Система капельного орошения с модулем активации оросительной воды

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.67

СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ С МОДУЛЕМ АКТИВАЦИИ ОРОСИТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор С.Я. Семененко, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Волгоградский государственный аграрный университет

А.Л. Сальников, доктор биологических наук, профессор

Н.А. Сальникова, кандидат биологических наук, доцент

Астраханский государственный университет

Разработана оросительная система капельного орошения с модулем активации оросительной воды, обеспечивающая повышение эксплуатационной надежности, возможности изменения биологической активности жизненной силы и энергетики оросительной воды. Оросительная система позволяет уничтожать болезнетворных микробов и сельскохозяйственных вредителей, повышает урожайность экологически чистой сельскохозяйственной продукции и её качества.

Ключевые слова: орошение модуль активации, электроактиватор,

окислительно-восстановительный потенциал.

Капельный способ орошения является наиболее прогрессивным, при котором подвод воды под некоторым давлением производится до точки истечения из пластмассовых трубопроводов (малого диаметра) через капельницы [3].

Этот способ имеет много преимуществ в районах с высоким суммарным испарением и острым недостатком воды.

На основе результатов патентных исследований разработана система капельного орошения с модулем активации оросительной воды с проточным электроактиватором [2], позволяющим изменять окислительно-восстановительный потенциал подаваемой на орошение воды.

Система капельного орошения 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 3 с насосом 4. Производительность насоса 4 рассчитана на покрытие расхода воды для всей оросительной системы. Насос 4 имеет напорный трубопровод, который соединен с гидроциклоном 6, оборудованным сетчатым фильтром. Гидроциклон 6 соединен через водозаборное устройство 7 и всасывающий трубопровод 8 с насосом 9, предназначенным для подачи по трубопроводу 10 в фильтр тонкой очистки 11, подключенному к водовоздушному баку-отстойнику 12, оборудованному манометром 13. Внутренняя полость водовоздушного бака 12 соединена подводящим трубопроводом с установкой для электроактивации воды. Установка 1 для электроактивации воды подключена к источнику 15 постоянного тока, который имеет переключатель потенциалов. К трубопроводу 17 для отвода воды с заданным потенциалом с помощью запорной арматуры 18 гидравлически соединена в сеть магистрального трубопровода 19 и распределительного трубопровода 20, к которому присоединены поливные трубопроводы 21 с капельницами 22.

Водовоздушный бак-отстойник 12 имеет в нижней части осадочную камеру с запорной арматурой для удаления осадка. Напорный трубопровод насоса 12

соединен с установкой 14 для электроактивации воды, включающей электрод 23, выполненный в форме полого цилиндра и изготовленный из нержавеющей стали или титана. Во входной части электрода установлена направляющая 24, представляющая собой лопастной контур с наклоном винтовых лопастей левосторонней направленности. Во внутренней полости электрода 23 размещён электрод 25, имеющий форму винтового шнека и отделенный от электрода 23 полупроницаемой обечайкой 26, выполненной из микропористой пластмассы. Витки 27 шнека 25 имеют левостороннюю направленность. Для подвода электрического потенциала к виткам 27 шнека предусмотрена клемма 28, соединенная с витком 27 электродом 29. Электрод 29 изолирован от электрода 23 диэлектрической втулкой 30. Для соединения электроактиватора с напорным трубопроводом водовоздушного бака 12 на электроде 23 предусмотрена резьба 31, а для соединения с отводящим трубопроводом 17 резьба 32. Для подвода электрического потенциала к электроду 23 предусмотрена клемма 33. Снаружи электроактиватор закрыт кожухом 34 из диэлектрического материала.

Рисунок 1 - Система капельного орошения с модулем активации оросительной воды:

1 - водоисточник; 2 - водозаборное устройство; 3 - всасывающий трубопровод;

4 - насос; 5 - напорный трубопровод; 6 - гидроциклон; 7 - водозаборное устройство; 8 - всасывающий трубопровод; 9 - насос; 10 - напорный трубопровод; 11 - фильтр тонкой очистки; 12 - водовоздушный бак-отстойник;

13 - манометр; 14 - установка для электроактивации воды; 15 - источник постоянного тока; 16 - переключатель потенциалов; 17 - отводящий трубопровод; 18

- запорная арматура; 19 - магистральный трубопровод; 20 - распределительный

трубопровод;

21 - поливные трубопроводы; 22 - капельницы; 23 - наружный электрод; 24 -винтовая направляющая; 25 - электрод; 26 - полупроницаемая обечайка; 27 - витки

шнека;

28 - клемма; 29 - электрод; 30 - диэлектрическая втулка; 31 - резьбовой наконечник; 32 - резьбовой наконечник; 33 - клемма; 34 - кожух

