Способ борьбы с биологическим загрязнением, предпочтительно фитопланктоном воды Советский патент 1980 года по МПК C02F1/74 C02F1/74 C02F101/00 C02F103/00 

Изобретение относится к области охраны вод от загрязнения и предназначено для использования при проведе нии водоохранных мероприятий, а имен но, для подавления развития фитопланктона в облицованных каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения. Забираемая в канал из водохранили ща или реки вода может содержать планктонные водоросли (главньзм образом диатомовые и синезеленые), которые являются источником биологического загрязнения транспортируемой воды Особенно низким оказывается качество воды в канале в периоды цветения водоисточников, когда фитопланктон достигает наиболее высоких показателей обилия - несколько десятков тысяч клеток в 1 мл. Подобное ухудшение качества воды влечет за собой проблетлу предотвращения развития планктонных водорослей по трассе переброски больших количеств поверхностных вод на значительные расстояния, а именно, в облицованных каналах хозяйственно-питьевог и технического назначения. Известны химические 1, химические в сочетании с механическими 2 способы борьбы с чрезмерные развитием фитопланктона как в водоисточниках, так .и в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения. в качестве химических средств борьбы применяют альгициды, в частности медный купорос, и некоторые новые гербициды (монурон, симазин и др). Механические меры сводятся к изъятию водорослевой массы из поверхностного слоя водотока, введению коагулирующих веществ с последукадим 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 к дополнительному загрязнению водотока. Изъятие фитопланктона из водотока является малоэффективньФ1 и трудоемким процесссм, не 5 меньшает концентрацию фитопланктона в толщине воды. требует значительного количества коагулянта и расходов по извлечению 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 . Наиболее близким по технической сущности является известный способ борьбы с биологическими загрязнениями, например фитопланктон см, путем периодического взмучивания грунта дйа или донных отложений водоемов 3 .Затенение толщи воды создают и поддерживают путем разработки, например земснарядом, грунта дна и рассредоточения пульпы по акватории водохранилища с доведением концентрации минеральной взвеси в поверхностнее 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 укрепленным ложем, в частности в обли цованных каналах хозяйственно-питье вого и технического водоснабжения, невозможно, так как для замутнения воды пришлось бы вносить в канал из вне грунт или другой реагент с последующим извлечением из канала образуемых наносов и очисткой воды от механических примесей. С целью возможности борьбы и пре дотвращения размножения фитопланкто в облицованных каналах хозяйственно питьевого и технического водоснабже ния, периодически перемещают поверх ностный или придонный, слои воды соответственно в. придонный или поверх ностный с помощью струенаправляюрщзс систем, установленных неравномерно вдоль оси канала. Перемещение слоев воды производя во время- массового, развития фитопланктона с периодом, определяемым соотношением 2В + Н V sin oL где Т - период перемещения слоев по тока;. ширина канала по средней ли нии живого сечения, м; глубина воды в канале, м средняя скорость потока, м/с; угол между осью канала и на правлением движения перемещаемого слоя. Струенаправляющие системы устана ливают вдоль оси канала друг от дру га на расстоянии, определяемом соот ношением L при этом угол ctизменяют в пределах 15-45, L- расстояние между осями струенаправляющих систем, 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 об;разом, 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 этт периодическое изменение освещенности слоев воды, 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 того, как поверхностный слой переместился в придонный/, освещенность его резко уменьшилась, а при недостаточной освещенности прекращается либо угнетается один из основных процессов жизнедеятельности растений - фотосинтез . Для облицованных каналов хозяйственно-питьевого и технического в-одоснабжения большой пропускной способности характерны: глубина потока 4-7 м, ширина потока по средней линии живого сечения - 30-70 м, средние скорости потока - 0,4-0,8 м/с, освещенность воды - 0,6-1,5 м по диску Секки. Лимитирующим уровнем освещенности для фитопланктона является освещенность 20-30 см. Способ позволяет изменить освещенность 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 водь 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 фитопланктон не смог приспособиться к регулярному изменению освещенности.