических задвижек (21); волнистой линией - оптимальная траектория движения оборотной воды в процессе ее безреагентной очистки от ССШЧ.
Способ безреагентной очистки ОВ от ССШЧ реализуют следующим образом (фиг. 1 - фиг. 5).
В процессе производственной деятельности (например, добыча алмазов и т.д.) из алмазосодержащей трубки (1) - карьера округлой формы, при помощи транспортера (2) - автомобилей высокой грузоподъемности, алмазосодержащую руду (3), подают на ОФ (4).
Одновременно с этим, из пруда-отстойника (18) хвостохранилища (10), через водозаборных (ВК) колодец (22), при помощи первого водовода (23), водяного насоса (24) и второго водовода (25), полностью очищенную от ССШЧ (тонко осветленную ОВ) ОВ подают на ОФ (4).
кд
кд
сд
сд
тд
тд
Одновременно с этим загрязненную ОВ - пульпу (хвосты обогащения ОФ), содержащую: крупно дисперсные (КД) ССШЧ размером l - более 50 мкм и массой m, среднедисперсные (СД) ССШЧ размером l - от 5 мкм до 50 мкм и массой m, а также тонкодисперсные (ТД) ССШЧ размером l - менее 5 мкм и массой m с выхода ОФ (4), благодаря первому пульповоду (5), шламовому насосу (6) и второму пульповоду (7) с рассредоточенными по его длине выпусками (8) - идентичными друг другу стальными трубами меньшего, чем у второго пульповода (7) диаметрами, сбрасывают в один из углов (например, в левый на фиг. 5) одного из нескольких (например, в левый отсек на фиг. 1) - не менее четырех, идентичных друг другу по своему функциональному назначению отсеков (11) хвостохранилища (10).
Следует отметить, что ССШЧ, находящиеся в загрязненной ОВ, с одной стороны, отличаются незначительными размерами (-70% ССШЧ представлены классом «-5,0 мкм»), а, во-вторых, обладают способностью многократно (до 20 раз и более) увеличиваться в своих размерах в воде (способны разбухать в воде).
4
Поэтому, с целью уменьшения доли ТД ССШЧ в общей доле ССШЧ, содержащихся в сбрасываемой в соответствующий отсек загрязненной ОВ (пульпе), вдоль соответствующего прямолинейного участка второго пульповода (7), разворачивают НАМ (28), содержащий ТВНП (63) с третьим промышленным кондиционером (64), обеспечивающим поддержание внутри ТВНП (63) установленной для электронного оборудования температуры воздуха и установленной для электронного оборудования относительной влажности воздуха. При этом: герметичный корпус (69) НАМ (28) с звукопрозрачной передней крышкой (70) - для обеспечения более эффективной работы гидроакустического излучателя (68) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, заполненный изнутри чистой водой (71) - для обеспечения работы гидроакустического излучателя (68), а снаружи зачехленный (укрытый) утеплителем (72), исключающим замерзание чистой воды (71) в зимний период, при помощи второго крепления (74), механически фиксируют герметичный корпус (69) НАМ (28) на прямолинейном участке второго пульповода (7); гидроакустический излучатель (68), при помощи первого крепления (73), жестко фиксируют внутри герметичного корпуса (69) при его (излучателе) максимальном удалении от звукопрозрачной передней крышки (70).
4
В свою очередь с помощью последовательно электрически соединенных: третьего генератора (66), третьего усилителя мощности (67) и направленного (вдоль герметичного корпуса НАМ и вдоль соответствующего прямолинейного участка второго пульповода, в целом) гидроакустического излучателя (68) третьего гидроакустического канала (65), осуществляют формирование, усиление и направленное излучение широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f.
4
В результате, под воздействием широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, осуществляют акустическую коагуляцию существенной (~30%) части ССШЧ - путем механического (акустического) преодоления барьерного расстояния (обусловленного однотипными поверхностными зарядами у ССШЧ) между ССШЧ и присоединения (прикрепления) менее крупных и более подвижных ТД ССШЧ, к более крупным и менее подвижным СД ССШЧ и КД ССШЧ, а также СД ССШЧ к КД ССЩЧ..
В дальнейшем - после сброса, таким образом акустически обработанной пульпы (загрязненной ОВ) в соответствующий отсек (11) хвостохранилища (10), акустически коагулированные ССШЧ значительно быстрее (по сравнению с исходными) выпадают в осадок под действием возросшей силы гравитации, а осадок, сформированный из акустически коагулированных частиц, становится более (например, по сравнению с гравитационно сформированным осадком) плотный в районе сброса пульпы в соответствующий отсек (11) хвостохранилища (11).
