Способ получения раствора минеральных удобрений на основе минерализованной и/или пресной воды и установка для его осуществления

Способ получения раствора минеральных удобрений на основе минерализованной и/или пресной воды и установка для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в мелиорации и агрохимии для получения растворов минеральных удобрений, предназначенных для орошения и одновременного внесения в почву питательных элементов при выращивании сельскохозяйственных культур, на основе пресных и минерализованных вод. При получении раствора минеральных удобрений на основе минерализованной и/или пресной воды, предназначенного для орошения и внесения удобрений, предварительно обрабатывают катионит и анионит в ионных формах по крайней мере одним раствором содержащим катионы и анионы, входящие в состав удобрений. Затем исходную воду пропускают последовательно через обработанные катионит и анионит. Способ реализуется в установке, включающей ионообменный узел, состоящий по крайней мере из двух вертикальных наполненных соответственно катионитом и анионитом колонн, снабженных верхними и нижними патрубками. Нижний патрубок каждой колонны соединен с верхним патрубком другой колонны трубопроводом, снабженным клапаном. Установка содержит два узла подачи обрабатывающих растворов, линию подачи исходной воды, линию отвода концентрата и линию отвода готового продукта. Изобретение позволяет расширить круг исходных вод. 2 c. и 16 з.п.ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области подготовки воды и водных растворов и может быть использовано в мелиорации и агрохимии для получения растворов минеральных удобрений, предназначенных для орошения и одновременного внесения в почвы питательных элементов для агрикультур, на основе пресных вод, а также слабосоленых, солоноватых и соленых поверхностных и подземных природных вод и минерализованных техногенных вод различного типа, объединяемых под общим названием "Минерализованные воды" [С.Р. Крайнов, В.М. Швец, Гидрохимия,- М.: Недра,1992,463с ]: Изобретение может быть успешно использовано в регионах поливного земледелия с дефицитом пресной воды для орошения, а также в условиях ограниченных возможностей для использования опреснительных установок и утилизации сбросных минерализованных растворов после этих установок.

Изобретение может быть также использовано для переработки пресных и слабосоленых вод в современных агрохимических технологиях орошения с одновременным внесением питательных веществ (фертигации и химигации) с целью регулируемого внесения пита тельных веществ и улучшения качества вносимых минеральных удобрений.

Известен способ подготовки раствора минеральных удобрений, предназначенного для орошения и одновременного внесения удобрений, в котором в пресную воду добавляют минеральные удобрения и проводят фертигацию, например, методом капельного орошения или другим методом [Vedpal Singh, Fundamentals of Irrigation and Fertilizers, Agricultural Research Information Center, Hisar India, 1988, 235 p.; Bar-Josef B., Fertilization under Drip Irrigation, J. of Fert.Sci.Technol. Ser.,1992, v7, p.285-329.].

Недостатком указанного способа является необходимость иметь в наличии или предварительно получать исходную пресную воду, а также невозможность регулирования качественного состава вносимых под агрикультуры удобрений.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ получения раствора минеральных удобрений на основе пресных и минерализованных вод, включающий растворение микро- и макроудобрений в исходной воде [О.Г. Грамматикати, А.А. Абаева, "Роль микро- и макроудобрений в улучшении свойств минерализованных вод", Сборник научных трудов "Повышение качества оросительной воды", М., ВО "Агропромиздат", 1990, с. 41-45].

Недостатком указанного способа является то, что он не позволяет осуществлять полную или частичную замену агрохимически вредных солей в исходной воде на полезные микро- и макроудобрения. Способ позволяет только добавлять удобрения к исходной воде. В полученном растворе минеральных удобрений с использованием минерализованных вод по указанному способу полностью сохраняется исходное содержание агрохимически вредных солей. В связи с этим полученные растворы нельзя использовать для полива большинства сельскохозяйственных культур, для которых предельная норма добавления раствора хлорида натрия не может превышать 2 г/л. Даже при использовании указанного способа для полива немногих культур, стойких к воздействию вредных солей, урожайность этих культур существенно снижается по сравнению с использованием раствора минеральных удобрений на основе пресных вод.

