RU131374U1

RU131374U1 - SITE FOR WASTE TREATMENT

Info

Publication number: RU131374U1
Application number: RU2012134672/13U
Authority: RU
Inventors: Владимир Гаврилович Папченков; Ирина Кимовна Баринова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Акватория-Сервис"
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2013-08-20

Abstract

1. Биоинженерное сооружение для доочистки сточных вод с посадками камыша озерного Scirpus lacustris L., рогоза узколистного Typha angustifolia L. и элодеи канадской Elodea canadensis Michx, отличающееся тем, что комбинация указанных посадок растений образует, по меньшей мере, три структурированные однотипные зоны, каждая из которых представляет собой повторяющуюся чередующуюся систему «открытый плес - заросли растений», в которой посадки камыша озерного первого ряда и рогоза узколистного второго ряда двурядной нелинейной дуги, выгнутой по течению потока в нижней части каждого входящего в систему плеса, в сочетании с посадками элодеи канадской с боковых сторон потока формируют замкнутый плес со свободным от посадок пространством.2. Биоинженерное сооружение по п.1, отличающееся тем, что около 50% площади поверхности занимают посадки водных растений, оставшаяся площадь поверхности свободна от высших водных растений.3. Биоинженерное сооружение по п.2, отличающееся тем, что оно засажено высшими водными и воздушно-водными растениями в следующем соотношении:- около 50% площади посадок - элодея канадская;- до 35% площади посадок - камыш озерный;- до 15% площади посадок - рогоз узколистный.4. Биоинженерное сооружение по п.3, отличающееся тем, что начальная плотность посадки составляет пять растений на 1 мдля камыша озерного и четыре растения на 1 мдля рогоза узколистного.1. Bioengineering plant for wastewater treatment with planting of reeds for lake Scirpus lacustris L., narrow-leaved cattail Typha angustifolia L. and Elodea canadian Elodea canadensis Michx, characterized in that the combination of these plantings forms at least three structured zones of the same type, each of which is a repeating alternating system of “open reach - overgrowth of plants”, in which the reeds of the lake first row and cattail of the narrow-leaved second row of a two-row nonlinear arc, curved along the stream in the lower part, are planted ti in each incoming Reach system, in combination with landings elodea Canadian sides with stream formed with the free closed reach from prostranstvom.2 landings. The bioengineering structure according to claim 1, characterized in that about 50% of the surface area is occupied by planting aquatic plants, the remaining surface area is free from higher aquatic plants. The bioengineering structure according to claim 2, characterized in that it is planted with higher aquatic and air-water plants in the following ratio: - about 50% of the planted area - Canadian Elodea; - up to 35% of the planted area - lake reed; - up to 15% of the planted area - cattail narrow-leaved. 4. The bioengineering structure according to claim 3, characterized in that the initial planting density is five plants per 1 md for lake reeds and four plants per 1 md for narrow-leaved cattails.

Description

Полезная модель относится к системам доочистки сточных вод от загрязняющих веществ и может быть использована в составе комплекса очистных сооружений в качестве биоинженерного сооружения для доочистки жидких отходов промышленных предприятий, предварительно очищенных стоков в различных отраслях промышленности, связанных с процессами очистки сточных вод и водных технологических растворов, а также в городских коммунальных хозяйствах.The utility model relates to systems for the purification of wastewater from pollutants and can be used as part of a treatment plant complex as a bioengineering facility for the purification of liquid wastes from industrial enterprises, pre-treated effluents in various industries related to wastewater treatment processes and aqueous technological solutions, as well as in municipal utilities.

Известна система очистки сточных вод (a.c. СССР N 1638124, C02F 3/32, опубл. 30.03.1991), содержащая очистные сооружения, пруд-накопитель предварительно очищенной воды, биологические пруды, представляющие собой карты, каскадно расположенные по отношению друг к другу и снабженные переливными устройствами. Карты выполнены с положительной плавучестью и расположены на поверхности пруда-накопителя. Карты имеют днище, выполненное из теплопроводного материала с темной подложкой, и снабжены перекрытием из светопрозрачного материала. Система позволяет увеличить продолжительность функционирования биологических прудов за счет более высокой температуры сточной воды в пруде-накопителе и сэкономить земельные площади.Known wastewater treatment system (ac USSR N 1638124, C02F 3/32, publ. 30.03.1991), containing treatment facilities, a storage pond of pre-treated water, biological ponds, which are maps, cascading in relation to each other and equipped overflow devices. The cards are made with positive buoyancy and are located on the surface of the storage pond. The cards have a bottom made of a heat-conducting material with a dark substrate, and are equipped with an overlap of translucent material. The system allows you to increase the duration of the functioning of biological ponds due to the higher temperature of the wastewater in the storage pond and save land.