Однако значительная часть (более 70%) ТД ССШЧ и существенная часть (более 50%) СД ССШЧ по-прежнему остаются в пульпе в свободном (акустически не прикрепленными к более крупным ССШЧ) состоянии и не позволяют в дальнейшем обеспечить (без дополнительной их коагуляции) требуемое качество очистки (осветления) ОВ. При этом сформированный такими ССШЧ осадок является рыхлым - занимает большой полезный объем и способен быстро (в течение нескольких десятков минут) даже при относительно слабом (скорость ветра 3-5 м/с) ветре подняться со да на горизонт водозабора.
Поэтому, для повышения качества очистки (осветления) ОВ, уплотнения (сгущения) осадка и исключения прямоточного движения: загрязненной ОВ - от района сброса пульпы и грубо очищенной ОВ - из центральной части хвостохранилища (10), последнее заранее (на этапе строительстве) разделяют водоупорными дамбами (внешними, внутренними и боковыми) на отсеки (11) - снаружи, а фильтрационными дамбами (19) - внутри. При этом в центральной части (16) хвостохранилища (10) также заранее отсыпают преграждающие дамбы (17), которые в дальнейшем станут, в том числе с учетом рельефа местности, частями планируемых к строительству новых водоупорных дамб.
Одновременно с этим: при помощи соответствующих якорных устройств (30), несколько - не менее 8 шт. (по 2 шт. во внутренней части уже заполненного пульпой отсека - в районе двух первых переливных труб и по 2 шт. во внутренней части заполняемого пульпой оттеска - в районе первых двух переливных труб) идентичные друг другу по своему функциональному предназначению МПГАМ (26) установленных в отсеках (10) на расстоянии в несколько (не менее трех) сотен метров друг от друга и на расстоянии не более 100 м от внутренних водоупорных дамб (13), в который уже сбросили загрязненную ОВ - пульпу (левый отсек на фиг. 1) и в который сбрасывают в настоящее время (нижний отсек на фиг. 1) пульпу (хвосты обогащения ОФ); несколько - не менее 3 шт. (по числу наружных углов двух смежных отсеков с первыми переливными трубами) ППГАМ (27), размещают на одинаковом расстоянии от двух смежных первых переливных труб (15) двух смежных между собой отсеков (10), в который уже сбросили загрязненную ОВ - пульпу (левый отсек на фиг. 1) и в который сбрасывают в настоящее время (нижний отсек на фиг. 1) пульпу (хвосты обогащения ОФ).
В свою очередь: на каждом из МПГАМ (26), при помощи нескольких - не менее 5 шт., первых подъемно-опускающих устройств (31), а также на каждом из ППГАМ (27), при помощи нескольких - не менее 5 шт., вторых подъемно-опускающих устройств (48), размещают на соответствующих горизонтах соответствующие гидроакустические излучатели.
1
При этом с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (35), первого многоканального (по числу каналов генератора) усилитель мощности (36) и нескольких (не менее четырех - по одному на каждый борт МИГАМ) первых направленных вперед-вниз широкополосных импульсных гидроакустических излучателей (37), размещенных при помощи соответствующих подъемно-опускающих устройств (31) в верхнем слое воды (на горизонте ~1,0 м при уровне воды в нижней части отсека ~4,0 м) первого гидроакустического канала (34) МПГАМ (26) осуществляют формирование, усиление и направленное вперед-вниз излучение широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω.
Под воздействием широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте coi осуществляют: акустическое осаждение акустическое уплотнение осадка и акустическое уплотнение тел водоупорных дамб соответствующего отсека - в первую очередь; акустическую коагуляцию ССШЧ (в первую очередь СД ССШЧ), акустическую дегазацию сброшенной в отсек загрязненной ОВ, а также акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных разнодисперсных ССШЧ в секторах акустического воздействия - во вторую очередь.
1
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: первого генератора (39), первого усилитель мощности (40) и первого ненаправленного в горизонтальной плоскости гидроакустического излучателя (41), размещенного при помощи соответствующего первого подъемно-опускающего устройства (31) в самом нижнем слое воды (на горизонте ~3,5 м при уровне воды в нижней части отсека ~4,0 м) первого гидроакустического канала (38) осуществляют формирование, усиление и излучение широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f.
1
Под воздействием широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f осуществляют: акустическую коагуляцию ССШЧ (в первую очередь СД ССШЧ) - в первую очередь; акустическую дегазацию сброшенной в отсек загрязненной ОВ - во вторую очередь.
