[go: up one dir, main page]

RU2849615C1 - Irrigation system for wastewater utilisation - Google Patents

Irrigation system for wastewater utilisation

Info

Publication number
RU2849615C1
RU2849615C1 RU2025110337A RU2025110337A RU2849615C1 RU 2849615 C1 RU2849615 C1 RU 2849615C1 RU 2025110337 A RU2025110337 A RU 2025110337A RU 2025110337 A RU2025110337 A RU 2025110337A RU 2849615 C1 RU2849615 C1 RU 2849615C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
irrigation
soil
pipeline
wastewater
storage pond
Prior art date
Application number
RU2025110337A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Губин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова") filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова")
Application granted granted Critical
Publication of RU2849615C1 publication Critical patent/RU2849615C1/en

Links

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: irrigation system includes a storage pond connected by a supply pipeline to a wastewater source, designed as an embanked section of the irrigated area, connected by an irrigation pipeline to the irrigation network. The embankment of the storage pond is formed from soil removed from the embanked area, with a pond basin 0.3-0.5 m deep, sloping from its centre to the earth embankment. The irrigation pipeline is equipped with a pressure regulator and connected to the irrigation network, consisting of a distribution pipeline with perforated irrigation pipes, the distance between which is no more than twice the capillary water transfer value of the soil of the irrigated area, laid at a depth of 0.3-0.5 m from the soil surface on screens made of membrane film 0.3-0.5 m wide. The irrigation pipeline is equipped with an electrically operated gate valve connected to a soil moisture sensor installed in the irrigated area. A wastewater level sensor is located in the storage pond and connected to the electric drive of the gate valve installed on the supply pipeline.
EFFECT: preservation of the natural fertility of the soil in the irrigated area.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение в зоне недостаточного увлажнения при отсутствии пресной оросительной воды.The proposed invention relates to the field of agriculture and will find application in areas of insufficient moisture in the absence of fresh irrigation water.

Известна конструкция оросительной системы для утилизации бытовых сточных вод, включающая источник бытовых сточных вод, трубопровод для отведения их в пруд-накопитель, к которому подключена насосная станция связанная трубопроводом с поливной сетью в виде подземных перфорированных трубок. (Пособие ВНТП 01-98 «Оросительные системы с использованием сточных вод и животноводческих стоков» Минсельхоз РФ М. 1998 г С 104-105.)A well-known irrigation system for the disposal of domestic wastewater includes a source of domestic wastewater, a pipeline for its discharge into a storage pond, and a pumping station connected by a pipeline to an irrigation network consisting of underground perforated pipes. (Manual VNTP 01-98 "Irrigation Systems Using Wastewater and Livestock Effluents" Ministry of Agriculture of the Russian Federation, Moscow, 1998, pp. 104-105.)

Недостатками этой оросительной системы является необходимость подачи воды из пруда-накопителя в поливную сеть с помощью насосной станции и сезонный режим работы оросительной сети.The disadvantages of this irrigation system are the need to supply water from the storage pond to the irrigation network using a pumping station and the seasonal operation mode of the irrigation network.

Известна система утилизации сточных вод путем их использования для орошения, которая включает пруд-накопитель и оросительные трубопроводы, связанные с оросительной сетью в виде чеков. Особенностью данной системы является устройство пруда-накопителя в виде участка поверхности поля, окруженного валом земли, снятой с прилегающей орошаемой площади, с формированием чеков, дно которых находится ниже уровня дна пруда-накопителя. Такая конструкция системы обеспечивает возможность самотечной подачи сточных воды на орошаемую площадь за счет напора, создаваемого слоем воды в пруду-накопителе. (Система утилизации сточных вод, патент РФ №2815821, A01G 25/00, опубл. 22.03.2024 г, бюлл.№9). Этот патент принят в качестве прототипа.A system for recycling wastewater for irrigation is known, which includes a storage pond and irrigation pipelines connected to an irrigation network in the form of checks. A distinctive feature of this system is the design of the storage pond as a section of the field surface surrounded by an embankment of soil removed from the adjacent irrigated area, forming checks with the bottom below the bottom of the storage pond. This design of the system allows for the gravity-fed delivery of wastewater to the irrigated area due to the pressure created by the water layer in the storage pond. (Wastewater recycling system, Russian Federation patent No. 2815821, A01G 25/00, published March 22, 2024, bulletin No. 9). This patent has been accepted as a prototype.

