ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
DRAINAGE AND HUMIDIFICATION SYSTEM

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при рециклинге дренажных вод на осушенных землях с использованием систем капельного орошения.
Известна осушительно-увлажнительная система, включающая закрытые дрены, сопряженные с коллектором, сообщающимся с прудом-накопителем дренажного стока, а также оросительную сеть в виде насосной станции, установленной на берегу пруда, и сети водораспределительных трубопроводов (Патент РФ №1631121, МПК Е02В 11/00, 28.02.91 г.).
Недостатком этой системы является необходимость создания большого запаса воды для орошения посевов в засушливый период вегетации.
Известна осушительно-увлажнительная система, включающая закрытые дрены, сопряженные с коллектором, сообщающимся с прудом-накопителем дренажного стока, насосную станцию, установленную на берегу пруда и подключенную через фильтр тонкой очистки воды к системе водораспределительных трубопроводов, связанных с оросительными трубопроводами, снабженными капельницами-водовыпусками (Справочник Осушение, т. 3, под редакцией Б.С. Маслова, М.: Агропромиздат, 1985 г., с. 262-270).
Недостатком этой системы является низкая надежность работы капельниц. Причина этой ненадежности состоит в том, что в пруду в период от накопления воды весной до возникновения потребности в орошении летом происходит образование большого количества гидробионтов, которые забивают фильтр тонкой очистки воды. Для восстановления работы фильтра требуется его частая промывка с водоотведением промывной воды. Кроме того, для дренажных вод, собираемых с осушенных земель, характерно высокое содержание солей железа. При их содержании более 8 мг/л вода считается непригодной для орошения. При более низком содержании ее можно применять при соблюдении комплекса мероприятий (СТО НОСТРОЙ 2.33.21. - 2011 п. 4.2.2.16 - 4.2.2.20, БСТ, Москва, 2011, с. 19-20). В растворенном виде соли железа свободно проходят через фильтр, но при выходе из водовыпускного отверстия капельницы они вступают во взаимодействие с кислородом воздуха, образуя нерастворимый в воде гель двуокиси железа, при высыхании превращающийся в охру, закупоривающую водовыпускное отверстие капельницы, диаметр которого составляет 80-100 мкм, что приводит к прекращению подачи воды к растениям.
Устранить этот недостаток позволит предлагаемая осушительно-увлажнительная система, включающая закрытые дрены, сопряженные с коллектором, сообщающимся с прудом-накопителем дренажного стока, на берегу которого размещена насосная станция, подключенная через фильтр тонкой очистки воды к системе водораспределительных трубопроводов, связанных с оросительными трубопроводами, снабженными капельницами-водовыпусками, в которой фильтр тонкой очистки воды представляет собой группу дисковых разбрызгивателей, установленных над фильтрационной площадкой, включающей водонепроницаемое гофрированное основание, на поверхности которого размещен слой фильтрующего материала, при этом по контуру площадки выполнена водосборная канавка, соединенная с емкостью для фильтрата, снабженной насосом для подачи воды в систему капельного орошения. Фильтрующий материал может представлять собой торфяные маты.
Новый технический результат от применения предложенного решения состоит в том, что при подаче воды на поверхность дисковых распылителей формируется аэрозоль, что резко увеличивает контакт воды с кислородом воздуха и эффективность окисления содержащихся в ней солей железа с образованием геля диоксида железа, оседающего на поверхность фильтрующего материала. Микрофиты и прочие гидробионты также оседают на поверхности фильтрующего материала. При дальнейшей фильтрации воды через слой торфа удаление оставшихся солей железа происходит за счет высокой емкости поглощения торфа, и в систему капельного орошения поступает вода, полностью очищенная от засоряющих компонентов.
Сущность предложения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид осушительно-увлажнительной системы в плане; на фиг. 2 - фильтрационная установка (вид сбоку).
Осушительно-увлажнительная система включает закрытые дрены 1, выведенные в закрытые коллекторы 2, подключенные к каналу 3, сопряженному с прудом-накопителем дренажного стока 4. На берегу пруда 4 установлена насосная станция 5, подключенная через гаситель напора 6 к трубопроводу 7 с дисковыми разбрызгивателями 8, смонтированными на оси электроприводов 9 над фильтрационной площадкой 10. По периметру площадки выполнена водосборная канавка 11, сообщенная с накопителем фильтрата 12, оборудованным насосом 13, подключенным трубопроводом 14 к водораспределительному трубопроводу 15, связанному с поливными трубопроводами 16, снабженными капельницами-водовыпусками 17.
