RU2558213C1 - Cleaning of fouled surface run-off from motor road surface - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to ecology and environmental protection. For cleaning filtering system is erected and used on soil slope surfaces. Filtering system is composed of the slope soil top layer processed with aqueous solution of polyelectrolyte complex. The latter comprises the mix of hydrolysed polyarcylonitrile and polyethylene polyamine at the ratio of 1:3.5-1:4.5, wt %. Processed soil sorption capacity saturated, said soil is removed and disposed or recovered.

EFFECT: simplified cleaning, higher erosion resistance of run-off surfaces.

2 tbl

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к снижению загрязнения водных объектов стоком с поверхности автомобильных дорог.The invention relates to the field of environmental protection, namely to reduce pollution of water bodies by drain from the surface of roads.

Известен способ защиты водного объекта (водоема, водотока) от загрязнения, включающий устройство в теле массива откоса водного объекта дренажных элементов в один или несколько ярусов, состоящих из рабочих и отводящих частей, а также технических площадок с твердым покрытием. С каждой технической площадки в массиве откоса ниже отводящих частей дренажных элементов устраивают сборные емкости с открывающимися крышками для перехвата фильтрующегося грунтового водного потока, загрязненного вредными веществами, из которых производят откачку загрязненного профильтровавшегося грунтового потока. Способ обеспечивает повышение эффективности защиты водного объекта (водоема) от попадания в него загрязняющих веществ из загрязненных грунтовых вод (см. патент РФ №2392375, МПК E02B 3/04, опубл. 2010 г.).A known method of protecting a water body (pond, watercourse) from pollution, including the device in the body of the slope of the body of the water body of drainage elements in one or more tiers, consisting of working and discharge parts, as well as technical areas with a hard surface. From each technical site in the slope array below the outlet parts of the drainage elements, prefabricated containers with opening lids are arranged to intercept the filtered groundwater stream contaminated with harmful substances, from which the contaminated filtered soil stream is pumped out. The method provides an increase in the efficiency of protection of a water body (reservoir) from contaminants from contaminated groundwater (see RF patent No. 2392375, IPC E02B 3/04, publ. 2010).

Недостатками данного способа является необходимость последующей доочистки загрязненных сточных вод, а также необходимость расходов на сооружение и содержание сборных емкостей.The disadvantages of this method is the need for subsequent post-treatment of contaminated wastewater, as well as the need for costs for the construction and maintenance of prefabricated tanks.

Известен способ, реализуемый в системе отвода и очистки поверхностного стока дождевых, талых и поливомоечных вод с поверхности автомобильных, железных дорог, с застроенных территорий, промплощадок и др., принятый в качестве прототипа. Способ заключается в сборе поверхностного стока с гидроизолированием системы водосточных коллекторов, с последующей грубой и тонкой очисткой стоков методом отстаивания в отстойной камере и фильтрации в дополнительных фильтровальных камерах с использованием многослойного природного фильтрующего материала, после которых очищенный сток поступает на мелководное биоплато (см. патент РФ №2200802, МПК E03F 1/00, опубл. 2003). Способ позволяет осуществлять очистку стока от крупных механических примесей, а также от взвешенных частиц и связанных с ними нефтепродуктов.A known method implemented in the system of drainage and treatment of surface runoff of rain, melt and irrigation water from the surface of roads, railways, from built-up areas, industrial sites, etc., adopted as a prototype. The method consists in collecting surface runoff with waterproofing the drainage collector system, followed by coarse and fine purification of the effluent by settling in a settling chamber and filtering in additional filter chambers using multilayer natural filtering material, after which the treated effluent enters a shallow bioplate (see RF patent No. 2200802, IPC E03F 1/00, publ. 2003). The method allows for the purification of runoff from large mechanical impurities, as well as from suspended particles and associated petroleum products.

