Способ борьбы с биологическим загрязнением, предпочтительно фитопланктоном воды

Способ борьбы с биологическим загрязнением, предпочтительно фитопланктоном воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ 1Ц716984 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.0877 (21) 2514333/29-26 с присоедииением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 2502.80 Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 280280 (51)pA. КЛ.2

С 02 В 1/18

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 628 ° 515 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Н. Сотников и A.Â. Ильевский (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (54) СПОСОБ БОРЬБЫ С БИОЛОГИЧЕСКИМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ, П РЕДПОЧТИТЕЛЬ НО Ф ИТОП ЛАНКТОНОМ, ВОДЫ

Изобретение относится к области охраны вод от загрязнения и предназначено для использования при проведении водоохранных мероприятий, а имен- 5 но, для подавления развития фитопланктона в облицованных каналах хозяйственно-питьевorо и технического водоснабжения .

Забираемая в канал из водохранилища или реки вода может содержать планктонные водоросли (глав ным образом диатомовые и синезеленые), которые являются источником биологического загрязнения транспортируемой воды.

Особенно низким оказывается качество воды в канале в периоды цветения водоисточников, когда фитопланк тон достигает наиболее высоких показателей обилия — несколько десятков тысяч клеток в 1 мл.

Подобное ухудшение качества воды влечет за собой проблему предотвращения развития планктонных водорослей по трассе переброски больших количеств поверхностных вод на значительные расс тояни я, а именно, в облицованных каналах хозяйственно-питьевого и техническ or о назначения.

Иэв естны химические (1 j химические в сочетании с механическими (2) способы борьбы с чреэмерньм развитием фитопланктона как в водоисточниках, так .и в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения.

B качестве хтонических средств борьбы применяют альгициды, в частности медный купорос, и некоторые новые гербициды (монурон, симазин и др), Механические меры сводятся к изъятию водорослевой массы иэ поверхностного слоя водотока, введению коагулирующих веществ с последующим извлечением биомассы водорослей и очистке ложа канала.

Недостатки указанных способов следующие.

При химической обработке транспортируемой по каналу воды невозможно поддерживать стабильную концентРацию действующих начал альгицидов, к тому же применение химических средств приводит K дополнительному загрязнению в одот ок а.

Изъятие фитопланктона из водотока является малозффективньм и трудоемким процессом, не уменьшает концентрацию фитопланктона в толщине воды, 716984 требует значительного количества коI агулянта и расходов по извлеченик> осадка и очистке ложа.

Указанные способы применяются при малых объемах водопотребления и по изложенным причинам неэффективны при перебросках поверхностного стока облицованными каналами большой производительности — более 100 м /c, 50

55 где Т вЂ” период перемещения слоев потока;

 — ширина канала по средней линии живого сечения, м;

Н вЂ” глубина воды в канале, м;

V — средняя скорость потока, м/с; — угол между осью канала и направлением движения перемещаемого слоя.

Струенаправляющие системы устанавливают вдоль оси канала друг от друга на расстоянии, определяемом соотношением L =, при этом

2В4 Н З1

Наиболее близким по технической g сущности является известный способ борьбы с биологическими загрязнениями, например фитопланк тоном, путем периодического взмучивания грунта дна или донных отложений водоемов (3) . ,Затенение толщи воды создают и поддерживают путем разработки, например земснарядом, грунта дна и рассредоточения пульпы по акватории водохраннлища с доведением концентрации минеральной взвеси в поверхностном слое до мутности 50-100 мг/л.

Способ решает задачу подавления развития фитопланктона в водоеме с

-грунтовым ложем, однако применение его в искусственных водотоках с ук- 25 репленным ложем, в частности в облицованных каналах хозяйственно-питьевого и техническorо водоснабжения, невозможно, так как для замутнения воды пришлось бы вносить в канал из- 3( вне грунт или другой реагент с последующим извлечением из канала образуемых наносов и очисткой воды от механических примесей.

