Спосіб опріснення колодязної води

Реферат: Спосіб опріснення колодязної води, в якому опріснення забезпечується за рахунок збільшення надходження ультрапрісних атмосферних вод в ґрунтові води в зоні живлення колодязя. Надходження ультрапрісних атмосферних вод в ґрунтові води в зоні живлення колодязя забезпечується шляхом штучного збільшення фільтраційної здатності ґрунту в зоні живлення колодязя з радіусом R відносно повздовжньої осі колодязя, який визначають по залежності: R=(Q/ΑΚп), де: 3 Q - середній відбір води з колодязя, м /добу; А - норма атмосферних опадів для даної місцевості м/добу; Kп - коефіцієнт інтенсивності живлення атмосферними водами ґрунтових вод, який приймається рівним 0,5. UA 104259 U (54) СПОСІБ ОПРІСНЕННЯ КОЛОДЯЗНОЇ ВОДИ UA 104259 U UA 104259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі водопостачання, зокрема до способів опріснення води, і може бути застосована для безреагентного опріснення колодязної води з метою зниження мінералізації та пом'якшення води (без зменшення вмісту нітратів і інших забруднень, що є актуальним у випадку користування мінералізованою й жорсткою водою колодязів). Проблема підвищеної мінералізації і жорсткості ґрунтових вод, що видобуваються за допомогою колодязів, існує на значній території Південної і Східної України, де у аридному кліматі і у межах розвитку суглинисто-лесового покриву перший від поверхні водоносний горизонт характеризується підвищеним по відношенню до питних нормативів вмістом солей. Окрім того, в силу техногенних причин вони часто забруднені нітратами і іншими токсичними речовинами. Зменшення мінералізації цих вод забезпечить зменшення не тільки загального солевмісту, але і пропорційно - загальну жорсткість води, вміст нітратів і інших токсичних компонентів у ній. Тому необхідно простими технічними рішеннями, які забезпечать збирання більшої кількості атмосферних вод в зоні живлення колодязя, підвищити якість колодязних вод, які у сільській місцевості застосовуються для господарсько-питних цілей, включаючи їх використання для напою худоби і людини тощо [1], [2], [3], [4]. Відомий спосіб опріснення колодязної води, при якому використовуються хімічні речовини, які забезпечують опріснення колодязної води до відповідних параметрів [5]. До недоліків відомого способу належить те, що використання хімічних речовин змінює природний склад води, а також те, що необхідно витрачати додаткові кошти на ці хімічні речовини. Відомий спосіб отримання прісної питної води з некондиційної води з високим солевмістом, який полягає у застосуванні випаровування при кипінні води, або кристалізації при охолодженні, при яких суто вода ефективно відділяється від солей [6]. До недоліків відомого способу належить те, що отримана таким способом вода практично є 3 дистилятом, тобто має дуже низький солевміст - менше 100 мг/дм , що згідно з нормативами для питної води відносить її до фізіологічно неповноцінної. Також цей спосіб потребує відносно великих енергетичних затрат. За найближчий аналог як за суттю, так і за задачею, що вирішується, вибрано спосіб опріснення колодязної води, при якому опріснення забезпечується за рахунок збільшення надходження ультрапрісних атмосферних вод в ґрунтові води в зоні живлення колодязя [7]. До недоліків відомого способу належить те, що кількості ультрапрісних вод атмосферних опадів (а саме, дощу), які попадають в зону розміщення колодязя, недостатньо для природного опріснення води, що знаходиться в колодязі (у зв'язку з тим, що більшість ультрапрісних вод атмосферних опадів (а саме дощу) уходить по ґрунту у бік від колодязя і випаровується з ґрунту, якщо не проникнуть на достатню глибину). В основу корисної моделі поставлена задача шляхом