HU193354B - Method for controlling the liquid, first of all water and/or its charged particle preferably salt, ion economy of soil types - Google Patents
Method for controlling the liquid, first of all water and/or its charged particle preferably salt, ion economy of soil types Download PDFInfo
- Publication number
- HU193354B HU193354B HU440685A HU440685A HU193354B HU 193354 B HU193354 B HU 193354B HU 440685 A HU440685 A HU 440685A HU 440685 A HU440685 A HU 440685A HU 193354 B HU193354 B HU 193354B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- soil
- electrodes
- water
- polarity
- ions
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
A találmány tárgya eljárás egyes talajfajták folyadék és/vagy töltéssel rendelkező részecskéi háztartásának szabályozására, amelynek során meghatározzuk a talaj szerkezetét, amennyiben a talaj áteresztőképessége K=10"*-10~9 m/s értékek között van, abban az esetben elektródákat helyezünk el a talajban, melyekre egyenfeszültséget kapcsolunk. Az elektródákat oly módon helyezzük el, hogy két ellentétes polaritású elektróda között a talajban az ellentétes polaritású elektródákra kapcsolt egyenfeszültség hatására legalább 0,08—1,1 V/cm térerősséget hozunk létre. A talaj kapillárisaiban és adszorptívan kötött vizet a pozitív elektróda felől a negatív elektróda felé, a talajban lévő töltéssel rendelkező részecskéket — célszerűen oldott sók ionjait — töltésével ellentétes polaritású elektródák felé elektroozmotikus úton áramoltatjuk. Az elektródák környezetében megnövekedett víz mennyiséget, valamint az oldott sók ionjait a talaj önmagában ismert minőségi jellemzőinek a javítására használjuk fel, szükség esetén a talajból azokat kivonjuk és/vagy ismételten visszajuttatjuk. -1-FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for regulating the household of liquid soils and / or charged particles of certain soil types, whereby the soil structure is determined if the soil permeability is between K = 10 "* - 10 ~ 9 m / s, in which case electrodes are deposited The electrodes are placed in such a way that at least 0.08-1.1 V / cm of field strength is created between two electrodes of opposite polarity in the soil under the effect of a DC voltage applied to the electrodes of opposite polarity, in the capillaries of the soil and adsorptively bound water. from the positive electrode to the negative electrode, the charged particles in the soil, preferably the ions of the dissolved salts, are electro-osmotically flushed to the electrodes opposite to the polarity. and the ions of the dissolved salts are used to improve the quality characteristics of the soil, known per se, if necessary extracted from the soil and / or returned. -1-
Description
A találmány tárgya eljárás egyes talajfajták folyadék- és/vagy sóháztartásának szabályozására, amelynek során talajba fektetett elektródákba vezetett egyenárammal előnyösen befolyásoljuk a talaj önmagában ismert minőségi jellemzőit, például megnöveljük a növények számára felvehető víznek az ún. hasznos víznek a mennyiségét.The present invention relates to a method for controlling the fluid and / or salt balance of certain soil species, whereby the direct current applied to the soil electrodes advantageously influences the quality characteristics of the soil known per se, e.g. the amount of useful water.
Az elektromos áram felhasználása a talajmechanikában elsősorban az ismert elektroozmotikus hatásnak köszönhető.The use of electric current in soil mechanics is mainly due to the known electro-osmotic effect.
Az elektroozmotikus hatás azon alapszik, hogy egymással érintkező, elektromos szempontból eltérő anyagok határfelületein potenciálkülönbség keletkezik. így pl. ha egy talajszemcse folyadékkal érintkezik, akkor a határfelületeken elektromos töltéssűrűsödés alakul ki: két egymással ellenkező előjelű ionhéj képződik. A két anyag közül a nagyobb dielektromos állandójú kap pozitív, a kisebb pedig negatív töltést. A két töltéscsoport egymást közömbösíti, hatásuk kifelé nem érvényesül. Ha azonban a rendszert elektromos erőtérbe helyezzük, akkor az egyik fázis mozdulatlansága esetén a másik fázis töltéshordozói mozgásba jönnek az ellentétes előjelű pólus irányába. Az anyagrészecskéknek ezt a vándorlását nevezzük elektroozmotikus áramlásnak, ami vízzel telített talajban a vízmolekuláknak a negatív pólus felé való mozgását jelenti.The electro-osmotic effect is based on the potential difference at the interface of electrically different materials in contact with one another. so e.g. when a soil particle is in contact with a liquid, an electrical charge condensation occurs at the interfaces: two ionic shells with opposite signs are formed. Of the two materials, the larger one receives a positive dielectric constant and the smaller one a negative charge. The two charge groups neutralize each other and do not exert their effect externally. However, when the system is placed in an electric field, when one phase is stationary, the charge carriers of the other phase move in the direction of the opposite sign. This migration of matter particles is called electro-osmotic flow, which refers to the movement of water molecules to the negative pole in water-saturated soil.
