СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЛЕЙ

СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЛЕЙ


RU (11) 2094392 (13) C1

(51) 6 C02F3/32 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5043833/25 
(22) Дата подачи заявки: 1992.03.14 
(45) Опубликовано: 1997.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Заявка ФРГ N 3712419, кл. C 02 F 3/32, 1988. 2. Авторское свидетельство СССР N 916440, кл. C 02 F 3/32, 1982. 
(71) Заявитель(и): Всероссийский комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии 
(72) Автор(ы): Журба М.Г.; Любина Т.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Журба Михаил Григорьевич; Любина Тамара Николаевна 

(54) СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЛЕЙ 

Изобретение относится к биологической очистке воды от солей и природных органических веществ контактированием воды с высшими водными растениями. Способ биологической очистки воды от солей включает контактирование ее с высшей водной растительностью: тростником обыкновенным, камышом озерным, рогозом узколистным в смеси с ирисом, выращенными на предварительно промытом субстрате с размером гранул 1 - 3 мм, при плотности посадки, составляющей 20 - 25 ед/м2, при этом процесс очистки осуществляют под слоем полимерной гранулированной загрузки с плотностью, меньшей плотности воды, при подаче воздуха под слой субстрата при скорости 0,15 - 0,2 лс./м2 в течение 1,5 - 2,0 ч в сутки, а отвод очищенной воды ведут через трубчатые пористые дрены, заполненные активированным углем и расположенные над субстратом. Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает повышение степени обессоливания с 22 - 23 до 57%. 2 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к биологической очистке воды от солей и природных органических веществ контактированием воды с высшими водными растениями.

Известен способ биологической очистки воды путем предварительного отстаивания и многостадийного контактирования ее в резервуаре с высшими водными растениями камышом (на стадиях I и II), размещенным на субстрате - суглинистом песке и гальке, тростником (на стадии III), размещенным на слое гальки, с последующей доочисткой, адсорбцией (на стадии IV) камышом, размещенным на субстрате суглинистом песке [1]

Недостатком известного способа является сложность технологического процесса, обусловленная его многостадийностью, связанной с необходимостью подбора субстрата для определенного вида высшей водной растительности и поддержания необходимого режима эксплуатации резервуаров-реакторов.

Известен способ биологической очистки воды, наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату, путем предварительной биофильтрации через загрузку систему оптически прозрачных дырчатых труб отстаивания и контактирования очищенной воды с высшими водными растениями - тростником обыкновенным, рогозом узколистным, камышом озерным, рдестом пронзеннолистным, ряской многокорневой, размещенными на искусственном субстрате с последующей фильтрацией воды на крупнозернистой многослойной загрузке с размером зерен нижнего слоя 30 50 мм, среднего 15 30 мм и верхнего 5 15 мм и отводом очищенной воды через дрены, уложенные в слое загрузки.

Процесс предусматривает многократное чередование стадий биофильтрации и биологической очистки контактированием воды с высшей водной растительностью.

Недостатком известного способа является невысокая степень обессоливания (процент удаления солей составляет 22 23) и сложность процесса, обусловленная необходимостью предварительной очистки биофильтрацией и отстаиванием и сложностью соответствующего аппаратурного оформления; следует отметить также, что известный способ, предусматривающий отвод очищенной воды через дрены, уложенные под загрузку, не исключает выноса иловых отложений и микроорганизмов, оседающих на субстрате в результате их непрерывного отмирания, что приводит к вторичным загрязнениям воды.

Недостатком известного способа является также повышение солесодержания воды за счет ее испарения в открытых резервуарах.

Технический результат заключается в повышении степени очистки воды от минеральных солей.

В способе биологической очистки воды от солей путем контактирования ее с высшими водными растениями тростником обыкновенным, рогозом узколистным, камышом озерным, выращенными на субстрате, и фильтрации, в качестве субстрата используют многократно промытый гранулированный речной кварцевый песок с размером гранул 1 3 мм, высшую водную растительность используют в смеси с ирисом Iris pseudacorus при плотности посадки 20 25 ед/м2 площади. Процесс очистки осуществляют под слоем полимерной гранулированной загрузки с плотностью, меньшей плотности воды при подаче воздуха под слой субстрата при скорости 0,15 л.с./м2 0,2 л.с./м2 в течение 1,5 2,0 ч в сетки, а отвод очищенной воды ведут через трубчатые пористые дрены, заполненные активированным углем и расположенные над субстратом.