2
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: многоканального (не менее двух каналов) генератора (43), многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (44) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу ненаправленных в горизонтальной плоскости гидроакустических излучателей (45), размещенных при помощи первого подъемно-опускающего устройства (31) первого гидроакустического канала (38) в верхне-среднем (на горизонте ~1,5 м при уровне воды в нижней части отсека ~4,0 м), и в нижне-среднем (на горизонте ~2,5 м при уровне воды в нижней части отсека ~4,0 м) гидроакустического канала (42) МПГАМ (26) осуществляют формирование, усиление и излучение непрерывных сигналов ЗДЧ на частоте f.
2
Под воздействием непрерывных сигналов ЗДЧ на частоте f осуществляют, в первую очередь, акустическую коагуляцию СД ССШЧ.
1
1
2
В результате воздействия на загрязненную ОВ (пульпу) гидроакустическими волнами на частотах ω, f и f осуществляют: локальную (в радиусе: единицы-десятки метров от соответствующего гидроакустического излучателя) акустическую дегазацию (путем искусственного роста и схлопывания растворенных или свободных газовых пузырьков в процессе управляемой акустической кавитации) пульпы (происходит обратный разбуханию ССШЧ в воде физический процесс); секторную (в секторе 60-90 градусов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также на удалении - до 100 м и более от соответствующего гидроакустического излучателя) акустическую коагуляцию (в результате новые агрегоры ССШЧ обладают большей масс-сой и быстрее выпадают в осадок под воздействием даже только силы гравитации), секторное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ (в результате исходные и ранее акустически коагулированные ССШЧ придавливаются в нижние слои воды и вдавливаются в уже сформированный осадок), секторное уплотнение сапонитсодержащего осадка (в результате капельки воды выдавливаются наружу из микропространств между ССШЧ) и т.д.
В дальнейшем (фиг. 1 и фиг. 5) предварительно очищенную от ССШЧ таким образом ОВ по максимально длинному пути (слева - направо на фиг. 5) направляют от района сброса (с соответствующего выпуска второго пульповода) в данный отсек (11) до района ее (ОВ) перелива из данного отсека (11) в центральную часть (16) хвостохранилища (10). Однако предварительно очищенная от ССШЧ ОВ еще содержит: незначительную часть - менее 30%, СД ССШЧ, существенную часть - более 50%, ТД ССШЧ и значительную часть - более 70% коллоидных ССШЧ.
2
Для минимизации содержания ССШЧ в ОВ, при помощи последовательно электрически соединенных: второго многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (52), второго многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (53) и нескольких (не менее четырех - по одному на каждом борту ППГАМ) вторых направленных вперед-вниз широкополосных импульсных гидроакустических излучателей (54), размещенных при помощи соответствующих вторых подъемно-опускающих устройств (48) в верхнем слое воды (на горизонте ~1,0 м при уровне воды в районе установки ППГАМ ~4,0 м) второго гидроакустического канала (51) ППГАМ (27) осуществляют формирование, усиление и излучение широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω.
2
Под воздействием широкополосных импульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω осуществляют: акустическое осаждение, акустическое уплотнение осадка и акустическое уплотнение тел внутренних водоупорных дамб соответствующего отсека - в первую очередь; акустическую коагуляцию ССШЧ (в первую очередь ТД ССШЧ), акустическую дегазацию сброшенной из отсека в центральную часть хвостохранилища предварительно очищенной ОВ, а также акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных разнодисперсных ССШЧ в секторах акустического воздействия - во вторую очередь.
3
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: второго генератора (56), второго усилителя мощности (57) и ненаправленного в горизонтальной плоскости второй гидроакустического излучателя (58), размещенного при помощи соответствующего второго подъемно-опускающего устройства (48) в самом нижнем слое воды (на горизонте ~3,5 м при уровне воды в районе ~4,0 м) второго гидроакустического канала (55) ППГАМ (27) осуществляют формирование, усиление и излучение широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f.
3
Под воздействием широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f осуществляют: акустическую коагуляцию ССШЧ (в первую очередь ТД ССШЧ) - в первую очередь; акустическую дегазацию сброшенной из отсека предварительно очищенной ОВ, а также акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных разнодисперс-ных ССШЧ в секторах акустического воздействия - во вторую очередь.
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенные: многоканального (не менее двух каналов) генератора (60), многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (61) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) ненаправленных в горизонтальной плоскости гидроакустических излучателей (62), размещенных при помощи соответствующего второго подъемно-опускающего устройства (48) второго гидроакустического канала (55) в верхне-среднем (на горизонте ~1,5 м при уровне воды в районе ~4,0 м) и в нижне-среднем (на горизонте ~2,5 м при уровне воды в районе ~4,0 м) горизонтах гидроакустического канала (59) ППГАМ (27) осуществляют: формирование, усиление и излучение непрерывных сигналов УЗДЧ на частоте F.
