Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении

 

Изобретение используется в сельскохозяйственной мелиорации, в частности в технических средствах для капельного орошения овощных культур, винограда, ягодников, садовых и т.п. насаждений. Система включает емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, питательный наполнитель и входной патрубок. Система снабжена высоконапорными гидроциклонами, диафрагменными электролизерами, коммуникационной сетью, запорными элементами в виде вентилей и средствами управления технологическим процессом в виде последовательно смонтированных в гидравлической сети трехходовых кранов. Фильтр для очистки воды выполнен в виде горизонтально установленной емкости, заполненной нейтральным фильтрационным материалом. В полости емкости фильтра над и под фильтрационным материалом смонтированы щелевые трубопроводы подвода и отвода воды. Поверхности нижних щелевых трубопроводов покрыты нетканым водопроницаемым материалом. Верхний щелевой трубопровод фильтра гидравлически связан трубопроводом с высоконапорным гидроциклоном для очистки воды. Щелевые трубопроводы, уложенные под фильтрационным материалом в полости фильтра, посредством коммуникационной сети и трехходового крана связаны с магистральным трубопроводом для подачи очищенной воды в магистральный трубопровод системы капельного орошения. Коммуникационная сеть посредством вентилей и напорных гидроциклонов гидравлически параллельно связана с камерами диафрагменных электролизеров. Изобретение позволяет повысить производительность и увеличить функциональные возможности системы. 1 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к техническим средствам для капельного орошения, и может быть использовано для орошения овощных культур, винограда, садовых насаждений и т.п. культурных растений.

Известна система капельного орошения для защищенного грунта, содержащая источник воды, насос, подкормщик растений минеральными удобрениями, фильтр с манометрами, поливные трубопроводы, соединительные детали, клапаны дистанционного управления, направляющие трубки и капельницы (см. Рекламный проспект ВДНХ СССР: Система капельного орошения для защищенного грунта. - Елгава (Латвийская ССР). - 1987/ Составители: Р.Т. Балоде, Я.А. Карклис, А.Б. Солодовник, З.П. Зепс (СССР). - С.4).

К недостаткам данной системы капельного орошения относятся низкая эффективность использования вносимых минеральных удобрений и забивание капельниц шламом удобрений и взвесями оросительной воды.

Известна система капельного орошения, включающая источник водоснабжения, подводящую сеть, распределительную сеть и увлажнители с инъекторами, в которой, с целью улучшения аэрации увлажняемой зоны и обеспечения контроля за подачей воды в почву, на входе в каждый инъектор установлено гидравлическое сопротивление, и под ним, в стенке инъектора, выполнено отверстие; с целью стабилизации и регулирования расхода воздуха, подаваемого в почву, каждый инъектор снабжен гидрозатвором, расположенным ниже отверстия; с целью равномерного распределения воды по увлажняемым зонам при изменении напора по длине увлажнителя, инъекторы подключены к увлажнителям через трубчатые вставки различной длины; гидравлическое сопротивление выполнено в виде поплавкового регулятора уровня воды (SU, авторское свидетельство 545305, М.кл.² А 01 G 25/02. Система капельного орошения/ В.И. Зегельман и Н.И. Кузякин (СССР). - Заявка 2198288/15. Заявлено 10.12.1975. Опубл. 05.02.1977. Бюл. 5// Открытия. Изобретения. - 1977. - 5).

К недостаткам данной системы капельного орошения относится то, что подаваемые вместе с водой молекулы кислорода, водорода, азота из атмосферного воздуха остаются неиспользованными корнями возделываемых растений, т.к. они инертны и неусвояемы. Работа всей системы нестабильна и зависит от давления воздуха окружающей среды.

Известна также система капельного орошения, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию и оросительную сеть с капельницами, в которой, с целью повышения надежности работы и снижения эксплуатационных затрат, система снабжена линейно-протяженными трубчатыми фильтрами, уложенными в грунте вдоль берега водоисточника и заглубленными под уровень грунтовых вод, при этом трубчатые фильтры сообщены с бассейном-отстойником, который выполнен закрытым (SU, авторское свидетельство 1551285, A1, М.кл.⁵ А 01 G 25/02. Система капельного орошения/ Н.А. Куделя, А.В. Шевченко и М.И. Ромащенко (СССР). - Заявка 4443850/30-15. Заявлено 06.05.1988. Опубл. 23.03.1990. Бюл. 11// Открытия. Изобретения. - 1990. - 11).

К недостаткам данной системы капельного орошения относятся низкая эксплуатационнея надежность и ограниченный срок службы фильтра.

Известен также горизонтальный отстойник, содержащий емкость, верхнюю и нижнюю распределительные системы подвода нефтесодержащей воды и отвода очищенной воды соответственно, трубу слива нефтепродуктов, входной и выходной патрубки, в котором, с целью повышения эффективности очистки нефтесодержащих вод, верхняя и нижняя распределительные системы выполнены в виде соединенных с коллектором горизонтальных перфорированных труб, при этом трубы верхней и нижней систем выполнены с диаметром, увеличивающимся и уменьшающимся соответственно от входного патрубка к выходному, суммарная площадь поперечного сечения труб верхней и нижней распределительных систем составляет не более 1,3 площади поперечного сечения соответствующего коллектора, а входной и выходной патрубки расположены в диаметрально противоположных торцах емкости (SU, авторское свидетельство 1544712, A1, М. кл. ⁵ С 02 F 1/40, В 01 D 21/24, 17/032. Горизонтальный отстойник/ Э. М. Кесельман и Л.М. Долуб (СССР). - Заявка 4279584/23-26. Заявлено 08.07.1987. Опубл. 23.02.1990. Бюл. 7// Открытия. Изобретения. - 1990. - 7).

К недостаткам данного горизонтального отстойника применительно к решаемой нами технической проблеме - очистке воды, забранной из открытого водоема для капельного орошения, - низкая степень очистки воды от растительного и минерального сора, взвесей и микроорганизмов.

Кроме описанного отстойника известен фильтр для очистки воды, содержащий цилиндрический сетчатый корпус, установленный в нем коаксиально цилиндр, слой крупнозернистой плавающей загрузки, расположенный в кольцевом пространстве между корпусом и цилиндром, и слой мелкозернистой загрузки, в котором, с целью повышения качества очистки воды от нефти, слой мелкозернистой загрузки расположен внутри цилиндра, последний выполнен из волокнистого нетканого фильтрующего материала, при этом отношение толщины крупнозернистого слоя к внутреннему радиусу цилиндра составляет 2:1 (SU, авторское свидетельство 1594149, A1, М.кл.⁵ С 02 F 1/40, В 01 D 24/00. Фильтр для очистки воды/ М.В. Петренко и О.В. Вопилова (СССР). - Заявка 4359753/23-26. Заявлено 07.01.1988. Опубл. 23.09.1990. Бюл. 35// Открытия. Изобретения. - 1990. - 35).

