Отраслевая сеть инноваций в АПК

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ​

Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Титульный лист и исполнители

РЕФЕРАТ

Отчёт 180 с., 45 табл., 88 рис., 73 источника информации, 5 приложений.

ДРЕНАЖНО-СБРОСНЫЕ ВОДЫ, ДРЕНАЖНЫЙ СТОК, ПОВЕРХНОСТНЫЙ СТОК, ОТКРЫТЫЕ КОЛЛЕКТОРА В ЗЕМЛЯНОМ РУСЛЕ, ПРИРОДНЫЕ ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ, КАЧЕСТВО ВОДЫ, ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ, МИНЕРАЛИЗАЦИЯ, ИОННО-СОЛЕВОЙ СОСТАВ, ТОКСИЧНОСТЬ СОЛЕЙ, ПОЧВЕННО-ПОГЛОЩАЮЩИЙ КОМПЛЕКС, ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ, АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ, ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ОЧИСТКЕ ДРЕНАЖНО-СБРОСНЫХ ВОД, РЕКОНСТРУКЦИЯ КОЛЛЕКТОРА, МОБИЛЬНАЯ СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ.

Цель исследований – разработать технологию и технические решения по очистке дренажного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации гидромелиоративных систем.

Произведён выбор объектов исследования – открытых коллекторов, дана их характеристика, изучен химический состав дренажно-сбросных вод в коллекторах.

Проведена экологическая и гидрохимическая оценка состояния водных объектов – приёмников дренажно-сбросных вод.

Проведены исследования почвогрунта орошаемых участков, прилегающих к коллекторам, в начале и конце поливного периода.

Проведены исследования по разработке технических решений и технологии очистки дренажно-сбросных вод, предусматривающих реконструкцию открытой коллекторной сети и повышающих экологическую безопасность эксплуатации гидромелиоративных сооружений.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Водные объекты, находящиеся в зоне влияния гидромелиоративных систем, испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, вызванную загрязнением и истощением их водных ресурсов. Основная нагрузка на водный объект связана либо с забором воды из источника, либо со сбросом загрязнённых стоков, в частности дренажных и сбросных вод, отводимых по коллекторам с орошаемых земель [1–3]. Особенно чувствительны к таким нагрузкам малые водные объекты. Усугубляет ситуацию и то, что затруднительно сделать полную оценку изменения их состояния под влиянием антропогенной деятельности, так как отсутствуют данные об их биохимических и гидрометрических характеристиках. Для получения полной картины такого воздействия необходимо проводить комплексные многолетние наблюдения в рамках экосистемного мониторинга.

Примером негативного воздействия сброса коллекторно-дренажных вод в малые водные объекты могут стать оросительные системы Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз», оснащённые коллекторно-дренажными сбросными каналами, введёнными в хозяйственную деятельность в 1950–1970 гг.

Территория Семикаракорского района относится к центральной орошаемой степной зоне Ростовской области (ЮФО) и имеет благоприятные для выращивания сельскохозяйственных культур природно-климатические и почвенные условия. Однако, в силу недостаточного увлажнения, получение стабильно высоких урожаев в районе возможно в сочетании с орошением. С этой целью в прошлом столетии была построена сеть мелиоративных систем. Следует отметить, что в зоне действия рассматриваемой водосборно-сбросной системы расположен ряд антропогенных объектов, которые, в свою очередь, также оказывают негативное воздействие на водные экосистемы. В их числе г. Семикаракорск, с прилегающей к его территории свалкой бытовых отходов, 10 сельских поселений, птицефабрика ООО «Белая птица» соответственно с площадкой для хранения и переработки птичьего помета и других отходов производства, Донской осетровый завод, автомагистрали с транспортными развязками и др. [4].

Несмотря на присутствие других потенциальных источников загрязнения на территории водосбора коллекторно-дренажных систем, в соответствии с действующим законодательством, эксплуатирующая их водохозяйственная организация несёт на себе бремя по очистке этих вод и плате за сброс в их составе присутствующих загрязняющих веществ.

Оценить изменение уровня загрязнения природных вод возможно, применяя интегральные показатели, учитывающие загрязнённость воды. Это достаточно сложная и многомерная задача, требующая определения состава загрязненного стока, количества загрязняющих веществ, а также учета пространственно-временных процессов, влияющих на изменение концентраций загрязнителей [5–11].

Имея представление о динамике загрязнения дренажного стока и о его расходах целесообразно разрабатывать технологию их очистки и технические решения для её реализации.

Объектом исследований являлась открытая коллекторно-дренажная сеть Семикаракорского района, находящаяся в ведении Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз».

