Способ очистки дренажного стока и устройство для его осущеcтвления
Владельцы патента RU 2505486:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к очистке дренажного стока и может быть использовано для получения дополнительных объемов чистой воды для оросительной мелиорации. Предварительно в сбросном канале скашивают сорную растительность до уровня воды и оставляют ее для просушки. После высушивания выбирают растения тростника и камыша. Выбранные растения используют в качестве сорбента. Сорбентом заполняют сетку фильтрующей кассеты кассетоудерживающего устройства. В русле сбросного канала монолитно закрепляют устройство, содержащее сорбент, и пропускают через него дренажный сток. Скашивание растений и замену фильтрующей кассеты выполняют при переходе растения риса из одной фазы вегетации в другую. Изобретение позволяет улучшить мелиоративное состояние почвы и экологическую ситуацию на рисовых полях за счет уменьшения суффозии и выноса питательных веществ из почвы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Изобретения относятся к очистке дренажных стоков и могут быть использованы в водоохранных мероприятиях при получении дополнительных объемов чистой воды для оросительной мелиорации.
Известен способ очистки сточных вод от пестицидов (пат. RU №2060961, C02F 1/58, 27.05.1996). По данному способу очистка сточных вод от пестицидов осуществляется путем введения в воду активного угля и отстаивания.
Недостатком данного способа является неравномерность внесения в воду активного угля, а, следовательно, и очистки сточных вод. Низкая эффективность распыления наземными опрыскивающими агрегатами и с помощью авиации.
Известно сооружение для очистки коллекторно-дренажных и сточных вод (пат. RU 2062634, B01D 36/04), возводящееся на трассе открытого коллекторно-дренажного канала, состоящее из последовательно установленных отстойников и сорбционных фильтров, выполненных в виде колодцев, оснащенных съемными сетчатыми емкостями, заполненными сорбентом. Недостатком данного сооружения является дороговизна используемого сорбента: модифицированного аргиллита.
Известен способ очистки дренажного стока и устройство для его осуществления (пат. RU №2091538, Е02В 11/00, 27.09.1997). По данному способу очистка дренажного стока осуществляется с помощью механического удерживания примесей с последующим удалением остатков пестицидов путем пропуска стока через волокнистый материал.
Недостатками данного способа являются большие трудозатраты на гранулирование сапропеля, обработку волокнистого фильтрующего материала глиноземом, изготовление фильтрующего патрона и извлечение из него волокнистого фильтрующего материала.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ очистки дренажного стока и устройство для его осуществления (пат. RU №2401804, C02F 1/28, B01D 25/02, B01D 39/06, Е02В 11/00, C02F 103/10, 20.10.2010). По данному способу удаление механических примесей, органических веществ, ионов тяжелых металлов, а также избытка солей в дренажно-сбросном канале путем пропускания дренажного стока через закрепленную в русле дренажно-сбросного канала фильтрующую матрицу, содержащую сорбенты в следующей последовательности, с учетом занимаемого объема сорбентов в фильтрующей матрице: ракушечник - 50%, глауконитовый песок - 30%, керамзит - 20%. Фильтрующая матрица выполнена в виде жесткого металлического каркаса из стального уголка, дно и боковые грани которого покрыты листовой сталью. С рабочей стороны, обеспечивающей пропускание дренажного стока, каркас оборудован сороудерживающей решеткой. Каркас содержит три вставленные съемные кассеты с сорбентами, расположенные в определенной последовательности по пути прохождения дренажного стока: ракушечник, глауконитовый песок, керамзит. Каждая съемная кассета представляет собой металлический корпус из стального уголка, дно и боковые грани которого покрыты листовой сталью. Корпус кассеты оборудован по рабочим сторонам латунными сетками, с прикрепленными на них изнутри волокнистым фильтрующим материалом, и имеет по периметру две стяжки в виде полос листовой стали, выполняющих роль ребер жесткости, с монтажными петлями.
Недостатками данного способа являются большие трудозатраты на изготовление матрицы, ее эксплуатацию и обработку.
Техническим результатом изобретения является очистка дренажного стока от механических примесей и избытка солей путем пропуска его в сбросном канале через сорбент (высушенные тростник и камыш), улучшение мелиоративного состояния почв и экологической ситуации на рисовых полях за счет уменьшения суффозии и выноса питательных веществ из почвы, снижение себестоимости и повышение урожайности риса.
Технический результат достигается тем, что в известном способе очистки дренажного стока, включающем пропускание дренажного стока через фильтрующую кассету с сорбентом, установленную в русле сбросного канала оросительной системы, согласно изобретению дренажный сток пропускают через съемную фильтрующую кассету, установленную в сбросном канале рисовой оросительной системы, и заполненную сорбентом, представляющим собой высушенные растения тростника и камыша, отобранные из сорной растительности, произрастающей в упомянутом сбросном канале, которая предварительно скошена до уровня воды в сбросном канале в период перехода растений риса из одной фазы вегетации в другую, причем замену фильтрующей кассеты, используемой для очистки, также производят при переходе растений риса из одной фазы вегетации в другую.