Недостатком этой системы является использование для формирования валов пруда-накопителя почвы, снимаемой с поверхности орошаемой площади. Это требует внесения большого количеств органических и минеральных удобрений при последующем выращивании растений в чеках, образованных снятием почвы. Другим недостатком является сезонный режим работы оросительной сети, требующий решения вопроса использования сточных вод в период между оросительными сезонами. Кроме того, проведение поливов заполнением чеков сточной водой на землях с высокой водопроницаемостью создает угрозу загрязнения грунтовых вод при глубинной фильтрации стоков, а при наличии соленых грунтовых вод -засоления орошаемой территории.A disadvantage of this system is the use of soil removed from the surface of the irrigated area to form the reservoir embankments. This requires the application of large quantities of organic and mineral fertilizers when subsequently cultivating crops in the checks formed by the removed soil. Another drawback is the seasonal operation of the irrigation network, which necessitates the use of wastewater between irrigation seasons. Furthermore, irrigation by filling the checks with wastewater on highly permeable lands poses a risk of groundwater pollution due to deep filtration of runoff, and in the presence of saline groundwater, salinization of the irrigated area.

Устранить указанные недостатки позволяет оросительная система для утилизации сточных вод, включающая подключенный подводящим трубопроводом к источнику сточной воды пруд-накопитель, выполненный в виде обвалованного участка орошаемой территории, сопряженный оросительным трубопроводом с оросительной сетью, в которой, согласно предполагаемому изобретению, вал пруда-накопителя сформирован из почвы, снятой с обвалованного участка с выполнением чаши пруда заглубленной на 0,3-0,5 м с уклоном от ее центра к земляному валу, а оросительный трубопровод оборудован регулятором напора и соединен с оросительной сетью, состоящей из распределительного трубопровода с поливными перфорированными трубками, расстояние между которыми не более двойной величины капиллярного переноса воды почвой орошаемой территории, уложенными на глубине 0,3-0,5 м от поверхности почвы на экраны из мембранной пленки шириной 0,3-05 м, при этом оросительный трубопровод снабжен задвижкой с электроприводом, связанным с установленным на орошаемой территории датчиком влажности почвы, а в пруду-накопителе размещен датчик уровня сточной воды, подключенный к электроприводу задвижки, установленной на подводящем трубопроводе.The said disadvantages can be eliminated by an irrigation system for wastewater disposal, which includes a storage pond connected by a supply pipeline to a wastewater source, made in the form of an embanked section of an irrigated area, connected by an irrigation pipeline to an irrigation network, in which, according to the proposed invention, the storage pond shaft is formed from soil removed from the embanked area with the pond bowl being made deepened by 0.3-0.5 m with a slope from its center to the earthen shaft, and the irrigation pipeline is equipped with a pressure regulator and is connected to an irrigation network consisting of a distribution pipeline with perforated irrigation pipes, the distance between which is no more than twice the value of capillary transfer of water by the soil of the irrigated area, laid at a depth of 0.3-0.5 m from the soil surface on screens made of membrane film 0.3-0.5 m wide, while the irrigation pipeline is equipped with a valve with an electric drive connected with a soil moisture sensor installed in the irrigated area, and a wastewater level sensor is placed in the storage pond, connected to an electric drive of the valve installed on the supply pipeline.

Новый технический результат от применения предложенной оросительной системы для утилизации сточных вод состоит в сохранении естественного плодородия почвы орошаемой территории, благодаря выполнению вала из почвы, снятой со дна чаши пруда. При этом укладка перфорированных трубок на экраны из мембранной пленки шириной 0,3-0,5 м, на глубине 0,3-0,5 м от поверхности почвы через расстояние, не превышающее двойную величину капиллярного переноса воды почвой, и использование регулятора напора позволяют орошать территорию способом субирригации без глубинной фильтрации сточных вод за пределы орошаемого слоя почвы и осуществлять их утилизацию в течение всего безморозного периода года. Причем установка датчика влажности почвы на орошаемой территории и датчика уровня воды в пруду-накопителе обеспечивают регулирование подачи сточной воды на орошаемую территорию в режиме текущего времени.A new technical result of using the proposed irrigation system for wastewater disposal is the preservation of the natural fertility of the irrigated soil by creating a bank of soil removed from the bottom of the pond basin. The placement of perforated tubes on membrane film screens 0.3-0.5 m wide, at a depth of 0.3-0.5 m from the soil surface at a distance no greater than twice the capillary transfer of water by the soil, and the use of a pressure regulator allow for subirrigation without deep filtration of wastewater beyond the irrigated soil layer and for its disposal throughout the frost-free season. Furthermore, the installation of a soil moisture sensor in the irrigated area and a water level sensor in the storage pond ensure real-time regulation of the wastewater flow to the irrigated area.

