СИСТЕМА ОТВОДА И ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА

Название	СИСТЕМА ОТВОДА И ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА
Разработчик (Авторы)	Калантаров О.К., Каргер М.Д., Кривицкий С.В., Погожев П.И., Чесалов С.М.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2137884
Дата регистрации	25.02.1999
Правообладатель	Научно-производственное объединение "ЭКОЛАНДШАФТ"
Область применения (класс МПК)	E03F 1/00 (1995.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области строительства, а именно к охране окружающей среды, в частности к предотвращению загрязнения водных объектов отводимыми с полотна дороги, откосов, кюветов, с застроенных территорий и др. стоками дождевых, талых и поливомоечных вод.

Поливомоечные, талые, дождевые воды, отводимые с полотна дорог, откосов, кюветов и с застроенных территорий, загрязняют естественные водотоки и подземные воды. В состав загрязнений входят материал истирания полотна дороги, компоненты противогололедных смесей и другие вещества, попадающие с полотна автодороги на близлежащую территорию, находящуюся в зоне влияния автодороги, а также частицы грунта и почвы, смываемые с откосов в результате эрозионных процессов.

Перечень загрязняющих веществ включает: взвешенные вещества, органические вещества (в основном нефтепродукты), неорганические вещества (в основном металлы: свинец, кадмий, цинк и др.), а также хлор, магний, кальций, натрий.

Для предотвращения загрязнения водного объекта и сохранения его удовлетворительного экологического состояния используют системы отвода и очистки поливомоечных и дождевых вод перед сбросом их в водные объекты. Известна система отвода и очистки поверхностного стока, содержащая коллектор дождевой канализации, разделительную камеру с частичным сбросом неочищенного поверхностного стока в водный объект, очистные сооружения и отвод очищенного поверхностного стока в водный объект или в систему производственного водоснабжения (1).

Недостатком известной системы является то, что из-за содержания специфических примесей с токсичными свойствами необходимо или увеличивать размеры очистных сооружений, их потребную мощность, или предусмотреть регулирование расхода стока.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату по отводу и очистке поливомоечных и дождевых вод является система отвода и очистки поверхностного стока, включающая водосточный коллектор, отстойную камеру, разделительную камеру с входом, выходом и боковым выходом очищаемой жидкости, фильтровальную камеру и отводящий коллектор (2).

Недостатком известных устройств является то, что они не предназначены для отвода и очистки талых вод, кроме того, элементы конструкции системы отвода и очистки поверхностного стока выполняются железобетонными или металлическими, что приводит к большим капитальным затратам, а наличие большого количества механических узлов - клапанов, сифонов и поплавков - увеличивает вероятность отказов, затрудняет эксплуатацию системы и приводит к увеличению эксплуатационных расходов. Также известные системы отвода и очистки поверхностного стока не соответствуют эстетическим требованиям сохранения ландшафта вдоль дорог, что рекомендуется нормативными документами.

Задачей изобретения является создание системы отвода и очистки поверхностного стока (ливневого, поливомоечного и талого), позволяющей снизить капитальные затраты, уменьшить эксплуатационные расходы и обеспечить соответствие эстетическим требованиям сохранения ландшафта вдоль дороги согласно действующим нормативным документам.

Технический результат достигается тем, что система отвода и очистки поверхностного стока, включающая водосточный коллектор, отстойную камеру, разделительную камеру с входом, выходом и боковым выходом очищаемой жидкости, фильтровальную камеру, отводящий коллектор, снабжена регулирующим резервуаром и очистным сооружением в виде биологического пруда, состоящего из мелководного биоплато и глубоководного бассейна, причем отстойная камера разделена дамбой с придонным перепуском на две секции грубой и тонкой очистки. Фильтровальная камера расположена за глубоководным бассейном, отделена от него фильтрующей дамбой с придонным перепуском, является фильтровальной камерой доочистки и заполнена природным сорбентом, при этом водосточный коллектор, отстойная и разделительная камеры, регулирующий резервуар, очистное сооружение в виде биологического пруда, фильтровальная камера и отводящий коллектор выполнены гидроизолированными от окружающих грунтов и сообщены в указанной последовательности (вход, выход и боковой выход разделительной камеры выполнены в виде водоподводящих, водоотводящих и водосбросных каналов соответственно), в разделительной камере размещен водосливной лоток, присоединяемый вверх по потоку к водоподводящим каналам и вниз по потоку к водоотводящим каналам, причем днища, стенки и фильтровальные элементы всех сооружений системы выполнены из природных проницаемых материалов, имеющих коэффициент пористости не менее 10% и скорость фильтрации от 0,1 до 1,0 м/с.

Водосливной лоток разделительной камеры выполнен из фильтрующего материала и заполняет нижнюю часть камеры до высоты, не превышающей низ водосбрасывающих каналов, а водоотводящие каналы расположены по высоте ниже водосбрасывающих каналов.

