Способ безреагентной очистки карьерных вод от взвешенных веществ и тяжелых металлов

Способ безреагентной очистки карьерных вод от взвешенных веществ и тяжелых металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для безреагентной очистки промышленных карьерных (отвальных, дренажных) вод от взвешенных веществ (ВВ) и, попутно, от тяжелых металлов (ТМ) в отстойниках, илоотстойниках и на полях поверхностной фильтрации (ППФ) - в интересах обеспечения экологической безопасности производства; для безреагентной очистки оборотных промышленных вод от ВВ - в интересах повышения эффективности производства (например, эффективности добычи алмазов); для предварительной подготовки воды (в том числе, питьевой воды) - очистки природной воды, отобранной из поверхностных источников: рек и озер, от ВВ и коллоидных частиц (КЧ) - в интересах здоровья населения; для уплотнения осадка (например, сапонитсодержащего) в горно-технических сооружениях (например, на картах намыва) и дальнейшего использования сгущенного осадка в качестве сырья (для медицины, косметологии и т.д.) - в интересах рационального природопользования; для уплотнения тела водоупорной дамбы и уменьшения фильтрации воды через нее - в интересах безопасности эксплуатации гидротехнического сооружения (ГТС) и т.д. (Спп. 9 Илл).

Известен способ безреагентной очистки сточных (карьерных и др.) вод от ВВ, заключающийся в незначительной ~10% очистке от тонкодисперсных частиц (ТДЧ) - с размерами от 0,5 мкм до 5 мкм, существенной ~60% очистке от среднедисперсных частиц (СДЧ) - размером от 5 мкм до 50 мкм и практически полной ~95% очистке от крупнодисперсных частиц (КДЧ) - размером выше 50 мкм в основном отстойнике; в незначительной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от СДЧ и полной ~100% очистке от КДЧ в первом дополнительном отстойнике; существенной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от СДЧ во втором дополнительном отстойнике; в незначительной очистке от КЧ - размером мене 0,5 мкм, полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от ТДЧ в специальном сооружении, в качестве которого используют акустический фильтр /Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых // под ред. B.C. Ямщикова. - М.: Наука, 1987, с .225-228/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Низкая производительность очистки, из-за ограниченной площади фильтрующей перегородки акустического фильтра.

2. Высокая стоимость очистки единицы объема воды.

3. Невозможность сгущения осадка в отстойнике, и, как следствие, невозможность увеличения полезного объема воды в нем.

4. Недостаточное качество очистки сапонитосодержащих вод.

5. Невозможность использования для очистки сточных вод от ТМ и т.д.

Известен способ безреагентной очистки сточных (карьерных) вод от ВВ, заключающийся в незначительной очистке от КДЧ в хвостохранилище (илоотстойнике); в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ и незначительной очистке от ТДЧ - путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн звукового диапазона частот (ЗДЧ) - от 16 Гц до 16 кГц и ультразвукового диапазона (УЗДЧ) - выше 16 кГц, в первом дополнительном отстойнике; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ и существенной очистке от ТДЧ - путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ во втором дополнительном отстойнике; в практически полной очистке от ТДЧ и полной очистке от СДЧ - путем периодического излучения в водной среде по всему ее объему гидроакустических волн, а также непрерывного излучения из воздушной среды в водную среду по всей ее поверхности акустических волн ЗДЧ и УЗДЧ в отстойнике-накопителе, подключенном, через сливную и дренажные системы, своим входом к выходу второго дополнительного отстойника, а своим выходом, через дренажные и сливные системы, к входу естественного водоема /Бахарев С.А. Способ безреагентной очистки оборотных и сточных вод от BB. - Патент РФ №2290247, 2005 г., опубл. 27.12.2006, Бюл. №36/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Недостаточно рациональное использование полезных объемов основных и дополнительных отстойников.

2. Невозможность сгущения осадка в отстойнике, и, как следствие, увеличения полезного объема воды в нем.

3. Недостаточное качество очистки сапонитосодержащих вод.

4. Невозможность использования способа для очистки воды от ТМ и т.д.

