способ безреагентной очистки оборотных и сточных вод от взвешенных веществ

Формула изобретения

Способ безреагентной очистки оборотных и сточных вод от взвешенных веществ, заключающийся в незначительной - менее 30% очистке от крупнодисперсных, размером более 500 мкм, частиц в илоотстойнике, очистке от крупнодисперсных и среднедисперсных частиц размером от 50-500 мкм в отстойнике для оборотных и сточных вод, подключенном через соединительную канаву своим входом к выходу илоотстойника, а своим выходом через дренажную систему - к входу первого дополнительного отстойника, в их очистке в последовательно соединенных через дренажные системы первом и втором дополнительных отстойниках, а также в их практически полной очистке от мелкодисперсных частиц в специальном сооружении, подключенном через дренажную систему своим входом к выходу второго дополнительного отстойника, а своим выходом через дренажную систему - к входу естественного водоема, отличающийся тем, что в отстойнике для оборотных и сточных вод осуществляется их практически полная - более 70% очистка от крупнодисперсных частиц, частичная очистка 30-70% от среднедисперсных частиц и незначительная очистка от мелкодисперсных частиц путем периодического чередования режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, в первом и втором дополнительных отстойниках осуществляют полную очистку 100% от крупнодисперсных частиц, практически полную очистку от среднедисперсных частиц и частичную очистку от мелкодисперсных частиц путем периодического чередования режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, в качестве специального сооружения используют не менее двух отстойников-накопителей, в котором осуществляют полную очистку от среднедисперсных частиц путем периодического чередования режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, дополнительно осуществляют равномерный перелив и естественную аэрацию верхнего слоя сточной воды, дополнительно осуществляют периодический, последовательный и равномерный слив всей массы сточной воды с каждого из отстойника-накопителя в естественный водоем, при этом агрегатообразование происходит за счет того, что под воздействием гидроакустических и акустических волн более подвижные мелкодисперсные и среднедисперсные частицы прилипают к менее подвижным крупнодисперсным частицам, а интенсивное выпадение в осадок взвешенных веществ происходит за счет того, что вновь образовавшиеся частицы существенно больше по массе, чем исходные частицы, а также за счет того, что все частицы, в том числе вновь образовавшиеся, придавливаются ко дну акустическими волнами, распространяющимися от поверхности до дна по всей площади отстойников.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для очистки сточных вод горнорудных предприятий - в интересах экологии; в процессе обогащения полезных ископаемых для снижения технологических потерь за счет повышения промывочных свойств оборотной воды - в интересах рационального природопользования; для предварительной подготовки питьевой воды - в интересах здоровья населения и т.д.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому относится способ, выбранный в качестве способа-прототипа, безреагентной очистки оборотных и сточных вод от ВВ, заключающийся в незначительной (менее 30%) очистке от КДЧ размером более 500 мкм в илоотстойнике, подключенном своим входом к выходу технического сооружения; в частичной (30...70%) очистке от КДЧ и незначительной очистке от СДЧ, в отстойнике для оборотных и сточных вод, подключенном, через соединительную канаву, своим входом к выходу илоотстойника, а своим выходом, через дренажную систему, к входу первого дополнительного отстойника; в их практически полной (более 70%) очистке от КДЧ, частичной очистке от СДЧ и незначительной очистке от МДЧ, в первом и втором дополнительных отстойниках, соединенных между собой посредством дренажной системы; в практически полной очистке от МДЧ в специальном сооружении (акустическом фильтре), подключенном, через дренажную систему, своим входом к выходу второго дополнительного отстойника, а своим выходом, через дренажную систему, к входу естественного водоема, при этом все дренажные системы идентичны друг другу [Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых // Под ред. B.C.Ямщикова. - М.: Наука, 1987, с.225-228].

Основными недостатками способа-прототипа являются:

1. Низкая производительность, из-за ограниченной площади специального сооружения - акустического фильтра.

2. Невозможность полной очистки сточных вод от КДЧ и СДЧ.

3. Невозможность приемлемой для производства очистки оборотных вод от ВВ, особенно СДЧ и МДЧ.

4. Низкая эффективность очистки сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических условиях: интенсивный дождь и т.д.

5. Потенциальная опасность сброса большой массы неочищенных сточных вод при переполнении отстойника для оборотных и сточных вод, а также первого и второго дополнительных отстойников в неблагоприятных погодно-климатических условиях.

6. Низкая эффективность очистки от СДЧ и МДЧ оборотной воды в первом и втором дополнительном отстойниках из-за использования процедуры отстаивания, что снижает эффективность работы очистного сооружения в целом.