Сущность предложения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема оросительной системы для утилизации сточных вод, вид в плане; на фиг.2 - вертикальный разрез оросительной системы для утилизации сточных вод по оси А - А.The essence of the proposal is explained by the drawing, where Fig. 1 shows a diagram of an irrigation system for wastewater disposal, a plan view; Fig. 2 shows a vertical section of the irrigation system for wastewater disposal along the A - A axis.

Система состоит из расположенного рядом с орошаемой территорией 1 пруда-накопителя 2, состоящего из земляного вала 3 и чаши пруда 4. Пруд-накопитель 2 связан с источником сточной воды подводящим трубопроводом 5, на котором в колодце 6 установлена задвижка с электроприводом 7. Для подачи воды из пруда-накопителя 2 на территорию 1 служит оросительный трубопровод 8, на котором в колодце 9 установлена задвижка с электроприводом 10. Трубопровод 8 выведен в колодец 11, где размещен регулятор напора 12. Колодец 11 сопряжен с распределительным трубопроводом 13, к которому подключены поливные перфорированные трубки 14, уложенные на глубине 0,3-0,5 м от поверхности почвы на экраны 15 из мембранной пленки шириной 0,3-0,5 м. Расстояние между перфорированными трубками не должно превышать двойную величину капиллярного переноса воды почвой. На орошаемой территории 1 установлен датчик 16 влажности верхнего слоя почвы, связанный беспроводным передающим устройством с электроприводом задвижки 10. В пруду-накопителе 2 установлен датчик уровня воды 17, соединенный проводами с электроприводом задвижки 7.The system consists of a storage pond 2 located next to the irrigated area 1, consisting of an earthen embankment 3 and a pond bowl 4. The storage pond 2 is connected to the source of wastewater by a supply pipeline 5, on which a valve with an electric drive 7 is installed in a well 6. An irrigation pipeline 8 is used to supply water from the storage pond 2 to the area 1, on which a valve with an electric drive 10 is installed in a well 9. The pipeline 8 is led into a well 11, where a pressure regulator 12 is located. Well 11 is connected to a distribution pipeline 13, to which perforated irrigation pipes 14 are connected, laid at a depth of 0.3-0.5 m from the soil surface on screens 15 made of membrane film 0.3-0.5 m wide. The distance between the perforated pipes should not exceed twice the value Capillary transport of water by the soil. A topsoil moisture sensor 16 is installed in irrigated area 1, connected via a wireless transmitter to the electric drive of valve 10. A water level sensor 17 is installed in storage pond 2, connected via wires to the electric drive of valve 7.

Сооружение и последующую работу оросительной системы для утилизации сточных вод рассмотрим на примере республики Крым, где в степной части территории, за пределами зоны орошения Северо-крымского канала, наблюдается недостаток пресной оросительной воды, и одновременно существует проблема утилизации сточных вод населенных пунктов. Проблемой использования бытовых сточных вод на орошение является ограниченная продолжительность оросительного периода, составляющая, в зависимости от возделываемой культуры, от четырех до шести месяцев. При этом образование сточных вод происходит в течение всего года. Это делает необходимым строительство прудов-накопителей большой емкости, позволяющей накапливать сточные воды для последующего использования в оросительный сезон. Сооружение таких прудов-накопителей в условиях равнинного степного рельефа связано с выполнением большого объема земляных работ по выемке грунта и необходимостью использования насосной станции для подачи сточной воды из заглубленного пруда-накопителя в оросительную систему.We will examine the construction and subsequent operation of an irrigation system for wastewater disposal using the example of the Republic of Crimea, where the steppe region outside the irrigation zone of the North Crimean Canal faces a shortage of fresh irrigation water and the problem of wastewater disposal from populated areas. The challenge of using domestic wastewater for irrigation is the limited duration of the irrigation season, which, depending on the crop, ranges from four to six months. Wastewater is generated throughout the year. This necessitates the construction of large-capacity storage ponds to accumulate wastewater for subsequent use during the irrigation season. The construction of such storage ponds in the flat steppe terrain requires extensive excavation work and the use of a pumping station to pump wastewater from the buried storage pond into the irrigation system.

