СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ, ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И СОЛЕЙ
METHOD OF WASTE WATER NONCHEMICHAL PURIFICATION FROM SUSPENDED SOLIDS, HEAVY METALS AND SALTS

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для: безреагентной очистки от взвешенных веществ (ВВ) и коллоидных частиц (КЧ) - с размером частиц менее 0,5 мкм, а также от тяжелых металлов (ТМ) и солей промышленных сточных (карьерных, отвальных, дренажных и т.д.) вод (СВ) - 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, для уменьшения износа насосного оборудования и т.д.); для подготовки качественной питьевой воды из высокоминерализованной воды - в интересах здоровья населения и т.д. Спп.10 Илл.
Известен способ очистки СВ от ВВ, заключающийся в отделении твердых частиц от жидкой фазы (воды) посредством пропускания фильтруемой суспензии (вода с ВВ) через акустический фильтр, в качестве фильтрующей перегородки которого используется металлическая сетка, колеблющаяся с частотой 100 Гц /Kord P. Genive Chimique, №10, 1956. Ультразвук в обогащении полезных ископаемых /Под ред. В.А. Глембоцкого.- Алма-Ата.: Наука, 1972, с. 170/.
Основными недостатками данного способа являются:
1. Низкая производительность, из-за ограниченной площади фильтрующей перегородки.
2. Невозможность очистки СВ от крупно дисперсных ВВ и КЧ.
3. Невозможность очистки СВ от ТМ.
4. Невозможность очистки СВ от солей и т.д.
Известен способ очистки СВ от ВВ, заключающийся в незначительной очистке от крупнодисперсных ВВ (КДВВ) - размером более 50 мкм, в илоотстойнике, частичной очистке от КДВВ и незначительной очистке от среднедисперсных ВВ (СДВВ) - размером от 5 мкм до 50 мкм, в первом дополнительном отстойнике, в практически полной очистке от КДВВ, частичной очистке от СДВВ и незначительной очистке от тонко дисперсных ВВ (ТДВВ) - размером от 0,5 мкм до 5,0 мкм, во втором дополнительном отстойнике, в полной очистке от КДВВ, СДВВ и практически 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 очистки СВ от ВВ, из-за ограниченной площади специального сооружения - акустического фильтра.
2. Невозможность очистки СВ от КЧ.
3. Невозможность очистки СВ от ТМ.
4. Невозможность очистки СВ от солей и т.д.
Известен способ термической деминерализации воды (очистки СВ от солей), заключающийся в переводе минерализованной воды в паровую фазу - путем подвода к ней тепла, а также последующей деминерализации воды -путем отвода от нее тепла. При этом: в процессе образовании пара в него, наряду с молекулами воды, переводят и молекулы растворенных веществ (в соответствии с их летучестью), а в процессе конденсации пара осуществляют его разделение на две фазы: жидкое (деминерализованная вода) и твердое (соль). [Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. М.: Издательство МГУ, 1996, с. 540-571].
К недостаткам данного способа относят:
1. Невозможность очистки СВ от ВВ и КЧ.
2. Невозможность очистки СВ от ТМ.
3. Высокие затраты на деминерализацию единицы объема воды и т.д.
Известен способ очистки сточной воды от ВВ и деминерализации воды, заключающийся в использовании в качестве фильтрующей мембраны триацетатной пленки, при этом на мембрану подают переменное электрическое поле нормально плоскости пленки, совпадающее по направлению с направлением влагопереноса. При этом вращающийся ротор одновременно служит для удаления осадка с мембраны / Патент РФ №2173669, 17.02.1999/.
К недостаткам данного способа относят:
1. Невозможность очистки СВ от ТМ.
2. Высокая стоимость очистки и деминерализации единицы объема СВ.
3. Сложность в технической реализации способа и т.д.
5
Наиболее близким к заявляемому относят способ, выбранный в качестве способа-прототипа, безреагентной очистки СВ от ВВ, КЧ, ТМ и солей, заключающийся в практически полной - более 95%, очистке от КДВВ, значительной - более 50%, очистке от СДВВ, незначительной - менее 50%, очистке от ТДВВ, несущественной - менее 5% очистке от КЧ, путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования в главном отстойнике (отстойнике для оборотных вод) бегущих гидроакустических волн (БГАВ) звукового диапазона частот (ЗДЧ) - в диапазоне частот от 16 Гц до 16 кГц и ультразвукового диапазона частот (УЗДЧ) - в диапазоне частот выше 16кГц; в полной очистке - 100%, от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ, существенной очистке от ТДЧ, а также несущественной очистке от КЧ в первом дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от ТДЧ, незначительной очистке от КЧ во втором дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования интенсивных стоячих гидроакустических волн (СГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от КЧ в третьем дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования интенсивных СГАВ ЗД и УЗД частот, а также дополнительной очистки от ВВ путем фильтрации воды через дренажные системы и прохождения через системы естественной аэрации воды кислородом, находящихся между всеми отстойниками; в полной очистке от КЧ в специальном сооружении - акустическом гидроциклоне (АГЦ) путем перемешивания и дегазации очищаемой СВ при избыточным статическом давлении 3-5 атм., а также путем ее облучения интенсивными - с амплитудой звукового давления не менее 10 Па на расстоянии 1 м от излучателя, СГАВ УЗДЧ на частоте, близкой к резонансной частоте газовых пузырьков за счет: акустической коагуляции, преимущественно, СДВВ и ТДЧЧ - в БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ (в главном и первом дополнительном отстойнике); акустической коагуляции, преимущественно, ТДВВ и КЧ - СГАВ ЗДЧ и УЗДЧ (во втором и третьем дополнительном отстойниках); акустической коагуляции, преимущественно КЧ, ТМ и солей - в режиме акустической кавитации (в специальном сооружении): гравитационного осаждения ранее акустически коагулированных СДВВ, ТДВВ и КЧ (в главном отстойнике, в первом, втором и третьем дополнительных отстойниках, а также в специальном сооружении); 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 способа-прототипа относят:
1. Низкая производительность по очистке СВ от ВВ, КЧ, ТМ и солей, обусловленная ограниченным объемом рабочей камеры АГЦ.
3
2. Высокая стоимость очистки единицы объема (например, 1 м) СВ от ВВ, КЧ, ТМ и солей.
3. Недостаточное качество очистки СВ от КЧ, ТМ и солей, обусловленное только одним этапом очистки - с использованием АГЦ.
4. Ограниченная область применения (например, из-за невозможности реализации под льдом) и т.д.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.
рыб.хоз
3
Технический результат предложенного способа заключается в качественной - до требований природоохранного законодательства (например, до требований ПДК), физической - без использования химических реагентов (коагулянтов, флокулянтов) очистки СВ от ВВ, КЧ, ТМ и солей больших (например, при расходе СВ до 3000 м/час и более) объемов загрязненной (ВВ, КЧ, ТМ и солями) СВ (например, карьерных, отвальных, дренажных), относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в любых погодно-климатических условиях (например, под льдом) с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среды (ОПС), в целом.