A talajstrukturát hajszálcsövek nyalábjainak foghatjuk fel, ahol is kapillárisok belseje a pórusátmérő függvényében megosztva szabad vízzel, ill. adszorptív úton kötött vízzel van kitöltve. Minél kisebb átmérőjű szemcsékből áll a talaj, annál vastagabb a szemcsefelületen kötött vízburok.The soil structure can be considered as bundles of capillaries, where the inside of capillaries is divided by free water or pore diameter as a function of pore diameter. filled with adsorptively bound water. The smaller the diameter of the particles, the thicker the surface of water bound on the surface of the grain.
Az elektroozmózis és kísérő jelenségei bonyolult fizikai-kémiai folyamatok, amelynek fizikai részét a kutatások során lényegesen jobban tisztázták, mint a kémiait. Kétségtelen mindenesetre, hogy az elektromos áram szerepe a talajban nem korlátozódik egyszerűen a pórusokat kitöltő víz vagy egyéb folyadék szállítására. Az áram hatása három alapvető csoportba sorolható:Electro-osmosis and its accompanying phenomena are complex physico-chemical processes, the physical part of which has been significantly clarified during research than its chemical counterparts. In any event, the role of electric current in the soil is not limited to simply transporting water or other fluids that fill the pores. The effect of current can be divided into three basic groups:
— a talaj pórusvizének elektromos áramlása;- electrical flow of soil pore water;
— a talajszemcsék adszorpciós komplexumának megváltoztatása;- altering the adsorption complex of soil particles;
— a talaj szerkezetesédése a keletkező hidroxidok cementáló hatása következtében. A műszaki gyakorlatban az elektroozmotikus hatást az építőiparban esetenként alkalmazzák is, például elektroozmotikus talajvízszint-süllyesztéshez, hibás vagy tönkrement szigetelésű épületek szárítására (lásd pl:- structural protection of the soil due to the cementing effect of the hydroxides formed. In technical practice, the electro-osmotic effect is also occasionally used in the construction industry, for example for electro-osmotic groundwater lowering, for drying defective or damaged buildings (see for example:
Palotás László: Mérnöki kézikönyv, Műszaki könyvkiadó 1981.)László Palotás: Engineering Manual, Technical Publishing House 1981.)
Ismeretes, hogy a munkagödörben lévő vízszint lesüllyesztésére talajvízszint-süllyesztő kutakat szokás kialakítani. Ezekkel a kutakkal a talajban lévő felesleges, káros szabad vízmennyiséget távolítják el. Az eltávolítható víz mennyisége tovább növelhető, ha elektromos egyenáramot vezetnek a talajba 2 oly módon, hogy a kutat a negatív elektródaként — katódként — képezik ki. Ebben az esetben a talajba vert pozitív elektródáktól — anódoktól — a talajvíz áramlásnak indul a negatív elektróda felé, ahonnan a felesleges káros víz eltávolítható.It is known that groundwater lowering wells are used to lower the water level in the excavation pit. These wells remove the excess amount of harmful free water in the soil. The amount of water that can be removed can be further increased by applying an electric direct current to the soil 2 so that the well is formed as a negative electrode, the cathode. In this case, from the positive electrodes - the anodes - that are thrown into the ground, the groundwater flows to the negative electrode, from where excess harmful water can be removed.
Az alapozások talajvíz elleni szigetelésének egyik lehetséges módja az elektroozmotikus eljárás, mely szerint ez az ismert eljárás nem szigetelési eljárás, hanem szárítási mód. Az elektroozmotikus falszárítás elve az, hogy a pozitív sarkot jelentő elektródákat beépítik a falba, azokat összekötő vezetékkel (betonacéllal) látják el, majd az összekötő vezetéket leföldelik. Mivel a nedves fal és a talaj között potenciálkülönbség van, az így kialakított megoldás külső áramforrás nélkül is működőképes, ugyanis az elektródasor rövidrezárása után a nedves fal és a föld közötti potenciálkülönbség lecsökken, és ezzel együtt a talajvíz kapillá ris emelkedése megszűnik. A fal további talajnedvességet nem kap, így kiszárad.One possible way of sealing the foundations against groundwater is the electro-osmotic process, whereby this known method is not a method of insulation but a drying method. The principle of electro-osmotic wall drying is that the positive-angle electrodes are installed in the wall, provided with a connecting wire (reinforcing steel) and then grounded to the connecting wire. Because there is a potential difference between the wet wall and the ground, the solution thus developed works without an external power source, because after shorting the electrode row, the potential difference between the wet wall and the ground is reduced and the capillary rise in groundwater is eliminated. The wall does not receive additional soil moisture, so it dries.
A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amelynek segítségével egyes talajfajták folyadék (elsősorban víz) és/vagy töltéssel rendelkező részecskéinek (célszerűen sók-ion) háztartása szabályozható.It is an object of the present invention to provide a method for controlling the balance of liquid (especially water) and / or charged particles (preferably salt ions) of certain soil species.
