Л.В. Кирейчева

(Россия)

Социально-политическая перестройка, произошедшая в России в девяностые годы прошлого столетия, повлекла за собой изменения в аграрном секторе. Наряду с крупными сельскохозяйственными предприятиями в стране образовалось множество мелкоземельных хозяйств различных форм хозяйствования. В настоящее время в России их насчитывается около 90%. Крупные оросительные системы, которые строились для орошения больших полей, теперь должны эксплуатироваться и управляться в условиях совместного присутствия частной и общественной собственности. Интегрированный подход в управлении оросительными системами предполагает решение проблемы эффективного использования оросительной воды.
Один из подходов для обеспечения устойчивых урожаев в засушливых областях - внутрисистемное использование дренажного стока, которое осуществляется локально для отдельных хозяйств в составе общего водопользования в пределах оросительной системы. Специфика замкнутых дренажных систем локального типа определяет требования к конструкциям дрен и параметрам дренажа.
В статье рассматривается возможность локального подхода к размещению дренажа в виде замкнутых водооборотных систем, обеспечивающих регулирование объема и качества дренажного стока. Необходимыми элементами такой системы являются технологические узлы по очистке и обессоливанию дренажных вод. Это дает возможность использования подготовленного дренажного стока на орошение в критические периоды вегетации или на другие хозяйственные нужды.
Такой подход предполагает создание бассейнов сезонного регулирования для накопления дренажного и поверхностного стока. В статье приводится расчет необходимого объема бассейна сезонного регулирования, технические решения по улучшению состава дренажного стока при повторном его использовании на орошение для локального участка и по предотвращению избыточного испарения. Приводятся формулы для расчета объема воды для разбавления загрязненного и минерализованного дренажного стока в случае повторного использования для орошения. Даются некоторые экологические и экономические оценки для конкретного объекта.
Краткое содержание и выводы

 Как известно, негативным последствием функционирования дренажных систем является дренажный сток. С одной стороны он выступает как загрязнитель поверхностных вод – с другой, при соответствующей подготовке, дополнительный источник оросительной воды. В России формируется около 5 км3 /год дренажно-сбросных вод. Для мелких орошаемых участков целесообразно дренажные воды накапливать, очищать от загрязнителей и повторно использовать на орошение или другие нужды. Это даст возможность улучшить водный режим территории, сохранить благоприятную экологическую обстановку и экономить водные ресурсы. Кроме того специфика гидродинамического и гидрохимического режима требует локального подхода к размещению дренажных систем. На небольших участках от 10 до 100 га рекомендуется создавать замкнутые водооборотные системы, обеспечивающие регулирование объема и качества дренажных вод, используемого на орошение или для других нужд. Для этого требуется создание накопителей дренажного стока в виде бассейнов сезонного регулирования или емкостей в зависимости от его объема и минерализации, а также объема пресной воды, необходимой для его разбавления. Отношение объема пресной воды к дренажной (при смешивании) составляет:
Д = (Сдр.-Сз): (Сз-Спр),
где С др- минерализация дренажной воды, Сз – минерализация воды, которую необходимо получить после разбавления, Спр – минерализация воды, используемая при разбавлении.
 Следует учитывать, что в условиях дефицита водных ресурсов объемы пресной воды ограничены. Поэтому на локальных системах рекомендуется устраивать технологические узлы по частичной деминерализации и очистке дренажных вод от загрязнителей. В статье предлагаются достаточно простые и доступные технические решения. При небольшой минерализации дренажных вод до 3 г/л рекомендуется использовать природные или модифицированные сорбенты, как правило, с большим содержанием кальция, что обеспечит не только очистку дренажного стока, но и улучшение соотношения ионов кальция и натрия в подготовленной воде. Сорбенты в гранулированном виде рекомендуется помещать в специальные кассеты, которые устанавливаются в накопителе дренажного стока. Нами разработаны и испытаны сорбенты на основе природных материалов (сапропелей).
 При минерализации от 3 до 10 г/л рекомендуется использование электродиализных установок производительностью до 20 л/с.
 В условиях острой нехватки водных ресурсов и при минерализации дренажных вод более 10 г/л предлагается метод ионного обмена. Нами разработана технология, позволяющая осуществлять обессоливание дренажного стока непосредственно на системе, пропуская воду самотеком через ионообменные фильтры. В процессе деминерализации не выделяются никакие отходы, кроме отработанных ионитов, которые направляются на регенерацию. Процесс регенерации осуществляется в экологически чистом режиме без каких-либо стоков.
 Исследования ВНИИГиМ по обессоливанию дренажного стока проводилось на Палласовской системе Волгоградской области. Дренажная вода с минерализаций 17 г/л после фильтрации через катионит КУ-2х8 и анионит АН-511 имела минерализацию менее 0,3 г/л. При этом в процессе 100 циклов «опреснения-регенерации» обменная емкость ионитов практически не изменилась, что свидетельствует о достаточной надежности предлагаемого способа. Ограничением при применении указанной технологии служит необходимость создания предприятия по регенерации ионитов, которые необходимо периодически заменять.
 Таким образом, в условиях мелкоземельного хозяйствования и дефицита водных ресурсов или отсутствия возможности сброса дренажных вод без ущерба для окружающей среды, предлагаются локальные оросительно-дренажные системы с замкнутым оборотом воды, имеющие накопители дренажно-сбросных вод и технологические узлы по очистке и деминерализации дренажного стока. В зависимости от объема и качества дренажного стока используются различные методы водоподготовки: разбавление природной водой, очистка и частичное обессоливание с использованием сорбентов, электродиализные установки и ионный обмен. Очищенная и обессоленная вода кондиционируется и используется на орошение. При этом экономиться до 15-20% природной воды и обеспечивается сохранность окружающей среды.