Недостатками известной системы являются ограниченность использования только в промышленном животноводстве, нельзя чистить минерализованные воды, например шахтовые сточные воды.The disadvantages of the known system are limited use only in industrial animal husbandry, it is impossible to clean mineralized water, such as mine wastewater.

Известен комплекс сооружений для очистки хозбытовых сточных вод (патент РФ №2181703, C02F 9/00, опубл. 27.04.2002), который включает последовательно установленные по ходу потока решетку, песколовку, отстойник-усреднитель, блок аэротенков и биологические пруды. Пруды выполнены в виде многосекционного биопруда. При этом комплекс дополнительно содержит подземный биосорбционный фильтр. Тело биосорбционного фильтра заполнено смесью инертного крупнодисперсного материала на 50%, например гравием: 30% фракции 1-5 мм, 50% - 5-15 мм; 20% - 15-25 мм, биосубстратом на основе отходов коры, например отходы окорки древесины хвойных пород крупностью 10-100 мм - 70%, опил - 20%; избыточный активный ил - 10%. Фильтр содержит перфорированные трубы, установленные ниже уровня промерзания. Поверхность биосорбционного фильтра засажена ивами Salix alba. Берега многосекционного биопруда засажены рогозом, тростником, а в сам пруд высажены водяной гиацинт (эйхорния), причем между секциями биопруда установлены фильтрующие дамбы, а в первую секцию биопруда установлен плавающий аэратор. Фильтрующие дамбы имеют не фильтрующее основание, сооружаемое из гидроизолирующего грунта, например глины, на расстоянии 0,75 нормального подпорного уровня и фильтрующего гребня, выполненного из инертных крупнодисперсных материалов, например гравия.A well-known complex of facilities for the treatment of domestic wastewater (RF patent No. 2181703, C02F 9/00, published on 04/27/2002), which includes a grate, a sand trap, a settling tank-averager, aeration tank unit and biological ponds, are installed in series along the stream. Ponds are made in the form of a multi-section biopond. Moreover, the complex additionally contains an underground biosorption filter. The body of the biosorption filter is filled with a mixture of inert coarse material by 50%, for example, gravel: 30% of a fraction of 1-5 mm, 50% of 5-15 mm; 20% - 15-25 mm, biosubstrate based on bark waste, for example, debarking coniferous wood debanks with a grain size of 10-100 mm - 70%, sawdust - 20%; excess activated sludge - 10%. The filter contains perforated pipes installed below the freezing level. The surface of the biosorption filter is planted with Salix alba willows. The shores of a multi-section biopond are planted with cattail, reed, and water hyacinth (Eichornia) is planted in the pond itself, and filter dams are installed between the sections of the biopond, and a floating aerator is installed in the first section of the biopond. Filter dams have a non-filter base constructed from waterproofing soil, such as clay, at a distance of 0.75 normal retaining level and a filter ridge made of inert coarse materials, such as gravel.

К недостаткам можно отнести общую сложность системы и ее обслуживания; посадку на поверхность биофильтра ивы белой, корни которой могут разрушить биофильтр; необходимость сооружения решеток в резервуарах или бассейнах, в которые насаживаются растения, а также необходимость периодического удаления зеленой надводной массы. Немаловажно, что используемый для очистки воды водяной гиацинт теряет свои свойства при температуре ниже +10°С.The disadvantages include the overall complexity of the system and its maintenance; landing on the surface of the biofilter willow white, whose roots can destroy the biofilter; the need for the construction of gratings in tanks or pools in which plants are planted, as well as the need for periodic removal of green surface mass. It is important that the water hyacinth used for water purification loses its properties at temperatures below + 10 ° C.