Felismertük, hogy bizonyos összetételű, szemcseszerkezetű talajok esetén az elektroozmotikus hatás igen előnyösen felhasználható nemcsak szárításra, hanem a talaj önmagában ismert minőségi jellemzőinek — például a kapilláris víz zónájának megváltoztatására, a növények számára hasznos víz mennyiségének befolyásolására, a szikes talajok, a talajban lévő esetleges környezetszennyező anyagok koncentrációjának a talaj szerkezetének stb. — javítására. Az elektro ozmózis azonban csak akkor lép fel, ha a talaj megfelelő szerkezetű, amely szerkezet jel lemzésére ismert fogalom a talaj vízáteresztő képessége. Amennyiben a talaj vízáteresztő képessége K=10'4-10~9 m/s értékek között van, az elektroozmotikus hatás alkalmazható.We have discovered that for certain compositions of particulate soils, the electro-osmotic effect is highly beneficial not only for drying, but also for altering soil quality properties such as capillary water, influencing the amount of water useful to plants, saline soils, concentration of substances in soil structure, etc. - to improve. However, electro-osmosis only occurs if the soil is well-structured, a concept known for characterizing its structure is its water permeability. If the water permeability of the soil is K = 10 ' 4 -10 ~ 9 m / s, the electro-osmotic effect can be applied.
A víz a csapadékkal kerül a talajba. Egy része a felső talajrétegekben megkötődik a talajkolloidok duzzadása, felületi adszorbciója következtében (réteges vízmolekulák). A talajmorzsák pórusaiban a kapilláris erők tart ják vissza a vizet. A vissza nem tartott víz leszivárog a mélyebb rétegekbe, és összegyűlik a vizet nehezen áteresztő rétegek felett. Ezt talajvíznek nevezzük.Water enters the soil with precipitation. Part of it is bound in the upper soil layers by swelling of the soil colloids due to its surface adsorption (layered water molecules). Capillary forces hold water in the pores of the soil crumb. Uncaptured water seeps into the deeper layers and collects over water-impermeable layers. This is called groundwater.
A talajban az egyes vízformákra különböző erők hatnak, amelyek a vízformák mozgását megszabják az erők potenciálgradiense irányába.In the soil, different forms of water are affected by different forces that control the movement of the water forms towards the potential gradient of the forces.
A talajvíz-potenciál a talajban különböző erőkkel visszatartott víz energiaállapotának jellemző értéke, vagyis egységnyi víz egységnyi távolságra való elmozdításához szükséges munka ráfordítás.Groundwater potential is the characteristic value of the energy state of the water retained in the soil by various forces, ie the amount of labor required to move one unit of water per unit distance.
A nedvesség összpontenciálja a talajnedvességre ható erők együttes hatását fejezi ki,Concentration of moisture expresses the combined effect of forces acting on soil moisture,
-2193354 s a víznek a növények számára való hozzáférhetőségét, a vízellátás mértékét mutatja.-2193354 s shows the availability of water for plants and the water supply.
Az összpotenciál két részre osztható: mátrix potenciálra és ozmotikus potenciálra. A mátrix potenciál elsősorban a talaj szilárd részecskéitől függ, tovább bontható kapilláris potenciálra és adszorpciős potenciálra. Az ozmotikus potenciál a talajoídat ozmotikus tulajdonságaival (a sótartalommal) kapcsolatos.The total potential can be divided into two parts: matrix potential and osmotic potential. The potential of the matrix depends primarily on the solid particles of the soil and is further subdivided into capillary potential and adsorption potential. The osmotic potential is related to the osmotic properties (salinity) of the soil bridge.
A legjelentősebb a talajban a mátrix potenciál, vagyis a kapillárisokban és a talajkolloidokban megkötött víz hatása. A talajban levő vízre két ellentétes irányú erő hat, a kapilláris és a nehézségi erő.The most significant is the effect of the matrix potential in the soil, ie the water bound in the capillaries and the soil colloids. Water in the soil is affected by two forces in opposite directions, capillary and gravity.
A kapilláris potenciál egyenlő a kapilláris vízemelkedés (vízoszlop-centiméterben kifejezve) és a nehézségi erő szorzatával. A kapilláris vízemelkedést elsősorban a talaj szemcseösszetétele, szerkezete stb. befolyásolja, ezért értéke talajonként eltérő, a nehézségi erő viszont állandó érték.The capillary potential is equal to the product of capillary rise (in centimeters of water column) and gravity. The capillary rise is mainly due to the grain composition, structure, etc. of the soil. therefore its value varies from soil to soil, but gravity is a constant value.
A kapilláris víz a talaj közepes pórusaiban a kapilláris erők hatására tud elmozdulni. A talajvíz felett mindig találunk kapilláris zónát, amelynek rétegvastagsága függ a talaj szerkezetétől, szemcseösszetételétől (fontos vízutánpótlási lehetőség).Capillary water can move in the middle pores of the soil under the influence of capillary forces. Above groundwater, there is always a capillary zone, the thickness of which depends on the structure of the soil and its grain composition (an important water supply option).
