СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ДРЕНАЖНОГО СТОКА Российский патент 2024 года по МПК C02F1/28 E02B11/00 B01D25/02 

Изобретение относится к техникам контроля очистки сточных вод в соответствии с требованиями потенциальных потребителей и может быть использовано в орошаемом земледелии при реализации водоохранных мероприятий по очистке возвратного дренажного стока.

Известен способ очистки дренажного стока, включающий пропускание его через фильтрующую кассету, установленную в русле сбросного канала рисовой оросительной системы, причем фильтрующая кассета заполнена сорбентом, представляющим собой высушенные растения, 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 (Патент RU №2505486, C02F 1/28, E02B 13/00, A01G 25/00 от 27.01.2014).

К недостаткам данного способа относятся невозможность локального регулирования эффективности очистки дренажного стока в пределах коллекторно-дренажной сети оросительной системы, а только в сбросном канале, отсутствие контроля качества воды в процессе очистки, необходимость предварительного выращивания высшей водной растительности до определенной фазы их развития для замены фильтрующей кассеты, неравномерность нагрузки потока по высоте фильтрующей кассеты, на второй и последующих кассетах часть сорбента выше уровня воды сбросного канала не используется.

Известно устройство для очистки дренажного стока, включающее последовательно расположенные фильтр для механического удаления примесей, волокнистый фильтр для вывода остатков пестицидов и фильтр для ионной очистки стока от солей, помещенный в корпус, выполненный в виде жесткого перфорированного патрона, при этом волокнистый фильтр в виде двуслойной оболочки уложен на его поверхность (Патент RU №2091538, E02B 11/00 от 27.09.1997).

К недостаткам указанного устройства относятся трудности в эксплуатации за счет невозможности оперативной замены отработанного сорбента без демонтажа волокнистого фильтра и жесткого перфорированного патрона, отсутствие контроля качества воды в процессе очистки, низкая эффективность работы и надежность из-за накапливания наносов на входе фильтра механического удаления примесей, происходит кальматация.

Известна система для комплексной очистки дренажного стока, включающая водопроводящие и водоотводящие дренажные коллекторы, выполненные в виде деминерализационных галерей, начальные участки которых соединены с дренажными колодцами, оборудованными регуляторами уровня, причем дренажные колодцы выполнены в виде упакованных рулонов из волокнистого нетканого материала, сообщенные с ним участки деминерализации выполнены в виде контейнеров с катионитовыми и анионитовыми фильтрами (Авторское свидетельство SU №1807163, A1 E02B 11/00 от 07.04.1993).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату, данная система принята нами за ближайший аналог.

К недостаткам системы следует отнести большую материалоемкость гидромеханического оборудования, отсутствие контроля качества воды в процессе очистки, громоздкость схемы деминерализации.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в контроле водопотребителями качества возвратного дренажного стока с районов оросительной системы за счет его очистки от механических примесей и последующего регулируемого удаления растворенных солей, биогенных веществ и пестицидов.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - упрощение конструкции очистного устройства и повышение быстродействия контроля очистки за счет подбора комбинации и наборов съемных картриджей с сорбентом из ионитовых смол, противофильтрационного материала или без наполнителя по результатам отбора проб дренажного стока на химический анализ из дренажных колодцев и данных учета расхода дренажного стока, состоящих из каркаса с натянутой на него сеткой, зафиксированной посредством прижимных планок, крепежных стержней и зубьев, гибких замковых соединений, вставляющихся в пазы двух последовательно расположенных цилиндров (с некоторым расстоянием между ними) устройства для очистки дренажного стока, включающего также отводящий патрубок, причем цилиндры продольно разделены общими водонепроницаемыми стенками на восемь ячеек с входными отверстиями для съемных картриджей, согласно изобретению устройство для очистки дренажного стока смонтировано на выходящей сопрягающей трубе дренажного колодца, построенного на трассе закрытого коллектора, в который выведены дрены, перед местом сопряжения с магистральным коллекторным каналом.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает многовариантное функционирование устройства для очистки дренажного стока за счет комбинаций и наборов различных съемных картриджей с сорбентом из ионитовых смол (катионита и анионита) - для достижения требуемой эффективности очистки -, с противофильтрационным материалом из полимеров - для достижения оптимального объема стока для обработки через сорбент -, без наполнителя - для достижения необходимой степени разбавления обрабатываемого стока.

Кроме того, в процессе очистки, с течением времени, съемные картриджи с сорбентом извлекают на регенерацию и заменяют восстановленными (новыми).

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующихся признаками тождественными признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленном способе контроля и устройстве для очистки дренажного стока, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение не представляется для специалистов явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда авторов изобретения.

Краткое описание чертежей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид в плане коллекторно-дренажной сети на мелиорируемых землях оросительной системы; на фиг. 2 показан дренажный колодец 6, вертикальный разрез; на фиг. 3 представлено устройство для очистки 12 дренажного стока, изометрия; на фиг. 4 изображен съемный картридж 17 устройства для очистки 12 дренажного стока, изометрия.

