Ставок-випарник дренажного стоку
E02B11 / 00 - Осушення земель, в тому числі для сільськогосподарських цілей
C02F1 / 14 - Обробка води, промислових і побутових стічних вод або відстою стічних вод (поділ взагалі B01D; спеціальні пристрої на судах для обробки води, промислових і побутових стічних вод, наприклад для отримання питної води B63J; додавання до води речовин для запобігання корозії C23F ; обробка рідин, забруднених радіоактивними речовинами G21F 9/04)
Власники патенту RU 2515041:
Державна наукова установа Всеукраїнський науково-дослідний інститут гідротехніки і меліорації ім. А.Н. Костякова української академії сільськогосподарських наук (ГНУ ВНИИГ Россельхозакадеміі) (RU)
Винахід відноситься до сільського господарства, зокрема до зрошуваного землеробства при утилізації мінералізованою дренажного стоку гідромеліоративних систем, а також при випаровуванні стічних вод різного генезису, мінералізація яких сформована переважно мінеральними солями. Ставок-випарник дренажного стоку пов'язаний з подводящим каналом 1, обладнаним перегороджують 2, 3 і вхідними 4, 5 регулюючими спорудами, і розділений перемичками на відсіки 6, 7 інтенсивного випаровування, гідравлічно пов'язані між собою і з подводящим каналом. Кожен відсік 6, 7 інтенсивного випаровування містить розміщені по всій водній поверхні на певній відстані один від одного плаваючі випарні пластини 26 з наскрізними отворами і вставленими в них акселераторами випаровування з гідрофільного капілярно-пористого матеріалу. По кутах плаваючих пластин виконані отвори, через які пропущені вмонтовані в дно відсіків вертикальні стрижні довжиною, що перевищує глибину максимального заповнення відсіків, забезпечені фіксаторами верхнього і нижнього положення пластини. Ставок-випарник забезпечений додатковим відсіком 10 для акумуляції та випаровування промивної води, а також відсіком 8 для збору опріснення дренажного стоку з насосною станцією 9 для подачі його споживачеві. Забезпечується відновлення адсорбирующей здатності акселераторів випаровування промиванням без проведення їх демонтажу, що підвищує ефективність роботи ставка-випарника, а також значно підвищується ефективність процесу опріснення дренажних стоків. 1 з.п. ф-ли, 3 мул.
Пропонований винахід відноситься до сільського господарства, зокрема до зрошуваного землеробства при утилізації мінералізованою дренажного стоку гідромеліоративних систем, а також при випаровуванні стічних вод різного генезису, мінералізація яких сформована переважно мінеральними солями.
Відомий локальний водоприймач для колекторно-дренажних вод, що містить ряд паралельно розташованих сполучених каналів шириною до 100 м, при цьому обсяг водоприймача і площа його водної поверхні встановлюють з розрахунку забезпечення довготривалого прийому дренажних вод з зрошуваних земель (Калантаїв В.А. Меліорація зрошуваних земель і охорона навколишнього середовища // Питання раціонального використання водно-земельних ресурсів Туркменської РСР. - Ташкент: САНІІРІ, 1987. - С.7-8).
Недоліками даного ставка-випарника є низька ефективність і ненадійність роботи випарних пластин, пов'язана з тим, що в міру накопичення викристалізувалися солей на їх поверхні зростає їх маса, що призводить до занурення пластин в мінералізовану воду і, відповідно, до зниження інтенсивності випаровування вологи з їх поверхні.
Недоліками даного технічного рішення є недостатня ефективність і велика трудомісткість процесу опріснення, пов'язані зі зниженням інтенсивності випаровування води в міру накопичення акселераторами солей і необхідністю періодичного вилучення пластин на берег водойми, зняття і очищення акселераторів від солей, а потім повторної їх установки і розміщення пластин на поверхні ставка.
Усунути зазначені недоліки дозволяє пропонований ставок-випарник дренажного стоку, пов'язаний з подводящим каналом за допомогою регулюючих споруд, по поверхні якого розміщені плаваючі пластини з наскрізними отворами і вставленими в них акселераторами випаровування з гідрофільного капілярно-пористого матеріалу, який розділений перемичками на відсіки інтенсивного випаровування, гідравлічно пов'язані між собою і з подводящим каналом, по кутах плаваючих пластин виконані отвори, через які пропущені вмонтують Ці вимоги в дно відсіків вертикальні стрижні довжиною, що перевищує глибину максимального заповнення відсіків, забезпечені фіксаторами верхнього і нижнього положення пластини, а сам ставок-випарник забезпечений додатковим відсіком акумуляції і випаровування промивної води, а також відсіком збору опріснення дренажного стоку з насосною станцією для подачі його споживачеві .
Крім того, кожна плаваюча пластина може мати покриття з гідрофільного капілярно-пористого матеріалу, виконане з виступом за боковий вівтар її нижньої поверхні.
Новий технічний результат від застосування пропозиції полягає в забезпеченні відновлення адсорбирующей здатності акселераторів випаровування промиванням без проведення їх демонтажу шляхом періодичного затоплення менш мінералізованою водою і в значній інтенсифікації процесу опріснення дренажного стоку.
