способ очистки и восстановления биологических прудов очистных сооружений

Формула изобретения

Способ очистки и восстановления биологических прудов очистных сооружений, включающий забор иловых отложений земснарядом со дна многосекционного пруда и их транспортирование в отстойники, отличающийся тем, что предварительно делят многосекционный пруд на две рабочие зоны обработки, вторую из которых по ходу потока сточных вод соединяют дополнительным впускным коллектором с подводящим сточные воды каналом, а первую заглушают и осуществляют заградительные работы путем возведения грунтовой плотины в очищаемой секции, после чего проводят поэтапно очистку секции, для этого земснарядом выбирают в толще иловых отложений траншею, затем откачивают осветленную воду и сбрасывают ее в отводной канал, забирают иловые отложения в текучем состоянии и транспортируют их или на иловые площадки, или в отстойники, после чего активным вентилированием просушивают слежавшиеся иловые отложения и послойно их удаляют по мере подсыхания верхнего слоя, после полного удаления иловых отложений восстанавливают основание - ложе очищенной секции пруда, и упомянутые операции поэтапно повторяют при последовательной очистке всех секций первой зоны, а перед очисткой второй рабочей зоны обработки повторно возводят грунтовую плотину в последней секции первой рабочей зоны обработки, отделяя ее от второй рабочей зоны, которую заглушают, а первую соединяют дополнительным выпускным коллектором с отводным каналом и открывают, после чего проводят поэтапно очистку и восстановление секций второй рабочей зоны, по окончании которых удаляют грунтовую плотину, повторно возведенную между рабочими зонами, дополнительные впускной и выпускной коллекторы, и открывают вторую рабочую зону пруда для функционирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидромеханизации, в частности к технологии очистки и восстановления биологических прудов очистных сооружений.

Очистку сточных вод больших городов осуществляют на очистных станциях аэрации, которые представляют собой сложное инженерное сооружение.

В технологии очистки сточных вод в обязательном порядке присутствуют биологические пруды, отстойники и площадки складирования, которые имеют значительные площади.

Построенные 20÷30 лет назад биологические пруды по проектам «Гипроводкоммунводоканал» МЖКХ РСФСР, Москва, Рыбный, 1974 в настоящее время выходят из строя по причине заиления, поэтому для дальнейшей эксплуатации имеющихся очистных сооружений требуется очистка и восстановление биологических прудов, при этом желательно, а в некоторых случаях необходимо использовать такую технологию очистки, при которой функционирование биологических прудов на время очистки было бы сохранено.

Известно, что для гидромеханизированной очистки дренажных колодцев, каналов и других водных объектов используют илососные машины (см. заявку РФ №2005107046/22), посредством которых осуществляют перекачку текучих иловых осадков в виде пульпы в цистерну, установленную на шасси машины, а затем из нее - в отстойники, дренажную систему и т.п. При этом консистенция пульпы не превышает 10%, т.е. осуществляется перекачка и транспортирование 10% ила и 90% воды. Установлено, что ил из пульпы оседает медленно и для осветления воды, которую было бы возможно, в соответствии с техническими нормами, направлять в реки, водоемы и т.д., требуются значительные площади под отстойники. Например, при площади биологических прудов до 20 га, в количестве 2 шт., средней глубине заиления 2 м и объеме образовавшегося ила, который необходимо удалить из прудов для обеспечения возможности их дальнейшей эксплуатации, - до 800000 м³, потребуется перекачать пульпу в объеме до 8000000 м³, что практически потребует огромного количества отстойников, техники, соответственно наличия, как значительных свободных площадей, так и финансов, что делает такую очистку и восстановление биологических прудов очистных сооружений невозможной.

Известно, что для очистки и углубления малых рек, водоемов, каналов, арыков и т.п. применяют различные как универсальные, так и специализированные земснаряды с разрыхлителями грунта, грунтозаборными устройствами, эжекторными насосами и т.п., обеспечивающими забор грунта с предельно допустимой концентрацией пульпы, и или ее непосредственный выброс за пределы места разработки, или эвакуацию грунта или ила на расстояние 25÷30 метров на отстойные иловые площадки, или в отстойники (см., например, патент РФ №2230159).

Задача изобретения состояла в разработке высокопроизводительного и экономичного способа очистки и восстановления биологических многосекционных прудов очистных сооружений, обеспечивающего возможность их функционирования без остановки на очистку.

