СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СБРОСНЫХ И ДРЕНАЖНЫХ ВОД ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
METHOD OF PREPARATION OF SPILL AND DRAIN WATER FOR AGRICULTURAL USE

Изобретение относится к технике очистки дренажных и сбросных вод от загрязнений и регулирования ее качества в соответствии с нормативными требованиями и может быть использовано в орошаемом земледелии при создании гидромелиоративных систем с замкнутым циклом водооборота.
Известен способ подготовки коллекторно-дренажных вод, представляющий собой систему регулирования качества коллекторно-дренажных вод (RU 1074836, 23.02.1984), включающий: аванкамеру, блок физико-химического регулирования, блок биохимического регулирования в виде траншеи с высшей водной растительностью и фильтрационно-переливной плотиной, разделяющей его на две секции, отметка дна которых выполнена уменьшающейся по направлению движения воды, и имеющей слой грунта с травами, водосливы-аэраторы, и сбросной трубопровод в виде нескольких ветвей с выходными патрубками и задвижками, проложенный сквозь водосливы-аэраторы и соединяющий блок физико-химического регулирования с накопителем очищенных коллекторно-дренажных вод, система снабжена блоком кондиционирования очищенной воды и технологическим узлом для внесения химических мелиорантов, при этом блок кондиционирования посредством водосливов-аэраторов с одной стороны сопряжен с блоком биохимического регулирования, а с другой - с накопителем очищенных коллекторно-дренажных вод.
К недостаткам данного способа можно отнести низкую эффективность процесса очистки воды на начальной (весной) и конечной (осенью) ежегодных фазах развития высшей водной растительности, низкую эффективность аэрации очищаемого потока воды с помощью водосливов-аэраторов по сравнению с подачей воздуха непосредственно в водную толщу, отсутствие средств ухода за высшей водной растительностью, извлечения и утилизации остатков высшей водной растительности после завершения ежегодного цикла работы сооружения, отсутствие контроля качества воды в процессе очистки.
Известно сооружение для очистки коллекторно-дренажных и сточных вод (RU 2062634, 27.06.1996), содержащее последовательно установленные отстойники и сорбционные фильтры, которое расположено на трассе коллекторно-дренажного канала, фильтры выполнены в виде колодцев с установленными в них съемными сетчатыми емкостями, заполненными сорбентом, при этом уровень верха колодцев расположен на уровне дна канала.
К недостаткам данного сооружения следует отнести неравномерность распределения нагрузки на сорбционные фильтры и, как следствие, низкую эффективность очистки воды в результате расположения верхней грани (плоскости) основной группы фильтрационных колодцев с сорбционными фильтрами, за исключением последнего, на уровне дна канала. Это приводит к разделению потока воды в пределах сооружения на верхнюю часть, проходящую только через последний фильтр, среднюю часть, преодолевающую гидравлическое сопротивление основной группы фильтров, и нижнюю часть, которая не очищается совсем.
Известна также фильтрующая траншея (Купцова, А.А. Улучшение качества дренажных вод природными сорбентами: автореф. дис. … канд. техн. наук / Купцова Анастасия Александровна. - М., 1998. - 20 с.) в виде канала с противофильтрационным покрытием, разделенного на последовательно расположенные секции, которые гидравлически связаны между собой посредством вертикально установленных съемных фильтрующих элементов с гранулированным сорбентом.
К недостаткам фильтрующей траншеи следует отнести невозможность регулирования скорости фильтрации воды через фильтрующие элементы в связи с известной сезонной динамикой расхода дренажного стока, неравномерность нагрузки потока по высоте фильтрующих элементов, на второй и последующих секциях траншеи часть фильтра выше уровня воды в секции не используется.
Известен способ подготовки дренажных и сбросных вод для орошения сельскохозяйственных культур вод (RU 2551504, 03.10.2013), включающий на первой стадии - сепаратор, на второй стадии - фильтрующий колодец, в который входит фильтрующие элементы на основе отходов угольного производства, изготовленные по известной рецептуре, имеющие форму цилиндра с полостью внутри. Выделенную полость заполняют сорбентом - сорбент на основе рисовой шелухи, который в свою очередь засыпают в мешочки, выполненные из базальтовой ткани для удобства замены или регенерации отработанного сорбента.
К недостаткам данного способа следует отнести применение механического очистного устройства; значительные энергозатраты на очистку; сложность изготовления фильтрующих элементов.