Предмет исследования – химический состав коллекторно-дренажных вод, отводимых в природные водные объекты Семикаракорского района, технологии и технические решения по их очистке.

Цель работы – разработать технологию и технические решения по очистке дренажного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации гидромелиоративных систем.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Проанализировать состояние природных водных объектов – приёмников дренажно-сбросных вод (ДСВ).

2. Изучить «контрольный» химический состав воды в коллекторно-дренаж­ной сети до начала поливного сезона, который обусловлен естественным природным фоном, не поддающимся регулированию (дожди и таянии снежного покрова, инфильтрационный сток), химический состав воды в коллекторах в вегетационный период и по его окончанию.

3. Изучить химический состав воды в магистральном канале, поступившей из водохранилища, на всем протяжении канала.

4. Изучить химизм солей в почвах орошаемых участков, прилегающих к коллекторам.

5. Проанализировать существующие концептуальные подходы к очистке ДСВ и разработать технологию очистки и технические решения по её реализации, учитывающие особенности химического состава ДСВ.

6. Провести технико-экономическое обоснование рекомендуемой технологии очистки, обеспечивающей экологически безопасную эксплуатацию гидромелиоративных систем.

 

1 ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТРАНСГРАНИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ СРЕД В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ОРОШАЕМОГО РАЙОНА

1.1 Характеристика состава грунтовых вод, приуроченных к сельскохозяйственным территориям юга Ростовской области (на примере Семикаракорского и Багаевского районов)

В середине 50-70 гг. XX века в Ростовской области были построены крупные водохранилища и оросительные системы. Активная мелиоративная деятельность повлекла за собой изменение регионального гидродинамического баланса грунтовых вод и формирование зон подтопления на участках, ранее не подвергавшихся данному процессу. В результате подъёма уровня подземных вод и увлажнения грунтов зоны аэрации стали проявляться такие негативные явления и процессы как заболачивание и вторичное засоление почвогрунтов, проседание поверхности и оползание склонов. Загрязнение грунтовых вод первого, от поверхности водоносного горизонта многократно, усиливается под влиянием развиваемых процессов подтопления, которые в последние 20-30 лет значительно активизировались как на территориях населённых пунктов, так и на сельскохозяйственных угодьях области.

Для сельскохозяйственных территорий Ростовской области характерна внутригодовая периодичность в колебании уровня грунтовых вод, которая указывает на сезонный характер их питания. Особенно отчётливо эта периодичность выражена при неглубоком (до 1 м) залегании грунтовых вод. Как правило, кривые уровней грунтовых вод, имеют выраженные точки экстремума – с минимумом в осенний (сентябрь октябрь) и максимумом в весенний (апрель май) периоды (рисунок 1.1).

Весной, когда происходит таяние снега, температура и дефицит влажности воздуха ещё незначительны, а испарение влаги сравнительно мало, в условиях половодья, реки, наполняясь водой, подпирают грунтовые воды, приостанавливая их сток (а при значительных паводках происходит и проникновение речных вод в прибрежные участки водоносных горизонтов) [12-16]. В весенний период также создаются наиболее благоприятные условия

word image 936 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.1 – Динамика измеренного уровня в точках
режимных наблюдений на территории г. Семикаракорск

для инфильтрации атмосферных осадков, что наряду с вышеперечисленными факторами способствует повышению уровня грунтовых вод до максимального положения. Кроме того, при оттаивании почвогрунты разрыхляются и становятся более водопроницаемыми. Сроки наступления весеннего максимума уровня грунтовых вод зависят от глубин их залегания и литологического состава пород зоны аэрации.

Максимальный подъем уровня грунтовых вод приходится на период максимального количества атмосферных осадков, кроме этого уровень грунтовых вод зависит от температур воздуха в период снеготаяния, определяющих степень «дружности» весны и интенсивности инфильтрации, а также от наличия дождей в конце периода снеготаяния, способных продлить период питания грунтовых вод [12-16]. С началом летне-осеннего периода температура и дефицит влажности воздуха, достигая максимума, вызывают наиболее интенсивное испарение с поверхности грунтовых вод [18-20]. В результате к началу осени уровень грунтовых вод снижается до минимального значения. При малых глубинах залегания грунтовых вод существенную роль в их балансе в летний период играют летние осадки и испарение грунтовых вод, определяемое температурами и дефицитом влажности воздуха. Описанная периодичность, согласно [15, 16], указывает на естественный или слабонарушенный внутригодовой режим грунтовых вод населённых пунктов юга Ростовской области. На внутригодовой режим уровней грунтовых вод на сельскохозяйственных территориях Семикаракорского района оказывает влияние режим наполнения водой близлежащих оросительных каналов; режим наполнения Нижне-Донского магистрального канала. Режимные наблюдения на ключевых участках показали, что амплитуда колебания уровней грунтовых вод за период 2008-2013 гг. варьировала в пределах от 0,48 до 1,72 м [21].