С целью возможности борьбы и пре- д дотв ращения размножения фитопланк тона в облицованных каналах хозяйственнопитьевого и технического водоснабжения, периодически перемещают поверхностный или придонный слои воды oоответственно в придонный или поверхностный с помощью струенаправляющих систем, установленных неравномерно вдоль оси канала °

Перемещение слоев воды производят во время. массового развития фито- 45 планктона с периодом, определяемым соотношением

2В+ Н

V з1пА угол с -изменяют в пределах 15-45, L — ра>.стояние между осями струенаправ ляющих с ис т ем, м, Периодическое перемещение поверхностного слоя потока в придонный способствует улучшению качества транспортируемой воды без внесения дополнительных взвесей с последующей их уборкой из русла канала и очисткой воды. Слой воды перемещают таким образом, что поверхностные и придонные токи заменяют друг друга по мере движения транспортируемой воды по всей длине канала. Такой характер движения воды в канале создают струенаправляющими системами различной конструкции, например, применяемыми в борьбе с донными наносами при водозаборе, Достигаемое при этом периодическое изменение осв ещенй ости слоев в оды, их температуры и газового состава оказывает угнетающее воздействие на планктонные водоросли, предотвращает их развитие и способствует улучшению качества подаваемой потребителю воды.

При перемещении слоев воды в канале происходит главным образом существенное изменение их освещенности. После тогo как поверхностный слой переместилс я в ридонный, освещенность его резко уменьшилась, а при недостаточной освещенности прекращается либо угнетается один из основ ных процессов жизнедеятельности рас т ений — фотосинтез . Для облицованных каналов хоз яйств енно-пить ев ог о и техническ ого водоснабжения большой пропускной способности характерны: глубина потока

4-7 м, ширина потока по средней линии живого сечения — 30-70 м, средние скорости потока — О, 4-0,8 м/с, освещенность воды — О, 6-1, 5 м по диску

Секки. Лимитирующим уровнем освещенности для фитопланктона является освещенность 20-30 см.

Спос об позв оляет изменить осв ещенность перемещаемого слоя воды до уровня ниже лимитирующего и резко нарушить естественный суточный цикл освещенности водной толщи в канале во время массового развития фитопланктона. Так, если продолжительность освещенности слоев воды в суточном цикле равна 7-10 часам, то по предлагаемому способу цикл изменения освещенности слоев воды составляет в среднем 5 мин при средней скорости потока 0,6 м/с, Для того, чтобы фитопланк тон не смог приспособиться к регулярному изменению освещенности слоев воды в канале предлагаемый способ предусматривает установку струенаправляющих систем по длине канала на разном растсянии друг от друга, определяемом углом между осью канала и направлением,движения: перемещаемого слоя воды. В результате такого размещения

716984 струенаправляющих систем цикл изменения освещенности слоев воды становится нерегулярным, что исключает адаптацию фитопланктона в изменившихся условиях.

Периодический контакт перемещаемых слоев воды с атмосферным воздухом способствует обогащению кислородом транспортируемой воды, что интенсифицирует окислительные процессы и улучшает ее качество. Кроме этого, поперечная циркуляция, создаваемая струенаправляющими системами, затрудняет осаждение взвесей и предотвращает илонакопление в облицованном канале.

Способ осуществляют следующим образом.

Перемещение слоев транспортируемой по каналу воды создают в периоды цветения диатомовыми (весна и осень) и синезелеными (лето) водорослями. При этом начало применения 20 способа устанавливают по данным наб-. людений за биологическим состоянием транспортируемой по каналу воды. Периодическое перемещение слоев воды в канале возможно осуществить установкой в них струенаправляющих систем.

Для этого могут быть использованы донные, поверхностные или одновременно донные и поверхностные струенаправляющие. системы, конструктивное решение которых может быть самым различным.

Струенаправляющие системы устанавливают вдоль оси канала неравномерно друг от друга, на расстояниях

2B+H

tg cA

55 где  — ширина канала по средней линии живого сечения, м;

Н вЂ” глубина воды в канале, м; с . — угол между осью канала и направлением движения перемещаемого слоя.

Целесообразно выбирать угол с . в пределах 15-45 ° Меньшие углы следует применять при больших, большиепри малых скоростях течения; боль.ими скоростями называем скорости свыше 1,5 м/с, малыми — меньше 0,6 м/c..