1
2
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе безреагентной очистки СВ от ВВ, КЧ, ТМ и солей, заключающемся в акустической коагуляции и последующем гравитационном осаждении преимущественно СДВВ в главном отстойнике (ГОТ) и в первом дополнительном отстойнике (ПДО); в акустической коагуляции и последующем гравитационном осаждении преимущественно ТДВВ во втором дополнительном отстойнике (ВДО) и в третьем дополнительном отстойнике (ТДО); в акустической коагуляции и последующем гравитационном осаждении преимущественно КЧ, ТМ и солей, в акустическом уплотнении осадка с применением гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ с амплитудой звукового давления не менее соответственно 10 Па и 10 Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя, в качестве ГОТ и ПДО используют соответственно верхний и нижний блоки секций отстойника грубой очистки воды (ОГОВ); в качестве ВДО используют каскадный отстойник тонкой очистки воды (КОТОВ), в качестве ТДО используют поля поверхностной фильтрации (ППФ); акустическую коагуляцию осуществляют только в БГАВ ЗД и УЗД частот; дополнительно акустическую коагуляцию и последующее гравитационное осаждение ВВ, КЧ, ТМ и солей осуществляют в ТДО отстойнике; акустическое уплотнение осадка осуществляют в ГОТ, ПДО и ВДО; дополнительно в ГОТ, ПДО и ВДО осуществляют акустическое осаждение исходных и ранее акустических коагулированных ВВ, КЧ, ТМ и солей - путем направленного вниз излучения БГАВ ЗД и УЗД частот; дополнительно осуществляют гидравлическое перемещение осадка из ГОТ в ПДО; дополнительно в ГОТ и ПДО осуществляют гидравлическое перемешивание верхних, средних и нижних слоев воды, а также осадка; дополнительно используют сорбционные свойства ранее акустически коагулированных и осажденных (акустически, или акустико-гравитационно) на дно ВВ для аккумулирования на них ТДВВ, КЧ, ТМ и солей; дополнительно в ГОТ, ПДО и ВТО осуществляют удаление ранее уплотненного (акустически и акустико-гравитационно) осадка; дополнительно осуществляют обезвоживание осадка (акустическое - в летний период, акустико-вымораживающее - в зимний период), уложенного до расчетной высоты на участках вблизи ГОТ, ПДО и ВДО, с последующей его (осадка) транспортировкой для глубокой переработки.
На фиг. 1-5 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей. При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей; на фиг. 2 и на фиг. 3 соответственно иллюстрируются структурные схемы устройства применительно к верхнему (ГОТ) и нижнему (ПДО) блокам секций отстойника грубой очистки сточных вод (ОГОСВ); на фиг. 4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к каскадному отстойнику тонкой очистки сточных вод (КОТОСВ) - ВДО; на фиг. 5 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к ТДО.
Устройство для безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей (например, в процессе добычи алмазов на Ломоносовском ГОК ПАО «Севералмаз» АК «АЛРОСА») в простейшем случае содержит: несколько - не менее двух (например, карьер тр. Архангельская и карьер тр. Карпинского-1) идентичных по своему функциональному назначению карьеров (1), каждый из которых (карьеров) содержит последовательно функционально соединенные: рабочий зумпф (2), приемный патрубок (3) вертикального водовода, вертикальный водовод (4), водяной насос (5) вертикального подъема СВ.
Устройство также содержит: идентичные друг другу (по числу карьеров), первые горизонтальные водоводы (6), первую перекачивающую насосную (ППНС) станцию (7), идентичные друг другу (по числу карьеров) вторые горизонтальные водоводы (8), первый распределитель (9) сточных вод, ОГОСВ (10) с двумя идентичными друг другу двумя линиями (11) секций (13), каждая из которых (линий) содержит: верхний блок (12) секций (13), содержащий, в свою очередь, несколько - не менее пяти (1-ая - для водоприема СВ; 2-ая, 3-я и 4-ая - для осветления СВ; 5-ая - для водоудаления СВ) секций (13); нижний блок (14) секций (15), содержащий, в свою очередь, несколько - не менее пяти (1-ая - для водоприема СВ; 2-ая, 3-я и 4-ая - для осветления СВ; 5-ая - для водоудаления СВ) секций (15).
Устройство также содержит последовательно соединенные: второй распределитель СВ (16), вторую перекачивающую насосную (ВПНС) станцию (17), третий горизонтальный водовод (18), общий (благодаря своей пропускной способности, для двух карьеров, с регулируемыми (по расходу СВ) и пространственно распределенными по длине оконечного участка (протяженностью в десятки - сотни метров) третьего горизонтального водовода (18), несколькими - не менее трех, выпусками (19).
Устройство также содержит последовательно функционально соединенные: КОТОВ (20), первые переливные трубы (24), ГШФ (25), первую фильтровальную дамбу (26) со вторыми переливными трубами в одной (например, в левой) части, полуоткрытый отстойник (28), вторую фильтровальную дамбу (29) с третьими переливными трубами (30) в одной - противоположной (например, в правой) части, поле поверхностного (ППС) стока (31) и природный (например, река) водоток (32).
При этом КОТОВ (20), в свою очередь, содержит: несколько - не менее двух последовательно функционально соединенных посредством соответствующей переливной дамбы (22), блоков (23) осадконакопителей (21), каждый из которых (блоков) содержит последовательно функционально соединенные: верхний осадконакопитель (21), соответствующую переливную дамбу (22), обеспечивающую (как и все переливные дамбы КОТОВ) равномерный перелив всего верхнего - не более 5% от высоты столба воды, слоя осветленной СВ из верхнего осадконакопителя в нижний осадконакопитель, нижний осадконакопитель (21) блока (23) осадконакопителей.
При этом на своем входе ОГОСВ (10) содержит: несколько - не менее двух (по числу линий ОГОСВ) идентичные друг другу, последовательно функционально соединенных: первых водяных патрубков (36), являющихся соответствующим выходом первого распределителя СВ (9), изливных труб (37) с гасителем-распределителем (38) изливаемого потока СВ.
При этом верхний блок (12) секций (13) обеих линий (11) ОГОСВ (10) содержит: первые межсекционные придонные трубы (39), первые межсекционные переливные окна (40) и межблочные придонные трубы (41).
Устройство также содержит: первый акустический (ПАМ) модуль (33), размещенный вблизи верхнего блока секций (являющегося по своему назначению ГОТ) ОГОСВ (10); второй акустический (ВАМ) модуль (34), размещенный вблизи нижнего блока секций (являющегося по своему назначению ПДО) ОГОСВ (10) и третий акустический (ТАМ) модуль (35), размещенный вблизи КОТОСВ (20), являющегося по своему назначению ВДО.
1
1
1
При этом ПАМ (33), в свою очередь, содержит: первый термшкаф (41), в котором размещены электронные приборы (генераторы, усилители и т.д.); первый канал (42) формировании и излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f предназначенных (в первую очередь) для акустической дегазации ССВ и акустической коагуляции разнодисперсных ВВ, содержащий последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ) генератор (43), первый многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (44) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу первых ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (45); первый канал (46) формировании и излучения гидроакустических сигналов низкого звукового диапазона частот (НЗДЧ) - в диапазоне частот от десятков Гц до единиц кГц, на частоте F предназначенных (в первую очередь) для акустического уплотнения осадка, содержащий последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее 3-х каналов (по числу секций для уплотнения осадка) генератор (47), первый многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (48) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу первых ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (49); первый канал (50) формировании и направленного вниз излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω предназначенных (в первую очередь) для акустического принудительного осаждения исходные и ранее акустически коагулированных ВВ, содержащий последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ) генератор (51), первый многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (52) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу первых направленных (излучающих гидроакустические сигналы вперед-вниз) гидроакустических излучателей (53).
2
2
2
При этом ВАМ (34), в свою очередь, содержит: второй термшкаф (54), в котором размещены электронные приборы (генераторы, усилители и т.д.); второй канал (55) формировании и излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, предназначенных (в первую очередь) для акустической коагуляции разнодисперсных ВВ, содержащий последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ) генератор (56), второй многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (57) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу вторых ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (58); второй канал (59) формировании и излучения гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте F, предназначенных, в первую очередь, для акустического уплотнения осадка, содержащий последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее 3-х каналов (по числу секций для уплотнения осадка) генератор (60), второй многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (61) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу вторых ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (62); второй канал (63) формировании и направленного вниз излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω, предназначенных (в первую очередь) для акустического принудительного осаждения исходные и ранее акустически коагулированных ВВ, содержащий последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ) генератор (64), второй многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (65) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу вторых направленных (излучающих гидроакустические сигналы вперед-вниз) гидроакустических излучателей (66).
