Способ борьбы с биологическим загрязнением водохранилищ на действующих гидроузлах гидроэлектростанций

Способ борьбы с биологическим загрязнением водохранилищ на действующих гидроузлах гидроэлектростанций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к охране вод от биологического загрязнения, а именно к способам уменьшения содержания сине-зеленых водорослей, возбудителей "цветения" воды в водохранилищах гидроэлектростанций, и улучшения санитарно-биологической ситуации. Цель изобретения - повышение эффективности. Рекомендовано осуществлять периодическое перемешивание воды в верхнем водохранилище путем изменения направления течения воды в его придонном горизонте на обратное, из нижнего бьефа вверх. Осуществляют изменение за счет переключения работы агрегатов гидроэлектростанции с турбинного на насосно-двигательный режим в ночное время на 2-8 ч. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 02 Р 1/74, 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

1 (21) 4140980/30-63 (22) 23.06,86 (46) 07,06.90. Бкд. У. 21 (71) Украинское отделение всесоюзного проектно-изыскательского и научноисследовательского института "Гидропроект" им. С.Я, Жука и Институт гидробиологии АН УССР (72) Л.А, Сиренко, Ю,А. Юхнов, В.А. Осадчук, С.И. Поташник и В,И. Севастьянов (53) 628.543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 57243?, кл. С 02 В 9/00, 1977. (54) СПОСОБ БОРЬБЫ С БИОЛОГИЧЕСКИМ

ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ВОДОХРАНИЛИ1 1 НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ГИДРОУЗЛАХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦий

Изобретение относится к охране вод от биологического загрязнения, а именно к способам уменьшения содержания сине-зеленых водорослей, возбудителей "цветения" воды в водохранилищах гидроэлектростанций, и улучшения санитарно-биологической ситуации.

Цель изобретения †. повышение эффективности.

На фиг.1 показан типичный суточный ход кривой содержания кислорода в воде верхнего водоема .(среднее из

2000 определений); на фиг.2 — график изменения численности живых колоний, микроцистиса.

В результате хозяйственной деятельности человека в районе водохранилищ, сбросов в них промьшшен„„Я0„„1569325 А1

2 (57) Изобретение относится к охране вод от биологического загрязнения, а именно к способам уменьшения содержания сине-зеленых водорослей, возбудителей "цветения" воды в водохранилищных гидроэлектростанций, и улучшения санитарно-биологической ситуации, Цель изобретения — повышение эффективности. Рекомендовано осуществлять периодическое перемешивание воды в верхнем водохранилище путем изменения направления течения воды в его придонном горизонте на обратное, из нижнего бьефа вверх, Осуществляют изменение за счет переключения работы агрегатов гидроэлектростанции с турбинного на насосно-двигательный Ф режим в ночное время на 2-8 ч. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

С." ных, бытовых, сельскохозяйственных и других стоков наблюдается повсеместное ухудшение санитарно-биологической ситуации и ка, .тва природных вод, К числу возникающих при этом неблагоприятных факторов относится биологическое загрязнение, обусловленное массовым развитием сине-зеленых водорослей. Оно влечет за собой снижение содержания в воде растворенного кислорода, возникновение дефицита его в придонных слоях воды, накопление растворенного органического вещества, в т.ч. и токсических соединений, как выделяющихся водорослями, .так и образующихся при разложении органического вещества.

1569325!

Пример 1. В ночное время, ачиная с 22-24 ч, гидроагрегаты гидоэлектростанций (ГЭС) переводятся двигательно-насосный режим и в течение 2-8 ч перекачивают воду из

5 нижнего бьефа в верхнее водохранилище, В этот момент происходит вспучиВание водной поверхности водохранилиша с последующим неравномерным рас10 теканием во все стороны турбулентно-! вихревым потоком. При эгом вся масса

1 одного потека последовательно пере1 мещается от агрегатов в водохранилище с увеличивающейся -..коростью вслед1 5 ствие инерционности потока, что способствует перемещению водных масс и

В относительно удаленные от ГЭС участки водохранилища. Вертикальные водные потоки, подаваемые гидроагрегатами в насосном режиме в придонные