Использование предложенной оросительной системы для утилизации сточных вод позволяет решать эти проблемы. Систему сооружают на нормативном расстоянии от населенного пункта, имеющего централизованную систему водоотведения и очистки бытовых стоков. Территория 1, на которой сооружают оросительную систему, предназначена для выращивания зерновых культур сплошного сева (пшеницы яровой) и сеянных трав для производства травяной муки, в составе зернотравяного севооборота. Почва на территории 1 - средние суглинки. Для этой почвы характерна величина капиллярного переноса воды до 1,6 м. Снежный покров в степной части республики неустойчивый и держится до 20 дней при глубине промерзания почвы до 20 см.The proposed irrigation system for wastewater disposal addresses these issues. The system is being constructed at a regulated distance from a populated area with a centralized wastewater disposal and treatment system. Area 1, where the irrigation system is being constructed, is intended for growing continuous-seeded grain crops (spring wheat) and sown grasses for the production of grass meal, as part of a grain-grass crop rotation. The soil in Area 1 is medium loam. This soil is characterized by capillary water transfer of up to 1.6 meters. Snow cover in the steppe region of the republic is unstable, lasting up to 20 days with a soil freezing depth of up to 20 cm.

Согласно предложению пруд - накопитель 2 сооружают с отсыпкой земляного вала 3 высотой 2,5 м из почвы, перемещенной из чаши пруда 4 (выемки), с формированием ее дна с уклоном от центра к валу 3. Формирование дна чаши с заглублением 0,3-0,5 м и уклоном от центра чаши к валу обеспечивает освобождение пруда от сточной воды перед его периодической очисткой, проводимой раз в несколько лет. От городских очистных сооружений к пруду-накопителю 2 прокладывают подземный подводящий трубопровод 5, на котором строят колодец 6 и монтируют в нем задвижку с электроприводом 7. От чаши пруда 4 к орошаемой территории 1 прокладывают оросительный трубопровод 8. На выходе трубопровода 8 из-под земляного вала 3 устраивают колодец 9, в котором монтируют задвижку 10, снабженную электроприводом. В конце трубопровода 8 устанавливают колодец 11, в котором размещают регулятор напора 12. В обе стороны от колодца 11 отрывают траншеи глубиной 0,4 м, в которые укладывают распределительный трубопровод 13. На территории 1, перпендикулярно трубопроводу 13 через расстояние 2,0 м отрывают траншеи глубиной 0,4 м и шириной 0,3 м. Дно траншей выстилают экраном 15 из мембранной пленки шириной 0,3 м, на который укладывают перфорированные поливные трубки 14 и подключают их к распределительному трубопроводу 13. Глубина укладки - 0,4 м превышает глубину промерзания почвы, что предотвращает замерзание сточной воды в трубах зимой. При этом глубина укладки меньше величины капиллярного переноса воды почвой, что обеспечивает капиллярную подачу воды к поверхности в корнеобитаемый слой почвы. Ширина экрана 0,3 м на средних суглинках предотвращает глубинный сток воды и обеспечивает ее капиллярный перенос в стороны от перфорированных трубок 14. Выполнение экрана 15 из мембранной пленки обеспечивает при предотвращении глубинного стока воды сохранение газообмена между слоями почвы, находящимися ниже и выше этого экрана, что позволяет избежать оглеения почвы