A talajkollóidok felületén a vízmolekulák erősen kötődnek. Mozgásukat a levegő páratartalma szabályozza. Egy molekularétegben a víz mintegy 6000, két molekularétegben kb. 2500 bar erővel, és több molekularétegben (higroszkópos víz) mintegy 400 bar erővel kötődhet. A kolloidokkal megkötött víz mennyisége talajonként változó.Water molecules bind strongly on the surface of soil colloids. Their movements are regulated by the humidity of the air. Water is about 6,000 in one molecule and about 2,000 in two molecules. It can bind at a force of 2500 bar, and at about 400 bar in several layers of water (hygroscopic water). The amount of water bound with colloids varies from soil to soil.
A jó vízgazdálkodású talajban kiegyenlített a pórustérfogat és a kolloidtartalom, és kapilláris viszonyok uralkodnak.In well-watered soils, pore volume and colloidal content are balanced and capillary conditions prevail.
A növénynek nem az a döntő, hogy a talajban mennyi az összes víz, hanem az, hogy abból mennyi a felvehető. A növény akkor képes vízfelvételre, ha gyökereinek szívóereje nagyobb, mint az az erő, ami a vizet a talajban visszatartja. Az egymással ellentétesen ható erők nagysága szerint a növények vízfelvétele kedvező vagy akadályozott lehet.The decisive factor for a plant is not how much water it has in the soil, but how much it can absorb. A plant can absorb water if its roots have a suction power greater than the force that retains water in the soil. Depending on the magnitude of the opposing forces, the uptake of water by the plants may be favorable or hindered.
A talaj szívóerejét pF-értékben szokták kifejezni. A pF-érték a víz' adott részének elszívásához szükséges erő a vízoszlopcentiméter logaritmusban kifejezve (1000 cm vízoszlop=3 pF). Minél nagyobb a pF-érték, annál nagyobb erővel kötődik a víz a talajhoz. A pF-érték tehát a talajvíz kötési intenzitását jelzi, az összpotenciált fejezi ki, vagyis a mátrix (kapilláris és adszorpciős) és az ozmotikus potenciált. Humid övezetben a talajvíz sótartalma általában kicsi, az ozmotikus potenciál csak kis nedvességtartalomnál jöhet számításba, amikor a szívóerőt megnöveli. (Humidnak azt az éghajlati övezetet nevezzük, ahol a csapadék mennyisége nagyobb, mint a párologtatással bekövetkezett vízveszteség).Soil suction power is usually expressed in pF. The pF value is the force required to aspirate a given portion of water, expressed in logarithms of the water column centimeter (1000 cm water column = 3 pF). The higher the pF value, the greater the force that water binds to the soil. Thus, the pF value indicates the binding intensity of the groundwater, expressing the total potential, ie the matrix (capillary and adsorption) and the osmotic potential. In the Humid zone, the salinity of the groundwater is generally low, and the osmotic potential is only taken into account at low humidity when the suction power is increased. (Humid is the climate zone where the amount of precipitation is greater than the water lost by evaporation).
A vízzel telített talaj pF — (szívóereje) értéke = 0,0, a száraz talajé pF = 7,0 (10 ezer bar~0% H2O).The water saturated soil has a pF (suction power) of 0.0, the dry soil has a pF of 7.0 (10,000 bar ~ 0% H 2 O).
A talaj vízmegtartó képességét vízkapacitásnak nevezzük. A nehézségi erővel szemben megtartott víz mennyisége talajtípusonként eltérő.The water retention capacity of soil is called water capacity. The amount of water retained by gravity varies between soil types.
A meghatározás feltételeitől függően szabadföldi, maximális, minimális és kapilláris vízkapacitást különböztetünk meg.Depending on the conditions of the determination, a distinction is made between outdoor, maximum, minimum and capillary water capacities.
A növény addig képes a vízfelvételre, amíg a gyökérsejtek szívóereje a talaj szívóerejét meghaladja. Amikor már nem képes vizet felszívni, hervadni kezd. A füvek tartós hervadáspontja -7— -8 bar, a szántóföldi -10 — -20 bar szívóerőnél kezdődik.The plant is able to absorb water until the suction power of the root cells exceeds the suction power of the soil. When it is no longer able to absorb water, it begins to wither. The grasses have a permanent wilting point starting from -7 to -8 bar, and from -10 to -20 bar in the field.
A szabadföldi vízkapacitás és a hervadási pont közötti nedvességtartományt hasznos víznek, felvehető víznek (diszponibilis víznek) nevezzük. A talajnedvességből a növények gyökerei a kapilláris vizet tudják felvenni. A nem felvehető vizet a talajban holt víznek is szokás nevezni.The humidity range between the outdoor water capacity and the wilting point is called useful water, absorbable water (disposable water). From the soil moisture, the roots of the plants can absorb the capillary water. Non-absorbable water is also called dead water.