В части химического состава грунтовых вод для сельскохозяйственных территорий центрального орошаемого района Ростовской области в целом характерна повышенная минерализация грунтовых вод, которая варьирует от 1,0 до 4,5 мг/дм3 (табл. 1.1).

Таблица 1.1 – Минерализация и ионный состав грунтовых вод в административных центрах сельскохозяйственных районов Центрального орошаемого района [22]

Насе­лённый
пункт
Минера­лизация мг/дм3 Ионный состав грунтовых вод, мг/дм3
Са2+ Mg2+ Na+ K+ HCO3 SO42– Cl
г. Семика­ра­корск 1,11-3,35

2,34

34-432

226

46-325

127

108-613

330

˂ 1-32

4

393-1793

683

213-1136

647

97-814

277

ст. Багаев­ская 1,00-4,38

2,13

70-806

226

43-250

103

64-532

273

˂ 1-53

9

248-1026

579

160-1440

626

127-1134

299

г. Проле­тарск 2,1-4,44

3,72

233-381

282

72-301

231

308-705

563

1-7

2

451-817

594

864-2090

1666

213-441

339

в числителе – пределы изменения; в знаменателе – среднее значение

В режиме минерализации грунтовых вод сельскохозяйственных территорий Ростовской области, как правило, проявляется закономерность достижения её максимальной величины к периодам минимальных внутригодовых уровней грунтовых вод (сентябрь октябрь) (рис. 1.2, 1.3) [23].

Это связанно с уменьшением их инфильтрационного питания и испарением (имеет место при небольших глубинах залегания грунтовых вод [16, 17],

word image 937 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.2 – Внутригодовая динамика минерализации и уровня грунтовых вод населенных пунктов юга Ростовской области, г. Семикаракорск:
1 – минерализация грунтовых вод, г/дм3; 2 – уровень грунтовых вод, м

word image 938 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.3 – Внутригодовая динамика минерализации и уровня грунтовых вод населенных пунктов юга Ростовской области, ст. Багаевская

а также выщелачиванием солей из пород. Преобладание испарения над инфильтрацией в летне-осенний период, обусловливает выпаривание грунтовых вод, и снижение их уровней. Данный процесс сопровождается выносом и отложением солей (в первую очередь легкорастворимых) в осушенную часть зоны аэрации [16, 17]. Последующая инфильтрация в период осенне-зимне-весеннего питания грунтовых вод растворяет частично эти соли, увеличивая тем самым общую минерализацию грунтовых вод.

Минимальная минерализация, наоборот, приурочена к периодам наиболее высоких уровней грунтовых вод (апрель май), что связано с разбавлением грунтовых вод талыми снеговыми или дождевыми водами. При этом, чем больше величины инфильтрации, тем интенсивнее происходит разбавление грунтовых вод и, следовательно, больше амплитуды сезонных колебаний их минерализации.

При небольшой среднегодовой минерализации грунтовых вод (около 1000 мг/дм3) сезонные колебания их химического состава происходят за счёт изменения содержания, в основном, ионов HCO3. По мере роста среднегодовой величины общей минерализации грунтовых вод от 1000 до 3000 мг/дм3 сезонному увеличению минерализации воды сопутствует увеличение концентрации ионов SO42– и напротив уменьшение роли ионов HCO3 [16, 17]. При минерализации грунтовых вод, достигающей 3000-6000 мг/дм3, внутригодовые изменения в химическом составе вод определяются главным образом увеличением содержания ионов SO42–, при этом возрастает роль ионов Cl и щелочноземельных ионов. При среднегодовой минерализации грунтовых вод более 6000 мг/дм3 значительно увеличивается содержание ионов Cl и Na+. В целом в формировании величины минерализации грунтовых вод на территории Центрального орошаемого района Ростовской области главенствующая роль принадлежит ионам SO42– и HCO3 (рис. 1.4, 1.5) [23].