Технический результат достигается предлагаемым способом очистки и восстановления биологических прудов очистных сооружений, включающих многосекционный пруд, соединенный посредством штатных впускного коллектора с подводящим сточные воды каналом и выпускного коллектора с отводным каналом, заключающимся в заборе иловых отложений земснарядом со дна пруда, их транспортировании в отстойники, согласно которому предварительно делят многосекционный пруд на две рабочие зоны обработки, вторую из которых, по ходу потока поступающих в пруд сточных вод, соединяют дополнительным впускным коллектором с подводящим сточные воды каналом, а первую заглушают и осуществляют заградительные работы путем возведения в очищаемой секции грунтовой плотины в виде продолжения заградительного земляного вала, отделяющего секции друг от друга, и затем осуществляют непосредственную очистку секции первой зоны поэтапно, на первом из которых земснарядом, размещенным на берегу, выбирают по середине секции, вдоль плотины и заградительного земляного вала, траншею в толще слежавшихся иловых отложений на всю их глубину, на втором устанавливают земснаряд на поверхности воды над траншеей в самой низкой части и производят откачку осветленной воды со сбросом ее в отводной канал, а на третьем этапе осуществляют земснарядом забор первого слоя иловых отложений - откачивают иловые отложения в текучем состоянии, сбрасывая их в штатные иловые отстойники или на иловые площадки, после чего земснаряд удаляют на берег и осуществляют на четвертом этапе воздушную сушку при активном вентилировании слежавшихся иловых отложений с последующей их послойной выемкой по мере подсушивания верхнего слоя и вывозом автотранспортом на площадки складирования; а затем восстанавливают для последующего использования основание - ложе очищенной секции путем его зачистки, планировки, укладки водонепроницаемой пленки и засыпки песчаной подушки, после чего перекрывают следующую секцию грунтовой плотиной и производят ее поэтапную очистку аналогично описанному выше, по окончании которой грунтовую плотину из первой секции убирают и переносят ее в последующую третью секцию и восстанавливают основание - ложе под убранной плотиной во второй секции, затем операции по непосредственной очистке поэтапно повторяют до полного освобождения всех секций биологического пруда, при этом после очистки первой зоны, перед очисткой второй зоны, расположенной за дополнительным впускным коллектором, предварительно этот упомянутый последний коллектор и штатный выпускной коллектор заглушают, грунтовую плотину секции перед дополнительным впускным коллектором повторно возводят, а заглушку из штатного впускного коллектора в первой зоне удаляют и соединяют первую зону обработки пруда дополнительным отводным коллектором с отводным каналом, после окончания очистки всех секций пруда грунтовые плотины, заглушки и дополнительные впускной и выпускной коллекторы убирают, открывают вторую рабочую зону пруда для его функционирования в полном объеме.

Предлагаемое выполнение заявляемого способа очистки и восстановления биологических прудов очистных сооружений в совокупности всех описанных существенных признаков позволяет достичь требуемого технического результата, а именно обеспечить повышение производительности ˜ в 6 раз по сравнению со способом гидромеханической очистки. Это обусловлено тем, что текучая иловая гидромасса (иловые отложения) после удаления из секции воды не разбавляется водой и перекачивается в отстойники с консистенцией до 60%, что в свою очередь обеспечивает уменьшение всех видов затрат, а также потребного количества площадей отстойников, необходимых для помещения в них иловых отложений в текучем состоянии, соответственно в 6 раз.

Кроме того, по экспериментальным данным установлено, что до 30% слежавшегося ила остается на основании - ложе пруда, который после подсушки вывозят на площадки складирования, где сжигают.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить в несколько раз (˜ 3-4 раза) потребное количество площадей для складирования подсушенного ила по сравнению с количеством аналогичных площадей, требуемых при разработке и перекачке иловых отложений гидромеханизированным способом в виде пульпы по трубам; тем самым в целом способ позволяет уменьшить затраты на строительство отстойников и площадок для складирования, энергозатраты на транспортирование пульпы (гидромассы) и обеспечить бесперебойное функционирование очистных сооружений при проведении работ по очистке биологических прудов.