7. Относительно высокая стоимость очищения заданного объема сточных вод.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанного выше недостатка.

Технический результат предложенного способа заключается в эффективной очистки большой массы сточных вод от взвешенных веществ относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в том числе в неблагоприятных погодно-климатических условиях, а также в приемлемой для производства степени очистки от ВВ оборотной воды.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе безреагентной очистки оборотных и сточных вод от ВВ, заключающемся в незначительной (менее 30%) очистке от КДЧ, размером более 500 мкм, частиц в илоотстойнике, подключенном своим входом к выходу технического соружения, очистке от КДЧ и СДЧ, размером 50-500 мкм, в отстойнике для оборотных и сточных вод, подключенном через соединительную канаву своим входом к выходу илоотстойника, а своим выходом через дренажную систему - к входу первого дополнительного отстойника, в их очистке в последовательно соединенных через дренажные системы первом и втором дополнительных отстойниках, а также в их практически полной очистке от МДЧ в специальном сооружении, подключенном через дренажную систему своим входом к выходу второго дополнительного отстойника, а своим выходом через дренажную систему - к входу естественного водоема, в отстойнике для оборотных и сточных вод осуществляется их практически полная (более 70%) очистка от КДЧ, частичная очистка (30-70%) от СДЧ и незначительная очистка от МДЧ путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗД и УЗД частот, в первом и втором дополнительных отстойниках осуществляют полную очистку (100%) от КДЧ, практически полную очистку от СДЧ и частичную очистку от МДЧ путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗД и УЗД частот, дополнительно в специальном сооружении осуществляют полную очистку от СДЧ путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗД и УЗД частот, дополнительно осуществляют равномерный перелив и естественную аэрацию верхнего слоя сточной воды, дополнительно осуществляют периодический, последовательный и равномерный слив всей массы сточной воды с каждого отстойника-накопителя в естественный водоем, при этом агрегатообразование происходит за счет того, что под воздействием гидроакустических и акустических волн более подвижные МДЧ и СДЧ прилипают к менее подвижным КДЧ, а интенсивное выпадение в осадок ВВ происходит за счет того, что вновь образовавшиеся частицы существенно больше по массе, чем исходные частицы, а также за счет того, что все частицы, в том числе вновь образовавшиеся, придавливаются ко дну акустическими волнами, распространяющимися от поверхности до дна по всей площади отстойников.

На фиг.1 и фиг.2 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки оборотных и сточных вод от ВВ.

Устройство содержит: техническое сооружение (1), соединительную канаву (2), илоотстойник (3), нижнюю (4) и верхнюю (5) части отстойника (6) для оборотных и сточных вод, водовод (7), дренажную систему (8), систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды, первый (10) и второй (11) дополнительные отстойники, распределительное устройство (12), специальное сооружение (13), отстойники-накопители (14), естественный водоем (15) и систему (16) равномерного слива сточной воды.

При этом оборотная и сточная вода содержит: КДЧ размером l _кд и массой m_кд, СДЧ размером l_сд и массой m_сд, а также МДЧ размером l_мд и массой m_мд.

Кроме того, устройство содержит: первый многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (17) ЗД частот, первый многоканальный усилитель мощности (18) ЗД частот, первый (19) и второй (20) гидроакустические излучатели ЗД частот, первый (21) и второй (22) акустические излучатели ЗД частот; первый многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (23) УЗД частот, первый многоканальный усилитель мощности (24) УЗД частот, первый (25) и второй (26) излучатели УЗД частот, первый (27) и второй (28) акустические излучатели УЗД частот; второй многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (29) ЗД частот, второй многоканальный усилитель мощности (30) ЗД частот, третий (31) и четвертый (32) гидроакустические излучатели ЗД частот, третий (33) и четвертый (34) акустические излучатели ЗД частот, второй многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (35) УЗД частот, второй многоканальный усилитель мощности (36) УЗД частот, третий (37) и четвертый (38) гидроакустические излучатели УЗД частот, третий (39) и четвертый (40) акустические излучатели УЗД частот; третий многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (41) ЗД частот; третий многоканальный усилитель мощности (42) ЗД частот, пятый (43) и шестой (44) гидроакустические излучатели ЗД частот, пятый (45) и шестой (46) акустические излучатели ЗД; третий многоканальный (не менее 4-х каналов) генератор (47) УЗД частот, третий многоканальный усилитель мощности (48) УЗД частот, пятый (49) и шестой (50) гидроакустические излучатели УЗД частот, пятый (51) и шестой (52) акустические излучатели УЗД частот; четвертый многоканальный (не менее 8-и каналов) генератор (53) ЗД частот, четвертый многоканальный (не менее 8-и каналов) усилитель мощности (54) ЗД частот, седьмой (55) и восьмой (56)гидроакустические излучатели ЗД частот, седьмой (57) и восьмой (58) акустические излучатели ЗД частот; четвертый многоканальный (не менее 8-и каналов) генератор (59) УЗД частот, четвертый многоканальный усилитель мощности (60) УЗД частот, седьмой (61) и восьмой (62) гидроакустические излучатели УЗД частот, седьмой (63) и восьмой (64) акустические излучатели УЗД частот.