При этом на своем выходе ОГОСВ (10) содержит несколько - не менее двух (по числу линий ОГОСВ) идентичных друг другу вторых водяных патрубков (67), являющихся соответствующим входом второго распределителя СВ(16) ВПНС(17).
При этом нижний блок (14) секций (15) обеих линий (11) ОГОСВ (10) содержит: вторые межсекционные придонные трубы (68), вторые межсекционные переливные окна (69).
3
3
3
При этом ТАМ (35), в свою очередь, содержит: третий термшкаф (70), в котором размещены электронные приборы (генераторы, усилители и т.д.); третий канал (71) формировании и излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f, предназначенных (в первую очередь) для акустической коагуляции разнодисперсных ВВ, содержащий последовательно электрически соединенные: третий многоканальный - не менее 2-х каналов (по числу осадконакопителей в одном блоке) генератор (72), третий многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (73) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу третьих ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (74); третий канал (75) формировании и излучения гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте F, предназначенных, в первую очередь, для акустического уплотнения осадка, содержащий последовательно электрически соединенные: третий многоканальный - не менее 2-х каналов (по числу осадконакопителей в блоке) генератор (76), третий многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (77) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу третьих ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (78); третий канал (79) формировании и направленного вниз излучения гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω, предназначенных (в первую очередь) для акустического принудительного осаждения исходные и ранее акустически коагулированных ВВ, содержащий последовательно электрически соединенные: третий многоканальный - не менее 2-х каналов (по числу осадконакопителей в блоке) генератор (80), третий многоканальный (по числу каналов генератора) усилитель мощности (81) и несколько (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу третьих направленных (излучающих гидроакустические сигналы вперед-вниз) гидроакустических излучателей (82).
Устройство также содержит несколько - не менее трех (по одному для ГОТ, ПДО и ВТО) мобильных (способных к быстрому разворачиванию) установок для удаления ранее уплотненного (акустически и акустико-гравитационно) осадка (83) и его (осадка) укладку на участки до расчетной высоты.
При этом каждая из мобильных установок (83) содержит: модуль отбора осадка (84), модуль перемещения осадка (85) и модуль укладки осадка (86) до расчетной высоты на участке.
Способ безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей реализуют следующим образом (фиг. 1-4).
В процессе производственной деятельности (например, добыча алмазов на Ломоносовском ГОК в Архангельской области) из рабочего зумпфа (2) карьера (1) при помощи последовательно функционально соединенных: приемного патрубка (3) вертикального водовода, вертикального водовода (4) и водяного насоса (5) вертикального подъема СВ, осуществляют подъем на поверхность загрязненных ВВ (КДЧ, СДЧ и ТДЧ), КЧ, ТМ и солями сточных (карьерных, дренажных и т.д.) вод (ЗСВ).
В дальнейшем ЗСВ, с помощью последовательно функционально соединенных: первого горизонтального водовода (6), ППНС (7), второго горизонтального водовода (8), первого распределителя (9) сточных вод, первого водяного патрубка и соответствующей изливной трубы (37) с гасителем-распределителем (38), направляют в верхнюю секцию (13) соответствующей линии (11) секций ОГОСВ (10).
Следует отметить, что сапонитсодержащие частицы (ССЧ), находящиеся в ЗСВ Ломоносовского ГОК, отличаются незначительными размерами (~70% из общего количества ССЧ представлены классом «-5,0 мкм», ~20% из общего количества ССЧ представлены классом «5,0-50,0 мкм» и ~10% из общего количества ССЧ представлены классом «+50,0 мкм»), а также обладают и способностью многократно (до 20 раз и более) увеличиваться в своих размерах в воде (способны разбухать в воде).
При этом: ЗСВ дополнительно насыщаются газовыми пузырьками, как в процессе природных эффектов (таяние снега и т.д.), так и в процессе техногенной деятельности (барботаж воды при ее изливе и т.д.); ССЧ дополнительно техногенно измельчаются при прохождении через узлы водяных насосов. Кроме того ЗСВ содержит (в различной концентрации - в зависимости от горизонта разработки карьера) ТМ и соли. Загрязненные СВ также содержат нефтепродукты, обусловленные наличием в карьере работающей автомобильной и гусеничной техники. Таким образом, ЗСВ содержат примеси, резко отличающиеся по своим физико-химическим свойствам.
Необходимо также отметить, что в период весеннего паводка и интенсивных дождей расход СВ многократно (до трех раз и более) возрастает.
В ОГОСВ (10) ЗСВ, благодаря ВПНС (17), последовательно перемещают: верхний (от 5% до 15% от высоты столба воды) слой ЗСВ - через первые межсекционные переливные окна (40) и через вторые межсекционные окна (69); остальную массу ВСВ (средний и нижний слои ЗСВ) - через первые межсекционные придонные трубы (39) и через вторые межсекционные придонные трубы (68). При этом осуществляют перемешивание всех слоев ЗСВ и оторванного от дна гидродинамическими потоками ЗСВ осадка: в верхней секции (13) верхнего блока (12) секций - при сбросе ЗСВ из изливной трубы (37) с гасителем-распределителем (38); в нижней секции (13) верхнего блока (12) секций и в верхней секции (15) нижнего блока (14) секций - при перемещении всей массы ЗСВ только по межсекционным (являющихся в данном случае, по своей сущности, межблочными придонными трубами) придонным трубам (39); в нижней секции (15) нижнего блока (14) секций - при откачивании ЗСВ из нее.
Следует также заметить, что одним из главных предназначений первых (39) и вторых (68) придонных переливных труб является снятие излишней нагрузки на поперечные (межсекционные) перегородки во время заполнения осушенного ранее ОГОСВ (10)
рыб.хоз.
Таким образом, из-за придонного гидродинамического потока ЗСВ между всеми секциями верхнего и нижнего блока секций ОГОСВ (10) лишь несущественную часть КДВВ, благодаря силе гравитации, осаждают на дно первых двух секций (13) верхнего блока (12) секций. При этом все СДВВ, ТДВВ и КЧ, а также ТМ и соли остаются в ЗСВ. В результате создается реальная угроза (особенно в период весеннего паводка и интенсивных дождей) попадания большого (многократного превышающего ПДК) количества ВВ, ТМ и солей в природные водотоки (реки и т.д.).
В дальнейшем с выхода ОГОСВ (10), через несколько - не менее двух (по числу линий ОГОСВ) идентичных друг другу вторых водяных патрубков (67), второй распределитель СВ (16) ВПНС (17), третий горизонтальный водовод (18) с регулируемыми (по расходу СВ) пространственно распределенными по длине оконечного участка несколькими - не менее трех, выпусками (19) направляют в самый верхний осадконакопитель (21) верхнего блока (23) КОТОВ (20).
В дальнейшем, благодаря рельефу местности, верхний слой СЗВ последовательно перебрасывают: из верхнего осадконакопителя (21) в нижний осадконакопитель (21) верхнего блока (23) - через переливную дамбу (22), из верхнего блока (23) в нижний блок (23) КОТОВ (20) - через соответствующую переливную дамбу (22); из нижнего блока (23) КОТОВ (20) на ППФ (25) - через первые переливные трубы (24).