К недостаткам данного фильтра относятся низкая степень очистки воды, вызванная малой эффективностью отделения взвесей и наносов крупнозернистым и мелкозернистым наполнителями фильтра.

Представляет интерес полученная электролизом вода, содержащая растворенный водород, согласно изобретению содержание растворенного водорода составляет не менее 0,1 чести на миллион; вода подвергнута нейтрализации; содержание водорода составляет от 0,1 до 2,0 частей на миллион; содержание водорода составляет от 0,5 до 1,5 частей на миллион; содержание водорода составляет от 2 до 10 частей на миллион; окислительно-восстановительный потенциал составляет не более +100 мВ; окислительно-восстановительный потенциал составляет от -100 мВ до 1000 мВ.

Способ получения электролизом описанной воды, содержащей растворенный водород, включающий получение неочищенной воды, содержащей по меньшей мере ионы натрия, калия, магния и кальция, получение из этой неочищенной воды очищенной воды, согласно изобретению добавляют катализатор для активирования электролиза в очищенной воде, проводят электролиз очищенной воды с получением катодной воды, из полученной катодной воды удаляют хлорноватистую кислоту; добавленное количество катализатора для активирования электролиза регулируют таким образом, чтобы электропроводность очищенной воды составила не менее 100 мс/см; в полученную катодную воду добавляют буфер для ее нейтрализации; в качестве буфера используют воду, полученную посредством анода.

Установка для получения электролизом воды, содержащей растворенный водород, содержащая средства для получения очищенной воды из неочищенной воды, согласно формуле изобретения она снабжена средствами для подачи катализатора в очищенную воду для активирования электролиза и средствами для электролиза очищенной воды с добавленным катализатором; средства для электролиза очищенной воды включают первый и второй электролизеры, каждый из которых содержит катодную и анодную камеру, разделенные диафрагмой, при этом катодные камеры первого и второго электролизеров соединены трубой для переноса катодной воды, и анодные камеры первого и второго электролизеров соединены трубой для переноса анодной воды; между первым и вторым электродами, разделенными диафрагмой с образованием первой и второй электродной камер, предусмотрены отверстия для выпуска щелочной воды, выпускное отверстие для слива кислой воды, первый гидроканал, расположенный между отверстием для выпуска щелочной воды и первой электродной камерой, для проведения потока воды, полученной электролизом в первой электродной камере, в направлении отверстия для выпуска щелочной воды, второй гидроканал, расположенный между выпускным отверстием для слива кислой воды и второй электродной камерой, для проведения потока воды, полученной электролизом во второй электродной камере, в направлении выпускного отверстия для слива кислой воды, третий гидроканал, расположенный между отверстием для выпуска щелочной воды и второй электродной камерой, для проведения потока воды, полученной электролизом во второй электродной камере, в направлении отверстия для выпуска щелочной воды, четвертый гидроканал, расположенный между выпускным отверстием для слива кислой воды и первой электродной камерой для проведения потока воды, полученной электролизом в первой электродной камере, в направлении выпускного отверстия для слива кислой воды, переключающий клапан для переключения гидроканала, выполненный с возможностью открывания первого и второго гидроканалов при запертых третьем и четвертом гидроканалах и открывания третьего и четвертого гидроканалов при запертых первом и втором гидроканалах, средства управления, обеспечивающие работу переключающего клапана при инвентировании питающего напряжения между первым и вторым электродами для обеспечения постоянной возможности выпуска щелочной воды через отверстие для выпуска щелочной воды (RU, патент 2140881, C1, МПК⁶ С 02 F 1/461, 9/00, С 25 С 7/00, С 25 В 9/00. Полученная электролизом вода, содержащая растворенный водород, способ получения электролизом воды и установка для получения электролизом воды/Синкацу Морисава и Санстака Сирахата (JP). - Заявка 97114611/02. Заявлено 26.08.1997. Опубл. 10.11.1999).

К недостаткам данного способа электрохимической активации воды и устройства для его реализации относятся ограниченный диапазон применяемой воды в качестве исходного сырья.

Известно устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов, включающее коаксиально расположенные электроды и керамическую диафрагму между ними, нижнюю и верхнюю головки с двумя гидравлическими каналами в каждой, стягиваемых резьбовым соединением на концах внутреннего электрода, в котором на внутренней поверхности каждой головки выполнены два ограничительных уступа: первый уступ взаимодействует с внешним трубчатым электродом, второй уступ, расположенный между концом диафрагмы и каналом, связанным с камерой внешнего электрода, взаимодействует с наружным утолщением цилиндрической уплотнительной прокладки S-образного сечения, а внутреннее утолщение цилиндрической прокладки контактирует с торцом керамической прокладки; на внутренней поверхности прокладки, обращенной к внутреннему электроду, выполнены выступы, взаимодействующие с поверхностью внутреннего электрода; внутренний электрод выполнен в виде трубки постоянного сечения (RU, патент 2142426, C1, МПК⁶ С 02 F 1/46. Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов/ В.Г. Габленко, А.Ф. Сазонов (RU). - Заявка N 98118537/28. Заявлено 12.10.1998. Опубл. 10.12.1999).

К недостаткам описанного устройства для электрохимической обработки воды и водных растворов относится то, что каждый элемент (секция) имеет ограниченную производительность, и для его работы требуется вода с высокой степенью очистки, хотя бы на уровне питьевой, водопроводной воды.

Известен способ электрохимической обработки воды, характеризующийся тем, что исходная вода с растворенными в ней солями подается для электрохимической обработки в анодную камеру диафрагменного электролизера в зазор между анодом и пористой диафрагмой, одновременно в катодную камеру подается слабоминерализованная вода, проходит снизу вверх через зазор между анодом и катодом, приобретает восстановительные свойства и отводится из катодной камеры в верхней ее части, причем между анодной и катодной камерами имеется перепад давления, под действием которого существует фильтрационный поток жидкости из анодной камеры в катодную, а между анодом и катодом через воду в обеих камерах и пористую диафрагму, разделяющую эти камеры, проходит электрический ток, в котором в анодную камеру подают исходную воду с высоким содержанием растворенных в ней солей, лежащим в диапазоне от 2 до 35%, а в каждую камеру подают слабоминерализованную воду с содержанием растворенных в ней солей не выше 0,2%, перепад давления между анодной и катодной камерами создают за счет того, что вода в анодной камере находится при атмосферном давлении, а в катодной - под разрежением 0,02-0,09 мПа, причем электролизные газы, образовавшиеся в анодной камере, отводят из нее в верхней ее части и растворяют во всем объеме или в части объема воды, прошедшей катодную обработку и смешанной со слабоминерализованной водой, не подвергнутой электрохимической обработке, сообщая окислительные свойства указанному объему воды или его части.