Известен способ безреагентной очистки сточных (карьерных) вод заключающийся в практически полной очистке от КДЧ, существенной очистке от СДЧ, незначительной очистке от ТДЧ и частичной - менее 10% очистке от болезнетворных бактерий (ББ) путем периодического - с чередованием режимов излучения и паузы, а также последовательного по частоте, формирования в главном отстойнике (отстойнике для оборотных вод) бегущих гидроакустических волн (БГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ; в полной очистке от КДЧ, практически полной очистке от СДЧ, существенной очистке от ТДЧ и частичной очистке от ББ в первом дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования БГАВ ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от СДЧ, практически полной очистке от ТДЧ, незначительной очистке от КЧ и ББ во втором дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования интенсивных стоячих гидроакустических волн (СГАВ) ЗДЧ и УЗДЧ частот; в полной очистке от ТДЧ, практически полной очистке от КЧ и существенной очистке от ББ в третьем дополнительном отстойнике - путем периодического и последовательного формирования интенсивных СГАВ ЗД и УЗД частот, а также дополнительной очистки от ВВ и ББ путем фильтрации воды через дренажные системы и прохождения через системы естественной аэрации воды кислородом, находящихся между всеми отстойниками; в полной очистке от КЧ и практически полной очистке от ББ в специальном сооружении - акустическом гидроциклоне (АГЦ) путем ее перемешивания и дегазации при избыточным статическом давлении 3-5 атм., а также путем ее облучения интенсивными - с амплитудой звукового давления не менее 10⁵ Па на расстоянии 1 м от излучателя, СГАВ УЗДЧ на частоте, близкой к резонансной частоте газовых пузырьков /Бахарев С.А. Способ очистки и обеззараживания оборотных и сточных вод. - Патент РФ №2280490, 2005 г., опубл. 27.07.2006, Бюл. №21. Диплом ФИПС в номинации: «100 лучших изобретений России»/.

Основными недостатками данного способа являются:

1. Низкая производительность по очищенной от ВВ и ТМ воде и по уплотненному осадку, из-за ограниченного объема рабочей камеры АГЦ.

2. Высокая стоимость единиц: объема очищенной от ВВ и ТМ воды и объема уплотненного осадка.

3. Недостаточно рациональное использование полезного объема основного и дополнительного отстойников.

4. Невозможность сгущения осадка в отстойнике, и, как следствие, увеличения полезного объема воды в нем и т.д.

Наиболее близким к заявляемому относится способ безреагентной очистки карьерных вод, выбранный в качестве способа-прототипа, заключающийся в непрерывном гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду волнами звукового диапазона частот путем гидроакустической коагуляции тяжелых металлов вместе с взвешенными веществами различной дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках в последовательно функционально соединенных главном отстойнике, первом и втором дополнительных отстойниках /Бахарев С.А. Очистка больших объемов промышленных сточных вод на особо охраняемых территориях, Вестник Российской Академии естественных наук, 2010, №3, с. 40-49/.

К недостаткам способа-прототипа относятся:

1. Недостаточное качество очистки воды от взвешенных веществ и тяжелых металлов при движущихся потоках воды (при большом расходе воды в период паводка и т.д.).

2. Недостаточное качество очистки среднего и, тем более, нижнего слоев воды во всех отстойниках, из-за того что между ними перебрасывают только верхний слой воды.

3. Недостаточно рациональное использование полезного объема каждого из отстойников, в том числе из-за того что между ними перебрасывают только верхний слой воды.

4. Сложность реализации в карьерах (из-за того, что требуется использовать второй зумпф, а также постоянно переставлять акустические модули по мере углубления карьеров).

5. Относительно высокая стоимость очистки единицы объема карьерной воды и т.д.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.