Осуществление изобретения.

Способ может быть реализован на примере коллекторно-дренажной сети оросительной системы, общий вид которой представлен на фиг. 1. Она включает в себя районы (земельные участки) 1 водопотребителей оросительной системы с дренами 2, выведенными в закрытые коллекторы 3, устья 4 которых сопряжены с магистральным коллекторным каналом 5.

В процессе реализации способа выполняют следующее.

1. Предварительное разбиение (трассировку) дрен 2 и закрытых коллекторов 3 относительно земельных участков 1 водопотребителей и магистрального коллекторного канала 5. На фиг. 1 представлен вариант такого разбиения, при котором земельные участки 1 водопотребителей разделены на пять непересекающихся районов, дрены 2 и закрытые коллекторы 3 которых отдельно сопряжены с магистральным коллекторным каналом 5.

2. Строительство дренажных колодцев 6 на трассе закрытых коллекторов 3 перед местами сопряжения с магистральным коллекторным каналом 5. На фиг. 2 приведена конструктивная схема дренажного колодца 6 в разрезе. При этом приняты следующие обозначения: 3 - закрытый коллектор, 7 - корпус, 8 - крышка-люк, 9 и 10 - входящая и выходящая сопрягающие трубы, 11 - ходовые скобы. Входящая сопрягающая труба 9 выполнена с изгибом девяносто градусов перпендикулярно в сторону дна дренажного колодца 6, для направленного сбора мелких и крупных наносов, поступающих с дренажным стоком.

3. Монтаж устройств для очистки 12 дренажного стока в местах их поступления в выходящие сопрягающие трубы 10 (фиг. 2). На фиг. 3 изображена изометрическая проекция предлагаемого устройства, состоящего из отводящего патрубка 13 (в виде колена), двух последовательно расположенных цилиндров 14 (с некоторым расстоянием между ними), продольно разделенных общими водонепроницаемыми стенками 15 на восемь ячеек с входными отверстиями 16 для съемных картриджей 17. На фиг. 4 изображена изометрия съемного картриджа 17, состоящего из гибких замковых соединений 18, расположенных зеркально сверху и снизу, которые вставляют в пазы 19 цилиндров 14, каркаса 20 с натянутой на него сеткой 21 размером отверстий 0,1 мм, зафиксированной посредством прижимных планок 22, крепежных стержней 23 и зубьев 24.

Основание цилиндров 14 расположено параллельно поверхности воды в дренажном колодце 6, для равномерного вертикального поступления дренажного стока на поверхность съемных картриджей 17.

Все детали устройства для очистки 12 и съемных картриджей 17 могут быть изготовлены из полиэтилена низкого давления по стандартным технологиям.

4. Установку узла учета качества очистки дренажного стока, включающего прибор учета расхода дренажного стока на устьях 4 закрытых коллекторов 3 (фиг. 1).

5. Периодический отбор и химический анализ проб дренажного стока, взятых из дренажных колодцев 6.

6. Регистрацию фактического сброса веществ, поступающих с дренажным стоком в магистральный коллекторный канал 5, по результатам анализа проб воды и на основе данных учета расхода стока.

7. Подбор комбинаций и наборов различных съемных картриджей 17 и использование их в устройстве для очистки 12 дренажного стока, по результатам регистрации фактического сброса веществ и на основе данных учета расхода стока.

Чтобы использовать съемные картриджи 17 в устройстве для очистки 12 дренажного стока, по ходовым скобам 11 дренажного колодца 6 спускаются до необходимого уровня и вставляют съемные картриджи 17 посредством гибких замковых соединений 18 в пазы 19 цилиндров 14.

Для достижения требуемой эффективности очистки дренажного стока используют съемные картриджи 17 с сорбентом из ионитовых смол, причем первым сток проходит через цилиндр 14 со съемными картриджами 17, наполненными сильнокислотным катионитом, вторым - низкоосновным анионитом. Для достижения оптимального объема стока для обработки через сорбент применяют съемные картриджи 17 с противофильтрационным материалом из любых полимеров. Для достижения необходимой степени разбавления обрабатываемого стока применяют съемные картриджи 17 без наполнителя.

В процессе очистки, с течением времени, съемные картриджи 17 с сорбентом извлекают на регенерацию и заменяют восстановленными (новыми).

8. Отбор и химический анализ проб воды, взятых из устьев 4 закрытых коллекторов 3, для оценки эффективности очистки обработанного дренажного стока.

При необходимости проводят итерацию шагов 5-8.

Работу устройства для очистки 12 дренажного стока поясним примерами.