корнеобитаемого слоя. Расстояние между перфорированными трубками 2 м, что меньше двойной величины капиллярного переноса влаги почвой территории (3,2 м) и достаточное для смыкания контуров увлажнения соседних перфорированных трубок 14, обеспечивает сплошное увлажнение орошаемой территории 1. После подключения перфорированных трубок 14 к трубопроводу 13 траншеи засыпают. На территории 1 устанавливают датчик 16 влажности верхнего слоя почвы, снабженный устройством беспроводной связи с электроприводом задвижки 10. В пруду- накопителе 2 монтируют датчик 17 уровня сточной воды, который подключают к электроприводу задвижки 7.According to the proposal, storage pond 2 is constructed by filling an earthen embankment 3 2.5 m high with soil removed from the pond bowl 4 (excavation), with the formation of its bottom with a slope from the center to the embankment 3. Forming the bottom of the bowl with a depth of 0.3-0.5 m and a slope from the center of the bowl to the embankment ensures the release of wastewater from the pond before its periodic cleaning, carried out once every few years. An underground supply pipeline 5 is laid from the city treatment plant to storage pond 2, on which a well 6 is constructed and a valve with an electric drive 7 is installed in it. Irrigation pipeline 8 is laid from the pond bowl 4 to irrigated area 1. At the outlet of pipeline 8 from under earthen embankment 3, a well 9 is made, in which a valve 10 equipped with an electric drive is installed. At the end of pipeline 8, a well 11 is installed, in which a pressure regulator 12 is placed. On both sides of the well 11, trenches 0.4 m deep are dug, into which a distribution pipeline 13 is laid. On territory 1, perpendicular to pipeline 13, at a distance of 2.0 m, trenches 0.4 m deep and 0.3 m wide are dug. The bottom of the trenches is lined with a screen 15 made of membrane film 0.3 m wide, on which perforated irrigation pipes 14 are laid and connected to the distribution pipeline 13. The laying depth of 0.4 m exceeds the depth of soil freezing, which prevents freezing of wastewater in the pipes in winter. At the same time, the laying depth is less than the value of capillary water transfer by the soil, which ensures capillary supply of water to the surface in the root zone of the soil. A screen width of 0.3 m on medium loams prevents deep water runoff and ensures its capillary transport away from perforated tubes 14. Screen 15, constructed of membrane film, ensures, while preventing deep water runoff, gas exchange between the soil layers located below and above this screen, thus preventing gleyzation of the root zone soil. The distance between perforated tubes is 2 m, which is less than twice the capillary moisture transfer value of the soil in the area (3.2 m) and sufficient for the closure of the moistening contours of adjacent perforated tubes 14, ensuring continuous moistening of irrigated area 1. After connecting perforated tubes 14 to pipeline 13, the trenches are backfilled. On site 1, a sensor 16 for the moisture content of the upper soil layer is installed, equipped with a wireless communication device with the electric drive of the valve 10. In the storage pond 2, a sensor 17 for the level of wastewater is mounted, which is connected to the electric drive of the valve 7.

