Спосіб зневоднення донних осадів водойм і штучних водних споруд

Реферат: UA 114207 U UA 114207 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів зневоднення донних осадів природних водойм річок, озер ставків і штучних водних споруд - водоканалів, накопичувальних систем, систем промислового оборотного водопостачання, відвалів-відстійників, полів фільтрації тощо і може бути використана в різних галузях промисловості, у сільському господарстві, у лікувальних цілях. Відомо, що під впливом зовнішніх факторів природні водойми: річки, озера, ставки з часом піддаються замулюванню, що призводить до порушення природного водного балансу навколишнього середовища, а штучні водні споруди: водоканали, накопичувальні системи, системи промислового оборотного водопостачання, відвал-відстійники, поля фільтрації тощо в результаті тривалого терміну експлуатації, крім накопичення донного осаду, є ще й джерелами різного роду хімічного забруднення навколишнього середовища і несуть реальну загрозу створенню небезпечних зон екологічного забруднення. Відомо технологію Geotube - спосіб зневоднення осадів і шламів. Це технологічний процес гравітаційного зневоднення різноманітних за походженням суспензій (пульпа, шлам, осад, мул) в контейнерах, зшитих з тканого поліпропіленового матеріалу марки високої щільності, з'єднаних в міцну тканину зі стійким становищем ниток відносно один одного. Цей матеріал має унікальну тонку структуру пір, що забезпечує утримання шламових частинок малого розміру в контейнері і відведення з нього вільної вологи. Вільна вода виходить через стінки контейнера крізь дрібні пори геотекстилю. В результаті цього відбувається зневоднення осаду (шламу) і, як наслідок, зменшення його об'єму. Для поліпшення водовіддаючих властивостей осаду в нього додають у більшості випадків органічні флокулянти на основі поліакриламіду. Ці реагенти пов'язують між собою дрібні частинки шламу, завдяки чому збільшується швидкість водовіддачі, а фільтрат, що виходить з контейнера, виходить чистим і не містить механічних суспензій. Після завершення активної стадії водовіддачі осад, закачаний в геотекстильні контейнери, продовжує зневоднюватися завдяки гарній світопоглинаючій здатності геотекстилю та випаровуванню через велику площу поверхні контейнера. Крім того, контейнер не вбирає атмосферні опади, і шлам не піддається повторному обводненню. Флокулянти руйнують структуру осаду, полегшуючи відведення вільної води, а тверда фаза вловлюється і осідає завдяки цим реагентам. Ефективність їх застосування залежить від їх властивостей, а підбір здійснюється експериментальним шляхом. Флокулянти збільшують швидкість зневоднення, але не підсумкову концентрацію твердої фази. Для колоїдних середовищ і суспензій спостерігається явно виражений ефект і значно прискорюється процес зневоднення. Введення флокулянтів в оброблюваний осад (шлам) має здійснюватися якомога ближче до точки входу напірної труби в контейнер, але на відстані, що дозволяє повноцінне змішання реагентів і суспензії для утворення пластівців [http://serviceok.com.ua/menyu/tech/obezvozhivanie-osadka-v-geotubax/]. Зазначений спосіб є недостатньо ефективним і точним. У ньому флокулянти руйнують структуру осаду, полегшуючи відведення вільної води, тоді як основне призначення флокулянта не для руйнування структури осаду, а для поділу гетерогенної системи оброблюваного розчину на рідку і тверду фази за рахунок агломерації (укрупнення) частинок осаду і прискорення процесу декантування (відстоювання) в 1000-1500 разів. Введення флокулянтів в оброблюваний осад здійснюють, як можна ближче до точки входу напірної труби в контейнер, що створює можливість отримання залишкової кількості флокулянта, який не прореагував у рідкій фазі і який може бути канцерогенним. В основу корисної моделі поставлено задачу створити ефективний спосіб зневоднення донних осадів водойм і штучних водних споруд для подальшого їх раціонального використання або утилізації, для покращення екологічного стану промислових зон і природного водного балансу. Поставлену задачу вирішують тим, що у способі зневоднення донних осадів водойм і штучних водних споруд, який включає додавання