Спосіб очистки поверхневого стоку від радіонуклідів та інших забруднюючих речовин

Изобретение относится к биологической очистке периодического поверхностного стока от радионуклидов и других загрязняющих веществ, защите водоемов и водотоков от загрязнения и заиления продуктами эрозии почвы. Изобретение предназначено для использования при проведении водоохранных мероприятий в бассейнах водоемов и водотоков, а именно, для интенсификации извлечения из периодического овражного, данного, ложбинного и др. видов стока загрязняющих веществ органического и минерального происхождения, предотвращения поступления продуктов эрозии почвы, выносимых со стоком в водоем или водоток, а также для снижения объема загрязняющего стока за счет интенсивной транспирации растительности. Известны специальные фильтрационные водоочистные полосы из тростника обыкновенного, создаваемые на намывных подводных гребнях, идущих перпендикулярно руслу реки на расстоянии 3-5 км друг от друга и фитофильтрационные сооружения стационарного типа длиной 0,5-1,0 км, состоящие из образованного ограждающими дамбами канала, в котором на специально подготовленном основании высажены воздушно-водные растения, являющиеся биологическим фильтром для загрязняющих веществ [Кроткевич П.Г. К вопросу использования водоохранно-очистных свойств тростника обыкновенного. - "Водные ресурсы", 1976, №3, с. 191-197]. Известен способ очистки воды с помощью водных растений путем отверждения придонного слоя ила, насыпке на него слоя песка толщиной 30-100 см, высаживания в слое песка на расстоянии 15-20 см друг от друга водных растений с последующей аэрацией над слоем песка [Патент Японии № 60-79-55, 1985]. Недостатком данного способа является необходимость создания водоприемника, обеспечивающего нормальное функционирование водных растений, а также дополнительные затраты по отверждению слоя ила, насыпке песка и аэрации водоема, что усложняет и удорожает его применение для очистки периодического овражного стока. Близким является способ извлечения загрязнений из воды и устройство для его осуществления, в котором для очистки поток транспортируют по траншеям с водными растениями [Заявка ФРГ № 2148996, 1978]. Общим признаком заявляемого изобретения с выше перечисленными является транспортировка потока воды через заросли растительности. Наиболее близким является способ очистки сточных вод, предусматривающий проток воды через заросли полуводного растения Arundo donoks, которое обладает всеми необходимыми свойствами для достижения поставленной задачи - 1) возможностью произрастания как в воде, так и на суходоле, что позволяет избежать создания специальных искусственных водоемов, без которых использование в качестве биологических фильтров обычных водных растений невозможно, 2) высокими показателями продуктивности, плотности стеблестоя, аккумулирующей по отношению к загрязняющим веществам способности, транспирэции, снижающей величину стока, противодействия твердому стоку и его задержания [Патент Украины № 3893, кл. С 02 F 3/32, А 01 К 61 /00 - прототип]. Общим является транспортировка потока через заросли полуводных растений, но необходимый эффект не может быть достигнут по ряду причин, а именно: 1) растение Arundo donoks является теплолюбивым видом, что ограничивает его широкомасштабное применение как биофильтра (культивирование в средних и северных широтах практически невозможно); 2) листья Arundo donoks (их фитомасса составляет 75% от общей фитомассы всей надземной фитомассы растения) располагаются на большой высота or грунта, что ограничивает их задейственность в очистке воды при малых подъемах уровня (т.е. в очистке участвуют только надземная часть стеблей до листьев); 3) надземные органы Arundo donoks в связи с большим содержанием кремния являются недостаточно пластичными, что не исключает их повреждения в условиях прохождения потока воды с высокими скоростями, а также в условиях сильных ветров; 4) в связи с большим содержанием кремния в надземных органах фитомасса Arundo donoks мало пригодна для использования в качестве корма для сельскохозяйственных и других животных Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в следующем: а) разработать способ и устройство для очистки периодического поверхностного стока от радионуклидов и других загрязняющих веществ; б) взамен посадок Arundo donoks на пути движения стока осуществляются посадки полуводного растения Zizania latifolia обладающего способностью произрастания в различных климатических зонах; в) повышение эффективности очистки стока воды и предотвращения загрязнения водоемов и водотоков. Связь между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что предлагаемые посадки Zizania latifolia благодаря его физиологическим свойствам более высокой очистительной способности и возможности произрастания в различных климатических условиях позволяют достичь более высокого эффекта очистки стока от радионуклидов и других загрязняющих веществ, что отображено в табл. 1. Следует отметить, что малое содержание кремния в надземных органах растения Zizania latifolia обуславливает их эластичность, сопротивляемость механическому воздействию и пригодность для использования в качестве корма сельскохозяйственным и другим животным (естественно при установлении контроля