Kivételes esetekben a gyökerek szívóereje 50—100 bar is lehet. Általában érvényes azonban, hogy a növény számára az a vízforma felvehető, ami viszonylag kis erővel hozzáférhető. A légkör vízgőztelítettségi hiánya vízelvonáshoz vezet.In exceptional cases, the suction power of the roots can be 50-100 bar. In general, however, it is possible for a plant to take up a form of water that is available with relatively little force. Lack of water vapor saturation in the atmosphere leads to dehydration.
A találmány lényeges felismerése, hogy a talajban kötött, a növények számára nehezen vagy egyáltalán nem hozzáférhető vízmennyiség felszabadítható, ennek jelentős része hasznosítható, az eljárásunk szerint alkalmazott elektroozmózissal a növények hasznos, eddig ki nem nyert többletnedvességhez juttathatók. A megfelelően alkalmazott elektroozmózissal ugyanis a talajban eddig kötött vízréteget tudjuk megmozgatni, áramlásba hozni, mintegy leszakítani a talajszemcse felületéről. A kapilláris falán tapadó kötött víz mozgása pedig súrlódással magával ragadja az általa közbezárt szabad vizet is, így a kapillárisokat kitöltő egész vízmennyiség áramlásba jön.It is an important discovery of the invention that the amount of water bound in the soil which is difficult or not accessible to the plants can be freed, much of which can be utilized. With the proper application of electro-osmosis, we can move and stream the water layer so far bound in the soil, like tearing it off the surface of the soil grain. The movement of bound water adhering to the capillary wall also frictionally captures the free water it encapsulates, so that the entire amount of water filling the capillaries flows.
Mivel az elektroozmózis során a talajba helyezett elektródák között a kezelni kívánt talajtömegben záródik az elektromos áramkör, ezért elsőrendű fontossága van az átmenő ellenállás meghatározásának, vagy legalábbis jó becslésének. A különböző talajok fajlagos ellenállása sok tényezőtől függ, amelyek közül legfontosabbak: a talaj szemcsézettsége, telítettségi foka, illetve a pórusteret kitöltő folyadék vegyi összetétele. Egyes talajféleségekre közismerten a következő értékhatárok állapíthatók meg:Because the electrical circuit closes between the electrodes placed in the soil during electro-osmosis in the soil mass to be treated, determining the throughput resistance, or at least a good estimate, is of paramount importance. The specific resistance of different soils depends on many factors, the most important of which are the particle size of the soil, the degree of saturation and the chemical composition of the fluid filling the pore space. The following ranges of values are well known for certain soil types:
kövér agyagok homokos agyagok iszapok homoklisztekfat clays sand clays sludges sand flour
1000—1000 (Jhrri cm 1000—1500 Ohm cm1000-1000 (Jhrri cm 1000-1500 Ohm cm
1500—3500 Ohm cm1500-3500 Ohm cm
Amennyiben a talaj víztartalma a maximális molekuláris víztartalom és a folyási hatás között van, a fajlagos ellenállás értéke aránylag kevésbé változik, csak ennélIf the water content of the soil is between the maximum molecular water content and the flow effect, the value of the specific resistance changes relatively less, only
-3193354 kisebb vagy nagyobb természetes víztartalom esetén nő, illetve csökken jelentősen a fajlagos ellenállás értéke. Mivel azonban a talajban az elsődleges vezetőelem a pórustérben levő folyadék, a legnagyobb mértékben ennek tulajdonságaitól függ a fajlagos ellenállás. Szakember számára a talajba telepített elektródák eredő ohmikus ellenállása a fajlagos ellenállás ismeretében különböző elektróda elrendezések esetén számítható, és a rendelkezésre álló feszültség ismeretében az elektródákra csatlakozó áramforrás teljesítménye meghatározható. Az elektródák egymástól való távolságával pedig ismert módon az elektromos térerősség nagysága változtatható oly mértékben, hogy a kötött részecskék elmozdításához annak nagysága még elegendő lenne, hiszen köztudott módon a folyadék, valamint a töltött részecskék áramlása az elektromos erőtér ekvipotenciális vonalaira, illetve felületeire merőleges elektromos áramvonalakat követve megy végbe. Elektroozmotikus hatás révén csak akkor jön létre az áramlás, ha a térerősség hatása le tudja győzni a talajban ható erők eredőjét, melyhez számításaink szerint az elektródák között legalább 0,08—1,1 V/cm térerős séget kell létrehozni.-3193354 increases or decreases the value of specific resistance significantly at lower or higher natural water contents. However, since the primary conductor in soil is the fluid in the pore space, its specific properties depend to a large extent on its properties. For a person skilled in the art, the resulting ohmic resistance of the electrodes installed in the ground can be calculated for a variety of electrode arrangements, given the specific resistance, and the power of the power source connected to the electrodes can be determined based on the available voltage. The distance between the electrodes is known to vary the magnitude of the electric field to such an extent that it is sufficient to displace the bound particles, since it is well known that the flow of liquid and charged particles follows electric lines perpendicular to the equipotential lines or surfaces of the electric field. is happening. An electro-osmotic effect produces a flow only if the effect of the field strength can overcome the effect of the forces acting in the soil, for which it is estimated that a field strength of at least 0.08-1.1 V / cm should be created between the electrodes.