Известно биоинженерное сооружение для очистки сточных вод, представляющее собой русловое биоплато с входом и выходом, имеющее трапецеидальное сечение, и с донным грунтом, содержащим осадочную опал-кристобалитовую породу Зикеевского месторождения Калужской области, на котором высажены водные растения (патент РФ на полезную модель №92418, C02F 3/32, опубл. 20.03.2010). Отличительной особенностью предложенного сооружения является то, что глубина биоплато составляет не менее одного метра, а донный грунт, уложенный на глиняный экран состоит из корнеобитаемого слоя толщиной не менее 0,2 м следующего состава: 2/3 указанной опал-кристобалитовой породы и 1/3 дерново-подзолистой почвы и гравийно-песчаной смеси, толщиной не менее 0,4 м. Дополнительно предлагается водные растения расположить в следующем порядке от входа к выходу: тростник, рогоз, камыш озерный, по откосам биоплато высадить аир болотный. Технический результат заключается в увеличении ресурса непрерывной работы до 3-5 лет, а также в снижении трудозатрат на обслуживание.A bioengineering wastewater treatment plant is known, which is a channel bioplate with an inlet and an outlet, having a trapezoidal section, and with bottom soil containing sediment opal-cristobalite rock of the Zikeevsky deposit in the Kaluga region, on which water plants are planted (RF patent for utility model No. 92418 , C02F 3/32, published March 20, 2010). A distinctive feature of the proposed structure is that the depth of the bioplate is at least one meter, and the bottom soil laid on the clay screen consists of a root layer of at least 0.2 m thick with the following composition: 2/3 of the specified opal-cristobalite rock and 1/3 sod-podzolic soil and a gravel-sand mixture with a thickness of at least 0.4 m. It is additionally proposed to arrange water plants in the following order from entrance to exit: reed, cattail, and lake reeds; plant marsh marsh on the slopes of the bioplate. The technical result is to increase the resource of continuous operation up to 3-5 years, as well as to reduce labor costs for maintenance.

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и выбрано за прототип.This technical solution is the closest to the claimed and selected for the prototype.

К недостаткам прототипа необходимо отнести сплошные посадки воздушно-водных растений (тростника, рогоза, камыша и аира) на биоплато - это ограничивает разрастание растений и тем самым снижает потенциал растений по биоочистке. Плотные посадки тростника, первыми принимающие сточные воды, будут способствовать быстрому накоплению в их пределах песка и ила и подъему дна вплоть до его обсыхания, в результате чего тростниковые посадки перестанут принимать участие в очистке воды.The disadvantages of the prototype must include continuous planting of air-water plants (cane, cattail, reeds and calamus) on the bioplate - this limits the growth of plants and thereby reduces the potential of plants for bio-purification. Dense reed plantations, the first to receive wastewater, will contribute to the rapid accumulation of sand and silt within them and to raise the bottom until it dries, as a result of which reed plantations will no longer take part in water treatment.

Целью предлагаемой полезной модели является создание биоинженерного сооружения по эффективной доочистке сточных вод, лишенного указанных недостатков, за счет повышения надежности работы и стабилизации пропускной способности сооружения путем создания оптимальных условий существования водной растительности и сопутствующих биоценозов. Техническим результатом является доочистка сточных вод от загрязнений, содержащих твердые мелкие взвешенные частицы, примеси, органический и аммонийный азот, фосфор, их соли, нефтепродукты, тяжелые металлы, поверхностно-активные вещества, биогенные элементы (азотосодержащие вещества, фосфор и др.) как естественного, так и техногенного происхождения с ресурсом непрерывной работы до 10 лет без значительных дополнительных затрат.The purpose of the proposed utility model is the creation of a bioengineering facility for the effective treatment of wastewater, devoid of these drawbacks, by improving the reliability of work and stabilizing the throughput of the facility by creating optimal conditions for the existence of aquatic vegetation and associated biocenoses. The technical result is the purification of wastewater from contaminants containing solid fine suspended particles, impurities, organic and ammonium nitrogen, phosphorus, their salts, oil products, heavy metals, surfactants, nutrients (nitrogen-containing substances, phosphorus, etc.) as natural and technogenic origin with a resource of continuous operation up to 10 years without significant additional costs.

