RU154393U1 - Геохимический барьер - Google Patents
Геохимический барьер Download PDFInfo
- Publication number
- RU154393U1 RU154393U1 RU2014137500/05U RU2014137500U RU154393U1 RU 154393 U1 RU154393 U1 RU 154393U1 RU 2014137500/05 U RU2014137500/05 U RU 2014137500/05U RU 2014137500 U RU2014137500 U RU 2014137500U RU 154393 U1 RU154393 U1 RU 154393U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- washing
- water
- geochemical barrier
- geochemical
- electropositive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
1. Геохимический барьер для очистки воды от ионов тяжелых металлов, включающий емкость, загруженную минеральным зернистым фильтрующим материалом из карбонатных пород, систему промывки фильтрующего материала, состоящую из водозаборного сооружения, промывного насоса, промывного устройства, дренажной системы, шламового насоса и шламовых площадок, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего материала использован силицированный кальцит фракции 5-20 мм, промывное устройство выполнено в виде вертикально размещенных перфорированных труб, образующих ряды, расположенные перпендикулярно потоку воды, соединенные коллектором, между которыми и за их пределами вертикально расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, создающие электрохимические источники тока, образующие ряды, параллельные промывным трубам.2. Геохимический барьер по п. 1, отличающийся тем, что электроположительный электрод выполнен из медного стержня диаметром 3-5 мм, электроотрицательный электрод - из алюминиевого стержня диаметром 3-5 мм, а расстояние между ними равно 0,2 м.3. Геохимический барьер по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между рядами электрохимических источников тока равно 1 м.
Description
Полезная модель относится к области очистки природных вод в водотоках в районах интенсивной добычи нефти и металлосодержащих руд.
Известно применение геохимических барьеров для очистки природных водоемов и сточных вод от загрязняющих веществ.
Известно использование в качестве геохимического барьера кальцита фракции 0,1 мм в статических условиях. (Баюрова Ю.Л., Нестеров Д.П., Корнева Е.А. и др. Искусственные геохимические барьеры для решения экологических и технологических задач /Вестник МГТУ, т. 16, №3, 2013. С. 536-541, с. 538).
Недостатком такого технического решения является сложность применения статического метода для очистки природных вод в водотоках.
Известен горизонтальный геохимический барьер прямоугольной формы, оборудованный приямками для осадка (Исаева О.Ю. Исследование перспективных методов очистки сточных вод от тяжелых металлов с целью создания эколого-геохимических барьерных зон./Автореферат дисс… канд. техн. наук., Уфа, 2006, с. 19).
Геохимический барьер выполнен в виде бетонного резервуара, заполненного контейнерами с дробленым карбонатом. Эффект очистки воды от ионов тяжелых металлов - 99,4%. Геохимический барьер имеет размеры: 615 м × 8,4 м × 2 м (длина, ширина, высота), производительность 342 м3/ч.
Недостатком предложенного геохимического барьера являются большие его габариты, длительность пребывания очищаемой воды в сооружении, большие материальные затраты на загрузку барьера многочисленными контейнерами, сложность удаления осадка из приямков
Наиболее близким к заявляемому объекту является геохимический барьер, заполненный дробленым карбонатом кальция CaCO3.
Геохимический барьер имеет систему промывки фильтрующего материала, включающую водозаборное устройство, промывной насос, отстойную камеру с приямком, шламовую площадку. (Патент РФ на ПМ №88012).
Недостатком является невысокий эффект очистки, промывка фильтрующего материала может осуществляться только при прекращении подачи воды, что в водотоках трудно реализовать.
Задачей полезной модели является создание устройства - геохимического барьера с достижением следующего технического результата - повышение эффекта очистки воды от ионов тяжелых металлов.
