Установка для опреснения минерализованных вод Советский патент 1993 года по МПК C02F1/22 

Установка для опреснения минерализованных вод относится к технике опреснения вымораживанием с помощью естественных климатических факторов и предназначена для орошаемого земледелия, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения.

.Целью изобретения является повышет ние эффективности путем обеспечения регулирования качества и минерализации воды.

На фиг. 1 изображена технологическая схема установки опреснения минерализованных дренажных вод методом вымораживания, вид сверху; на фиг. 2 - разрез Н на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез IH1 на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез HI-II на фиг. 1; на фиг. 5 - вариант выполнения многосекционной.опреснительной льдоплощадки с противо- фильтрационным грунтопленочным покрытием; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг 5; на фиг, 7 - узел Б на фиг. 6; на фиг. 8 - вариант

выполнения односекцйонной опреснительной льдоплощадки с центральным углом менее 360°; на фиг. 9 - устройство для перемешивания соленых вод, с целью выравнивания их минерализации по глубине пруда-накопителя.

Установка опреснения минерализованных вод методом вымораживания содержит пруд-накопитель 1, куда по каналу 2 поступают минерализованные воды, водовыпуск 3, опреснительные льдоплощадки 4, насосную станцию 5, соединенную с водо- выпуском 3 и подземным напорным трубопроводом 6 с гидрантами 7 и подключенными к ним дождевателями 8, пруд-аккумулятор 9 опресненных вод, пруд-испаритель 10 остаточных от опреснения рассолов, водоперехватывающие нагорные канавы 11, потребитель 12 опресненных вод,-потребитель 13 остаточных от испарения рассолов (солей или рапы). Для забора и подачи опресненной воды по напорному подземному трубопроводу потребителю 12 или на опреснительные льдоплощадки 4 для орошения в летне- осенний период трав, пруд-аккумулятор 9 содержит канал 14, прорытый к месту забора воды по центральной продольной оси пруда-аккумулятора 9 с уклоном, достаточ- ным для полного его опорожнения, причем в конце канала 14 (в зоне водозабора) устроен приямок.

Для выравнивания исходной минерализации соленых, например, дренажных вод путем их перемешивания по глубине пруда- накопителя 1, на напорном трубопроводе 6 (насосной станции Б.вмонтирован перфорированный патрубок 15 для подачи воды в нижнюю часть приямка 16 зоны водозабора пруда-накопителя 1 в процессе разбрызгивания минерализованных вод дождевателями 8 над опреснительными льдоплощадками 4.

Комплекс сооружений технологической линии опреснения минерализованных дренажных вод методом вымораживания наиболее выгодно располагать в условиях развитой овражно-балочной сети с соблюдением следующих требований.

Пруд-накопитель 1 минерализованных, например, дренажных вод располагают в верхней части балки путем устройства земляной плотины с донным водовыпуском 3.

Опреснительные льдоплощадки 4 предназначены для намораживания блоков пористого льда 17 путём разбрызгивания

минерализованных вод с помощью дожде- вателеЯ 8, подключенных через гидранты 7 к подземному напорному трубопроводу 6. Опреснительные льдоплощадки 4 расположены на пологих склонах балки, на которой предусмотрен весь комплекс сооружений технологической линии опреснения минерализованных вод. В конструктивном отношении опреснительная льдоплощадка 4

0 представляет тщательно спланированную обвалованную территорию с защитным про- тивофильтрационным экраном 18, например, из полимерной пленки, на которой отсыпан дренирующий слой 19 (песок, гра5 вий, щебень и др.) с предусмотренным в нем дренажным трубопроводом 20, оборудованным задвижкой 21 для отвода остаточных от опреснения рассолов в пруд-испаритель 10 и опресненных вод в пруд-аккумулятор 9.