Технический результат достигается тем, что биоинженерное сооружение, предназначенное для доочистки сточных вод, оборудовано посадками водных и воздушно-водных растений: камыша озерного Scirpus lacustris L., рогоза узколистного Typha angustifolia L и элодеи канадской Elodea canadensis Michx., комбинация которых образует чередующуюся систему «открытый плес - заросли растений», в которой посадки камыша озерного первого ряда и рогоза узколистного второго ряда в виде двурядной нелинейной дуги, выгнутой по течению потока в нижней части каждого входящего в систему плеса, в сочетании с посадками элодеи канадской с боковых сторон потока формируют центральную замкнутую зону со свободным от посадок пространством. Биоинженерное сооружение включает, по меньшей мере, три однотипные структурированные зоны.The technical result is achieved by the fact that the bioengineering structure intended for the wastewater treatment is equipped with plantings of water and air-water plants: lake reeds Scirpus lacustris L., narrow-leaved cattails Typha angustifolia L and Elodea canadian Elodea canadensis Michx., The combination of which forms an alternating system open reach - overgrown plants ”, in which the reeds of the lake first row and cattail of narrow-leaved second row are planted in the form of a two-row nonlinear arc, curved along the stream in the lower part of each reach in the system, In combination with the Canadian Elodea landings, they form a central closed zone with landing-free space on the sides of the stream. A bioengineered structure includes at least three structured zones of the same type.

Дугообразная форма порядных посадок камыша озерного и рогоза узколистного обеспечивает оптимальное распределение водного потока, предназначенного для доочистки, равномерное осаждение осадка по всей ширине биоинженерного сооружения.The arcuate shape of the orderly planting of lake reeds and narrow-leaved cattails ensures optimal distribution of the water stream intended for tertiary treatment, uniform sedimentation of sediment over the entire width of the bioengineering structure.

Технический результат достигается при полном прохождении объема воды, предназначенного для доочистки, в течение трех дней.The technical result is achieved with the complete passage of the volume of water intended for post-treatment within three days.

Структурированный таким образом участок местности характеризуется чередованием зон открытых пространств, не занятых высшими водными растениями, ограниченных указанным сочетанием зарослей крупных высокотравных воздушно-водных растений, выделения которых стимулируют развитие нефтеокисляющих бактерий (рогоз узколистный), воздушно-водных растений с зелеными стеблями (камыш озерный), способными к фотосинтезу подо льдом, и погруженных растений, способных активно поглощать различные загрязняющие вещества и интенсивно обогащать воду кислородом. В открытых пространствах системы в качестве естественных очистителей воды работают планктон, бентос и перифитон. В процессе эксплуатации указанные зоны (плесы) дублируют друг друга.The terrain structured in this way is characterized by the alternation of zones of open spaces not occupied by higher aquatic plants, limited by the indicated combination of thickets of large tall grassy air-water plants, the secretions of which stimulate the development of oil-oxidizing bacteria (cattail narrow-leaved), air-water plants with green stems (lake reed) capable of photosynthesis under ice, and of immersed plants capable of actively absorbing various pollutants and intensively enriching water Orodes. In the open spaces of the system, plankton, benthos and periphyton work as natural water purifiers. During operation, these zones (reaches) duplicate each other.

Оптимальное соотношение посадок для достижения заявленного результата составляет:The optimal ratio of landings to achieve the stated result is:

- посадки водных растений занимают около 50 процентов поверхности участка местности, оставшаяся площадь участка свободна от высших водных растений;- planting of aquatic plants occupy about 50 percent of the surface area, the remaining area is free from higher aquatic plants;

- около 50 процентов площади посадок - элодея канадская;- About 50 percent of the landing area - Canadian Elodea;

- до 35 процентов площади посадок - камыш озерный;- up to 35 percent of the planted area - lake reeds;

- до 15 процентов площади посадок - рогоз узколистный.- up to 15 percent of the landing area - cattail narrow-leaved.