Технический результат предложенного способа заключается в: поэтапной: в секционном железобетонном отстойнике грубой очистки карьерной воды; в углубленных и расширенных водосборных канавах (осадконакопителях), построенных в районе рассредоточенных выпусков из водовода (от секционного железобетонного отстойника до ППФ) на ППФ; в полуоткрытом отстойнике; в фильтровальной дамбе, построенной из фильтрующего материала между полуоткрытым отстойником и отстойником-накопителем; на поле поверхностного стока (ППС) - участка природного ландшафта от выхода осветленной карьерной воды из отстойника-накопителя до ее впадения в природный водоток - реку и т.д.); в качественной (до требуемых природоохранным законодательством показателях по содержанию ВВ и ТМ); безреагентной (без использования химических реагентов: коагулянтов или флокулянтов), очистке карьерных вод от ВВ, КЧ и ТМ при их (карьерных водах) большом (не менее 1000 м³/час) среднем расходе, а также при многократном (до трех раз) увеличении расхода карьерной воды в период паводка (дождевого, при интенсивном таянии снега и т.д.), при различном физико-химическом (различная дисперсность, различная минералогия и т.д.) составе взвешенных веществ (обусловленных изменениями в составе руды на различных горизонтах карьера), при различных (в том числе, отрицательных) температурах окружающего воздуха, а также в эффективном (до заданной технологическим процессом плотности) безреагентном уплотнении осадка относительно простым способом при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среды в целом.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ заключающемся в непрерывном гидроакустическом воздействии на очищаемую карьерную воду волнами звукового диапазона частот путем гидроакустической коагуляции тяжелых металлов вместе с взвешенными веществами различной дисперсности и последующей их концентрации в гидроакустически уплотненных осадках в последовательно функционально соединенных: главном отстойнике, первом и втором дополнительных отстойниках, дополнительно с выхода второго дополнительного отстойника сбрасывают средний слой карьерной воды, в качестве главного отстойника используют секционный отстойник грубой очистки карьерной воды, в качестве первого дополнительного отстойника используют углубленные и расширенные водосборные канавы, построенные в районе рассредоточенных выпусков из водовода для карьерной воды от секционного отстойника грубой очистки карьерной воды до ППФ, в качестве второго дополнительного отстойника используют полуоткрытый отстойник - заполненную осветляемой карьерной водой часть поля поверхностной фильтрации, в качестве третьего дополнительного отстойника используют отстойник-накопитель, дополнительно используют фильтровальную дамбу, являющуюся выходом из полуоткрытого отстойника и входом в отстойник-накопитель, дополнительно используют поле поверхностного стока - участок природного ландшафта от выхода из отстойника-накопителя до входа в природный водоток, дополнительно используют гидроакустическую дегазацию карьерной воды - путем искусственного формирования, роста и схлопывания газовых пузырьков, находящихся в карьерной воде в свободном и растворенном состоянии, дополнительно используют гидроакустическое осаждение исходных и ранее гидроакустически коагулированных взвешенных веществ - путем направленного сверху вниз излучения гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ; при этом с выхода секционного отстойника грубой очистки сбрасывают весь объем карьерной воды, с выхода второго дополнительного отстойника через фильтровальную дамбу в третий дополнительный отстойник сбрасывают средний слой карьерной воды; дополнительно

осуществляют гидроакустическое уплотнение тел водоупорных дамб всех трех дополнительных отстойников (для исключения паразитной фильтрации) - путем направленного в их сторону излучения гидроакустических волн ЗДЧ и УЗДЧ.

На фиг. 1 - фиг. 5 представлены структурные схемы устройства, реализующего разработанный способ безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ. При этом: на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу реализации разработанного способа безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ; на фиг. 2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к СОГОКВ - главному отстойнику; на фиг. 3 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к водосборных канавам, построенным в районе выпусков из водовода для карьерной воды - первому дополнительному отстойнику; на фиг. 4 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к полуоткрытому отстойнику - второму дополнительному отстойнику; на фиг 5 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к пруду-накопителю - третьему дополнительному отстойнику.

Устройство безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ (например, в процессе добычи алмазов на Ломоносовском горно-обогатительном комбинате (ЛГОК) ОАО «Севералмаз» АК «АЛРОСА») в простейшем случае содержит: несколько - не менее двух, идентичных по своему назначению (добыча алмазосодержащей руды), карьеров (1), каждый из которых (карьеры трубок Архангельская и им. Карпинского-1), в свою очередь, содержит функционально соединенные: несколько - не менее двух, водосборных канав (2) карьера, несколько - по числу водосборных канав (2) карьера, идентичных друг другу переливных труб (3) карьера, рабочий зумпф (4) карьера, водяной насос (6) карьера с приемным патрубком (5) и водовод (7) карьера, являющийся выходом соответствующего карьера (1), первый смеситель-распределитель (8) карьерных вод (на базе секций первой подъемной насосной станции - «ПНС-0» для ЛГОК), идентичные друг другу два водовода (9) для двух линий (10) - для возможности поочередного удаления осадка из них и т.д., СОГОКВ (11), две - по числу линий (10), идентичные друг другу изливные трубы (12) СОГОКВ (11), второй смеситель-распределитель (13) карьерных вод (на базе водоводов второй насосной станции - «ПНС-1» для ЛГОК), общий (для обоих карьеров) водовод (14) карьерных вод с выпусками (15) - стальными участками труб меньшего диаметра, чем для общего водовода (15), на его оконечном участке (порядка 1,3 км для ЛГОК).