На фиг.3, в качестве примера, иллюстрируется распределение ВВ в сточной воде первого дополнительного отстойника без излучения гидроакустических и акустических волн ЗД частот (фиг.3а, б) и с их излучением (фиг.3в, г) в вертикальной (фиг.3а, в) и горизонтальной (фиг.3б, г) плоскостях. Как видно из фиг.3в, г, излучение гидроакустических волн длиной _зд1 и акустических волн длиной *_зд1 приводит к тому, что в водной среде МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к КДЧ. В результате образуются более крупные по массе и размеру частицы ВВ, которые, за счет возросшей силы тяжести, быстрее выпадают в осадок, чем исходные частицы. Кроме того, под воздействием проникших в водную среду из воздушной среды (сверху-вниз) акустических волн все частицы (исходные и вновь образовавшиеся) придавливаются от поверхности до дна во всей толще сточной воды.

Способ реализуется следующим образом (фиг.1, фиг.2, фиг.3).

В процессе производственной деятельности (например, добычи полезных ископаемых) техническая вода с выхода технического (1) сооружения (например, промывочного прибора) через соединительную канаву (2) последовательно поступает в илоотстойник (3) и далее в нижнюю часть (4) отстойника (6) для оборотных и сточных вод, имеющего округлую форму.

Из верхней части (5) отстойника (6) необходимое для производственной деятельности количество оборотной воды по водоводу (7) поступает на вход технического сооружения (1) и используется в процессе производства (например, для промывки золотосодержащих песков), а из нижней части (4) отстойника (6) сточная вода через дренажную систему (8), а также через систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды (например несколько труб, расположенных в отстойнике на одном уровне), равномерно поступает на вход первого дополнительного отстойника (10), имеющего округлую форму.

С выхода первого дополнительного отстойника (10) сточная вода через дренажную систему (8), а также систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды, равномерно поступает на вход второго дополнительного отстойника (11), имеющего округлую форму.

С выхода второго дополнительного отстойника (11) сточная вода через дренажную систему (8), а также систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды, равномерно поступает, через распределительное устройство (12) специального сооружения (13), на соответствующий вход одного из нескольких (не менее 2-х) отстойников-накопителей (14), имеющих округлую форму, специального сооружения (13).

После полного заполнения данного отстойника-накопителя (14), сточная вода равномерно поступает через распределительное устройство (15), на соответствующий вход последующего отстойника-накопителя (14) специального сооружения (13).

Одновременно с этим, сточная вода через дренажную систему (8) наполнившегося ранее отстойника-накопителя, поступает в естественный водоем (15).

После полного наполнения последнего отстойника-накопителя (14) специального сооружения (13), сточная вода из первого наполнившегося отстойника-накопителя, через систему (16) равномерного слива всей массы сточной воды, поступает в естественный водоем (15).

Одновременно с этим, сточная вода через дренажные системы (8) всех наполнившихся ранее отстойников-накопителей (14), поступает в естественный водоем (река и т.д.).

В отстойнике (6) находится оборотная и сточная вода, содержащая, в общем случае, КДЧ размером l_кд более 500 мкм и массой m_кд, СДЧ размером l_сд от 50 мкм до 500 мкм и массой m_сд, а также МДЧ размером l_мд менее 50 мкм и массой m_мд.

В большом объеме неподвижной воды при благоприятных погодно-климатических условиях под воздействием силы тяжести G_кд КДЧ частично - 30...70% выпадают в осадок, а под воздействием силы тяжести G_сд лишь незначительное - менее 30% количество СДЧ выпадает в осадок.

