способ очистки поверхностного стока от ионов тяжелых металлов и биогенных веществ

Формула изобретения

Способ очистки поверхностного стока от ионов тяжелых металлов и биогенных веществ, включающий подачу поверхностного стока на ботаническую площадку с нефильтрующим днищем и с фильтрующей загрузкой из природных ионообменных пород - клиноптилолит, опока, очистку поверхностного стока с помощью последних от ионов тяжелых металлов и биогенных веществ, регенерацию фильтрующей загрузки с помощью биологического сорбента - высшей водной растительности, отличающийся тем, что регенерацию фильтрующей загрузки из природных ионообменных пород - клиноптилолит, опока, осуществляют 0,1%-ным раствором сульфата аммония в течение 30-60 календарных дней, причем в начале вегетационного периода одновременно с введением раствора сульфата аммония на водную поверхность ботанической площадки высаживают растения эйхорнии, которые после очистки собирают с водной поверхности и отправляют на свалку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биологической обработке воды промышленных или бытовых сточных вод, а именно, с использованием растений, например водорослей.

Известен способ (А.Н.Попов. Прогноз и регулирование качества поверхностных вод на примере Урала: Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Екатеринбург.1995 г.; В.В.Бондаренко. Охрана водных объектов от загрязнения сточными водами и рассредоточенным стоком с помощью биоинженерных систем: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Екатеринбург. 2000 г.), включающий очистку ливневого стока на ботанических площадках с помощью высшей водной растительности. Недостатком указанного способа является достаточно большой срок очистки поверхностных стоков на ботанических площадках (до 10 суток).

Известен также способ (SU № 1074836, МПК C02F 3/32. Система биологической очистки воды в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения. Опубл. 23.02.1984. Бюл. № 7), заключающийся в пропуске сточных вод через площадку или канал с высаженной в грунт высшей водной растительностью, которая способствует выделению из воды взвешенных веществ, нефтепродуктов и частично тяжелых металлов. При этом вода проходит по ботанической площадке в горизонтальном направлении, фильтруясь через густую заросль высшей водной растительности: тростник, камыш, рогоз. Недостатком способа является его низкая эффективность во вневегетационный период, то есть практически весь весенний и осенний периоды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ (RU № 2149836, МПК C02F 3/32. Фитофильтр для очистки сточных вод. Опубл 21.10.1998. Бюл. № 15) очистки ливневых (поверхностных) сточных вод на ботанических площадках, в которых в качестве твердого субстрата используются природные ионообменные материалы - клиноптилолит или опока, в которые высаживается высшая водная растительность. В отличие от обычных конструкций ботанических площадок, в которых очищаемая вода фильтруется через заросли высшей водной растительности, двигаясь в горизонтальном направлении, в фитофильтре вода фильтруется через высшую водную растительность и ионообменный материал в вертикальном направлении, что позволяет значительно сократить время очистки поверхностных стоков, а за счет использования сорбционных свойств твердого субстрата осуществлять качественную очистку от биогенных загрязнений и ионов тяжелых металлов даже во вневегетационный период. Недостатком данного способа является относительно медленная (3-4 вегетационных периода) биорегенерация природных ионообменных материалов, исчерпавших сорбционную способность, корневой системой высшей водной растительности. На этот период ботаническая площадка должна быть исключена из рабочего режима.

Цель изобретения - интенсификация биорегенерации природных ионообменных материалов фильтрующей загрузки.

Указанная цель достигается тем, что поглощенные фильтрующей загрузкой ионы тяжелых металлов и биогенные вещества десорбируются сульфатом аммония и поглощаются высшей водной растительностью.

Сущность изобретения заключается в том, что регенерацию фильтрующей загрузки из природных ионообменных пород - клиноптилолит, опока осуществляют 0,1% раствором сульфата аммония в течение 30-60 календарных дней, причем в начале вегетационного периода одновременно с введением раствора сульфата аммония на водную поверхность ботанической площадки высаживают растения эйхорнии, которые после очистки собирают с водной поверхности и отправляют на свалку.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Предварительно осветленные поверхностные (талые и дождевые) стоки поступают на ботаническую площадку с нефильтрующим днищем, заполненную фильтрующей загрузкой из природных ионоообменных пород - клиноптилолит, опока, пропускаются через фильтрующую загрузку сверху вниз и очищенные от тяжелых металлов и биогенных веществ через дренажную систему отводятся в водный объект (водохранилища, реки). По исчерпании сорбционных и ионообменных свойств фильтрующей загрузки в тело последней вводят 0,1%-ный раствор сульфата аммония, с помощью которого сорбированные из поверхностного стока загрязнения десорбируются из фильтрующей загрузки в воду, заменяя ионы тяжелых металллов и биогенные вещества ионами и восстанавливают тем самым ионообменные свойства фильтрующей загрузки. Одновременно в вегетационный период на водную поверхность данной ботанической площадки высаживают высшую водную растительность (эйхорния - водный гиацинт), которая благодаря биологическим особенностям поглощает из воды ионы тяжелых металлов и биогенные вещества, растения собираются с водной поверхности и вывозятся на свалку.

Пример выполнения способа. Поверхностные (талые и дождевые) стоки, пройдя сооружения механической очистки для выделения взвешенных веществ, поступают на ботаническую площадку с нефильтрующим днищем, заполненную на 0,5 м по высоте фильтрующей загрузкой из природных ионообменных пород - клиноптилолит, опока - крупностью зерен 1-3 мм, оборудованную дренажной системой для приема и отвода с площадки фильтрата. Кроме того, в процессе фильтрации сверху вниз через ионообменные породы со скоростью 0,3 м/ч стоки очищаются от ионов тяжелых металлов и биогенных веществ. Очищенные поверхностные стоки через дренажную систему отводятся в природный водный объект (водохранилища, реки). По исчерпании сорбционных и ионообменных свойств природных ионообменных пород ботаническая площадка выводится из рабочего режима, а стоки направляются на резервную ботаническую площадку. С наступлением вегетационного периода через дренажную систему в тело фильтрующей загрузки регенерируемой ботанической площадки вводится 0,1%-ный раствор сульфата аммония, с помощью которого в течение 30-60 календарных дней обеспечивается десорбция в воду ионов тяжелых металлов с фильтрующей загрузки, заменяя последние ионами аммония и восстанавливая тем самым ионообменные свойства фильтрующей загрузки. При этом слой воды над фильтрующей загрузкой насыщается тяжелыми металлами (медь, железо, никель, цинк и др.). Для очистки его от ионов тяжелых металлов и биогенных веществ одновременно с введением раствора сульфата аммония на водную поверхность ботанической площадки высаживается высшая водная растительность в виде эйхорнии - водного гиацинта, которая благодаря своим биологическим особенностям - быстрое размножение, хорошо развитая корневая система, быстрое накопление биомассы и высокая способность концентрирования в биомассе тяжелых металлов - в течение вегетационного периода полностью поглощает ионы тяжелых металлов, а биогенные вещества используют для прироста биомассы. После очистки воды растения собирают с поверхности воды и вывозят на свалку твердых бытовых отходов. Регенерированная ботаническая площадка вводится в рабочий режим с началом таяния снега.

Таким образом, применение для регенерации фильтрующей загрузки 0,1%-ного раствора сульфата аммония в сочетании с использованием высшей водной растительности - эйхорнии (водного гиацинта) позволяет ускорить процесс регенерации фильтрующей загрузки ботанической площадки, снизив ее с 3-4 вегетационных периодов до одного.