Пример 1. На земельном участке 1 водопотребителя (Ростовская область Нижне-Донская оросительная система) имелся дренажный сток расходом 7 м³/мес. следующего ионного состава, ммоль/л: Ca²⁺ 11,98, Mg²⁺ 9,23, Na⁺ 14,26, Cl^- 7,28, SO₄^2- 15,47, HCO₃^- 10,76; в воде присутствовали следы (< 0,004 мг/дм³) пестицида - стомпа. Под действием силы тяжести дренажный сток с дрен 2 и закрытых коллекторов 3 поступал через входящую сопрягающую трубу 9, откладывая наносы на дне корпуса дренажного колодца 6, в ячейки со съемными картриджами 17, вставленными в цилиндрах 14 устройства для очистки 12, наполненными промышленно выпускаемыми катионитом КУ-2-8 и анионитом АВ-17-8. При этом была необходимость в очистке лишь половины от всего объема дренажного стока, поэтому использовали: четыре съемных картриджа 17 с катионитом, четыре - с анионитом, восемь - без наполнения. За счет обработки дренажного стока была получена вода следующего химического состава, ммоль/л: Ca²⁺ 3,96, Mg²⁺ 3,05, Na⁺ 0,00, Cl^- 0,00, SO₄^2- 2,09, HCO₃^- 0,00; следов пестицида не обнаружено. В результате месячный объем ионита, необходимый для очистки, составил: КУ-2-8 - 39,53 л, АВ-17-8 - 89,26 л.

Пример 2. По аналогии с примером 1 имелся дренажный сток расходом 7 м³/мес. следующего ионного состава, ммоль/л: Ca²⁺ 2,19, Mg²⁺ 2,21, Na⁺ 3,36, Cl^- 2,69, SO₄^2- 2,77, HCO₃^- 3,15. Концентрации катионов не превышали предельно-допустимую, поэтому очистка через катионит КУ-2-8 не требовалась. Использовали: четыре съемных картриджа 17 с анионитом, восемь - с полипропиленом. За счет обработки дренажного стока была получена вода следующего химического состава, ммоль/л: Ca²⁺ 2,19, Mg²⁺ 2,21, Na⁺ 3,36, Cl^- 0,00, SO₄^2- 1,46, HCO₃^- 0,00. В результате месячный объем анионита, необходимый для очистки, составил 40,78 л.

По истечению месяца отработанный ионит извлекали на регенерацию и заменяли восстановленным.

Изобретение относится к техникам контроля очистки дренажного стока и может быть использовано при мелиорации в оросительных системам, в водоохранных мероприятиях. Способ включает разбиение коллекторно-дренажной сети оросительной системы на районы, дренажный сток с которых поступает в соответствующие им дренажные колодцы, построенные на трассе закрытых коллекторов, и затем сбрасывается в магистральный коллекторный канал. Организуют периодический отбор проб дренажного стока на химический анализ из дренажных колодцев. По результатам анализа и данных учета расхода стока подбирают комбинации и наборы съемных картриджей с сорбентом из ионитовых смол, противофильтрационным материалом или без наполнителя. На выходящих сопрягающих трубах дренажных колодцев монтируют устройства для очистки дренажного стока. На устьях закрытых коллекторов устанавливают узлы учета расхода дренажного стока. Устройство для очистки содержит отводящий патрубок, два последовательно расположенных цилиндра, продольно разделенных общими водонепроницаемыми стенками на восемь ячеек. На боковых стенках цилиндров имеются входные отверстия для съемных картриджей с наполнением в виде сорбента из ионитовых смол, противофильтрационного материала или без наполнителя. Картриджи состоят из гибких замковых соединений, которые вставляют в пазы цилиндров, каркаса с натянутой на него сеткой размером отверстий 0,1 мм, зафиксированной посредством прижимных планок, крепежных стержней и зубьев. Технический результат: упрощение конструкции очистного устройства и повышение быстродействия контроля очистки за счет подбора комбинации и наборов съемных картриджей по результатам отбора проб и данных учета расхода дренажного стока. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

1. Способ контроля очистки дренажного стока, включающий разбиение коллекторно-дренажной сети оросительной системы на районы, дренажный сток с которых поступает в соответствующие им дренажные колодцы, построенные на трассе закрытых коллекторов, и затем сбрасывается в магистральный коллекторный канал, отличающийся тем, что организуют периодический отбор проб дренажного стока на химический анализ из дренажных колодцев, по результатам которого и данных учета расхода стока подбирают комбинации и наборы съемных картриджей с сорбентом из ионитовых смол, противофильтрационным материалом или без наполнителя, на выходящих сопрягающих трубах дренажных колодцев монтируют устройства для очистки дренажного стока, на устьях закрытых коллекторов устанавливают узлы учета расхода дренажного стока.

2. Устройство для очистки дренажного стока для осуществления способа по п. 1, содержащее отводящий патрубок, два последовательно расположенных цилиндра, продольно разделенных общими водонепроницаемыми стенками на восемь ячеек, отличающееся тем, что на боковых стенках цилиндров имеются входные отверстия для съемных картриджей с наполнением в виде сорбента из ионитовых смол, противофильтрационного материала или без наполнителя, состоящих из гибких замковых соединений, которые вставляют в пазы цилиндров, каркаса с натянутой на него сеткой размером отверстий 0,1 мм, зафиксированной посредством прижимных планок, крепежных стержней и зубьев.