СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ С МОДУЛЕМ АКТИВАЦИИ ОРОСИТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
SYSTEM OF DRIP IRRIGATION WITH MODULE OF IRRIGATION WATER ACTIVATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к системам капельного орошения.
Известна система капельного орошения, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию и оросительную сеть с капельницами, при этом система снабжена линейно-протяженными трубчатыми фильтрами, уложенными в грунте вдоль берега водоисточника и заглубленными под уровень грунтовых вод, а трубчатые фильтры сообщены с бассейном-отстойником, который выполнен закрытым (SU авторское свидетельство №1551285).
К недостаткам описанной системы относятся низкая эксплуатационная надежность трубчатых фильтров, засорение капельниц и отсутствие возможности изменения биологической активности, жизненной силы и энергетики оросительной воды.
Известна система капельного орошения, включающая источник водоснабжения, подводящую сеть, распределительную сеть и увлажнители с инъекторами, при этом на входе в каждый инъектор установлено гидравлическое сопротивление, а под ним, в стенке инъектора, выполнено отверстие, а каждый инъектор снабжен гидрозатвором, расположенным ниже отверстия, инъекторы подключены к увлажнителям через трубчатые вставки различной длины, а гидравлическое сопротивление выполнено в виде поплавкового регулятора уровня воды (SU авторское свидетельство №545305).
К недостаткам представленной системы относятся низкая эксплуатационная надежность, засорение капельниц солями в поливной воде и отсутствие возможности изменения биологической активности, жизненной силы и энергетики оросительной воды.
Известен также способ мелиорации почв, включающий подачу поливной воды через систему оросительных каналов и внесение ее в почву вместе со средствами химизации, установку электродов одной полярности в потоке поливной воды, а электродов другой полярности - в грунте и пропуск между ними постоянного электрического тока, при этом электроды одной полярности устанавливают в оросительном канале со стороны подачи в него поливной воды, а электроды другой полярности за пределами мелиорируемых площадей в зоне сброса грунтовых вод, а активированную воду одного знака и окислительно-восстановительного потенциала забирают из канала и подают дождеванием на почву до приведения рН ее к уровню оптимальному для сельскохозяйственной культуры (SU авторское свидетельство №1395213).
К недостаткам анализируемого способа относятся отсутствие возможности получения заданного окислительно-восстановительного потенциала в открытом водоисточнике и очень большие затраты электроэнергии.
Известна система капельного орошения, включающая водоисточник бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтр с манометрами, оросительную сеть и капельницы, при этом с большим диапазоном поливных норм группа капельниц гидравлически связана посредством соединительных трубок с водовыпуском, каждый из которых установлен вдоль поливного трубопровода оросительной сети, при этом водовыпуск имеет снабженный возможностью поворота вокруг оси симметрии смещения вдоль нее гидрозолотник со штоком управления, размещенный в полости корпуса посредством гильзы, а в ее полости между донной частью корпуса и торцевой частью гидрозолотника размещен упругий элемент на штоке управления, его свободный конец снабжен эксцентриком и рычагом управления, снабженная ниппелем крышка корпуса питающим трубопроводом соединена с поливным трубопроводом, на упомянутом корпусе ярусно с угловым смещением размещены ниппели, осевые каналы которых совмещены с радиально ориентированными каналами гильзы и золотника, названный гидрозолотник с выполненным в нем ярусными радиально ориентированными каналами связан посредством осевого и параллельно ему выполненными каналами с приемной полостью золотника (RU патент №2219760).
К недостаткам указанной системы капельного орошения относятся сложность конструкции, низкая эксплуатационная надежность и отсутствие возможности изменения биологической активности, жизненной силы и энергетики оросительной воды.
Известна 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, в которой 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 (RU патент №2219761).
К недостаткам системы относится сложность конструкции, ограниченные функциональные возможности и отсутствие возможности подачи воды заданного потенциала с повышенной биологической активностью и жизненной силой в оросительную сеть системы капельного орошения.
Известна система подготовки и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении, включающая гидравлически соединенные водоисточник, насосную станцию, емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, манометры, запорную арматуру, магистральный трубопровод, сеть распределительных и поливных трубопроводов, индивидуальные и/или групповые капельницы, при этом фильтр для очистки воды выполнен трехступенчатым: первая ступень для удаления минерального сора, растительных примесей и взвесей выполнена в виде гидроциклона, снабженного концентрично установленным в его полости самоочищающимся сетчатым фильтром и осадочной камерой для сбора продуктов загрязнения, вторая ступень тонкой очистки представлена в виде заполненной фильтрационным материалом, горизонтально установленной герметичной емкости с верхней щелевой и нижними дренажными трубами водораспределительной системы для перевода воды из гидроциклона и отвода в третью ступень для окончательной очистки, представленную в виде горизонтально установленного щелевого фильтра, емкость для подготовки питательного раствора гидравлически параллельно соединена в сеть между первой и второй ступенями фильтра, при этом последняя снабжена возможностью удаления кольматажа из горизонтально установленной емкости, а счетчик расхода очищенной воды обратной промывкой смонтирован за щелевым фильтром третьей ступени очистки оросительной воды. (RU патент на изобретение №2230451).