1 слои воды, выносят водоросли в поВерхностные слои, В результате интенсивного движения выбрасываемого водного потока устраняется температурная стратифиКация водной толщи, резко изменяется система течений. Результатом этого воздействия являются выравнивание уровней содержания растворенного кислорода, концентрации водородных иоНов и температуры в поверхностных и

Придонных слоях воды. При этом работа гидроагрегатов в насосном режиме предложенной продолжительности практически не оказывает негативного 35 влияния на изменение содержания в воде биогенных элементов (соединений азота и фосфора), ионов солевого обмена, минерализации растворенного органического вещества за счет деятель- 40 ности бактериопланктона, используемого для питания безпозвоночных фильтраторов.

Пример 2. На основании проведенных натурных исследований построены кривые изменения содержания кислорода в воде водоемов в течение суток (фиг,1). Как видно из графика, в ночной период времени за счет отсутствия фотосинтеза и интенсивно 50 протекающих процессов деструкции отмечается значительное падение степени кислородного насыщениг воды, особенно в придонных слоях (кривая 2), Поверхностные слои (кривая 1) дольше сохраняют повышенную степень содержания кислорода за счет контакта с воздухом. Таким образом,, перемешива-ние водных слоев в ночн N период спо собствует повышению содержания кислорода в придонных слоях и созданию здесь окислительных условий, которые неблагоприятны для сине-зеленых водо рослей.

Кроме того, изучение изменения численности живых колоний микроцистиса, основного возбудителя "цветения" воды в донных отложениях, позволяет выявить зону опускания сине-зеленых водорослей в придонные слои, приходящуюся (фиг.2) на ночное время суток. Таким образом, перемешивание слоев .воды именно в ночное время суток нарушает естественный суточный ритм вертикальной миграции сине-зеленых водорослей, Пример 3. Апробацию предла» гаемого способа проводят при опьггных испьгганиях работы в двигательнонасосном режиме гидроагрегатов ГЭС.

Проведенньй комплекс натурных гидрологических, гидрохимических и гидробиологических и; следований по-. казывает, что работа гидроагрегатов

ГЭС в течение 2-8 ч является необходимой и достаточной для улучшения санитарно-биологической ситуа.ди в водохранилище ГЭС, В результате гидрологических исследований установлено, что визуальная граница водного потока, подаваемого гидроагрегатами ГЭС .. при их работе в насосном режиме, перемещается от плотины ГЭС со скоростью 17-20 см/с.

Первая серия измерений, проведенная после прохождения этой границы, показывает, что температурная стратификация сразу исчезает. Стабильность температурной дестратификации наблюдается и через сутки после прекращения насосного режима.

В результате дестратификации водных масс и подъема придонных слоев воды в поверхностные ухудшаются условия вегетации сине-зеленых водорослей, о чем свидетельствует как падение их численности и биомассы, так и снижение содержания хлорофилла,. что видно из данных, приведенных в табл. 1 и 2, Кроме того, наблюдениями установлено резкое снижение сине-зеленых водорослей в поверхностных слоях водохранилища.

Проведенный анализ воды до начале испытаний показывает, что в воде отсутствует СО. который обнаружен после испытании, что свидетельствует .".иле нии процес г;о." =:="не> у - =, у"-:

156932

1. Способ борьбы с биологическим загрязнением водохранилищ на действующих гидроузлах гидроэлектростанций путем перемешивания воды в верхнем водохранилище, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности, перемешивание осуществляют путем периодического изменения направления течения придонного слоя воды на противоположное, из нижнего бьефа в верхнее водохранилище.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю-шийся тем, что изменение направления течения воды осуществляют путем переключения работы агрегатов гидроэлектростанции с турбинного на насосно-двигательный режим.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что направление течения изменяют на противоположное на

2-8 ч в ночное время суток.

Таблица 1

Вариант

Численность

Биомасса, мг/л клеток,. тыс,кл./л

Фон до начала работы

В период работы трех агрегатов в на соском режиме

После работы в течение 2 ч

102000 11,526

19100

2, 131

0,463

4200.органического вещества в результате перемешивания и насыщения кислородом всей водной толщи.

