Створення конструкцій екологічно чистих гідромеліоративних систем

Проте існуючі технології демінералізації мінералізованих вод не відповідають природоохоронним вимогам, так як будь-яка опріснювальна установка вилучає з мінералізованої води лише прісну воду, залишаючи попередню кількість солей у залишкових розсолах, а також тверді відходи в результаті попередньої очистки води перед скиданням. У більшості випадків отримані розсоли скидають або захоронюють, забруднюючи довкілля. Технологія демінералізації колекторно-дренажних вод буде ідеальною лише при виконанні двох, пов’язаних між собою функцій, - опріснювальної та екологічної. Екологічну перевагу матиме технологічна схема з мінімальними енергетичними затратами, безреагентними прийомами обробки і перетворенням відходів очистки у корисні хімічні продукти: кухонну сіль, кислоти, луги тощо, тобто, безвідходна технологія.

На мал. 8 показані можливі технічні рішення знезараження колекторно-дренажних вод, починаючи з відведення у ставок-випаровувач (варіант І) і закінчуючи комплексною демінералізаційною установкою (варіант IV).

 

Мал. 8. Схема технічних рішень по обеззараженню колекторно-дренажних вод

При опрісненні колекторно-дренажних вод можливе застосування трьох технічних рішень. По кожному з них колекторно-дренажні води після водопідготовки (В) подають на опріснювач (ЕД) і стоки з нього відводяться у ставок-випаровувач (варіант ІІ). Коли стоки з опріснювача не відводяться у ставок, а спрямовуються у вузел концентрування (К), де вилучається додаткова кількість прісної води, то скорочену витрату концентрованого розсолу можна відвести в ставок-випаровувач меншого об’єму (варіант ІІІ). І, нарешті, на комплексній демінералізаційній установці, концентрований розчин піддається переробці з вилученням товарних солей і захороненням відходів у могильнику (варіант IV). Таким чином, запропонована технологія комплексної демінералізації колекторно-дренажних вод (варіант IV) включає водопідготовку (В), опріснення (ЕД), концентрування стоків (К), переробку розсолів (П) з вилученням товарних солей та захороненням відходів. Дана технологія містить прогресивні рішення, оскільки, з одного боку вона виключає забруднення довкілля, а з іншого – забезпечує максимальне вилучення прісної води з колекторно-дренажних вод.

 

 

Для вирішення проблеми очистки забрудненого дренажного стоку більш правильним здається створення замкнутих зрошувальних систем, що дозволить не скидати колекторно-дренажні води у водне джерело. Передусім необхідно дренажний стік звести до мінімуму за рахунок зменшення зрошувальних норм, заходів по скороченню втрат зі зрошувальної мережі, розділення всередині системи дренажних та скидних вод тощо. Залежно від мінералізації та якості дренажного стоку приймається рішення про його подальше використання на зрошення. До розрахункового об’єму дренажного стоку, що використовується для зрошення, прив’язується площа. Вона може бути розміщена як поблизу зрошувальної системи, так і окремо, включаючи можливість освоєння малопродуктивних та незручних земель (як правило, ці ділянки повинні розміщуватися на легких грунтах). Режим зрошення мінералізованими водами повинен бути промивним на фоні добре працюючого дренажу. Потрібно використовувати солестійкі культури. На мал. 11 пропонується принципова схема замкненої зрошувальної системи (дренажний стік зі зрошувальної системи поступає у водоприймач колекторно-дренажних вод, де забезпечується біологічна детоксикація дренажних вод (в разі необхідності проводяться додаткові заходи по покращенню якості води: розведення прісною водою, добавка хімічних меліорантів). При роботі системи дренажні води закачуються насосною станцією у магістральний канал для подачі води на зрошення. Використаний на зрошення дренажний стік знову поступає у той же водоприймач колекторно-дренажних вод і поступатиме доти, доки мінералізація дренажної води для поливу не перевищить допустимої величини. Протягом року мінералізація дренажного стоку змінюється. У випадку підвищеної мінералізації дренажний стік спрямовується у ставок-накопичувач, поряд із ним встановлюється технологічна лінія демінералізації (знесолення) дренажного стоку. Демінералізація може бути повною або частковою з подальшою переробкою солей у хімічні продукти. У ставок-накопичувач може поступати дренажний стік з однієї або кількох зрошувальних систем (ставок-накопичувач проектується згідно виконаного прогнозу мінералізації дренажного стоку). Пропонована схема дозволяє не лише зрошувати додаткові площі, але і щорічно відводити певну кількість солей зі зрошувальної системи і перероблювати їх у товари споживання.