К недостаткам системы относятся отсутствие возможности повышения энергии, жизненной силы и биологической активности оросительной воды, сложность конструкции, возможность попадания взвешенных частиц в оросительные трубопроводы и засорение капельниц из-за отсутствия отстойника, а также засорение магистральных, распределительных, поливных трубопроводов и капельниц фитопланктоном.
Данная система принята нами в качестве ближайшего аналога.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение эксплуатационной надежности и обеспечение возможности изменения биологической активности жизненной силы и энергетики оросительной воды.
Технический результат - уничтожение болезнетворных микробов и с.-х. вредителей, а также повышение урожайности экологической чистой сельскохозяйственной продукции и ее качества.
Указанный технический результат достигается тем, что известная система капельного орошения с модулем активации оросительной воды, включающая гидравлически соединенные водоисточник, насосную станцию, фильтр, манометры, запорную арматуру, магистральный трубопровод, сеть распределительных и поливных трубопроводов, капельницы, согласно изобретению, снабжена водовоздушным баком-отстойником с осадочной камерой для сбора взвешенных частиц, модулем электроактивации оросительной воды, состоящим из источника постоянного тока и установки для электроактивации воды, электрически связанной с источником постоянного тока и имеющей переключатель потенциалов, при этом установка имеет подводящий трубопровод с внутренней винтовой направляющей поверхностью, имеющей левостороннюю направленность и трубопровод для отвода воды с положительным и отрицательным потенциалами, имеющий на внутренней поверхности винтовую направляющую с левосторонней направленностью и соединенный с магистральным трубопроводом, на котором гидравлически параллельно соединена в сеть емкость для подготовки питательного раствора, при этом установка для электроактивации воды включает коаксиально расположенные электроды с возможностью изменения положительного и отрицательного потенциалов, полупроницаемую обечайку между ними, выполненную из микропористой пластмассы, один из электродов, выполняющий функции корпуса, имеет форму полого цилиндра и изготовлен из нержавеющей стали или титана, внутри полого цилиндра, отделенный от его поверхности полупроницаемой обечайкой, установлен электрод, имеющий форму винтового шнека с навивкой против часовой стрелки, выполненный из нержавеющей стали или титана, для подвода положительного и отрицательного потенциала к электродам предусмотрены токопроводящие шины, корпус установки воды имеет присоединительные резьбовые наконечники, к которым подключаются подводящие и отводящие трубопроводы, выполненные из диэлектрического агрессивно устойчивого полиэтилена, корпус установки для электроактивации воды закрыт снаружи диэлектрическим кожухом.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема системы капельного орошения.
На фиг.2 - поперечный разрез установки для электроактивации воды.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Система капельного орошения и с модулем электроактивации оросительной воды включает водоисточник 1, в котором установлено водозаборное устройство 2. Оно оборудовано сороудерживающими и рыбозащитными сооружениями. Водозаборное устройство 2 соединено всасывающим трубопроводом, имеющим вакуумметр 3 с насосом 4. Производительность насоса 4 рассчитана на покрытие расхода воды для всей оросительной системы. Насос 4 имеет манометр 5, установленный на напорном трубопроводе 6, который соединен с гидроциклоном 7, оборудованным сетчатым фильтром 8. Гидроциклон 7 соединен трубопроводом 9 с фильтром тонкой очистки 10, выполненный в виде емкости, заполненной фильтрационным материалом. Фильтр тонкой очистки 10 подключен с помощью трубопровода 11 к водовоздушному баку-отстойнику 12, оборудованному манометром 13. Внутренняя полость водовоздушного бака 12 соединена подводящим трубопроводом 14 с установкой 15 для электроактивации воды. Установка 15 для электроактивации воды подключена к источнику 16 постоянного тока, который имеет переключатель 17 потенциалов. К трубопроводу 19 для отвода воды с заданным потенциалом с помощью запорной арматуры 19, 20 гидравлически параллельно соединена в сеть емкость 21 для подготовки питательного раствора, которая имеет запорный вентиль 22. Для контроля за давлением в магистральном трубопроводе предусмотрен манометр 23. Для подачи воды в систему капельного орошения предусмотрены распределительные трубопроводы 24 и поливные трубопроводы с капельницами 25. Гидроциклон 7 оборудован осадочной камерой 26 и запорной арматурой 27.