Суть винаходу пояснюється кресленнями, де
На фіг.1 зображена принципова схема ставка-випарника дренажного стоку, вид в плані і розріз по А-А.
На фіг.2 - перетин Б-Б на фіг.1.
На Фіг.3 - принципова схема конструкції плаваючої пластини з акселераторами випаровування, вид в плані і розріз по В-В, за умови різного положення рівня води в відсіку ставка-випарника: Н - рівень води в відсіку ставка, на початковій стадії циклу процесу інтенсифікованого випаровування; H1 - висота розташування плаваючою пластини з акселераторами випаровування над дном відсіку після спорожнення відсіку; Н2 - рівень води в відсіку накопичувача на стадії промивки акселераторів випаровування від солей.
Ставок-випарник дренажного стоку (фіг.1) пов'язаний з каналом 1, обладнаним перегороджують 2, 3 і вхідними 4, 5 регулюючими спорудами і розділений на відсіки 6 і 7 для інтенсифікованого випаровування мінералізованою дренажного стоку, відсік 8 - для акумуляції опріснених вод з насосною станцією 9, для їх подачі споживачеві, відсік 10 - для збору, зберігання і природного випаровування скидних вод з відсіків 6, 7, а так само частини мінералізованою дренажного стоку з каналу 1, що не надходить у відсіки 6, 7, після їх періодичного заповнення. Ставок-випарник містить скидну мережу 11 у вигляді каналу, гідравлічно пов'язану на входах водовипускні регулюючими спорудами 12, 13 з відсіками 6 і 7 інтенсифікованого випаровування, а на виході - з відсіком 10, водовипускні регулюють споруди 14, 15 з відсіків 6 і 7 з трубопроводами 16 і 17, послідовно гідравлічно зв'язують між собою відсіки інтенсифікованого випаровування 6, 7, і відсік 8 для акумуляції опріснених вод.
Підвідний канал 1 займає командне положення по відношенню до відсіків 6, 7, 8 і 10 (фіг.2). Відсіки 6, 7, 8 і 10 розміщені на плоскій місцевості і / або на місцевості з переважно одностороннім ухилом від відсіку 6 до відсіку 10 і розділені між собою земляними перемичками 18, мають горизонтальне сплановане дно і протифільтраційних покриття 19.
У відсіках 6 і 7 вхідні регулюють споруди 4 і 5 відповідно гідравлічно зв'язані за допомогою трубопроводів 20 і 21 з перфорованими трубопроводами 22 і 23 для рівномірної подачі води у відсіки, розміщеними в нижній частині розподільних каналів 24 і 25 з протифільтраційним покриттям (не показано).
Кожен відсік 6, 7 інтенсифікованого випаровування містить розміщені по всій водній поверхні на певній відстані один від одного плаваючі випарні пластини 26 (фіг.1 і 3) з рівномірно розташованими наскрізними круглими отворами 27 і вставленими в них циліндричними акселераторами випаровування 28 з гідрофільного капілярно-пористого матеріалу, кожна з яких зафіксована від переміщення в горизонтальній площині і обмежена в переміщенні по вертикалі механізмом фіксації.
Кожна пластина 26 по кутах забезпечена чотирма вертикальними отворами 31 діаметром d, а механізм фіксації виконаний у вигляді чотирьох вертикальних стрижнів 32 діаметром d1
Кожна пластина 26 може бути забезпечена додатковим покриттям 29 з гідрофільного капілярно-пористого матеріалу з отворами для акселераторів випаровування 28 і краями 30, довжина яких перевищує товщину пластини 26 (тобто зануреними у воду).
Ставок-випарник дренажного стоку може працювати в двох режимах:
інтенсифікованого випаровування (режим 1) і інтенсифікованого випаровування і опріснення (режим 2).
Ставок-випарник дренажного стоку в режимі інтенсифікованого випаровування (режим 1) працює в такий спосіб.
По завершенні заповнення відсіків 6 і 7 вхідні регулюють споруди 4 і 5 закривають, а перегороджують регулює спорудження 3 відкривають, мінералізований дренажний стік надходить по каналу 1 в останній відсік 10 накопичувача-випарника, де акумулюється і піддається природному випаровуванню.
В результаті заповнення відсіків 6 і 7 пластини 26 спливають, мінералізована вода під дією капілярних сил надходить в гідрофільний капілярно-пористий матеріал акселераторів 28 випаровування на висоту капілярного підйому і покриття 29 кожної пластини 26. Під впливом сонячного випромінювання, вітру і за рахунок багаторазового збільшення площі випаровує в порівнянні з площею дзеркала води у відсіках 6 і 7 відбувається інтенсифіковане випаровування, яке супроводжується витяганням солей з дренажного стоку в капілярно-пори тий матеріал і на його поверхню акселераторів 28 випаровування і покриттів 29. У міру заповнення капілярів і поверхонь акселераторів 28 і покриттів 29 відкладеннями солей інтенсивність випаровування поступово знижується. У кожному конкретному випадку тривалість ефективної роботи акселераторів випаровування залежить від адсорбційної ємності використовуваного капілярно-пористого матеріалу, мінералізації, хімічного складу дренажного стоку, динаміки сонячної радіації, швидкості вітру, температури і вологості повітря, температури води за аналізований період і визначається, наприклад, в результаті випробувань в камері штучної погоди, що передують створенню ставка-випарника.
