Самовідновлювальний геліокомплекс очищення високомінералізованої води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою флотацією і водними рослинами алей-60

1. Самовідновлювальний геліокомплекс очищення високомінералізованої води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою флотацією і водними рослинами, який складається із резервуара-боксу, заповненого фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами, трубопроводу подачі води на очищення та трубопроводу відводу очищеної води, який відрізняється тим, що резервуар-бокс, заповнений фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами, виконаний, як мінімум, із трьох гідравлічно з'єднаних між собою секцій, заповнених вищими водними рослинами окремого виду, при цьому, в першій із трьох гідравлічно з'єднаних секцій як шар вищих водних рослин використовують водоплаваючу рослину виду ейхорнія (eichhornia crassipes) і першу секцію заповнюють фільтруючим гранульованим завантаженням від 3 до 5 % її об'єму, крім того, додатково обладнаний системою насичення води повітрям, котра приєднана до трубопроводу подачі води на очищення, а також додатково обладнаний системою U 2 UA 1 3 ташований шар вищих водних рослин і підведені трубопроводи подачі води на очистку і відводу очищеної води [1]. Недоліком роботи пристрою є низька ефективність вилучення домішкових включень, особливо це стосується при наявності органічних з'єднань із підвищеною екологічною небезпекою, якими збагачені шахтні і промислово-побутові високомінералізовані стічні води. їх вилучення можливе при відносно високих значеннях окислювальновідновлювальної потужності води, що не забезпечується пристроєм-аналогом. Це призводить до скорочення часу активної життєдіяльності біомаси, як наслідок -зменшення часу очищення води, прискорення загнивання осаду і активного мулу. Після регенерації біомаси нарощування в необхідній кількості активного мулу є довготривалим процесом, а тому ефективна робота установки можлива через тривалий період, на протязі якого високо мінералізована вода проходить неочищенною. Найближчим аналогом до рішення, що пропонується, є пристрій, який складається із резервуару-боксу, заповненого мінеральним завантаження із вищими водними рослинами, до якого підведений трубопровід подачі стічної води на очищення та дренажний трубопровід відводу очищеної води [2]. Недоліком роботи пристрою є низька ефективність вилучення домішкових включень, особливо від з'єднань органічного походження із підвищеною екологічною небезпекою, якими особливо забруднені шахтні і побутові стічні води. Причиною цього є недостатня величина редокс-потенціалу і окислювально-відновлювальна потужність водного середовища (rН=13-17 одиниць). В результаті цього органічні сполуки із підвищеною екологічною небезпекою загнивають при недостатньому насиченні води киснем. Тому в пристрої-прототипі також неможливий вплив з метою знесолення води і ліквідації несприятливого запаху при очищенні, що знижує екологічну безпеку використання технології в цілому. Конструкція пристрою не дозволяє активно впливати на зміну величини редокс-потенціалу водного середовища. Технічні, а відтак і економічні показники роботи пристрою залежать від природних умов, які безпосередньо впливають на вегетативний період рослинного шару із вищих водних рослин і від витрати реагентів на знесолення високомінералізованої води. В основу корисної моделі поставлена задача, в самовідновлювальному геліокомплексі очищення високомінералізованої води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою флотацією і водними рослинами АЛЕЙ-60, який складається із резервуару-боксу, заповненого фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами, трубопроводу подачі води на очищення та трубопровід відводу очищеної води, в якому резервуар-бокс, заповнений фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами і виконаний, як мінімум, із трьох гідравлічно з'єднаних між собою секцій, заповнених вищими водними рослинами окремого виду, при цьому в першій, із трьох гідравлічно з'єднаних сек 59375 4 цій, в якості шару вищих водних рослин використовують водоплаваючу рослину виду ейхорнія (eichhornia crassipes) і дану першу секцію заповнюють фільтруючим гранульованим завантаженням від 3 % до 5 % її об'єму, крім того, додатково обладнаний системою насичення води повітрям, котра приєднана до трубопроводу подачі води на очищення, а також, додатково обладнаний системою температурного корегування води, до якого приєднаний трубопровід подачі води на очищення, система насичення води повітрям виконана у вигляді сатуратора-гідроциклона, трубопровід подачі води на очищення додатково обладнаний пульсатором, а система насичення води повітрям додатково обладнана пристроєм підготовки газового середовища, який включає озонатор, і/або іонізатор повітря і в якості системи температурного корегування використовують термокомплекс, який включає геліоприймач із сонячним колектором, до якого приєднаний трубопровід подачі води