Известный способ не позволяет регулировать состав минеральных удобрений в полученном растворе по сравнению с исходным составом используемых минеральных удобрений. Все компоненты, входящие в состав минеральных удобрений, включая агрохимически вредные, в конечном итоге оказываются в составе полученного раствора минеральных удобрений. Таким образом известный способ ограничивает ассортимент используемых исходных минеральных удобрений, в частности дешевых удобрений, содержащих агрохимически вредные компоненты.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является установка для получения раствора минеральных удобрений, включающая блок приготовления раствора, линию подачи исходной воды и линию отвода готового продукта [Авторское свидетельство СССР N 82032, кл. A 01 C 21/00, опубл. 5,04,61 г.].

Блок приготовления раствора выполнен в виде бачка, внутри которого помещена мешалка.

Перед внесением минеральных удобрений в почву в бочок засыпают минеральное удобрение в количестве, соответствующем площади полива. Затем он заполняется водой, которая, перемешиваясь посредством мешалки с удобрением, растворяет последнее. Далее приготовленный раствор подается через трубопровод на полив.

Недостатком известной установки для получения раствором минеральных удобрений является то, что установка не позволяет осуществлять полную или частичную замену агрохимически вредных солей в исходной воде на полезные микро- и макроудобрения. Установка позволяет только добавлять удобрения к исходной воде. В полученном растворе минеральных удобрений с использованием минерализованных вод с помощью указанной установки полностью сохраняется исходное содержание агрохимически вредных солей в исходной воде.

Кроме того, известная установка не позволяет получать при использовании более дешевых и низкосортных удобрений растворы минеральных удобрений, не содержащие агрохимически вредные компоненты.

Задачей технического решения является расширение круга исходных вод, используемых для орошения с одновременным внесением минеральных удобрений, за счет вовлечения в использование минерализованных вод более высокой минерализации (до 10 г/л). Другой задачей изобретения является расширение области использования растворов минеральных удобрений на основе минерализованной воды за счет обеспечения возможности регулирования содержания агрохимически вредных компонентов, а также расширение ассортимента используемых минеральных удобрений за счет регулирования перевода в состав раствора для орошения только нужных катионов и анионов из числа всех ионов, входящих в состав минеральных удобрений любого типа. Задачей технического решения также является удешевление получения растворов минеральных удобрений за счет исключения из процесса стадии опреснения при использовании минерализованных исходных вод, а также за счет обеспечения возможности использования более дешевых и низкосортных удобрений.

Поставленные задачи решаются тем, что раствор минеральных удобрений, предназначенный для орошения и внесения удобрений, получают следующим образом: предварительно обрабатывают катионит и анионит в ионных формах по крайней мере одним раствором, содержащим по меньшей мере один катион и по меньшей мере один анион, входящие в состав удобрений, а затем исходную минерализованную и/или пресную воду пропускают последовательно через обработанные катионит и анионит.

Катионит и анионит обрабатывают путем последовательного пропускания через анионит и катионит или в противоположном направлении одного и того же раствора, содержащего катионы и анионы, входящие в состав удобрений.

Кроме того, обработку катионита и анионита могут вести путем параллельного пропускания через них разных по составу растворов, содержащих катионы и анионы, входящие в состав удобрений.

В одном из вариантов изобретения возможно обработку катионита и анионита проводить в несколько стадий, каждую из которых осуществляют путем последовательного пропускания через анионит и катионит одного и того же раствора или параллельного пропускания разных по составу растворов, содержащих анионы и катионы, входящие в состав удобрений.

Целесообразно обработку катионита и анионита раствором или растворами, содержащими анионы и катионы, входящие в состав удобрений, проводить до проскока через катионит и анионит любого из катионов или анионов, входящих в состав минеральных удобрений, в концентрации не более 10% от исходной концентрации катиона и аниона в выше указанном растворе или растворах.

Целесообразно катионы выбирать из ряда, включающего ионы калия, аммония, магния и кальция, а анионы - из ряда, включающего ионы, содержащие фосфор, азот и серу.

Кроме того, раствор, содержащий анионы и катионы, входящие в состав удобрений, может дополнительно содержать микроэлементы, выбираемые из ряда, включающего катионы железа, меди, марганца и цинка, и ряда, включающего анионы марганца, бора и молибдена.