Силы же тяжести G_мд недостаточно для того, чтобы МДЧ выпали в осадок, поэтому основная их масса находится во взвешенном состоянии. При этом МДЧ существенно отличаются от природной взвеси и представляют наибольшую опасность для рыб, в том числе и на личиночной (икряной) стадии их развития, а также для ихтиофауны в целом.

С помощью первого многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (17) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд1. В первом многоканальном усилителе мощности (18) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу первого многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу первого многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня.

При помощи первого гидроакустического излучателя (19) ЗД частот и второго гидроакустического излучателя (20) ЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (первый к первому, второй ко второму и т.д.) многоканального усилителя мощности (18) ЗД частот и установленных определенным образом в отстойнике (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд1 в течение времени T₁. В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются гидроакустические волны интенсивностью I _зд1 и длиной волны _зд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ.

В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного, чем время Т₁, и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания оборотной и сточной воды в отстойнике (6), излучения гидроакустических волн на частоте F_зд1 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные (МДЧ, СДЧ и КДЧ), частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи первого акустического излучателя (21) ЗД частот и второго акустического излучателя (22) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (первый излучатель к третьему выходу, второй - к четвертому и т.д.) первого многоканального усилителя мощности (18) ЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_зд1. В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I* _зд1 и длиной волны *_зд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (6) до его дна во всей толще воды.

Одновременно с этим, при помощи первого многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (23) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд1. В первом многоканальном усилителе мощности (24) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу первого многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу первого многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня. При помощи первого гидроакустического излучателя (25) УЗД частот и второго гидроакустического излучателя (26) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (первый излучатель к первому выходу, второй - ко второму и т.д.) первого многоканального усилителя мощности (24) УЗД частот и установленных определенным образом в отстойнике (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд1 в течение времени T₁. В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются гидроакустические волны интенсивностью I _узд1 и длиной волны _узд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ. В течение дальнейшего времени T₂, более продолжительного чем время T₁ и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания оборотной и сточной воды в отстойнике (6), излучения гидроакустических волн на частоте F_узд1 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

С помощью первого акустического излучателя (27) УЗД частот и второго акустического излучателя (28) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (первый излучатель к третьему выходу, второй - к четвертому и т.д.) первого многоканального усилителя мощности (24) УЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника (6) для оборотных и сточных вод, осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F _узд1.

В оборотной и сточной воде отстойника (6) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I*_узд1 и длиной волны *_узд1, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (6) до его дна во всей толще воды.

Из верхней части (5) отстойника (6) для оборотных и сточных вод необходимое количество оборотной воды, содержащей гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании, поступает на вход технического сооружения (1), повышая, таким образом, эффективность его работы.

Из нижней части (4) отстойника (6) сточная вода, содержащая гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании (что заведомо сразу же облегчает работу последующего отстойника и повышает эффективность его работы в целом), через дренажную систему (8), а также систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды (что дополнительно облегчает работу последующего отстойника и повышает эффективность его работы в целом), равномерно поступает на вход первого дополнительного отстойника (10), имеющего округлую форму. При этом аэрация перетекаемой сточной воды повышает эффективность дальнейшего воздействия гидроакустических и акустических волн на ВВ, способствует более эффективному протеканию процессов агрегатообразования и обеззараживания, а округлость форм отстойника исключает скопление грязных (менее очищенных от ВВ) сточных вод в его углах.

Безреагентная очистка сточных вод в первом (10) и втором (11) дополнительных отстойниках, а также в отстойниках-накопителях (14) специиального сооружения (13), осуществляется аналогичным образом.

С помощью второго многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (29) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд2 . Во втором многоканальном усилителе мощности (30) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу второго многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу второго многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня.

При помощи третьего гидроакустического излучателя (31) ЗД частот и четвертого гидроакустического излучателя (32) ЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (третий излучатель к первому выходу, четвертый - ко второму и т.д.) второго многоканального усилителя мощности (30) ЗД частот и установленных определенным образом в первом дополнительном отстойнике (10) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд2 в течение времени T₁ .

В оборотной и сточной воде первого дополнительного отстойника (10) формируются гидроакустические волны интенсивностью I _зд2 и длиной волны _зд2, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ. В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного чем время T₁ и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, излучения гидроакустических волн на частоте F_зд2 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи третьего акустического излучателя (33) ЗД частот и второго акустического излучателя (34) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (третий излучатель к третьему выходу, четвертый - к четвертому и т.д.) второго многоканального усилителя мощности ЗД частот и установленных определенным образом на берегу первого дополнительного отстойника (10), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_зд2.

В сточной воде отстойника (10) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I*_зд2 и длиной волны *_зд2, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (10) до дна во всей толще воды.