При этом, благодаря силе тяжести, и меньшему, по сравнению с ОГОСВ (10), расходу ЗСВ, практически все КДВВ, значительную часть СДВВ и несущественную часть ТДВВ осаждают на дно осадконакопителей (21) КОТОВ (20).
Однако, из-за незначительной массы, несущественная - менее 5%, часть КДВВ; практически все - 95%, ТДВВ и все - 100%, КЧ остаются в ЗСВ во взвешенном состоянии. Кроме того, в ЗСВ остаются практически все ТМ и соли. В результате ВВ и ТМ в большой концентрации (многократно превышающие требования природоохранного законодательства) сбрасывают на ППФ (25) и далее - в природный водоток (32).
При этом в период весеннего паводка и интенсивных дождей - при резком (в течение нескольких десятков минут) и многократном (до двух раз и более) увеличении расхода ЗСВ, из-за недостаточной плотности осадка, его основная масса поднимается со дна осадконакопителей (21) и выносится на ППФ (25), и может, при определенных обстоятельствах, попасть в природный водоток (32).
В дальнейшем, благодаря рельефу местности, верхний слой ЗСВ последовательно перебрасывают с ППФ (25) через первую фильтровальную дамбу (26) со вторыми переливными трубами в одной (например, в левой) части, полуоткрытый отстойник (28), вторую фильтровальную дамбу (29) с третьими переливными трубами (30) в одной - противоположной (например, в правой) части, ППС (31) и далее - в природный водоток (32).
При этом: благодаря силе тяжести, и меньшему, по сравнению с КОТОВ (20), расходу ЗСВ; благодаря первой (26) и второй (29) фильтровальным дамбам, все - 100%, КДВВ, практически все - более 95%, СДВВ и значительную - более 50%, часть ТДВВ осаждают на дно ППФ (25) и на дно полуоткрытого отстойника (28), а также задерживают в телах первой (26) и второй (29) фильтровальных дамб.
Однако, несущественная часть СДВВ; значительная часть ТДВВ и незначительная часть КЧ остаются в ЗСВ во взвешенном состоянии. Кроме того, в ЗСВ остается значительная часть ТМ и солей. В результате ВВ, ТМ и соли в большой концентрации (многократно превышающие требования природоохранного законодательства) сбрасывают на ППФ (25) и далее - в природный водоток (32).
При этом в период весеннего паводка и интенсивных дождей - при резком (в течение нескольких десятков минут) и многократном (до двух раз и более) увеличении расхода ЗСВ, из-за недостаточной плотности осадка, его основная масса поднимается со дна осадконакопителей (21) и полуоткрытого отстойника (28), и может, при определенных обстоятельствах, попасть на ППС (31) и в природный водоток (32).
Для исключения этого осуществляют поэтапную безреагентную очистку СВ от ВВ, ТМ и солей, на нескольких (как минимум, на пяти) условных рубежах. В частности: в верхнем - 1-ый рубеж и в нижнем - 2-ой рубеж, блоках секций ОГОВ (10), а также в КОТОВ (20) - 3-ий рубеж (акустическая, акустико-гравитационная и акустико-гидравлическая очистка СВ); на ППФ (25) - 4-ый рубеж и в полуоткрытом отстойнике (28) - 5-ый рубеж, а также (при форс-мажорных обстоятельствах) на ППС (31) - 6-ой рубеж (акустико-гравитационная очистка СВ).
1
В этом случае при помощи последовательно электрически соединенных: первого многоканального - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ: секции №2 - №4) генератора (43), первого многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (44) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу первых ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (45) первого канала (42) ПАМ (33) осуществляют формирование и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f.
1
Под воздействием гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f осуществляют: (в первую очередь) акустическую дегазацию ССВ - путем искусственного роста и схлопывания газовых пузырьков, находившихся ранее в СВ в свободном или в растворенном состоянии; акустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ - путем механического присоединения более тонких (и более подвижных) ВВ к более крупным (и менее подвижным) ВВ, а также их последующее механическое объединение в один устойчивый агрегор. При этом в процессе акустической коагуляции разнодисперсных ВВ попутно осуществляют (благодаря сорбционным свойствам сапонитсодержащих частиц) механическое присоединение несущественной части (из-за высокой скорости потока, незначительной массы КДВВ и СДВВ задействованных в очистке от КЧ, ТМ и солей) КЧ, ТМ и солей к КДВВ и к СДВВ.
1
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: первого многоканального - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ: секции №2-№4) генератора (47), первого многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (48) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу первых ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (48) первого канала (46) ПАМ (33) осуществляют формирование и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте F.
1
Под воздействием гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте F осуществляют: (в первую очередь) акустическое уплотнения осадка - путем виброакустического оживления (встряхивания с частотой в несколько сотен раз в секунду и чаще) и механического присоединения частиц осадка друг к другу с одновременным вытеснением капелек воды из микропространств между частицами осадка. В результате акустического уплотнения осадка его (осадка) объем уменьшают в 3-4 раза по сравнению с гравитационным уплотнением осадка. При этом: часть осадка (в основном, глинистые фракции) контролируемо перемещают (а не бесконтрольно выносят из секций) по дну секций (например, из 3-ей и 4-ой - в 5-ую секцию) ОГОВ (10) с помощью подводных межсекционных труб (39), а также готовят его (часть осадка) к последующему использованию в качестве сорбента для КЧ, ТМ и солей; часть осадка (в основном, песчаные фракции) запасают в первых двух секциях и готовят к последующему удалению (механическому - с помощью экскаватора с удлиненной стрелой, или гидравлическому - с помощью шламового насоса) и к последующему акустико-вымораживающему уплотнению в зимний период.
1
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: первого многоканального - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ: секции №2-№4) генератора (51), первого многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (52) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу первых направленных (излучающих гидроакустические сигналы вперед-вниз) гидроакустических излучателей (53) первого канала (50) ПАМ (33) осуществляют формирование и направленное (вперед-вниз) излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω.
1
Под воздействием направленных вперед-вниз гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω осуществляют: (в первую очередь) акустическое принудительное осаждение на дно и в нижние слои воды исходных и ранее акустически коагулированных ВВ - путем их (ВВ) механического придавливания вниз в секторах гидроакустического излучения. В результате акустического осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ их концентрацию в верхнем слое воды существенно - на 20% и более, уменьшают. При этом в секторах гидроакустического излучения осуществляют: дополнительное уплотнение осадка; дополнительное временное удерживание осадка (исходного и ранее акустически уплотненного) с целью его (осадка) последующего использования в качестве сорбента для КЧ, ТМ и солей в нижней секции (13) верхнего блока (12) секций, а также в верхней секции (15) нижнего блока (14) секций и т.д.
При этом: благодаря возросшей (в результате акустической коагуляции) силе тяжести, принудительному (акустическому) осаждению ВВ, сорбционным свойствами сапонитсодержащих ВВ в верхнем блоке (12) секций (13) ОГОВ (10) осуществляют грубую очистку ЗСВ от ВВ (и КЧ), ТМ и солей; благодаря акустическому уплотнению осадка, его (осадка) контролируемого удерживанию (на дне и стенках секций) - путем регулируемого увеличения акустической мощности и направленного излучения гидроакустических сигналов, а также его последующего контролируемого подъема на поверхность воды - путем: уменьшения акустической мощности гидроакустических сигналов, излучаемых вниз, использования гидродинамических и турбулентных свойств потока ЗСВ и отсутствия первых переливных окон в нижней секции (13) верхнего блока секций (12), осуществляют акустико-сорбционное присоединение КЧ, ТМ и солей к вновь образованным агрегорам (более крупным, чем исходные КДВВ и СДВВ), а также к поднятому со дна секции сапонитсодержащему осадку (ССО).