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 и рыбозащитным оголовком с вакуумметром при положительной высоте всасывания. Необходимый напор в трубопроводе 5 контролируется манометром. Вода с заданным напором подается в гидроциклон 6, оборудованный сетчатым фильтром 1. Гидроциклон выполняет роль фильтра грубой очистки и оборудован осадочной камерой с запорной арматурой, через которую удаляется осадок по мере его накопления. Из гидроциклона 6 через водозабор по трубопроводу 8 предварительно

очищенная вода подается насосом 9 по трубопроводу 10 в фильтр 11 тонкой очистки, где производится удаление из воды мелких примесей и взвесей. Из фильтра

11 очищенная вода подается в водовоздушный бак-отстойник 12, в котором взвеси осаждаются и удаляются через запорную арматуру. 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 вода подается в установку 14 для электроактивации воды. При движении воды в установке 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.

При этом если к клемме 33 подведен положительный потенциал, а к клемме 28 отрицательный потенциал, поток воды, протекающий во внутренней полости электроактиватора 14, взаимодействует с витками 27 шнека, скорость вращения потока увеличивается, и отрицательный потенциал от витков 27 шнека передается потоку воды. При таком положении переключателя 16 потенциалов в трубопровод 17 для отвода воды будет поступать католит.

В результате образования хорошо растворимых гидроксидов натрия и калия и повышения вследствие этого рН, происходит сдвиг углекислотного равновесия с образованием труднорастворимых карбонатов кальция и магния из находящихся обычно в исходной воде растворимых соединении этих металлов (гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов).

Ионы тяжелых металлов и железа практически полностью превращаются в нерастворимые гидроксиды.

При анодной электрохимической обработке кислотность воды увеличивается, ОВП возрастает за счет образования устойчивых и нестабильных кислот (серной, соляной, хлорноватистой, надсерных), а также пероксида водорода, пероксосульфатов, пероксокарбонатов, кислородсодержащих соединений хлора и различных промежуточных соединений, возникающих в процессе самопроизвольного распада и взаимодействия названных веществ [4]. Также в результате анодной электрохимической обработки несколько уменьшается поверхностное натяжение, увеличивается электропроводность, увеличивается содержание растворенных хлора, кислорода, уменьшается концентрация водорода, азота, изменяется структура воды.

В результате катодной обработки вода приобретает щелочную реакцию за счет превращения некоторой части растворённых солей в гидроксиды. Её окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) снижается, уменьшается поверхностное натяжение, уменьшается содержание растворенных кислорода, азота, возрастает концентрация водорода, свободных гидроксильных групп, уменьшается электропроводность, изменяется структура не только гидратных оболочек ионов, но и свободного объема воды [4].

Отрицательно заряженная вода с повышенным окислительновосстановительным 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 [1]. Повышение биологической активности оросительной воды обеспечивается дополнительно введением в оросительную воду питательного раствора удобрений. Поток активированной воды при этом

насыщается питательным раствором, подается в распределительный трубопровод 20 и поливные трубопроводы 21 с капельницами 22. Давление в магистральном трубопроводе контролируется манометром 13.

Если к шине 33 будет подведен отрицательный потенциал, а к шине 28 положительный потенциал, поток воды, протекающий во внутренней полости электроактиватора 14, взаимодействует витками 27 шнека, скорость вращения потока возрастает, и положительный потенциал от витков 37 шнека передается потоку воды. При таком положении переключателя потенциалов в трубопровод 17 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 вегетации производится полив католитом с ОВП -700...-900 мВ и водородным показателем рН - 7,5... 11,0 ед. рН.

Полив анолитом проводится во время вегетации только в случае появления болезнетворных микробов и вредителей.

Экспериментальными исследованиями установлено, что при орошении овощных культур с использованием разработанной технологии урожайность повышается на 30.. .40 % при значительном улучшении качества.

Библиографический список

1. Леонов, Б.И. Физико-химические аспекты биологического действия электрохимически активированной воды [Текст] / Б.И. Леонов, В.И. Прилуцкий, В.М. Бахир.

- М.: ВНИИИМТ, 1999. - 244 с.: ил.

2. Система капельного орошения с модулем активации оросительной воды [Текст] : патент 2410869 Российская Федерация. С1 МПК А 01 G 25/00. / Абезин В.Г. ^Ц) - Заявка № 2009135600/21; заявлено 24.09.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4.

3. Щедрин В.Н. Орошение сегодня: проблемы и перспективы [Текст] / В.Н. Щедрин. -М. : ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2004. - 255 с.

4. Электрохимическая активация: история, состояние, перспектива [Текст] /Под ред.

В.М. Бахира /Академия медико-технических наук Российской Федерации. - М.: ВНИИМТ, 1999. - 256 с.: ил.

E-mail: pniiemt@yandex.ru