Одновременно с этим, при помощи второго многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (35) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд2. Во втором многоканальном усилителе мощности (36) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу второго многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу второго многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня.

При помощи третьего гидроакустического излучателя (37) УЗД частот и четвертого гидроакустического излучателя (38) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (третий излучатель к первому выходу, четвертый - ко второму и т.д.) второго многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом в первом дополнительном отстойнике (10) для сточных вод осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд2 в течение времени T₁. В сточной воде отстойника (10) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_узд2 и длиной волны _узд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ частицы прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ.

В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного, чем время T₁, и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, в отстойнике (10) излучения гидроакустических волн на частоте F_узд2 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи третьего акустического излучателя (39) УЗД частот и четвертого акустического излучателя (40) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (третий излучатель к третьему выходу, четвертый - к четвертому и т.д.) второго многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника (10), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_узд2.

В сточной воде отстойника (10) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I* _узд2 и длиной волны *_узд2, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (10) до его дна во всей толще воды.

С выхода первого дополнительного отстойника (10) сточная вода, содержащая гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании (что заведомо повышает эффективность работы последующего отстойника в целом), через дренажную систему (8), а также систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды (что дополнительно облегчает работу последующего отстойника и повышает эффективность его работы в целом), равномерно поступает на вход второго дополнительного отстойника (11), имеющего округлую форму. При этом аэрация перетекаемой сточной воды повышает эффективность дальнейшего воздействия гидроакустических и акустических волн на ВВ, способствует более эффективному протеканию процессов агрегатообразования и обеззараживания, а округлость форм отстойника исключает скопление более грязных вод в его углах.

С помощью третьего многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (41) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд3. В третьем многоканальном усилителе мощности (42) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу третьего многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу третьего многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня.

При помощи пятого гидроакустического излучателя (43) ЗД частот и шестого гидроакустического излучателя (44) ЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (пятый излучатель к первому выходу, шестой - ко второму и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности (42) ЗД частот и установленных определенным образом во втором дополнительном отстойнике (11) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд3 в течение времени T₁. В оборотной и сточной воде первого дополнительного отстойника (11) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_зд3 и длиной волны _зд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ.

В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного, чем время T₁, и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, излучения гидроакустических волн на частоте F_зд3 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи пятого акустического излучателя (45) ЗД частот и шестого акустического излучателя (46) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (пятый излучатель к третьему выходу, шестой - к четвертому и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности (42) ЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника (11), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F _зд3.

В сточной воде отстойника (11) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I*_зд3 и длиной волны *_зд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (11) до дна во всей толще воды.

Одновременно с этим, при помощи третьего многоканального (не менее 4-х каналов) генератора (47) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд3. В третьем многоканальном усилителе мощности (48) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу третьего многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу третьего многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня.

При помощи пятого гидроакустического излучателя (49) УЗД частот и шестого гидроакустического излучателя (50) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (пятый излучатель к первому выходу, шестой - ко второму и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом во втором дополнительном отстойнике (11) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд3 в течение времени T₁.

В сточной воде отстойника (11) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_узд3 и длиной волны _узд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ. В течение дальнейшего времени Т₂, более продолжительного, чем время T₁, и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, в отстойнике (11) излучения гидроакустических волн на частоте F_узд3 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи пятого акустического излучателя (51) УЗД частот и шестого акустического излучателя (52) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (пятый излучатель к третьему выходу, шестой - к четвертому и т.д.) третьего многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника (11), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_узд3.

В сточной воде отстойника (11) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I*_узд3 и длиной волны *_узд3, под воздействием которых более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение T₁), еще более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника (11) до его дна во всей толще воды.

С выхода второго дополнительного отстойника (11) сточная вода, содержащая гораздо меньшее количество ВВ, чем при их естественном отстаивании (что заведомо повышает эффективность работы последующего отстойника в целом), через дренажную систему (8), а также систему (9) перетока и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды (что дополнительно облегчает работу последующего отстойника и повышает эффективность его работы в целом), равномерно поступает, через распределительное устройство (12) специального сооружения (13), на вход одного из нескольких (не менее 2-х) отстойников-накопителей (14), имеющих округлую форму, специального сооружения (13).

При этом аэрация перетекаемой сточной воды повышает эффективность дальнейшего воздействия гидроакустических и акустических волн на ВВ, способствует более эффективному протеканию процессов агрегатообразования и обеззараживания, а округлость форм отстойника исключает скопление более грязных вод в его углах.