Устройство для электрохимической обработки воды, содержащее по крайней мере один проточный диафрагменный электролизер, состоящий из анодной и катодной камер, разделенных пористой диафрагмой и снабженных отдельными входными и выходными патрубками, циркуляционный контур, образованный трубопроводом, соединяющим выходной и входной патрубки анодной камеры, и соединенный трубопроводом со всасывающим патрубком водоструйного насоса, служащего для получения воды с окислительными свойствами, в котором входной патрубок анодной камеры связан трубопроводом с емкостью для хранения высокоминерализованной воды, циркуляционный контур связан с атмосферой через трубопровод с обратным клапаном, входной патрубок катодной камеры соединен трубопроводом, снабженным регулятором расхода, с трубопроводом слабоминерализованной воды, а выходной патрубок катодной камеры - со всасывающим патрубком водоструйного насоса, служащего для получения воды с восстановительными свойствами, причем входной патрубок последнего соединен трубопроводом с трубопроводом слабоминерализованной воды, а выходной патрубок - с емкостью для хранения воды с восстановительными свойствами, последняя связана со всасывающим патрубком центробежного насоса подачи щелочной воды, выходной патрубок которого соединен трубопроводом с входным патрубком водоструйного насоса, служащего для получения воды с окислительными свойствами, а выходной патрубок последнего связан с емкостью для хранения воды с окислительными свойствами; центробежный насос снабжен байпасным трубопроводом с регулятором расхода (RU, патент 2142917, C1, МПК⁶ С 02 F 1/46. Способ и устройство для электрохимической обработки воды/ А.Ю. Попов, Д.А. Попов (RU). - Заявка 98113082/12. Заявлено 30.06.1998. Опубл. 20.12.1999).

К недостаткам описанного способа и устройства относятся малая производительность.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву, содержащая емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, питательный наполнитель, входной патрубок воды, согласно формуле полезной модели последняя содержит разбрызгиватель, дополнительно система содержит накопительный резервуар, по периметру герметично соединенный с емкостью для подготовки питательного раствора, имеющей переходной патрубок, соединяющий емкость с резервуарами, а в нижней части резервуара размещен аэратор, соединенный с входным патрубком воздуха (кислорода), при этом выходной патрубок подготовленной воды размещен ниже уровня воды в резервуаре, который не превышает уровня установки переходного патрубка из емкости для подготовки питательного раствора (RU, свидетельство на полезную модель 22399, (U1, МПК⁷ А 01 G 27/00. Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву/ И.А. Галкин (RU). - Заявка 2001129552/20. Заявлено 31.10.2001. Опубл. 10.04.2002// Изобретения. Полезные модели. - 2002. - 10. - С.244).

К недостаткам данной системы подготовки воды и подачи питательной смеси в почву, принятой нами в качестве наиближайшего аналога, относятся ограниченные функциональные возможности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение эффективности капельного орошения при возделывании сельскохозяйственных культур на открытом грунте в современных условиях хозяйствования.

Технический результат - повышение эксплуатационной надежности системы подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении с. -х. культур.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной системе подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении, включающей емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, питательный наполнитель и входной патрубок, согласно изобретению она снабжена высоконапорными гидроциклонами, диафрагменными электролизерами, коммуникационной сетью, запорными элементами в виде вентилей и средствами управления технологическим процессом в виде последовательно смонтированных в гидравлической сети трехходовых кранов, фильтр для очистки воды выполнен в виде горизонтально установленной емкости, заполненной нейтральным фильтрационным материалом в виде послойно уложенных в верхнем горизонте доломитового щебня с размером зерна 5-25 мм слоем 150-300 мм и в нижнем горизонте кварцевого песка с размерами зерна 1-5 мм слоем 300-600 мм, при этом объемы емкости и фильтрационного материала соотносятся как 1: (0,3-0,6), а в полости емкости над и под фильтрационным материалом смонтированы щелевые трубопроводы подвода и отвода воды, к тому же поверхности нижних щелевых трубопроводов покрыты нетканым водопроницаемым материалом, упомянутый верхний щелевой трубопровод фильтра гидравлически связан трубопроводом с высоконапорным гидроциклоном для очистки воды, поданной под рабочим давлением по входному патрубку через трехходовой кран от насосной станции в полость гидроциклона, названный гидроциклон снабжен осадочной камерой для сбора продуктов загрязнения, вентилем для их отвода в сеть для полива напуском и в его полости сетчатым экраном в виде усеченного конуса, направленного широким основанием в сторону трубопровода связи гидроциклона с верхним щелевым трубопроводом фильтра, части этого трубопровода соединены между собой вентилем и параллельно четырехходовым краном, связанного рукавами с емкостью для подготовки питательного раствора, а описанные выше щелевые трубопроводы, уложенные под фильтрационным материалом в полости фильтра, посредством коммуникационной сети и трехходового крана связаны с магистральным трубопроводом для подачи очищенной воды в магистральный трубопровод системы капельного орошения, к тому же упомянутая коммуникационная сеть посредством вентилей и напорных гидроциклонов гидравлически параллельно связана с камерами диафрагменных электролизеров, катодная полость первого из них гидравлически связана посредством трехходового крана с магистральным трубопроводом системы капельного орошения, а анодная полость - с сетью для полива напуском, при этом камеры второго электролизера с магистральным трубопроводом и сетью для полива напуском соединены в обратном порядке, к тому же трехходовые краны высоконапорного гидроциклона, фильтра и электролизеров с входным патрубком и магистральным трубопроводом последовательно соединены сгонами равного проходного сечения.

За счет того, что система снабжена высоконапорными гидроциклонами, смонтированными на входе и выходе фильтра и диафрагменными электролизерами, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения; позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от наиближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже схематично изображена система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении, фрагмент, секция подготовки воды и питательной смеси перед подачей в магистральный трубопровод.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении содержит емкость 1 для подготовки питательного раствора, фильтр 2, питательный наполнитель 3, входной патрубок 4. Входной патрубок 4 через насосную станцию и заборный рукав связан с источником воды. В качестве последнего могут быть открытый водоем, пруд, озеро, река, бассейн-отстойник, пруд-накопитель, скважина или другие сооружения, заполненные слабо- или высокоминерализованной водой.

Система снабжена высоконапорными гидроциклонами 5, 6 и 7, диафрагменными электролизерами 8 и 9, коммуникационной сетью 10, запорными элементами в виде вентилей 11, 12, 13, 14, 15 и 16 и средствами управления технологическим процессом в виде последовательно смонтированных в гидравлической сети трехходовых кранов 17, 18, 19 и 20.

