Водоем-хранилище для очистки стоков от хрома

 

Изобретение относится к емкостям-хранилищам сточных вод в естественных рыхлых грунтах. Водоем-хранилище для очистки стоков от хрома выполнено в виде котлована с размещенными на его стенках и дне слоем глины-иллита, слоем из сульфатной породы - ангидрита, а на поверхности водоема слоя сине-зеленых водорослей. Технический результат - создание простой, надежной емкости-хранилища в естественных рыхлых грунтах для хранения и самоочищения промышленных стоков с шестивалентным хромом в форме иона [CrO₄]^2-. 1 ил.

Изобретение относится к емкостям-хранилищам сточных вод в естественных рыхлых грунтах, в которых создается система техногенных геохимических барьеров, задерживающих миграцию и очищающих сточные воды от шестивалентного хрома.

Известны грунтовые емкости в форме котлована, предназначенные только для хранения стоков (А.С. N 131679, МКИ B 65 G 5/00, БИ N 17, 1960), другие обладают функцией самоочищения от нефтепродуктов (патент N 2028972, МПК B 65 G 5/00, 1994).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является самоочищающийся водоем-хранилище для стоков с тяжелыми халькофильными металлами, сооружаемое в естественных грунтах в форме котлована, где в качестве изоляции применяется слой глины, насыщенный катионами магния или кальция и поэтому не пропускающий катионы халькофильных металлов. На слой глины насыпается гипсовый щебень, который является источником ионов [SO₄] ^2-, которые с органическим веществом сине-зеленых водорослей трансформируется в сероводород, реагирующий с катионами халькофилов с образованием нерастворимых сульфидов. В результате стоки самоочищаются от этих металлов. (патент N 2065830, МПК B 65 G 5/00, 1996 - прототип).

Недостатком описанного водоема-хранилища является то, что он не способен самоочищаться от ионов шестивалентного хрома, находящегося в форме иона [CrO₄]^2-.

Задача изобретения - создание простой, надежной емкости-хранилища в естественных рыхлых грунтах для хранения и самоочищения промышленных стоков с шестивалентным хромом в форме иона [CrO₄]^-2.

Поставленная задача осуществляется с помощью водоема-хранилища, выполненного в виде котлована с изоляцией стенок и дна, причем изоляция имеет двойной слой, состоящий из слоя иллита (гидрослюда), на который насыпается слой ангидритового щебня. На поверхности водоема размещают сине-зеленые водоросли.

На чертеже представлен водоем-хранилище для очистки стоков от хрома в виде котлована в естественном рыхлом грунте (1). Изоляция состоит из слоя иллита, представляющего собой инфильтрационно-диффузионный барьер (2), слоя ангидрита, являющегося источником иона [SO₄]^2- для образования сероводорода (3) и сине-зеленых водорослей на поверхности водоема (4), являющегося источником органического вещества для образования сероводорода.

Сущность предлагаемого изобретения заключатся в том, что в водоеме-хранилище создается система геохимических барьеров.

Роль инфильтрационно-диффузионного барьера выполняет иллит (гидрослюда), частицы которой несут избыточный отрицательный заряд, отталкивающий, по закону Кулона, ион [CrO₄]^2-. Другой геохимический барьер - восстановительный, создается сероводородом, который образуется в результате реакции ионов [SO₄] ^2-, возникающих при растворении щебенки ангидрита с органическим веществом, поступающим из верхнего слоя сине-зеленых водорослей, сероводород восстанавливает Cr⁶⁺ до Cr³⁺ с образованием гидроокиси хрома Cr[OH]₃.

Система геохимических барьеров состоит из слоев разного состава и разной структуры, которые укладываются в следующей последовательности.

На дно водоема-хранилища насыпается слой иллита. Выше насыпается слой ангидритового щебня, который растворяется и поставляет в воду ион [SO₄]^2-, использующийся в качестве источника серы для сероводорода. Сероводород самопроизвольно образуется в результате биохимической реакции восстановления сульфат-иона сульфат-восстанавливающими бактериями в присутствии органического вещества.

В качестве источника органического вещества, необходимого для реализации образования сероводорода, предлагается выращивать на поверхности водоема-хранилища сине-зеленые водоросли. Отмирая и опускаясь на дно, они поставляют органическое вещество сульфат-восстанавливающим бактериям для образования сероводорода.

В патентной и научной литературе заявителем на обнаружены хранилища для стоков очистки от шестивалентного хрома, состоящие из слоев, выполняющих роль геохимических барьеров: слой иллита (играющий роль инфильтрационно-диффузионного геохимического барьера); слой щебня из ангидрита (являющийся источником ионов [SO₄] ^2-, необходимых для образования сероводорода, который играет роль восстановительного геохимического барьера); слой сине-зеленых водорослей (являющийся источником органического вещества, необходимого для развития сульфат-восстанавливающих бактерий, образующих сероводород).

Следовательно, предлагаемый водоем-хранилище отличается от известных, т. е. является "новым" и имеет "изобретательский уровень".

Котлован-хранилище является простым по конструкции и состоит из дешевых и доступных природных материалов, т.е. он "промышленно применим".

Таким образом, предлагаемое самоочищающееся хранилище может быть выполнено в рыхлых грунтах, где промышленные стоки с шестивалентным хромом могут не только храниться, но и самоочищаться от хрома как экологически вредного компонента.

Формула изобретения

Водоем-хранилище для очистки стоков от хрома, выполненное в виде котлована с размещенными на его стенках и дне слоем глины, слоем из сульфатной породы, а на поверхности водоема слоя сине-зеленых водорослей, отличающийся тем, что в качестве глины используют иллит, а в качестве сульфатной породы - ангидрит.

РИСУНКИ

Рисунок 1