Перед началом орошения пруд-накопитель 2 заполняют сточной водой, подаваемой насосами очистительной станции населенного пункта через подводящий трубопровод 5 при открытой задвижке 6. При заполнении пруда-накопителя 2 до отметки 2 м датчик 17 уровня воды подает команду электроприводу задвижки 7 на ее закрытие. Поддержание в пруде-накопителе 2 уровня воды на отметки 2 м препятствует зарастанию пруда водной растительностью. После проведения сева яровой пшеницы и при снижении влажности почвы до 75% НВ начинают подачу сточной воды из пруда-накопителя 2 на орошаемую территорию 1. Для этого регулятор напора 12 в колодце 11 устанавливают на отметке 0,1 м от поверхности поливных трубок 14 и открывают задвижку 10 в колодце 9. При этом вода из пруда-накопителя 2 по оросительному трубопроводу 8 поступает через колодец 11 в распределительный трубопровод 13, а из него в перфорированные трубки 14. В процессе заполнения сети трубок 14 уровень воды в пруду-накопителе 2 понижается, и датчик 17 уровня воды в пруду подает команду на электропривод задвижки 7 на ее открытие. Двухметровый слой воды в пруду-накопителе 2 обеспечивает ее самотечную подачу в колодец 11, а регулятор напора 12 - поддержание в трубках 14 стабильного напора в 0,1 м. При этом экран 15 препятствует фильтрации воды за пределы корнеобитаемого слоя почвы и обеспечивает его капиллярное увлажнение. Во время подачи воды в трубки 14 ее капиллярное перемещение происходит как к поверхности почвы, так и в стороны от трубок 14. Величина капиллярного переноса воды у средних суглинков составляет 1,6 м. Двойная величина переноса, соответственно - 3,2 м, поэтому контуры капиллярного увлажнения соседних трубок 14, уложенных через 2 м, смыкаются, и на орошаемой территории в слое почвы 0,3 м формируется сплошная зона капиллярного увлажнения, в которой влажность соответствует НВ почвы. Поскольку испарение воды с поверхности поля идет непрерывно, то ее перемещение по капиллярным порам происходит не только в стороны от трубок 14, но и к поверхности. При этом мембранная пленка экрана 15, препятствуя глубинному стоку воды, сохраняет воздухопроницаемость, что предотвращает оглеение почвенного слоя в зоне трубок 14. Работа датчика 17 уровня вод в сочетании с работой регулятора напора 12 позволяет поддерживать в слое почвы 0,3 м благоприятное для корней растений соотношение воды и воздуха в течение всего вегетационного периода пшеницы. При затяжных дождях или выпадении обильных ливневых осадков и при отсутствие поверхностного стока верхний 5 см слой почвы может увлажнится до полной влагоемкости с заполнением водой и некапиллярных пор. В этом случае датчик влажности 16 дает сигнал электроприводу задвижки 10 на ее закрытие. При закрытии этой задвижки поступление сточной воды на орошаемую территорию 1 прекращается, соответственно уровень воды в пруду- накопителе 2 превысит заданную отметку в два метра, и датчик 17 уровня даст команду на перекрытие задвижки 7. После прекращения выпадения осадков и подсыхания верхнего слоя почвы до НВ по сигналу датчика 16 влажности почвы задвижка 10 открывается, и орошение территории 1 возобновляется. При снижении уровня воды в пруду-накопителе 2 ниже 2-х метров датчик уровня 17 подает команду на открытие задвижки 7, и подача сточной воды в пруд- накопитель возобновляется. За неделю до уборки урожая подачу воды в пруд-накопитель 2 прекращают. Это позволяет снизить влажность почвы и уменьшить ее уплотнение при уборке. После завершения уборки урожая подачу воды на орошаемую территорию 1 возобновляют. Поскольку в почве после уборки урожая сохраняются капиллярные поры, то испарение сточной воды продолжается до зимнего промерзания верхнего слоя почвы. Зимой при замерзании верхнего слоя почвы вода в капиллярах замерзает, и перемещение ее к поверхности прекращается. При прекращении движения воды по капиллярам уровень сточной воды в пруду-накопителе 2 повышается, и датчик 17 подает сигнал на закрытие задвижки 7. Промерзание почвы в Крыму, как правило, кратковременное, поэтому при наступлении оттепели лед в почвенных капиллярах растаивает, и движение воды к поверхности почвы возобновляется. В связи с возобновлением расходования воды на испарение с поверхности территории 1 уровень ее в пруду 2 понижается, и датчик 17 уровня подает сигнал на открытие задвижки 7 и возобновление подачи сточной воды в пруд-накопитель 2. Весной перед проведением сева на территории 1 подачу воды из пруда 2 прекращают, перекрыв задвижку 10, и производят вспашку с оборотом пласта, перемещая верхний слой почвы с накопившимися подвижными солями на глубину вспашки (20 см). После вспашки производят сев смеси однолетних трав для производства травяной муки. После сева при снижении влажности почвы до 70% НВ начинают подачу сточной воды в описанном выше режиме с перерывами на работы по уборке травы. После прекращения вегетационного периода растений подачу воды в перфорированные трубки продолжают, и она поступает по капиллярам почвы к поверхности, где испаряется. Весной после вспашки проводят сев зерновых и их последующее орошение. Таким образом утилизацию сточной воды на территории 1 осуществляют с небольшими перерывами на посев и уборку урожая в течение всего безморозного