Система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов

 

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

(19) а)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5)) 02 F 3/32 Е 03 В / 2

Е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfTVM (21) 3390336/23-26 (22) 28.01.82 (46) 30.11.83. Бюл. 9 44 (72) В.Г.Магмедов, Ф.В.Стольберг, Л.С.Свашенко и Н.И.Остриков (71) Всесоюзный научно-.исследовательский институт по охране вод и укоаинское отделение Всесоюзного ордена

Ленина проектно-изыскательского и научно-исследовательского института Гидропроект им.С.Я.Жука (53) 628.161(088.8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 701947, кл. С 02 F 3/02, 1977. (54)(57) СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХИОСТЯЫХ ВОД ДЛЯ ПОПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМНВХ

ВОДОИОСИ1л ГОРИЗОНТОВ, содержащая водоток и его отводной канал, сообщенные водозаборным сооружением, биоплато с посадками высших водных растения и сообщенные с водоносным горизонтом, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью расширения области ее использования и nassau«« ния эффективности в работе, водозаборное сооружение снабжено камерой и дополнительным водовыпуском, сообщенным с водотоком, а также 6ассейном обратной промывки и фильтрующей дамбой, расположенной между бассейном и камерой, при этом последние выполнены с нефильтрующим дном, а бноплато снабжено управляе)аам водовпускным затвором и выполнено с фильтрующнм дном, расположенным с уклоном 0,5-4,0 от управляемого затвора.

1057438

Изобретение относится к подготов) ке поверхностных вод для искусствен ного пополнения подземных водоносных горизонтов и может быть использовано при создании резерва воды для нужд хозяйственно-пнтьевогб водоснабжения.

Известна система для подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов, включающая водозаборное сооружение н отводной канал. Водозаборное соо" ружение выполнено в виде сифона, посредством которого отводной канал соединен с водотоком илн водоемом.

Отводной канал имеет биоплато, при- 15 чем вдоль трассы отводного канала создают несколько (до пяти-шести) биоплато, между которыми в канале имеются бетонные наклонные водосбросы, обеспечивающие скорость протекания воды 1,0-1,5 м/с. Для биоплато используют высшие водные растения, посадку которых производят в следующей последовательности: тростник или рогоз, рдест, тростник или рогоз при густоте 60-80 растений на 1 м . Выход из последнего биоплато посредством перекачивающего устройства соединен со скважиной, сообщающейся с подземным коллектором подземного. водоносного горизонта $1), Недостатком данной системы является то, что очистку поверхностных вод от грубых взвешенных частиц производят высшими водными растениями и поэтому для достижения неОбходимой степени очистки требуются сравнительно большие полосы биоплато что ограничивает область использования таких систем. Кроме того, требуется специальная технология 4О. .для высадки различных видов высших водных растений в .определенной последовательности, что усложняет пуск биоплато в эксплуатацию и снижает ее эффективность. 45

Известная система требует отчуждение значительных площадей земель (25-30 га и более}, а необходимость

Каскадного выполнения биоплато {перепады между полосами растений) pe*бует выбор специального рельефа мест. ности или же создание искусственных перепадов, что ограничивает область использования и снижает эффективность системы.

Цель изобретения - расширений:об- Ы ласти использования и повышение эффективности в работе системы подго товки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов. 60

Указанная цель достигается тем, что в системе подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов, содержащей водоток н его отводной канал, сооб щенные водозаборным сооружением, биоплато с посадками высших водных растений н сообщенное с водоносным горизонтом, водозаборное сооружение снабжено камерой и дополнительным водовыпуском, сообщенным с водотоком, а также бассейном обратной промывки и фильтрующей дамбой, расположенной между бассейном и камерой, при этом последние выполнены с нефильтрующим дном, а биоплато снабжено управляемым водовпускным затвором и выполнено с фильтрующим дном, расположенным с уклоном 0 5-0,4 от управляемого затвора.