Технический результат достигается также тем, что устройство для осуществления способа по п.1 выполнено из кассетоудерживающего устройства, монолитно закрепленного в русле сбросного канала рисовой оросительной системы, уровень его установки составляет не менее максимального уровня воды в сбросном канале, при этом упомянутое устройство оснащено пазами для установки фильтрующей кассеты, выполненной из жесткого металлического каркаса с закрепленной на нем металлической сеткой, заполненной высушенными растениями тростника и камыша.
Новизна заявляемого изобретения обусловлена очисткой сточных вод с помощью фильтрующей кассеты, металлическая сетка которой полностью заполнена скошенными и высушенными растениями тростника и камыша, используемыми в качестве сорбента.
Скашивание сорной растительности при переходе из одной фазы вегетации риса в другую позволяет управлять проточностью и уровнем воды в сбросном канале рисовой системы, а, следовательно, и положением депрессионной кривой, что способствует экономии оросительной воды и электроэнергии, улучшению экологической ситуации на рисовой оросительной системе и повышению урожайности риса. Кроме того, скашивание позволяет снизить фильтрационные потери оросительной воды из рисового чека, уменьшить потери на транспирацию.
Высушивание растений тростника и камыша выполняется для улучшения условий фильтрации через них и увеличения степени их устойчивости к процессам гниения, что позволит качественно очистить дренажный сток.
При прохождении дренажного стока через фильтрующую кассету происходит очистка его от находящихся в нем механических примесей путем их задержания на фильтрующей поверхности. Снижение избытка соединений солей происходит за счет фитосвойств растений тростника и камыша, что позволит качественно очистить дренажный сток.
Использование в фильтрующей матрице высушенных растений тростника и камыша способствует снижению в дренажном стоке механических примесей и избытка соединений солей, уменьшению фильтрационного оттока оросительной воды с рисового чека путем создания подпора в дренажном канале заявляемым устройством, а, следовательно, снижению потерь оросительной воды, уменьшению суффозии и выноса питательных веществ из пахотного горизонта чека. После замены в фильтрующей кассете растений тростника и камыша, их вносят на рисовые чеки, тем самым обогащая почву органическими веществами, и повышая мелиоративное состояние почвы.
Изобретение иллюстрируется: фиг.1 - фрагмент сбросного канала, фиг.2 - разрез А-А сбросного канала.
Устройство для очистки дренажного стока включает кассетоудерживающее устройство 4 с пазами 5 (фиг.1), монолитно установленное в русле дренажно-сбросного канала [дно сбросного канала - 1, откос сбросного канала - 2, максимальный уровень воды в сбросном канале - 3 (фиг.1, 2)], и съемную фильтрующую кассету 6 (фиг.1, 2), выполненную из жесткого металлического каркаса 7 (фиг.2), с закрепленной на нем металлической сеткой 8 (фиг.2), при этом металлическую сетку фильтрующей кассеты полностью заполняют сорбентом 9 (фиг.2), в качестве которого используют высушенные растения тростника и камыша.
Способ осуществляют при помощи устройства следующим образом.
С начала вегетации риса осуществляется подача воды из распределителя на рисовые чеки, сопровождающаяся оттоком фильтрационных вод из чеков в сбросные каналы и повторным их использованием для затопления чеков. В русле сбросного канала 1,3 (фиг.1) монолитно закрепляют кассетоудерживающее устройство 4 (фиг.1) с пазами 5 (фиг.1) для фильтрующих кассет 6 (фиг.1, 2). Причем предварительно в сбросном канале скашивают сорную растительность до уровня воды и оставляют ее для просушки. После высушивания выбирают растения тростника и камыша и полностью заполняют им сетку 8 (фиг.2) фильтрующей кассеты 6 (фиг.2), которую устанавливают в кассетоудерживающее устройство 4 (фиг.2), чем снижают отток фильтрационной воды и очищают дренажный сток от находящихся в нем механических примесей и избытка соединений солей. При этом скашивание и замену фильтрующей кассеты 6 выполняют при переходе растения риса из одной фазы вегетации в другую.
Пример осуществления способа.
Испытания способа очистки дренажного стока и устройства для его осуществления проводилось в Краснодарском крае ЗАО «Черноерковское» Славянского района.
Весной, с начала вегетации риса, перед подачей воды на рисовые чеки в русле сбросного канала монолитно закрепляют кассетоудерживающие устройство с пазами, перекрывающее пространство между откосами канала и боковыми гранями фильтрующей кассеты. Уровень кассетоудерживающего устройства должен быть не ниже максимального уровня воды в сбросном канале. Фильтрующую кассету изготавливают на монтажной площадке. Фильтрующая кассета выполняется в виде жесткого металлического каркаса, на котором закрепляют сетку.
