Устройство локализации источника загрязнения подземных вод
Владельцы патента RU 2278201:
Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу (RU)
Изобретение относится к противофильтрационным устройствам и может быть использовано для предотвращения поступления загрязненных промстоков в водоносные горизонты, водотоки и водоемы. Устройство включает замкнутую в плане противофильтрационную водонепроницаемую завесу гидродинамически совершенного типа, заглубленную в водоупорные грунты. Противофильтрационная водонепроницаемая завеса снабжена фильтрующим устройством, включающим секционный противосуффозионный фильтр и отстойник, заключенные в металлические корпуса, имеющие перфорированные стенки по движению потока загрязненных вод и непроницаемые по его торцевым сторонам. Устройство также снабжено не менее чем двумя сменными кассетными адсорбционными фильтрами на выходе потока, торцевые стенки которых снабжены элементом, обеспечивающим возможность перемещения сменных кассетных адсорбционных фильтров в вертикальной плоскости при их смене. Фильтрующее устройство установлено в интервале окна, которое расположено в замкнутой противофильтрационной водонепроницаемой завесе в зоне с наиболее низким положением уровня грунтовых вод на глубину, равную половине глубины потока грунтовых вод. Исключается попадание загрязненных промстоков в окружающую среду, повышается надежность устройства, его экономичность, упрощается эксплуатационное обслуживание и обеспечивается возможность контроля за работой фильтрующего устройства. 3 ил.
Изобретение относится к противофильтрационным устройствам и может быть использовано для предотвращения поступления загрязненных промстоков в водоносные горизонты, водотоки и водоемы.
Из технического уровня известна система для предотвращения фильтрации воды из содержащего вредные примеси накопителя, основанная на принципе локализации накопителя, включающая выполненный в ограждающей водоем дамбе канал, заполненный несвязным материалом и водой. На дне канала уложен трубофильтр и слой крупнопористого материала. Система имеет также насос, соединенный трубопроводом с трубофильтром. Глубинный пьезометр доведен до подошвы водоносного пласта, а поверхностный - до подошвы канала. После того как уровень воды в накопителе достигнет отметки подошвы канала, в расположенный в нем трубофильтр подают чистую воду [А.С.БИ 1537743, БИ №3 23.01.90], что позволяет повысить эффективность работы системы путем уменьшения расхода чистой воды. Недостатком системы является то, что она неэффективно решает вопрос защиты подземных вод от попадания в них загрязнений.
Из технического уровня известно также устройство локализации источника загрязнения, выбранное в качестве прототипа, в виде системы, включающей замкнутую в плане водонепроницаемую завесу гидродинамически совершенного типа, локализирующую накопитель и водопонижающие скважины, оборудованные электронасосами, размещенные в контуре противофильтрационной завесы. Реализуемый этой системой способ позволяет откачивать загрязненную воду и направлять ее на станцию химводоочистки (В.П.Недрига «Инженерная защита подземных вод от загрязнения промышленными стоками». М.: «Стройиздат», 1976, с.96].
Недостатком этой системы следует считать значительные капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с необходимостью сооружения не только водонепроницаемой завесы, но и бурение водопонижающих скважин, оборудование скважин погружными насосами, прокладку коллектора для сбора и отвода дренажных вод, строительство линии электропередачи для энергообеспечения скважинных насосов, перекачной станции и станции химводоочистки, действующих постоянно.
Задачей изобретения является создание экономичного стационарного устройства локализации источника загрязнения в виде промышленных накопителей.
Техническими результатами, которые могут быть получены при реализации заявляемого устройства, являются:
- исключение попадания загрязненных промстоков в окружающую среду;
- надежность;
- экономичность;
- упрощение эксплуатационного обслуживания;
- возможность обеспечения контроля.
Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных результатов стали возможны благодаря тому, что известное устройство локализации источника загрязнения подземных вод, включающее замкнутую в плане инфузионную противофильтрационную водонепроницаемую завесу гидродинамически совершенного типа, заглубленную в водоупорные грунты, дополнительно снабжено фильтрующим устройством, включающим секционный противосуффозионный фильтр и отстойник, заключенные в металлические корпуса, имеющие перфорированные стенки по движению потока загрязненных вод и непроницаемые стенки по их торцевым сторонам, а также не менее чем двумя сменными кассетными адсорбционными фильтрами на выходе потока, торцевые стороны которых снабжены элементом, обеспечивающим возможность перемещения сменных кассетных адсорбционных фильтров в вертикальной плоскости при их смене, при этом фильтрующее устройство установлено в интервале окна, которое расположено в замкнутой противофильтрационной водонепроницаемой завесе в зоне с наиболее низким положением уровня грунтовых вод на глубину, равную половине глубины потока грунтовых вод.
Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие фигуры.
Фиг.1. Устройство локализации источника загрязнения и накопитель промстоков (вид сверху).
Фиг.2. Устройство локализации источника загрязнения и накопитель промстоков, разрез 1-1.
Фиг.3. Фильтрующее устройство (разрез 1-1).
Заявляемое устройство локализации источника загрязнения подземных вод представляет собой гидродинамически совершенную водонепроницаемую противофильтрационную завесу 1, замкнутую вокруг накопителя 2 промстоков.
Противофильтрационная завеса 1 заглублена в водоупорные отложения 3. На поверхности по ее периметру выполняется обвалование 4 высотой 0,5-1,0 м. Противофильтрационная завеса 1 снабжена фильтрующим устройством (фиг.3), которое включает секционный (двухслойный) противосуффозионный фильтр, состоящий из секции, заполненной песчаным материалом 5, секции, заполненной гравием 6, отстойника 7 и не менее двух сменных кассетных адсорбционных фильтров 8. Все секции противосуффозионного фильтра, отстойника 7 и каждый сменный кассетный адсорбционный фильтр 8 заключены в металлические корпуса (на фиг. не показаны) с рабочими перфорированными поверхностями 9. Торцевые стенки 10 корпусов выполнены из сплошного металла.
Не менее двух идентичных адсорбционных кассетных и сменных фильтров 8, заполненных адсорбентами (например, керамзитом, цеолитом, опоками, перлитом, глауконитом, полистиролом, активным гранулированным углем и др.), расположены за отстойником 7. Количество кассетных фильтров может быть и больше двух, как и используемых адсорбентов. Для каждого конкретного объекта, загрязняющего водную среду, количество сменных кассетных адсорбционных фильтров 8 и состав заполняющих адсорбентов определяется при проектировании в зависимости от состава загрязняющих компонентов, их концентрации в загрязненных водах, формирующихся на площади, огражденной противофильтрационной завесой 1.
Торцевые стенки 10 корпусов кассетных фильтров снабжены известным элементом 11, обеспечивающим возможность перемещения сменных кассетных адсорбционных фильтров 8 в вертикальной плоскости, например, направляющими шлицами, а в бетонном примыкании 12 фильтрующего устройства к противофильтрационной завесе 1 выполнены соответствующие по сечению пазы 11, необходимые при установке и смене сменных кассетных адсорбционных фильтров 8.
Фильтрационное устройство установлено в интервале окна 13, которое выполнено в противофильтрационной завесе 1 в зоне с наиболее низким положением уровня грунтовых вод на глубину, равную половине мощности потока грунтовых вод.
На выходе очищенного потока устанавливают контроль, например бурят гидронаблюдательную скважину 14 на глубину фильтрующего устройства, из которой периодически (устанавливается проектом) отбирают пробы воды на химический анализ. При достижении в пробах содержания загрязняющих соединений, равного ПДК, кассетные адсорбционные фильтры 8 поочередно заменяют на новые. Извлеченные кассетные адсорбционные фильтры 8 направляются на регенерацию или для замены адсорбента.
Заявляемое устройство локализации источника загрязнения подземных вод работает следующим образом.