Устройство также содержит: ППФ (16), содержащее, в свою очередь, последовательно функционально соединенные: блок (17) углубленных и расширенных водосборных канав; полуоткрытый отстойник (18), фильтровальная дамба (19), являющаяся общим элементом для полуоткрытого отстойника (18) и для отстойника-накопителя (20), являющегося выходом ППФ (16); поле поверхностного стока (21) и природный водоем (22): река и т.д.

При этом СОГОКВ (11) содержит: идентичные другу первый стационарный гидроакустический (ПСГАМ) модуль (23) - для первой линии (10) и второй стационарный гидроакустический (ВСГАМ) модуль (24) - для второй линии (10).

В свою очередь каждый из двух стационарных гидроакустических модулей (ПСГАМ и ВСГАМ) СОГОКВ (11), содержат идентичные друг другу: первый многоканальный (по числу секций отстойника с гидроакустическими излучателями) - не менее двух каналов, гидроакустический канал (25) формирования, усиления и излучения низкочастотных (НЧ) - в диапазоне частот от 1,0 кГц до 5,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁ (предназначенный, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения СДЧ), первый гидроакустический канал (26) формирования, усиления и излучения среднечастотных (СЧ) - в диапазоне частот от 5,0 кГц до 15,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂ (предназначенный, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения ТДЧ), первый гидроакустический канал (27) формирования, усиления и излучения высокочастотных (ВЧ) - в диапазоне частот от 15,0 кГц до 25,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₃ (предназначенный, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения КЧ).

В свою очередь первый многоканальный гидроакустический канал (25) содержит последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (28) НЧ гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) ЗДЧ на частоте f₁, первый многоканальный - по числу каналов генератора (28), усилитель мощности (29) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (29), согласующее устройство (30) для НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁, несколько - по числу каналов согласующего устройства (30), гидроакустических излучателей (31) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁.

В свою очередь второй многоканальный гидроакустический канал (26) содержит последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (32) СЧ гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) ЗДЧ на частоте f₂, первый многоканальный - по числу каналов генератора (32), усилитель мощности (33) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (33), согласующее устройство (34) для СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂, несколько - по числу каналов согласующего устройства (34), гидроакустических излучателей (35) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂.

В свою очередь третий многоканальный гидроакустический канал (27) содержит последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (36) ВЧ гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₃, первый многоканальный - по числу каналов генератора (36), усилитель мощности (37) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₃, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (37), согласующее устройство (38) для ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₃, несколько - по числу каналов согласующего устройства (38), гидроакустических излучателей (39) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₃.

Кроме того каждый из двух стационарных гидроакустических модулей (ПСГАМ и ВСГАМ) СОГОКВ (11), содержат идентичные друг другу термошкафы (40), в которых размещены электронные приборы (генераторы, усилители мощности и т.д.), а также идентичные друг другу подъемо-опускаемые (41) устройства (ПОУ), предназначенные для размещения гидроакустических излучателей внутри соответствующей секции СОГОКВ (11).

В свою очередь блок (17) углубленных и расширенных водосборных канав содержит несколько - не менее двух, идентичных друг другу по своему функциональному назначению миниблоков (42), каждый из которых, в свою очередь, содержит последовательно функционально соединенные: первую углубленную (не менее чем до 3 м) и расширенную (не менее чем до 9 м - три глубины данной канавы) водосборную канаву (43); первую мелкую переливную канаву (45); вторую углубленную и расширенную канаву (46), аналогичную по своим геометрическим размерам первой углубленной и расширенной канаве (43); вторую мелкую переливную канаву (46), аналогичную по своим геометрическим размерам первой мелкой переливной канаве (44), являющуюся выходом данного миниблока (42).

При этом: в верхней части первой углубленной и расширенной канавы (43) пространственно рассредоточены (размещены) несколько - не менее двух, выпусков (15) из общего водовода (14) карьерной воды; в центральных частях первой (43) и второй (45) углубленных и расширенных канав установлены (на нескольких - не менее двух, якорных линиях) идентичные друг другу первые плавучие гидроакустические (ППГАМ) модули (47); в нижней части второй мелкой переливной канавы (46) пространственно рассредоточены (размещены) несколько - не менее двух, идентичных друг другу первых переливных труб (48).