Под воздействием непрерывных сигналов УЗДЧ на частоте F осуществляют, в первую очередь, акустическую коагуляцию ТД ССШЧ.
2
3
4
В результате воздействия на предварительно очищенную в соответствующем отсеке (11) хвостохранилища (10) ОВ гидроакустическими волнами на частотах ω, f и f осуществляют: локальную (в радиусе: единицы-десятки метров от соответствующего гидроакустического излучателя) акустическую дегазацию ОВ (в результате происходит обратный разбуханию ССШЧ в воде физический процесс); секторную (в секторе 60-90 градусов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также на удалении - до 100 м и более от соответствующего гидроакустического излучателя) акустическую коагуляцию (в результате новые агрегоры ССШЧ обладают большей массой и быстрее выпадают в осадок под воздействием даже только силы гравитации), секторное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ (в результате исходные и ранее акустически коагулированные ССШЧ придавливаются в нижние слои воды и вдавливаются в уже сформированный осадок), секторное уплотнение сапонитсодержащего осадка (в результате капельки воды выдавливаются наружу из микропространств между ССШЧ) и т.д.
В дальнейшем (фиг. 1 и фиг. 5) предварительно очищенную от ССШЧ таким образом ОВ по максимально длинному пути (снизу - вверх на фиг. 5) направляют от района ее сброса из соответствующего отсека (11) хвостохранилища (10) до района ее (ОВ) перелива из центральной части (16) хвостохранилища (10) в пруд-отстойник (18) хвостохранилища (10). Однако грубо очищенная ОВ еще содержит: незначительную часть - менее 30%, ТД ССШЧ и существенную часть - более 50%, коллоидных ССШЧ.
Для исключения этого трижды (во втором пульповоде, на входе в отсек и на выходе из отсека) акустически обработанную воду направляют из центральной части (16) в пруд-отстойник (18) хвостохранилища (10) по максимально протяженному пути (на фиг. 5 - с правого угла нижнего отсека - в левый угол верхней фильтровальной дамбы пруда-отстойника). В результате ранее акустически коагулированные ССШЧ, либо выпадают в осадок - под действием возросшей у них силы тяжести, либо задерживаются в телах внешних фильтрационных дамб (19).
В результате практически полностью очищенную ОВ, содержащую лишь незначительное (менее 0,5 г/л) количество ТД ССШЧ и коллоидных ССЧШ, благодаря водному насосу (24) из ВК (22) по первому водоводу (23) и второму водоводу (25) направляют на ОФ (4).
В дальнейшем, по мере заполнения твердыми частями пульпы (загрязненной ОВ) левой части нижнего отсека (фиг. 5): первый (левый) выпуск (8) перекрывают (переводят в положение «З») и открывают (переводят в положение «О») ранее закрытый второй (правый) выпуск (8) из второго пульповода (7); перекрывают правую первую переливную трубу (15) из отсека (11) и открывают левую первую переливную трубу (15) из отсека (11).
В дальнейшем, по мере заполнения твердыми частями пульпы (загрязненной ОВ) нижнего отсека (11) на фиг. 1 (при этом в левом отсеке на фиг. 1, после слива всего объема предварительно осветленной, электронное и акустическое оборудование демонтируют - в интересах минимизации используемого в процессе реализации разработанного способа акустического и электронного оборудования, и устанавливают его в правом отсеке на корпусах пустых АМГАМ - без акустического и электронного оборудования, находящихся там в заданных точках якорных стоянок), переходят на заполнения твердыми частями пульпы правого отсека на фиг. 1 (при этом в нижнем отсеке на фиг. 1 осуществляли отстаивание и слив всего объема предварительно осветленной ОВ).
Для этого: перекрывают (переводят в положение «З») первую механическую задвижку (9) и направляют пульпу мимо верхнего отсека (11) в правый отсек (11) на фиг. 1 - для минимизации длины перекачиваемой пульпы по второму пульповоду (7); отключают НАМ (28), установленный на нижнем участке второго пульповода (7) и включают в работу НАМ (28), установленный на правом участке второго пульповода (7); первый по движению пульпы выпуск (8) продолжают оставлять закрытым (в положении «З») и открывают (переводят в положение «О») ранее также закрытый второй по движению пульпы выпуск (8) из правого (на фиг. 1) участка второго пульповода (7); продолжают оставлять перекрытым нижнюю на правом отсеке (11) первую переливную трубу (15) из отсека (11) и открывают (переводят в положение «О») верхнюю на правом отсеке (11) первую переливную трубу (15) из отсека (11); перекрывают (переводят в положение «З») верхнюю на фиг. 1 вторую переливную трубу (20) при помощи соответствующей ей второй механической задвижки (21) и открывают (переводят в положение «О») левую на фиг. 1 вторую переливную трубу (20) при помощи соответствующей ей второй механической задвижки (21) и т.д.