A találmány tárgya eljárás egyes talajfajták folyadék — elsősorban víz — és/vagy töltéssel rendelkező részecskéi — célszerűen sók-ion — háztartásának szabályozására, amelynek során meghatározzuk a talaj szerkezetét, amennyiben a talaj vízáteresztő képessége K = 10~4-10~9 m/s értékek között van, abban az esetben elektródákat helyezünk el a talajban, melyekre egyenfeszültséget kapcsolunk. Az eljárás lényege, hogy az elektródákat oly módon helyezzük el, hogy két ellentétes polarítású elektróda között a talajban az ellentétes polarítású elektródákra kapcsolt egyenfeszültség hatására legalább 0,08—1,1 V/cm térerősséget hozunk létre, és a talaj kapillárisaiban és adszorptiven kötött folyadékot előnyösen vizet a pozitív elektróda felől a negatív elektróda felé, a talajban lévő töltéssel rendelkező részecskéket — célszerűen oldott sók ionjait — a részecskék töltésével ellentétes polarítású elektródák felé elektroozmatikus úton áramoltatjuk. Az elektródák környezetében megnövekedett folyadék előnyösen víz mennyiséget, valamint az oldott sók ionjait a talaj önmagában ismert minőségi jellemzőinek a javítására használjuk fel, szükség esetén a talajból azokat kivonjuk és/vagy ismételten visszajuttatjuk.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the fluid balance of certain soil species, preferably water and / or charged particles, preferably salt ions, by determining the soil structure where the water permeability K = 10 ~ 4 ~ 10 ~ 9 m / s values, in this case electrodes are placed in the ground to which DC voltage is applied. The essence of the method is to place the electrodes in such a way that a DC voltage of at least 0.08 to 1.1 V / cm is applied to the soil by capillary and adsorptively bound liquid between two electrodes of opposite polarity in the soil. preferably, water is transferred from the positive electrode to the negative electrode, the charged particles in the soil, preferably ions of dissolved salts, are electro-electrically driven to electrodes of opposite polarity to the charge of the particles. Preferably, the increased fluid in the vicinity of the electrodes is used to increase the amount of water and the ions of the dissolved salts to improve the soil quality properties known per se and, if necessary, to extract and / or recycle it from the soil.
Az eljárás célszerű foganatosítási módja esetén a talajban meghatározzuk a talajvíz szintjét és a pozitív elektródát ezen á szinten, és/vagy az e szint fölött elhelyezkedő kapilláris zónákban, a negatív elektródákat pedig a talaj — előnyösen a művelési mélység alatti — felső rétegeiben helyezzük el. Ezt a megoldást elsősorban a talajvízszint 4 megemelésére és/vagy a talajvíz sótartalmának csökkentésére használjuk.In a preferred embodiment of the method, the groundwater level and the positive electrode in the soil are determined at this level and / or in the capillary zones above this level and the negative electrodes are located in the upper layers of the soil, preferably below the cultivation depth. This solution is used primarily to raise the groundwater level and / or to lower the salinity of the groundwater.
Az eljárás további célszerű foganatosítási módjánál az ellentétes polarítású elektródákat a talajban azonos mélységben egymással párhuzamosan helyezzük el. Az elektródáknak ezzel az elhelyezésével például hulladéklerakó helyekről, vagy egyéb más területről kimosódó és a talajba szivárgó oldott ionokat szállító vizek szűrése, az ionok szétválasztása végezhető el előnyösen.In a further preferred embodiment of the method, the electrodes of opposite polarity are placed parallel to each other in the soil at the same depth. By this placement of the electrodes, for example, the filtration and separation of the ions that are leached from landfill sites or other areas and transported to the soil can be advantageously screened and separated.
Természetesen a rendelkezésre álló terület nagyságától függő mértékben több ellentétes polarítású elektródákból álló elektródapárt is alkalmazhatunk. Több elektródapár alkalmazásának a rendelkezésre álló, felhasználható egyenáramú áramforrás (ok) terhelhetősége is határt szab.Of course, depending on the size of the available space, several pairs of electrodes of opposite polarity may be used. There is also a limit to the load capacity of the available usable DC power source (s) when using multiple pairs of electrodes.
Több ellentétes polarítású elektródákból álló elektródapár alkalmazása esetén az azonos polaritásúakat a talaj adott mélységében, az ettől eltérő polaritásúakat pedig az előzőtől különböző mélységben helyezzük el a talajban. Az eljárás ezen foganatosítási módja egyaránt lehetővé teszi a vízszint emelését, illetve süllyesztését, az ionok koncentrációjának irányított befolyásolását.When a pair of electrodes with multiple polarities of opposite polarity is used, the same polarity is placed at a given depth in the soil, and a different polarity is placed at a different depth from the previous one. This embodiment of the process allows both raising and lowering the water level and controlling the concentration of ions in a controlled manner.