на очищення, і/ або додатково використовують установки марки ВИХОР, і/або АЛТАЙ, які призначені для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів, мулу і сміття із отриманням теплової енергії, забезпечити збільшення редокс-потенціалу високомінералізованої води, що надходить на очищення. Поставлена задача досягається в конструкції самовідновлювального геліокомплексу очищення високомінералізованої води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою флотацією і водними рослинами АЛЕЙ-60, який складається із резервуару-боксу, заповненого фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами, трубопроводу подачі води на очищення та трубопровід відводу очищеної води, шляхом того, що резервуар-бокс, заповнений фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами, виконаний, як мінімум, із трьох, гідравлічно з'єднаних між собою, секцій, заповнених вищими водними рослинами окремого виду, при цьому в першій, із трьох гідравлічно з'єднаних секцій, в якості шару вищих водних рослин використовують водоплаваючу рослину виду ейхорнія (eichhornia crassipes) і першу секцію заповнюють фільтруючим гранульованим завантаженням від 3% до 5% її об'єму, крім того, додатково обладнаний системою насичення води повітрям, котра приєднана до трубопроводу подачі води на очищення, а також, додатково обладнаний системою температурного корегування води, до якого приєднаний трубопровід подачі води на очищення. Поставлена задача може бути виконана за рахунок того, що система насичення води повітрям виконана у вигляді сатуратора-гідроциклона. Поставлена задача теж досягається за рахунок того, що трубопровід подачі води на очищення додатково обладнаний пульсатором. Поставлена задача досягається і за рахунок того, що система насичення води повітрям додатково обладнана пристроєм підготовки газового середовища, який включає озонатор, і/або іонізатор повітря. Поставлена задача досягається також за рахунок того, що в якості системи температурного 5 корегування використовують термокомплекс, який включає геліоприймач із сонячним колектором, до якого приєднаний трубопровід подачі води на очищення, і/ або додатково використовують установки марки ВИХОР, і/або АЛТАЙ, які призначені для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів, мулу і сміття із отриманням теплової енергії (ТУ-У29.236497217-001:2009, ТУ-У29.2-36497217-002:2009). Завдяки виконання того, що резервуар-бокс, заповнений фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами, виконаний, як мінімум, із трьох гідравлічно з'єднаних між собою секцій, заповнених вищими водними рослинами окремого виду, при цьому в першій, із трьох гідравлічно з'єднаних секцій, в якості шару вищих водних рослин використовують водоплаваючу рослину виду ейхорнія (eichhornia crassipes) і першу секцію заповнюють фільтруючим гранульованим завантаженням від 3 % до 5 % її об'єму, крім того, пристрій додатково обладнаний системою насичення води повітрям, котра приєднана до трубопроводу подачі води на очищення, а також, додатково обладнаний системою температурного корегування води, до якого приєднаний трубопровід подачі води на очищення, досягається послідовне розташування окремого виду рослин, наприклад, у послідовності: плаваючі вищі водні рослини виду ейхорнія (eichhornia crassipes), вологолюбиві дерева, вологолюбиві кущі, берегові вищі водні рослини, сприяє підвищенню селективності (вибірковості) очищення високомінералізованої води шляхом підбору такого виду рослин, який відповідає характеру забруднень. Таке рішення сприяє створенню умов найбільш ефективного вилучення домішок різного походження, тобто, створити умови вибіркового вилучення забруднень із підвищеною екологічною небезпекою з високомінералізованої води, яка містить широкий спектр забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. При цьому в кожній із зон, завдяки саме підбору відповідного виду рослин, забезпечуються проведення масообмінних процесів поглинання рослинами домішок із стічної води із максимальною ефективністю і продуктивністю, які для них є поживними речовинами. Мінеральне завантаження є багатофункціональним. Воно утримує кореневу систему вищих рослин, а також є поверхнею для біоплівки, а також виконує роль фільтраційного шару, але не поживного субстрату для них за рахунок чого досягається ефект комплексного очищення із застосуванням біоплівки, що утворюється мікроорганізмами на поверхні зернистого завантаження і фітосорбційного вилучення кореневою системою вищих рослин. Для підвищення редокс-потенціалу води, що є необхідною умовою створення оптимальних умов життєдіяльності біомаси необхідною умовою є наявність кисню у воді. Для цього призначена система насичення води повітрям, котра приєднана трубопроводами до першої секції із вищими водними рослинами. Ефективне газонасичення можливе при підвищеному тиску, тому система насичення води повітрям являє собою сатуратор 59375 6 гідроциклон, особливо за умов видалення піску (мінеральних часток) і корегування температури високомінералізованої води в бік її підвищення, що впливає на розчинність кисню (повітря) у воді і виділенню повітря в флотаторі-першій секції резервуар-боксу, який заповнений фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами виду ейхорнія (eichhornia crassipes). Завдяки додатковому обладнанню комплексу сатуратором-гідроциклоном і тому, що система насичення води повітрям додатково обладнана пристроєм підготовки газового середовища, який включає озонатор, і/або іонізатор повітря, провадиться ефективне і оперативне корегування редокс-потенціалу води, що дозволяє досягти ефективного окислення і вилучення органічних сполук шляхом газонасичення і флотації водного середовища, що подається на очищення. За рахунок цього процесу зникає запах, що є характерним при проведенні очищення води від органічних сполук. Окрім того, інтенсивне газонасичення дозволяє досягти флотаційного згущення домішок із підвищеною екологічною небезпекою в флотаторіпершій секції резервуар-боксу, який заповнений фільтруючим гранульованим завантаженням із вищими водними рослинами, за рахунок чого покращується їх контакт з кореневою системою вищих водних рослин, що розташовані в першій секції пристрою, де в якості шару вищих водних рослин використовують водоплаваючу рослину виду ейхорнія (eichhornia crassipes) і яку заповнюють фільтруючим гранульованим завантаженням від 3% до 5% її об'єму, а це безпосередньо впливає на ефективність комплексного флотаційнобіологічного очищення високомінералізованої води, так, як забруднення із підвищеною екологічною небезпекою накопичуються в насиченому киснем повітря флотошламі навколо кореневої системи плаваючих водних рослин виду ейхорнія (eichhornia crassipes). Обладнання комплексу пульсатором подачі води в першу секцію боксу із мінеральним завантаженням і вищими рослинами дозволяє забезпечити пульсації і змінну швидкість при протіканні води крізь мінеральне завантаження, що перешкоджає осадженню і забиванню його порового об'єму за рахунок енергії імпульсів та барботужу газонасиченого водного середовища, що надходить на очищення. Пристрій підготовки газового середовища що надходить в сатуратор-гідроциклон, роль якого може виконувати іонізатор повітря, дозволяє додатково інтенсифікувати зміну редокс-потенціалу води і підтримувати його в оптимальних межах незалежно від попереднього значення цього параметру, особливо це є важливим для шахтних вод і комунальних підприємств із не прогнозованим типом забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. За рахунок чого прискорюються процеси окислення, та значно підвищується ефект флотаційно-біологічного очищення. Обладнання пристрою системою температурного корегування води, де в якості системи температурного корегування використовують термокомплекс, який включає геліоприймач із сонячним 7 колектором, до якого приєднаний трубопровід подачі води на очищення, і/ або додатково використовують установки марки ВИХОР, і/або АЛТАЙ, які призначені для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів, мулу і сміття із отриманням теплової енергії, дозволяє регулювати температуру води, що подається на очищення, що сприяє процесу виділення повітря в флотаторі-першій секції із плаваючими водними рослинами виду ейхорнія (eichhoraia crassipes), є основною умовою попередження температурного «шоку» вищих водних рослин в пристрої, через наявність якого рослини не в змозі забирати із води солі і органічні забруднення із підвищеною екологічною небезпекою, а також продовженнювегетативного періоду рослинсорбентів домішкових включень, на їх активність у масообмінних процесах, за рахунок яких провадиться біофлотаційне вилучення забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. На фіг. зображена схема самовідновлювального геліокомплексу очищення високомінералізованої води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою флотацією і водними рослинами АЛЕЙ-60. Самовідновлювальний геліокомплекс очищення високомінералізованої води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою флотацією і водними рослинами АЛЕЙ-60, складається із трубопроводу подачі води на очистку 1, системи температурного корегування води 2, геліоприймача із сонячним колектором, і/або додатково з установками марки ВИХОР, і/або АЛТАЙ 3, розташованого в термоізольованому корпусі трубопроводу 4, системи насичення води повітрям, що включає сатуратор-гідроциклон 5, який з'єднаний пневмокомунікаціями із повітродувкою 6 і пристроєм підготовки газового середовища 7, наприклад, озонатором, або іонізатором повітря, а також пульсатор подачі води 8, трьохсекційного резервуар-боксу 9 із фільтруючим гранульованим завантаженням, в якому висаджені вищі водні рослини, включаючи плаваючі водні рослини виду ейхорнія (eichhornia crassipes) 10 і, наприклад, вологолюбиві дерева, вологолюбиві кущі, берегові водні рослини, дренажного колодязя 11 і трубопроводу відводу очищеної води 12. Самовідновлювальний геліокомплекс очищення високомінералізованої