Предлагаемая система, как и другие технические решения аналогичного назначения, не является статичной. В течение некоторого срока, например 10 лет, растения будут развиваться и заполнять открытые пространства системы. Поэтому для описания заявленной полезной модели вводится такое понятие, как «начальная плотность посадки» растений. Эффективной начальной плотностью посадки можно считать пять растений на 1 м² для камыша озерного и четыре растения на 1 м² для рогоза узколистного.The proposed system, like other technical solutions for a similar purpose, is not static. Over a period of time, such as 10 years, plants will develop and fill the open spaces of the system. Therefore, to describe the claimed utility model, such a concept as the “initial planting density” of plants is introduced. An effective initial planting density can be considered as five plants per 1 m ² for lake reeds and four plants per 1 m ² for narrow-leaved cattails.

Сущность полезной модели поясняет Фиг.1, на которой схематично представлен вид сверху участка местности, заявленного в качестве полезной модели, характер и последовательность размещения на нем посадок разных видов растений: 1 - посадки камыша озерного, 2 - посадки рогоза узколистного, 3 - посадки элодеи канадской. Стрелками обозначены вход и выход доочищаемых сточных вод.The essence of the utility model is illustrated by Figure 1, which schematically shows a top view of a site declared as a utility model, the nature and sequence of planting different types of plants on it: 1 - planting lake reeds, 2 - planting cattail narrow-leaved, 3 - planting elodea Canadian. The arrows indicate the input and output of the treated sewage.

Система работает следующим образом. Предварительно очищенные стоки, прошедшие через песколовки, фильтры и пруды отстойники, поступают для доочистки на оборудованный участок местности. Первоначально поток воды попадает в зону посадки элодеи канадской, проходя через стебли которой поток рассеивается и движется вниз по течению. Затем поток доходит до зарослей камыша озерного в первом ряду и рогоза узколистного во втором ряду посадки в виде двурядной нелинейной дуги, выгнутой по течению потока в нижней части плеса, равномерно распределяется по ширине, рассеивает движущиеся в потоке воды загрязнения из взвешенных частиц естественного либо техногенного происхождения, заставляя их под действием силы тяжести осаждаться на дно первого плеса. В результате осаждения загрязнений в свободной от растений центральной зоне, где самостоятельно развивается бактерио-, фито- и зоопланктон, фито- и зообентос и перифитон, происходит более тонкая и полная доочистка воды. При выделении большого количества кислорода растениями элодеи канадской создается среда для гетеротрофных бактерий, которые участвуют в очистке воды от вредных веществ. Выделения в воду продуктов жизнедеятельности рогоза узколистного стимулируют развитие нефтеокисляющих бактерий, активно разлагающих нефть и нефтепродукты. Далее, проходя через заросли высаженных растений, очищаемые сточные воды освобождаются от загрязняющих веществ и взвесей до безопасного для окружающей среды уровня. В процессе доочистки участвуют не только посаженные высшие растения, но и развивающиеся в их зарослях планктонные и бентосные сообщества низших растений, а также покрывающие подводные части стеблей и листьев перифитонные организмы. Свободные от растений пространства выполняют ту же функцию очистки воды за счет интенсивно развивающегося здесь фито- и зоопланктона. Эти свободные от растений пространства нужны также для свободного разрастания воздушно-водных растений, поэтому со временем они будут сужаться, с их исчезновением нужна будет замена высаженных растений и очистка дна биопруда от накопившегося ила. Время доочистки сточных вод в пределах заявленного участка местности составляет около трех суток. Подбор видов растений, характер их посадки и наличие свободных от растений пространств с естественно развивающимся фито- и зоопланктоном обеспечивает доочистку стоков до необходимого уровня. В холодный период отсутствия активной вегетации уровень доочистки снижается до 30% от летнего. Процесс доочистки в это время идет за счет жизнедеятельности камыша озерного, планктонных, бентосных и перифитонных организмов. Система доочистки заканчивается одним сливом. Предлагаемая для доочистки система может состоять из трех и более плесов. Размеры участка местности определяются объемом поступающей загрязненной воды.The system operates as follows. Pre-treated wastewater that has passed through sand traps, filters and ponds settling tanks, comes for additional treatment to the equipped area. Initially, the flow of water enters the landing zone of the Canadian Elodea, passing through the stems of which the flow dissipates and moves downstream. Then, the flow reaches the thickets of lake reeds in the first row and narrow-leaved cattails in the second row of planting in the form of a two-row nonlinear arc, curved along the stream in the lower part of the reach, uniformly distributed over the width, scatters the pollution moving in the water stream from suspended particles of natural or technogenic origin , forcing them to gravitate to the bottom of the first reach. As a result of sedimentation of contaminants in the central zone free from plants, where bacterio-, phyto- and zooplankton, phyto- and zoobenthos and periphyton independently develop, finer and more complete purification of water occurs. When a large amount of oxygen is released by the plants of Canadian Elodea, an environment is created for heterotrophic bacteria that are involved in the purification of water from harmful substances. Isolation into the water of the waste products of the cattail narrow-leaved stimulate the development of oil-oxidizing bacteria, which actively decompose oil and oil products. Further, passing through the thickets of planted plants, the treated wastewater is freed from pollutants and suspensions to a level safe for the environment. In the process of tertiary treatment, not only planted higher plants are involved, but also planktonic and benthic communities of lower plants developing in their thickets, as well as peripheral organisms covering underwater parts of stems and leaves. Spaces free from plants perform the same function of water purification due to the intensively developing phyto- and zooplankton here. These plant-free spaces are also necessary for the free growth of air-water plants, therefore, they will narrow over time, with their disappearance, the planted plants will need to be replaced and the bottom of the biopond will be cleaned of accumulated sludge. The time for wastewater treatment within the declared area is about three days. The selection of plant species, the nature of their planting, and the presence of plant-free spaces with naturally developing phyto- and zooplankton ensures the post-treatment of effluents to the required level. In the cold period of the absence of active vegetation, the level of post-treatment is reduced to 30% of the summer. The process of post-treatment at this time is due to the vital activity of the reeds of the lake, planktonic, benthic and periphytonic organisms. The after-treatment system ends with a single drain. The system proposed for tertiary treatment may consist of three or more reaches. The size of the site is determined by the amount of incoming contaminated water.