Фильтр 2 для очистки воды выполнен в виде горизонтально установленной емкости 21. Емкость 21 заполнена нейтральным фильтрационным материалом 22 в виде послойно уложенных в верхнем горизонте доломитового щебня с размером зерна 5-25 мм слоем 150-300 мм и в нижнем горизонте кварцевого песка с размером зерна 1-5 мм слоем 300-600 мм. Объем емкости 2 с объемом уложенного фильтрационного материала 22 связаны соотношением 1:(0,3...0,6). Емкость 21 может быть конструктивно выполнена из толстостенных труб большого диаметра (D_т>1,2 м) с толщиной стенки 18...25 мм. Длина емкости 21 к диаметру заготовки соотносится как (5...8):1. Емкость 21 снабжена люком для заполнения его фильтрационным материалом 22 и выполнения работы по техническому обслуживанию фильтра 2. Рабочее давление в емкости 2 - 0,03...0,08 мПа.

В полости емкости 2 над и под фильтрационным материалом 22 смонтированы щелевые трубопроводы 23 и 24 для подвода воды из гидроциклона 5 и отвода воды в магистральный трубопровод 25 системы капельного орошения. Щелевой трубопровод 23 предусмотрен для равномерного распределения воды по длине емкости 21 в пространстве над фильтрационным материалом 22. Трубопроводы 24 уложены параллельно донной части емкости 2 под фильтрационным материалом 22 и посредством коммуникационной сети 10 закольцованы. Соединительные фланцы щелевых трубопроводов 24 выведены на противоположные стенки емкости 21 фильтра 2. Поверхности нижних щелевых трубопроводов 24 покрыты нетканым водопроницаемым материалом, исключающим попадания взвесей, сора и водорослей из нейтрального фильтрационного материала 22 в магистральный трубопровод 25.

Упомянутый верхний щелевой трубопровод 23 фильтра 2 гидравлически связан трубопроводом 26 с высоконапорным гидроциклоном 5 для очистки воды, поданной под рабочим давлением (до 0,1 мПа) по входному патрубку через трехходовой кран 17 от насосной станции в полость гидроциклона стояком 27.

Названный гидроциклон 5 снабжен осадочной камерой 28 для сбора продуктов загрязнения, вентилем 11 для их отвода в сеть 29 для полива напуском и в его полости сетчатым экраном 30. Сетчатый экран 30 в виде полого усеченного конуса широким основанием направлен в сторону трубопровода 30. Вертикальный участок трубопровода 30 размещен соосно в полости экрана 30 и связан с верхним щелевым трубопроводом 23 фильтра 2. Части трубопровода 26 соединены между собой вентилем 12 и параллельно ему четырехходовым краном 31. Кран 31 рукавами 32 и 33 связан с емкостью 1 для подготовки питательного раствора. Конструкция гидроциклонов 6 и 7 аналогична конструкции высоконапорного гидроциклона 5.

Описанные выше щелевые трубопроводы 24, уложенные под фильтрационным материалом 22 в полости фильтра 2 посредством коммуникационной сети 10 и трехходового крана 18, связаны с магистральным трубопроводом 25 для подачи очищенной воды в капельницы через магистральный трубопровод 25 системы капельного орошения.

Упомянутая коммуникационная сеть 10 посредством вентилей 13 и 15 и напорных гидроциклонов 6 и 7 связана с камерами диафрагменных электролизеров 8 и 9.

Катодная полость 34 электролизера 8 гидравлически связана посредством трехходового крана 19 с магистральным трубопроводом 25 системы капельного орошения. Анодная полость 35 электролизера 8 cкоммутирована с сетью 29 для полива напуском. Трубопровод 36 соединяет полость гидроциклона 6 с катодной полостью 34 с анодной полостью 35 электролизера 8. На выходном срезе трубопровода 36, соединяющего анодную полость 35, установлена калиброванная шайба для изменения живого сечения.

Анодная и катодная камеры 37 и 38 второго электролизера 9 с магистральным трубопроводом 25 и сетью 29 для полива напуском соединены в обратном порядке, чем в электролизере 8. На выходном конце трубопровода 39, соединяющего катодную камеру 38, установлена калиброванная шайба для изменения живого сечения при подаче очищенной воды в электролизер 9.

Трехходовые краны 17, 18, 19 и 20 высоконапорного гидроциклона 5, фильтра 2 и электролизеров 8 и 9 с входным патрубком 4 и магистральным трубопроводом 25 последовательно соединены сгонами 40, 41 и 42 равного проходного сечения.

Электролизер 8 состоит из анодной камеры 35, образованной анодом 43 и полупроницаемой диафрагмой 44, катодной камеры 34, образованной катодом 45 и диафрагмой 44. Электролизер 9 имеет аналогичную конструкцию. Каждый из электролизеров 8(9) снабжен обратным клапаном для связи с атмосферой. Катодные и анодные камеры 34 и 35 (37 и 38) электролизеров выполнены герметичными и рассчитаны на рабочее давление до 0,1 мПа из антикоррозионного материала. На анод 43 и катод 45 подается постоянный ток до 10 А напряжением 220 В±10%. Электролизеры 8 и 9 снабжены измерительными электродами для контроля величины водородного показателя рН и редокс-потенциала Rh.

Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении функционирует следующим образом.

Работу системы подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении с.-х. растений рассмотрим для следующих случаев: - очистка воды от минерального сора, взвесей, наносов перед подачей в магистральный трубопровод; - подача питательной смеси из емкости 1 для подкормки растений растворенными микроэлементами и минеральными удобрениями; - удаление продуктов загрязнения из осадочных камер 28 напорных гидроциклонов 5, 6 и 7; - удаление кольматажа из емкости 21 фильтра 2; - подача транзитом воды от насосной станции в магистральный трубопровод 25 для влагозарядковых поливов; - подача неочищенной воды в сеть 29 для полива напуском; - орошение капельницами очищенной водой при соответствующей в ней доле католита; - орошение с.-х. растений капельницами системы подготовки воды при подаче анолита; - орошение растений капельницами при подаче в долях анолита и католита.

Рассмотрим более подробно последовательность выполнения операций и технологический процесс очистки воды перед ее подачей в капельницы системы орошения.

1. Неочищенную воду из открытого водоема насосной станцией по входному патрубку 4 подают под рабочим давлением в полость корпуса трехходового крана 17. Положение коронки с "Т"-образным указателем в корпусе трехходового крана 17 показан на чертеже. При таком положении коронки крана 17 весь поток воды под рабочим давлением по стояку 27 направляется тангенциально в полость высоконапорного гидроциклона 5.