и допустимом содержании в изымаемой фитомассе загрязняющих веществ). Сущность способа заключается в том, что в способе очистки периодического стока, включающем транспортировку воды через заросли растительности, сток воды принудительно направляют и фильтруют через расположенные на водоприемной площадке и водосбросном канале заросли Zizania latifolia. Полуводное растение Zizania latifolia обладает всеми необходимыми биологическими свойствами для решения поставленной задачи, а именно: возможностью произрастания как в южных, так и северных широ-> м, как в условиях обводнения, так и в условиях переменного (периодического увлажнения), высокой продуктивностью, необходимой поглотительной и накопительной способностью и отношению к загрязняющим веществам, высокими показателями траиспирации в связи с большой суммарной поверхностью листьев, плотным и крепким стеблестоем, способностью вытеснять другие малопродуктивные виды водной растительности. Предложенный способ осуществляется устройством, включающим овраг, (или другой объект ложбинообразной формы), грун-тоулавливающую траншею, водоприемную площадку, два направляющих земляных вала, водосбросный канал с наклонными стенками и водоем (или водоток). Водоприемная площадка и водосбросный канал, засаженные растением Zizania latifolia, соединяют овраг с водоемом (или водотоком). На фиг. 1 схематически изображено устройство для осуществления способа очистки периодического овражного стока, вид в плане; на фиг. 2 - разрезы А-А, Б-Б, В-В на фиг. 1. Предлагаемый способ осуществляется с помощью устройства, содержащего овраг Т, в который собирается сток, стекающий по направлению к водоему (или водотоку) через грунтоул а вливающую траншею 2 и водоприемную площадку 3, образуемую двумя направленными валами 4, один конец каждого из которых примыкает к стенке оврага, а другой к близлежащей наклонной стенке водосбросного канала 5, который соединяется с водоемом (или водотоком). Водоприемная площадка, водосбросный канал и откосы направляющих земляных валов, обращенные к водоприемной площадке, засаживаются Zizania latifolia. Емкость грунтоулавливающей траншеи устанавливается адекватной годовому объему выносимых из оврага наносов, а высота направляющих земляных валов определяется с учетом максимально возможного уровня овражного стока. Параметры водосбросного канала устанавливаются из расчета прохождения через него максимально возможного объема периодического овражного стока с условием исключения подъема уровня воды выше его стенок. Предлагаемый способ и устройство для его осуществления работают следующим образом. Овражный сток из оврага 1 поступает через грунтоулавливающую траншею 2, в которой происходит осаждение транспортируемого потоком грунта, затем на водоприемную площадку 3, засаженную Zizania latifolia, где происходит предварительная очистка стока, далее сток земляными валами 4 направляется в водосбросный канал 5, также засаженный Zizania latifolia и соединенный с водоемом (или водотоком) 6. В водосбросном канале вода, проходя через густые заросли, окончательно очищается от загрязняющих веществ, поступая в водоем (или водоток) 6 в удовлетворительном состоянии. После прохождения периодического овражного стока и очистки его от продуктов эрозии почвы и загрязняющих веществ, устройство, даже при отсутствии источника поступления воды длительное время продолжает оставаться в рабочем состоянии, в любой момент времени готовым выполнить свои водоохранные функции без какой-либо специальной подготовки и подпитки водой (или создании водоема). По завершении периода осенних дождей и вегетации Zizania latifolia ее фитомасса убирается обычным уборочным комбайном, работающем на суходоле, а грунтоулавливающая траншея освобождается от наносов. Пример. У выхода стока из оврага вырыли грунтоулавливающую траншею, соединяющую его стенки. Емкость траншеи была установлена адекватной годовому объему выносимых с оврага наносов и составила 37,5 м (2,5 м х 1,5 м). Водоприемную площадку спланировали под незначительным уклоном, засадили весной растением Zizania latifolia. Для посадки применяли механизированный траншейный способ. Отрезки корневищ с почками и материнским грунтом доставили самосвалом к месту посадки и отгрузили в заранее вырытые траншеи глубиной не более 0,3-0,4 м и шириной 0,8-1 м. Промежутки между траншеями были равны двухкратной их ширине. Площадку, оградили земляными валами для направления растекающего овражного стока в водосборный канал, а их откосы, обращенные к площадке, засадили Zizania latifolia. Высота направляющих земляных валов была установлена с учетом возможного максимального уровня овражного стока и составляла 25 см. Для соединения водоприемной площадки с водотоком был вырыт водосбросный канал с наклонными стенками и засажен также Zizania latifolia. Параметры водосбросного канала были определены исходя из расчета прохождения через него максимально возможного наводкового объема овражного стока и с условием исключения подъема уровня воды выше его стенок. При поступлении овражного стока в результате прохождения через предлагаемое устройство фиксировалось улучшение качества воды по сравнению с контролем-устройством, базирующемся на использовании в качестве биофильтра насадок растения Arundo donoks (см. таблицу).