води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою флотацією і водними рослинами АЛЕЙ-60 працює таким чином. По трубопроводу 1 для попередження температурного шоку вищих водних рослин і інтенсифікації процесів флотаційного очищення вода із розчиненими солями подається в систему температурного корегування води 2, де підігрівається завдяки термокомплексу із геліоприймача з сонячним колектором, і/або додатково завдяки роботі установок марки ВИХОР, і/або АЛТАЙ 3, які призначені для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів, мулу і сміття із отриманням теплової енергії (ТУ-У29.2-36497217-001:2009, ТУ-У29.2-36497217002:2009) і далі по трубопроводу 4, розташованого 59375 8 в термоізольованому корпусі, надходить в сатуратор-гідроциклон 5, в якому через пневмокомунікації повітродувкою 6 провадиться примусове насичення води повітрям. Повітря додатково обробляють озонатором, і/або іонізатором 7, за рахунок чого підвищується редокс-потенціал водної системи, звідки через пульсатор 8 подачі води в першу секцію боксу, який попередньо настроєний на відповідну подачу. Пульсатор сприяє регулюванню процесу газонасичення, а також його робота дозволяє провадити миттєве з'єднання атмосфери сатуратора-гідроциклона із оточуючим середовищем різке зниження тиску дозволяє досягти ефективної флотації забруднень і імпульсів швидкості протікання водного середовища, за рахунок чого руйнуються конгломерати, здатні закривати об'єм пор мінерального завантаження і регенерують навколокоріневий простір вищих водних рослин, включаючи плаваючі водні рослини виду ейхорнія (eichhornia crassipes) в першій секції-флотаторі. Із сатуратора-гідроциклона видаляють пісок і мінеральні домішки, а вода надходить в секційний бокс 9 (флотатор, який включає плаваючі водні рослини виду ейхорнія (eichhornia crassipes) і незначну кількість завантаження). Першу секцію заповнюють фільтруючим гранульованим завантаженням від 3 % до 5 % її об'єму. Вода із забрудненнями фільтрується крізь завантаження першої секції і плаваючу кореневу систему плаваючих водних рослин виду ейхорнія (eichhornia crassipes), при цьому вилучається значна частина забруднень за рахунок одночасної дії на стічну воду біоплівки, зосередженої на фільтраційному шарі, їх механічного затримання та активного поглинання забруднень кореневою системою вологолюбивих рослин і дерев, із одночасним підвищенням редокс-потенціалу середовища, після чого вода потрапляє в зону дії вологолюбивих кущів і вищих водних рослин, де поглинаються залишки солей і мінералізованих забруднень також із підвищенням редокс-потенціалу, після чого провадиться доочищення води береговими водними рослинами від залишків забруднень шляхом її тонкої фільтрації і сорбуванням кореневою системою рослин, після чого очищена вода потрапляє в збірний колодязь 11, а далі по трубопроводу відводу очищеної води 12 відводиться із пристрою на скид, або повторне використання. Запропоноване технічне рішення має відмінності від пристроїв аналогічного призначення. Використання комплексу дозволяє використати екологічно безпечний природний метод очищення високомінералізованої води за рахунок корегування параметрів середовища (температура, редокс-потенціал), оптимізувати процес фітоконтактного масообміну, забезпечивши необхідні умови для життєдіяльності біопоглинаючої структури: температуру оточуючого середовища, наявність поживних речовин (забруднення), наявність кисню у воді і стимулювання активності поглинання речовин за рахунок використання іонізованого (озонованого) повітря. Остання обставина дозволяє створити сприйнятливі умови для життєдіяльності мікроорганізмів. Біоплівка, або грибки, які в 9 59375 процесі життєдіяльності споживають розчинені солі і органічні речовини, що знаходяться в стічні воді, результатом чого є мінералізація органічних сполук до стану, який необхідний для споживання їх кореневою системою вищих рослин, дерев і кущів. Підтримання оптимальної температури впливає на ефективність очищення води рослинами (попереджається негативний вплив на вищі водні рослини температурного шоку). За рахунок цього, а також підвищення продуктивності (із збереженням високої ефективності очищення), собівартість очищення і утилізації високомінералізованої води (шахтних вод) реально зменшується на 75...80% за 2...3 роки експлуатації. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 10 Секційне розташування рослин, що здатні вилучати шкідливі речовини і солі з води, дозволяє створювати комбінаційне, комплексне очищення стічних вод, враховувати характер забруднень і підбирати такі види рослин, для яких вилучення кожного виду забруднень є найбільш ефективним у поєднанні із процесом попереднього газонасичення. Використана інформація 1. А. с. №1761678, кл. С 02 F 1/00; 1/24; В 01 D36/04, 1992. 2. Использование высших водных растений для биологической очистки эвтрофных водоемов. К. Янкявичюс и др. ЦООНТИ-ИНИОН, г. Вильнюс. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601