По характеру минерализации грунтовые воды можно подразделить на следующие основные типы: 1) гидрокарбонатно-сульфатный или сульфатно-гидрокарбонатный разного катионного состава; 2) сульфатный разного катионного состава; 3) хлоридно-сульфатный или сульфатно-хлоридный тип разного катионного состава; 4) смешанный тип грунтовых вод (рис. 1.6) [23].

word image 70 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

word image 71 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.4 – Сезонное изменение содержания главных ионов
в грунтовых водах г. Семикаракорск (минерализация 1-3 г/дм3):
1 – НСО3; 2 – SO42–; 3 – Cl; 4 – NO3; 5 – Са2+; 6 – Mg2+; 7 – Na+; 8 – К+

word image 939 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.5 – Сезонное изменение содержания главных ионов
в грунтовых водах ст. Багаевская (минерализация 1-3 г/дм3):
1 – НСО3; 2 – SO42–; 3 – Cl; 4 – NO3; 5 – Са2+; 6 – Mg2+; 7 – Na+; 8 – К+

word image 940 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

word image 941 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.6 – Гидрохимическая зональность грунтовых вод
юга Ростовской области:
1 – административная граница области; 2 – водные объекты; 3 – ключевые участки;
4 – зона гидрокарбонатно-сульфатного или сульфатно-гидрокарбонатного типа грунтовых вод; 5 – зона сульфатного типа грунтовых вод; 6 – зона хлоридно-сульфатного или
сульфатно-хлоридного типа грунтовых вод; 7 – зона смешанного типа грунтовых вод;
8 – присутствие нехарактерных по химическому составу грунтовых вод

Подземные воды в районе исследования по данным режимных наблюдений за период 2009-2013 гг. относятся к зоне гидрокарбонатно-сульфат­ного или сульфатно-гидрокарбонатного и сульфатного типа с разнообразным катионным составом. Повышенное содержание сульфатов в грунтовых водах главным образом обусловлено естественным выщелачиванием из вмещающих пород [24, 25].

Воды данного типа обычно отличаются слабой минерализацией (редко более 2,5 г/дм3), характерны водоносные горизонты четвертичных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений (alq, aldq). Они формируются в условиях активного водообмена Нижне-Донской долины, преимущественно приурочены к аллювиальной равнине (пойме и первой надпойменной террасе р. Дон). Химический состав грунтовых вод зависит от распространённых здесь аллювиальных луговых почв. Часть аллювиальных и лугово-аллювиальных почв засолена, тип засоления сульфатный или реже хлоридно-сульфатный [26]. Грунтовым водам данной зоны присущи малые длины путей фильтрации с различными фильтрационными скоростями, результатом чего является относительно малая минерализация и преобладание сульфатных и гидрокарбонатных ионов в химическом составе.

Установлено, что эти воды являются незащищёнными или слабо защищёнными и характеризуются, в общем, большой уязвимостью для внешнего техногенного загрязнения [17]. Основным регулирующим элементом (слоем) в системе техногенного загрязнения на исследуемой территории является зона аэрации. Загрязнение водоносных горизонтов здесь происходит, главным образом, путём инфильтрации загрязняющих компонентов с поверхности почв [24].

Превышение ПДК в грунтовых водах по содержанию нефтепродуктов на сельскохозяйственных территориях может быть обусловлено только их утечками в местах расположения автозаправок, нефтехранилищ, нефтепроводов и т.д.

Карта-схема уровня загрязнения грунтовых вод, приуроченных к сельскохозяйственным территориям Центрального орошаемого района, представлена на рисунке 1.7 [23].

Таким образом, для большинства территорий, занятых сельскохозяйственным производством Ростовской области характерен естественный или слабо нарушенный режим грунтовых вод, характеризующийся внутригодовой периодичностью колебания их уровня с минимумом в осенний и максимумом в весенний периоды. Для рассматриваемой территории характерен тип
грунтовых вод, имеющий определённую пространственную приуроченность:

word image 72 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

word image 73 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.7 – Карта-схема грунтовых вод населённых пунктов
юга Ростовской области:
1 – водные объекты; 2 – ключевые участке; 3 – 5-й класс опасности (грязная и очень
грязная); 4 – 4-й класс качества (очень загрязненная); 5 – 3-й класс качества
(весьма загрязненная); 6 – 2-й класс качества (слабозагрязненная)

гидрокарбонатно-сульфатный (или сульфатно-гидрокарбонатный) тип распространён в зоне активного водообмена Нижне-Донской долины до устьевой части р. Сал; сульфатный тип грунтовых вод характерен для северной части Азово-Кубанской низменности, северных склонов Ергенинской возвышенности и Манычской низины; хлоридно-сульфатный (сульфатнохлоридный) тип преобладает на территории замедленного водообмена Ергенинской возвышенности; грунтовые воды смешанного типа формируются на территориях Нижне-Донской долины, включающих устьевые части рек Сал и Западный Маныч [23, 27-29].