При этом каждый из ППГАМ (47) содержит: водонепроницаемый корпус (49), идентичные друг другу несколько - не менее двух, якорей (50), идентичные друг друга несколько - по числу гидроакустических излучателей, подъемно-опускающие устройства (51), водонепроницаемый лабораторный павильон (52) с первым промышленным кондиционером (53).

ППГАМ (47) также содержит: первый гидроакустический канал (54) формирования, усиления и направленного (навстречу и вдоль движущемуся по канаве потоку осветляемой карьерной воды) излучения широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁, включающий в себя последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (55) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁, первый многоканальный - по числу каналов генератора (55), усилитель мощности (56) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (56), согласующее устройство (57) для широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁ и несколько - по числу каналов согласующего устройства (57) первых направленных вперед вниз, а также навстречу и вдоль движущегося по углубленным и расширенным канавам (43) и (45) потоку осветляемой карьерной воды, широкополосных импульсных и квазиимпульсных гидроакустических излучателей (58) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₁, размещенных в нижнем слое воды - на горизонте ~2,0 м при уровне воды в углубленной и расширенной канаве ~3,0 м; первый гидроакустический канал (59) формирования, усиления и ненаправленного (направленного во все стороны) излучения широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂, включающий в себя последовательно электрически соединенные: первый многоканальный - не менее двух каналов, генератор (60) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂, первый многоканальный - по числу каналов генератора (60), усилитель мощности (61) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂, первое многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (61), согласующее устройство (62) для широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂ и несколько - по числу каналов согласующего устройства (62), первых ненаправленных широкополосных непрерывных гидроакустических излучателей (63) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₂, размещенных в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды в углубленной и расширенной канаве ~3,0 м.

В свою очередь полуоткрытый (полуоткрытость заключается в применении в его конструкции нижней фильтровальной дамбы) отстойник (18) содержит, верхнюю водоупорную дамбу (64), левую водоупорную дамбу (65), правую водоупорную дамбу (66) и нижнюю (исходя из рельефа местности и общего направления движения осветляемой карьерной воды по полуоткрытому отстойнику) фильтровальную дамбу (67) с водоупорным основанием (68) фильтровального слоя (69) и несколькими - не менее двух, вторыми переливными трубами (70), являющейся одновременно выходом полуоткрытого отстойника (18) и входом отстойника-накопителя (20), являющегося, в свою очередь, выходом ППФ (16).

При этом полуоткрытый отстойник (18) содержит несколько - не менее трех идентичных друг другу вторых плавучих гидроакустических (ВПГАМ) модулей (71), установленных в правой, центральной и левой частях полуоткрытого отстойника (18) на удалении в нескольких - не менее трех, десятков метров от фильтровальной дамбы (67).

В свою очередь ВПГАМ (71) содержит: водонепроницаемый корпус (72), идентичные друг другу несколько - не менее двух, якорных линий (73), идентичные друг друга несколько - по числу гидроакустических излучателей, подъемно-опускающие устройства (74), водонепроницаемый лабораторный павильон (75) со вторым промышленным кондиционером (76).

ВПГАМ (71) также содержит: второй гидроакустический канал (77) формирования, усиления и направленного (навстречу, влево и вправо от медленно движущейся по полуоткрытому отстойнику осветляемой карьерной воде) излучения широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее трех каналов, генератор (78) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃, второй многоканальный - по числу каналов генератора (78), усилитель мощности (79) широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃, второе многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (79), согласующее устройство (80) для широкополосных импульсных и квазиимпульсных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃ и несколько - по числу каналов согласующего устройства (80) вторых направленных вперед вниз, а также навстречу (строго навстречу и под углом навстречу) медленно движущемуся потоку осветляемой карьерной воды, широкополосных импульсных и квазиимпульсных гидроакустических излучателей (81) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₃, размещенных в нижнем слое воды - на горизонте ~2,0 м при уровне воды ~2,5 м в нижней части полуоткрытого отстойника (18); второй гидроакустический канал (82) формирования, усиления и направленного (от фильтровальной дамбы, навстречу медленно движущемуся потоку осветляемой карьерной воды) излучения широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄, включающий в себя последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее трех каналов, генератор (83) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄, второй многоканальный - по числу каналов генератора (83), усилитель мощности (84) широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄, второе многоканальное - по числу каналов усилителя мощности (84), согласующее устройство (85) для широкополосных непрерывных сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄ и несколько - по числу каналов согласующего устройства (85), первых направленных (за счет волновых размеров гидроакустического излучателя или за счет использования специальных гидроакустических экранов) широкополосных непрерывных гидроакустических излучателей (86) ЗДЧ и УЗДЧ на частоте ω₄, размещенных в верхнем слое воды - на горизонте ~1,0 м при уровне воды ~2,5 м в нижней части полуоткрытого отстойника (18).