Поставленная задача решается тем, что геохимический барьер для очистки воды от ионов тяжелых металлов включает емкость, загруженную минеральным зернистым фильтрующим материалом из карбонатных пород, систему промывки фильтрующего материала, состоящую из водозаборного сооружения, промывного насоса, промывного устройства, дренажной системы, шламового насоса и шламовых площадок, согласно полезной модели в качестве фильтрующего материала использован силицированный кальцит фракции 5-20 мм, промывное устройство выполнено в виде вертикально размещенных перфорированных труб, образующих ряды, расположенные перпендикулярно потоку воды, соединенные коллектором, между которыми и за их пределами вертикально расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, создающие электрохимические источники тока, образующие ряды, параллельные промывным трубам. Электроположительный электрод выполнен из медного стержня диаметром 3-5 мм, электроотрицательный электрод - из алюминиевого стержня диаметром 3-5 мм, а расстояние между ними равно 0,2 м. Расстояние между рядами электрохимических источников тока равно 1 м.
На фиг. 1 представлен геохимический барьер, встроенный в русло водотока, на фиг. 2 - план размещения электродов и промывных труб. Геохимический барьер представляет собой котлован 1, заглубленный относительно дна русла водотока, заполненный фильтрующим минеральным зернистым материалом 2. В теле геохимического барьера размещены вертикально промывные перфорированные трубы 3, образующие ряды, расположенные перпендикулярно потоку воды, соединенные коллектором 4. Между промывными трубами 3 и за их пределами вертикально расположены стержневые электроды 5 из электроположительного материала и электроды 6 из электроотрицательного материала, образующие ряды, параллельные промывным трубам 3.
У дна котлована 1 горизонтально расположены щелевые дренажные трубы 7, соединенные со шламовым насосом 8. В русле водотока перед геохимическим барьером расположено водозаборное сооружение 9, связанное с промывным насосом 10, соединенным с патрубком 11 подачи промывной воды.
В русле водотока за геохимическим барьером выполнен приямок 12, в котором размещены щелевые дренажные трубы 13, соединенные со шламовым насосом 14. Выход шламовых насосов 8 и 14 соединен со шламовой площадкой 15, оборудованной дренажной системой, соединенной с дренажным насосом 16, имеющим выпуск воды в котлован 1.
Сооружение работает следующим образом.
В районах интенсивной нефтедобычи происходит загрязнение водных объектов ионами металлов. Это объясняется тем, что эксплуатация нефтяных месторождений ведется с поддержанием пластового давления заводнением пластов. В процессе нагнетания воды в пласты под высоким давлением происходит утечка высокоминерализованной воды за счет негерметичности затрубного пространства и ее смешение с пресной водой подземных и поверхностных водных объектов. Водные объекты в свою очередь являются источниками питьевого водоснабжения. Как показали результаты мониторинга водных объектов в Республике Башкортостан, основную тревогу вызывают тяжелые металлы такие, как железо, марганец, медь, хром, никель, кобальт. Аналогичная картина возникла в районах добычи и обогащения полезных ископаемых.
Для извлечения металлов, находящихся в ионной форме, предложено проводить их извлечение с помощью геохимического барьера. Вода из водотока поступает в заглубленный котлован 1, заполненный фильтрующим минеральным зернистым материалом 2.
В качестве фильтрующего материала 2 нами выбран силицированный кальцит (патент RU №2086510), относящийся к карбонатным породам. Для увеличения проницаемости геохимического барьера использована крупная фракция 5-20 мм. Силицированный кальцит обладает щелочными свойствами, поэтому вблизи зерен породы происходит интенсивное образование гидроксидов тяжелых металлов, обладающих низкой растворимостью, и выпадение их в осадок. Другой механизм извлечения металлов заключается в обмене ионов кальция минеральных гранул на ионы металлов, находящихся в воде, с образованием карбонатов металла.
Для увеличения эффекта очистки воды от металлов в теле геохимического барьера вертикально установлены парами стержневые электроположительные электроды 5 и электроотрицательные электроды 6, образующие электрохимические источники тока.
В качестве электроположительных использованы медные электроды, электроотрицательных - алюминиевые. Диаметр электродов 3-5 мм. Электроды одинаковой полярности образуют чередующиеся ряды, расположенные перпендикулярно направлению потока воды. Оптимальное расстояние между электродами в электрохимическом источнике тока 0,2 м, расстояние между рядами электрохимических источников тока - 1 м.