При этом:
1. Эффективное (быстрое и качественное) разделение на две фазы (жидкое и твердое) пульпы обеспечивают за счет того, что:
- осуществляют предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся еще в пульпе (загрязненной ОВ), перемещаемой по оконечному прямолинейному участку второго пульповода;
- осуществляют акустическую дегазацию пульпы, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилища;
- осуществляют акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ (в первую очередь - оставшихся еще акустически не коагулированными) в пульпе, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилища;
- осуществляют акустико-гравитационно-гидродинамическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ, движущихся по телу пляжа - самой верхней части отсека (района сброса пульпы);
- осуществляют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки, соответственно, МПГАМ и ППГАМ в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища;
- осуществляют гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах соответствующего отсека и центральной части хвостохранилища (без МПГАМ и ИНГАМ) и т.д.
2. Эффективное (быстрое и качественное) осветление (очистку ОВ от ССШЧ) ОВ обеспечивают за счет того, что:
- осуществляют предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся еще в пульпе, перемещаемой по оконечному прямолинейному участку второго пульповода;
- осуществляют акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в пульпе, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилища;
- осуществляют акустико-гравитационно-гидродинамическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ, движущихся по телу пляжа - самой верхней части отсека (района сброса пульпы);
- осуществляют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки, соответственно, МПГАМ и ППГАМ в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища;
- осуществляют гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах соответствующего отсека и центральной части хвостохранилища без МПГАМ и ППГАМ, а также в пруду-отстойнике хвостохранилища;
- очистку ОВ осуществляют в пять этапов: в пульповоде, в районе сброса пульпы в отсек, в районе переливных труб из отсека, в центральной части хвостохранилища и в пруду-отстойнике хвостохранилища и т.д.
3. Эффективное (быстрое и качественное) уплотнение сапонитсодержащего осадка на КН обеспечивают за счет того, что:
- осуществляют предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся еще в пульпе, перемещаемой по оконечному прямолинейному участку второго пульповода;
- осуществляют акустическую дегазацию пульпы, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилища;
- осуществляют акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в пульпе, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляют акустико-гравитационно-гидродинамическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ, движущихся по телу пляжа - самой верхней части отсека (района сброса пульпы);
- осуществляют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки, соответственно, МПГАМ и ППГАМ в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища и т.д.
4. Качественное уплотнение тел всех водоупорных дамб соответствующего отсека хвостохранилища обеспечивают за счет того, что:
- осуществляют предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в еще пульпе перемещаемой по оконечному прямолинейному участку второго пульповода;
- осуществляют акустическую дегазацию пульпы, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляют акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в пульпе, сброшенной в верхнюю часть отсека хвостохранилиша;
- осуществляют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки, соответственно, МПГАМ и ППГАМ в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища;
- осуществляют акустическое уплотнение всех тел водоупорных дамб соответствующего отсека хвостохранилища путем направленного излучения в их сторону акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ и т.д.
5. Относительную простоту способа обеспечивают за счет того, что:
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых электронных приборов, а также гидроакустических (в том числе снятых с вооружения, что дополнительно способствует конверсии предприятий военно-промышленного комплекса) излучателей;
- 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 соответствующего отсека, поэтому не требуется специального времени для прекращения очистки ОВ и технического обслуживания устройства и т.д.
6. Минимальные финансово-временные затраты обеспечивают за счет того, что:
- многократно уменьшают площадь земель, отводимых под строительство очистного сооружения (используют малогабаритные отсеки вместо крупногабаритного хвостохранилища);
- очистку ОВ осуществляют в пять этапов: в пульповоде, в районе сброса пульпы в отсек, в районе переливных труб из отсека, в центральной части хвостохранилища и в пруду-отстойнике хвостохранилища;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых электронных приборов и гидроакустических излучателей;
3
- энергопотребление электронных приборов устройства, реализующего раз-работанный способ, относительно небольшое (менее 1 Вт/м ОВ);
- время на монтаж оборудования в одном отсеке не превышает 1 суток;
- техническое обслуживание оборудования осуществляют с большой дискретностью и непосредственно в процессе работы отсека хвостохранилища, поэтому не требуется специального времени для прекращения процессов безреагентной очистки сапонитсодержащей воды и т.д.
7. Медицинскую безопасность для человека обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключается использование химических реагентов для очистки сапонитсодержащей воды;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых и медицински сертифицированных приборов;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляют автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);
- параметры (частота, амплитуда акустического давления и т.д.) гидроакустических волн являются медицински безопасными для человека и т.д.