0 Для улучшения условий водоотвода поверхность опреснительных льдоплощадок 4 имеет уклон 0,01-0,10 в сторону дренажного трубопровода 20 и водоотводящих каналов 22, предусмотренных для отвода рассолов в

5 пруд-испаритель 10 и опресненных вод в пруд-аккумулятор 9, после таяния блоков пористого льда 17. В зависимости от объема намораживаемого минерализованного стока, опреснительные льдоплощадки 4 могут

0 быть односекционными, двухсекционными и многосекционными. В варианте многосекционной опреснительной льдоплощадки 4 (см.фиг. 5) предусмотрено частичное перекрытие (на 5-10 м) радиусов разбрызгива5 имя минерализованных вод. Через каждые 60-65 м по длине подземного напорного трубопровода 6, проходящего вдоль опреснительных льдоплощадок 4, предусмотрены гидранты 7 с подключенным к ним дождева0 телями8типаДДН-70. Оградительные валы 23 предназначены для формирования блоков пористого льда 17 и задержания избытков талой воды на опреснительной льдоплощадке 4, не успевшей пройти по во5 доотводной системе (дренажный трубопровод 20, водоотводящие каналы 22). Для повышения экономической эффективности технологической линии и способа опреснения минерализованных вод путем дополни0 тельного хозяйственного использования опреснительной льдоплощадки 4 в летне- осенний период, например, под выращивание трав, дренирующий слой 19 покрывают слоем ранее снятого грунта 24 (30-40 см) и

5 на поверхность наносят гумусовый слой 25 (15-20 см), который засевают травами (не показаны).

Пруд-аккумулятор 9 опресненных вод располагают в средней части балки путем устройства глухой земляной плотины. Прудаккумулятор 9 должен иметь достаточный обьем для принятия опресненных вод и паводкового, ливневого стока с прилегающего водосбора.

Пруд-испаритель 10 предназначен для приема и естественного выпаривания в теплый период года остаточного рассола до ра- пы или плотного остатка, с целью последующего изъятия и утилизации этого остатка. Пруд-испаритель представляет собой тщательно спланированную и обвалованную территорию, устроенную в нижней части балки (или местности с направленным уклоном) и максимально вписанную в рельеф. Площадь пруда-испарителя 10 определяется исходя из объема остаточного рассола и слоя естественного годового испарения воды в данной местности.

Водоперехватывающие нагорные канавы 11 устроены с целью исключения возможности попадания паводковых и ливневых вод в пруд-испаритель 10, предотвращения разбавления испаряемого остаточного рассола и переполнения пруда-испарителя 10.

Установка работает следующим образом.

В течение всего периода работы дренажа (200-250 суток) минерализованный дренажный сток аккумулируют в пруде-накопителе 1.

При наступлении отрицательных температур минерализованный сток с помощью перфорированного патрубка 15 и насосной станции 5, подключенной к водовыпуску 3, перемешивают и забирают из пруда-накопителя 1, подают через подземный напорный трубопровод 6 и гидранты 7 к дождевателям 8 и разбрызгивают над опреснительной льдоплощадкой 4 факельным методом, в виде образования мелких капель, при падении которых в результате быстрого охлаждения формируются гранулы льда с определенным содержанием в них жидкой фазы. Из падающих намороженных гранул льда на опреснительной льдопло- щадке 4 формируют массив пористого льда 17 высотой до 18 м (в зависимости от применяемой техники), опреснение которого осуществляют за счет вытекания остаточного рассола по порам пористого льда и отведения его через дренирующий слой 19, дренажный трубопровод 20 в пруд-испаритель 10. При необходимости остаточный рассол отводят непосредственно с поверхности опреснительной льдоплощадки 4, через водоотводящие каналы 22, в пруд-испаритель 10. Остаточный рассол, за- аккумулированный в пруде-испарителе 10, испаряется до насыщенного рассола или

плотного остатка, которые используют для специальных целей. При отсутствии регулярного потребителя 13, соль или рапу накапливают в течение 25-30 лет (срок службы

комплекса) с последующим захоронением или переработкой по специальной технологии. ОбьОм (W) пруда-испарителя 10 в этом случае должен быть W Ј W0. где W0 - суммарный остаточный объем рапы или солей

0 от испарения рассолов, накапливающийся за 30 лет работы опреснительного комплекса..