Предпочтительно, исходную минерализованную и/или пресную воду пропускать в направлении, противоположном направлению пропускания обрабатывающего раствора, содержащего катионы и анионы, входящие в состав удобрений.

Исходную минерализованную и/или пресную воду пропускают до тех пор, пока в полученном растворе минеральных удобрений суммарная концентрация катионов и анионов, входящих в состав этих удобрений, снизится не более чем на 50%.

В случае использования минерализованной воды в качестве исходной, последнюю пропускают через катионит и анионит до тех пор, пока в полученном растворе минеральных удобрений концентрация хлорида натрия не превысит 2 г/л.

Целесообразно обработку катионита и анионита и пропускание исходной воды через них проводить в периодическом режиме.

Для решения поставленных задач может быть использована установка для получения раствора минеральных удобрений, включающая ионообменный узел, состоящий по крайней мере из двух вертикальных наполненных соответственно катионитом и анионитом, колонн, снабженных верхними и нижними патрубками с соединенными с ними трубопроводами контроля концентрации, каждый из которых имеет датчик концентрации и двухходовой клапан, установленный на конце этого трубопровода, при этом нижний патрубок каждой колонны соединен с верхним патрубком другой колонны трубопроводом, снабженным клапаном, два узла подачи обрабатывающих растворов, состоящих каждый из емкости с входным и выходным патрубками, насоса, трубопровода подачи раствора с клапаном и трубопровода возврата раствора, при этом трубопровод подачи раствора с одной стороны соединен с выходным патрубком емкости, а с другой стороны с нижним патрубком колонны, а трубопровод возврата раствора соединен с одной стороны с входным патрубком емкости, а с другой стороны с двухходовым клапаном трубопровода контроля концентрации нижней части колонны, линию подачи исходной воды, соединенную через клапаны с верхним патрубком каждой колонны, линию отвода концентрата, соединенную с двухходовыми клапанами трубопроводов контроля концентрации верхней части колонн и линию отвода готового продукта, снабженную системой трубопроводов, каждый из которых подключен к одному из выходов каждого из двухходовых клапанов трубопроводов контроля концентрации.

В одном из вариантов изобретения возможно использование ионообменного узла, дополнительно содержащего вертикальные наполненные катионитом и анионитом колонны, образующими соответственно первую и вторую группу колонн. При этом колонны каждой группы соединены в верхней и нижней частях коллекторами (фиг. 2). Коллекторы имеют, соответственно, верхние и нижние патрубки, при этом верхний патрубок первой группы соединен нижним патрубком второй группы, а верхний патрубок второй группы соединен с нижним патрубком первой группы.

Целесообразно количество колонн первой и второй групп определять из следующего соотношения n_к/n_а = V_аq_а/V_кq_к, где n_к и n_а - количество колонн, наполненных соответственно катионитом и анионитом; V_r и V_а - полезный объем каждой колонны с катионитом и анионитом соответственно; q_к и q_а - объемная емкость используемого катионита и анионита соответственно.

Кроме того, каждый узел подачи обрабатывающего раствора целесообразно снабдить дополнительным трубопроводом возврата с клапаном, один конец которого соединен с трубопроводом подачи раствора, а другой с емкостью, а линию подачи исходной воды - дополнительным трубопроводом с клапаном, один конец которого соединен с указанной линией, а другой с линией готового продукта.

В случае использования пресной воды в качестве исходной, установка дополнительно может содержать накопительную емкость концентрата с входным и выходным патрубками, инжектор, трубопровод возврата концентрата, сливной трубопровод и три клапана, при этом один конец трубопровода возврата концентрата соединен с входным патрубком накопительной емкости, а другой через клапаны с линией отвода концентрата, выходной патрубок накопительной емкости соединен сливным трубопроводом через клапан с инжектором, установленным на линии подачи исходной воды.