8. Экологическую безопасность для ОПС обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключается использование химических реагентов для очистки сапонитсодержащей воды;
- гидроакустическим способом уплотняют осадок в соответствующем отсеке хвостохранилища, что исключает дренажирование сапонитсодержащей воды из данного отсека;
- гидроакустическим способом уплотняют тела всех водоупорных дамб соответствующего отсека хвостохранилища, что исключает дренажирование сапонитсодержащей воды из данного отсека;
- параметры (частота, амплитуда акустического давления и т.д.) гидроакустических волн являются экологически безопасными для ОПС в целом и т.д.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
1. Вместо хвостохранилища используют: отсеки хвостохранилища (участки хвостохранилища вдоль его внешней границы, ограниченные со всех сторон водоупорными дамбами с пространственно разнесенными и отдельно перекрываемыми переливными трубами на внутренних дамбах), пруд-отстойник (внутреннюю часть хвостохранилища, ограниченную со всех сторон фильтровальными дамбами с переливными трубами), а также центральную часть хвостохранилища (участок хвостохранилища, ограниченный: снаружи - водоупорными дамбами отсеков хвостохранилища, а внутри - фильтровальными дамбами пруда-отстойника).
2. Очистку ОВ дополнительно осуществляют в движущемся потоке ОВ.
3. Излучение БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ дополнительно осуществляют в непрерывном режиме.
4. Акустическое воздействие на ОВ осуществляют на оконечном прямолинейной участке пульповода от ОФ к хвостохранилищу.
5. Акустическое воздействие на ОВ осуществляют внутри и снаружи отсеков хвостохранилища с пространственно рассредоточенными и отдельно перекрываемыми переливными трубами на внутренних дамбах.
6. Дополнительно в районе сброса ОВ из пульповода в отсеки, а также внутри и снаружи отсеков хвостохранилища с пространственно рассредоточенными и отдельно перекрываемыми переливными трубами используют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ - путем направленного сверху-вниз излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ.
7. Дополнительно в отсеках хвостохранилища осуществляют акустическое уплотнение тел всех водоупорных дамб отсеков - путем непрерывного излучения БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ.
8. Дополнительно используют гидравлическое перемешивание ОВ на оконечном прямолинейной участке пульповода от ОФ к хвостохранилищу.
9. Дополнительно используют гидравлическое перемешивание ОВ с одновременным акустическим воздействием на нее в районе переливных труб из отсеков хвостохранилища в центральную часть хвостохранилища.
10. Дополнительно ОВ в отсеках хвостохранилища и в центральной части хвостохранилища направляют по максимально протяженным траекториям движения от районов ее сброса к районам ее водозабора путем, соответственно, использования пространственно рассредоточенных и отдельно перекрываемых переливных труб и преграждающих дамб (участков будущих водонепроницаемых дамб планируемых к строительству отсеков).
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: 1, 4, 5, 6 и 9 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки ОВ от ССШЧ.
Признаки: 7 и 10 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки ОВ от ССШЧ. В то же время известно: для признака 7 - использование импульсно излучаемых БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ для акустического уплотнения осадка, тел водоупорных дамб и осветления воды; для признака 10 - использование максимально протяженных траекторий движения ОВ от района ее сброса к району ее водозабора в интересах охлаждения ОВ.
Признаки: 2, 3 и 8 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 - эффективно (быстро и качественно) разделять на две фазы (жидкое и твердое) пульпу; эффективно (быстро и качественно) очищать (осветлять) ОВ; эффективно (быстро и качественно) уплотнять осадок; качественно уплотнять тела наружных водоупорных дамб отсеков хвостохранилища, относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах 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 безреагентной очистки ОВ производились: в период 2002-2006 гг. - на промышленных участках (добыча платины) «Пенистый» и «Левтыринываям» ЗАО «Коряк-геолдобыча», расположенных в долинах нерестовых рек: Левтыринываям, Ветвей и Вывенка (Россия, п-ов Камчатка) по очистке оборотных и сточных вод; в 2010-2011 гг. - на береговом предприятии СП «Вьетсовпетро» по очистке производственных вод; в 2013-2013 гг. в ОАО «Севералмаз» (Россия, Архангельская обл.) по очистке оборотных и сточных вод.
На фиг. 6 - фиг. 11 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа безреагентной очистки ОВ от ССШЧ.
0
При этом: на фиг. 6 представлены результаты - в виде соответствующих гистограмм, безреагентной, поэтапной (0 - в районе сброса пульпы, I - на выходе из отсека хвостохранилища; II - на выходе из центральной части хвостохранилища, III - на выходе из пруда-отстойника) очистки ОВ (исходная концентрация ССШЧ SS=250 г/л) с помощью разработанного способа (гистограммы, выделенные сплошной линией) и с помощью способа-прототипа (гистограммы, выделенные пунктирной линией).
