Способ предотвращения загрязнения грунтовых вод
Владельцы патента RU 2538819:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "СЕВЕРО-ОСЕТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ КОСТА ЛЕВАНОВИЧА ХЕТАГУРОВА" (RU)
Изобретение относится к области охраны природной среды и может быть использовано для очистки поверхностных вод, используемых для подпитки водозабора. Способ заключается в расположении на дне водного канала, служащего подпиткой грунтовых вод для водозабора, фильтрующего материала слоем 1-1,5 м. Фильтрующий материал состоит из смеси цеолитсодержащих глин местного происхождения - Ирлит 1, Ирлит 7, Аланит - и барита. Барит берется в количестве 5-7% от общего объема глин. Обеспечивается упрощение способа за счет использования местного природного сырья.
Изобретение относится к области охраны природной среды и может быть использовано для очистки поверхностных вод, используемых для подпитки водозаборов.
Известен способ, при котором используют гидрозавесу с инфильтрацией водозабора, расположенного ниже по потоку грунтовых вод относительно источника загрязнения (патент №2052575 от 20.01.1996, МПК E02B 3/16).
Недостатком способа является его сложность при формировании гидрозавесы.
Известен также способ, где устраивают фильтрующие перехваты грунтового водного потока с дренажной системой (патент №2392375 от 20.06.2012, МПК E02B 3/04, E02B 11/00).
В известном техническом решении дренажная система сложная, имеющая уклон в сторону водоема, переходящая в сборную емкость, снабженную крышками, с помощью которых производится откачка загрязненной воды.
Наиболее близким техническим решением является способ, где в качестве фильтрующего вещества используют цеолит зернистой структуры (патент №2377194 от 27.12.2009, МПК C02F 9/00, B01D 24/00).
Недостатком способа-прототипа является то, что при подаче воды в бак-аэратор вводят химические вещества - фильтраторы, способствующие удалению из воды солей бария. При этом осуществляют фильтрацию дважды (в баке-аэраторе и напорном осветительном фильтре, заполненном инертным материалом),что усложняет способ.
Технический результат - упрощение способа.
Техническое решение достигается тем, что, в отличие от способа прототипа в водном канале, служащем подпиткой грунтовых вод для водозабора, на дне располагают фильтрующий материал слоем 1-1,5 м, состоящий из смеси цеолитсодержащих глин Ирлита 1, Ирлита 7, Аланита местного происхождения и Барита, взятого в количестве 5-7% от общего объема глин.
Ирлит 1 местного происхождения республики Северная Осетия-Алания, обладает комплексом макро- и микроэлементов, pH - 3,0.
Ирлит 7 - в отличие от Ирлита 1 - имеет более высокое содержание кремния и алюминия, реакция среды pH - 6,9.
Аланит содержит высокое количество кальция, способный снижать кислотность раствора, одновременно сорбируя молекулы бария.
Основной сорбирующий элемент у 3-х видов цеолитсодержащих глин местного происхождения - кремний (табл.1).
| Таблица 1 | ||||
| Содержание химических веществ в цеолитсодержащих глинах (происхождение Республика Северная Осетия-Алания (%)) | ||||
| № | Элементы | Ирлит 1 | Ирлит 7 | Аланит |
| 1 | Кремний | 40,2 | 52,6 | 51,06 |
| 2 | Алюминий | 16,2 | 28,1 | 11,05 |
| 3 | Железо (2-х валентное) | 1,06 | 4,27 | 2,1 |
| 4 | Железо (3-х валентное) | 3,23 | 2,18 | 1,18 |
| 5 | Кальций | 15,3 | 3,05 | 30,7 |
| 6 | Магний | 1,82 | 1,71 | 1,1 |
| 7 | Калий | 1,89 | 2,09 | 0,8 |
| 8 | Натрий | 0,78 | 1,1 | 0,62 |
| 9 | Фосфор | 0,4 | 0,5 | 0,38 |
| 10 | Бор, селен, сера, ванадий, молибден и др. микроэлементы | 19,2 | 4,4 | 1,1 |
| 11 | Реакция среды pH | 6,9 | 3,0 | 8,04 |
Добавляемый в смесь барит (также местного происхождения) обычно используется в чистом виде как утяжелитель глинистых растворов. Соли бария употребляются для борьбы с вредителями, а также в радиационной защите. Барит гигроскопичен и с водой образует молекулы гидроксида бария, используемые для очистки масел, животных жиров, нефтепродуктов, удаления SO4.
Обоснование выбранных параметров (5-7%) объясняется особенностью гидроксида бария (образованного в водном растворе) создавать токсичность (ПДК - 0,5 мг/м). Смешанные ирлиты и аланит, обладающие сорбционной способностью, снижают токсичность воды, создавая условия очистки водного канала - источника подпитки грунтовых вод.
Ирлит 1 и Ирлит 7 обладают различным химическим составом и пролонгирующими свойствами, как и все цеолиты.
Используя природные цеолитсодержащие глины в смеси с баритом, можно очистить водный канал и тем самым предотвратить загрязнение грунтовых вод, а также обогатить их необходимыми макро- и микроэлементами, регулировать кислотно-щелочной баланс.
Результаты анализа качества первоначальной исходной и предлагаемой очищенной воды приводятся в таблице 2, из которой следует преимущество предлагаемого способа.
| Таблица 2 | ||||
| Качество очищенной воды | ||||
| № | Показатель (в сухом веществе) | Исходная вода | Очищенная вода | Допустимая концентрация |
| 1 | pH | 5,8 | 7,2 | 6-9 |
| 2 | Кадмий | 0,05 | 0,01 | Менее 0,03 |
| 3 | Марганец | 6,8 | 2,8 | 7,2 |
| 4 | Барий м/л | 1,1 | 0,04 | 0,1 |
| 5 | Никель мг/кг | 0,96 | 0,3 | 4,16 |
| 6 | Медь мг/кг | 1,1 | 0,5 | 0,09 |
| 7 | Цинк мг/кг | 0,12 | 0,02 | 0,03 |
| 8 | Свинец мг/кг | 3,6 | 1,6 | до 5 |
Способ позволяет очистить водный канал, упростить техническое решение за счет использования местного природного сырья.
Способ предотвращения загрязнения грунтовых вод, включающий использование в качестве фильтрующего материала природного цеолита, отличающийся тем, что в водном канале, служащем подпиткой грунтовых вод для водозабора, на дне располагают фильтрующий материал слоем 1-1,5 м, состоящий из смеси цеолитсодержащих глин местного происхождения - Ирлит 1, Ирлит 7, Аланит - и барита, взятого в количестве 5-7% от общего объема глин.