Недостатком описанного способа является отсутствие очистки стока от растворенных в нем металлов, а также сложность осуществляемого процесса очистки за счет необходимости строительства сложных гидротехнических элементов, составляющих систему очистки.The disadvantage of the described method is the lack of purification of the effluent from the metals dissolved in it, as well as the complexity of the purification process due to the need to build complex hydraulic elements that make up the purification system.

Технической задачей изобретения является упрощение процесса очистки поверхностного стока за счет построения и использования более простой фильтрационной системы, обладающей высокой сорбционной емкостью, а также повышение качества очистки за счет очистки поверхностного стока от растворенных металлов при одновременном повышении эрозионной устойчивости поверхности откосов.An object of the invention is to simplify the process of cleaning surface runoff by building and using a simpler filtration system with high sorption capacity, as well as improving the quality of cleaning by cleaning the surface runoff from dissolved metals while increasing erosion resistance of the surface of slopes.

Решение поставленной технической задачи достигается реализацией способа очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог, включающего построение и использование фильтрующей системы на поверхности грунтовых откосов, согласно изобретению в качестве фильтрующей системы используют верхний слой грунта откоса, обработанный водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина в массовом соотношении 1:3.5-4.5, после насыщения сорбционной емкости обработанного грунта его удаляют и утилизируют или регенерируют.The solution of the technical problem is achieved by the implementation of a method for cleaning contaminated surface runoff from a roadway, including the construction and use of a filter system on the surface of dirt slopes, according to the invention, the upper layer of slope soil treated with an aqueous solution of a polyelectrolyte complex containing a mixture of hydrolyzed polyacrylonitrile is used as a filter system and polyethylene polyamine in a mass ratio of 1: 3.5-4.5, after saturation with sorption the capacity of the treated soil is removed and disposed of or regenerated.

Поставленная техническая задача решается за счет использования в качестве фильтрующей системы грунта откосов самого дорожного полотна, что не требует дополнительного обустройства откосов. Кроме того, компоненты водного раствора, которым обрабатывают верхний слой грунта, являются легкодоступными веществами. При этом процесс приготовления полиэлектролитного комплекса не представляет особой сложности. То есть по сравнению с прототипом упрощается процесс очистки загрязненного поверхностного стока. Фактическая оценка показала, что слой грунта, пропитанный предложенным водным раствором, обладает повышенной сорбционной емкостью в течение значительного периода его использования. Кроме этого, слой грунта позволяет задерживать взвешенные вещества и нефтепродукты, содержащиеся в сточных водах, и, связывая частицы почвы между собой, повышает эрозионную устойчивость откосов автомобильных дорог.The stated technical problem is solved by using slopes of the roadbed itself as a filtering soil system, which does not require additional arrangement of slopes. In addition, the components of the aqueous solution, which is treated with the topsoil, are readily available substances. Moreover, the process of preparing a polyelectrolyte complex is not particularly difficult. That is, compared with the prototype simplifies the process of cleaning contaminated surface runoff. The actual assessment showed that the soil layer saturated with the proposed aqueous solution has an increased sorption capacity for a significant period of its use. In addition, the soil layer allows you to retain suspended solids and oil products contained in wastewater, and by linking soil particles together, increases the erosion resistance of road slopes.

Способ очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог включает построение и использование фильтрующей системы на поверхности грунтовых откосов. Согласно изобретению в качестве фильтрующей системы используют верхний слой грунта откоса, обработанный водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина в массовом соотношении 1:3.5-4.5. После насыщения сорбционной емкости обработанного грунта его удаляют и утилизируют или регенерируют.A method for cleaning contaminated surface runoff from a roadway of roads includes the construction and use of a filter system on the surface of soil slopes. According to the invention, the upper slope soil layer treated with an aqueous solution of a polyelectrolyte complex containing a mixture of hydrolyzed polyacrylonitrile and polyethylene polyamine in a mass ratio of 1: 3.5-4.5 is used as a filter system. After saturation of the sorption capacity of the treated soil, it is removed and disposed of or regenerated.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Загрязненный поверхностный сток поступает с поверхности автомобильных дорог в теплое время в фильтрующую систему, т.е. на грунтовый откос, который заблаговременно с помощью дорожной техники обрабатывают водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина, выдерживая их массовое соотношение 1:3,5-4,5 в зависимости от типа грунта (Таблица 1). Содержащиеся в поверхностном стоке с дорог ионы тяжелых металлов образуют с полиэтиленполиамином особо устойчивые (хелатные) соединения, что делает ионы тяжелых металлов недоступными для растений. Нефтепродукты и взвешенные вещества задерживаются верхним слоем обработанного грунта за счет буферных способностей почвы. Кроме своей прямой функции нанесенный полиэлектролитный комплекс также играет роль пылеосадительного вяжущего, что благоприятно сказывается на эрозионной устойчивостиContaminated surface runoff from the surface of roads in warm time to the filter system, i.e. to a soil slope, which is treated in advance using road equipment with an aqueous solution of a polyelectrolyte complex containing a mixture of hydrolyzed polyacrylonitrile and polyethylene polyamine, maintaining their mass ratio of 1: 3.5-4.5 depending on the type of soil (Table 1). The heavy metal ions contained in the surface runoff from roads form especially stable (chelate) compounds with polyethylene polyamine, which makes heavy metal ions inaccessible to plants. Petroleum products and suspended solids are retained by the top layer of the treated soil due to the buffer capacity of the soil. In addition to its direct function, the deposited polyelectrolyte complex also plays the role of a dust precipitating binder, which favorably affects erosion resistance

Когда система «полиэлектролитный комплекс+грунт» приближается к насыщению своей сорбционной емкости, ее необходимо удалять с придорожных откосов и утилизировать или регенерировать. Обработка грунта может быть выполнена следующими способами: захоронение загрязненного грунта; регенерация с использованием природных сорбентов, применение биологических способов очистки; перемешивание загрязненного грунта с чистым грунтом до получения необходимых значений по загрязняющему компоненту; извлечение тяжелых металлов с помощью технологии, основанной на электрохимических методах; регенерация грунта с помощью химических реактивов, например азотной кислоты, в аппаратах с псевдоожиженным слоем.When the system "polyelectrolyte complex + soil" approaches the saturation of its sorption capacity, it must be removed from the roadside slopes and disposed of or regenerated. Soil processing can be performed in the following ways: burial of contaminated soil; regeneration using natural sorbents, the use of biological purification methods; mixing contaminated soil with clean soil to obtain the necessary values for the polluting component; heavy metal recovery using technology based on electrochemical methods; soil regeneration using chemicals, such as nitric acid, in fluidized bed apparatus.

В расположенной ниже Таблице 2 приведены результаты опытов по определению качества очистки поверхностного стока от ряда ионов тяжелых металлов, а также фактическая сорбционная емкость фильтрационной системы по каждому металлу в зависимости от типа грунта и ее процентное насыщение в год.Table 2 below shows the results of experiments to determine the quality of surface drainage from a number of heavy metal ions, as well as the actual sorption capacity of the filtration system for each metal depending on the type of soil and its percentage saturation per year.

Предполагается, что полиэлектролитный комплекс будет сосредоточен в верхнем слое почвы откоса высотой 2 см. Расход полиэлектролитного комплекса на 1 га площади откосов будет составлять 50 кг.It is assumed that the polyelectrolyte complex will be concentrated in the upper layer of slope soil with a height of 2 cm. The consumption of the polyelectrolyte complex per 1 ha of slope area will be 50 kg.