4. Технічні рішення споруд для очистки води на дренах, колекторах

Для очистки дренажного стоку від твердих часток, органічних сполук нижче приводяться принципові технічні рішення фільтруючих споруд.

На мал. 12  представлено біологічний ставок-відстійник, який розміщується на відкритому колекторі. У відстійнику проходить осаджування твердих частинок, а верхні шари дренажних вод забираються через трубу-водозлив. Ефективність осадження завислих частинок до 80 %.

Мал. 12. Біологічний став-відстійник на каналі

1 – водозлив; 2 – грунтова основа

На мал. 13 наведено біофільтр, який влаштовують у гирлі дрени або закритого колектора. Очистка дренажного стоку здійснюється накиданням каміння крупністю 20…40 мм.

Мал. 13. Гирло-біофільтр

1 – щільові отвори; 2 – заповнювач біофільтра (камінь d=20-40 мм); 3 – кришка; 4 – криниця; 5 – труба дрени (колектора)

На мал. 11 пропонується фітофільтраційний канал. Ширина каналу 3 м, кількість секцій досягає 11 шт. Відстань між дренами – 0,3 м. Очистка дренажного стоку проводиться через грунтову засипку над дреною, тобто вода з дрени фільтрується через грунт і поступає в іншу дрену.

 

Мал. 14. Фітофільтраційний канал

1 – дрена; 2 – грунтова засипка; 3 – секція 

Основні напрямки, які повинні бути висвітлені у технічних вимогах до проектування об’єкта очистки дренажних вод, пропонуються такі:

1. Колекторно-дренажні води використовуються на зрошення солестійких культур, промивку сильнозасолених земель, риборозведення, розведення водоплавної птиці тощо. У цьому випадку повинно передбачатися повне або часткове використання дренажних вод. Якість води повинна відповідати вимогам для відповідних цілей.

2. При проектуванні дренажної системи слід враховувати прогноз динаміки зміни хімічного складу дренажних вод, вплив системи на довкілля. Обов’язково повинен визначатися хімічний склад дренажних вод у створі їх випуску у водне джерело. Скид дренажних вод, забруднених мінеральними солями, пестицидами, гербіцидами і тощо у відкриті водні джерела заборонено.

Допускається скид води на невикористовувані землі, якщо при цьому виключається можливість забруднення підземних вод, заболочення місцевості та інших видів шкоди довкіллю. При проектуванні накопичувачів-випаровувачів, ставків-регуляторів повинні бути передбачені заходи, що виключають можливість забруднення підземних вод – обладнання протифільтраційних завіс, екранів тощо. По контуру накопичувачів необхідно передбачати спостережні свердловини для контролю ступеня забруднення підземних вод.

3. Для зниження концентрації забруднюючих речовин необхідно передбачати застосування відповідних фізико-хімічних та біологічних методів очистки дренажних вод.

При відповідному обгрунтуванні очистка води може бути замінена скидом у ставки-накопичувачі.

У окремих випадках допускається проектування пристрою накопичувача-регулятора зі скиданням з нього мінералізованих вод у водні джерела під час паводку при умові дотримання встановлених норм гранично-допустимих концентрацій (ГДК) речовин у воді згідно з “Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами”.

4. Продукти очистки дренажних вод поивнні бути направлені на подальше використання їх у виробництві будівельних матеріалів або інших предметів споживання.

Для наукового забезпечення проектних рішень по будівництву та реконструкції зрошувальних систем необхідне: проведення досліджень щодо хімізму дренажних вод і його динаміки у різних регйонах зрошувального землеробства; розробка оцінки якості колекторно-дренажних вод, їх класифікації за ступенем та характером забруднення; розробка ефективних способів очистки дренажних вод залежно від ступеня і характеру забруднення; розробка водозберігаючих технологій поливу з метою скорочення об’єму дренажного стоку при забезпеченні необхідного водно-сольового режиму грунтів; розробка технологій переробки продуктів, що отримуються в результаті очистки дренажних вод.