С помощью четвертого многоканального (не менее 8-и каналов) генератора (53) ЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_зд4. В четвертом многоканальном (не менее 8-и каналов) усилителе мощности (54) ЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу четвертого многоканального генератора ЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу четвертого многоканального генератора ЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня.

При помощи седьмого гидроакустического излучателя (55) ЗД частот, восьмого гидроакустического излучателя (56) ЗД частот и т.д., подключенных к соответствующим выходам (седьмой излучатель к первому выходу, восьмой - ко второму и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности (54) ЗД частот и установленных определенным образом в каждом отстойнике-накопителе (14) для сточных вод, осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_зд4 в течение времени T₁ .

В сточной воде каждого отстойника-накопителя (14) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_зд4 и длиной волны _зд4, под воздействием которых более подвижные МДЧ прибиваются и прилипают к СДЧ.

В течение времени Т ₂, более продолжительного, чем время T₁, и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, излучения гидроакустических волн на частоте F_зд4 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи седьмого акустического излучателя (57) ЗД частот и восьмого акустического излучателя (58) ЗД частот, подключенных к последующим выходам (седьмой излучатель к третьему выходу, восьмой - к четвертому и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности (54) ЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойников-накопителей (14), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_зд4.

В сточной воде каждого отстойника-накопителя (14) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I*_зд4 и длиной волны *_зд4, под воздействием которых более подвижные МДЧ прилипают к менее подвижным СДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности каждого отстойника-накопителя (14) до дна во всей толще воды.

Одновременно с этим, при помощи четвертого многоканального (не менее 8-и каналов) генератора (59) УЗД частот осуществляется формирование сигнала на частоте F_узд4. В четвертом многоканальном усилителе мощности (60) УЗД частот, подключенного своим первым входом к первому выходу четвертого многоканального генератора УЗД, а своим вторым входом - ко второму выходу четвертого многоканального генератора УЗД частот и т.д., осуществляется усиление данного сигнала до необходимого уровня.

При помощи седьмого гидроакустического излучателя (61) УЗД частот и восьмого гидроакустического излучателя (62) УЗД частот, подключенных к соответствующим выходам (седьмой излучатель к первому выходу, восьмой - ко второму и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности УЗД частот и установленных определенным образом во всех отстойниках-накопителях (14), осуществляется излучение гидроакустических волн на частоте F_узд4 в течение времени T₁.

В сточной воде каждого отстойника-накопителя (14) формируются гидроакустические волны интенсивностью I_узд4 и длиной волны _узд4, под воздействием которых более подвижные МДЧ прибиваются и прилипают к СДЧ. В течение времени Т₂ , более продолжительного, чем время T₁, и на несколько порядков меньшее, чем время естественного отстаивания, в отстойниках-накопителях излучения гидроакустических волн на частоте F_узд4 не производится, а осуществляется процесс выпадения в осадок вновь образовавшихся, еще более крупных по размеру и массе, чем исходные, частиц за значительно более короткое время, чем время их естественного отстаивания.

При помощи седьмого акустического излучателя (63) УЗД частот и восьмого акустического излучателя (64) УЗД частот, подключенных к последующим выходам (седьмой излучатель к третьему выходу, восьмой - к четвертому и т.д.) четвертого многоканального усилителя мощности (60) УЗД частот и установленных определенным образом на берегу отстойника-накопителя (14), осуществляется непрерывное излучение из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн на частоте F_узд4.

В сточной воде отстойника-накопителя (14) формируются, после проникновения в них из воздушной среды акустических волн, гидроакустические волны интенсивностью I* _узд4 и длиной волны *_узд4, под воздействием которых более подвижные МДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным СДЧ, а вновь образовавшиеся (в том числе и ранее - под воздействием гидроакустических волн в течение времени T₁), более крупные по размеру и массе, чем исходные, частицы придавливаются от поверхности отстойника-накопителя (14) до его дна во всей толще воды.

После полного заполнения данного отстойника-накопителя (14), сточная вода равномерно поступает, через распределительное устройство (12), на соответствующий вход последующего отстойника-накопителя (14). При этом безреагентное очищение сточной воды от ВВ осуществляется в нем по описанному выше принципу. После полного наполнения последнего отстойника-накопителя (14), сточная вода из первого наполнившегося отстойника-накопителя, через систему (16) равномерного слива всей массы сточной воды (например, несколько труб, расположенных в нижней части отстойника-накопителя на разной высоте и т.д.), поступает в естественный водоем (15). Одновременно с этим, сточная вода, через дренажные системы (8) всех наполнившихся ранее отстойников-накопителей (14), поступает в естественный водоем (река и т.д.). При этом:

1. Повышение производительности способа достигается за счет того, что в качестве специального сооружения используются несколько (не менее 2-х) отстойников накопителей, а не акустический фильтр. При этом осуществляется предварительная очистка сточных вод в отстойнике для оборотных и сточных вод, а также в первом и втором дополнительном отстойниках.