На фиг. 1 показана схема установки для осуществления предлагаемого способа, где 1,2 - ионообменные колонны; 3-6 - патрубки колонн; 7-10 - трубопроводы контроля концентрации; 11-14 - датчики концентрации; 15-18 - двухходовые автоматические клапаны, имеющие левые (15л-18л) и правые (15п-18п) выходы; 19-22 - трубопроводы и клапаны; 23,24 - емкости; 25-28 - патрубки емкостей; 29,30 - насосы; 31-34- трубопроводы подачи обрабатывающего раствора (т. е. раствора, содержащего катионы и анионы, входящие в состав удобрений) и клапаны; 35,36 - трубопроводы возврата обрабатывающего раствора; 37-39 - линия исходной воды и клапаны; 40 - линия отвода концентрата; 41-45 - линия отвода готового продукта с системой трубопроводов; 46-49 - дополнительные трубопроводы возврата обрабатывающего раствора и клапаны; 50,51 - дополнительный трубопровод линии подачи исходной воды и клапан.

На фиг. 2 показан ионообменный узел установки для осуществления предлагаемого способа, включающий две группы колонн. 52-55 - коллекторы, присоединенные к соответствующим патрубкам 3-6.

На фиг.3 показана линия подачи исходной воды установки для осуществления предлагаемого способа получения раствора минеральных удобрений на основе пресной воды с низким содержанием солей, 56 - накопительная емкость концентрата, 57 - инжектор, 58 - трубопровод возврата концентрата, 59 - сливной трубопровод, 60-63 - клапаны и 64 - байпасный трубопровод.

Обработку катионита и анионита, взятых в ионных формах, например, натрия и хлора, соответственно, проводят раствором минеральных удобрений, содержащим, например, катионы калия, аммония, магния и кальция или их смеси в различных сочетаниях, и анионы, содержащие фосфор, азот, серу или их смеси в различных сочетаниях. Указанный раствор готовят в емкости 24 с помощью насоса 30 с использованием небольшого количества пресной воды и растворимых минеральных удобрений в тех же количествах и соотношениях (без дополнительных специальных затрат), которые вносятся традиционным способом под агрикультуры, которые необходимо орошать. Готовый раствор с концентрацией 100 - 250 г/л подается из емкости 24 насосом 30 последовательно через колонны 1 и 2. При этом из колонны 2 вытесняются анионы хлора, и анионит переходит в форму анионов, входящих в состав минеральных удобрений, а из колонны 1 вытесняются катионы натрия, и катионит переходит в форму катионов, входящих в состав минеральных удобрений. В целом из системы вытесняется легко утилизируемый высококонцентрированный раствор хлористого натрия (100-250 г/л), а система становится готовой к стадии получения непосредственно раствора минеральных удобрений на основе минерализованной и/или пресной воды. Для этого исходную минерализованную и/или пресную воду, имеющую общую минерализацию, например, до 10 г/л, и содержащую агрохимически вредные и заселяющие почвы ионы натрия и хлора, пропускают в направлении, противоположном направлению пропускания обрабатывающего раствора последовательно через колонны с катионитом 1 и анионитом 2. При этом на катионите 1 задерживаются ионы натрия (и частично кальция), а на анионите 2 задерживаются ионы хлора (и частично сульфата). Полученный раствор с той же минерализацией, что и исходная вода, но содержащий агрохимически усваиваемые питательные элементы, направляется на орошение с одновременным внесением минеральных удобрений в растворенном виде. Пропускание исходной воды и получение раствора минеральных удобрений продолжают не дольше, чем в полученном растворе минеральных удобрений, предназначенном для орошения, суммарная концентрация катионов и анионов, входящих в состав этих удобрений, снизится на 50%. При этом в начале стадии пропускания исходной воды через катионит и анионит в колоннах 1 и 2 над слоями и под слоями ионитов, а также в межзеренном пространстве (порозности) остается обрабатывающий раствор, поэтому коммутация потоков после колонны 2 регулируется датчиком концентрации 14 ( измерения проводятся по электропроводности). По сигналу датчика концентрации 14 концентрированный раствор - обрабатывающий раствор, возвращается в емкость 24 по трубопроводу контроля концентрации 10 и трубопроводу возврата обрабатывающего раствора 36, а выходящий затем разбавленный раствор минеральных удобрений направляется через трубопроводы 10 и 44 в линию продукта 41 (раствора для орошения).

