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

 

Изобретение используется в сельском хозяйстве при капельном орошении сельскохозяйственных культур, садов, виноградников и т.п. насаждений. Система включает насосную станцию, емкость для питательного раствора, фильтр, манометры, запорную арматуру, магистральный трубопровод, сеть распределительных и снабженных капельницами поливных трубопроводов. Фильтр представлен в виде горизонтально установленной емкости с соотношением диаметра к ее длине 1:(1,3-10). Емкость снабжена ярусно смонтированными дренажными трубами из коррозионно-стойкого материала. Поверхности дренажных труб нижнего яруса покрыты фильтрационным материалом. Трубы размещены в донной части емкости под слоем инертного наполнителя мощностью 400-1000 мм. Размер зерен наполнителя - 1-5 мм. Внешний патрубок дренажной трубы верхнего яруса гидравлически связан с высоконапорным гидроциклоном. Гидроциклон в своей донной части снабжен сборником шлама и вентилем для его выпуска. В полости гидроциклона смонтирован сетчатый экран. Концы дренажных труб нижнего яруса соединены посредством коллектора с фильтром тонкой очистки воды. Изобретение позволяет повысить степень очистки воды, эксплуатационную надежность, упростить конструкцию системы. 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к орошаемому земледелию с системами для капельного орошения.

Известен напорный гидроциклон, включающий корпус, сливную камеру для отвода очищенной воды, воздушный патрубок, трубопровод для тангенциальной подачи в корпус неочищенной воды, шламовую камеру и вентиль для удаления шлама (см. книгу авторов Скирдов И.В., Пономарев В.Т. Очистка сточных вод в гидроциклонах. - М.: Стройиздат, 1975. – 176 c. - c. 34, рис. 1.19).

К недостаткам описанного высоконапорного гидроциклона к решаемой нами технической проблеме относятся низкое качество очистки воды, не удовлетворяющей требованиям степени ее очистки в условиях орошения капельницами.

Известна система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву для капельного орошения, включающая насосную станцию, емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, манометры, запорную арматуру, магистральный трубопровод, сеть распределительных и снабженных капельницами поливных трубопроводов, причем фильтр представлен батареями вертикально установленных цилиндрических емкостей, полости которых заполнены фильтрационным материалом (см. рекламный проспект EURODRIP IRRIGATION SYSTEMS).

К недостаткам данной системы в сложившихся экономических условиях и видах хозяйствования в сельском хозяйстве относятся недопустимо высокая цена этой системы для потребителя (пользователя), большие габариты и металлоемкость фильтра.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту по функциональному назначению и количеству общих существенных отличительных признаков относится 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 питательного раствора, имеющий проходной патрубок, соединяющий емкость с резервуаром, откуда вода самотеком поступает в резервуар, а в нижней части резервуара размещены 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 A 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, принятой нами в качестве наиближайшего аналога, относятся малая производительность из-за вертикального размещения каждого фильтра, низкая степень очистки воды от наносов и взвесей, неоправданное усложнение конструкции и низкая эксплуатационная надежность всей системы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, расширение функциональных возможностей системы подготовки воды и подачи питательной смеси в почву для капельного орошения.

Технический результат - повышение производительности и степени очистки поливной воды.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной системе подготовки воды и подачи питательной смеси в почву для капельного орошения, включающая насосную станцию, емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, манометры, запорную арматуру, магистральный трубопровод, сеть распределительных и снабженных капельницами поливных трубопроводов, согласно изобретению фильтр в виде горизонтально установленной емкости с соотношением диаметра к ее длине 1:(1,3-10) снабжен ярусно смонтированными дренажными трубами из коррозионно-стойкого материала, при этом поверхности дренажных труб нижнего яруса покрыты слоем фильтрационного материала и размещены в донной части емкости под слоем песчаного наполнителя мощностью 400-1000 мм с размерами зерен кварцевого песка 1-5 мм, а внешний патрубок дренажной трубы верхнего яруса гидравлически связан с высоконапорным гидроциклоном, снабженным в его полости сетчатым экраном и в донной части сборником шлама и вентилем для его выпуска, при этом концы дренажных труб нижнего яруса соединены посредством коллектора с фильтром тонкой очистки воды.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично в аксонометрическом изображении представлена система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву для капельного орошения.

Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву для капельного орошения включает источник воды 1, насосную станцию 2, емкость 3 для подготовки питательного раствора, фильтр 4, манометры 5, 6, 7, 8 и 9, запорную арматуру в виде вентилей 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17, магистральный трубопровод 18, сеть распределительных трубопроводов 19, поливных трубопроводов 20 и капельниц 21.

Фильтр в виде горизонтально установленной емкости 22 с соотношением диаметра к ее длине 1:(1,3-10) снабжен ярусно смонтированными дренажными трубами 23 и 24 из коррозионно-стойкого материала. Трубы 24 нижнего яруса взаимно соединены коллектором 25. Поверхности дренажных труб 24 нижнего яруса покрыты слоем фильтрационного материала. Трубы 24 размещены в донной части емкости 22, например, под слоем песчаного наполнителя мощностью 400-1000 мм с размерами зерен кварцевого песка 1-5 мм.