Как видно из фиг. 6: после первого этапа очистки ОВ содержание ССШЧ в ней было уменьшено с 250,0 г/л до 25,0 г/л - у способа-прототипа (эффективность очистки 90,0%) и с 250,0 г/л до 12,5 г/л - у разработанного способа (эффективность очистки 95,0%, выигрыш разработанного способа 5,0%); после второго этапа очистки ОВ содержание ССШЧ в ней было уменьшено с 250,0 г/л до 12,5 г/л - у способа-прототипа (эффективность очистки после 2-х этапов - 95,0%) и с 250,0 г/л до 5,0 г/л - у разработанного способа (эффективность очистки после двух этапов - 98,0%, выигрыш разработанного способа 2,0%); после третьего этапа очистки ОВ содержание ССШЧ в ней было уменьшено с 250,0 до 5,0 г/л - у способа-прототипа (эффективность очистки после 3-х этапов - 98,0%) и с 250,0 г/л до 0,5 г/л - у разработанного способа (эффективность очистки после 3-х этапов - 99,8%, выигрыш разработанного способа 1,8%).
Исходя из того, что требовалось (согласно технологии обогащения алмазов) уменьшить содержание ССШЧ в ОВ, подаваемой на ОФ, до 0,5 г/л, то способ-прототип не смог решить данную задачу. В то время как содержание ССШЧ в ОВ подаваемой на ОФ в процессе реализации разработанного способа составило 0,5 г/л (выигрыш разработанного способа - 10 раз: 5,0:0,5).
На фиг. 7 представлены, в виде соответствующих гистограмм, содержания ССШЧ в ОВ на выходе пруда-отстойника для разработанного способа (гистограммы, выделенные сплошной линией) и для способа-прототипа (гистограммы, выделенные пунктирной линией) при различной скорости ветра на очистном сооружении (0 - скорость ветра менее 5 м/с, I - скорость от 5 до 10 м/с, II - скорость от 10 до 15 м/с, III - скорость ветра от 15 до 25 м/с). Как видно из фиг. 7 разработанный способ, в первую очередь за счет более качественного уплотнения осадка, полностью обеспечивает выполнение требований регламента на качество очистки ОВ от ССШЧ (содержание ССШЧ в осветленной ОВ не более 0,5 г/л, при исходном содержании ССШЧ - 175 г/л) при всех скоростях ветра, в отличие от способа-прототипа.
На фиг. 8 представлены результаты безреагентного уплотнения ССО (исходное содержание ССШЧ в ОВ 79 г/л) для: разработанного способа (гистограммы, обозначенные сплошной линий), способа-прототипа (гистограммы, обозначенные пунктирной линией) и гравитационного метода (гистограммы, обозначенные точками). Как видно из фиг. 8: в процессе использования гравитационного метода содержание ССШЧ в осадке за 3 суток увеличилось с 79 г/л до 90 г/л (эффективность уплотнения осадка 1,14 раза), в процессе реализации способа-прототипа - с 79 г/л до 737 г/л (эффективность уплотнения осадка 9,32 раза), в процессе реализации разработанного способа - с 79 г/л до 790 г/л (эффективность уплотнения осадка 10 раз).
На фиг. 9 представлены результаты сравнительной оценки скорости (г/л / 1 час) очистки (осветления) верхнего слоя (20% от высоты столба воды (который переливают из отсека в центральную часть хвостохранилища, из центральной части хвостохранилища в пруд-отстойник, а также забирают из пруда-отстойника на ОФ) ОВ от ССШЧ для способа-прототипа (график, обозначенный цифрой 2) и разработанного способа (график, обозначенный цифрой 1).
Как видно из фиг. 9 в процессе реализации разработанного способа и способа-прототипа скорость очистки верхнего слоя загрязненной ОВ (пульпы) от ССШЧ (при их исходной концентрации -105 г/л / 1 час) приблизительно одинакова и равна ~3 г/л / 1 час. Однако в процессе возрастания концентрации ССШЧ в пульпе до 195 г/л скорость очистки верхнего слоя загрязненной ОВ (пульпы) от ССШЧ составляет: 12 г/л / 1 час - для разработанного способа и 9 г/л / 1 час - для способа-прототипа (выигрыш разработанного метода - 3 г/л /1 час, или 25%).