За счет тангенциальной подачи потока воды под давлением 0,03...0,08 мПа в полость гидроциклона 5 всей водяной массе в его полости придается вращательное движение вдоль внутренней стенки гидроциклона 5. На каждую частицу воздействуют центробежные силы, силы тяжести, инерции и силы сопротивления (трения). Под суммарным воздействием этих сил взвеси растительные примеси и минеральный сор плавно оседают в направлении осадочной камеры 28. Сетчатый экран 30 способствует их удалению из полости гидроциклона 5 и исключает попадание продуктов загрязнения в трубопровод 26 связи гидроциклона 5 с емкостью 21 фильтра 2.

При открытом вентиле 12 и положении ее коронки с Х-образным указателем четырехходового крана 31, показанного на чертеже, очищенный поток поступает по верхней щелевой трубе 23 в полость емкости 21 и равномерно заполняет объем фильтра 2.

Поступившая предварительная очищенная вода от взвесей и сора под давлением 0,03. . . 0,08 мПа пронизывает верхний и нижний горизонты нейтрального фильтрационного материала 22. Более крупные взвеси и шлам оседают в пустотах крупнозернистого наполнителя, представленного доломитовым щебнем в слое 150. . . 300 мм материала 22. Мелкие наносы и мельчайшие водоросли улавливаются порами в кварцевом песке нижнего горизонта фильтрационного материала 22.

Окончательную очистку оросительной воды осуществляют нетканый водопроницаемый материал на поверхности щелевых трубопроводов 24, уложенных в донной части емкости 21 фильтра 2. Вода, пройдя третью ступень очистки, из щелевых трубопроводов 24 поступает в коммуникационную сеть 10, а из нее - в корпус трехходового крана 18. Вентили 13 и 15 для подачи очищенной воды в высоконапорные гидроциклоны 6 и 7 должны быть закрыты. При положении коронки с Т-образным указателем в корпусе трехходового крана 18, а также при повороте аналогичных коронок в кранах 19 и 20 на угол 180^o по часовой стрелке от исходного положения, показанного на чертеже, очищенная вода по сгонам 41 и 42 поступает в магистральный трубопровод 25. Из магистрального трубопровода 25 через распределительные и поливные трубопроводы и сеть каждой капельницей адресно подается вода в корнеобитаемый слой к посаженному растению или саженцу.

2. Подачу питательной смеси из емкости 1 при заполненном наполнителе 3 для подкормки растворенными микроэлементами и минеральными удобрениями в магистральный трубопровод 25 производят следующим образом.

При работающей насосной станции неочищенная вода из открытого водоема под давлением поступает в входной патрубок 4. При соответствующем положении коронки в трехходовом кране 17 неочищенная вода по стояку 27 поступает в полость высоконапорного гидроциклона 5. Освобожденная от взвесей и сора вода поступает под рабочим давлением в трубопровод 26. При повороте коронки с Х-образным указателем четырехходового крана 31 на угол 90^o по часовой стрелке и прикрытом вентиле 12 часть воды из корпуса крана 31 по рукаву 33 тангенциально поступает в полость емкости 1. Воде вместе с наполнителем 3 в емкости 1 придается интенсивное вращательное движение. Наполнитель 3, как правило, представлен или жидкими комплексными удобрениями, или быстрорастворимыми минеральными удобрениями, или рассолом природного минерала бишофит с химической формулой MgCl₂•6H₂O сульфатного типа с плотностью 1,2...1,4 т/м³, либо микроэлементами из шламов и отходов травильных растворов, или комплексных микродобавок, или гербецидов, или настоев трав или ботвы с.-х. растений.

Созданный при вращении удобрений (рассол) и воды маточный раствор по рукаву 32 и через соответствующий канал четырехходового крана 31 по трубопроводу 26 поступает в полость щелевого трубопровода 23, а затем - в полость емкости 21 фильтра 2. Нейтральным фильтрационным материалом 22 в емкости 21 улавливаются шлам и нерастворимый осадок из маточного раствора наполнителя 3. Очищенная вода с растворенными в ней макро- и микроэлементами удобрений по коммуникационной сети направляется в корпус трехходового крана 18. При том же положении коронки с Т-образным указателем в корпусе крана 18 питательная смесь с очищенной водой по ранее описанной технологии подается к корням возделываемых растений или древесных насаждений.

3. Удаление продуктов загрязнения из осадочных камер 28 напорных гидроциклонов 5, 6 и 7 производят следующим образом.

Для удаления растительных примесей, минерального сора и взвесей из осадочной камеры 28 гидроциклона 5 при работающей насосной станции достаточно открыть вентиль 11 (см. схему). В этом случае вместе с неочищенной водой описанные продукты загрязнения подаются в трубопровод сети 29 для полива напуском. Вода вместе с сором выводится на плантации виноградника, плодовых на карликовых подвоях или плодово-ягодниковых кустарников, выполненных линейно-протяженными на шпалерной основе.

Для удаления взвесей и мелкодисперсного шлама из осадочных камер 28 гидроциклонов 6 и 7 оператору необходимо последовательно открыть вентили 13, 14, 15 и 16. Очищенной водой взвеси и шлам из камер 28 подаются в сеть 29 для отвода за пределы фильтра 2. Перевод гидроциклонов 5, 6 и 7 в рабочий режим осуществляется закрытием вентилей 11, 13, 14, 15 и 16.

4. Удаление кольматажа из емкости 21 фильтра 2 производят следующим образом. При длительной работе фильтра 2 поры и пустоты в фильтрационном материале 22 заполняются шламом, взвесями, микроорганизмами, водорослями. В этом случае резко возрастает гидравлическое сопротивление фильтра 2. Удаление продуктов кольматажа оператор, обслуживающий систему капельного орошения, производит следующим образом.

Коронку с Х-образным указателем четырехходового крана 31 возвращают в исходное положение. Требуемое положение коронки крана 31 показано на чертеже. Вентиль 12 должен быть полностью открыт. Далее оператор открывает вентиль 11 гидроциклона 5, установленный под осадочной камерой 28.