Внешний патрубок 25 дренажной трубы 23 верхнего яруса гидравлически связан с высоконапорным гидроциклоном 27. Он снабжен v своей донной части сборником 28 шлама и вентилем 17 для его выпуска. В полости высоконапорного гидроциклона смонтирован сетчатый экран. Концы дренажных труб 24 соединены посредством коллектора 25 и водоотвода 29 с фильтром 30 тонкой очистки воды.

Высоконапорный гидроциклон 27 водоотводом 31 через вентиль 14 связан с внешним патрубком 26 дренажной трубы 23 верхнего яруса. Емкость 3 для подготовки питательного раствора рукавами 32 и 33 через вентили 12 и 13 соединена с водоотводом 31 и внешним патрубком 26. На выходе из фильтра 30 установлен счетчик 34 для учета очищенной воды. В сети подачи очищенной воды в капельницы 21 между магистральным трубопроводом 18 и распределительным трубопроводом 19 перед манометром 9 установлен регулятор 35 давления воды.

Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву для капельного орошения функционирует следующим образом.

Работу системы рассмотрим для случаев очистки воды, подачи растворенных питательных элементов вместе с очищенной водой, удаления продуктов загрязнения из фильтра.

Неочищенную воду из открытого водоема или из другого источника 1 насосной станцией 2 через вентили 10 и 11 подают в полость гидроциклона 27. При тангенциальной подаче воды в полость гидроциклона 27 за счет центробежных сил взвеси и примеси прижимаются к внутренней поверхности циклона 27 и плавно оседают в направлении сборника 28 шлама. По мере накопления продуктов загрязнения в сборнике 28 шлам через вентиль 17 удаляют за пределы расположения фильтра. Сетчатый экран в полости гидроциклона 27 исключает захват взвесей потоком воды в водоотвод 31. Пройдя первую ступень очистки, вода под давлением по верхней дренажной трубе 23 подается в полость емкости 22. Горизонтальное расположение емкости 22 позволяет в 3-8 раз увеличить пропускную способность фильтра. Очищенная вода, пронизывая толщи инерционного фильтрационного материала, т.е. слой кварцевого песка с размерами зерен 1-5 мм, в своих порах задерживает взвеси и грубо диспергированные примеси. Пройдя вторую ступень очистки, очищенная вода под давлением поступает к слою фильтрационного материала, наложенному охватом на поверхности нижних дренажных труб 24. Мелкие взвеси размером 1×10^-5 см в третьей ступени очистки задерживаются этим материалом. Из дренажных труб 24 вода перемещается в корпус фильтра 30 тонкой очистки. Пройдя четвертую ступень очистки, очищенная вода через счетчик 32 направляется в магистральный трубопровод 18. Магистральный трубопровод 18, как правило, укладывают в канаву. Из распределительных трубопроводов 19 в капельницу 21 вода поступает от поливных трубопроводов 20. Таким образом очищенная вода поступает через капельницу 21 на поверхность орошаемого участка и адресно к корням растений.

Для подкормки растений минеральными удобрениями оператор их засыпает в емкость 3 и закрывает ее крышку. При открытых вентилях 12 и 13 и прикрытом вентиле 14 маточный раствор из емкости 3 поступает в полость емкости 22. Шлам и другие взвеси удерживаются инертным фильтрационным материалом, т.е. слоем песка. Вода и микроэлементы с удобрениями подаются через систему водоподачи в капельницы 21.

Длительная работа фильтра в режиме очистки воды приводит к кольматации верхнего слоя песчаного наполнителя в емкости 22 и слоя фильтрационного материала на поверхностях нижних дренажных труб 24. Для этой цели оператор поток очищенной воды после высоконапорного гидроциклона 27 вентилем 16 направляет в полости дренажных труб 24. При подаче этой воды под рабочим давлением мельчайшие взвеси и наносы с поверхности сетчатых материалов и из всего объема песчаной подушки вымываются в обратном порядке. Вода вместе с взвесями через открытый вентиль 15 сбрасывается в сеть для ее отвода за пределы емкости 22 или полива напуском.

Таким образом, описанная совокупность существенных отличительных признаков обеспечивает достижение поставленной задачи и получение объявленного технического результата.

Формула изобретения

Система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву для капельного орошения, включающая насосную станцию, емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, манометры, запорную арматуру, магистральный трубопровод, сеть распределительных и снабженных капельницами поливных трубопроводов, отличающаяся тем, что фильтр в виде горизонтально установленной емкости с соотношением диаметра к ее длине 1:(1,3-10) снабжен ярусно смонтированными дренажными трубами из коррозионно-стойкого материала, при этом поверхности дренажных труб нижнего яруса покрыты фильтрационным материалом и размещены в донной части емкости под слоем инертного песчаного наполнителя мощностью 400-1000 мм с размерами зерен инертного наполнителя 1-5 мм, а внешний патрубок дренажной трубы верхнего яруса гидравлически связан с напорным гидроциклоном, снабженным в его полости сетчатым экраном и в одной части - сборником шлама и вентилем для его выпуска, при этом концы дренажных труб нижнего яруса соединены посредством коллектора и водоотвода с фильтром тонкой очистки воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1