Дождевальные установки (дождеватели 8) подключают к подземному напорному

5 трубопроводу 6 через гидранты 7. При этом возможна как последовательная работа одной дождевальной установки так и одновременная работа нескольких установок.

Для сохранения на более длительное

0 время температуры ледяного массива на уровне 0 -минус 5 С, обеспечивающей условия для стока внутреннего рассола, массив пористого льда 17 закрывают слоем сухого снега (5-10 см), который наносят естест5 венным путем (при выпадении снега после окончания формирования ледяного массива) или методом искусственного напыления, например, с помощью установки типа Град на базе насосной станции 5 типа

0 СНП-75/100 и дождевателя 8 типа ДДН-70 или с помощью указанного оборудования других модификаций.

Для образования вертикальных путей миграции рассолов, на поверхность масси5 ва льда 17 наносят тонкий слой мелкодисперсных частиц (грунта, мелиорантов и др.) с относительно малым альбедо. Нанесение тонкого слоя мелкодисперсных частиц (грунта, мелиорантов и др.) на поверхность

0 массива льда 17 осуществляют с помощью специальных машин и оборудования 26: опрыскиватели ОТУ-2 на базе Т16 ММЧ для чайных плантаций на склонах или брансбой- тами. Мелкодисперсные частицы (грунт, ме5 лиорант и др.) хранятся в сухом закрытом складе 27, их подача для загрузки машин и оборудования 26 осуществляют с помощью шнекового питателя 28. В конце зимнего периода, с увеличением солнечной активно0 сти, мелкодисперсные частицы, нанесенные на поверхность массива льда 17 и разогретые за счет солнечной радиации, проходят вниз через массу льда 17, эрро- дкруют ее и создают тем сеть до5 полнительных сквозных вертикальных капилляров (не показаны), являющихся путями миграции рассолов за пределы толщи льда 17.

Кроме того, для нанесения мелкодисперсных частиц грунта на поверхностьледяного массива 17 дополнительно используют илистые отложения, зааккумулированные в приямке 16 пруда-накопителя 1 в зоне забора минерализованных вод. Взмучивание илистых отложений осуществляют с помощью перфорированного патрубка 15 диаметра 2-2,5 дюйма, вмонтированного на напорном трубопроводе 6 насосной станции 5 и подающего илистые отложения вмете с потоком воды в завершающей фазе формирования ледяного массива 17,

Для ускорения процесса отвода остаочного внутреннего рассола из массива ьда 17 нижнюю часть дренируют, например, при его формирование в нижней 1/3 части массива льда 17, через каждые 0,5-1 м по высоте и по длине массива, укладывают элластичные надутые воздухом и покрытие гидрофобным материалом трубки (не показаны) диаметром 10-20 мм, с уклоном 0,01 0,10 в сторону дренажного трубопровода 20 и водоотводящих каналов 22, а затем, после окончания формирования ледяного массива 17, сбрасывают воздух из эластичных трубок и вытаскивают их из ледяного массива 17.

После отвода в пруд-испаритель 10 остаточного рассола из массива пористого льда 17 в ходе его формирования с наступлением положительных температур окружающего воздуха, начинается процесс таяния ледяного массива 17 и талая вода через дренирующий слой 19, дренажный трубопровод 20 и водоотводящие каналы 22, оборудованные затворами 29, отводится: при высокой минерализации - в пруд-испаритель 10, при допустимой минерализации - в пруд-аккумулятор 9.

После отвода в пруд-аккумулятор 9 основной массы талой опресненной воды, в дренирующем слое 19 путем перекрытия задвижки 21 дренажного трубопровода 20 аккумулируют объем опресненной воды для увлажнения корнеобитаемого слоя по принципу субирригации, с целью обеспечения роста трав, посеянных в гумусовом слое 25 на опреснительных льдоплощадках 4.