формування навкруги звичайного колодязя таких ґрунтових умов, які забезпечать уловлювання порівняно більшої кількості атмосферних вод, ніж при первинній структурі ґрунту, і відповідно більше живлення ґрунтових вод в зоні живлення колодязя і, тим самим, забезпечити природне опріснення колодязної води ультрапрісними атмосферними водами, тобто знизити її мінералізацію. Суть корисної моделі в способі опріснення колодязної води, в якому опріснення води забезпечується за рахунок збільшенні надходження ультрапрісних атмосферних вод в ґрунтові води в зоні живлення колодязя, полягає в тому, що надходження ультрапрісних атмосферних вод в ґрунтові води в зоні живлення колодязя забезпечується шляхом штучного збільшення фільтраційної здатності ґрунту в зоні живлення колодязя з радіусом R відносно повздовжньої осі колодязя, який визначають по залежності: R=(Q/ΑΚп), де: 3 Q - середній відбір води з колодязя, м /добу; А - норма атмосферних опадів для даної місцевості м/добу; Kп - коефіцієнт інтенсивності живлення атмосферними водами ґрунтових вод, який приймається рівним 0,5. Суть корисної моделі полягає і в тому, що зону живлення колодязя формують шляхом зняття ґрунту і підґрунтового шару у радіусі R відносно повздовжньої осі колодязя до глибини виїмки не менше 0,4 метра, і з наступним заповненням вказаної виїмки культивованим шаром ґрунту, збагаченим кварцовим піском, за висотою від дна виїмки у бік рівня землі не менше ніж на 90 %, і заповненням виїмки, що залишилася над культивованим шаром ґрунту, шаром щебеню чи жорстви. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що зону живлення колодязя формують шляхом висаджування на місті заповненої виїмки трав’яної, кущової чи/або деревної культивованої рослинності. 1 UA 104259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що спосіб опріснення колодязної води, який заявляється, відрізняється від прототипу тим, що зону живлення колодязя формують шляхом зняття ґрунту і підґрунтового шару у радіусі R відносно повздовжньої осі колодязя до глибини виїмки не менше 0,4 метра, і з наступним заповненням вказаної виїмки культивованим шаром ґрунту, збагаченим кварцовим піском, за висотою від дна виїмки у бік рівня землі не менше ніж на 90 %, і заповненням виїмки, що залишилася над культивованим шаром ґрунту, шаром щебеню чи жорстви, зону живлення колодязя формують шляхом висаджування на місті заповненої виїмки трав’яної, кущової чи/або деревної культивованої рослинності, Таким чином спосіб опріснення колодязної води, який заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть корисної моделі пояснюється за допомогою креслень, де на фіг. 1 показано принципову схему формування зони (радіусом R) живлення колодязя атмосферними водами, на фіг. 2 показано принципову схему формування зони живлення колодязя атмосферними водами (для опріснення ґрунтових вод - зниження мінералізації ґрунтової води, що видобувається з колодязя), яку вибрано за прототип, на фіг. 3 показаний етап формування зони живлення колодязя шляхом вибірки ґрунту на глибину 0,4 м у радіусі R відносно центру колодязя, на фіг. 4 показаний етап формування зони живлення колодязя шляхом заповнення вказаної виїмки в ґрунті культивованим шаром ґрунту, збагаченим піском, за висотою від дна виїмки в бік рівня землі не менше 90 %, на фіг. 5 показано етап формування зони живлення колодязя шляхом заповнення виїмки, що залишилася над культивованим шаром ґрунту шаром щебеню чи жорстви, на фіг. 6 показаний етап формування зони живлення колодязя шляхом висаджування на місті заповненої виїмки трав’яної, кущової чи/або деревної культивованої рослинності. Спосіб опріснення колодязної води, який заявляється, реалізується таким чином (за допомогою виконання технологічних операцій, які складають суть зазначеного способу) - див. схеми на фіг. 2-6. Для реалізації способу опріснення колодязної води, який заявляється, попередньо встановлюють зону 1 живлення колодязя 2, який розміщено на місцевості 3 (див. схему на фіг. 1) і своєю конструкцією (наприклад, бетонними кільцями 4) проходить углиб землі послідовно крізь ґрунтовий шар 5, шар підґрунтових слабофільтруючих ґрунтів 6 і закінчується у водоносному піску 7, при цьому нижнє кільце 8 колодязя 2 повинно знаходитись нижче рівня 9 ґрунтових вод (див. схеми на фіг. 2-6). Зону 1 живлення колодязя 2 вибирають переважно в формі кола радіусом R відносно повздовжньої осі 3 колодязя 2 (див. схеми на фіг. 1-2), при цьому радіус R визначають по залежності [8]: R=(Q/ΑΚп), де: 3 Q - середній відбір води з колодязя, м /добу; А - норма атмосферних опадів для даної території, м/добу; Кп - коефіцієнт інтенсивності живлення атмосферною водою ґрунтових вод, який приймається рівним 0,5, Таким чином, радіус R кола (зони 1 живлення колодязя 2 - див. схеми на фіг. 1-2) визначають у залежності від потребного добової кількості води 10, що забирається з колодязя 2 і підземних вод 11. Після визначення радіуса R зони 1 живлення колодязя 2 наносять на місцевості 3 її зовнішні габарити (див. схему на фіг. 1). При цьому, плановою формою зони 1 живлення колодязя 2 крім кола можуть бути квадрат, випуклий багатокутник або інша ізометрична фігура з поперечником, близьким до розрахованого значення R [8], [9]. Відповідно до вибраних зовнішніх параметрів (радіусу R кола) зони 1 живлення колодязя 2 (див. схеми на фіг. 1-2), наміченим на місцевості 3 навколо колодязя 2, зону 1 живлення колодязя 2 попередньо на першому етапі формують шляхом знімання ґрунтового шару 5 і шару підґрунтового слабофільтруючого ґрунту 6 у радіусі R щодо поздовжньої осі 12 колодязя 2 до глибини h виїмки 13 не менше 0,4 метри (див. схему на фіг. 3). Після зняття ґрунтового шару 5 і вибірки шару підґрунтового слабофільтруючого ґрунту 6 по всій наміченій зоні 1 живлення колодязя 2, заповнюють зазначену виїмку 13 у ґрунті культивованим шаром ґрунту 14, збагаченого кварцовим піском 15, за висотою h1 від дна 16 виїмки 13 убік рівня поверхні 17 землі (місцевості 3) не менше 90 % (див. схему на фіг. 4). 2 UA 104259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поглиблену частину 18 виїмки 13 (висотою h2 не більше 5 см), що залишилася над культивованим шаром ґрунту 14, заповнюють шаром 19 щебеню чи жорстви (див. схему на фіг. 5). Закінчують формування зони 1 живлення колодязя 2 шляхом висаджування на місці заповненої виїмки 13 трав'янистої 20, чагарникової 21 і/або деревної культивованої рослинності 22 (див. схему на фіг. 6). При такому формуванні зони живлення 1 колодязя 2 за рахунок покращених фільтраційних властивостей культивованого ґрунту 14 й впливу рослинності (позиції 20, 21, 22) забезпечується підвищене живлення ультрапрісними атмосферними водами 23 (у вигляді дощу) ґрунтових (підземних) вод 11 і, таким чином, їхнього опріснення і пропорційного зменшення не тільки загального солевмісту, але й загальної твердості води, вмісту забруднюючих речовин - нітратів і інших токсичних компонентів у ній. Як наслідок, це призведе до загального підвищення якості колодязної води 10. Підвищення ефективності застосування способу опріснення колодязної води, що заявляється, у порівнянні із прототипом, досягається шляхом формування зони живлення колодязя (з радіусом R кола) відносно поздовжньої осі колодязя. Підвищення ефективності застосування способу опріснення колодязної води, що заявляється, у порівнянні із прототипом, досягається також шляхом збільшення кількості ультрапрісних атмосферних вод, що надходять при дощу, що забезпечує у ґрунтових водах зміну співвідношення кількості води і кількості солей. Таким чином вода, що знаходиться у колодязі, опріснюється. Це досягається також шляхом покращення фільтраційних властивостей ґрунту у зоні живлення колодязя за рахунок піскування ґрунту - додавання до наявного шару ґрунту домішок кварцового піску (навкруги звичайного колодязя у зоні його живлення до верхнього шару ґрунту додається домішок піску кварцового). Підвищення ефективності застосування способу опріснення колодязної води, що заявляється, у порівнянні із прототипом, досягається формуванням зони живлення колодязя шляхом висаджування на місті заповненої виїмки трав’яної, кущової чи/або деревної культивованої рослинності, чим також забезпечують підвищену кількість ультрапрісних атмосферних вод, що надходять при дощу (затримання вологи, а саме, ультрапрісних атмосферних вод в ґрунті від висихання), що, після проникнення всередину шару підґрунтового слабофільтруючого ґрунту та водоносному піску, забезпечує у ґрунтових водах зміну співвідношення кількості води і кількості солей. Джерела інформації: 1. Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных вод. - Μ.: Недра, 1979. 2. Воронов А.Н., Шварц Α.Α. К вопросу об оценке качества пресных подземных вод // Вестн. СПб. ун-та. Сер. 7, 1994. Вып. 4. 3. Гончаров С.И., Земляков Т.Д., Чуб Л.Е. Гигиеническое нормирование химических элементов в воде с учетом минерального обмена // Гигиена и санитария, 1992, № 1. 4. Крайнов С.Р., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод. - М.: Недра, 1980. - 286 с. 5. Клячко В.Α., Апельцин И.З. Очистка природных вод. - М.: Стройиздат, 1971. - 574 с. аналог. 6. Классен В.И. Физическая активация воды и ее применение в народном хозяйстве. - М: Химическая промышленность, № 5, 1985, с. 37-40 - аналог. 7. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. - М.: Высшая школа, 1987. - 479 с. найближчий аналог. 8. Раткин Н.Е. Количественная оценка аэротехногенного потока вещества на подстилающую поверхность расчетным методом. Вестник МГТУ, 2000, т. 3,№ 1. - 118 с. 9. Крайнов С.Р., Швец В.Μ Геохимия подземных вод водохозяйственно-питьевого назначения. - М., 1987. - 237 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб опріснення колодязної води, в якому опріснення забезпечується за рахунок збільшення надходження ультрапрісних атмосферних вод в ґрунтові води в зоні живлення колодязя, який відрізняється тим, що надходження ультрапрісних атмосферних вод в ґрунтові води в зоні живлення колодязя забезпечується шляхом штучного збільшення фільтраційної здатності ґрунту в зоні живлення колодязя з радіусом R відносно повздовжньої осі колодязя, який визначають по залежності: R=(Q/ΑΚп), де: 3 Q - середній відбір води з колодязя, м /добу; А - норма атмосферних опадів для даної місцевості м/добу; 3 UA 104259 U 5 10 Kп - коефіцієнт інтенсивності живлення атмосферними водами ґрунтових вод, який приймається рівним 0,5. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зону живлення колодязя формують шляхом зняття ґрунту і підґрунтового шару у радіусі R відносно повздовжньої осі колодязя до глибини виїмки не менше 0,4 метра, і з наступним заповненням вказаної виїмки культивованим шаром ґрунту, збагаченим кварцовим піском, за висотою від дна виїмки у бік рівня землі не менше ніж на 90 %, і заповненням виїмки, що залишилася над культивованим шаром ґрунту, шаром щебеню чи жорстви. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що зону живлення колодязя формують шляхом висаджування на місті заповненої виїмки трав′яної, кущової чи/або деревної культивованої рослинності. 4 UA 104259 U 5 UA 104259 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6