в осад розчину флокулянта, згідно з корисною моделлю, після витягування донного осаду з водойми за допомогою земснаряда його подають у геотуби по пульпопроводу, в який попередньо методом примусового впорскування дозують заздалегідь приготований робочий розчин флокулянта, підібраний для даної природи осаду, під розрідженням в строго заданій концентрації і на довжині ділянки,що забезпечує проходження повної хімічної реакції при інтенсивному перемішуванні, у результаті якої відбувається агломерація частинок осаду і поділ гетерогенної системи донного осаду на тверду і рідку фази. Підготовку робочого розчину флокулянта здійснюють шляхом розчинення дози флокулянта водою в певному співвідношенні в мішалці при перемішуванні до повного розчинення флокулянта і утворення однорідної маси робочого розчину клейкоподібної консистенції. 1 UA 114207 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отримана рідка фаза у вигляді чистої освітленої води виходить з м'якого контейнера через пори його поверхні, а тверда фаза у вигляді зневодненого осаду залишається в контейнері і досушується в природних гравітаційних умовах шляхом видавлювання залишків води, і випаровування. У способі використовують м'які, пористі, еластичні геотуби. Види донних осадів, що піддаються хімічному очищенню флокулянтами - це водонасичений, сучасний осад водойм, що утворився в результаті мікробіологічних процесів, що має вологість, яка перевищує вологість на межі текучості і коефіцієнта пористості 0,9. Сапропель - це прісноводний мул, що утворився при саморозкладенні органічних (переважно рослинних) залишків на дні застійних водойм (озер), що містить більше 10 % органічних речовин і що має коефіцієнт пористості більше 3,0, показник текучості більше 1,0, з вмістом частинок розміром 0,25 мм не більше 5 %. Донний осад штучних водних систем промислового призначення - це осад, отриманий в результаті діяльності промислових об'єктів: різного роду систем і споруд оборотного водопостачання, відвал-відстійників, полів фільтрації, накопичувальних систем і ін. Донний осад являє собою багатокомпонентну систему, що змінюється в часі, має різноманітний хімічний склад. У зневодненому стані він може бути використаний як середовище, матеріал або сировина в різних галузях промисловості, а в разі непридатності до застосування повинен бути утилізований. Лікувальні грязі - це осади різних водойм, торф'яні відкладення боліт (торфовищ) та інші природні утворення, що складаються з води, мінеральних та органічних речовин, які мають однорідність, тонкодисперсну структуру, мазеподібні консистенції, що застосовуються для лікувальних цілей. Лікувальна грязь - це результат складних багаторічних процесів, що відбуваються під впливом факторів геологічних, кліматичних, гідрогеологічних (геохімічних), біологічних (хімікобіологічних) явищ природи. Матеріали для утворення лікувальних грязей - мінерали, органічні речовини (залишки рослинних і тваринних організмів), колоїдні частинки органічного і неорганічного складу, вода. Формування грязей відбувається під впливом мікроорганізмів. У результаті біохімічних процесів, що протікають за їхньої участі, лікувальні грязі збагачуються біогенними компонентами, які проявляють високу терапевтичну активність. Для виключення можливості отримання залишкової кількості флокулянта, який не прореагував у рідкій фазі і який може бути канцерогенним, флокулянт вводять під розрідженням в строго заданій концентрації і на довжині ділянки, що забезпечує проходження повної хімічної реакції при інтенсивному перемішуванні. Вміст сухих речовин, досушених у природних умовах в геотубах, досягає 80 %. При очищенні прісноводних водойм осад (сапропель) використовують як сільгоспдобриво, а очищену воду повертають назад до водойми. При очищенні заводських очисних споруд очищену воду повертають у виробничий цикл як оборотну воду 2-ої або 3-ї категорії. При промисловому впровадженні способу, що заявляється, значно покращується екологічний стан промислових зон і природний водний баланс. Зневоднений донний осад раціонально використовується в різних галузях промисловості (наприклад, як добриво в сільському господарстві). Спосіб