Таким образом, предложенная полезная модель создает оптимальные условия для эффективной доочистки сточных вод от загрязнений, содержащих твердые мелкие взвешенные частицы, примеси, органический и аммонийный азот, фосфор, их соли, нефтепродукты, тяжелые металлы, поверхностно-активные вещества, биогенные элементы (азотосодержащие вещества, фосфор и др.) как естественного, так и техногенного происхождения с ресурсом непрерывной работы до 10 лет без значительных дополнительных затрат.Thus, the proposed utility model creates optimal conditions for the effective purification of wastewater from contaminants containing solid fine suspended particles, impurities, organic and ammonium nitrogen, phosphorus, their salts, oil products, heavy metals, surfactants, biogenic elements (nitrogen-containing substances , phosphorus, etc.) of both natural and technogenic origin with a resource of continuous operation up to 10 years without significant additional costs.

Claims

1. Bioengineering plant for wastewater treatment with planting of reeds for lake Scirpus lacustris L., narrow-leaved cattail Typha angustifolia L. and Elodea canadian Elodea canadensis Michx, characterized in that the combination of these plantings forms at least three structured zones of the same type, each of which is a repeating alternating system of “open reach - overgrowth of plants”, in which the reeds of the lake first row and cattail of the narrow-leaved second row of a two-row nonlinear arc, curved along the stream in the lower part, are planted ti in each incoming Reach system, in combination with landings elodea Canadian the sides form a closed flow reach the free space of the landings.

2. The bioengineering structure according to claim 1, characterized in that about 50% of the surface area is occupied by planting aquatic plants, the remaining surface area is free from higher aquatic plants.

3. Bioengineering structure according to claim 2, characterized in that it is planted with higher aquatic and air-water plants in the following ratio:

- about 50% of the landing area - Canadian Elodea;

- up to 35% of the planted area - lake reeds;

- up to 15% of the landing area - cattail narrow-leaved.

4. The bioengineering structure according to claim 3, characterized in that the initial planting density is five plants per 1 m ² for lake reeds and four plants per 1 m ² for narrow-leaved cattail.