Действие электрохимических источников тока основано на поляризации зерен фильтрующего материала с образованием связанного положительного и отрицательного заряда, за счет чего ионы металлов притягиваются к противоположному заряду, что приводит к их концентрированию с образованием нерастворимых гидроксидов металла и их осаждению.
Промывка геохимического барьера производится водой, забираемой водозаборным сооружением 9 из русла водотока до геохимического барьера с помощью промывного насоса 10. Промывная вода через патрубок 11 поступает в коллектор 4 и распределяется между промывными трубами 3 с перфорацией. Осадок частично осаждается на дно котлована 1. У дна котлована 1 горизонтально расположены щелевые дренажные трубы 7, соединенные со шламовым насосом 8. С помощью щелевых труб 7 осадок откачивается и удаляется шламовым насосом 8 на шламовую площадку 15. Другая часть осадка выносится из геохимического барьера в водоток и осаждается за его пределами. Для улавливания этой части осадка предусмотрен приямок 12, в котором уложены щелевые трубы 13. Этот осадок удаляется шламовым насосом 14 на шламовую площадку 15.
Шламовая площадка 15 оборудована дренажными трубами, с помощью которых дренажным насосом 16 вода возвращается в геохимический барьер. Осадок, уплотненный в шламовой площадке 15, является обогащенным сырьем для горнообогатительных комбинатов.
Пример 1. Проводили опыты по очистке воды от ионов тяжелых металлов на линейной модели геохимического барьера длиной 5 м. Фильтрующий материал - силицированный кальцит фракции 5-20 мм. Опыты проводились на модели природной воды с содержанием одного из металлов: Cu, Zn, Mn, Fe (II). Определяли эффект очистки в зависимости от скорости фильтрования в диапазоне от 1 до 10 м/ч. Опыты проводили фильтрованием без электрохимических источников тока (прототип) и с электрохимическими источниками тока, расположенными через 1 м. Расстояние между электродами внутри источника тока - 0,2 м. Результаты приведены в таблице.
Из приведенных данных следует, что достигнут высокий эффект очистки воды от Cu, Zn, Mn и Fe фильтрованием по предложенной полезной модели. Оптимальной скоростью фильтрования следует считать 5-7 м/ч, при больших скоростях эффект очистки снижается.
При известных значениях ширины водотока b и средней глубины h сечение водотока равно Sв=bh, а расход воды равен:
Q=Vв*Sв
Где Vв - скорость течения воды в водотоке, м/ч
Расход воды в геохимическом барьере равен:
Q=Vгб*Sгб
Где Vгб - скорость течения воды в геохимическом барьере, м/ч
Sгб - сечение геохимического барьера, м2
Очевидно, что Q - величина одинаковая в водотоке и геохимическом барьере.
Отсюда следует, что
При оптимальной скорости фильтрования в геохимическом барьере Vгб=5 м/ч имеем:
Из этого условия определяется ширина «d» и глубина «с» котлована геохимического барьера.
Техническим результатом полезной модели является увеличение эффекта очистки воды от ионов металлов.
Claims (3)
1. Геохимический барьер для очистки воды от ионов тяжелых металлов, включающий емкость, загруженную минеральным зернистым фильтрующим материалом из карбонатных пород, систему промывки фильтрующего материала, состоящую из водозаборного сооружения, промывного насоса, промывного устройства, дренажной системы, шламового насоса и шламовых площадок, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего материала использован силицированный кальцит фракции 5-20 мм, промывное устройство выполнено в виде вертикально размещенных перфорированных труб, образующих ряды, расположенные перпендикулярно потоку воды, соединенные коллектором, между которыми и за их пределами вертикально расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, создающие электрохимические источники тока, образующие ряды, параллельные промывным трубам.
2. Геохимический барьер по п. 1, отличающийся тем, что электроположительный электрод выполнен из медного стержня диаметром 3-5 мм, электроотрицательный электрод - из алюминиевого стержня диаметром 3-5 мм, а расстояние между ними равно 0,2 м.
