Способ комплексной очистки дренажного стока и система для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 02 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ . ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2 1) 4914795/15 (22) 28.02.9 1. (46) 07.04.93, Бюл, М 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский

Институт гидротехники мелиорации им.

А.Н.Костякова и МГУ им.,М.В,Ломоносова (72) Л.В.Кирейчева, В.С.Мясищева и г1, Б. Ферапонтов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1275007, кл. Е 02 В 13!00, 1984, Авторское свидетельство СССР ф 1155668, кл. Е 02 В 11/00, 1983. ф4) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ

ДРЕНАЖНОГО СТОКА И СИСТЕМА ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ф7) Изобретение относится к очистке при. родных вод и может быть использовано при мелиорации засоленных земель в водоохранных мероприятиях, а также для получе,, Ы2,„, 1807163 А1 ния дополнительных обьемов чистой воды.

Сущность изобретения: для достижения поставленной задачи предлагается рассредотачи вать дрена жни и сток, испол ьзуя в. качестве очистной поверхности участки водоотводящих коллекторов, которые выполнены в виде деминерализационной галереи.

В последней предусмотрены участки для удаления взвесей и пестицидов, а также участки для удаления солей. Первые выполнены "в виде упакованных рулонов из волокнистого нетканого материала, обработанного глиноземом, а вторые выполнены в виде контейнеров с катионитовыми и анионитовыми фильтрами. Очистка и деминерализация идут на глубине заложения 3 дренажа. Скорость дренажного стока поддерживается не более м/ч. 2 с. и 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1807163

Изобретение относится к очистке природных вод и может быть использовано при мелиорации засоленных земель в водоохранных мероприятиях, а также для получения дополнительных объемов чистой воды.

Цель изобретения — обеспечение охраны водоисточников, как поверхностных, так и подземных, и почв за счет полного использования дренажного стока с получением товарных продуктов.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем удаление механических примесей и последующее удаление солей равномерным рассредоточением дренажного стока по очистной поверхности и сбор его в накопительной емкости, удалеwe механических примесей осуществляют .непосредственно в дренажных колодцах, а последующее удаление солей ведут на глубине заложения дренажа, используя в качестве очистной поверхности участки водоотводящих коллекторов между дренажными колодцами и устьями коллекторов, при этом скорость дренажного стока поддерживают не более 40 м/ч путем регулирования его уровня в дренажных колодцах и уровня очищенного стока в накопительных емкостях.

В известной мелиоративной. системе для осуществления данного способа, включающей водоисточник-водоприемник, водопроводящие и водоотводящие дренажные коллектора с колодцами, оборудованными регуляторами уровня, и накопительные ем кости, на участках водоотводящих коллекторов между колодцами и устьями коллекторов установлены деминерализованные галереи, начальные участки которых, соединенные с колодцами, выполнены в виде упакованных рулонов иэ волокнистого нетканого материала, обработанного глиноземом, а сообщенные с ними участки деминерализации выполнены в виде контейнеров с катионитовыми и анионитовыми фильтрами.

Кроме того, для.обеспечения непрерывного процесса очистки. дренажного стока, участок деминерализации выполнен. в виде двух пар размещенных параллельно контейнеров, каждая из которых подключена к начальным участкам деминерализованных галерей.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Известно, что в дренажных стоках, помимо растворенных минеральных солей, содержатся твердые механические примеси, нитраты, нитриты, ионы аммония, углекислота, соединения двух- и трехвалентного железа, микроэлементы, органические ве45

RH+ NaCI RNa+ HCI (1) ROH + HCI RCI+ HzO (2) 50

8 первом фильтре реализуется обмен по уравнению (1), все соли превращаются в кислоты, а во втором — по уравнению (2): кислоты нейтрализуются, их анионы переходят в ионит. Ионит КУ-2х8 удобен тем, что

55 его селективность к иону водорода минимальна, поэтому все растворенные в дренажном стоке катионы хорЬшо сорбируются, а протяженность сорбционйого фронта постоянна во времени. Такое про-щества в виде гуминовых и фульвокислот, ядохимикаты и пестициды. Для потребителя важно иметь не только обессоленную воду, но и очищенную от других примесей. Кроме того, при обессоливании воды требуется ее подготовка, так как механические примеси забивают мембранные и ионитовые фильтры. Органические вещества, пестициды и ядохимикаты отравляют. иониты, сокращая

10 срок их службы. В предлагаемом способе и системе эти требования к воде, которая не должна отравлять почвы и водоисточники и должна быть доступна любому водопотре; бителю, учтены.