Водовоздушный бак-отстойник 12 имеет в нижней части осадочную камеру 28 с запорной арматурой 29 для удаления осадка. Подводящий трубопровод 14 соединен с установкой 15 для электроактивации воды с помощью резьбы 30. Во внутренней полости установки 15 для электроактивации воды установлен электрод 31, имеющий форму винтового шнека с навивкой против часовой стрелки и выполненный из нержавеющей стали или титана. Винтовой шнек 31 отделен от внутренней полости установки 15 для электроактивации воды полупроницаемой обечайкой 32, выполненной из диэлектрической микропористой пластмассы. Диаметр витков 33 шнека равен внутреннему диаметру полупроницаемой обечайки 32. Подвод электрического потенциала (положительного или отрицательного) к корпусу 15 выполнен с помощью шины 34, а к электроду 31 через витки 33 - с помощью шины 35 и проводника 36, изолированных от корпуса 15 диэлектрической втулкой 37. Трубопровод 19 для отвода воды соединен с корпусом 15 с помощью резьбы 38. Подводящий трубопровод 14 и трубопровод 15 для отвода воды изготовлены из диэлектрического полиолефина, модифицированного с повышенными радиационными характеристиками, или агрессивно-устойчивого полиэтилена. С наружной поверхности корпус 15 закрыт диэлектрическим кожухом 39.
Система капельного орошения с модулем активации оросительной воды работает следующим образом.
Забор воды осуществляется из водоисточника 1 насосной станцией 4, оборудованной водозаборным устройством 2 с сороудерживающей решеткой с рыбозащитным оголовком и вакуумметром 3 при положительной высоте всасывания. Необходимый напор в трубопроводе 6 контролируется манометром 5. Вода с заданным напором подается в гидроциклон 7, оборудованный сетчатым фильтром 8. Гидроциклон выполняет роль фильтра грубой очистки и оборудован осадочной камерой 26 и запорной арматурой 27, через которую удаляется осадок по мере его накопления. Из гидроциклона 7 по трубопроводу 9 предварительно очищенная вода подается в фильтр 10 тонкой очистки, где производится удаление из воды мелких примесей и взвесей. Из фильтра 10 очищенная вода подается в водовоздушный бак-отстойник 12, в котором взвеси осаждаются в камеру 28 и удаляются через запорную арматуру 29. В то же время водовоздушный бак-отстойник 12 поддерживает в системе трубопроводов заданное давление, которое контролируется манометром 13.
Из водовоздушного бака-отстойника 12 по подводящему трубопроводу 14 вода подается в установку 15 для электроактивации воды. При движении воды в трубопроводе 14 поток взаимодействует с внутренней винтовой направляющей поверхностью и приобретает вращательное движение против часовой стрелки. При вращении потока против часовой стрелки структура воды изменяется, ее энергия и жизненная сила увеличиваются.
Вращающийся поток поступает в установку 15 для электроактивации воды. При этом, если к шине 34 подведен положительный потенциал, а к шине 35 отрицательный потенциал, поток воды, протекающий во внутренней полости электроактиватора 15, взаимодействует с витками 33 шнека, скорость вращения потока увеличивается и отрицательный потенциал от витков 33 шнека передается потоку воды. При таком положении переключателя 17 потенциалов в трубопроводе 19 для отвода воды будет поступать католит. Отрицательно заряженная вода с повышенным окислительно-восстановительным отрицательным потенциалом и повышенной величиной водородного показателя рН католит при этом имеет повышенную биологическую активность и при взаимодействии с растениями увеличивает урожайность и качество сельскохозяйственной продукции. Повышение биологической активности оросительной воды обеспечивается дополнительно введением в оросительную воду питательного раствора удобрений из емкости 21 для подготовки питательного раствора. Для введения питательного раствора в активированную воду открываются запорные элементы 19, 22 и закрывается запорный элемент 20. Поток активированной воды при этом насыщается питательным раствором, подается в распределительный трубопровод 24 и поливные трубопроводы с капельницами 25. Давление в магистральном трубопроводе контролируется манометром 23. Если к шине 34 будет подведен отрицательный потенциал, а к шине 35 положительный потенциал, поток воды, протекающий во внутренней полости электроактиватора 15, взаимодействует с витками 33 шнека, скорость вращения потока возрастает и положительный потенциал от витков 33 шнека передается потоку воды. При таком положении переключателя 17 потенциалов в трубопровод 19 для отвода воды будет поступать анолит - положительно заряженная вода с повышенным окислительно-восстановительным положительным потенциалом и пониженной величиной водородного показателя рН. Анолит при этом имеет повышенную биологическую активность и при воздействии на почву и растения производит уничтожение болезнетворных микробов и вредителей, что создает благоприятные условия для роста и развития растений и повышает урожайность экологически чистой сельскохозяйственной продукции.
Режим работы системы капельного орошения с модулем активации оросительной воды выбирается в зависимости от возделываемой культуры и типа почвы. При этом соблюдается следующая последовательность:
- после проведения посева или посадки производится полив анолитом с окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП)+500…+700 Мв и водородным показателем рН - 3,0…5,0 ед. рН;
- весь период вегитации производится полив католитом с ОВП -700…-900 мВ и водородным показателем рН - 7,5…11,0 ед. рН.
Полив анолитом проводится во время вегитации только в случае появления болезнетворных микробов и вредителей.