Коронку с Т-образным указателем трехходового крана 17 поворачивают на угол 90^o против часовой стрелки. Коронку с аналогичным указателем трехходового крана 18 от исходного положения поворачивают на угол 180^o от исходного положения. При закрытых вентилях 13 и 15 весь поток воды от насосной станции по входному патрубку 4 направляется сначала в корпус крана 17, а далее через сгон 40 - в полость трехходового крана 18. Из крана 18 вода поступает в закольцованную коммуникационную сеть 10, а из нее - в полости щелевых трубопроводов 24, уложенных в донной части емкости 21 под фильтрационным материалом 22. За счет давления воды мельчайшие взвеси и шлам из пор водопроницаемого нетканого материала на поверхностях трубопроводов 24 и из пустот песчаного наполнителя и щебня вымываются противотоком в незаполненную полость емкости 21. Взвеси, шлам, наносы из пор фильтрационного материала 22 и его поверхности водяными потоками через щели трубопровода 23 выводятся за пределы фильтра 2 и сбрасываются посредством трубопровода 26 в емкость гидроциклона 5. Грязная вода с описанными продуктами с поверхности сетчатого экрана 30 сначала подается в осадочную камеру 28, а затем выводится в сеть 29 для полива напуском. Перевод фильтра 2 в режим очистки воды производят в обратном порядке.

5. В ранневесенний период при посадке рассады, в летний период при суховеях и высокой температуре в корнеобитаемом слое до +65^oС, в осенний период при влагозарядковых поливах осуществляют подачу транзитом воды от насосной станции в магистральный трубопровод 25. Для этого оператору достаточно коронку крана 17 повернуть на угол 90^o против часовой стрелки, коронку крана 18 на угол 90^o по часовой стрелке, а коронки кранов 19 и 20 - на угол 180^o. Вода из корпуса крана 17 по сгонам 40, 41, 42, через коронки кранов 18, 19 и 20 транзитом поступает в магистральный трубопровод 25.

6. Для полива части овощных культур, ягодников и кустарников напуском оператор открывает вентиль 11 гидроциклона 5 и закрывает вентиль 12 трубопровода 12.

7. Орошение капельницами очищенной водой при соответствующей в ней доле католита производят следующим образом.

При работающем фильтре 2 вентиль 13 плавно открывают. Очищенная вода поступает в полость гидроциклона 6. Сетчатым экраном 30 улавливаются мельчайшие частицы взвесей и шлама. Отфильтрованная вода поступает в камеры электролизера 8. При поданном напряжении и токе на анод 43 и катод 45 в анодной камере 35 и катодной камере 34, разделенных полупроницаемой диафрагмой 44, происходят следующие преобразования очищенной воды для получения анолита и католита. Анолит-анодно обработанная вода (рН 2,0÷5,0) с подкислением воды и анода. Католит-катодно-обработанная вода (рН 9,0-11,0) с подщелачиванием воды и катода.

Рассмотрим процесс униполярной электролитической и электростатической обработки протекающей воды в электролизере 8.

Представленная схема электролизера 8 в данной системе может работать в двух режимах: непрерывного действия на очищенной проточной воде и циклического, периодического действия, работающие с фиксируемыми объемами жидкости в электролизерах 8 и 9.

Основными процессами получения католита и анолита являются ввод электронов из катода в воду и удаление их из воды у анода. Переход электронов через межфазную границу "электрод - жидкость" сопровождается электрохимическими реакциями, среди которых основной является разложение молекул воды. На катоде протекает реакция восстановления воды, которая описана уравнением
2H₂O+2e-->H₂+2OH^-.

Образовавшийся в процессе реакции гидроксид-ион может существовать в воде как в свободном виде, так и в виде гидратированных частиц состава H₃O₂ ^-, H₅O₃ ^-, H₇O₅ ^-, H₉O₇ ^- с продолжительностью жизни до нескольких десятков минут и различной реакционной способностью. В процессе самопроизвольного распада или взаимодействия гидроксид-иона с различными веществами может происходить его диссоциация, сопровождающаяся образованием гидративного электрона и свободного потенциала ОН⁰:
OH-->e_ag+OH^o.

Растворенный в воде кислород может восстанавливаться на катоде:
O₂+e-->O₂ ^-;
O₂+H₂O+2e-->HO₂ ^-+OH^-;
O₂+2H₂+2e-->H₂O₂+2OH^-.

Продукты электрохимических реакций в воде с низким значением окислительно-восстановительного потенциала и рН>9 (это показатели католита) сохраняются длительное время (от нескольких десятков минут до несколько часов), если отсутствует воздействие дестабилизирующих факторов, таких как перемешивание с воздухом, встряхивание, циклы нагрева - охлаждение и другие.

При переходе электрона от катода на ион гидроксония, присутствующий в воде благодаря ее частичной диссоциации (H₂O-->H⁺+OH^-) происходит образование свободного радикала Н^о:
H⁺+e-->H^o.

В результате дальнейшей рекомбинации возникает ряд высокоактивных продуктов, которые обеспечивают католиту свойства катализатора:
H^o+H^o-->H₂;
H^o+H₂O-->OH^o+H₂;
OH^o+OH^o-->H₂O₂;
H₂O₂+OH^o-->HO₂ ^o+H₂O;
H₂O₂-->H+HO₂ ^-.

Экспериментально подтверждено, что пероксид водорода обнаруживается в католите полярографически в концентрациях до 0,0001 моль/л в течение всего времени сохранения низкого значения окислительно-восстановительного потенциала (от -700 до -870 мВ) и высоких рН (9,5-12).

На аноде протекает известная реакция окисления воды с выделением кислорода
2H₂O-4e-->4H⁺+O₂.

В зависимости от микроусловий на поверхности анода протекают асимметричные реакции:
2H₂O-2e-->H₂O₂+2H⁺;
2H₂O-3e-->HO₂+3H⁺;
H₂O₂-e-->HO₂+H⁺.

Экспериментально и теоретически подтверждено, что самопроизвольный распад пероксида водорода в маломинерализованных анолите и католите включает следующие стадии:
H₂O₂+OH^--->HO₂ ^-+H₂O;
OH^-+HO₂ ^--->O₂ ²+H₂O;
O₂ ^2-+H₂O₂-->O₂ ^2-+OH^o+OH^o;
OH+H₂O₂-->H₂O.

Ионы гидроксила, образующиеся при частичной диссоциации воды, окисляются на аноде до нейтральной частицы свободного радикала ОН⁰
OH^--e-->OH^o.

В результате этого возникает цепь реакций рекомбинации радикалов:
OH^o+OH^o-->H₂O₂;
H₂O₂+OH^o-->HO₂+H₂O;
H₂O+HO₂ ^o-->H₂O+OH+O₂;
HO₂+H^o-->H₂O₂;
OH^o+OH^o-->H₂O+O;
O^o+O^o-->O₂;
HO₂-->H⁺+O₂ ^-;
H₂O₂+HO₂ ^--->H₂O+O₃+H^o.

Продукты этих реакций, обладающие высокой реакционной способностью, могут длительное время сохраняться в анолите, имеющем низкие значения рН (2÷4) и высокий окислительно-восстановительный потенциал (800-1200 мВ).

Если в воде, подвергающейся униполярной электрохимической обработке, растворены хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, то у катода образуются гидроксиды (NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂).