Bizonyos esetekben előnyös lehet, ha az ellentétes polarítású elektródák polaritását felcseréljük. Az időjárástól függően például adott bő vízhozamú időszakban a víz lefelé történő mozgatására — tehát szárításra — van szükség, száraz időjárás esetén pedig a fordított folyamat, a talajvízszint emelése lehet a cél. A talajban az ionkoncentráció egyirányba történő hátrányos megváltoztatásának elkerülése is indokolhatja az elektródák polaritásának felcserélését, esetleges periodikus változtatását.In some cases, it may be advantageous to reverse the polarity of the electrodes with opposite polarity. Depending on the weather, for example, it may be necessary to move the water downwards, ie, to dry it, during a period of abundant drainage, and, in the case of dry weather, to reverse the process, to raise the groundwater level. The avoidance of a one-way reversal of ion concentration in the soil may justify reversing or possibly periodically changing the polarity of the electrodes.
A káros környezetszennyező anyagok, vagy éppen a hasznos tovább felhasználható töltéssel rendelkező részecskék is összegyűjthetők a találmány szerinti eljárással oly módon, hogy az elektródák környezetében szűrő betéteket helyezünk el.Harmful environmental pollutants, or even particles with useful reusable charge, can be collected by the process of the present invention by placing filter pads around the electrodes.
A szűrő betéteket szükség esetén cserélni is lehet. Szűrésre előnyösen alkalmazható szűrő betétként a zeolit, amely természetes szűrőanyag.The filter pads can also be replaced if necessary. Zeolite, which is a natural filter material, is preferably used as a filter pad for filtration.
A találmány szerinti eljárással a talajba helyezett elektródákba vezetett megfelelő egyenáram hatására tehát elérhetjük, hogy a talajban lévő kapillárison és adszorptiven kötött víz, mint hasznos víz — meghatározott irányú áramoltatással értékesüljön vagy. elraktározódjon, továbbá a vízben oldott sók, ionok szelektivitásával a talajok fizikai, kémiai állapota, a hasznos tápanyagok felvehetősége javuljon, a környezetre káros sók, ionok meghatározott talajszelvényben való visszatartásával, illetve csökkentésével az élővízbe kerülő szennyezőanyagok koncentrációja csökkenjen.The process of the present invention, therefore, can be effected by direct flow of water through the capillary and adsorptively bound water in the soil as a useful water by directing current into the soil electrodes. furthermore, the selectivity of salts and ions dissolved in water would improve the physical and chemical state of the soils, the uptake of useful nutrients, and the concentration of pollutants discharged into the living water would be reduced by retaining or reducing the salts and ions harmful to the environment.
Tekintettel arra, hogy eljárásom az elektroozmotikus hatáson alapul, ezért további nagyGiven that my procedure is based on the electro-osmotic effect, it is still great
-4193354 előnye, hogy mivel a kötött vízrétegre hat, az eljárás hatásfoka annál nagyobb, minél jobban túlsúlyban van a kapilláris belsejében a kötött víz mennyisége a szabad víz mennyiségéhez képest. Olyan talajok, esetén 5 használható tehát előnyösen, melyeknek természetes állapotukban ez a tulajdonsága éppen hátrányos.The advantage of -4193354 is that, since it acts on the bound water layer, the greater the amount of bound water inside the capillary relative to the amount of free water, the greater the efficiency of the process. Thus, it is preferable to use soils 5 which, in their natural state, have this disadvantage.
összefoglalva megállapítható, hogy a találmány szerinti eljárással bizonyos — K = W = 10'4-10'9 m/s vízáteresztő képességű — talajok folyadék és/vagy töltött részecskéinek háztartása szabályozható. Az eljárás alkalmazásával például a talajban mindig meglévő holt víz készlet jelentős része a nővé- 15 nyék számára felvehetővé válik, a talajvízszint megemelésével a talaj olyan rejtett tartaléka hasznosítható ezáltal, amely mindezideig nem volt lehetséges. Különös jelentőséget tulajdonít ennek az a sajnálatos tény is, hogy évek óta hazánkban tartós szárazság van, ezért minden hasznosítható vízmenynyiségnek igen fontos szerepe van. Szükség esetén a talajban az általam ismertetett módon elhelyezett elektródákra kapcsolt egyenfeszültség polaritásának a megváltoztatásával ellentétes irányú folyamat (vízszint csökkentés — tehát szárítás) is megvalósítható, amely foganatosítási módnak például utak, töltések víztelenítése esetén lehet jelentősége.In summary, the process of the present invention can be used to control the fluidity and / or charged particle size of certain soils with a water permeability of K = W = 10 ' 4 to 10' 9 m / s. For example, by applying this method, a large part of the dead water pool that is always present in the soil can be picked up by the plants, and by raising the groundwater level, a hidden soil reserve that has not been possible up to now can be utilized. Of particular importance is the unfortunate fact that for many years our country has a persistent drought, and therefore every quantity of water that can be utilized plays an important role. If necessary, a reversal of the polarity of the DC applied to the electrodes placed in the soil in the manner described by me (reduction of the water level, i.e. drying) can be implemented, which may be important in the case of dewatering roads, embankments.