Таким образом:
1. Эффективное (быстрое и качественное) разделение на две фазы (жидкое и твердое) пульпы обеспечили за счет того, что:
- осуществляли предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся еще в пульпе, перемещаемой по оконечному прямолинейному участку пульповода;
- осуществляли акустическую дегазацию пульпы, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляли акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в пульпе, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляли акустико-гравитационно-гидродинамическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ, движущихся по телу пляжа - самой верхней части отсека (района сброса пульпы);
- осуществляли акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки плавучих гидроакустических модулей в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища;
- осуществляли гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах соответствующего отсека и центральной части хвостохранилища без плавучих гидроакустических модулей и т.д.
2. Эффективное (быстрое и качественное) осветление (очистку ОВ от ССШЧ) ОВ обеспечивали за счет того, что:
- осуществляли предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся еще в пульпе, перемещаемой по оконечному прямолинейному участку пульповода;
- осуществляли акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в пульпе, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляли акустико-гравитационно-гидродинамическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ, движущихся по телу пляжа - самой верхней части отсека (района сброса пульпы);
- осуществляли акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки плавучих гидроакустических модулей в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища;
- осуществляли гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах соответствующего отсека и центральной части хвостохранилища без плавучих гидроакустических модулей, а также в пруду-отстойнике хвостохранилища;
- очистку ОВ осуществляли в пять этапов: в пульповоде, в районе сброса пульпы в отсек, в районе переливных труб из отсека, в центральной части хвостохранилища и в пруду-отстойнике хвостохранилища и т.д.
3. Эффективное (быстрое и качественное) уплотнение сапонитсодержащего осадка на КН обеспечивали за счет того, что:
- осуществляли предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся еще в пульпе, перемещаемой по оконечному прямолинейному участку пульповода;
- осуществляли акустическую дегазацию пульпы, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляли акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в пульпе, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляли акустико-гравитационно-гидродинамическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ, движущихся по телу пляжа - самой верхней части отсека (района сброса пульпы);
- осуществляли акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки плавучих гидроакустических модулей в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища и т.д.
4. Качественное уплотнение тел всех водоупорных дамб соответствующего отсека хвостохранилища обеспечивали за счет того, что:
- осуществляли предварительную акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся еще в пульпе, перемещаемой по оконечному прямолинейному участку пульповода;
- осуществляли акустическую дегазацию пульпы, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляли акустическую коагуляцию разнодисперсных ССШЧ, находящихся в пульпе, сброшенной в верхнюю часть соответствующего отсека хвостохранилиша;
- осуществляли акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ССШЧ в районах установки плавучих гидроакустических модулей в соответствующем отсеке и в прилегающей к нему центральной части хвостохранилища;
- осуществляли акустическое уплотнение всех тел водоупорных дамб соответствующего отсека хвостохранилища путем направленного излучения в их сторону акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ и т.д.
5. Относительную простоту способа обеспечивали за счет того, что:
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных приборов, а также гидроакустических (в том числе снятых с вооружения;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляли автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);
- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретностью (раз в 7 суток), и непосредственно в процессе работы соответствующего отсека хвостохранилища и т.д.
6. Минимальные финансово-временные затраты обеспечили за счет того, что:
- многократно уменьшали площадь земель, отводимых под строительство очистного сооружения;
- очистку ОВ осуществляли в пять этапов: в пульповоде, в районе сброса пульпы в отсек, в районе переливных труб из отсека, в центральной части хвостохранилища и в пруду-отстойнике хвостохранилища;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных приборов и гидроакустических излучателей;
3
- энергопотребление электронных приборов устройства, реализующего разработанный способ, было относительно небольшим (0,5 Вт/м ОВ);
- время на монтаж оборудования в одном отсеке хвостохранилища не превышало 1 суток;
- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретностью и непосредственно в процессе работы отсека и т.д.
7. Медицинскую безопасность для человека обеспечили за счет того, что:
- полностью исключали использование химических реагентов для очистки сапонитсодержащей воды;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых и медицински сертифицированных приборов;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляли автоматически и полуавтоматически (без постоянного присутствия обслуживающего персонала);
- параметры (частота, амплитуда акустического давления, форма сигналов и т.д.) гидроакустических волн являлись медицински безопасными для человека и т.д.
8. Экологическую безопасность для ОПС обеспечили за счет того, что:
- полностью исключали использование химических реагентов для очистки сапонитсодержащей воды;
- гидроакустическим способом уплотняли осадок в соответствующем отсеке хвостохранилища, что исключало дренажирование сапонитсодержащей воды из данного отсека;
- гидроакустическим способом уплотняли тела всех водоупорных дамб соответствующего отсека хвостохранилища, что исключало дренажирование сапонитсодержащей воды из данного отсека;
- параметры (частота, амплитуда акустического давления, форма сигналов и т.д.) гидроакустических волн являлись экологически безопасными для ОПС в целом и т.д.