В накопитель 2 поступают промстоки предприятия, в процессе его заполнения происходит фильтрация загрязненных вод через стенки и дно накопителя 2, которые движутся под действием градиента потока к фильтрующему устройству. При прохождении через двухслойный противосуффозионный фильтр 5 и 6 стоки очищают от взвеси, проникшие через фильтр 8 частицы улавливаются в отстойнике 7, затем сточные воды, содержащие теперь только растворенные загрязняющие вещества, фильтруют через сменный кассетный адсорбционный фильтр 8, где загрязняющие вещества адсорбируют на содержащихся в них адсорбентах.
После того как сорбционная емкость адсорбентов будет исчерпана, содержание загрязняющих компонентов в пробах воды из контрольной скважины 14 будет превышать ПДК, что укажет на необходимость замены сменных кассетных адсорбционных фильтров 8.
Промышленную применимость заявленного изобретения иллюстрируют следующим примером конкретного исполнения.
Пример. В промышленных стоках предприятия как токсикант присутствуют неорганические соли аммония. Сточные воды сбрасывают в накопитель, выполненный искусственно и представляющий собой заглубленную емкость прямоугольной формы, имеющую размеры в плане 200×500 м и глубину около 10 м.
Объем стоков обычно составляет 70-75 м3/сут, в которых концентрация ионов аммония колеблется в пределах 10-12 мг/л.
Для очистки стоков и сброса чистой воды в реку и пруды, используемые для разведения рыбы, были запроектированы и осуществлены специальные мероприятия, которые включили:
- сооружение вокруг накопителя контурной замкнутой в плане противофильтрационной завесы гидродинамически совершенного типа глубиной 18-20 м, что обеспечило ее заглубление в водоупорные глины;
- обвалование территории накопителя (по трассе противофильтрационной завесы);
- в противофильтрационной завесе со стороны реки выполнено окно, в котором размещено фильтрующее устройство.
Как известно, к хорошим сорбентам ионов аммония относят опоки, являющиеся в районе расположения предприятия местным материалом.
Емкость указанного сорбента по отношению к ионам аммония составляет 5 мг/г.
Оба сменных кассетных адсорбционных фильтра, каждый из которых имеет размеры 10×0,5×6 м, заполняют дробленными опоками с размером частиц (после отсева) 1-5 мм. В этом случае каждый из сменных кассетных адсорбционных фильтров вмещает около 60 тонн сорбента.
При указанных объемах поступления стоков, сорбционной емкости опок и ПДК по аммонию 0,5 мг/л расчетная продолжительность эксплуатации каждой кассеты составит 300 суток.
Для контроля за качеством сбрасываемой воды после очистки между рекой и накопителем в непосредственной близости от фильтрующего устройства сооружается гидронаблюдательная скважина, из которой ежемесячно отбирают пробы очищенной воды и направляют на химический анализ.
Как видно из примера конкретного выполнения, заявляемая совокупность существенных признаков позволяет решить поставленную задачу и исключить попадание загрязненных промстоков в окружающую среду, обеспечить надежность устройства, его экономичность, упрощение эксплуатационного обслуживания и обеспечивает возможность несложного контроля за работой фильтрующего устройства за счет направленного выхода очищенных вод.
Устройство локализации источника загрязнения подземных вод, включающее замкнутую в плане противофильтрационную водонепроницаемую завесу гидродинамически совершенного типа, заглубленную в водоупорные грунты, отличающееся тем, что противофильтрационная водонепроницаемая завеса дополнительно снабжена фильтрующим устройством, включающим секционный противосуффозионный фильтр и отстойник, заключенные в металлические корпуса, имеющие перфорированные стенки по движению потока загрязненных вод и непроницаемые по его торцевым сторонам, а также не менее чем двумя сменными кассетными адсорбционными фильтрами на выходе потока, торцевые стенки которых снабжены элементом, обеспечивающим возможность перемещения сменных кассетных адсорбционных фильтров в вертикальной плоскости при их смене, при этом фильтрующее устройство установлено в интервале окна, которое расположено в замкнутой противофильтрационной водонепроницаемой завесе в зоне с наиболее низким положением уровня грунтовых вод на глубину, равную половине глубины потока грунтовых вод.