Гидроксиды кальция и магния частично выпадают в осадок. Растворимые гидроксиды щелочных металлов обуславливают низкую концентрацию в католите ионов водорода, т.е. высокое значение рН.

На поверхности анода наряду с окислением воды в хлоридных растворах может происходить выделение газообразного хлора (при наличии его в исходной воде):
2Cl^--2e-->Cl₂.

Хлор частично растворяется с образованием хлорноватистой и соляной кислот:
Cl₂+2H₂O-2e-->2HClO+2H⁺;
Cl₂+4OH^--2e-->2ClO^-+2H₂O;
Cl₂+H₂O-->HClO+HCl;
HClO-->ClO^-+H⁺.

Реакции протекают по разному в зависимости от рН, температуры и места взаимодействия реагентов: на поверхности электрода или в объеме анолита.

Хлорид-ионы, окисляясь на аноде, также превращаются в кислородсодержащие соединения хлора:
Cl^-+H₂O-2e-->HClO+H⁺;
Cl^-+2OH-2e-->ClO^-+H₂O.

Анализ представленных реакций и закономерность позволяют сделать вывод, что в зависимости от микроусловий на поверхности анода могут протекать реакции:
HClO+H₂O-2e-->HClO₂+2H⁺;
Cl₂+4H₂O-6e-->2HClO₂+6H;
Cl^-+H₂O-4e-->HClO₂+3H⁺;
ClO+2OH-2e-->ClO₂ ^-+H₂O;
Cl^-+4OH^--4e-->ClO₂ ^-+2H₂O;
HClO₂+H₂O-2e-->ClO₃ ^-+3H⁺;
ClO₂ ^-+2OH-2e-->ClO₃ ^-+H₂O;
ClO₂+H₂O-e-->ClO₃ ^-+2H⁺;
HClO₂-e-->ClO₂+H⁺;
Cl^-+2H₂O-6e-->ClO₃ ^-+6H⁺;
ClO₂+6H₂O-10e-->2ClO₃ ^-+12H⁺;
Cl^-+6OH^--6e-->ClO₃ ^-+3H₂O;
Cl^-+2H₂O-5e-->ClO₂+4H⁺;
Cl^-+4OH^--5e-->ClO₂+2H₂O;
ClO₃+H₂O-2e-->ClO₄ ^-+2H⁺;
ClO₃+2OH^--2e-->ClO₄ ^-+H₂O;
Cl₂+8H₂O-14e-->2ClO₄+16H⁺;
Cl^-+4H₂O-8e-->ClO₄+8H⁺;
Cl^-+8OH^--8e-->ClO₄ ^-+4H₂O.

Если в исходной воде присутствуют микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, то кислородные соединения хлора участвуют в реакциях католитического окисления биологических сред, усиливая тем самым биоцидную активность анолита хлоридных растворов. В анолитах такого типа (хлоридных) наибольшей биоцидностыо обладают активные свободные радикалы ClO^o, Cl^o, OH^o, источником которых может быть как HClO, так и ClO^-, причем, как показали эксперименты, наиболее высокая окислительная способность анолита в реакциях на границе раздела фаз (^s), например у оболочки бактериальной клетки (^sRH₂), проявляется в случаях, когда присутствуют обе формы:
HClO₂+Cl^sO^--->ClO^o+Cl^-+OH^o.

Распад промежуточного активированного комплекса ClO...S...HClO сопровождается образованием O, H⁺ и Cl^- на поверхности биополимера RH_2, что приводит к ее окислению. Активные радикалы Cl⁰ участвуют в реакциях образования атомарного кислорода и ОН⁰:
ClO^o+ClO^-+OH^--->Cl^-+2O^o+OH^o.

Из некоторых источников известно, что дальнейшее развитие цепи может происходить с участием образующегося атомарного хлора:
OH^o+Cl^--->Cl^o+OH^-.

Свободные радикалы и атомарный кислород взаимодействуют с веществами биополимеров, окисляя их:
RH₂+OH^o-->RH^o+H₂O;
RH₂+Cl^o-->RH^o+HCl;
RH₂+O^o-->RH^o+OH^o.

В ходе процесса возможно образование молекулярного кислорода путем рекомбинации двух его атомов или ClO-радикалов по бимолекулярной реакции второго порядка:
2ClO^o-->Cl₂+O₂.

Согласно современным представлениям о механизме реакции диспропорционирования и неравновесных растворах активного хлора, разложение кислородсодержащих соединений хлора происходит как по кислородному, так и по хлоратному маршрутам. В зависимости от рН среды эти процессы могут быть представлены следующими типами реакции:
2HClO-->2Cl^-+O₂+2H⁺;
pH=5,2
3HClO-->ClO₃ ^-+2Cl^-+3H⁺;
ClO^-+HClO-->2Cl²+O₂+H⁺;
pH=7,0
2ClO^-+HClO-->ClO₃ ^-+2Cl^-+H⁺.

В сильнощелочной среде (рН>12) наиболее достоверным является разложение активного хлора, которое протекает с образованием хлоратов по двухстадийному маршруту с замедленной стадией образования ClO₂ ^-:
ClO^-+ClO^--->ClO₂ ^-+Cl^-;
ClO₂+ClO^--->ClO₃ ^-+Cl^-
и с образованием кислорода
ClO^-+ClO^--->2Cl^-+O₂.

Соотношение кислорода и хлората, образующихся по приведенным выше уравнениям, постоянно, примерно 50% гипохлората идет на образование ClO₃ ^-, причем в области рН 7,0-7,4, наблюдается максимум образования. Этой области значений рН соответствует одинаковое содержание
HClO и ClO^-.

При электроактивации водных растворов минеральных удобрений из емкости 1, содержащих в себе такие макроудобрения, как азот, фосфор, калий имеют место следующие химические процессы:
в катодной зоне
H₂O+NH₄ ⁺+e^--->NH₄OH+H^o;
H₂O+NO₃ ^-+2e^--->NO₂ ^-+2OH^-,
в анодной зоне

H₂O+KCl-2e^--->HClO+K⁺+H⁺.

При электрохимической активации (ЭХА) воды образуются всевозможные свободные радикалы, ионы и вещества, которые не наблюдаются в обычной воде.

На низкие значения рН анолита влияет большое количество образующихся кислот (хлорноватная, хлорноватистая, соляная и др.), а такая высокая концентрация ионов водорода и гидроксония H₃O⁺, имеющая место быть в анодной полости электролизера 8(9) после активации.

На высокие значения рН католита влияет большое количество образующихся металлов, которые получаются из хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, высокая концентрация гидроксид-ионов и всевозможных гидративных частиц состава H₃O₂ ^-, H₅O₃ ^-, H₇O₅ ^-, H₉O₇ ^-. Все эти вещества образуются у катода 45 (в минусовой зоне электролизера 8 (9)).