Следует проектировать систему таким образом, чтобы углы с(. можно было менять в процессе работы системы. В тех случаях, когда требуется возбудить интенсивное перемещение слоев на коротком участке, угол d.ñëåäóåò доводить до 45

Изв естно, что масс овсе разв итие фитопланктона наблюдается в . период с апреля по сентябрь, поэтому целесообра 3Но уста навлив ать струенаправляющие системы в это время. Установ- 60 ленные указанным выше способом любого типа струенаправляющие системы создают перемещение слоев потока, таким образом, что поверхностный слой (оказывается придонным и наоборот пе- 65 риодически, при этом период опреде. ляется соотношением Т

2В + Н, где

V s1ã.ä кроме выше перечисленных обозначений, V — средняя скорость потока в канале, м/c .

Такое перемещение массы воды в канале обеспечив ает изменение осв ещенности водной толщи, делает ее нерегулярной, что исключает адаптацию фито- планктона в изменившихся условиях.

II р и м е р . Ha участке канала

Днепр-Донбасс (от головного водозабора до 62 км) были запроектированы струенаправляющие поверхностные и донные системы с установкой их попеременно вдоль оси канала. Друг от друга струенаправляющие системы установлены на 300-500 м. При скорости воды в канале 0,6 м/с создается перемещение слоев транспортируемой воды с периодом 4-7 мин. Угол изменился от

15 до 45 . В результате перемещения поверхностного слоя толщиной 1,5

2,0 м на глубину 4,5-5,5 м, освещенность его на 4-7 минут резко изменяется. Известно, что изменение освещенности толщи воды в течение вышеуказанного времени, подавляет развитие фитопланктона, Годовая экономия от применения предлагаемого способа на канале составляет около 530.тыс.руб.Экономия от применения предложенного способа может быть еще большей, если учесть, что суммарные ежегодные затраты в системах водоснабжения из-за избыточного цветения воды, отбираемой в летние месяцы, составляет 0,8 коп/мЭ (Труды координационных совещанИй по гидротехнике, сборник дополнительных материалов к выпуску 83, Энергия, JJO„1973, стр. 12) . Для канала ДнепрДонбасс это составит 1,58 млн.руб, Hc" ïoëüçoíàíèå предлагаемого способа позволяет по сравнению с существующими подавить жизнедеятельность и предотвратить интенсивное размножение фитопланктона в облицованном канале хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения большой производительности. Кроме этого, использование способа дает возможность ускорить окисление и минерализацию органических веществ, исключить илонакопление в канале, ограничить .развитие анаэробных процессов, снизить нагрузку на станции очистки и водоподготовки в зоне потребления.

Формула изобретения у Способ борьбы с биологическим загрязнением, предпочтительно фитопланктоном, воды путем перемешивания, о тл и ч а юшийся тем, что, с

716984 где Т вЂ” период перемещения слоев потока; — ширина канала по средней линии живого сечения, м; — глубина воды в канале, м; — средняя скорость, м/сек; угол между осью канала и направлением движения перемещаемого слоя.

Способ по пп. 1 и 2 о т л шийся тем, что струенаН

oL

3. чаю.Составитель Г, Лебедева

Редактор И. Вечтомова Техред t4.Ïåòêo Корректор С.. Некмар

Тираж 1020 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9743/?5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 целью возможности борьбы и предотвращения размножения фитопланктона в облицованных каналах хозяйственно-питьев ог о и т ех ническ or о в одоснабжени я, периодически перемещают поверхностный или придонный слои воды соответственно в придонный или поверхностный с помощью струенаправляющих:систем, установленных неравномерно вдоль оси канала.

2. Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что перемещение производят во время массового развития фитопланктона с периодом, определяе2В + Н мым с о от н ошен ием Т

Ч 81пА правляющие системы устанавливают вдоль оси канала друг от друга на расстоянии, определяемом соотношением

2ээ И лаи этам угол а . измеt g CC няют в пределах 15-45, Ь вЂ” расстояо ние между осями струенаправляющих систем, м °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Оксиюк О.П. Водоросли каналов мира, Киев, 1973, с. 187. Брагинский Л.П., Принципиальные препятствия к применению химического метода борьбы с цветением воды в водохранилищах. Водные ресурсы. 1977, Р 2, с. 5-16.

2. Гельтман И.А. Затруднения, вызываемые ухудшением качества воды в канале Сев. Донец-Донбасс, по опыту двухгодичной его эксплуатации.

Труды Всесоюзного гидробиологического общества, 1963, т. 14, с, 115-123, 3. Заявка Р 2318495/26, 1976, по которой принято решение о выдаче asторского свидетельства.