Однако, несущественная - менее 5%, часть КДВВ; незначительная - менее 50%, часть СДВВ, значительная - более 50%, часть ТДВВ, а также практически все КЧ, ТМ и соли остаются в ЗСВ, которые при определенных условиях могут попасть в природный водоток (32).
2
Для уменьшения содержания ВВ (преимущественно СДВВ и ТДВВ), а также КЧ, ТМ и солей, оставшихся в ЗСВ, с помощью последовательно электрически соединенных: второго многоканального - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ) генератора (56), второго многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (57) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу вторых ненаправленных гидроакустических излучателей (58) второго канала (55) ВАМ (34) осуществляют формирование и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f.
2
Под воздействием гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f осуществляют: (в первую очередь) акустическую дегазацию ССВ; акустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ, а также их последующее механическое объединение в один устойчивый агрегор. При этом в процессе акустической коагуляции разнодисперсных ВВ попутно осуществляют механическое присоединение несущественной части (из-за высокой скорости потока, незначительной массы КДВВ и СДВВ задействованных в очистке от КЧ, ТМ и солей) КЧ, ТМ и солей к КДВВ и к СДВВ.
2
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: второго многоканального - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ) генератора (60), второго многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (61) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу вторых ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (62) второго канала (59) ВАМ (34) осуществляют формирование и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте F.
2
Под воздействием гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте Fосуществляют: (в первую очередь) акустическое уплотнения осадка. В результате акустического уплотнения осадка его (осадка) объем уменьшают в 3-4 раза по сравнению с гравитационным уплотнением осадка. При этом: часть осадка (в основном, глинистые фракции) контролируемо перемещают (а не бесконтрольно выносят из секций) по дну секций (например, из 3-ей и 4-ой - в 5-ую секцию) ОГОВ (10) с помощью подводных межсекционных труб (39), а также готовят его (часть осадка) к последующему использованию в качестве сорбента для КЧ, ТМ и солей; часть осадка (в основном, песчаные фракции) запасают в первых двух секциях и готовят к последующему удалению (механическому, или гидравлическому) и к последующему акустико-вымораживающему уплотнению в зимний период.
2
2
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: второго многоканального - не менее 3-х каналов (по числу секций для осветления СВ) генератора (64), второго многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (65) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу вторых направленных (излучающих гидроакустические сигналы вперед-вниз) гидроакустических излучателей (66) второго канала (63) ВАМ (34) осуществляют формирование и направленное (вперед-вниз) излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω. Под воздействием направленных вперед-вниз гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω осуществляют: (в первую очередь) акустическое принудительное осаждение на дно и в нижние слои воды исходных и ранее акустически коагулированных ВВ. В результате акустического осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ их концентрацию в верхнем слое воды существенно - на 20% и более, уменьшают. При этом в секторах гидроакустического излучения осуществляют: дополнительное уплотнение осадка; дополнительное временное удерживание осадка (исходного и ранее акустически уплотненного) с целью его последующего использования в качестве сорбента для КЧ, ТМ и солей и т.д.
При этом: благодаря возросшей (в результате акустической коагуляции) силе тяжести, принудительному (акустическому) осаждению ВВ, сорбционным свойствами сапонитсодержащих ВВ в нижнем блоке (14) секций (15) ОГОВ (10) осуществляют грубую очистку ЗСВ от ВВ (и КЧ), ТМ и солей; благодаря акустическому уплотнению осадка, его (осадка) контролируемого удерживанию (на дне и стенках секций), а также его последующего контролируемого подъема на поверхность воды, осуществляют акустико-сорбционное присоединение КЧ, ТМ и солей к вновь образованным агрегорам (более крупным, чем исходные КДВВ и СДВВ), а также к поднятому со дна десятой секции (15) нижнего блока (14) секций ССО.
Однако: незначительная часть СДВВ, а также значительные части ТДВВ, КЧ, ТМ и солей остаются в ЗСВ, которые при определенных условиях могут попасть в природный водоток (32).
3
Для уменьшения содержания ВВ (преимущественно ТДВВ), КЧ и ТМ, оставшихся в KB, а также для исключения несанкционированного размыва и выноса осадка со дна осадконакопителей (21), а также для исключения размыва и разрушения насыпных водоупорных дамб КОТОВ (20): с помощью последовательно электрически соединенных: третьего многоканального - не менее 2-х каналов (по числу осадконакопителей в одном блоке) генератора (72), третьего многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (73) и нескольких (по числу каналов усилителя) идентичных друг другу третьих ненаправленных гидроакустических излучателей (74) третьего канала (70) ТАМ (35) осуществляют формирование и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f.
3
Под воздействием гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f осуществляют: (в первую очередь) акустическую дегазацию СВ; акустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ, а также их последующее механическое объединение в один устойчивый агрегор. При этом в процессе акустической коагуляции разнодисперсных ВВ попутно осуществляют механическое присоединение существенной части (из-за низкой скорости потока) КЧ, ТМ и солей к СДВВ.
3
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: третьего многоканального - не менее 2-х каналов (по числу осадконакопителей в одном блоке) генератора (76), третьего многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (77) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу третьих ненаправленных (излучающих гидроакустические сигналы во все стороны) гидроакустических излучателей (78) третьего канала (75) ТАМ (35) осуществляют формирование и ненаправленное излучение гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте F.
3
Под воздействием гидроакустических сигналов НЗДЧ на частоте Fосуществляют: (в первую очередь) акустическое уплотнения осадка. В результате акустического уплотнения осадка его (осадка) объем уменьшают в 3-4 раза по сравнению с гравитационным уплотнением осадка.
3
3
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: третьего многоканального - не менее 2-х каналов (по числу осадконакопителей блока) генератора (80), третьего многоканального (по числу каналов генератора) усилителя мощности (81) и нескольких (по числу каналов усилителя мощности) идентичных друг другу третьих направленных (излучающих гидроакустические сигналы вперед-вниз) гидроакустических излучателей (82) третьего канала (79) ТАМ (35) осуществляют формирование и направленное (вперед-вниз) излучение гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω. Под воздействием направленных вперед-вниз гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте со осуществляют: (в первую очередь) акустическое принудительное осаждение на дно и в нижние слои воды исходных и ранее акустически коагулированных ВВ. В результате акустического осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ их концентрацию в верхнем слое воды существенно - на 20% и более, уменьшают. При этом в секторах гидроакустического излучения осуществляют: дополнительное уплотнение осадка и т.д.
При этом: благодаря возросшей (в результате акустической коагуляции) силе тяжести, принудительному (акустическому) осаждению ВВ, сорбционным свойствами сапонитсодержащих ВВ осуществляют тонкую очистку ЗСВ от ВВ (ТДВВ и КЧ), ТМ и солей; благодаря акустической коагуляции и акустическому уплотнению осадка осуществляют акустико-сорбционное присоединение КЧ, ТМ и солей к вновь образованным агрегорам.
Однако: несущественные части ТДВВ, КЧ, ТМ и солей остаются в ЗСВ, которые (примеси) при определенных условиях могут попасть в природный водоток (32).
Для минимизации данной негативной нагрузки на ОПС, верхний - не более 5% от высоты столба воды, тонко осветленный в КОТОВ (20) слой СВ последовательно перебрасывают самотеком (благодаря рельефу) через первые переливные трубы (24) с выхода нижнего осадконакопителя (21) нижнего блока (23) КОТОВ (20) на ППФ (25).
При этом, благодаря возросшей (в результате ранее осуществленной акустической коагуляции) силе тяжести, и меньшему, по сравнению с КОТОВ (20) (а, тем более, с ОГОВ), расходу (скорости потока СВ) СВ, практически все - более 95%, ТДВВ, КЧ, ТМ и солей (акустико-сорбционно присоединенные ранее в КОТОВ) осаждают на дно ППФ (25).