Після закінчення періоду активного випаровування закривають перегороджують регулює спорудження 3 на каналі 1, відкривають вхідні регулюють споруди 4 і 5 і подають дренажний стік в відсіки 6 і 7, заповнюючи їх до рівня, що перевищує верхню кромку акселераторів 20 випаровування на висоту 3-5 см (фіг .3). При цьому в межах відсіків 6 і 7 відбувається затоплення всіх пластин 26 з акселераторами випаровування 28, так як їх переміщення вгору обмежена верхніми шайбами 35 механіз фіксації, і подальше розчинення солей, що відклалися в капілярно-пористому матеріалі аксельраторов і пластин через значно нижчою їх концентрації у новоприбулих водах дренажного стоку, що відновлює його адсорбционную ємність. Процес розчинення відклалися солей відбувається в поверхневому шарі води, який при наявності вітру активно перемішується в результаті вітрового хвилювання.
При заповненні відсіків 6 і 7 до необхідного рівня вхідні регулюють споруди 4 і 5 закривають, а перегороджують регулює спорудження 3 відкривають, мінералізований дренажний стік надходить по каналу 1 в останній відсік 10 накопичувача-випарника, де акумулюється і піддається природному випаровуванню.
Після завершення процесу розчинення відклалися в капілярно-пористому матеріалі акселераторів 28 і покриттів 29 солей всіх пластин 26 водовипускні регулюють споруди 12 і 13 відкривають і воду з відсіків 6 і 7 відводять по скидний мережі 11 в відсік 10 ставка-випарника. Пластини 26, у міру спорожнення відсіків 6 і 7, переміщаються вниз до рівня, обмеженого становищем нижніх шайб 34 механізмів фіксації, що дозволяє уникнути деформації нижньої частини акселераторів 28 випаровування об дно відсіків.
Далі описаний вище цикл повторюють багаторазово протягом періоду роботи гідромеліоративних систем і надходження дренажного стоку по каналу 1.
Функціонування ставка-випарника в режимі інтенсифікованого випаровування і опріснення води (режим 2) відрізняється від описаного вище режиму 1 тим, що спочатку заповнюють тільки відсік 6 (при закритому перегороджують спорудженні 2 і відкритому вхідному спорудженні 4), з якого після завершення періоду активного випаровування і вилучення солей залишилася частково опріснену воду з відсіку 6 через відкрите водовипускні спорудження 14 по трубопроводу 16 скидають в відсік 7, в якому процеси інтенсифікованого випаровування води і вилучення солей п одолжается. Після їх завершення опріснення вода відводиться з відсіку 7 через водовипускні спорудження 15 і трубопровід 17 в відсік 8, де акумулюється і за допомогою насосної станції 9 подається споживачеві. Далі процес опріснення, акумуляції опріснення води в відсіку 8 і відведення її споживачеві повторюється знову протягом періоду роботи гідромеліоративних систем і надходження дренажного стоку по каналу 1.
Таким чином, пропонована конструкція ставка-випарника дозволяє значно підвищити ефективність процесу опріснення дренажних стоків і знизити трудомісткість відновлення адсорбирующей здатності акселераторів випаровування промиванням без проведення їх демонтажу, що також значно підвищує ефективність роботи ставка-випарника.
До позитивних якостей заявленого технічного рішення слід також віднести низькі витрати енергії за рахунок застосування самопливного режиму роботи ставка-випарника і використання поновлюваних джерел енергії (сонячної енергії та енергії вітру) при реалізації процесу інтенсифікованого випаровування.
1. Ставок-випарник дренажного стоку, пов'язаний з подводящим каналом за допомогою регулюючих споруд, по поверхні якого розміщені плаваючі пластини з наскрізними отворами і вставленими в них акселераторами випаровування з гідрофільного капілярно-пористого матеріалу, який відрізняється тим, що він розділений перемичками на відсіки інтенсивного випаровування, гідравлічно пов'язані між собою і з подводящим каналом, по кутах плаваючих пластин виконані отвори, через які пропущені вмонтовані в дно відсіків вертикальні стер ні довжиною, що перевищує глибину максимального заповнення відсіків, забезпечені фіксаторами верхнього і нижнього положення пластини, а сам ставок-випарник забезпечений додатковим відсіком акумуляції і випаровування промивної води, а також відсіком збору опріснення дренажного стоку з насосною станцією для подачі його споживачеві.
2. Ставок-випарник дренажного стоку по п.1, що відрізняється тим, що кожна плаваюча пластина має покриття з гідрофільного капілярно-пористого матеріалу, виконане з виступом за межі її нижньої поверхні.