Повторяют обработку катионита и анионита, перешедших в ионные формы ионов исходной воды, например, натрия с примесью кальция и хлора с примесью сульфата, раствором минеральных удобрений, который готовят в емкости 24 с помощью насоса 30 с использованием небольшого количества полученного раствора для орошения и растворимых минеральных удобрений. Готовый раствор с концентрацией 100 - 250 г/л подается из емкости 24 насосом 30 последовательно через колонны 2 и 1. При этом из колонны 2 вытесняются анионы хлора и частично сульфата, а анионит переходит в форму анионов, входящих в состав минеральных удобрений, из колонны 1 вытесняются катионы натрия и частично, кальция, а катионит переходит в форму катионов, входящих в состав минеральных удобрений. В целом из системы вытесняется легко утилизируемый высококонцентрированный раствор хлористого натрия (100-250 г/л) с примесью сульфата натрия и сульфата кальция, а система снова становится готовой к стадии получения раствора минеральных удобрений на основе минерализованной и/или пресной воды. Указанную стадию обработки катионита и анионита концентрированным раствором минеральных удобрений продолжают не дольше, чем до проскока через катионит или анионит любого из катионов или анионов, входящих в состав минеральных удобрений, в концентрации не более 10% от исходной концентрации этих катионов или анионов вышеуказанного обрабатывающего раствора. При этом в начале стадии обработки катионита и анионита обрабатывающим раствором минеральных удобрений в колоннах над слоями и под слоями ионитов, а также в порозном пространстве ионитов остается разбавленный раствор минеральных удобрений с минерализацией, соответствующей минерализации исходной воды, поэтому коммутация потоков после колонны 1 регулируется датчиком концентрации 11. По сигналу датчика 11 разбавленный раствор через трубопроводы 7, 42 направляется в линию продукта 41 - раствора для орошения, а выходящий затем концентрированный раствор хлористого натрия направляется на сброс и утилизацию (в линию отвода концентрата 40). Процесс организован таким образом, что разбавленные растворы в любой части системы всегда находятся над концентрированными растворами, поэтому не происходит смешения растворов (из-за продольной дисперсии) и потери полезных компонентов.

Далее повторяют все указанные операции, и процесс, таким образом, осуществляют в периодическом режиме.

В результате проведения одного периода (цикла) процесса в соответствии со схемой установки на фиг. 1, все количество минеральных удобрений, использованных предварительно для обработки катионита и анионита возвращается вместе с готовым раствором для орошения и в конечном итоге расходуется по прямому назначению - для питания агрикультур вместе с их орошением. При этом за счет использования предлагаемого способа все количество (или необходимое количество) заселяющих почвы агрохимических вредных компонентов задерживается и отводится в виде легко утилизируемого концентрированного раствора.

При осуществлении способа в режиме параллельной обработки катионита и анионита обработку катионита, взятого в исходной ионной форме, например, иона натрия, проводят раствором минеральных удобрений, содержащим питательные элементы в виде катионов, связанных с анионами любого типа, необязательно агрохимически полезными. примерами таких удобрений являются хлориды калия и аммония и др. Раствор готовится в емкости 23 с помощью насоса 29. Готовый раствор с концентрацией 100-250 г/л подается из емкости 23 насосом 29 в колонну 1. Параллельно проводят обработку анионита, взятого в исходной ионной форме, например, иона хлора, концентрированным раствором минеральных удобрений, содержащим питательные элементы в виде анионов, связанных с катионами любого типа, необязательно агрохимически полезными. Примерами таких удобрений являются фосфаты и нитраты натрия, двойной суперфосфат и др. Раствор готовится в емкости 24 с помощью насоса 30. Готовый раствор с концентрацией 100-250 г/л подается из емкости 24 насосом 30 на колонну 2. В процессе обработки из колонны 2 вытесняются анионы хлора, а анионит переходит в форму анионов, входящих в состав минеральных удобрений. В целом из системы вытесняется легко утилизируемый высококонцентрированный раствор хлористого натрия (100-250 г/л), а система становится готовой к стадии получения непосредственно раствора минеральных удобрений на основе минерализованной и/или пресной воды. Для этого исходную минерализованную и/или пресную воду, имеющую общую минерализацию, например, до 10 г/л, и содержащую в том числе агрохимически вредные и заселяющие почвы ионы, по трубопроводу 37 подают последовательно через колонны с обработанными катионитом 1 и анионитом 2 в форме агрохимически полезных катионов и анионов, соответственно. Пропускание исходной воды и получение раствора минеральных удобрений продолжают не дольше, чем в полученном растворе минеральных удобрений, предназначенного для орошения, суммарная концентрация катионов и анионов, входящих в состав этих удобрений, снизится на 50%. При этом в начале стадии пропускания исходной воды в колоннах над слоями и под слоями ионитов, а также в межзеренном пространстве (порозности) остаются концентрированные обрабатывающие растворы, поэтому коммутация потоков после колонн 1 и 2 регулируется датчиками концентрации 13 и 14. По сигналу датчиков 13 и 14 концентрированные обрабатывающие растворы возвращаются в емкости 23 и 24 соответственно, выходящая после этого из колонны 1 частично обработанная исходная вода направляется через трубопровод 19 в колонну 2, а выходящий из колонны 2 готовый раствор минеральных удобрений через трубопроводы 10 и 44 - в линию отвода готового продукта 41- раствора для орошения и внесения удобрений.