2. Возможность полной очистки сточных вод от КДЧ и СДЧ достигается за счет того, что в качестве специального сооружения используются несколько (не менее 2-х) отстойников накопителей, а не акустический фильтр.

3. Возможность приемлемой для производства степени очистки оборотных вод от ВВ, особенно СДЧ и МДЧ, достигается за счет того, что в отстойнике для оборотных и сточных вод осуществляется излучение гидроакустических и акустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот.

4. Высокая эффективность очистки сточных вод от ВВ в неблагоприятных погодно-климатических условиях достигается за счет того, что процесс эффективной очистки начинается уже в первом дополнительном отстойнике и непрерывно продолжается до впадения сточных вод в естественный водоем.

5. Исключение опасности сброса большой массы неочищенных сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических условиях, достигается за счет того, что процесс эффективной очистки начинается уже в первом дополнительном отстойнике и непрерывно продолжается до впадения сточных вод в естественный водоем, а также за счет того, что используются несколько отстойников-накопителей.

6. Осуществляется достаточно высокая эффективность очистки от СДЧ и МДЧ сточной воды в первом и втором дополнительном отстойниках, что повышает эффективность работы очистного сооружения в целом.

7. Существенное уменьшение стоимости очищения заданного объема сточных вод достигается за счет того, что не используется дорогостоящая техника (акустический фильтр), обладающая относительной низкой производительностью.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1. Вместо частичной (30...70%) очистки от КДЧ и незначительной очистки от СДЧ, в отстойнике для оборотных и сточных вод осуществляется практически полная (более 70%) очистка от КДЧ, частичная очистка от СДЧ и незначительная очистка от МДЧ путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн ЗД и УЗД диапазонов частот.

2. Вместо практически полной очистки от КДЧ, частичной очистки от СДЧ и незначительной очистки от МДЧ, в первом и втором дополнительных отстойниках осуществляется полная (100%) очистка от КДЧ, практически полная очистка от СДЧ и частичная очистка от МДЧ путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн ЗД и УЗД диапазонов частот.

3. Дополнительно в специальном сооружении осуществляется полная очистка от СДЧ путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы излучения в водной среде гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду, по всей ее поверхности, акустических волн ЗД и УЗД диапазонов частот, при этом в качестве специального сооружения используется несколько, не менее двух, отстойников-накопителей, подсоединенных параллельно друг другу своими входами к выходу второго дополнительного отстойника.

4. Дополнительно осуществляется равномерный перелив и естественная аэрация верхнего слоя сточной воды за счет того, что отстойник для оборотных и сточных вод, первый и второй дополнительные отстойники, а также специальное сооружение последовательно соединены друг с другом и с входом естественного водоема посредством идентичных друг другу систем равномерного перелива и естественной аэрации верхнего слоя сточной воды.

5. Дополнительно осуществляется периодический, последовательный и равномерный слив всей массы сточной воды с каждого из отстойника-накопителя в естественный водоем с помощью соответствующей системы периодического, последовательного и равномерного слива всей массы сточной воды.

6. Отстойник для оборотных и сточных вод, первый и второй дополнительный отстойники, а также отстойники-накопители имеют округлую форму, исключающую скопление более грязной воды в углах данных отстойников.

7. Агрегатообразование происходит за счет того, что под воздействием гидроакустических и акустических волн более подвижные МДЧ и СДЧ прибиваются и прилипают к менее подвижным КДЧ.

8. Интенсивное выпадение в осадок ВВ происходит за счет того, что вновь образовавшиеся частицы существенно крупнее и больше по массе, чем исходные частицы, а также за счет того, что все частицы, в том числе вновь образовавшиеся, придавливаются акустическими волнами, распространяющимися по всей площади отстойников от поверхности до дна во всей толще воды.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков показал следующее.

Признаки 1-4 и 8 являются новыми и неизвестно их использование для безреагентной очистки оборотных и сточных вод.

Признаки 5 и 6 являются известными, однако неизвестно их использование для безреагентной очистки оборотных и сточных вод.