В свою очередь отстойник-накопитель (20), являющийся выходом ППФ (16), содержит: в верхней части - фильтровальную дамбу (19), являющуюся общим элементом для него и полуоткрытого отстойника (18), а также: левую водоупорную дамбу (87), правую водоупорную дамбу (88) и нижнюю водоупорную дамбу (89) с несколькими - не менее двух, идентичными друг другу третьими переливными трубами (90).

Способ безреагентной очистки карьерных вод от ВВ и ТМ реализуют следующим образом (фиг. 1- фиг. 5).

В процессе производственной деятельности (например, добыча алмазов) в карьере (1) алмазной трубки (например, тр. Архангельская) при помощи нескольких - не менее двух, водосборных канав (2) собирают карьерную воду, содержащую: крупнодисперсные взвешенные вещества (КДВВ) размером l_кд - более 50 мкм и массой m_кд, среднедисперсные взвешенные вещества (СДВВ) размером l_cд - от 5 мкм до 50 мкм и массой m_сд, тонко дисперсные взвешенные вещества (ТДВВ) размером l_тд - от 0,5 мкм до 5 мкм и массой m_тд, коллоидные частицы (КЧ) размером l_кч - менее 0,5 мкм и массой m_кч, а также тяжелые металлы (ТМ): железо, алюминий и т.д., стекающую по внутренним бортам карьера (1).

Затем верхние - не более 10% от высоты столба воды, слои карьерной воды самотеком, благодаря рельефу дна карьера (1), по идентичным друг другу по своему функциональному назначению, переливным трубам (3) карьера, подают в рабочий зумпф (4) карьера, в котором размещен патрубок (5) водяного насоса (6) карьера.

В дальнейшем карьерную воду с помощью водяного насоса (6) карьера по водоводу (7) карьера, являющегося выходом соответствующего карьера (1), направляют в первый смеситель-распределитель (8) карьерных вод (например, на базе секций первой подъемной насосной станции - «ПНС-0» для ЛГОК), к котором карьерные воды с двух карьеров объединяют в одну водную систему, а также плавно регулируют общий расход карьерной воды (демпфируют), которую по идентичным друг другу водоводам (9) подают поочередно - при малом (менее ~2,0 тыс. куб.м/час) расходе воды, в ту или иную линию (10) СОГОКВ (11), или одновременно - при большом (более ~2,0 тыс. куб.м/час) расходе воды (например, в период паводка), в обе линии (10) СОГОКВ (11).

Следует отметить, что сапонитсодержащие частицы (ССЧ), находящиеся в загрязненной карьерной воде, отличаются незначительными размерами (~70%-80% из общего количества ССЧ представлены классом «-5,0 мкм»), а также обладают и способностью многократно (до 20 раз) увеличиваться в своих размерах в воде (способны разбухать в воде). При этом: карьерная вода дополнительно интенсивно насыщается газовыми пузырьками, как в процессе природных эффектов (таяние снега и т.д.), так и в процессе техногенной деятельности (барботаж воды при сбросе воды из изливной в секции первого смесителя-распределителя карьерных вод и т.д.); ССЧ дополнительно техногенно измельчаются при прохождении через узлы водяных насосов.

Таким образом, проблема очистки карьерной воды по объективным причинам (наличие в карьерной воде большого - несколько грамм на 1 литр, количества ССЧ, тонкодисперсность основной массы ССЧ и т.д.), дополнительно (в результате техногенного газонасыщения карьерной воды, техногенного измельчения ССЧ в узлах насосной станции и т.д.) возрастает по мере перемещения карьерной воды из рабочего зумпфа карьера до СОГОКВ (11).