Прототипом к заявленному изобретению может выступить способ очистки дренажного стока и устройство для его осуществления (RU 2401804, 20.10.2010). Способ включает последовательное удаление механических примесей, органических веществ, тяжелых металлов и также избытков солей на фильтрующей матрице, которая содержит сорбенты. Сорбенты находятся в фильтрующей матрице в следующей последовательности, в зависимости от занимаемого объема, ракушечник - 50%, глауконитовый песок - 30%, керамзит - 20%.
К недостаткам данного способа следует отнести невозможность регулирования скорости фильтрации воды через фильтрующие элементы, неравномерность нагрузки потока по высоте фильтрующих элементов.
Сущностью изобретения является разработка способа по подготовки сбросных и дренажных вод с целью их вторичного использования для орошения сельскохозяйственных культур; снижение техногенной нагрузки данной категории вод на окружающую среду.
Технический результат - повышение качества подготовки сбросных и дренажных вод для орошения сельскохозяйственных культур, расширение диапазона использования сбросных и дренажных вод, имеющих различный химический состав, упрощение процесса монтажа фильтрующих элементов за счет применения модульных фильтрующих блоков.
Технический результат достигается тем, что в способе подготовки дренажных и сбросных вод, включающем в себя удаление механических примесей и нефтепродуктов (на первой стадии очистки), ионов тяжелых металлов, органических примесей и избытка солей (на второй стадии очистки),  на первой стадии очистки используют коалесцентные модули, смонтированные непосредственно на сбросном или дренажном канале в виде каркасного модуля, соответственно, на второй - сорбционный блок, включающий три сорбционных слоя: С-ВЕРАД, цеолит, кварц в равном соотношении, помещенных в сетку фильтрующей кассеты кассетоудерживающего устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в способе подготовки сбросных и дренажных вод для орошения сельскохозяйственного культур в качестве фильтрующей матрицы применяются коалесцентные модули и используются товарные марки сорбентов С-ВЕРАД, цеолит, кварц в равном соотношении. Это позволяет значительно упростить процесс очистки и снизить материальные и энергетические затраты на реализацию способа.
Способ реализуется в следующей технологической схеме: сбросные или дренажные воды поступают на коалесцентные модули, которые позволят удалить из воды грубые механические примеси и нефтепродукты с эффектом очистки 70-80%, а далее фильтрующую кассету, который наполняют сорбентами в равном соотношении в следующей последовательности: С-ВЕРАД, цеолит, кварц. Эффект очистки по тяжелым металлам, органическим веществам и солям может достигать 85-90%. Применение съемной фильтрующей кассеты позволит значительно упростить процесс регенерации сорбентов, так как их возможно изъять из сбросного канала подъемными механизма и осуществить процесс обратной промывки над защищенной поверхностью, тем самым предотвратить попадание промывной воды на орошаемые участки.
Пример. Забор сбросных и дренажных вод с расходом 10 л/с осуществляется из сбросной (дренажной) сети непосредственно при подаче на орошение сельскохозяйственных культур.
3
3
3
3
1. По предложенному способу дренажные воды, с начальным содержанием взвешенных веществ 5 мг/дм и нефтепродуктов 15 мг/дм вначале поступают на коалесцентные модули, где удаляются 80% взвешенных веществ - 2 мг/дм, нефтепродуктов 60%, соответственно, 9 мг/дм. Затем воду подают на фильтрующие кассеты, в которых дренажные воды проходят доочистку по взвешенным веществам до 99%, по солям тяжелых металлов до 95%, по солям жесткости до 91%, органическим веществам 90%.
3
3
3
3
2. По предложенному способу сбросных вод, с начальным содержанием взвешенных веществ 10 мг/дм и нефтепродуктов 5 мг/дм вначале поступают на коалесцентные модули, где удаляются 80% взвешенных веществ - 4 мг/дм, нефтепродуктов 60%, соответственно, 2 мг/дм. Затем воду подают на фильтрующие кассеты, в которых дренажные воды проходят доочистку по взвешенным веществам до 99%, по солям тяжелых металлов до 96%, по солям жесткости до 90%, органическим веществам 95%.
Результаты исследований до и после подготовке дренажных и сбросных сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур представлены в таблице 1 (пример 1).
Результаты исследований до и после подготовки сбросных вод для орошения сельскохозяйственных культур приведены в таблице 2 (пример 2).