Однако, из-за недостаточного времени для осаждения, минимальная - менее 1%, часть ТДВВ и КЧ с ранее акустико-сорбционно присоединенными к ним ТМ и солями, остаются в СВ во взвешенном состоянии. Кроме того, в период весеннего паводка и интенсивных дождей - при резком (в течение нескольких десятков минут) и многократном (до двух раз и более) увеличении расхода ЗСВ, из-за недостаточной плотности осадка, его незначительная часть поднимается со дна осадконакопителей (21) и выносится на ППФ (25), и может, при определенных обстоятельствах, попасть в природный водоток (32).
Для исключения этого, благодаря рельефу местности, верхний слой тонко осветленных СВ последовательно перебрасывают с ППФ (25) через первую фильтровальную дамбу (26) со вторыми переливными трубами (27) в одной (например, в левой) части, полуоткрытый отстойник (28), вторую фильтровальную дамбу (29) с третьими переливными трубами (30) в одной -противоположной (например, в правой) части, ППС (31) и далее - в природный водоток (32).
При этом: благодаря возросшей в результате акустической коагуляции, меньшему, по сравнению с КОТОВ (20), расходу СВ, фильтровальным свойствам первой (26) и второй (29) фильтровальным дамбам, все - 100%, ВВ (и КЧ), ТМ и соли осаждают на дно ППФ (25) и на дно полуоткрытого отстойника (28), а также задерживают в телах первой (26) и второй (29) фильтровальных дамб. Однако, в период интенсивного весеннего паводка и ливневых дождей, из-за недостаточной плотности осадка на ППФ (25) и в полуоткрытом отстойнике (28), незначительная часть осадка с ППФ (25) и (или) с полуоткрытого отстойника (28) может подняться с их дна и может, при определенных обстоятельствах, попасть в природный водоток (32).
Для исключения этого на ППС (31) осуществляют акустико-гравитационное осаждение частиц ранее уплотненного (акустико-гравитационно) осадка и ранее акустико-сорбционно коагулированных ВВ (в КОТОВ), поднятых потоками воды при неблагоприятных погодно-климатических условиях. В результате полностью исключают попадание ВВ (и КЧ), ТМ и солей в природный водоток (32). То есть, ранее уже осажденные частицы осадка и ВВ обязательно осадят и на ППС (31).
Однако по мере эксплуатации ОГОВ (10) и КОТОВ (20) происходит постепенное накопление ранее предварительно уплотненного (акустически -в 3-4 раза, акустико-гравитационно - в 1,5-2 раза, по сравнению с гравитационным уплотнением) ССО. В результате происходит постепенное уменьшение рабочего объема соответствующего отстойника.
Для исключения этого, периодически (в зимний период и по мере необходимости) с помощью нескольких - не менее трех (по одному для ГОТ, ПДО и ВТО) мобильных (способных к быстрому разворачиванию) установок (83) осуществляют удаления ранее предварительно уплотненного (акустически и акустико-гравитационно) осадка и его укладку на участки до расчетной высоты. При этом: с помощью модуля (84) осуществляют отбор осадка (из ГОТ и ПДО - ОГОВ и ВТО - КОТОВ); с помощью модуля (85) осуществляют пространственное перемещении осадка (85); при помощи модуля (86) осуществляют укладку осадка до расчетной высоты на участке.
Затем (при отрицательных температурах в дневные и ночные часы) осуществляют медленное равномерное полное замораживание всего ССО. В дальнейшем (при положительных температурах) осуществляют медленное равномерное полное оттаивание всего ССО с отводом полностью осветленной СВ с ее сбросом в соответствующий отстойник (ГОТ, ПДО или ВДО) и последующим отбором обезвоженного - окончательно уплотненного (в 5-6 раз по сравнению с гравитационным уплотнением) ССО.
В дальнейшем обезвоженный (окончательно уплотненный) ССО транспортируют традиционным способом к месту дальнейшее более глубокой переработки (извлечение сапонита и т.д.) или (в случае содержания большого количества ТМ и солей) - к месту дальнейшего захоронения. При этом:
рыб.хоз.
5
1. Качественную (например, до требований ПДК) очистку СВ от ВВ, ТМ и солей обеспечивают за счет того, что:
- очистку СВ от ВВ, ТМ и солей осуществляют на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО и т.д.);
- осуществляют акустическую и акустико-сорбционную (благодаря физико-химическим свойствам сорбента - сапонита) коагуляцию ВВ, ТМ и солей;
- осуществляют акустическое и акустико-гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с КЧ, ТМ и солями) ВВ;
- осуществляют задержку ВВ (с КЧ, ТМ и солями) в телах фильтровальных дамб;
- осуществляют основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляют дополнительное периодическое (в зимний период) акустико-вымораживающее уплотнение осадка (обезвоживание осадка);
- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
2. Физическую очистку СВ от ВВ, ТМ и солей обеспечивают за счет того, что:
- не используют химические реагенты (коагулянты и флокулянты);
- используют акустическую и акустико-сорбционную коагуляцию ВВ между собой, а также с КЧ, ТМ и солями;
- используют акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагурированных ВВ;
- используют гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- используют гидравлическое осаждение на песчаном осадке исходных (КДВВ) и ранее акустически коагулированных ВВ;
- используют акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- используют акустическое уплотнение осадка;
- используют акустико-вымораживающее уплотнение осадка и т.д.
3
3. Очистку больших (до 3000 м/час и более) объемов СВ обеспечивают за счет того, что
- очистку СВ осуществляют на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО и т.д.);
- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ (акустический, акустико-сорбционный и т.д.);
- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов (акустический, акустико-гравитационный, акустико-вымораживающий) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с КЧ, ТМ и солями) ВВ;
- осуществляют задержку ВВ в телах фильтровальных дамб;
- осуществляют основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
4. Эффективное уплотнение осадка (до заданной плотности) обеспечивают за счет того, что:
- предварительно одновременно реализуют несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ (акустический, акустико-сорбционный и т.д.);
- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов (акустический, акустико-гравитационный, акустико-вымораживающий) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с КЧ, ТМ и солями) ВВ;
- осуществляют основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
5. Эффективную очистку СВ в любых погодно-климатических условиях обеспечивают за счет того, что:
- используют термшкафы для размещения электронного оборудования;
- очистку СВ осуществляют на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО и т.д.);
- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ (акустический, акустико-сорбционный и т.д.);
- одновременно реализуют несколько различных физических механизмов (акустический, акустико-гравитационный, акустико-вымораживающий) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных (механически устойчиво соединенных друг с другом, а также с КЧ, ТМ и солями) ВВ;
- осуществляют основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляют периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
6. Относительную простоту способа обеспечивают за счет того, что:
- формирование и излучение гидроакустических волн НЗДЧ, ЗДЧ и УЗДЧ осуществляют с помощью серийно выпускаемых электронных приборов, а также гидроакустических излучателей (в том числе снятых с вооружения, что дополнительно способствует конверсии предприятий военно-промышленного комплекса);
- 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 очистного сооружения, поэтому не требуется специального времени для прекращения водоочистки и технического обслуживания устройства и т.д.
7. Минимальные финансово-временные затраты обеспечивают за счет того, что:
- уменьшают (как минимум на 30%) площадь, отводимую под строительство очистных сооружений;
- очистку воды осуществляют в несколько этапов;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляют с помощью серийно выпускаемых электронных и акустических приборов;
3
- энергопотребление электронных приборов устройства, реализующего разработанный способ, относительно небольшое (менее 0,5 Вт/м);
- время на монтаж всего оборудования не превышает 5 суток;
- техническое обслуживание оборудования осуществляют с большой дискретность и непосредственно в процессе работы очистного сооружения и т.д.