15 8 предлагаемом способе дренажный сток не собирается большими объемами, а рассредотачивзется по дренажной системе, что обеспечивает накопление сзтока в объемах, не превышающих 100 м /сут. Такой

20 объем позволяет осуществить равномерную комплексную очистку, дренажного стока.

Очистка и деминерализация идут на глубине заложения дренажа, при этом в дренажных колодцах происходит отстой механических

25 примесей, а дальше сток самотеком, со скоростью, не превышающей 40 м/ч (в противном случае фильтры не будут успевать обработать сток), поступает в деминерализованную галерею на комплексную очистку. 0 Первоначально сток проходит. фильтр, обработанный глиноземом. При этом происходит очистка от различного рода взвесей, пестицидов, ядохимикатов, гуминовых и фульвокислот. Далее сток проходит через

З5 ионообменные фильтры, первый из которых заполнен сильнокислотным.катионитом (например, КУ-2х8 в водородной форме), а второй — низкоосновным анионитом (например, AH-22) в гидроксильной форме.

40 Извлечение иэ обрабатываемого раствора растворенных электролитов осуществляется за счет обмена между ионитами и раствором (дренажным стоком) по уравнениям:

1807163 ведение процесса позволяет полностью ис- и накопительные емкости 6. Участки водоотпользовать емкость ионита и добиться вы- водящих коллекторов 3 выполнены в виде сокого качества получаемой воды. деминерэлиэационных галерей, которые соИспользование в схемах деминерализа- стоят иэ участка, выполненного в виде упации воды низкоосновныханионитовудобно 5 кованных рулонов 7, обработанных из-за простоты их регенерации. глиноземом, где происходит удаление песФильтры катионитовые и анионитовые тицидов, ядохимикатов, гуминовых и фульпомещены в специальные контейнеры, где вокислот. Этот участок сообщен с участком, обеспечивается ток дренажного стока снизу; где происходит удаление солей, выполненвйерх; Для обеспечения непрерывной очи- 10 ным в виде комтейнеров с катионитовым 8 и стки дренажного стока следует использо-: анионитовым 9 фильтрами. Предусмотрено вать две пары контейнеров. Уровни, на две пары контейнеров с кэтионитовым и которых находятся оба ионитовых фильтра, анионитовым фильтрами, для обеспечения одинаковы. Вытекающая из энионита вора непрерывного процесса очистки дремэжнонаправляется в накопительную емкость. По- 15 го стока. Накопительные емкости бсоединесле отработки первой пары контейнеров с ны с насосной станцией 10. С помощью ионитами дренажный сток переключается задвижки 5 и откачкой очищенного стока в н вторую пару. Отработанные иониты из- емкости 6 осуществляют поддержание сковлекаloT нэ регенерацию. роСти дренажного стока йе более 40 м/c.

Регенерация осуществляется централи- 20 Фильтр, выполненный в виде упакованэованно. Получаемые в результате регене- мых рулонов из нетканого волокнистого ма-рации вещества (хлорида натрия, магния, териала; обработан глиноземом, причем эта кальция и т,д.) получаются в виде насыщен- обработка может быть выполнена двумя ных и пересыщенных растворов. которые способами: фильтрацией мутного раствора представляют хорошую сырьевую базу для 25 воды (1 часть глинозема на 10 частей воды) получения гидроксида магния, извести илй: через волокнистый материал до тех йор, погипса и поваренной соли. При подщелачива- ка проницаемость материалане снизится до нйи растворов до рН 10 в осадок выпадает 40 м/ч или послойным пересыпанием по. гидроксид магния и отделяется. При даль- рошком глинозема поверхности волокнинейшем подщелачиваниидо рН 11-12 в оса- 30 стого материала. Обработка нетканого док выпадает гидроксид кальция. материала глййоземом позволяет создать

Оставшийся в растворе хлорид натрия час- - высокую удельную поверхность и; а едовэтичмо подлежит упариванию, так как его тельно, высокую емкость сорбции. Рулоны 7 концентрация составляет 300-350 r/n, а дру- ориентированы вдоль тока дренажного стогая часть направляется для получения pere- 35 ка. мерационных растворов. П р и и е р. Предлагаемый способ осуЭлектролитическое разложение хлори- ществляется слеДующим образом. да натрия, в результате которого получают Имелсядремажный сток(Волгоградская; растворы соляной кислоты и гидроксида на- обл76 Палласовская оросительная система) троя, позволяетв10разсократитьрасходы 40 следующего ионногосостава, мг экв/л: Na на регенерацию ионитов и снять вопрос о - 147, Са 20, Mg 45, С)-120. SO4 84, НСОз 8, снабжении этими реактивами. с общей минералйзацией 13,041 г/л. В воде