В настоящее время формирование процесса подтопления сельскохозяйственных территорий Ростовской области в большинстве случаев происходит по техногенным причинам, из-за слабой дренированности территорий, приводящим к нарушению природного гидродинамического равновесия в водном балансе территорий, на которых они расположены и прилегающих к ним участков.

Грунтовые воды, приуроченные к сельскохозяйственным территориям левобережья р. Дон в пределах Семикаракорского и Багаевского районов Ростовской области, имеющие повышенное содержание в них основных ионов, преимущественно сульфат-ионов, катионов натрия, магния, кальция, играют существенную роль в формировании химического состава и качества поверхностных вод малых водных объектов, что обусловлено сопоставимым с ними суммарным среднегодовым объемом стока грунтовых вод. Однако на качество и химический состав нижнего течения реки Дон грунтовые воды не влияют, так как их суммарный среднегодовой объем стока несоизмерим с таковым для реки Дон.

1.2 Характеристика почв сельскохозяйственных территорий Центрального орошаемого района

В соответствии с системой природно-сельскохозяйственного районирования земельного фонда Ростовская область расположена в умеренном природно-сельскохозяйственном поясе в двух зонах: степной – обыкновенных и южных чернозёмов и сухостепной – тёмно-каштановых и каштановых почв. В общей структуре почвенного покрова преобладают чернозёмы, на долю которых приходится 57,9 % территории области (5347,0 тыс. га) [30, 31].

Всего в почвенном покрове области насчитывается 22 типа и около 2000 разновидностей почв, распространение которых в пространстве свидетельствует о долготном характере смены почвенных подзон и фаций. Наиболее плодородные обыкновенные чернозёмы запада области сменяются в центре менее плодородными южными чернозёмами, а на востоке – низкопродуктивными комплексами каштановых почв с солнцами (рис. 1.8)

word image 74 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.8 – Почвенная карта Ростовской области

Сплошное залегание зональных почв расчленяется интразональными почвами речных долин Дона, Северского Донца и Западного Маныча, азональными почвами овражно-болотного комплекса и солонцами. Черно­зёмы и каштановые почвы составляют основу пахотных земель области. Они обладают высоким плодородием.

Основные почвенные показатели, обуславливающие плодородие почв (мощность гумусового слоя, содержание гумуса, запасы гумуса, карбонат­ность), уменьшаются в направлении с запада на восток.

Ниже приведена характеристика почвенного покрова по грануло­метри­ческому составу и признакам, влияющим на плодородие (табл. 1.2) [30, 31].

Таблица 1.2 – Характеристика почвенного покрова по гранулометрическому составу и признакам, влияющим на плодородие, % от площади природно-климатической зоны

Показатели Природно-сельскохозяйственные зоны Ростовской области
северо-запад­ная северо-восточ­ная центра­ль­ная орошаемая при­азов­ская юж­ная восточ­ная
Гранулометрический состав:
глинистый
36,2 26,8 18,0 73,7 59,8 7,4
тяжелосуглинистый 36,9 54,4 76,9 22,1 39,5 74,5
среднесуглинистый 13,9 8,3 3,7 2,5 0,6 17,4
легкосуглинистый 5,8 3,5 0,6 0,6 0,1 0,4
супесчаный 4,1 2,7 0,6 0,6 0,2
песчаный 3,1 4,3 0,2 0,5 0,1
Засоленные всего 1,1 1,4 7,2 6,2 1,5 6,4
в т.ч. солончаки 0,1 0,2 0,1 0,1 0,5
Солонцовые комплексы – всего 5,6 9,0 19,8 1,0 1,5 70,0
в т.ч. более 50 % 0,5 0,4 2,2 0,1 0,3 16,2
Переувлажненные – всего 2,6 2,9 3,3 7,6 2,3 0,9
Заболоченные – всего 0,3 0,5 1,1 1,9 0,3 0,2
Каменистые и щебенчатые всего 7,8 2,1 0,3 4,0 0,1 0,1
Дефлированные всего 2,6 2,9 5,3 4,5 22,6 29,1
в т.ч. слабо 1,4 2,1 4,1 3,6 20,5 22,0
средне 0,6 0,7 1,1 0,6 1,6 6,7
сильно 0,6 0,1 0,1 0,3 0,5 0,4
Подверженные водной эрозии – всего 62,5 51,6 21,8 38,1 25,4 25,5
в т.ч. слабо 39,3 34,5 16,4 25,5 20,0 20,4
средне 14,3 11,5 3,3 7,9 3,2 2,5
сильно 8,9 5,6 2,1 4,7 2,2 2,6
Подверженные совместному проявлению водной и ветро­вой эрозии 1,2 0,2 0,1 2,1 1,9 8,8

Почвы Семикаракорского и Багаевского районов представлены преимущественно чернозёмами обыкновенными. По широкой долине Дона, Сала и Западного Маныча и их притоков распространены своеобразные пойменные или «займищные» почвы: луговые и болотные, местами солончаковатые или же солонцеватые, а также аллювиальные почвы разного механического состава. Солонцеватые и солончаковатые почвы встречаются в связи с приближением к дневной поверхности соленосных пород или минерализованных вод. Гранулометрический состав почв тяжелосуглинистый (до 77 %), на долю солонцовых комплексов приходится около 20 % площади.

