Система биологической очистки воды в каналах хозяйственно- питьевого и технического водоснабжения

 

СИСТЕМА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ЮДЫ В КАНАЛАХ ХОЗЯЙСТВЕННОПИТЬЕВОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО ЮДОСНАБЖЕНИЯ , содержащая канал с наклонными стенками, выносыповерхностно загрязненных вод, русловую водоохранную полосу из на дводных и подводных участков с высшей водной растительностью , отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и интенсификации очистки, подводные участки выполнены в виде уступов в стенках канала, уклон каждого из которых больше уклона дна канала и направлен по течению воды в канале, при этом уступы разделены на последовательно чередующиеся по трассе канала трехучастковые зоны, в каждой из которых на первом по течению воды участке размещены высшие водные растения, воздействующие на фенол, например камыш , на среднем участке размещены растения, воздействующие на нефтепродукты , например элодея канадская или рогоз широколистный, а на пос (Л леднем участке размещены растения, воздействующие на биогены, например тростник.

COOS С06ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) С 02 I 3 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫ:ТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 3486465/23-26 (22) 23.08.82 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 (72) Л.Я. Анищенко, С.В. Большинский, Л.А. Ваксенбург, A.П. Гусак, Г.П. Куксов и Ф.В. Стольберг (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (53) 628.163(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 701947, кл. С 02 F 3/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 806613, кл. С 02 F 3/32, 1978. (54)(57) СИСТЕМА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ ВОДЫ В КАНАЛАХ ХОЗЯЙСТВЕННОПИТЬЕВОГО И ТЕХН)1ЧЕСКОГО ВОДОСНАБ)ЕНИЯ, содержащая канал с наклонными стенками, выносы поверхностйцх загрязненных вод, русловую водоохранную полосу иэ надводных и подводных участков с высшей водной растительностью, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и интенсификации очистки, подводные участки выполнены в виде уступов в стенках канала, уклон каждого из которых больше уклона " дна канала и направлен по течению воды в канале, при этом уступы разделены на последовательно чередующиеся по трассе канала трехучастковые зоны, в каждой из которых на первом по течению воды участке размещены высшие водные растения, воздействующие на фенол, например камыш, на среднем участке размещены растения, воздействующие на нефтепродукты, например элодея канадская или рогоз широколистный, а на последнем участке размещены растения, воздействующие на биогены, например тростник.

1074836

Изобретение относится к биологической очистке воды от загрязняющих веществ и предназначено для использования при проведении водоохранных мероприятий на каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснаб>..ения, а именно интенсификации извлечения из транспортируемой воды загрязняющих веществ химического и биологического происхождения, а также предотвращения поступления в канай загрязненных поверхностных aog.

Известна система для подготовки поверхностных вод, включающая водозаборное сооружение и отводной ка- 15 нал. Водозаборное сооружение выполнено в виде сифона, посредством которого отводной канал соединяется с водотоком или водоемом. Русло отводного канала имеет биоплато с 2п посаженными высшими водными растениями в определенной последователь-. ности. Между отдельными биоплато размещены бетонные наклонные водосбросы. Выход из последнего биоплато посредством перекачивающего устройства соединен со скважиной, сообщающейся с подземным коллектором подземного водоносного горизонта j1)

Однако указанная система подготовки поверхностных вод с пропу.ском их через биоплато требует строительства бетонных быстротоков и др. Устройств, что совершенно не может быть конструктивно применено в каналах межбассейновой переброски стока, т.е. не может быть использовано для целей интенсификации очистки транспортируемой по каналу воды, так как снижает пропускную способность канала, уменьшает ско- 40 рость течения в нем воды.

Известно также устройство для очистки воды в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоЧ» снабжения от загрязняющих веществ, содержащее канал с наклонными стенками, выносами поверхностных загряз ненных вод и русловой водоохранной полосой,. снабженной установленными в местах выноса по оси канала струенаправляющими перегородкаьж, а русловая водоохранная полоса выполнена в виде размещенных в местах выноса поверхностных вод надводных и подводных горизонтальных участков, снабженных подпорной вертикальной стенкой и расположенных на наклонной стенке канала, при этом высота подпорной стенки равна 1,5-2,0 оптимальной глубины произрастания вод- 60 ной растительности. Это устройство повышает эффективность очистки путем интенсификации водообмена, что достигается за счет того, что усэановленные в русле канала струенаправ-65 ляющие перегородки направляют часть потока воды на подводные горизонтальные участки высших водных растений, т. е. биоплато j2) .

Недостатком известного. устройства является необходимость введения в ложе канала специальных дополнительных сооружений: подпорной стенки и струенаправляющих перегородок.

Такие сооружения требуют дополнительных капитальных вложений, усложняют эксплуатацию канала. Кроме того, они не имеют достаточно акцен тивной формы интенсификации очистки с наиболее токсичными и канцерогенными видами загрязнений.

Пелью изобретения является повышение эффективности и интенсификации очистки воды.

Указанная цель достигается тем, что в системе для биологической очистки воды в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения, содержащей канал с наклонными стенками, выносы поверхностных загрязненных вод и русловую водоохранную полосу, включающую надводные участки с высшими водными растениями, подводные участки выполнены в виде уступов в стенках канала, уклон каждого из которых больше уклона дна канала и направлен по те-. чению воды в канале, при этом уступы разделены на последовательно че--. редующиеся по трассе канала трехучастковые зоны, в каждой из которых на первом по течению воды участке размещены высшие водные растения, воздействующие на Фенол, например камыш, на среднем участке ра=."ìâùå paczes a, воздействующие на нефтепродукты, например злодея канадская или рогоз широколистный, а на замыкающем зону участке размещены растения„ воздействующие на биогены, например тростник.

Выполнение поверхностей берм в виде уступов с уклоном поверхности уступа по течению воды больше уклона дна канала дает возможность увеличить в области берм скорость потока, с увеличением которой повышается уровень турбулентности и соответствен:o растет коэффициент турбулентной диффузии. !

Поэтому с увеличением скорости течения в области бермы, выполненной,. как указано выше, величина диффузионного потока примеси из середины канала в сторону бермы возрастет и способствует интенсификации о--;нот:ки и, следовательно, эффективности биоплато на берегах канала. Кроме того, уступы являются источником дополнительной завихренности течения, повышения турбулентности, увеличе1074836 ния длины смешения и обогащения воды кислородом.

Разделение биоплато на чередующиеся по трассе трехучастковые зоны, в которых высаживается высшая водная растительность разных видов, дает возможность избирательно проводить поглощения загрязняющих веществ соответственно их концентрации и вредного влияния на качество воды. Поэтому первый (головной) участок зоны высаживается камышом, который активно поглощает фенол, как наиболее токсичный эагрязнитель. Камыш также активно поглощает производные фенола, индол и др., а также марганец, цинк, медь. Камыш обогащает воду кислородом и имеет большую поглощающую способность при небольшой массе, что облегчает его уборку. Следующий учас- ток эоны высаживается элодеей канадской или рогозом широколистным.

Эти растения активно извлекают. нефть, их подводной частью задерживается нефтяная пленка, увеличивается площадь соприкосновения загрязняющих веществ с разлагающей их микрофлорой, повышается численность и активность углеводородоокисляющих бактерий за счет выделения растениями стимуляторов и потребления ими ингибиторов роста микроорганизмов. Далее следует участок эоны, засаженный тростником, активно воздействующим на биогены.

Таким образом, высаженные на биоплато определенными участками виды высшей водной растительности обеспечивают избирательное, целенаправленное воздействие на загрязняющие вещества и способствуют эффективности биологической очистки воды в каГ кале уменьшая степень соответствую,щей очистки на водозаборах.

На фиг., 1 схематически изображена система для биологической очистки воды в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1.

Система для биологической очисткй воды в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения содержит канал 1 с наклонными стенками 2, выносами поверхностного стока загрязненных вод и русловой водоохранной полосой, включающей надводные 3 и подводные 4 участки, последние выполнены в виде расположенных на откосах канала подводных берм, е размещенным на них биоплато с высшими водными растениями.

Поверхность берм выполнена в виде уступов 5 и 6, уклон каждого из которых ig больше уклона дна канала таким образом, чтобы соблюдалось соотношение 18, 1 = 3 1, Длина наклонной части уступа 5 устраивается, например, по величине равной 500-700 м, а высота вертикальной части уступа 6 — соответст вен но 1, 5-1, 8 м. Когда наклонные стенки канала и бермы устраиваются без .облицовки, в этом случае для предотвращения размыва вертикальная часть уступа 6 укрепляется бетонной плитой или другим неразмываемым материалом. Соотношение ig/i при- нимается постоянным на всем протяжении трассы канала. Уклоны бермм

15 направлены по течению воды в канале.