времени года, что позволяет уменьшить объем прудов-накопителей.Before irrigation begins, storage pond 2 is filled with wastewater supplied by pumps from the local treatment plant through supply pipeline 5 with valve 6 open. When storage pond 2 fills to the 2-meter mark, water level sensor 17 signals the electric actuator of valve 7 to close it. Maintaining the water level in storage pond 2 at the 2-meter mark prevents aquatic vegetation from overgrowing the pond. After sowing spring wheat and when the soil moisture level drops to 75% of the maximum permissible humidity, wastewater is supplied from the storage pond 2 to the irrigated area 1. For this purpose, the pressure regulator 12 in the well 11 is installed at a level of 0.1 m from the surface of the irrigation pipes 14 and the valve 10 in the well 9 is opened. In this case, water from the storage pond 2 enters through the irrigation pipeline 8 through the well 11 into the distribution pipeline 13, and from there into the perforated pipes 14. During the process of filling the network of pipes 14, the water level in the storage pond 2 decreases, and the water level sensor 17 in the pond sends a command to the electric drive of the valve 7 to open it. A two-meter-thick layer of water in storage pond 2 ensures gravity-fed water supply to well 11, while pressure regulator 12 maintains a stable pressure of 0.1 m in tubes 14. Screen 15 prevents water from seeping beyond the root zone and ensures its capillary moistening. As water is supplied to tubes 14, capillary movement occurs both toward the soil surface and away from tubes 14. The capillary water transport value for medium loam soils is 1.6 m. Double the transport value, respectively, is 3.2 m. Therefore, the capillary moistening contours of adjacent tubes 14, spaced 2 m apart, merge, and a continuous capillary moistening zone forms within a 0.3 m-thick soil layer in the irrigated area, with the moisture content corresponding to the soil's normal water content. Since water continuously evaporates from the field surface, it moves through capillary pores not only away from tubes 14 but also toward the surface. Membrane film of screen 15, while preventing deep water runoff, maintains air permeability, preventing gley formation in the soil layer around tubes 14. Water level sensor 17, combined with pressure regulator 12, maintains a favorable water-to-air ratio for plant roots in the 0.3-meter soil layer throughout the growing season. During prolonged rainfall or heavy downpours and in the absence of surface runoff, the top 5 cm of soil may become moistened to the full capacity, filling the non-capillary pores with water. In this case, moisture sensor 16 signals the electric actuator of valve 10 to close it. When this valve is closed, the flow of wastewater to irrigated area 1 ceases. Consequently, the water level in storage pond 2 will exceed the preset mark of two meters, and level sensor 17 will signal the closure of valve 7. After precipitation ceases and the topsoil dries to the minimum water level, a signal from soil moisture sensor 16 opens valve 10, and irrigation of area 1 resumes. When the water level in storage pond 2 drops below two meters, level sensor 17 signals the opening of valve 7, and the flow of wastewater to the storage pond resumes. Water supply to storage pond 2 is stopped one week before harvest. This reduces soil moisture and minimizes soil compaction during harvesting. After harvesting, water supply to irrigated area 1 is resumed. Since capillary pores remain in the soil after harvest, wastewater evaporation continues until the topsoil freezes in winter. In winter, when the topsoil freezes, the water in the capillaries freezes, and its movement toward the surface ceases. When capillary movement ceases, the wastewater level in storage pond 2 rises, and sensor 17 signals the closure of valve 7. Soil freezing in Crimea is typically short-lived, so with the onset of a thaw, the ice in the soil capillaries melts, and water movement toward the soil surface resumes. As water consumption for evaporation from the surface of area 1 resumes, its level in pond 2 decreases, and level sensor 17 signals the opening of valve 7 and the resumption of wastewater flow into storage pond 2. In the spring, before sowing in area 1, the water supply from pond 2 is stopped by closing valve 10, and plowing is performed with soil turnover, moving the topsoil with accumulated mobile salts to the plowing depth (20 cm). After plowing, a mixture of annual grasses is sown to produce grass meal. After sowing, when the soil moisture level drops to 70% of the reference water, wastewater is supplied in the manner described above, with breaks for grass harvesting. After the end of the growing season, water is continued to flow into the perforated tubes, and it flows through the soil capillaries to the surface, where it evaporates. In the spring after plowing, grain is sown and subsequently irrigated. Thus, wastewater disposal in area 1 is carried out with short breaks for sowing and harvesting throughout the frost-free season, which allows for a reduction in the volume of storage ponds.