На фиг. 1 представлена технологическая схема реализации способа биологической очистки природных вод; на фиг. 2 график кинетики изменения солевого состава воды.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную воду со следующими показателями: pH 6,2, Жобщ. 9,9 мг-экв/л; Ca2+ 5,75 мг-экв/л; Mg2+ 4,25 мг-экв/л; Щобщ. 6,65 мг-экв/л; CI- 18,18 мг-экв/л; SO24- 8,57 мг-экв/л; Na++K+ 23,4 мг-экв/л; cухой остаток 1,84 г/л на ступени 1 помещают в проточный резервуар и подвергают контактированию с высшей водной растительностью (ВВР), в качестве которой используют: тростник обыкновенный (Phragmites communis Trin), камыш озерный (Scirpus lacustris L), рогоз узколистный (Typha angusti follia L), ирис (Iris pseudacorus), причем количество ириса составляет 50% по отношению к прочим видам. Условия соответствуют периоду пассивной вегетации (октябрь-декабрь). Необходимость внесения в состав высших водных растений ириса (Iris pseudacorus) продиктовано тем, что ирис обладает селективностью по отношению к катионам Na+ (натрия), K+ (калия), Ca2+, Mg2+, (азота) и P (фосфора) - элементам, присутствующим в природных минерализованных водах в достаточных количествах; имеет мощную корневую систему, обладающую высокой поглотительной способностью, обладает большей устойчивостью к низким температурам; имеет продолжительный вегетационный период.

Посадочный материал в виде корневищ, их отрезков, стеблевых побегов размещают на предварительно промытом субстрате речном кварцевом песке с диаметром частиц 1 3 мм, размещенном на дне резервуара. Выбор в качестве субстрата кварцевого песка (непористого материала) объясняется исключением возможности вторичного загрязнения воды, так как в порах субстрата обычно задерживается трудноудаляемая органика.

Размер гранул субстрата 1 3 мм исключает возможность вторичных загрязнений, так как наиболее удобен для эффективной регенерации его промывкой с целью удаления тех же самых органических и минеральных примесей.

Плотность посадки составляет 20 25 ед/м2 площади. При плотности меньше 20 ед/м2 общее солесодержание повышается, степень обессоливания составляет 24,5% сухой остаток составляет 1,17 г/л.

Плотность больше 25 ед/м2 нецелесообразна, так как при очень плотной посадке угнетается развитие корневой системы, в "стесненных" условиях развития поверхность массообмена уменьшается, стало быть, уменьшается и поглотительная способность по отношению к ионам солей.

Процесс очистки ведут под слоем полимерной гранулированной загрузки с плотностью, меньшей плотности воды, для чего загрузку размещают на поверхности воды между стеблями растений, перекрывая тем самым зеркало испарения и уменьшая потери воды при последнем.

Под слой субстрата равномерно подают воздух при скорости подачи 0,15 - 0,2 лс./м2 в течение 1,5 2,0 ч в сутки для наиболее интенсивного дыхания и, следовательно, развития растений, а также окисления органических соединений.

При интенсивности подачи менее 0,15 лс./м2 нарушается режим дыхания и развития растений, снижается поглотительная способность по отношению к солям.

Интенсивность подачи более 0,2 лс./м2 нерациональна, так как приводит к повышению расхода электроэнергии.

Аналогичным образом можно объяснить целесообразность выбора временных параметров очистки.

После 19-суточного контакта ВВР с исходной слабоминерализованной водой были получены следующие результаты: pH 7,6, Жобщ. 7,0 мг-экв/л; Ca2+ 3,88 мг-экв/л; Mg2+ 3,13 мг-экв/л; Щобщ. 4,62 мг-экв/л; Cl- 12,88 мг-экв/л; SO24- 6,49 мг-экв/л; Na++K+ 16,97 мг-экв/л; степень обессоливания 28% Сухой остаток 1,35 г/л.