Дополнительное орошение выращивае- мых на опреснительных площадках 4 трав осуществляют посредством забора с помощью насосной станции 5 опресненных вод из пруда-аккумулятора 9 и разбрызгивания их с помощью дождевателей 8 над опреснительными льдоплощадками.

Опресненный дренажный сток, заакку- мулированный в пруде-аккумуляторе 9, при допустимой минерализации используется в

летне-осенний период для полива сельскохозяйственных культур, садов, лесополос, сельскохозяйственного водоснабжения и для других целей потребителем 12.

После опорожнения пруда-накопителя 1 от дренажных минерализованных вод, в результате их зимнего намораживания, в пруд-накопитель 1 аккумулируют паводковый весенний сток, который затем

сбрасывают через водовыпуск 3 в пруд-аккумулятор 9 опресненных вод для разбавления их до допустимой минерализации.

До сброса паводкового стока в пруд-аккумулятор 9 минерализованные воды в

пруд-накопитель 1 не поступают (временно аккумулируются в дополнительном бассейне - не показан).

При недостаточном объеме паводкового стока, разбавление опресненных вод до допустимой минерализации осуществляют путем дополнительной подачи необходимого количества оросительной воды по специальному каналу (не показан), в пруд-аккумулятор 9.

Формула изобретения

1. Установка для опреснения минерализованных вод, включающая опреснитель- ные льдоплощадки, насосную станцию с подводящим напорным трубопроводом, до- ждеватель для разбрызгивания, насыпной дренирующий слой, дренажный трубопровод и пруд-испаритель, отличающая- с я тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения регулирования качества и минерализации опресненных вод, дополнительно содержит пруд-накопитель минерализованных вод с донным водовыпу- ском и приямком в зоне водозабора, пруд- аккумулятор опресненных вод, напорный

трубопровод насосной станции снабжен перфорированным патрубком в нижней зоне приямка водозабора, а дренажный трубопровод оборудован задвижкой.

2. Установка по п. 1,отличающая- с я тем, что пруд-накопитель, пруд-аккумулятор и пруд-испаритель последовательно расположены в направлении основного ук- лрна местности.

3. Установка по пп. 1 и 2, отличающая с я тем, что дополнительно содержит бассейн для аккумуляции минерализованных вод и канал для подвода пресной воды. 4. Установка по пп. 1-3, от л и ч а ю щ а я с я тем, что снабжена оборудованим для нанесения на ледяной массив мелкодисперсных частиц.

Фиг.9

Установка для опреснения минерализованных вод относится к технике опреснения вымораживанием с помощью естественных климатических факторов и предназначены для орошаемого земледелия промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения. Целью изобретения является повышение эффективности путем обеспечения регулирования качества и минерализации воды. Установка содержит пруд-накопитель, куда по каналу поступают минерализованные воды, водовыпуск, опреснительные льдоплощадки, насосную станцию, соединенную с водовыпуском и подземным напорным трубопроводом с гидрантами и подключенными к ним дождевателями, пруд-аккумулятор опресненных вод, пруд-испаритель остаточных от опреснения рассолов, водоперехватывающие канавы. Для забора и подачи опресненной воды потребителю пруд-аккумулятор содержит канал, прорытый по центральной продольной оси с уклоном к месту забора воды, в конце канала устроен приямок. Для выравнивания1 исходной минерализации соленых вод путем их перемешивания по глубине пруда-накопителя на напорном трубопроводе насосной станции вмонтирован перфорированный патрубок для подачи воды в нижнюю часть приямка зоны водозабора пруда-накопителя. Пруд-накопитель, пруд- аккумулятор и пруд-испаритель последова тельно расположены в направлении основного уклона местности. Установка снабжена дополнительным бассейном для аккумуляции минерализованных вод, каналом для подвода пресной воды, оборудованием для нанесения на ледяной массив мелкодисперсных частиц. 3 з.п.ф-лы, 9 йл. VI х 1