Предварительно скашивают сорную растительность до уровня воды в сбросном канале рисовой оросительной системы и оставляют для просушки. После высушивания выбирают растения тростника и камыша и полностью заполняют ими сетку фильтрующей кассеты. Причем скашивание и замену фильтрующей кассеты выполняют при переходе растения риса из одной фазы вегетации в другую. Съемные фильтрующие кассеты с сорбентом доставляют автотранспортом и вставляют в фильтрующую матрицу автокраном. Затем осуществляют подачу воды из распределителя на рисовые чеки. Дренажный сток, проходя через фильтрующую кассету, очищается от находящихся в нем механических примесей и избытка соединений солей.
Установка оптимального расстояния между устройствами для очистки дренажного стока в сбросном канале (в ЗАО «Черноерковское» Славянского района при данных местных природно-климатических условиях) выполнялась: через 50 м (1-й вариант), 100 м (2-й вариант) и 150 м (3-й вариант).
Данные по результатам химического анализа дренажного стока по вариантам после прохождения через устройство представлены в таблице 1.
По полученным результатам химического анализа дренажного стока установлено, что вариант №1 (расстояние между устройствами для очистки дренажного стока 50 м) для данных местных природно-климатических условий рисового хозяйства является наиболее эффективным, то есть лучшая очистка дренажного стока происходит при размещении заявляемого устройства на расстоянии 50 м друг от друга.
По полученным результатам химического анализа дренажного стока установлено, что вариант №1 (расстояние между устройствами для очистки дренажного стока 50 м) для данных местных природно-климатических условий рисового хозяйства является наиболее эффективным, то есть лучшая очистка дренажного стока происходит при размещении заявляемого устройства на расстоянии 50 м друг от друга.
Для оценки изменения мелиоративного состояния почв были взяты почвенные образцы с рисовых чеков 166(1), 166(2), 168(1), 168(2), 169(1), 169(2), анализ которых показал эффективность в сравнении с контролем заявляемого способа очистки дренажного стока и устройства для его осуществления (таблица 2).
| Таблица 1 | |||||||||
| Химический состав дренажного стока по вариантам после прохождения через устройство | |||||||||
| Химический состав воды | Вариант №3 (150 м) | Вариант №2 (100 м) | Вариант №1 (50 м) | Без устройства (контроль) | |||||
| мг/л | мг/экв. | мг/л | мг/экв. | мг/л | мг/экв. | мг/л | мг/экв. | ||
| Анионы | НСО'3 гидрокарбонат | 622 | 10,2 | 732 | 12,0 | 756 | 12,4 | 869 | 14,3 |
| Сl'3 | 408 | 11,5 | 252 | 7,1 | 51 | 1,44 | 421 | 13,8 | |
| SO''4 | 1215 | 25,32 | 1364 | 28,42 | 140 | 2,92 | 1796 | 37,42 | |
| Сумма анионов | - | 47,02 | - | 47,52 | - | 16,76 | - | 65,52 | |
| Катионы | Са'' | 456 | 22,8 | 360 | 18,0 | 188 | 9,4 | 632 | 31,61 |
| Mg'' | 133 | 11,1 | 152 | 12,65 | 46 | 3,8 | 146 | 12,20 | |
| Na' | 300 | 13,04 | 381 | 16,56 | 80 | 3,48 | 489 | 21,26 | |
| К' | 3 | 0,08 | 12 | 0,31 | 3 | 0,08 | 17 | 0,45 | |
| Сумма катионов | - | 47,02 | - | 47,52 | - | 16,76 | - | 65,52 | |
| Другие показатели | рН | 7,0 | 7,0 | 7,2 | 7,3 | ||||
| СO2 | 14 | 0,32 | 21 | 0,48 | 4 | 0,08 | 38 | 0,89 | |
| Сухой остаток | 2900 | - | 3060 | - | 1021 | - | 4119 | - | |
| Сумма ионов | 3137 | - | 3253 | - | 1260 | - | 4370 | - |
1. Способ очистки дренажного стока, включающий пропускание дренажного стока через фильтрующую кассету с сорбентом, установленную в русле сбросного канала оросительной системы, отличающийся тем, что дренажный сток пропускают через съемную фильтрующую кассету, установленную в сбросном канале рисовой оросительной системы, и заполненную сорбентом, представляющим собой высушенные растения тростника и камыша, отобранные из сорной растительности, произрастающей в упомянутом сбросном канале, которая предварительно скошена до уровня воды в сбросном канале в период перехода растений риса из одной фазы вегетации в другую, причем замену фильтрующей кассеты, используемой для очистки, также производят при переходе растений риса из одной фазы вегетации в другую.
2. Устройство для осуществления способа по п.1 выполнено из кассетоудерживающего устройства, монолитно закрепленного в русле сбросного канала рисовой оросительной системы, уровень его установки составляет не менее максимального уровня воды в сбросном канале, при этом упомянутое устройство оснащено пазами для установки фильтрующей кассеты, выполненной из жесткого металлического каркаса с закрепленной на нем металлической сеткой, заполненной высушенными растениями тростника и камыша.