Фильтрационная площадка 10 состоит из водонепроницаемого гофрированного основания 18, на котором установлен поддон с решетчатым дном 19, заполненный торфяными матами 20, покрытыми сверху геотекстилем 21. Трубопровод 7опирается на стойки 22. Он имеет водовыпускные отверстия 23 над дисковыми разбрызгивателями 8, смонтированными на оси электродвигателей 9, закрепленных на балке 24. Насос 5 снабжен погруженной в пруд 4 водозаборной трубой 25 с сетчатым колпаком 26. Напорная труба насоса 27 выведена в гаситель напора 6.
Работа осушительно-увлажнительной системы осуществляется следующим образом.
В весенний период избыточная влага по дренам 1 отводится в коллекторы 2, а из них по каналу 3 в пруд 4, где содержится до наступления летнего засушливого периода. С наступлением оросительного периода включают насос 5. Концевой участок заборной трубы 25 с сетчатым колпаком 26 погружен на глубину 0,5-1,0 м от дна пруда 4. Это позволяет предотвратить поступление в насос ила со дна пруда и плавающей растительности с его поверхности. Насос 5 подает воду по напорной трубе 27 в гаситель напора 6.
Гаситель напора 6 выполнен в виде открытой емкости, установленной на высоте 0,5-1,0 м над трубопроводом 7. Поэтому вода поступает в трубопровод 7 под напором порядка 1,0 м. В этой воде содержатся микрофиты и часть илистой фракции, находящейся в воде во взвешенном состоянии и свободно проходящей через сетку колпака 26. Благодаря небольшой величине напора водовыпускные отверстия 23 имеют диаметр 1,5-2,0 мм, достаточный для свободного прохода воды с микрофитами и илистой взвесью. Из отверстий 23 вода поступает тонкой струйкой на поверхность дисковых разбрызгивателей 8, смонтированных на оси электропривода 9. Благодаря большой скорости вращения дисков 8 под действием центробежных сил происходит дробление воды на мелкие (80-100 мкм) капли. Разбрызгивание воды активирует процесс окисления растворенных в воде солей железа в гелеобразную двуокись железа, которая оседает на поверхности геотекстиля 21 и, высыхая, превращается в охру. Микрофиты и ил, содержащиеся в воде, также сбрасываются с поверхности диска и вместе с капельками воды и геля двуокиси железа оседают на поверхности геотекстиля 21. Вода, просачиваясь между волокнами геотекстиля, проникает в толщу матов 20. В процессе фильтрации воды через маты 20 происходит фиксация растворенных в ней веществ, включая остатки солей железа, на частицах торфа, а очищенная вода через поддон 19 поступает на гофрированное основание 18, откуда стекает в канавку 11, а из нее в накопитель фильтрата 12. Для проведения полива в заданное время включают насос 13 и подают отфильтрованную воду по трубопроводу 14 в распределительный трубопровод 15, а из него в поливные трубопроводы 16 и через капельницы-водовыпуски 17 на орошаемое поле. Благодаря очистке воды от солей железа и микрофитов обеспечивается надежная подача отфильтрованной воды через водовыпуск диаметром 100-150 мкм расходом 0,8-1,5 л/час. Продолжительность эксплуатации фильтра зависит от качества фильтруемой воды. При снижении его пропускной способности до уровня, не обеспечивающего за время, предшествующее очередному поливу, фильтрацию в накопитель 11 количества фильтрата, достаточного для проведения полива, производят замену фильтрующего материала. Полотнища геотекстиля 21 после удаления накопившихся отложений могут использоваться повторно. Торфяные маты 20, которые изготавливаются из слаборазложившегося верхового торфа, могут быть использованы после сушки для изготовления торфяных брикетов для топлива. Таким образом, предлагаемая конструкция осушительно-увлажнительной системы обеспечивает повышение надежности работы сети капельного орошения при рециклинге дренажных вод на осушенных землях.