То, что дно водозаборной камеры и дно бассейна обратной промывки вы" полнены нефильтрующими, исключает инфильтрационные потери непрошедшей очистку воды и тем самым предотвращает .возможное загрязнение подземных вод.

Выполнение дна биоплато фильтрующим обеспечивает эффективное использование полной очистительной способности всего растения, включая стебель и корневую систему, в режиме вертикальной, фильтрации. Кроме того, корневая система высших водных растений, например тростника, камыша, рогоза, прорезая грунт, создает воде дополнительные пути фильтрации и повыаает ! его фильтрационные свойства.

То, что биоплато выполнено с дном, расположенным с уклоном 0,5-4,0 от управляемсго затвора, обеспечивает необходимые условия для эффективного перепуска воды из водозаборного сооружения в биоплато. Выполнение уклона в пределах 0,5-4,0О обеспечивает прн: этом оптимальные условия как для прохождения обрабатываемой воды, так и для наиболее эффективной работы высших водных растений, т.е. биоплато, так как при уклоне

0,5О и ниже возможно создание застойных эон в биоплато, что может привести к снижению его производительности. При уклоне свыше 4,0 наблюдается сравнительно большая скорость потока воды, что приводит к снижению эффективности очистки обрабатываемой воды.

Отделение бассейна обратной промьп ки от камеры дамбой и выполнение этой дамбы фильтрующей обеспечивают осветление воды и удаление из нее грубодисперсных взвешенных частиц,. что создает оптимальные условия для развития высшей водной растительности и позволяет значительно удлинить срок действия биоплато, а при соблюдении сроков уборки отмирающих растений, избежать дорогостоящих мероприятий по рекультивации биоплато, так как не допускается заиления и заростания биоплаTG, В итоге все это повышает эффек1057438 тивность системы и расширяет область ее использования, так как не требует отчуждения значительных площадей земель и выбора участков местнос и для каскадного расположения биоплато.

Гчабжение водозаборного сооружения камерой обеспечивает повышение эффективности системы, так как при регенерации фильтрующей дамбы обеспечивается изоляция ее от притока ® воды из водотока и возможность пропускания воды через.фильтрующую дамбу в направлении, обратном направлению движения воды при фильтровании. 35

Введение дополнительного водовыпуска, сообщающегося с водотоком, обеспечивает промывку фнльтрующей дамбы. водой иэ бассейна обратной промывки, что повышает эффективность эО системы, так как фильтрукщая дамба удерживает грубодисперсные взвешенные частицы и при этом обеспечиваются условия для периодической регенерации дамбы от задержанных частиц и отвод их вновь в водоток.

Снабжение биоплато управляемым водовпускным затвором обеспечивает условия работы системы в режиме регенерации фильтрующей дамбы и создает возможность регулировать расход воды через биоплато, что обеспечивает необходимое количество и качество воды для пополнения подземных водоносных горизонтов, что в конечном счете повышает эффективность .системы.

На фиг.l изображена система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов, в плане1 на фиг.2 — разрез 40

A-A на фиг.l.

Предлагаемая система включает водозаборное сооружение, выполненное в виде камеры 1, фильтрующую дамбу 2, бассейн 3 обратной про- 45 мывки и биоплато 4.

Камера 1 гидравлически посредством, например, управляемого затвора 5 соединена с водоемом или водотоком б и имеет водовыпуск 7, который соединяет ее с водотоком б или с каким-то другим сборным каналом (не показан). Дно камеры 1 выполнено нефильтрующим. Камера 1 посредством фильтрующей дамбы 2, т.е. фильтра, соединена гидравлически с бассейном 3 обратной промывки, который, в свою очередь, гидравлически соединен, например, посредством управляемого затвора 8 с биоплато 4, Дно бассейна 3 обратной промывки вы- &0 полнено нефильтрующим.

Биоплато 4 обваловано нефильтрующей дамбой 9, которая охватывает также бассейн 3 обратной промывки, фильтрующую дамбу 2 и камеру l. Дно

65 бноплато 4 выполнено фильтрующим и на нем высажены высшие водные растения 10, например тростник, камыш или рогоз. Совокупность высших водных растений 10 образует само биоплато, а так как растения 10 высажены на фильтрующем дне, то зто биоплато является инфильтрационным.