Повторяют обработку катионита и анионита, перешедших в ионные формы ионов исходной воды, например, натрия с примесью кальция и хлора с примесью сульфата, растворами минеральных удобрений. Эти растворы готовят с использованием небольшого количества полученного раствора для орошения и растворимых минеральных удобрений, содержащих питательные элементы в виде анионов, в емкости 24 с помощью насоса 30 и содержащих питательные элементы в виде катионов соответственно в емкости 23 с помощью насоса 29. Готовые обрабатывающие растворы пропускают через колонны 1 и 2 с помощью насосов соответственно 29 и 30 не дольше, чем до проскока через катионит или анионит любого из катионов или анионов, входящих в состав минеральных удобрений, в концентрации не более 10% от исходной концентрации этих катионов или анионов в вышеуказанном обрабатывающем растворе. При этом в начале стадии обработки в колоннах над слоями и под слоями ионитов, а также в порозном пространстве ионитов остается разбавленный раствор минеральных удобрений с минерализацией, соответствующей минерализации исходной воды, поэтому коммутация потоков после колонн 1 и 2 регулируется датчиками концентрации 11 и 12, с помощью которых указанный раствор направляется через трубопроводы 7,42 и 8, 45 в линию отвода готового продукта 41 - воды для орошения, а выходящие затем из колонн концентрированные растворы хлористого натрия с примесью сульфата натрия и сульфата кальция направляется по трубопроводу 40 на сброс и утилизацию. Процесс организован таким образом, что разбавленные растворы в любой части системы всегда находятся над концентрированными растворами, поэтому не происходит смешения растворов (из-за продольной дисперсии) и потерь полезных компонентов.

В целом из системы вытесняется легко утилизируемый высококонцентрированный раствор хлористого натрия с примесью сульфата натрия и сульфата кальция (100-250 г/л), а система становится готовой к следующей стадии пропускания исходной воды с получением раствора минеральных удобрений, предназначенного для орошения и внесения удобрений.

Далее повторяют все указанные операции, и процесс, таким образом, осуществляют в периодическом режиме.

В результате проведения процесса в соответствии со схемой установки на фиг. 1, не только все количество минеральных удобрений, использованных предварительно для обработки ионитов, возвращается вместе с полученным раствором минеральных удобрений на основе исходной воды и расходуется по прямому назначению - для питания агрикультур вместе с их орошением, но и происходит улучшение качества этих удобрений, поскольку агрохимически бесполезные или заселяющие почву катионные или анионные компоненты исходных удобрений не переводятся в состав воды для орошения. В почву вносятся именно питательные элементы. В частности, если исходные удобрения, взятые для обработки, являются хлоридными, то в процессе фертигации по предлагаемому способу обеспечивается питание агрикультур бесхлорными удобрениями, которые в традиционной форме были бы в несколько раз более дорогими удобрениями. Таким образом, за счет использования предлагаемого способа, все количество (или необходимое количество) заселяющих почвы агрохимических вредных компонентов из исходной перерабатываемой воды, а также из исходных минеральных удобрений, взятых для обработки, задерживается и выводится из системы в виде легко утилизируемого концентрированного раствора.