Разделительная камера и регулирующий резервуар соединены в один блок и разделительная камера размещена внутри регулирующего резервуара. Регулирующий резервуар выполнен в виде открытого водного бассейна.

Ниже расположенная по потоку стенка регулирующего резервуара является водосливом, высота гребня которого определяет отметку максимального уровня воды в резервуаре.

Биологический пруд и фильтровальная камера доочистки образуют две секции очистного сооружения.

Мелководное биоплато выполнено засаженным высшими водными растениями и плавно переходит в глубоководный бассейн, поверхность которого заселена свободно плавающими неукореняющимися или погруженными растениями.

На дно мелководного биоплато и глубоководного бассейна уложены торф, глина, доломитовая или известковая мука, а глубина биоплато составляет не менее 5 см.

Глубоководный бассейн имеет толщу воды не менее 0,8 м. Придонный перепуск фильтрующей дамбы фильтровальной камеры расположен на высоте не более 0,3 м над ее дном и ниже уровня воды глубоководного бассейна.

На фиг. 1 схематично изображена система отвода и очистки поверхностного стока (продольный разрез). На фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1, на фиг.4 - разрез В-В фиг.1, на фиг.5 - разрез Г-Г фиг.1, на фиг. 6 - разрез Д-Д фиг.1.

Система отвода и очистки поверхностного стока включает последовательно сообщенные между собой водосточный коллектор 1, отстойную камеру 2, разделительную камеру 3 с входом, выходом и боковым выходом, выполненными в виде водоподводящих 4, водоотводящих 5 и водосбросных 6 каналов соответственно, регулирующий резервуар 7, сообщенный с разделительной камерой 3, очистное сооружение 8, фильтровальную камеру 9 и отводящий коллектор 10. Очистное сооружение 8 представляет собой биологический пруд, состоящий из мелководного биоплато 11 и глубоководного бассейна 12. Отстойная камера 2 разделена дамбой 13 с придонным перепуском на две секции: грубой 14 и тонкой 15 очистки соответственно. Фильтровальная камера 9 расположена за глубоководным бассейном 12, отделена от него фильтрующей дамбой 16 с придонным перепускным отверстием и заполнена природным сорбентом. В разделительной камере 3 размещен водосливной лоток 17, присоединяемый вверх по потоку к водоподводящим каналам 4 и вниз по потоку к водоотводящим каналам 5. Водосточный коллектор 1, отстойная 2 и разделительная 3 камеры, регулирующий резервуар 7, очистное сооружение 8 в виде биологического пруда, фильтровальная камера 9 и отводящий коллектор 10 выполнены гидроизолированными от окружающих грунтов. Днища, стенки и фильтровальные элементы всех сооружений системы выполнены из габионных конструкций, имеющих коэффициент пористости не менее 10% и скорость фильтрации от 0,1 до 1,0 м/с, в которых применяются природные инертные материалы размерной фракции 5-50 см, представленные гранитом, базальтом, гнейсом.

Система отвода и очистки поверхностных стоков (дождевых, поливомоечных и талых вод) работает следующим образом.

Поверхностные стоки с полотна автодороги вместе с мусором и нефтепродуктами стекают в водоподводящий коллектор 1 и попадают в секцию грубой очистки 14 отстойной камеры 2, где освобождаются от крупных механических примесей. Далее поверхностный сток самотеком перетекает через придонный перепуск в дамбе 13 в секцию тонкой очистки 15 отстойной камеры 2. В секции тонкой очистки 15 загрязненная вода очищается от более мелких примесей. Очищенный от мелких примесей поверхностный сток через гребень водослива попадает в водоподводящие каналы 4 разделительной камеры 3. Малоинтенсивные стоки фильтруются в водосливном лотке 17 и через водоотводящие каналы 5 попадают в регулирующий резервуар 7. Высокоинтенсивные стоки через водосбрасывающие каналы 6 попадают в регулирующий резервуар 7. Водосливной лоток 17 выполнен из фильтрующего материала и заполняет нижнюю часть разделительной камеры 3 до отметки, не превышающей низ водосбрасывающих каналов 6. Водоотводящие каналы 5 расположены по высоте ниже водосбрасывающих каналов 6, а водосливной лоток 17 подсоединен вниз по потоку к водосбрасывающим каналам 6. Регулирующий резервуар 7 выполнен в виде открытоводного бассейна, а ниже расположенная по потоку стенка регулирующего резервуара 7 выполнена в виде водослива 18, высота гребня которого определяет отметку максимального уровня в регулирующем резервуаре 7
По мере прохождения воды через отстойную камеру, разделительную камеру и регулирующий резервуар происходит дополнительное очищение стоков в теле проницаемых габионных конструкций.