слоев воды в канале предлагаемый способ предусматривает установку струенаправляюцщх систем по длине канала на разном растоянии друг от друга, определяемом угле между осью канала и направлением .движения: перемещаемого слоя воды, В результате такого размещения струенаправляющих систем цикл изменения осаещенности слоев воды стано вится нерегулярным, что исключает адаптацию фитопланктона в изменивши ся условиях. Периодический контакт перемещаем слоев воды с атмосферным воздухом с .собствует обогащению кислородом тра спортируемой воды, что интенсифицирует окислительные процессы и улучшает ее качество. Кроме этого поперечная циркуляция, создаваемая стру направляющими системами, затрудняет осаждение взвесей и предотвращает илонакопление в облицованно 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 способа устанавливают по данным наб дподений 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 одновремен но донные и поверхностные струенаправляющие.системы, конструктивное . решение которых может быть самым раз личным . Струенаправляющие системы устанав ливают вдоль оси канала неравномерно друг от друга, на расстояниях 1 tgoL где В - ширина канала по средней линии живого сечения, м; Н - глубина воды в канале, м; ci - угол между осью канала и направлением движения переме- щаемого слоя. Целесообразно выбирать угол of. в пределах 15-45° , Меньшие углы с-ледует применять при больших, большие- при малых скоростях течения; боль: ими скоростями называем скорости свыше 1,5 м/с, малыми - меньше 0,6 м/с. Следует проектировать систему таким образом, чтобы углы оС можно было менять в процессе работы системы, В тех случаях, когда требуется возбудить интенсивное перемещение слоев на коротком участке, угол сСследует доводить до 45°. Известно, что массовое развитие фитопланктона наблншается в -период С апреля по сентябрь, поэтому целесообразно устанавливать струенаправляющие системы в это время. Установленные указанным выше способом любого типа Струенаправляющие системы создают перемещение слоев потока, таким образом, что поверхностный сло 1оказывается придонным и наоборот перкодически, при этом период определяется соотношением Т , i ,где, V S JLiL (А. кроме вьпяе перечисленных обозначений, V - средняя скорость потока в канале, м/с . Такое перемещение массы воды в канале обеспечивает изменение освещенности водной толщи, делает ее нерегулярной, что исключает адаптацию фитопланктона в изменившихся условиях. П р и м е р . На участке канала Днепр-Донбасс (от головного водозабора до 62 км) былизапроектированы 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 периодоу 4-7 мин. Угол из :eнилcя 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 р1езко изменяется. Известно, что изменение сювещенности 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/м (Труды координационных совещаний по гидротехнике, сборник дополнительных материалов к выпуску.83, Энергия, ЛО, 1973, стр. 12). Для канала ДнепрДонбасс это составит 1,58 млн.руб. Использование 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 J. Способ борьбы с биологическим зарязнением, предпочтительно фитопланктоном, воды путем перемешивания, о тичающийс я Тем, что, с целью возможности борьбы и предотвра щения размножения фитопланктона лицованных каналах хозяйственно-пить евого и технического водоснабжения, периодически перемещают поверхностны или придонный слои воды соответствен но в придонный илк поверхностный с помощью струенаправляющих: систем, установленных неравномерно вдоль оси канала, 2. Способ по.п, 1, отличающ и и с я тем, что перемещение производят во время массового развития фитопланктона с периодом, определяемЫм соотношением Т V sinoL где Т - период перемещения слоев потока;В - ширина канала по средней линии живого сечения, м; Н - глубина воды в канале, м; V - средняя.скорость, м/сек; oL - угол между осью канала и направлением движения перемещаемого слоя. 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и чающийс я тем, что струенаправляющие системы устанавливают вдоль оси канала друг от друга на расстоянии, определяемом соотношением при этом угол оС изменяют в пределах 15-45 , L- расстояние 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, № 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 № 2318495/26, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.