3. Геохимический барьер по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между рядами электрохимических источников тока равно 1 м.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014137500/05U RU154393U1 (ru) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | Геохимический барьер |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014137500/05U RU154393U1 (ru) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | Геохимический барьер |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU154393U1 true RU154393U1 (ru) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014137500/05U RU154393U1 (ru) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | Геохимический барьер |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU154393U1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2630552C1 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ очистки непроточных водоёмов от тяжелых металлов и нефтепродуктов |
| RU2708773C1 (ru) * | 2018-11-26 | 2019-12-11 | Максим Владимирович Назаров | Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований |
| RU2712692C1 (ru) * | 2019-08-12 | 2020-01-30 | Максим Владимирович Назаров | Способ очистки грунтовых вод от тяжелых металлов и нефтепродуктов |
| RU2784367C1 (ru) * | 2022-06-30 | 2022-11-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Гринтех" (ООО "Гринтех") | Способ создания вертикального и горизонтального геохимического барьера высокой проницаемости и высокой сорбционной способности в отношении тяжелых металлов и радионуклидов (варианты) |
-
2014
- 2014-09-16 RU RU2014137500/05U patent/RU154393U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2630552C1 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ очистки непроточных водоёмов от тяжелых металлов и нефтепродуктов |
| RU2708773C1 (ru) * | 2018-11-26 | 2019-12-11 | Максим Владимирович Назаров | Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований |
| RU2712692C1 (ru) * | 2019-08-12 | 2020-01-30 | Максим Владимирович Назаров | Способ очистки грунтовых вод от тяжелых металлов и нефтепродуктов |
| RU2784367C1 (ru) * | 2022-06-30 | 2022-11-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Гринтех" (ООО "Гринтех") | Способ создания вертикального и горизонтального геохимического барьера высокой проницаемости и высокой сорбционной способности в отношении тяжелых металлов и радионуклидов (варианты) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101863608B (zh) | 钻孔桩废弃泥浆固液分离工艺 | |
| CN101830585A (zh) | 酸性矿井水处理系统 | |
| CN204097269U (zh) | 磁力混凝及分离处理矿井水装置 | |
| RU154393U1 (ru) | Геохимический барьер | |
| CN206751559U (zh) | 矿井水处理系统 | |
| Balke et al. | Natural water purification and water management by artificial groundwater recharge | |
| CN203890158U (zh) | 一种矿井污水过滤处理及回用装置 | |
| CN101786769A (zh) | 一种油田污水处理工艺 | |
| CN105439363A (zh) | 一种矿井水磁力混凝及分离净化工艺 | |
| CN103951139A (zh) | 一种油田污水处理工艺 | |
| Ashraf et al. | Impact of turbidity, hydraulic retention time, and polarity reversal upon iron electrode based electrocoagulation pre-treatment of coal seam gas associated water | |
| RU153106U1 (ru) | Устройство для подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений | |
| CN102701517A (zh) | 一种利用有机质及碳酸盐岩联合处理矿山酸性废水的方法 | |
| CN105000705A (zh) | 一种锅炉的水净化循环利用装置 | |
| CN212476431U (zh) | 一种油田高矿化度污水处理装置 | |
| CN212198810U (zh) | 一种利用气浮装置修复含石油烃的复合污染地下水的系统 | |
| Cheong et al. | Water quality changes of a closed underground coal mine in Korea | |
| RU89517U1 (ru) | Комплексное сооружение для биологической очистки сточных вод | |
| RU120645U1 (ru) | Устройство для подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений | |
| CN103011415B (zh) | 大型湿地简易水处理回收装置 | |
| RU2768873C1 (ru) | Способ безреагентной очистки шахтных вод | |
| Sutar et al. | Performance evaluation of one dimensional electrokinetic barrier subjected to saltwater intrusion: A laboratory scale study | |
| KR100966093B1 (ko) | 에코침전조를 이용한 폐수처리방법 | |
| CN206108966U (zh) | 移动式溶气浮选装置 | |
| RU2615398C1 (ru) | Способ безреагентной очистки сточных вод от взвешенных веществ, тяжелых металлов и солей |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150917 |