Далее поверхностные стоки через гребень водослива 18 перетекают в биологический пруд, состоящий из мелководного биоплато 11 и глубоководного бассейна 12, засаженных высшими водными растениями (макрофитами) и неукореняющимися растениями. Природная система в виде биологического пруда обладает большой сорбционной емкостью при очистке поверхностного стока от нефтепродуктов и тяжелых металлов в силу того, что заселенные растения обладают значительными самоочищающими свойствами. Мелководное биоплато 11 засажено камышом, рогозом, тростником, осокой, рдестом и обеспечивает биологическое разложение нефтепродуктов дорожных стоков, связывает соединения и ионы тяжелых металлов. Толщина водного слоя в мелководном биоплато 11 над уровнем грунта не менее 5 см. В глубоководном бассейне 12 происходят процессы анаэробного разложения органического вещества стоков и окисленных производных нефтепродуктов, а также связываются и накапливаются соединения тяжелых металлов. Кроме того, в водной толще происходит биологическая фильтрация сточных вод организмами зоопланктона и осаждение тонких взвесей сообществом неукореняющихся макрофитов - ряской, многокоренником, водным гиацинтом. Глубина глубоководного бассейна не менее 0,8 м.

Из глубоководного бассейна 12 вода по придонному перепуску в теле фильтровальной дамбы 16 попадает в полнопроточную фильтровальную камеру 9, заполненную природным сорбентом, где происходит доочистка поверхностного стока в тех случаях, когда понижена активность биологических процессов из-за метеоусловий, механических или других повреждений экосистемы биологического пруда. Водоперепускные отверстия придонного перепуска воды подняты от дна на 0,3 м. Придонный перепуск воды позволяет отводить только придонные воды, очищенные от взвесей и органики. После этого очищенная вода через гребень водослива 19 отводится по отводящему коллектору 10 в водоем.

Использование предлагаемой системы отвода и очистки поверхностного стока снижает капитальные затраты, уменьшает эксплуатационные расходы за счет упрощения конструкции системы и дополнительного очищения стоков при фильтрации через габионные конструкции.

Выполнение очистного сооружения в виде биологического пруда, состоящего из мелководного биоплато и глубоководного бассейна, обеспечивает достаточно высокую степень очистки, что позволяет сбрасывать эти воды в водный объект без нарушения экологической обстановки в последнем.

Формула изобретения

1. Система отвода и очистки поверхностного стока, включающая водосточный коллектор, отстойную камеру, разделительную камеру с входом, выходом и боковым выходом очищаемой жидкости, фильтровальную камеру, отводящий коллектор, отличающаяся тем, что система снабжена регулирующим резервуаром и очистным сооружением в виде биологического пруда, состоящего из мелководного биоплато и глубоководного бассейна, причем отстойная камера разделена дамбой с придонным перепуском на две секции грубой и тонкой очистки соответственно, фильтровальная камера расположена за глубоководным бассейном, отделена от него фильтрующей дамбой с придонным перепуском, является фильтровальной камерой доочистки и заполнена природным сорбентом, при этом водосточный коллектор, отстойная и разделительная камеры, регулирующий резервуар, очистное сооружение в виде биологического пруда, фильтровальная камера и отводящий коллектор выполнены гидроизолированными от окружающих грунтов и сообщены в указанной последовательности, вход, выход и боковой выход разделительной камеры выполнены в виде водоподводящих, водоотводящих и водосбросных каналов соответственно, в разделительной камере размещен водосливной лоток, присоединяемый вверх по потоку к водоподводящим каналам и вниз по потоку к водоотводящим каналам, причем днище, стенки и фильтровальные элементы всех сооружений системы выполнены из природных проницаемых материалов, имеющих коэффициент пористости не менее 10% и скорость фильтрации 0,1 - 1,0 м/с.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что водосливной лоток разделительной камеры выполнен из фильтрующего материала и заполняет нижнюю часть камеры до высоты, не превышающей низ водосбрасывающих каналов, а водоотводящие каналы расположены по высоте ниже водосбрасывающих каналов.

3. Система по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что разделительная камера и регулирующий резервуар соединены в один блок и разделительная камера размещена внутри регулирующего резервуара.

4. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что регулирующий резервуар выполнен в виде открытого водного бассейна.

5. Система по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что нижерасположенная по потоку стенка регулирующего резервуара является водосливом, высота гребня которого определяет отметку максимального уровня воды в резервуаре.

6. Система по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что биологический пруд и фильтровальная камера доочистки образуют две секции очистного сооружения.

7. Система по любому из пп.1 и 6, отличающаяся тем, что мелководное биоплато выполнено засаженным водными растениями и плавно переходит в глубоководный бассейн, поверхность которого заселена свободно плавающими неукореняющимися или погруженными растениями.

8. Система по любому из пп.1,6 - 7, отличающаяся тем, что глубоководный бассейн имеет толщу воды не менее 0,8 м.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что придонный перепуск фильтрующей дамбы фильтровальной камеры расположен на высоте не более 0,3 м над ее дном и ниже уровня воды глубоководного бассейна.

Изобретение "СИСТЕМА ОТВОДА И ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА" (Калантаров О.К., Каргер М.Д., Кривицкий С.В., Погожев П.И., Чесалов С.М.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога