Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ДРЕНАЖНЫХ И СБРОСНЫХ ВОД ДЛЯ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Изобретение относится к технике очистки дренажных и сбросных вод от загрязнений и регулирования ее качества в соответствии с нормативными требованиями и может быть использовано в орошаемом земледелии при создании гидромелиоративных систем с замкнутым циклом водооборота.

Известен способ подготовки коллекторно-дренажных вод, представляющий собой систему регулирования качества коллекторно-дренажных вод [Авт. св. СССР №1074836, МКИ C02F 3/32], включающий: аванкамеру, блок физико-химического регулирования, блок биохимического регулирования в виде траншеи с высшей водной растительностью и фильтрационно-переливной плотиной, разделяющей его на две секции, отметка дна которых выполнена уменьшающейся по направлению движения воды, и имеющей слой грунта с травами, водосливы-аэраторы, и сбросной трубопровод в виде нескольких ветвей с выходными патрубками и задвижками, проложенный сквозь водосливы-аэраторы и соединяющий блок физико-химического регулирования с накопителем очищенных коллекторно-дренажных вод, система снабжена блоком кондиционирования очищенной воды и технологическим узлом для внесения химических мелиорантов, при этом блок кондиционирования посредством водосливов-аэраторов с одной стороны сопряжен с блоком биохимического регулирования, а с другой - с накопителем очищенных коллекторно-дренажных вод.

К недостаткам данного способа можно отнести низкую эффективность процесса очистки воды на начальной (весной) и конечной (осенью) ежегодных фазах развития высшей водной растительности, низкую эффективность аэрации очищаемого потока воды с помощью водосливов-аэраторов по сравнению с подачей воздуха непосредственно в водную толщу, отсутствие средств ухода за высшей водной растительностью, извлечения и утилизации остатков высшей водной растительности после завершения ежегодного цикла работы сооружения, отсутствие контроля качества воды в процессе очистки.

Известно сооружение для очистки коллекторно-дренажных и сточных вод [RU П №2062634 С1, МПК6 B01D 36/04 от 27.06.1996], содержащее последовательно установленные отстойники и сорбционные фильтры, которое расположено на трассе коллекторно-дренажного канала, фильтры выполнены в виде колодцев с установленными в них съемными сетчатыми емкостями, заполненными сорбентом, при этом уровень верха колодцев расположен на уровне дна канала.

К недостаткам данного сооружения следует отнести неравномерность распределения нагрузки на сорбционные фильтры и, как следствие, низкую эффективность очистки воды в результате расположения верхней грани (плоскости) основной группы фильтрационных колодцев с сорбционными фильтрами, за исключением последнего, на уровне дна канала. Это приводит к разделению потока воды в пределах сооружения на верхнюю часть, проходящую только через последний фильтр, среднюю часть, преодолевающую гидравлическое сопротивление основной группы фильтров, и нижнюю часть, которая не очищается совсем.

Известна также фильтрующая траншея (Купцова А.А. Улучшение качества дренажных вод природными сорбентами: автореф. дис. канд. техн. наук / Купцова Анастасия Александровна. - М., 1998. - 20 с. ) в виде канала с противофильтрационным покрытием, разделенного на последовательно расположенные секции, которые гидравлически связаны между собой посредством вертикально установленных съемных фильтрующих элементов с гранулированным сорбентом.

К недостаткам фильтрующей траншеи следует отнести невозможность регулирования скорости фильтрации воды через фильтрующие элементы в связи с известной сезонной динамикой расхода дренажного стока, неравномерность нагрузки потока по высоте фильтрующих элементов, на второй и последующих секциях траншеи часть фильтра выше уровня воды в секции не используется.

Прототипом к заявленному изобретению может выступить способ очистки дренажного стока и устройство для его осуществления [RU П №2401804 МПК C02F 1/28, B01D 25/02, B01D 36/06, Е02В 11/00, C02F 103/10 от 20.10.2010 Бюл. №29]. Способ включает последовательное удаление механических примесей, органических веществ, тяжелых металлов и также избытков солей на фильтрующей матрице, которая содержит сорбенты. Сорбенты находятся в фильтрующей матрице в следующей последовательности, в зависимости от занимаемого объема: ракушечник - 50%, глауконитовый песок - 30%, керамзит - 20%.

К недостаткам данного способа следует отнести невозможность регулирования скорости фильтрации воды через фильтрующие элементы, неравномерность нагрузки потока по высоте фильтрующих элементов.

Сущностью изобретения является разработка способа по подготовке дренажных и сбросных вод с целью их вторичного использования для орошения сельскохозяйственных культур; снижение техногенной нагрузки данной категории вод на окружающую среду.

Технический результат - способ подготовки дренажных и сбросных вод, включающий в себя удаление механических и органических примесей (на первой стадии очистки), ионов тяжелых металлов избытка солей (на второй стадии очистки).

Технический результат заключается в том, что в предлагаемом способе используют на первой стадии очистки - сепаратор и, соответственно, на второй - фильтрующий колодец, в который входит фильтрующие элементы на основе отходов угольного производства, изготовленные по известной рецептуре (RU П №249844 МПК B01D 39/06, B01D 20/02, C02F 1/00 от 20.11.2013 Бюл. №32), имеющие форму цилиндра с полостью внутри. Выделенную полость заполняют сорбентом на основе рисовой шелухи, который в свою очередь засыпают в мешочки, выполненные из базальтовой ткани ВАТИ ТБК-100 для удобства замены или регенерации отработанного сорбента.

Поставленная задача достигается тем, что в способе подготовки дренажных и сбросных вод для орошения сельскохозяйственного культур в качестве фильтрующей матрицы применяются фильтрующие элементы на основе отходов угольного производства и вместо трех сорбентов используют один сорбент - сорбент на основе рисовой шелухи.

Способ позволяет повысить качество подготовки дренажных и сбросных вод для орошения сельскохозяйственных культур, расширить диапазон использования дренажных и сбросных вод, имеющих различный химический состав, упростить процесс монтажа фильтрующих элементов за счет применения более легкого фильтрующего элемента.

Способ реализуется в следующей технологической схеме: сепаратор, который позволит удалить из воды грубые механические примеси с эффектом очистки 70-80%, и фильтрующий колодец, который наполняют фильтрующими элементами на основе отходов угольного производства, изготовленными по известной рецептуре, имеющими форму цилиндра с полостью внутри. Выделенную полость заполняют сорбентом - сорбент на основе рисовой шелухи, который в свою очередь засыпают в мешочки, выполненные из базальтовой ткани ВАТИ ТБК-100 для удобства замены или регенерации отработанного сорбента. Эффект очистки по тяжелым металлам и солям может достигать 85-90%.

Пример. Забор дренажных и сбросных вод с расходом 20 л/с осуществляется из дренажной (сбросной) сети непосредственно при подаче на орошение сельскохозяйственных культур.

1. По предлагаемому способу дренажные воды с начальным содержанием взвешенных веществ 10 мг/дм³ вначале поступают на сепаратор, где удаляются 80% взвешенных веществ - 2 мг/дм³ и происходит предварительное выпадение тяжелых металлов и солей на 20% от начального содержания. Затем воду подают на фильтрующие колодцы, в которых дренажные воды проходят доочистку по взвешенным веществам до 99%, по солям тяжелых металлов - до 95%, по солям жесткости - до 91%.

2. По предлагаемому способу сбросных вод с начальным содержанием взвешенных веществ 15 мг/ дм³ вначале поступают на сепаратор, где удаляются 80% взвешенных веществ - 3 мг/дм³ и происходит предварительное выпадение тяжелых металлов и солей на 20% от начального содержания. Затем воду подают на фильтрующие колодцы, в которых дренажные воды проходят доочистку по взвешенным веществам до 90%, по солям тяжелых металлов - до 95%, по солям жесткости - до 90%.

Результаты исследований до и после подготовки дренажных и сбросных сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур представлены в таблице 1 (пример 1). Результаты исследований до и после подготовки сбросных вод для орошения сельскохозяйственных культур приведены в таблице 2 (пример 2).