Признак 7 является хорошо известным.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с хорошо известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - эффективно очищать большие массы сточных вод от ВВ относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах, в том числе в неблагоприятных погодно-климатических условиях, а также в приемлемой для производства степени очистки от ВВ оборотной воды.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".

Пример реализации способа. Промышленные испытания разработанного способа производились в мае-сентябре 2004 г., а также в мае-августе 2005 г. на участке "Пенистый" ЗАО "Корякгеолдобыча" (п-ов Камчатка).

На фиг.4 иллюстрируются некоторые результаты оценки эффективности работы очистного сооружения участка как при использовании способа-прототипа (фиг.4а), так и при реализации разработанного способа безреагентной очистки сточных вод от ВВ (фиг.4б). При этом цифрами "I", "II" и "III" соответственно обозначены гистограммы, иллюстрирующие содержание (S) ВВ (мг/л) в одном литре сточной воды на входе и выходе первого дополнительного отстойника, а также очистного сооружения в целом.

Как видно из фиг.4б, согласно указанному выше критерию эффективность работы очистного сооружения при реализации разработанного способа в 4 раза выше, чем у способа-прототипа (содержание ВВ в 1 л сточной воды составляет 10 мг/л и 40 мг/л соответственно). При этом (фиг.4б) содержание ВВ в 1 л сточной воды на выходе первого дополнительного отстойника в 3 раза меньше, чем на его входе (70 мг/л и 210 мг/л соответственно), в то время как у способа-прототипа (фиг.4а) это соотношение равно 1,75 (120 мг/л и 210 мг/л соответственно).

На фиг.5, в качестве примера, иллюстрируется внешний вид усилителя мощности (фиг.5а) и излучателя ЗД частот (фиг.5б), разработанных и изготовленных в Гидрофизическом Центре г.Владивосток под научным руководством д.ф-м.н. Матвиенко Ю.В.

Таким образом:

1. Повышение производительности способа достигнуто за счет того, что:

- в качестве специального сооружения используются несколько (не менее 2-х) отстойников накопителей, а не акустический фильтр;

- предварительная очистка сточных вод в отстойнике для оборотных и сточных вод, а также в первом и втором дополнительном отстойниках;

- процесс эффективной очистки начинается уже в первом дополнительном отстойнике и непрерывно продолжается до впадения сточных вод в естественный водоем и т.д.

2. Полная очистка сточных вод от КДЧ и СДЧ достигнута за счет того, что:

- в качестве специального сооружения используются несколько (не менее 2-х) отстойников накопителей, а не акустический фильтр;

- предварительная очистка сточных вод в отстойнике для оборотных и сточных вод, а также в первом и втором дополнительном отстойниках;

- процесс эффективной очистки начинается уже в первом дополнительном отстойнике и непрерывно продолжается до впадения сточных вод в естественный водоем и т.д.

3. Приемлемая для производства степень очистки оборотных вод от ВВ, особенно СДЧ и МДЧ, достигнута за счет того, что:

- в отстойнике для оборотных и сточных вод осуществляется излучение гидроакустических и акустических волн ЗД и УЗД диапазонов частот.

4. Высокая эффективность очистки сточных вод от ВВ в неблагоприятных погодно-климатических условиях достигнута за счет того, что:

- производится предварительная очистка сточных вод в отстойнике для оборотных и сточных вод;

- процесс эффективной очистки начинается уже в первом дополнительном отстойнике и непрерывно продолжается до впадения сточных вод в естественный водоем и т.д.

5. Исключение опасности сброса неочищенных сточных вод в неблагоприятных погодно-климатических условиях, достигнуто за счет того, что:

- производится предварительная очистка сточных вод в отстойнике для оборотных и сточных вод;

- процесс эффективной очистки начинается уже в первом дополнительном отстойнике и непрерывно продолжается до впадения сточных вод в естественный водоем и т.д.

6. Эффективность очистки от СДЧ и МДЧ очистного сооружения в целом повышена за счет того, что достаточно высокая эффективность сточной воды обеспечивается уже в первом и втором дополнительном отстойниках и т.д.

7. Существенное уменьшение стоимости очищения заданного объема сточных вод достигнуто за счет того, что:

- не использует дорогостоящая техника (акустический фильтр);

- осуществляется переброс верхних слоев сточных вод по всему очистному сооружению - от отстойника для оборотных и сточных вод до отстойников-накопителей;

- используется несколько отстойников-накопителей;

- в реальном масштабе очищается большая масса сточных вод и т.д.