Az önmagában ismert elektroozmotikus hatáson alapuló találmány szerinti eljárást a már meglévő ösztönzési rendszerekkel, lecsapoló csatornákkal együtt alkalmazva javítja azok hatásfokát — az elszivárgás csökkentésével, illetve a talajvíz áramlásának növelésével —, biztosabbá teszi azok üzemeltetését, meggátolja azok eltömődését.Applying the inventive method based on the known electro-osmotic effect in combination with existing stimulation systems, drainage channels, improves their efficiency by reducing leakage and increasing groundwater flow, making them safer to operate, and preventing them from clogging.
További előnye az eljárásnak, hogy segítségével a talaj töltött részecskéinek koncentrációja változtatható, például felhasználásával a szikesedési folyamat megállítható a talajvízben lévő káros, környezetszennyező ionok — célszerűen természetes zeolittal — sűríthetők.A further advantage of the process is that it allows the concentration of the charged particles of the soil to be varied, for example by stopping the salinisation process by concentrating the harmful environmental pollutant ions in the groundwater, preferably by natural zeolite.
Mivel az eljárás során az elektródákat a talajban helyezzük el, azok fokozott korróziónak vannak kitéve. Anyagukat, azok felületkezelését ezért szakembernek igen körültekintően kell megválasztani a rendelkezésre álló önmagában ismert megoldások alapján.Because the electrodes are placed in the soil during the process, they are subject to increased corrosion. Therefore, their materials and their surface treatment should be chosen very carefully by a person skilled in the art, based on the solutions known per se.
Az eljárás alkalmazása előnyös talajszerkezeti változást — cementálódást — is eredményez.The application of the process also results in a favorable soil structure change - cementation.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU440685A HU193354B (en) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | Method for controlling the liquid, first of all water and/or its charged particle preferably salt, ion economy of soil types |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU440685A HU193354B (en) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | Method for controlling the liquid, first of all water and/or its charged particle preferably salt, ion economy of soil types |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU193354B true HU193354B (en) | 1987-09-28 |
Family
ID=10967880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU440685A HU193354B (en) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | Method for controlling the liquid, first of all water and/or its charged particle preferably salt, ion economy of soil types |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU193354B (en) |
-
1985
- 1985-11-20 HU HU440685A patent/HU193354B/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Glendinning et al. | Treatment of sewage sludge using electrokinetic geosynthetics | |
| Tuan et al. | Effect of freeze/thaw conditions, polyelectrolyte addition, and sludge loading on sludge electro-dewatering process | |
| Ozkan et al. | Electrokinetic stabilization of kaolinite by injection of Al and PO43− ions | |
| Li et al. | A new approach to electrokinetic remediation of soils polluted by heavy metals | |
| EP1144764B1 (en) | An electro kinetic geosynthetic structure | |
| Kaniraj et al. | Electro-osmotic consolidation experiments on an organic soil | |
| Ben‐Hur et al. | Compaction, aging, and raindrop‐impact effects on hydraulic properties of saline and sodic Vertisols | |
| Bhardwaj et al. | Depositional seals in polyacrylamide-amended soils of varying clay mineralogy and texture | |
| Rutigliano et al. | Electrokinetic remediation of soils contaminated with heavy metals | |
| Yli-Halla et al. | Release of soil phosphorus during runoff as affected by ionic strength and temperature | |
| Du Plessis et al. | Effect of exchangeable sodium and phosphogypsum on the hydraulic properties of several South African soils | |
| Minhas et al. | Changes in hydraulic conductivity of soils varying in calcite content under cycles of irrigation with saline-sodic and simulated rain water | |
| HU193354B (en) | Method for controlling the liquid, first of all water and/or its charged particle preferably salt, ion economy of soil types | |
| Mohamed | Development of a novel electro-dialysis based technique for lead removal from silty clay polluted soil | |
| Mosavat et al. | Laboratory assessment of kaolinite and bentonite under chemical electrokinetic treatment | |
| Jayasekera | Stabilising volume change characteristics of expansive soils using electrokinetics: a laboratory based investigation | |
| Sprute et al. | Dewatering and densification of coal waste by direct current-Laboratory tests | |
| EP0427840B1 (en) | Device for electrokinetic desalination of brickwork | |
| Nishimura et al. | Effect of gypsum and polyacrylamide application on erodibility of an acid Kunigami mahji soil | |
| Kaniraj | Soft soil improvement by electroosmotic consolidation | |
| Jayasekera | Electroosmotic and hydraulic flow rates through kaolinite and bentonite clays | |
| KR101903596B1 (en) | Powerless desalination method and powerless desalination structure using capillarity ion concentration polarization | |
| CN108529835A (en) | A kind of device and method of employing periodic reverse electrocoagulation reinforcement sludge dehydration | |
| Glendinning et al. | Dewatering of sewage sludge using electrokinetic geosynthetics | |
| JPS61165413A (en) | Dehydration of soil |