Низкие значения окислительно-восстановительного потенциала или редокс-потенциала Rh католита объясняются наличием в активированных средах огромного количества свободных радикалов, отрицательных ионов, которые увеличивают общую проводимость раствора, что усиливает его окислительно-восстановительные свойства и придает католиту свойства катализатора.

Кислородные соединения хлора усиливают биоцидную активность анолита хлоридных растворов. Это объясняется наличием активных свободных радикалов ClO⁰, Cl⁰, OH⁰ и др.

Введение в активированную воду ионов минеральных удобрений усиливает окислительно-восстановительные свойства, получаемых растворов, значительно повышает рН католита (до 10,5) и снижает рН анолита (до 3,0), насыщает раствор свободными носителями заряда, что повышает проводимость растворов. Образующиеся при этом ионы питательных элементов, будучи в более доступной форме (нитрат-ионы, ионы аммония, гидрофосфат-ионы и ионы калия), очевидно, становятся более доступны и усвояемы для растений, одновременно с этим усиливая интенсивность окислительно-восстановительных процессов в них из-за низких значений Rh.

Калиброванная шайба на входном срезе трубопровода 36, соединяющего анодную полость 35 электролизера 8, поддерживает равное давление воды в анодной полости 35 и катодной полости 34. Католит из полости 34 электролизера 8 направляется через трехходовой кран 19 в магистральный трубопровод 25.

8. Орошение с.-х. растений капельцами системы подачи при подаче анолита происходит следующим образом.

При открытом вентиле 15 очищенная вода от взвесей из щелевого трубопровода 24 фильтра 2 по коммуникационной сети 10 направляется в полость высоконапорного гидроциклона 7. Очищенная вода по трубопроводу 39 подается в герметичную полость электролизера 9. Вода из гидроциклона 7 по трубопроводу 39 заполняет анодную камеру 37 и катодную камеру 38 электролизера 9. Калиброванная шайба на срезе трубопровода 39 в катодной камере 38 позволяет создать циркуляционные процессы через диафрагму 44. Предварительно очищенная вода подается под давлением 0,2...0,7 мПа в камеры 37 и 38. В катодной камере 38 вода получает окислительные свойства. От источника постоянного тока на анод 43 и катод 45 подается рабочее напряжение. Между анодом 43 и катодом 45 через воду, заполнившую анодную 37 и катодную 38 камеры и пористую диафрагму 44, замыкается электрическая цепь и возникает электрический ток. Под действием электрического тока происходит электрохимическая обработка воды с растворенными в ней солями (электролиз). Под действием электролиза слабоминерализованная вода, поступающая в катодную камеру 38, приобретает восстановительные свойства (значение рН 10-12, окислительно-восстановительный потенциал -500... -700 мВ). Катодно-обработанная вода (католит) вместе с водородом, образующимся на катоде 45 в процессе электролиза, сбрасывается из катодной камеры 38 в сеть 29 для полива напуском.

В анодной камере 37 электролизера 9 на аноде 43 в процессе электролиза раствора минеральных удобрений из емкости 1 выделяются хлор и кислород. Пузырьки газов поднимаются в верхнюю часть анодной камеры 37 и через выходной трубопровод вместе с анолитом поступают в корпус трехходового крана 20, а далее - в магистральный трубопровод 25. Подача оросительной воды вместе с анолитом позволяет проводить профилактическое орошение овощей и других культур.

9. При открытых вентилях 13 и 15 и работающих электролизерах 8 и 9 производится подача католита и анолита в магистральный трубопровод 25. Технология орошения овощных культур в условиях орошения с использованием активированной воды и водных растворов минеральных удобрений с соотношением католита и анолита как 4:1 с чередованием одного полива указанной смесью на два полива очищенной в фильтре 2 показал прибавку урожая овощных культур от 18 до 46%.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: средства, - фильтр + гидроциклоны + электролизеры -, воплощающие заявленное изобретение при его осуществлении, предназначены для использования в сельском хозяйстве, орошаемом земледелии и сельскохозяйственном машиностроении;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Формула изобретения

Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении, содержащая емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, питательный наполнитель и входной патрубок воды, отличающаяся тем, что она снабжена высоконапорными гидроциклонами, диафрагменными электролизерами, коммуникационной сетью, запорными элементами в виде вентилей и средствами управления технологическим процессом в виде последовательно смонтированных в гидравлической сети трехходовых кранов, фильтр для очистки воды выполнен в виде горизонтально установленной емкости, заполненной нейтральным фильтрационным материалом в виде послойно уложенных в верхнем горизонте доломитового щебня с размером зерна 5-25 мм слоем 150-300 мм и в нижнем горизонте кварцевого песка с размером зерна 1-5 мм слоем 300-600 мм, при этом объемы емкости и фильтрационного материала соотносятся как 1:(0,3...0,6), а в полости емкости над и под фильтрационным материалом смонтированы щелевые трубопроводы подвода и отвода воды, к тому же поверхности нижних щелевых трубопроводов покрыты нетканым водопроницаемым материалом, упомянутый верхний щелевой трубопровод фильтра гидравлически связан трубопроводом с высоконапорным гидроциклоном для очистки воды, поданной под рабочим давлением по входному патрубку через трехходовой кран от насосной станции в полость гидроциклона, названный гидроциклон снабжен осадочной камерой для сбора продуктов загрязнения, вентилем для их отвода в сеть для полива напуском и в его полости сетчатым экраном в виде полого усеченного конуса, направленного широким основанием в сторону трубопровода связи гидроциклона с верхним щелевым трубопроводом фильтра, части этого трубопровода соединены между собой вентилем и параллельно ему четырехходовым краном, связанного рукавами с емкостью для подготовки питательного раствора, а описанные выше щелевые трубопроводы, уложенные под фильтрационным материалом в полости фильтра, посредством коммуникационной сети и трехходового крана связаны с магистральным трубопроводом для подачи очищенной воды в капельницы через магистральный трубопровод системы капельного орошения, к тому же упомянутая коммуникационная сеть посредством вентилей и напорных гидроциклонов гидравлически параллельно связана с камерами диафрагменных электролизеров, катодная полость первого из них гидравлически связана посредством трехходового крана с магистральным трубопроводом системы капельного орошения, а анодная полость - с сетью для полива напуском, при этом камера второго электролизера с магистральным трубопроводом и сетью для полива напуском соединены в обратном порядке, к тому же трехходовые краны высоконапорного гидроциклона, фильтра и электролизеров с входным патрубком и магистральным трубопроводом последовательно соединены сгонами равного проходного сечения.

РИСУНКИ

Рисунок 1