8. Медицинскую безопасность для человека обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключают использование химических реагентов для очистки карьерной воды и уплотнения осадка;
- акустически уплотненный осадок, содержащий в большом количестве ТМ и соди, 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.
9. Экологическую безопасность для ОПС обеспечивают за счет того, что:
- полностью исключают использование химических реагентов для очистки карьерной воды и уплотнения осадка;
- акустическим способом уплотняют осадок и тела водоупорных дамб осадконакопителей, что исключает дренажирование загрязненных СВ;
- акустически уплотненный осадок, содержащий в большом количестве ТМ и соли, 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 и ПДО используют, соответственно, верхний и нижний блоки секций ОГОВ.
2. В качестве ВДО используют КОТОВ.
3. В качестве ТДО используют ППФ.
4. Акустическую коагуляцию осуществляют только в БГАВ ЗД и УЗД частот.
5. Дополнительно акустическую коагуляцию и последующее гравитационное осаждение ВВ, КЧ, ТМ и солей осуществляют в ТДО.
6. Акустическое уплотнение осадка осуществляют в ГОТ, ПДО и ВДО.
7. Дополнительно в ГОТ, ПДО и ВДО осуществляют акустическое осаждение исходных и ранее акустических коагулированных ВВ, КЧ, ТМ и солей.
8. Дополнительно осуществляют гидравлическое перемещение осадка в секциях ГОТ и в секциях ПДО.
9. Дополнительно в ГОТ и ПДО осуществляют гидравлическое перемешивание верхних, средних и нижних слоев воды, а также поднятого со дна осадка.
10. Дополнительно используют сорбционные свойства ранее акустически коагулированных и акустически осажденных (акустически, или акустико-гравитационно) на дно ВВ для аккумулирования на них ТДВВ, КЧ, ТМ и солей.
11. Дополнительно в ГОТ, ПДО и ВТО осуществляют удаление ранее уплотненного (акустически и акустико-гравитационно) осадка.
12. Дополнительно осуществляют обезвоживание (дополнительное уплотнении) осадка (акустическое - в летний период, акустико-вымораживающее - в зимний период), уложенного до расчетной высоты на участках вблизи ГОТ, ПДО и ВДО.
13. Дополнительно осуществляют транспортировку обезвоженного осадка для его глубокой переработки.
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: 8, 9, 10 и 12 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ солей.
Признаки: 4, 5, 6 и 7 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей. В то же время известно: для признака 4 - использование СГАВ и БГАВ волн для акустической коагуляции ВВ; для признака 5 - использование акустических волн для акустической коагуляции и последующего гравитационного осаждения на дно и (или) в нижние слои воды, исходных и ранее акустически коагулированных ВВ: для признака 6 - использование акустических волн для уплотнения осадка; для признака 7 - использование акустических волн для принудительного осаждения на дно и (или) в нижние слои воды, исходных и ранее акустически коагулированных ВВ.
Признаки: 1, 2, 3, 11 и 13 являются 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 СВ от ВВ, КЧ, ТМ и солей больших (например, при расходе СВ до 3000 м/час и более) объемов загрязненной (ВВ, КЧ, ТМ и солями) СВ (например, карьерных, отвальных, дренажных), относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в любых погодно-климатических условиях (например, под льдом) 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 2013-2016 гг. в ПАО «Север-алмаз» (Россия, Архангельская обл.).
На фиг. 5 - фиг. 8 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей. При этом: на фиг. 5 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки СВ от ВВ (исходное содержание ВВ в СВ - 1,17 г/л) для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). При этом: индексом I обозначено содержание ВВ (г/л) в СВ на выходе из ГОТ; индексом II - содержание ВВ в СВ на выходе из ПДО, индексом III - содержание ВВ в СВ на выходе из ВДО; индексом IV -содержание ВВ в СВ на выходе из очистного сооружения - в изливе с третьих переливных труб.
Как видно из фиг. 5 в процессе реализации способа-прототипа (гистограммы, обозначенные пунктирной линией) содержание ВВ (SS, г/л) в СВ было последовательно уменьшено с 1,17 г/л - содержание ВВ в СВ на входе в ГОТ, до: 0,74 г/л (эффективность очистки 63,24%) - содержание ВВ в СВ на выходе ГОТ; до 0,37 г/л (эффективность очистки 68,37%) - содержание ВВ в СВ на выходе ПДО; до 0,12 г/л (эффективность очистки 89,74%) -содержание ВВ в СВ на выходе ВДО; до 0,07 г/л (эффективность очистки 94,01%) - содержание ВВ в СВ на выходе очистного сооружения. В то время как в процессе реализации разработанного способа (гистограммы, обозначенные сплошной линией) содержание ВВ (SS, г/л) в СВ было последовательно уменьшено с 1,17 г/л - содержание ВВ в СВ на входе в ГОТ, до: 0,37 г/л (эффективность очистки 68,37%, выигрыш разработанного способа 5,13%) - содержание ВВ в СВ на выходе ГОТ; до 0,12 г/л (эффективность очистки 89,74%, выигрыш разработанного способа 21,37%) - содержание ВВ в СВ на выходе ПДО; до 0,07 г/л (эффективность очистки 94,01% выигрыш разработанного способа 4,27%) - содержание ВВ в СВ на выходе ВДО; до 0,003 г/л (эффективность очистки 99,74%, выигрыш разработанного способа 5,73%) - содержание ВВ в СВ на выходе очистного сооружения (при сегодняшних требований российского природоохранного законодательства для природных водотоков Архангельской области - 0,00454 г/л).
На фиг. 6 представлены результаты безреагентной (гидроакустической) очистки СВ от ТМ - на примере железа, (исходное содержание в СВ - 4,5 мг/л) для разработанного способа (гистограммы со сплошной линий) и способа-прототипа (гистограммы с пунктирной линией). При этом: индексом I обозначено содержание ВВ (г/л) в СВ на выходе из ГОТ; индексом II -содержание ВВ в СВ на выходе из ПДО, индексом III - содержание ВВ в СВ на выходе из ВДО; индексом IV - содержание ВВ в СВ на выходе из очистного сооружения - в изливе с третьих переливных труб.
Как видно из фиг. 6 в процессе реализации способа-прототипа (гистограммы, обозначенные пунктирной линией) содержание ТМ - железа, в СВ было последовательно уменьшено до: 1,6 мг/л (эффективность очистки 64,44%) - содержание ТМ в СВ на выходе ГОТ; до 0,6 мг/л (эффективность очистки 86,66%) - содержание ТМ в СВ на выходе ПДО; до 0,3 мг/л (эффективность очистки 93,33%) - содержание ТМ в СВ на выходе ВДО; до 0,1 мг/л (эффективность очистки 97,77%) - содержание ВВ в СВ на выходе очистного сооружения. В то время как в процессе реализации разработанного способа (гистограммы, обозначенные сплошной линией) содержание ТМ - железа, СВ было последовательно уменьшено (с 4,5 мг/л - содержание ВВ в СВ на входе в ГОТ) до: 0,6 мг/л (эффективность очистки 86,66%, выигрыш разработанного способа 22,22%) - содержание ТМ в СВ на выходе ГОТ; до 0,3 мг/л (эффективность очистки 93,33%, выигрыш разработанного способа 6,67%) - содержание ТМ в СВ на выходе ПДО; до 0,1 мг/л (эффективность очистки 97,77% выигрыш разработанного способа 4,44%) - содержание ТМ в СВ на выходе ВДО; до 0,05 мг/л (эффективность очистки 98,88%, выигрыш разработанного способа 1,11%)- содержание ТМ в СВ на выходе очистного сооружения (при текущих требованиях российского природоохранного законодательства для природных водотоков Архангельской области 0,05 мг/л).