Площадь биоплато, т.е. площадь, на которой высажены вы-.шие водные растения 10, определяют по формуле ьС;Ц

S ь sr где á8 - площадь бноплато, м 1

bCj - расчетная разность концентрации загрязняющего вещества в воде, подаваемой для пополнения подземных водоносных горизонтов, г/м ;

Я - расход воды, подаваемой на пополнение подземных водоносных горизонтов, м )/c;

Н вЂ” уровень воды в биоплато, равный 0.,5-10 м; удельная очистительная способность макрофитов по отношению к ) загрязняющему веществу.

Фильтрующее дно биоплато 4 гидравлически соединено через, например, зону ll фильтрации с водоносным горизонтом (не показан). Зона 11 фильтрации ограничена водоупором 12.

Дно биоплато 4 выполнено с направленным от управляемого затвора 8 уклоном, величину которого устанавливают в пределах 0,5-4,0

Система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов работает следующим образом.

Подлежащую для пополнения подземных водоносных горизонтов воду из водотока б подают через открытый управляемый затвор 5 в камеру l.

Поступающая в камеру 1 вода фильтруется через фильтрующую дамбу 2, далее попадает в бассейн 3 обратной промывки и через открытый управляемый затвор 8 заполняет биоплато 4.

Проходя фильтрующую дамбу 2, вода освобождается от взвешенных загрязняющих веществ. В биоплато 4 осуществляется одновременная очистка от химических и бактериологических загрязнений и фитопланктона, а также происходит дополнительная фильтрация от взвешенных загрязняю- щих веществ. Таким образом, обработанная вода через фильтрующее дно биоплато 4 попадает в зону ll фильтрации и далее проходит в водоносный горизонт. При таком инфильтрационном выполнении биоплато в процес1057438

Составитель Л.Суханова

Техред T.N.::òo÷êà Корректор A.Tÿoêo

Редактор И.Рачкулинец

Заказ. 9501/2б Тираж 941 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патен-, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 се очистки воды участвуют как стебли растениЯ, так и их корневая систе; ма, что повышает качество очистки воды и эффективность использования растений.

Если невозможно расположить биоплато 4 непосредственно над зоной 11 фильтрации, которая связана с водоносным горизонтом, то посредством, например, дренажных труб или иного сооружения производят сбор воды, прошедшей фильтрацию, через дио биоплато 4 и подачу этой воды самотеком через скважины или путем закачки ее в подземные водоносные горизо;.ты. 15

В том случае, когда фильтрующая дамба 2 эакальматируется до такой . степени, что не будет пропускать через себя воду для пополнения водоносного горизонта, производят регенерацию фильтрующей дамбы 2, т.е. производят ее промывку. Для этого закрывают управляемые затворы 5 и 8 и открывают затвор водовыпуска 7.

Вода из бассейна 3 обратной промывки проходит через фильтрующую дамбу 2 и -;-:э л .тся через затвор водо"выпуска 7, После этого затвор водсвыпуска 7 закрывают и открывают управляемый затвор 5, через который во. да иэ водоема или водотока 6 ноступает s камеру 1 и в бассейн 3 обратной промывки через фильтрующую дамбу 2. Вновь закрывают управляемый затвор 5 и открывают затвор водовыпуска 7 для вывода воды иэ бассейна 3 обратной промывки через фильтрующую дамбу 2. Этот процесс повторяют несколько раэ и таким образом очищают фильтрующую дамбу 2 от гру бодисперсных взвешенных частиц.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет на 5090% повысить очистительную способность биоплато, сократить площади отчуждаемых под систему земель в среднем на 25-30.га, исключить расходы на рекультивацию биоплато при его заилении, упростить технологию посадки и эксплуатацию биоплато, а также удлинить сроки эксплуатации системы восполнения подземных водоносных горизонтов.