При очистке заглушенной первой зоны пруда вторая зона за счет дополнительного впускного коллектора открыта для сбрасываемых сточных вод и, наоборот, при очистке второй закрытой зоны пруда первая функционирует за счет наличия дополнительного выпускного коллектора.

Предлагаемый способ поясняется схематичными чертежами,

где на фиг.1 представлена схема конструктивного исполнения биологических прудов очистных сооружений и процесса функционирования их при выполнении работ по очистке и восстановлении прудов (очистка и восстановление секций I - II - III - IV при функционировании секций V - VI - VII - VIII);

на фиг.2 - то же, очистка и восстановление секций V - VI - VII - VIII при функционировании секций I - II - III - IV;

на фиг.3 - заиленная секция биологического пруда в разрезе;

на фиг.4 - процесс нарезания траншеи земснарядом с поверхности воды;

на фиг.5 - процесс откачки иловых отложений в текучем состоянии (гидромассы) земснарядом из отдельной секции;

на фиг.6 - процесс удаления земснаряда бульдозером по выполненной траншее;

на фиг.7 - процесс активного вентилирования иловых отложений в секции биологического пруда;

на фиг.8 - погрузка и вывозка слежавшейся и подсохшей массы иловых отложений.

На фиг.1 схематично показано конструктивное исполнение биологических многосекционных прудов очистных сооружений и процесс функционирования их при выполнении работ по очистке и восстановлению прудов.

Вдоль биологического пруда 1, выполненного многосекционным, проходят основная дамба 2 и подводящий сточные воды канал 3, который соединен с биологическим прудом через штатный впускной коллектор 4.

Для отвода сточных вод из пруда 1 выполнены штатный выпускной коллектор 5 и отводной канал 6.

По всей длине пруда между впускным и выпускным коллекторами 4, 5 (соответственно) на определенном расстоянии друг от друга расположены заградительные земляные валы 7, которые разбивают пруд на отдельные секции I - VIII и обеспечивают движение загрязненных сточных вод по серпантину.

В заиленных секциях I - VIII биологических прудов (фиг.3) на поверхности находится осветленная, отстоявшаяся вода, образующая первый слой биологического пруда, ниже которой располагаются иловые осадки 8 в текучем состоянии - второй слой биологического пруда, а ближе к основанию - ложу 9 пруда третий слой - плотные слежавшиеся иловые осадки 10.

Плотные слежавшиеся иловые осадки 10 расположены на песчаной подушке 11, под которой разостлана водонепроницаемая пленка 12.

Предлагаемую очистку и восстановление биологических многосекционных прудов очистных сооружений с использованием земснаряда осуществляют следующим образом.

Предварительно разделяют пруд на две рабочие зоны А, В и соединяют, например, вторую (по ходу потока сточных вод) зону В дополнительным впускным коллектором с подводящим каналом, а первую зону А соединяют или перед всем циклом очистных работ, или после очистки зоны А с выпускным каналом посредством дополнительного выпускного коллектора, который в первом случае, при проведении очистных работ в первой зоне А, должен быть заглушен. Выполняют заградительные работы последовательно для каждой секции пруда при ее очистке путем возведения грунтовой плотины. Затем осуществляют поэтапную очистку секции, для чего земснарядом выбирают траншею в толще иловых отложений, после чего откачивают осветленную воду, сбрасывая ее в отводной канал, а текучие иловые отложения транспортируют или в отстойники, или на иловые площадки, а затем активным вентилированием просушивают слежавшиеся иловые отложения и послойно их удаляют по мере просушивания верхнего слоя. После проведения очистных работ в секции осуществляют восстановление основания - ложа пруда, а по окончании всего цикла очистных работ во всех секциях пруда удаляют восстановленную перед очисткой второй рабочей зоны В грунтовую плотину между рабочими зонами А и В, дополнительные коллекторы и заглушки, посредством которых закрывались все коллекторы для создания обособленных водоемов, подлежащих освобождению от иловых залежей.

Пример проведения процесса очистки и восстановления многосекционных биологических прудов очистных сооружений при сохранении возможности их функционирования и сокращении площадей под отстойники.

Предварительно подготавливают зону обработки.

Для этого соединяют биологический пруд 1 с подводящим сточные воды каналом 3, преимущественно в середине, путем прокладки дополнительного впускного коллектора 13 через основную дамбу 2, разделяя пруд на две рабочие зоны А и Б.