1.3 Характеристика коллекторно-дренажной сети Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз»

Коллекторно-дренажная система Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» разделена на три водохозяйственных участка. Выпуск № 1 осуществляется из канала К-3 в ерик Бешеный. Выпуск

№ 2 из коллекторного канала ЛС-2 в р. Соленую. Выпуск № 3 из канала МКЛ-7 в урочище Колодезьки. Схема поступления коллекторно-дренажных вод Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» в водные объекты на водохозяйственном участке 05.01.03.010 представлена на рисунке 1.9.

Все указанные выпуски коллекторно-дренажных вод осуществляют свой сброс в малые водные объекты водохозяйственного участка 05.01.03.010.

Через выпуск № 4 осуществляется выпуск дренажно-сбросных вод из коллектора ЦС в р. Дон (174 км от устья). Через выпуск № 5 из коллектора БГ-МС-4 осуществляется сброс коллекторно-дренажных вод в пруд Костылевский, который также является малым водным объектом. Схема поступления коллекторно-дренажных вод Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» в водные объекты на водохозяйственном участке 05.01.03.009 представлена на рисунке 1.10. Через выпуск № 6 отводятся ДСВ из коллектора БГ-МС-1 в озеро Калмыцкое и через выпуск № 7 из коллектора КСБ в р. Сал (56,2 км от устья).

word image 942 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.9 – Схема поступления коллекторно-дренажных вод Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» в водные объекты на водохозяйственном участке 05.01.03.010

word image 943 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.10 – Схема поступления коллекторно-дренажных вод Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» в водные объекты на водохозяйственном участке 05.01.03.009

Изучены годовые объёмы сброса за 2013, 2017 и проектируемый в 2019 годы, характеризующиеся неоднородностью (табл. 1.3).

Таблица 1.3 – Коллекторные каналы Семикаракорского района и объёмы годового сброса

Наименование
коллекторного
канала
Место выпуска
сбросных вод
Годовой
объём сброса
на 2013 год,
тыс. м3/год
Годовой
объём сброса
на 2017 год,
тыс. м3/год
Проектируемый объём
сброса
в 2019 год,
тыс. м3/год
К-3 (выпуск № 1) Ерик Бешенный 1000,0 541 927
ЛС-2 (выпуск № 2) р. Соленая 1927,0 500 1865
МКЛ-7 (выпуск № 3) урочище Колодезьки 8470,0 2841 8086
ЦС (выпуск № 4) р. Дон 6090,0 1547 5646
БГ-МС-4 (выпуск № 5) пруд Костылёвский 1200,0 135 2735
БГ-МС-1 (выпуск № 6) оз. Калмыцкое 3553,0 155 923
КСБ (выпуск № 7) р. Сал 1086,0 904 1043
Всего 24412,0 6623 21226

1.4 Концептуальные подходы к технологиям очистки дренажно-сбросных вод

В настоящее время создан банк данных о технических решениях и технологиях, обеспечивающих утилизацию дренажных вод с орошаемых земель [32-35].

Концептуальное направление Способ реализации Эффективность мероприятий,%
Технологии очистки ДСВ Биохимическая очистка 70
Сорбционная очистка 78
Деминерализация (химический способ) 75
Мелиоративный биоканал 64
Химическая мелиорация 80
Разбавления
поливной водой
Соотношение разбавляемой и разбавляющей воды в зависимости от качества ДСВ 100

Каждая из технологий направлена на снижение антропогенной нагрузки на водные объекты за счёт сброса дренажных и сбросных вод с мелиорируемых территорий.

По данным [36] обеспечить экологическую безопасность эксплуатации гидромелиоративных систем и водных объектов в зоне их воздействия возможно различными путями:

— при минерализации до 3 г/л возможен сброс в водные объекты или их использование на орошение;

— если минерализация составляет 3 … 5 г/л, то необходима очистка от поллютантов, кондиционирование и дальнейшее использование на орошение солеустойчивых культур, а также на различные технические нужды;

— при минерализации 5 … 10 г/л и в случае дальнейшего её использования требуется очистка воды, разбавление в необходимом соотношении природной водой для внутрисистемного использования на орошение солеустойчивых или технических культур, а также водопой скота или другие нужды;

— при минерализации более 10 г/л наиболее приемлема утилизация путём испарения или сброса дренажных вод на рельеф местности.