Отличительной особенностью предлагаемого способа получения раствора минеральных удобрений на основе минерализованной воды за счет которой достигается поставленная цель - удешевление процесса, является обнаруженная авторами возможность безопреснительного орошения, при котором агрикультуры, потребляя минеральные компоненты из специально подготовленной воды, сами проводят процесс опреснения с последующим потреблением этой воды. Авторам неизвестны какие-либо способы получения раствора минеральных удобрений на основе минерализованных вод для орошения, в которых обнаружена и использована эта отличительная особенность.

Предлагаемый способ получения раствора минеральных удобрений на основе минерализованной и/или пресной воды может быть использован для полного или частичного обеспечения орошения различных агрикультур при одновременном внесении удобрений. Это зависит от минерализации исходной воды и от возможности поддержания баланса между нормами орошения и соответствующими нормами внесения минеральных удобрений для различных агрикультур. Например, при превышении допустимых норм минерализации воды для полива - 2 г/л, т.е. при исходной общей минерализации порядка 4 г/л, при норме орошения 500 м³/га и норме внесения удобрений 1 т/га, предлагаемый способ решает полностью проблему и орошения, и внесения минеральных удобрений. При соответствующих цифрах 2 г/л, 4 г/л, 500 м³/га и 0,5 т/га, способ решает проблему орошения на 50%, снимая тем самым на 50% нагрузку с дорогостоящих опреснительных методов.

В этом случае для обеспечения и орошения и внесения удобрений в полном объеме по предлагаемому способу целесообразно проводить смешение (разбавление) исходной минерализованной воды другой исходной пресной водой, используя таким образом исходную минерализованную и пресную воду.

Предлагаемый способ позволяет получать раствор минеральных удобрений, предназначенный для орошения и внесения удобрений, не только на основе исходной минерализованной воды или минерализованной и пресной воды, но также на основе исходной пресной воды. При этом за счет регулирования качественного состава анионов и катионов в получаемом растворе, входивших первоначально в состав обрабатывающего раствора, появляется не известная ранее возможность использования низкосортных удобрений или веществ, содержащих компоненты удобрений, с одновременным обеспечением перевода в состав раствора для орошения только агрохимически полезных катионов и анионов. Предлагаемый способ предусматривает такую возможность и для случая использования исходной минерализованной воды, а также для случая использования исходной минерализованной и пресной воды.

В случае использования исходной минерализованной и/или пресной воды и низкосортных удобрений, а также веществ, частично содержащих катионы и анионы, входящие в состав удобрений, целесообразно проводить обработку катионита и анионита несколькими разными по составу растворами путем параллельного или параллельного и последовательного их пропускания через указанные катионит и анионит.

Для удешевления предлагаемого способа целесообразно катионит и анионит использовать многократно, для чего следует проводить обработку катионита и анионита и пропускание исходной воды в периодическом режиме.

Для предотвращения потерь минеральных удобрений в процессе обработки катионита и анионита целесообразно вести пропускание обрабатывающего раствора до проскока через катионит или анионит любого из катионов или анионов, входящих в состав минеральных удобрений, в концентрации не более 10% от исходной концентрации этих катионов или анионов указанного обрабатывающего раствора. При большей величине проскока и с учетом многократной обработки в периодическом режиме потери удобрений становятся настолько высокими, что предлагаемый способ становится нерентабельным.

Для предотвращения возможности засоления почв полученным в соответствии с предлагаемым способом раствором в случае использования минерализованной исходной воды и для обеспечения одновременного с орошением внесения удобрений в случае использования минерализованной и/или пресной воды, целесообразно исходную минерализованную и/или пресную воду пропускать последовательно через катионит и анионит или в противоположном направлении до тех пор, пока в полученном растворе минеральных удобрений суммарная концентрация катионов и анионов, входящих в состав этих удобрений, снизится не более чем на 50%. При большем снижении суммарной концентрации указанных катионов и анионов полученный раствор на основе минерализованной и/или пресной воды становится бесполезным с точки зрения внесения удобрений, а раствор на основе минерализованной воды - опасным с точки зрения возможности засоления почв.