В СОГОКВ (11) карьерную воду, перемещают из одной секции в другую, и, благодаря силе гравитации, основную часть - более 75%, КДВВ и значительную часть - более 50%, СДВВ осаждают на дно секций отстойника. Однако, из-за незначительной массы, незначительная часть - менее 50%, СДЧ; практически все - 95%, ТДВВ и все - 100%, КЧ остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии. Кроме того, в карьерной воде остается значительная часть ТМ. В результате ВВ и ТМ в большой концентрации (многократно превышающие требования природоохранного законодательства) сбрасывают на ППФ.

При этом в период дождевого паводка - при резком (в течение нескольких десятков минут) и многократном (до двух раз и более) увеличении расхода воды, из-за недостаточной плотности осадка, его основная масса поднимается со дна секций СОГОКВ, выносится на ППФ и может, при определенных обстоятельствах, попасть в природные водотоки.

Для уменьшения содержания ВВ (преимущественно СДВВ), КЧ и ТМ, оставшихся в KB, а также для исключения несанкционированного размыва и выноса осадка со дна секций СОГОКВ (11): с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (28) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁, первого многоканального усилителя мощности (29) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁, первого многоканального согласующего устройства (30), а также нескольких гидроакустических излучателей (31) НЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁ первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (25) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (25) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение НЧ - в диапазоне частот от 1,0 кГц до 5,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₁ (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения СДЧ; с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (32) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂, первого многоканального усилителя мощности (33) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂, первого многоканального согласующего устройства (34), а также нескольких гидроакустических излучателей (35) СЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂ первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (26) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (26) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение СЧ - в диапазоне частот от 5,0 кГц до 15,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ на частоте f₂ (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения ТДЧ; с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального генератора (36) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₃, первого многоканального усилителя мощности (37) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₂, первого многоканального согласующего устройства (38), а также нескольких гидроакустических излучателей (39) ВЧ гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₁ первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (27) ПСГАМ (23) СОГОКВ (11), а также идентичного первого многоканального - не менее двух каналов, гидроакустического канала (27) ВСГАМ (24) СОГОКВ (11) в обеих линиях (10) СОГОКВ (11) осуществляют формирование, усиление и излучение ВЧ - в диапазоне частот от 15,0 кГц до 25,0 кГц, гидроакустических сигналов ЗДЧ и УЗДЧ на частоте f₃ (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных), предназначенных, в первую очередь, для гидроакустической коагуляции и гидроакустического осаждения КЧ.

При этом: в идентичных друг другу термошкафах (40) каждого из двух стационарных гидроакустических модулей (ПСГАМ и ВСГАМ) СОГОКВ (11) размещены электронные приборы (генераторы, усилители мощности и согласующие устройства); а при помощи идентичных друг другу ПОУ (41), внутри соответствующей секции СОГОКВ (11) размещают (вывешивают) гидроакустические излучатели (31), (35) и (39) гидроакустических сигналов, соответственно, на частотах: f₁, f₂, и f₃.

Под воздействием гидроакустических сигналов (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) на частотах: f₁, f₂, и f₃, осуществляют: гидроакустическую дегазацию карьерной воды (содержащей сапониты и насыщенной - естественным путем и техногенным путем, газовыми пузырьками); гидроакустическую коагуляцию разнодисперсных ВВ, а также (попутно) гидроакустическую коагуляцию ТМ; гидроакустическое осаждение исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ) и гидроакустическое уплотнение осадка. При этом одновременно с гидроакустическим осаждением - в секциях с гидроакустическими излучателями, осуществляют и гравитационное осаждение (преимущественно КДВВ и СДВВ) - в секциях без гидроакустических излучателей, исходных ВВ и вновь образованных агрегоров (ранее гидроакустически коагулированных ВВ).

В результате карьерную воду гораздо эффективнее (быстрее и качественнее), чем при гравитационном (под действием силы тяжести) осветлении, очищают от ВВ и ТМ в СОГОКВ (11).

Однако, практически все - более 95%, КЧ; основная часть - более 75%, ТДВВ и значительная часть - более 50%, СДВВ, из-за незначительной массы, остаются в карьерной воде во взвешенном состоянии. Кроме того, в карьерной воде остается значительная часть ТМ. В результате ВВ и ТМ в значительной концентрации (значительно превышающие требования природоохранного законодательства) сбрасывают на ППФ.

Для уменьшения содержания ВВ (преимущественно ТДВВ), КЧ и ТМ, оставшихся в KB с помощью последовательно электрически соединенных: первого многоканального г