Таким образом, снимаются вопросы об присутствовал пестицид — гексахлррфенол образовании агрессивных стоков, утилиза- (следы). Дренажный сток иэ водопроводяции соляных растворов и больших удельных 45. щих коллекторов 2 поступает в дренажный рэСходах на регенерацию кислот и щелочей. колодец 4, из которого самотеком с задан-

Вся технология экологически чистая и прак- ной скоростью. не превышающей 40 м/ч, тически безотходная, В результате. кроме проходила последовательно руломный опресненной воды, получают товарный про- фильтр 7 и катионитовый 8и анионитовый 9

- дукт в виде гидроксида магния, гипса или 50 фильтры. Затем очищенный сток собираетизВести и поваренмой соли, ся в емкости-накопителе 6, откуда откачива-

Нафиг.1 и2 представлены схемы пред- ется насосом и поступает потребителю.. лагаемой мелиоративной системы (ее уча- Заданная скорость дренажного стока обессток, где происходит очистка и печивается регулированием уровней дредеминералиээция дренажного стока). 55 нажмого стока в колодце 4 задвижкой 5 и

Мелиоративная система включает в се- накопителе за счет производительности набя водоисточник-водоприемник 1, водопро- соса. водящие 2 и водоотводящие 3 дренажные В результате проведенной очистки была коллекторы с колодцами 4, оборудованмы- гюлучема вода, имеющая следующий химими регуляторами уровня 5 (в виде задвижки) ческий состав, мг-экв/л: Na 0,15; Са 0,02: Mg

1807163

0.05; О 0,12; SO4 0,08; НСОз 0,01, с минерализациеи 0,13 r/n, следов пестицида не обнаружено.

Расчеты показали, что при использовании 1 т катионита и 1 т анионита на деминерализацию указанного дренажного стока объем последнего составит около 20 м . При з регенерации 1 т катионита можно выделить

122 кг поваренной соли, 46 кг гидроксида магния, 88 кг гипса. С учетом цен на данные вещества (по состоянию на 1990 г) общая стоимость этих товарных продуктов соста, вит 192 руб.

Количество реактивов, необходимых на регенерацию составляет: соляная кислота

0,42 т — 16 руб., гидроксид натрия — 0,2 т—

24 руб.. Итого 40 руб. (Каталог реактивный.

Перечень основной номенклатуры химических реактивов и препаратов, М., 1980). Экономический эффект составит 160 руб. от применяемой технологии. В Волгоградской области по данным института Волгогипроводхоз годовой объем. дренажного стока составляет 122 млн.м . Таким образом, годовой эффект от предлагаемой технологии только для одной области будет равен миллионам рублей.

Формула изобретения

1. Способ комплексной очистки дренажного стока, включающий удаление механических примесей, последующее удаление солей равномерным рассредоточением дре нажного стока по очистной поверхности и сборки очищенного стока в накопительных емкостях. отличающийся тем, что, с целью охраны поверхностных и подземных, водоисточников и почв за счет полного использования дренажного стока с получением товарных продуктов, удаление солей осуществляют на глубине заложения дрена5 жа, используя в качестве очистной поверхности участки водоотводящих коллекторов между дренажными колодцами и устьями коллекторов, при этом скорость дренажного стока поддерживают не более 40 м/ч путем

10 регулирования его уровня в дренажном колодце и уровня очищенного стока в накопительных емкостях.

2. Система для комплексной очистки дренажного стока, включающая водоисточ15 ник-водоприемник, водопроводящие и водоотводящие дренажные коллекторы с дренажными колодцами, оборудованными регуляторами уровня, и накопительные емкости, о т л и .ч а ю щ а я с я тем, что

20 водоотводящие коллекторы выполнены в виде деминерализационных галерей, начальные участки которых, соединенные C дренажными колодцами, выполнены в виде упакованных рулонов из волокнистого не25 тканого материала, обработанного глиноземом, сообщенные с ним участки деминерализации выполнены в виде кон- . тейнеров с катионитовыми и анионитовыми фильтрами, а накопительные емкости сое30 динены с насосной станцией, 3. Система поп.2, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного процесса очистки дренажного стока, участок деминерализации выполнен в виде

35 двух пар размещенных параллельно контейнеров, каждая из которых подключена к начальным участкам деминерализационных галерей.

1807163

Составитель Л.Кирейчева

Редактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль

Заказ 1365 Тираж Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101