3
3
3
На фиг. 7 представлены результаты безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей - применительно к плотности песчано-глинистого осадка в секциях ГОТ (секция №5 секционного отстойника ПНС-1 Ломоносовского ГОКа) для разработанного способа (гистограмма I со сплошной линий), способа-прототипа (гистограмма II с пунктирной линией) и для гравитационного способа - для сравнения (гистограмма III с точечной линией). Как видно из фиг. 7 в процессе реализации разработанного способа плотность осадка составила 2,71 т/м, в то время как для способа-прототипа - 1,78 т/м (выигрыш разработанного способа - 34,31%), а для гравитационного способа - 1,01 т/м (выигрыш разработанного способа - 2,68 раза).
3
3
3
На фиг. 8 представлены результаты безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей - применительно к плотности глинистого осадка в секциях ПДО (секция №9 секционного отстойника ПНС-1 Ломоносовского ГОКа) для разработанного способа (гистограмма I со сплошной линий), способа-прототипа (гистограмма II с пунктирной линией) и для гравитационного способа - для сравнения (гистограмма III с точечной линией). Как видно из фиг. 8 в процессе реализации разработанного способа плотность осадка составила 2,51 т/м, в то время как для способа-прототипа - 1,57 т/м (выигрыш разработанного способа - 37,45%), а для гравитационного способа - 0,18 т/м (выигрыш разработанного способа - 13,8 раза).
На фиг. 9 представлены результаты безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей - применительно к средней крупности (R, мкм) песчано-глинистых частиц осадка в секциях ГОТ (секция №5 секционного отстойника ПНС-1 Ломоносовского ГОКа) для разработанного способа (гистограмма I со сплошной линий), способа-прототипа (гистограмма II с пунктирной линией) и для гравитационного способа - для сравнения (гистограмма III с точечной линией). Как видно из фиг. 9 в процессе реализации разработанного способа средняя крупность песчано-глинистых частиц осадка составила 48,55 мкм, в то время как для способа-прототипа - 25,45 мкм (выигрыш разработанного способа - 47,57%), а для гравитационного способа - 13,79 мкм (выигрыш разработанного способа - 3,52 раза).
На фиг. 10 представлены результаты безреагентной очистки СВ от ВВ, ТМ и солей - применительно к средней крупности глинистых частиц осадка в секциях ПДО (секция №9 секционного отстойника ПНС-1 Ломоносовского ГОКа) для разработанного способа (гистограмма I со сплошной линий), способа-прототипа (гистограмма II с пунктирной линией) и для гравитационного способа - для сравнения (гистограмма III с точечной линией). Как видно из фиг. 10 в процессе реализации разработанного способа средняя крупность песчано-глинистых частиц осадка составила 12,12 мкм, в то время как для способа-прототипа - 7,80 мкм (выигрыш разработанного способа - 35,64%), а для гравитационного способа - 4,51 мкм (выигрыш разработанного способа - 2,68 раза).
Таким образом:
1. Качественную очистку СВ от ВВ, ТМ и солей обеспечили за счет того, что:
- очистку СВ от ВВ, ТМ и солей осуществляли на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО и т.д.);
- осуществляли акустическую и акустико-сорбционную коагуляцию ВВ, ТМ и солей;
- осуществляли акустическое и акустико-гравитационное осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;
- осуществляли задержку ВВ в телах фильтровальных дамб;
- осуществляли основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляли дополнительное периодическое (в зимний период) акустико-вымораживающее уплотнение осадка (обезвоживание осадка);
- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
2. Физическую очистку СВ от ВВ, ТМ и солей обеспечили за счет того, что:
- не использовали химические реагенты (коагулянты и флокулянты);
- использовали акустическую и акустико-сорбционную коагуляцию ВВ между собой, а также с КЧ, ТМ и солями;
- использовали акустическое осаждение исходных и ранее акустически коагурированных ВВ;
- использовали гравитационное осаждение ранее акустически коагулированных ВВ;
- использовали гидравлическое осаждение на песчаном осадке исходных (КДВВ) и ранее акустически коагулированных ВВ;
- использовали акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- использовали акустическое уплотнение осадка;
- использовали акустико-вымораживающее уплотнение осадка и т.д.
3. Очистку больших объемов СВ обеспечили за счет того, что
- очистку СВ осуществляли на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО и т.д.);
- одновременно реализовали несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ (акустический, акустико-сорбционный и т.д.);
- одновременно реализовали несколько различных физических механизмов (акустический, акустико-гравитационный, акустико-вымораживающий) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;
- осуществляли задержку ВВ в телах фильтровальных дамб;
- осуществляли основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
4. Эффективное уплотнение осадка обеспечили за счет того, что:
- предварительно одновременно было реализовано несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ;
- одновременно было реализовано несколько различных физических механизмов осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;
- осуществляли основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
5. Эффективную очистку СВ в любых погодно-климатических условиях обеспечили за счет того, что:
- использовали термшкафы для размещения электронного оборудования;
- очистку СВ осуществляли на нескольких этапах (в ГОТ, ПДО, ВДО и т.д.);
- одновременно было реализовано несколько различных физических механизмов коагуляции ВВ (акустический, акустико-сорбционный и т.д.);
- одновременно было реализовано несколько различных физических механизмов осаждения исходных и ранее акустически коагулированных ВВ;
- осуществляли основное регулярное (в течение всего года) акустическое и акустико-гравитационное уплотнение осадка;
- осуществляли периодическое (по мере необходимости) удаление осадка из секций ГОТ, ПДО и ВДО и т.д.
6. Относительную простоту способа обеспечили за счет того, что:
- формирование и излучение гидроакустических волн НЗДЧ, ЗДЧ и УЗДЧ осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных приборов, а также гидроакустических излучателей;
- управление работой устройства, реализующего разработанный способ, осуществляли автоматически и полуавтоматически;
- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретностью (раз в 7 суток) и непосредственно в процессе работы очистного сооружения и т.д.
7. Минимальные финансово-временные затраты обеспечили за счет того, что:
- уменьшили площадь, отводимую под строительство очистных сооружений;
- очистку воды осуществляли в несколько этапов;
- формирование и излучение гидроакустических волн осуществляли с помощью серийно выпускаемых электронных и акустических приборов;
3
- энергопотребление электронных приборов устройства, реализующего разработанный способ, было относительно небольшим (менее 0,5 Вт/м);
- время на монтаж всего оборудования не превышало 5 суток;
- техническое обслуживание оборудования осуществляли с большой дискретность и непосредственно в процессе работы очистного сооружения и т.д.
8. Медицинскую безопасность для человека обеспечили за счет того, что:
- полностью исключили использование химических реагентов для очистки карьерной воды и уплотнения осадка;
- акустически уплотненный осадок, содержащий в большом количестве ТМ и соди, 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;
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являлись медицински безопасными для человека.
9. Экологическую безопасность для ОПС обеспечили за счет того, что:
- полностью исключили использование химических реагентов для очистки карьерной воды и уплотнения осадка;
- акустическим способом уплотняли осадок и тела водоупорных дамб осадконакопителей, что исключало дренажирование загрязненных СВ;
- акустически уплотненный осадок, содержащий в большом количестве ТМ и соли, утилизировали;
- параметры (частота, амплитуда, форма сигналов) гидроакустических волн являлись экологически безопасными для ОПС в целом и т.д.