СПОСОБ ОЧИСТКИ ДРЕНАЖНОГО СТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕCТВЛЕНИЯ
METHOD OF DRAINAGE OUTFLOW PURIFICATION AND DEVICE FOR ITS REALISATION

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'<sub>3</sub> гидрокарбонат
622
10,2
732
12,0
756
12,4
869
14,3
Сl'<sub>3</sub>
408
11,5
252
7,1
51
1,44
421
13,8
SO''<sub>4</sub>
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
СO<sub>2</sub>
14
0,32
21
0,48
4
0,08
38
0,89
Сухой остаток
2900
-
3060
-
1021
-
4119
-
Сумма ионов
3137
-
3253
-
1260
-
4370
-