здійснюють наступним чином. Донний осад, що складається з твердої і рідкої фази в вигляді пульпи різної щільності в залежності від природи і структури осаду, витягується з водойми за допомогою земснаряда і по пульпопроводу подають у м'які, пористі, еластичні контейнери (геотуби). У пульпопровід безпосередньо перед надходженням пульпи в контейнери методом примусового впорскування дозують заздалегідь приготовлений робочий розчин флокулянта відповідної марки, підібраною для даної природи осаду, відомої концентрації, в кількості, необхідній для проходження повної хімічної реакції згідно з попередніми розрахунками на підставі результатів проведених лабораторних випробувань. Підготовку робочого розчину флокулянта здійснюють шляхом розчинення дози флокулянта водою в певному співвідношенні "флокулянт: вода" згідно з розрахунками, в мішалці при перемішуванні до повного розчинення флокулянта і утворення однорідної маси робочого розчину клейкоподібної консистенції. У результаті проходження фізико-хімічної реакції компонентів донного осаду з флокулянтом відбувається агломерація (укрупнення) частинок осаду і поділ гетерогенної системи донного осаду на тверду і рідку фази. Рідка фаза у вигляді чистої освітленої води виходить з м'якого контейнера через пори його поверхні, а тверда фаза у вигляді зневодненого осаду залишається 2 UA 114207 U 5 10 15 в контейнері і досушується в природних гравітаційних умовах шляхом видавлювання залишків води та природного випаровування. Залежно від хімічного складу і природи донного осаду в зневодненому стані він знаходить різноманітне застосування в різних галузях промисловості. Осад прісноводних водойм після досушування і проведення хімічного аналізу піддають подрібненню, збагачують необхідними мікроелементами, а в подальшому або гранулюють, або в подрібненому вигляді використовують як мінеральне добриво або як ґрунтоутворювачів і меліорант (рекультивант) для відновлення техногенно-порушених земель, відтворення продуктивності ґрунтів при ерозійному впливі, радіаційному зараженні, виснаженні. Освітлену воду, отриману в результаті зневоднення осаду, знову повертають до водойми. Осад, витягнутий з промислових штучних гідроспоруд, після проведення необхідних досліджень використовують у відповідних галузях промисловості в залежності від хімічного складу. Осад, не придатний до використання, утилізується. Отриману технічну воду після проведення якісних хімічних аналізів повертають в оборотну систему водопостачання в відповідну категорію для подальшого використання. Осад, витягнутий з лікувальних лиманів, після проведення необхідних досліджень, використовують у медицині. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Спосіб зневоднення донних осадів водойм і штучних водних споруд, при якому додають в осад розчин флокулянта, який відрізняється тим, що після витягування донного осаду з водойми за допомогою земснаряда його подають у геотуби по пульпопроводу, в який попередньо методом примусового впорскування дозують заздалегідь приготований робочий розчин флокулянта, підібраний для даної природи осаду, під розрідженням в строго заданій концентрації і на довжині ділянки, що забезпечує проходження повної хімічної реакції при інтенсивному перемішуванні, у результаті якої відбувається агломерація частинок осаду і поділ гетерогенної системи донного осаду на тверду і рідку фази. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що підготовку робочого розчину флокулянта здійснюють шляхом розчинення дози флокулянта з водою в певному співвідношенні в мішалці при перемішуванні до повного розчинення флокулянта і утворення однорідної маси робочого розчину клейкоподібної консистенції. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що отримана рідка фаза у вигляді чистої освітленої води виходить з м'якого контейнера через пори його поверхні, а тверда фаза у вигляді зневодненого осаду залишається в контейнері і досушується в природних гравітаційних умовах шляхом видавлювання залишків води та природного випаровування. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовуються м'які, пористі, еластичні геотуби. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3