Применение предложенной оросительной системы для утилизации сточных вод сохраняет естественное плодородие орошаемой территории и обеспечивает самотечную подачу сточной воды на орошаемую территорию. При этом укладка перфорированных трубок через расстояние, не превышающее двойную величину капиллярного переноса влаги почвы, на экраны из мембранной пленки шириной 0,3-0,5 м на глубине менее величины капиллярного переноса воды почвой, а также наличие регулятора напора в перфорированных трубках позволяет увлажнять корнеобитаемый слой почвы способом субирригации по капиллярным порам без фильтрации сточных вод за пределы орошаемого слоя почвы и производить утилизацию их в течение всего безморозного периода года.The proposed irrigation system for wastewater disposal preserves the natural fertility of the irrigated area and ensures gravity-fed wastewater delivery to the irrigated area. The placement of perforated tubes at intervals no greater than twice the capillary transfer rate of soil moisture onto 0.3-0.5 m wide membrane screens at a depth less than the capillary transfer rate of soil water, as well as the presence of a pressure regulator in the perforated tubes, allows for moistening the root zone of the soil via subirrigation through capillary pores without wastewater filtration beyond the irrigated soil layer and for its disposal throughout the frost-free season.

Claims (1)

Оросительная система для утилизации сточных вод, включающая подключенный подводящим трубопроводом к источнику сточной воды пруд-накопитель, выполненный в виде обвалованного участка орошаемой территории, сопряженный оросительным трубопроводом с оросительной сетью, отличающаяся тем, что вал пруда-накопителя сформирован из почвы, снятой с обвалованного участка, с выполнением чаши пруда, заглубленной на 0,3-0,5 м, с уклоном от ее центра к земляному валу, а оросительный трубопровод оборудован регулятором напора и соединен с оросительной сетью, состоящей из распределительного трубопровода с поливными перфорированными трубками, расстояние между которыми не более двойной величины капиллярного переноса воды почвой орошаемой территории, уложенными на глубине 0,3-0,5 м от поверхности почвы на экраны из мембранной пленки шириной 0,3-0,5 м, при этом оросительный трубопровод снабжен задвижкой с электроприводом, связанным с установленным на орошаемой территории датчиком влажности почвы, а в пруду-накопителе размещен датчик уровня сточной воды, подключенный к электроприводу задвижки, установленной на подводящем трубопроводе.An irrigation system for wastewater disposal, including a storage pond connected by a supply pipeline to a source of wastewater, made in the form of an embanked section of an irrigated area, connected by an irrigation pipeline to an irrigation network, characterized in that the embankment of the storage pond is formed from soil removed from the embanked area, with the creation of a pond bowl, deepened by 0.3-0.5 m, with a slope from its center to the earthen embankment, and the irrigation pipeline is equipped with a pressure regulator and is connected to an irrigation network consisting of a distribution pipeline with perforated irrigation pipes, the distance between which is no more than twice the value of capillary transfer of water by the soil of the irrigated area, laid at a depth of 0.3-0.5 m from the soil surface on screens made of membrane film 0.3-0.5 m wide, wherein the irrigation pipeline is equipped with a valve with an electric drive connected to The irrigated area is monitored with a soil moisture sensor, and a wastewater level sensor is placed in the storage pond, connected to the electric drive of the valve installed on the supply pipeline.
RU2025110337A 2025-04-22 Irrigation system for wastewater utilisation RU2849615C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2849615C1 true RU2849615C1 (en) 2025-10-28

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000049852A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-31 Holloway Rufus M Jr A method and apparatus for flood irrigation
RU2238639C1 (en) * 2003-06-02 2004-10-27 Научно-исследовательский институт аграрных прпоблем Хакасии Irrigation system for sewage water irrigation on low slopes
RU2467561C2 (en) * 2011-01-12 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" Irrigation system with use of local runoff
RU2815821C1 (en) * 2023-08-04 2024-03-22 Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования Астраханский Государственный Архитектурно-Строительный Университет Waste water recycling system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000049852A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-31 Holloway Rufus M Jr A method and apparatus for flood irrigation
RU2238639C1 (en) * 2003-06-02 2004-10-27 Научно-исследовательский институт аграрных прпоблем Хакасии Irrigation system for sewage water irrigation on low slopes
RU2467561C2 (en) * 2011-01-12 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" Irrigation system with use of local runoff
RU2815821C1 (en) * 2023-08-04 2024-03-22 Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования Астраханский Государственный Архитектурно-Строительный Университет Waste water recycling system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5839659A (en) Capillary root zone irrigation system
US3849991A (en) Irrigation system
RU2622910C1 (en) Drip irrigation system
US5221158A (en) Irrigation and drainage method and apparatus
Stephens Drainage of peat and muck lands
RU2849615C1 (en) Irrigation system for wastewater utilisation
Criddle et al. Subirrigation systems
JPH06319378A (en) Rainwater storage type planting ground
Hamilton et al. Stock-water developments: wells, springs, and ponds
WO2000023659A1 (en) Integrated hydrologic circuits
RU2782324C1 (en) Method for forest reclamation of saline lands and the system for its implementation
JP2003102258A (en) Method for cultivating fruit or vegetable
RU2816171C1 (en) Rice irrigation method
Missaoui Soil and water conservation in Tunisia
RU2813769C1 (en) Method of subsoil irrigation of rice
RU2813515C1 (en) Method for integrated soil hydromelioration when draining agricultural lands with adjacent swamp area
RU2814818C1 (en) Rice irrigation system
RU2818130C1 (en) Environmentally sustainable rice drying and moistening system
CN214758072U (en) Desert greening treatment system
RU2362298C1 (en) Method of melioration in mountaneous and submontane zone and system to this end
Maslov Drainage of farmlands
Heermann et al. Management of water balance components
JPH04237440A (en) Irrigation system
Wilcox Irrigation Farming
Cowgill Irrigation practice on the Great Plains