Способ борьбы с биологическим загрязнением водохранилищ на действующих гидроузлах гидроэлектростанций Советский патент 1990 года по МПК C02F1/74 C02F7/00 C02F1/74 C02F101/00 C02F103/00 

Изобретение относится к охране вод от биологического загрязнения, а Именно к способам уменьшения содержания сине-зеленых водорослей, возбуди- телей 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 промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и других стоков наблюдается повсеместное ухудшение санитарно-биологической ситуации и кач , тва природных вод о

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 ег о в придонных слоях воды, накопление растворенного органического вещества, в т0ч. и токсических соединений, как выделяющихся водорослями, так и образующихся при разложении органического вещества.

сл

G&

со со 1C

СП

Пример 1. В ночное время, йачиная с 22-24 ч, гидроагрегаты гидроэлектростанций (ГЭС) переводятся в двигательно-насосный режим и в течение 2-8 ч перекачивают воду из нижнего бьефа в верхнее водохранилище. В этот момент происходит вспучивание водной поверхности водохранилища с последующим неравномерным рас- реканием во все стороны турбулентно- рихревым потоком. При этом вся масса родного потека последовательно пере- ещается от агрегатов в водохранилище с увеличивающейся хоростью вследствие 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 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 ио- йов и температуры в поверхностных и придонных слоях воды. При этом работа гидроагрегатов в насосном режиме Предложенной продолжительности практически не оказывает негативного влияния на изменение содержания в воде биогенных элементов (соединений азота и фосфора), ионов солевого обмена, минерализации растворенного органического вещества за счет деятельности бактериопланктона, используемого для питания безпозвоночных фильТ раторов0

Пример 2. На основании проведенных натурных исследований построены кривые изменения содержания кислорода в воде водоемов в течение суток (фиг.1)0 Как видно из графика, в ночной период времени за счет отсутствия фотосинтеза и интенсивно протекающих процессов деструкции отмечается значительное падение степени кислородного насыщение, воды, особенно в придонных слоях (кривая 2 Поверхностные слои (кривая 1) дольше сохраняют повышенную степень содержания кислорода за счет контакта с воздухом. Таким образом, перемешивание водных слоев в ночи эй период спо

5

0

5

0

5

0

5

0

5

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 микроцисти- са, основного возбудителя цветения воды в донных отложениях, позволяет выявить зону опускания сине-зеленых водорослей в придонные слои, приходящуюся (фиго2) 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 предлагаемого способа проводят при опытных испытаниях работы в двигательно- насосном режиме гидроагрегатов ГЭС0

Проведенный комплекс натурных гидрологических, гидрохимических и гидробиологических исследований по-- казывает, что работа гидроагрегатов ГЭС в течение 2-8 ч является необходимой и достаточной для улучшения са- нитарно-биологичеекой ситуации в водохранилище ГЭС о 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/с0

Первая серия измерений, проведенная после поохождения 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 начала испытаний показывает, что в воде отсутствует СО который обнаружен после испытаний, что свидетельствует .,(5 усилении прсц« с ,о5 . ЕЛс кг

жим, активизируются процессы самоочищения воды. Проведенный на ГЭС эксперимент показывает, что для этого необходима работа ГЭС в насосном режиме не менее 2ч При этом работа

органического вещества в результате перемешивания и насыщения кислородом всей водной толщий

Важным показателем качества природных вод является содержание в них биогенных элементов, в первую очередь соединений азота, фосфора и ионов солевого состава. Установленны 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.

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

Альгологические показатели (видовой состав, численность и биомасса водорослей) как глубоководной, так 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 сине-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 величин показателя для поверхностных и придонных вод и некоторое его снижение за счет усреднения водной толщи„

Таким образом, под влиянием гидро- динамических факторов и турбулизации воды при работе агрегатов в насосном режиме улучшается качество воды, создается благоприятный кислородный ре

0

5

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.

25

20 Формула изобретения

5

/

1. Способ борьбы с биологическим загрязнением водохранилищ на действующих гидроузлах гидроэлектростанций путем перемешивания воды в верхнем водохранилище, отличающий- с 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.

2о Способ по п„1, отличающийся тем, что изменение направления течения воды осуществляют путем переключения работы агрегатов гидроэлектростанции с турбинного на насосно-двигательный режим.

3. Способ поп.1, отличающийся тем, что направление течения изменяют на противоположное на 2-8 ч в ночное время суток

5

Таблица 1

Вариант

Численностьклеток, тыс.кл./л

Биомасса, мг/л

Фон до начала работы В период работы трех агрегатов в сосном режиме После работы в течение 2 ч

102000

19100 4200

11,526

2,131 0,463

Таблица 2

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.

фЬн до начала работы 215610 В период работы трех агрегатов в насосном режиме 6730 После ра- бЬты в течение 2 ч 3310

42015,8 0,054 55,9 1,799,9 55,5

14100,502 0,1166,8 0,999,0 89,6

4600,298 0,0374,2 Следы 68,8 100

Таблица 3

6 час