Биоплато разделено на чередующиеся по трассе канала трехучастковые зоны I-lV (фиг. 3), на которых в каждой зоне на головном участке размещены высшие водные растения, воэдейстВующие на фенол, например, камыш, на среднем участке размещены растения, воздействующие на нефр5 тепродукты, например элодея канадская или рогоз широколистный, а на замыкающем зону участке высаживаются растения, воздействующие на биогены, нагФймер тростник, при этом .

30 длину каждого из участков зоны биоплато устанавливают по соотношению (c -пдву;),„ =4,3ч

1р где 3 — длина бермы, засаженного одним видом растений, м,"

V — скорость воды в канале, м/с, С - концентрация загрязняющего

P воду вещества при подходе к берме, г/м3, ПДК вЂ” предельно допустимая кон1центрация по загряэнякщему воду веществу, г/мЗ, g ° ° †. очистительная способность Р4

4 определенного вида высшей водной растительности по отношению к загрязняющему веществу, г/м с;. а — ширина берьы, м.

50 Система работает следующим образом.

Забранную воду иэ водоисточника транспортируют по каналу 1 к потребителю. Поток воды, протекающий по руслу канала 1, частью массы проходит через заросли биоплато, устроенного на бермах 4 наклонных стенок 2 канала. Этот прибрежный поток воды фильтруется и очищается

60 высшей водной растительностью, высаженной на бермах каналами Очищенный прибрежный поток воды благодаря поперечной диффузии, смешивается с основнйм потоком и при этом проис65 ходит разбавление находящихся в во1074836

4Ь

ВНИИПИ заказ 443/21 Тираж 867 Подписное де загрязняющих веществ. Устройство биоплато на бермах по всей трассе канала обеспечивает непрерывную очистку воды прибрежного потока и разбавление основной массы с очищенной воды благодаря поперечной диф- 5 фузии. Чем больше диффузионный поток примеси иэ основной массы воды в сторону зарослей биоплато, тем интенсивнее степень очистки воды от загрязняющих веществ. Для достижения этого берму Устраивают уступами с уклонами в сторону течения воды. Вследствие устроенного на берме уклона скорость прибрежного потока воды увеличивается,и повышается 35 уровень турбулентности, что приводит к возрастанию величины диффузионного потока примеси от середины канала в сторону берм, увеличивая при этом водообмен основной массы 2О воды в канале с масоой прибрежного потока. Кроме того, достигая границ вертикальной части уступа бермы, прибрежный поток, скорость которого благодаря уклону возрастает, допол- д нительно завихряется, что еще более повышает турбулентность, увеличивая длину смешения потока и дополнительно обогащая воду кислородом.

Поглощение загрязняющих примесей высшими водными растениями производится на биоплато в трехучастковых зонах таким образом, что избирательная очистка воды происходит по принципу первоочередной очистки наиболее токсичных примесей, какими sarre xcsr фенолы и его производные, а также соли тяжелых металлов. для этого головной (первый) участок зоны высаживается кажлмом и в его зарослях начинается очистительная работа биоплато. Средний участок зоны высаживается элодеей канадской или рогозом щироколистным, на котором происходит наиболее активное поглощение нефтепродуктов, а затем поток воды протекает через зам.1кающий участок зоны, на котором высажвны растения, поглощающи= биогены, например тростник. Затем плантации высших воднь1х растений по своему видовому составу повторяются на последующих зонах,. Принудительное перемешивание транспортируемой по каналу воды осуществляется на насосных станциях и перепадных сооружениях, обычно,шествующих в каналах межбассейновой переброски стока.

При использовании висте::.ы для биологической очистки воды при ее транспортировке в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения, например, при переброске стока достигается снижение концентрации загрязняющих Веществ, повышается качество воды и тем са=мым сокращаются капиталыые затр.-".— ты при строительстве сооружани.- очистки воды, создаваемых и:.-. ьод .. - з аборах, кроме то го с кашен н а-. высшая водна:- растительность бисплато используется как кормовой: -«,àòåриал для животноводства,