Устанавливают заглушку 14 на штатный впускной коллектор 4 первой секции рабочей зоны А.

Перекрывают секцию биологического пруда грунтовой плотиной 15 путем ее возведения в виде продолжения заградительного земляного вала 7, отделяющего первую секцию от последующей, второй секции . Затем производят земснарядом непосредственную очистку первой секции биологического пруда следующей последовательностью операций.

На первом этапе с поверхности воды земснарядом 16 в середине секции вдоль заградительного вала 7 и плотины 15 выбирают траншею 17 шириной не менее 5 м и глубиной до основания - ложа 9 пруда.

На втором этапе устанавливают земснаряд на поверхности воды над траншеей 17 в самой низкой ее части. Производят откачку воды земснарядом со сбросом воды в отводной канал 6.

На третьем этапе по окончании сброса осветленной воды переключают земснаряд на откачку иловых отложений 8 в текучем состоянии путем прокладки пульпопровода для сброса пульпы или на иловые площадки, или в отстойники.

На четвертом этапе после удаления текучих иловых отложений 8 земснаряд 16 вытягивают бульдозером 18 на берег по подготовленной траншее 17.

На берегу в створе проделанной траншеи 17 с двух сторон устанавливают тепловые вентиляторы 19.

Включают один из вентиляторов в зависимости от направления атмосферных воздушных потоков (по направлению ветра) на данный момент и осуществляют активное вентилирование слежавшихся иловых отложений 10 и основания - ложа 9 пруда для ускорения подсушки.

По мере подсыхания оставшейся иловой массы и дна траншеи 17 отсыпают песчаным грунтом съезды в траншею, производят выемку экскаватором 20 подсохшего верхнего слоя иловых отложений и их вывозку автотранспортом 21 на площадки складирования.

После вывозки иловых отложений 10 и песчаной прослойки 11 производят восстановление - зачистку и планировку основания ложа 9 секции затем на подготовленное основание - ложе 9 очищенной секции укладывают водонепроницаемую пленку 12 и засыпают пленку 12 песчаной подушкой 11.

Перекрывают следующую секцию грунтовой плотиной и производят очистку секции по описанной выше последовательности операций.

После очистки секции первой зоны А обработки убирают грунтовую плотину 15 из секции и переносят ее на секцию .

Производят планировку, прокладывают пленку и песчаную подушку под убранной плотиной в очищенной секции и далее операции по очистке секций повторяются до земляного вала 7, за которым установлен дополнительный впускной коллектор 13.

После очистки секции, последней в -й зоне, расположенной перед дополнительным впускным коллектором 13, возведенную грунтовую плотину 15 в очищенной секции убирают, восстанавливают основание - ложе 9 пруда под убранной плотиной, прокладывают водонепроницаемую пленку, засыпают песчаную подушку, а плотину 15 на этой секции повторно возводят, отделяя рабочие зоны А и В друг от друга. Прокладывают дополнительный выпускной коллектор 22, соединяя очищенную в середине пруда секцию с отводным каналом 6, и удаляют заглушку 14 на штатном впускном коллекторе 4 первой секции первой зоны А, подготовленной к дальнейшему функционированию. Ставят заглушки на дополнительном впускном 13 и выпускном 5 коллекторах и производят очистку и восстановление оставшихся неочищенных секций V - VIII второй рабочей зоны В пруда аналогичными, описанными выше приемами.

После окончания очистки и восстановления оставшихся секций убирают ранее восстановленную грунтовую плотину 15 между рабочими зонами А и В и открывают заглушку выпускного коллектора 5 последней секции VIII второй зоны В обработки пруда. Убирают дополнительные временные коллекторы выпускной 22 и впускной 13 в середине пруда, очищенный и восстановленный биологический пруд начинает работать в полном объеме.

Предлагаемый способ позволяет имеющимися доступными средствами с наименьшими энерго- и финансовыми затратами производить очистку отдельных секций многосекционных биологических прудов очистных сооружений за счет создания замкнутого изолированного пространства с помощью грунтовой плотины и дополнительных временных подводящих и отводящих коллекторов, перекрываемых в процессе очистки съемными заглушками, что, в свою очередь, обеспечивает возможность осуществления очистных и восстановительных работ при сохранении работоспособности биологических прудов и соответственно очистных сооружений.