Для приведенных в таблице типов грунтов можно сделать вывод, что по рассматриваемым загрязнителям система «полиэлектролитный комплекс+грунт» весьма эффективна, и минимальный срок службы до достижения насыщения сорбционной емкости в случае с песком составит порядка 10 лет, в случае наиболее распространенных типов грунтов - супесей и суглинков, этот период достигает 20-25 лет.For the types of soils listed in the table, we can conclude that the polyelectrolyte complex + soil system is very effective for the contaminants under consideration, and the minimum service life until saturation of the sorption capacity in the case of sand will be about 10 years, in the case of the most common types of soils - sandy loam and loam, this period reaches 20-25 years.

Качество очистки от нефтепродуктов и взвесей определялось в зависимости от буферной способности почвы и составляет порядка 75-80% для нефтепродуктов, 80-85% - для взвесей, соответственно.The quality of cleaning from oil products and suspensions was determined depending on the buffer capacity of the soil and is about 75-80% for oil products, 80-85% - for suspensions, respectively.

Преимущества данного изобретения заключаются в простоте приготовления фильтрующего состава и его использования, доступности компонентов полиэлектролитного комплекса, а также в отсутствие необходимости возведения в полосе отвода инженерных конструкций, требующих значительных конструкционных и эксплуатационных затрат при строительстве и последующей эксплуатации. Кроме того, изобретение характеризуется высокой ионообменной способностью, повышающей эффективность сорбции тяжелых металлов, а также возможностью очистки поверхностного стока от нефтепродуктов и взвешенных веществ за счет буферных свойств почвы.The advantages of this invention are the simplicity of the preparation of the filter composition and its use, the availability of components of the polyelectrolyte complex, as well as the absence of the need to erect engineering structures in the ROW, requiring significant structural and operational costs during construction and subsequent operation. In addition, the invention is characterized by high ion exchange ability, increasing the efficiency of sorption of heavy metals, as well as the ability to clean the surface runoff of oil products and suspended solids due to the buffering properties of the soil.

Полученный полиэлектролитный комплекс можно разбавлять водой, а не растворами солей, что позволит избежать засоления почв. Кроме того, полиэтиленполиамин образует особо устойчивые (хелатные) комплексы с ионами тяжелых металлов, делая их недоступными для растений.The resulting polyelectrolyte complex can be diluted with water, and not with salt solutions, which will avoid soil salinization. In addition, polyethylene polyamine forms particularly stable (chelate) complexes with heavy metal ions, making them inaccessible to plants.

Также полиэлектролитный комплекс связывает частицы обработанной почвы между собой, повышает эрозионную устойчивость откосов автомобильных дорог.Also, the polyelectrolyte complex binds the particles of the cultivated soil with each other, increases the erosion resistance of road slopes.

Таким образом, изобретение позволяет упростить процесс очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог за счет построения и использования более простой фильтрационной системы, обладающей высокой сорбционной емкостью, а также добиться повышения качества очистки за счет очистки поверхностного стока от растворенных металлов, при одновременном повышении эрозионной устойчивости поверхности откосов.Thus, the invention allows to simplify the process of cleaning contaminated surface runoff from the roadbed of roads by building and using a simpler filtration system with high sorption capacity, as well as to improve the quality of cleaning by cleaning the surface runoff from dissolved metals, while increasing erosion stability of the surface of the slopes.

Claims (1)

Способ очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог, включающий построение и использование фильтрующей системы на поверхности грунтовых откосов, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей системы используют верхний слой грунта откоса, обработанный водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина в массовом соотношении 1:3.5-4.5, после насыщения сорбционной емкости обработанного грунта его удаляют и утилизируют или регенерируют. The method of cleaning contaminated surface runoff from the roadbed of roads, including the construction and use of a filter system on the surface of dirt slopes, characterized in that the filter system is used as a top layer of slope soil treated with an aqueous solution of a polyelectrolyte complex containing a mixture of hydrolyzed polyacrylonitrile and polyethylene polyamine in bulk the ratio of 1: 3.5-4.5, after saturation of the sorption capacity of the treated soil, it is removed and disposed of or regene riruyut.