Целесообразно использовать исходный катионит в одной из чистых ионных форм: калия, аммония, магния, кальция или их смесей в различных соотношениях, определяемых нормами внесения минеральных удобрений под различные агрикультуры, с примесью или без примеси ионов натрия. В связи с этим целесообразно проводить обработку катионита растворами минеральных удобрений, содержащими эти ионы в чистом виде или в смесях друг с другом при требуемых соотношениях.

Целесообразно использовать исходный анионит в одной из чистых ионных форм: фосфата, нитрата или сульфата, или их смесей в различных соотношениях, определяемых нормами внесения минеральных удобрений под различные агрикультуры, с примесью или без примеси анионов хлора. В связи с этим целесообразно проводить обработку анионита растворами минеральных удобрений, содержащими эти ионы в чистом виде или в смесях друг с другом при требуемых соотношениях Целесообразно использовать исходные катионит и анионит в указанных ионных формах с примесью агрохимически полезных микрокомпонентов, таких как железо, медь, марганец, цинк в катионной форме, и таких как бор, молибден и марганец в анионной форме. В связи с этим целесообразно проводить обработку катионита и анионита растворами минеральных компонентов, содержащих примеси указанных питательных микроэлементов в количествах, определяемых нормами внесения микрокомпонентов для различных агрикультур.

Целесообразно проводить обработку катионита и анионита одним и тем же раствором смеси минеральных удобрений. При этом целесообразно пропускать раствор для обработки в направлении, противоположном направлению пропускания исходной воды на стадии получения раствора минеральных удобрений. Это устраняет проблему перемешивания разнородных растворов и исключает потери ценных компонентов за счет проведения процесса в условиях, когда концентрационные профили всех компонентов (фронты обмена) на всех стадиях процесса остаются внутри ионообменных колонн.

Пример 1. Используют установку, показанную на фиг. 1, со следующими характеристиками: колонна 1 загружена промышленным катионитом КУ-2х8 в Na-форме с обменной емкостью на единицу слоя - 1.75 г-экв/л при объеме слоя сорбента - 0,9 м³ и параметрах этого слоя L = 1,5 м, S = 0,6 м². Колонна 2 загружена промышленным анионитом АВ-17х8 в Cl- форме с обменной емкостью на единицу слоя - 1,15 г- экв/л при объеме слоя сорбента -1,35 м³ и параметрах этого слоя - L = 1,5 м, S = 0,9 м². Колонны 1 и 2 снабжены нижним и верхним дренажными устройствами.

Используют исходную грунтовую или подземную солоноватую воду следующего состава по макрокомпонентам: Na⁺ - 0,67 г/л (0,029 г-экв/л); Ca²⁺ - 0,22 г/л (0,011 г-экв/л); Mg²⁺ - 0,10 г/л (0.008 г-экв/л); Cl^- - 1,1 г/л (0,031 г-экв/л); SO₄^2- - 0,85 г/л (0,017 г-экв/л). Общая минерализация раствора 2,95 г/л (0,048 г-экв/л).

Используют предложенный способ для орошения оливковых деревьев в климатических и агрохимических условиях субаридного и сухого субтропического климата (Ближний Восток, Северная Африка и другие регионы), которым соответствуют следующие средние годовые нормы полива и подкормки: на одно взрослое дерево 6 м³ воды и 6 кг комбинированных удобрений в три приема.

а. В емкость 24 объемом 2,5 м³ заливают 2 м³ пресной воды (или исходной минерализованной воды) и туда же загружают 316 кг растворимого комбинированного удобрения - нитроаммофоски, содержащей не менее 90% (300 кг) полезных компонентов. С использованием насоса 30 в циркулирующем потоке воды растворяют все количество удобрения, после чего получают раствор, содержащий следующие концентрации катионов и анионов: NH₄⁺ - 16,2 г/л, K⁺ - 36 г/л, NO₃^- - 55,8 г/л, HPO₄^2- - 43,2 г/л (суммарная концентрация - 150 г/л), что соответствует в единицах эквивалентных концентраций 0,9 N раствору по каждому из полезных компонентов или 1,8 N раствору по сумме катионов или сумме анионов. Все указанные операции проводят в течение 0.3 часа.

б. Включают датчик 11. С помощью насоса 30 указанный раствор со скоростью 1 м³/час пропускают последовательно через колонны 2 и 1 при подаче раствора