Важным показателем качества при5 родных вод является содержание в них биогенных элементов, в первую очередь соединений азота, фосфора и иойов солевого состава. Установленные наблюдениями на приплотинном участке водохранилища во время и после испытаний эти показатели, как видно из табл,3, остаются в пределах природных колебаний, типичный для этого водохранилища. 15

Микробиологические исследования показывают, что общая численность и биомасса бактерий, а также количество гетеротрофных бактерий в различных горизонтах водохранилища колеб- 20 лются в пределах, несколько превышающих эти показатели до начала испытаний, что является следствием взмучивания донных отложений и при благоприятном кислородном режиме сви- 25 детельствует об активизации процессов самоочищения.

Альгологические показатели (видовой состав, численность и биомасса водорослей) как глубоководной, так .З0 и мелководной зон приплотинных участков водохранилища под влиянием работы гидроагрегатов, ГЭС в насосном режиме изменяются в благоприятном отношении. Отмечено значительное, в

23 раза, снижение удельного веса си35 не-зеленых водорослей в приповерхностных горизонтах воды за счет их разрушения, снижения жизнеспособности, падения численности и биомассы, Работа гидроагрегатов ГЭС в насосном режиме в течение 2-8 ч не оказывает отрицательного влияния и на биохимическое потребление кислорода (БПК ), происходит выравнивание ве45 личин показателя для поверхностных и придонных вод и некоторое его снижение за счет усреднения водной толщи, Таким образом, под влиянием гидро- 5О динамических факторов и турбулизации воды при работе агрегатов в насосном режиме улучшается качество воды, создается благоприятный кислородный режим, активизируются процессы самоочищения воды. Проведенный на ГЭС эксперимент показывает, что для этого необходима работа ГЭС в насосном режиме не.менее 2 ч. При этом работа

З 6

ГЭС в насосном режиме в течение 8 ч в ночное время является достаточной для активации процессов самоочищения, так как в утренние часы возобновляются естественные процессы фотосинтеза и интенсифицируется деструкция °

Экономический эффект, величина которого в каждом конкретном случае зависит от местных условий, может быть получен за счет увеличения рыбопродуктивности водохранилища, расширения его рекреационных зон в силу улучшения качества воды мелководий, снижения затрат на очистку воды, забираемой из водохранилища в целях водоснабжения..

Формула изобретения

1569325

Таблица 2

Биомасса, мг/л

Сине-зеленые водоросли,Ж

Содержание хлорофилла, мкг/л

Численность водорослей, тыс. кл/л

Вариант

Придонный слой

Поверхность

Поверхность

Придонный слой

Поверхность

Приданныйй слой

Поверх.— ность

Придонный слой

420

1410

460

Таблица 3

Горизонт

Фаза режима

Содержание, мг/л растворен ного фос% фата раство ренног железа

0,85 0,007 0,10

0,74 0,003 О, 10

Îэ8О 0 002 О ° 10

0,96

0,84

0,84

0,07 0 05

0,06 0,07

0,07 0 05

Поверхностный

Придонный

Поверхностный

0,87

0 83

О, 002

0,002

0,07

0,087

0,88 0,06 0,07

0,92 0,03 0,04

Придонный

Поверхностный

Придонный

Фон до начала работы 215610

В период работы трех аГрегатов в насосном режиме 6730

После работы в течение 2 ч 3310

До начала испытаний

В период работы ГЭС в насосRoM режиме

Через 2 ч

После работы

15в8 01054 55ю9 i â7 99э9 55е5

0,502 О, 116 6,8 0,9 99,0 89,6

0,298 0,037 4,2 Следы 68,8 100

Содержание минерального азота, мг/л

0,72 0,003 0,109 0,82 0,06 0,05

1569325

f2

$00

6 чРс

&ас

Составитель Л. Серова

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Кучерявая

Редактор Н. Гунько

Заказ 1425 Тираж 813 Подпнс ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

9о

1В

muz.1

18

emZ