Воду после стадии I очистки контактированием с ВВР (обессоленную воду) подвергают контактированию с активированным углем, размещенным в трубчатых пористых дренах, равномерно распределенных в резервуаре над слоем субстрата.

Таким образом, очистка от природных органических соединений и сорбированных на них или поглощенных ими минеральных солей происходит в процессе отвода воды из сооружений.

Необходимость стадии II очистки от природных органических соединений обусловлена возникновением последних в процессе развития макрофитов на стадии I, стимулирующих интенсивное развитие микронаселения в очищаемой воде (коловраток размером от 2 5 мм, бесцветных жгутиковых, инфузорий и др.), которые в процессе жизнедеятельности играют огромную роль в самоочистительной функции водоема, но при отмирании вносят определенное количество органики в опресненную воду.

В результате двухстадийной очистки по предложенному способу процент удаления солей равен 57.

Пример 1. Исходную воду со следующими показателями: pH 6,2, Жобщ. 9,9 мг-экв/л; Ca2+ 5,75 мг-экв/л; Mg2+ 4,25 мг-экв/л; Щобщ.= 6,65 мг-экв/л; Cl- 18,18 мг-экв/л; SO24- 8,57 мг-экв/л; Na++K+ 23,4 мг-экв/л; сухой остаток 1,84 г/л подают в резервуар с высшей водной растительностью (ВВР), размещенной на глубине 60 см от поверхности воды, выращенной на предварительно подготовленном субстрате - речном кварцевом песке с размером зерен 1 3 мм. Субстрат тщательно многократно промывают горячей водой и размещают на дне резервуара. В качестве ВВР используют: тростник обыкновенный (Phragmites communis Trin), камыш озерный (Scirpus lacustris L), рогоз узколистный (Typha angustifollia L), ирис (Iris pseudacorus), при этом содержание ириса составляет 50% Плотность посадки ВВР составляет 20 ед/м2 площади. Контактирование очищаемой воды с ВВР ведут под слоем гранулированной полимерной загрузки с плотностью меньше плотности воды при подаче воздуха под слой субстрата при скорости 0,15 лс./м2 в течение 1,5 ч в сутки с отводом воды через трубчатые пористые дрены, заполненные активированным углем и размещенные над субстратом. Степень обессоливания 26,5% Сухой остаток 1,09 г/л.

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1 при плотности посадки ВВР 25 ед/м2 площади, скорости подачи воздуха 0,2л.с./м2 в течение 2 ч в сутки. Степень обессоливания 28% Сухой остаток 0,8 г/л.

Пример 3. Процесс ведут аналогично примеру 1 при плотности посадки ВВР 23 ед/м2 площади, скорости подачи воздуха 0,17 л.с./м2 в течение 1,8 ч в сутки. Степень обессоливания 27,5% Сухой остаток 0,76 г/л.

Данные, свидетельствующие о преимуществе предложенного способа по сравнению с известным, приведены в таблице.

В результате проведения двухстадийной очистки (отвод воды через дрены с активированным углем на стадии I) степень обессоливания увеличивается процент удаления солей равен 57, сухой остаток составляет 0,8 1,09 г/л.

Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает повышение степени обессоливания с 22 23 до 57% за счет введения в состав высшей водной растительности ириса, обладающего повышенной поглотительной способностью по отношению к ионам солей, проведения процесса под слоем плавающей загрузки и осуществления доочистки в процессе отвода воды через трубчатые пористые дрены, заполненные активированным углем. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ биологической очистки вод от солей, включающий контактирование исходной воды с высшим водными растениями: тростником обыкновенным, камышом озерным, рогозом узколистным, выращенными на субстрате, фильтрацию и отвод очищенной воды через трубчатые дрены, отличающийся тем, что в качестве субстрата используют многократно промытый гранулированный речной кварцевый песок с размером гранул 1 3 мм, высшую водную растительность используют в смеси с ирисом при плотности посадки 20 25 ед./м2 площади, процесс осуществляют под слоем полимерной гранулированной загрузки с плотностью меньше плотности воды при подаче воздуха под слой субстрата при скорости 0,15 0,2 лс/м2 в течение 1,5 2 ч/сут, а отвод очищенной воды ведут через трубчатые пористые дрены, заполненные активированным углем и расположенные над субстратом.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru