Аннотация

Цель: ретроспективный анализ технологических и технических решений по очистке и подготовке дренажных вод с оросительных систем. 

Обсуждения. В мировой практике для обеспечения безопасного повторного использования дренажных вод выделяют три технологических комплекса. Первый основан на удалении взвешенных и растворимых органических загрязнителей из дренажных вод. Второй включает традиционные методы обессоливания – обратный осмос, электромембранные методы и т. д. Третий технологический комплекс позволяет удалять токсичные загрязнения. При разработке технологий очистки и подготовки дренажных вод для орошения сельскохозяйственных культур учитывалось, что в их состав входят органические и неорганические соединения, токсичные соединения солей. Перспективна технология, основывающаяся на использовании солнечных водоемов. Данный комплекс включает в себя накопители-испарители дренажных вод, испаритель рассолов, допустима минерализация от 10–15 до 200–250 г/дм³. Описанные в статье технологические схемы и методы очистки и подготовки дренажных вод с оросительных систем позволяют решить вопрос утилизации минерализованных сточных вод путем их возврата в цикл орошения и предотвратить сброс их в поверхностные водные объекты. 

Выводы. Как показал проведенный анализ технологических решений по подготовке дренажных вод, перспективны комплексные технические решения, которые основываются на физико-химических и биологических методах очистки. Наиболее распространенным подходом к подготовке дренажных вод является предварительная механическая очистка с дальнейшей адсорбцией на природных сорбентах.

doi: 10.31774/2658-7890-2022-4-3-58-72

Для цитирования

Домашенко Ю. Е., Проценко Н. Н. Ретроспективный обзор технологий очистки и подготовки дренажных вод с оросительных систем // Экология и водное хозяйство. 2022. Т. 4, № 3. С. 58–72. https://doi.org/ 10.31774/2658-7890-2022-4-3-58-72.

Список литературы

1. Water reuse: From ancient to modern times and the future / A. N. Angelakis, T. Asano, A. Bahri, B. Jiménez, G. Tchobanoglous // Frontiers of Environmental Science. 2018. 6:26. https:doi.org/10.3389/fenvs.2018.00026.

2. Development and validation of system design principles for water reuse systems / D. Joksimovic, D. A. Savic, G. A. Walters, D. Bixio, K. Katsoufidou, S. G. Yiantsios // Desalination. 2008. Vol. 218, № 1–3. P. 142–153. https:doi.org/10.1016/j.desal.2006.04.091.

3. Abdel-Azim R., Allam M. N. Reuse of drainage water in agriculture in Egypt: strategic problems and mitigation measures // Unconventional Water Use: the WASAMED Project. 2005. P. 105–117.

4. Бородычев В. В., Конторович И. И. Инженерная защита окружающей среды от воздействия дренажного стока с орошаемых земель // Развитие АПК на основе принципов рационального природопользования и применения конвергентных технологий: материалы междунар. науч.-практ. конф., провед. в рамках Междунар. науч.-практ. форума, посвящ. 75-летию образования Волгогр. гос. аграр. ун-та. Волгоград, 2019. С. 22–31.

5. Бородычев В. В., Конторович И. И. Концепция использования возобновляемых источников энергии для утилизации минерализованного дренажного стока. Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2012. 104 с. 

6. Бородычев В. В., Конторович И. И. Утилизация дренажного стока с орошаемых земель: исходные требования к разработке процесса // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. 2016. № 3(23). С. 83–101. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec430-field6.pdf (дата обращения: 01.05.2022).

7. Wen L., Recknagel F. In situ removal of dissolved phosphorus in irrigation drainage water by planted floats: preliminary results from growth chamber experiment // Agriculture, Ecosystems & Environment. 2002. Vol. 90, № 1. P. 9–15. https:doi.org/10.1016/S0167-8809(01)00292-4.

8. Sorour M. H., El Defrawy N. M. H., Shaalan H. F. Treatment of agricultural drainage water via lagoon/reverse osmosis system // Desalination. 2003. Vol. 152, № 1–3. P. 359–366. https:doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01084-6.

9. Yadav A., Vashishtha V. K., Yadav H. High-performance solar stills for efficient use of water in agriculture // Recent Achievements in Mechanical Engineering. Singapore: Springer, 2021. P. 325–331. 

10. Potentials of using duckweed (Lemna gibba) for treatment of drainage water for reuse in irrigation purposes / A. Allam, A. Tawfik, A. El-Saadi, A. Negm // Desalination and Water Treatment. 2016. Vol. 57, iss. 1. P. 459–467. https:doi.org/10.1080/19443994.2014.966760.

11. Снижение минерализации коллекторно-дренажных вод биологическим способом / М. Х. Хамидов, А. К. Жураев, У. А. Жураев, К. Ш. Хамраев, С. К. Уринбаев // Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков. 2016. № 13. С. 53–57.

12. Хамидов М. Х., Жураев У. А. Снижение минерализации коллекторно-дренаж-ных вод биологическим способом и использование их в орошаемом земледелии // Аграрная наука. 2018. № 10. С. 52–54. https:doi.org/10.3263/0869-8155-2018-319-10-52-54.

13. Stuber M. D. Optimal design of fossil-solar hybrid thermal desalination for saline agricultural drainage water reuse // Renewable Energy. 2016. Vol. 89. P. 552–563. https:doi.org/10.1016/j.renene.2015.12.025.

14. Pilot demonstration of concentrated solar-powered desalination of subsurface agricultural drainage water and other brackish groundwater sources / M. D. Stuber, C. Sullivan, S. A. Kirk, J. A. Farrand, P. V. Schillaci, B. D. Fojtasek, A. H. Mandell // Desalination. 2015. Vol. 355. P. 186–196. https:doi.org/10.1016/j.desal.2014.10.037.

15. Бородычев В. В., Конторович И. И. Технология сокращения объемов минерализованного дренажного стока способом интенсифицированного испарения // Основные результаты научных исследований института за 2017 год: сб. науч. тр. / Всерос. науч.-исслед. ин-т гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова. М., 2018. С. 24–34.

16. Конторович И. И. Использование солнечных водоемов для утилизации минерализованного дренажного стока с орошаемых земель // Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства: материалы юбилейн. междунар. науч.-практ. конф. М., 2009. Т. 1. С. 395–402.

17. Recent applications of downstream suspension sponge technology for decentralized wastewater treatment / M. Nasr, M. Attia, H. Ezz, M. G. Ibrahim // Cost Effective Technologies for Solid Waste and Wastewater Treatment. Elsevier, 2022. P. 59–67. DOI: 10.1016/b978-0-12-822933-0.00014-0.

18. Treatment of agricultural drainage water via downflow hanging sponge system for reuse in agriculture / A. Fleifle, A. Tawfik, O. C. Saavedra, M. Elzeir // Water Supply. 2013. Vol. 13, № 2. P. 403–412. https:doi.org/10.2166/ws.2013.034.

19. Шабанов В. В., Рудаченко Е. П. Типизация объектов сельскохозяйственных мелиораций // Вестник сельскохозяйственной науки. 1971. № 1. С. 83–86.

20. Магай С. Д. Эффективность и технологии орошения сельскохозяйственных культур минерализованными водами на юге Казахстана // Гидрометеорология и экология. 2013. № 2. С. 132–139.

21. Безднина С. Я., Овчинникова Е. В. Биохимическая очистка и регулирование качества коллекторно-дренажных вод // Методы и технологии комплексной мелиорации и экосистемного водопользования / ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова. М., 2006. С. 188–203.

22. Конторович И. И. Каталог перспективных ресурсоэкономичных технологий и технических средств для очистки дренажных и сбросных вод гидромелиоративных систем. М.: Россельхозакадемия, 2007. 89 с. 

23. Конторович И. И. Технические решения для утилизации дренажных вод // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2011. № 3. C. 1–6.

24. Методы очистки дренажных вод и их использование / Е. Е. Ергожин, Т. К. Ча-лов, Т. В. Ковригина, К. М. Калмуратова // Химический журнал Казахстана. 2019. № 1(65). С. 20–36. 

25. Кропина Е. А., Васильев С. М. Перспективы повторного использования дренажно-сбросных вод для орошения // Мелиорация и водное хозяйство. 2010. № 2. С. 22–23.

26. Капустян А. С. Обоснование объема и технические приемы использования дренажных вод на локальных оросительных системах // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2016. № 4. С. 150–155.

27. Домашенко Ю. Е., Проценко Н. Н. Анализ зарубежного опыта утилизации сбросных и дренажных вод в оросительных мелиорациях // Экология и водное хозяйство [Электронный ресурс]. 2022. Т. 4, № 1. С. 1–13. URL: http:www.rosniipm-sm1.ru/

article?n=132 (дата обращения: 01.05.2022). https:doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-1-1-13.

28. Васильев Д. Г. Ретехнологизация способа подготовки дренажных и сбросных вод для оросительной мелиорации // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 5(73). С. 157–160.

29. Пособие по очистке и утилизации дренажно-сбросных вод / ВНИИГиМ, ВНИИОЗ. М.: РАСНХ, 1999. 83 с.

30. Калыбек У. М. Рекомендуемая технологическая схема для опреснения поливных, коллекторно-дренажных вод // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. № 11-2. С. 52–56.

31. Talaat H. A., Ahmed S. R. Treatment of agricultural drainage water: technological schemes and financial indicators // Desalination. 2007. Vol. 204, № 1–3. P. 102–112. DOI: 10.1016/

j.desal.2006.05.011.

32. Пат. 2654763 Российская Федерация, МПК С 09 F 9/02. Способ подготовки сбросных и дренажных вод для сельскохозяйственного использования / Васильев Д. Г., Домашенко Ю. Е., Васильев С. М.; патентообладатель Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. № 2017101951; заявл. 20.01.17; опубл. 22.05.18, Бюл. № 15. 7 с. 

33. Vasilyev S. M., Domashenko Yu. E. Scientific rationale for the use of wastewater as an alternative source of irrigation under water deficit // Journal of Environmental Management and Tourism. 2017. Vol. 7, № 4. P. 632–638. https:doi.org/10.14505//jemt.v7.4(16).10.