В условиях острого дефицита водных ресурсов возможно использование различных экономически целесообразных способов деминерализации воды.

Для условий, когда минерализация дренажных вод не превышает 3 г/л, наиболее приемлемы способы очистки дренажных вод от таких загрязнителей как взвешенные вещества, биогенные элементы, пестициды, соли тяжёлых металлов и др. Среди технических решений наибольшее распространение получили различные биоплато. При этом известные технические решения целесообразно дополнить специальными элементами, позволяющими сорбировать химические элементы, находящиеся в воде. Это могут быть перегораживающие фильтрующие устройства или фильтрующие основания биоплато с насыпными сорбентами. С экологической точки зрения целесообразно использовать природные сорбенты или модификации на их основе. К природным сорбентам относятся карбонатные сапропели, различные глины, цеолиты, вермикулиты и др. Это позволит обеспечить доочистку дренажных вод от тяжёлых металлов и защиту грунтовых вод от загрязнения. В ФГБНУ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова разработаны сорбенты на базе природного карбонатного сапропеля, которые позволяют очищать дренажносбросные воды от пестицидов, солей тяжёлых металлов, нефтепродуктов и ряда химических элементов.

Техническими инженерными решениями по очистке дренажных вод являются съёмные фильтрующие элементы на дренажной системе, поглощающие колодцы, дренажные галереи и другие [34].

Разработаны различные конструкции комплексов сооружений, предназначенные для обработки дренажных вод в процессе их транспортирования [37].

В работах [37‑39] предложены две концепции технических реше­ний. Первая заключается в создании комплекса модульных сооружений, состоящих из взаимосвязанных блоков сорбционной, биохимической очистки, блоков аэрации дренажного стока, блока химической мелиорации очищенной воды (рис. 1.11) [38].

word image 75 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.11 – Комплекс сооружений для обработки дренажных вод в процессе их транспортирования, вид в плане, разрез А-А:
1 – открытый дренажный коллектор; 2 – 2 подводящий канал с сооружениями;
3 – отводящий канал; 4, 5 – блок сорбционной очистки; 6, 7 – блок биохимической очистки; 8 – блок аэрации; 9 – блок химической мелиорации дренажных вод;
10 – закрытый горизонтальный дренаж; 11 – закрытый дренажный коллектор;
12 – площадка для утилизации остатков высшей водной растительности

Вторая – создание так называемых солнечных водоёмов, т.е. прудов накопителей-испарителей. Подобные комплексы призваны решить две стратегически важные проблемы: утилизация дренажных вод и получение тепловой и электрической энергии [37, 38, 40] (рис. 1.12).

word image 76 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.12 – Комплекс сооружений для обработки дренажных вод в процессе их аккумуляции, вид в плане и разрез по А-А:
1, 2 – накопитель-испаритель дренажного стока; 3 – дренажный коллектор;
4 – испаритель рассолов; 5 – блок кондиционирования рассолов; 6, 7 – насосная
станция; 8 – солнечный водоём (3 отсека); 9 – тепловой трубопровод;
10 – энергетическая установка; 11 – опреснительная установка;
i – уклон дна; Н – расстояние от дна солнечного водоёма; Т – температура рассола

Для более эффективной работы бассейна-испарителя устраивают секции, позволяющие последовательно отключать одну из секций на период утилизации побочных продуктов. Параметры бассейна-испарителя выбирают в зависимости от годового объёма дренажно-сбросных вод, которые должны быть отведены в зависимости от проектируемого стока заполнения бассейна и климатических условий. Размещать бассейны-испарители целесообразно наприлегающих в системе территориях. В каждом конкретном случае должен быть оценён ущерб, наносимый сельскому хозяйству, и выполнена экологическая экспертиза.

Необходимыми условиями для реализации подобных комплексов являются определённые метеорологические условия территорий, а именно, не менее чем двух кратное превышение разности между среднегодовыми испарением с водной поверхности и осадками над величиной годового объёма дренажного стока.

Главный недостаток рассмотренных способов утилизации дренажного стока – значительный отвод площади под сооружения. Например, для Волгоградской области при уровне обеспеченности p = 75 % расчётная площадь бассейнов-испаpителей составит 2,6‑6,1 % от площади орошения или 8‑8,3 % от площади дренирования.

Наиболее радикальный приём снижения нагрузки от сброса дренажных и сбросных вод в водные объекты это использование дренажных вод на орошение. В этом случае они являются дополнительным водным ресурсом. Используя предварительно подготовленные дренажные воды на орошения, возможно либо увеличить площади орошения, либо снизить водозабор в оросительную систему. При такой постановке задачи, помимо очистки от антропогенных загрязнителей, дренажные воды необходимо довести до нормативных значений путём их разбавления пресной водой или её кондиционирования, т.е. регулирования химического состава путём замены токсичного натрия на кальций. Для этого используется различные кальцийсодержащие вещества, которыми обрабатывается минерализованная вода. Дренажная вода, предназначенная на орошение, накапливается в прудах – накопителях [35]. Для предотвращения испарения накопительную ёмкость устраивают закрытого типа с водонепроницаемым дном с целью предотвращения фильтрации в грунтовые воды. Накопительный пруд рекомендуется проектировать 2х секционным с переливной перегородкой, выполненной с засыпкой гранулированным сорбентом или со съёмными модулями из сорбентов по габионному типу (рис. 1.13) [35, 36].

word image 77 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 1.13 Схема очистки поверхностного стока габионными фильтрующими сооружениями Разрезы по сооружениям:

word image 944 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

word image 945 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Проблема снижения антропогенной нагрузки на водные объекты в зоне влияния коллекторов, а также разработка технических решений по утилизации либо очистке и подготовке дренажных вод на орошение на основе наилучших технических решений и наилучших доступных технологий остаётся по-прежнему актуальной.

Разработанные технические решения должны найти широкое использование в практике модернизации, реконструкции либо нового строительства гидромелиоративных систем, что особенно актуально в свете принятия последних решений Правительства по развитию мелиораций.

2 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ – ПРИЁМНИКОВ ДСВ В СЕМИКАРАКОРСКОМ РАЙОНЕ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ ЗА ПЕРИОД 2009-2019 ГОДЫ

Водные объекты, находящиеся в зоне влияния аграрного производства, испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, вызванную загрязнением и истощением их водных ресурсов. Особенно чувствительны к таким нагрузкам малые водные объекты. Усугубляет ситуацию и то, что затруднительно сделать полную оценку изменения их состояния под влиянием антропогенной деятельности, так как отсутствуют данные их биохимических и гидрометрических характеристик. Для получения полной картины такого воздействия необходимо проводить комплексные многолетние наблюдения в рамках экосистемного мониторинга.

Важными критериями, позволяющими охарактеризовать геоэкологическое состояние водных объектов, являются гидрохимические показатели в динамике.

Данные химического анализа проб воды в исследуемых малых реках за период 2009-2012 годы взяты из тома НДС загрязняющих веществ, поступающих с дренажным стоком, утвержденного на период 2013-2019 гг. для Семикаракорского филиала ФГБУ Управления «Ростовмелиоводхоза». Исходными данными являлись протоколы экоаналитической лаборатории Ростовской гидрогеолого-мелиоративной партии – филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» и ЦЛАТИ по Ростовской области.

2.1 Изучение динамики гидрохимических показателей воды в Ерике Бешенный в зоне влияния коллектора К-3

Коллектор К-3 имеет протяженность 11,19 км, водосборная площадь составляет 3854 га, из них площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве в зоне действия коллектора, 94 га (по данным на 2019 г.). Выпуск дренажно-сбросных вод осуществляется в малый водный объект – Ерик Бешенный в створе 1,3 км от устья реки. Отбор проб осуществляется в створах 500 м выше (1,8 км от устья) и 500 м ниже (0,8 км от устья) места выпуска ДСВ. Места отбора проб указаны на рисунке 2.1.

word image 78 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.1 – Карта-схема с исследуемыми створами в Ерике Бешенный: точка 3 – 500 м выше, точка 4 – 500 м ниже места выпуска

В результате анализа сводных данных выявлено, что концентрации веществ в месте выпуска ДСВ из коллектора К-3 в период с 2009 по 2012 г. практически не отличались от фоновых концентраций (створ 500 м выше выпуска) и соответствовали природному солевому фону рассматриваемой территории. Данные анализов за 2019 г. показали резкий скачок по содержанию сульфатов, кальция и магния, что требует дополнительных исследований для выявления причин данного процесса. В таблице 2.1 приведены данные об ионном составе воды на исследуемом участке водного объекта за период 2009-2019 годы.

В части изменения качества воды в водном объекте Ерик Бешенный наблюдается резкое увеличение показателя минерализации и ионов её формирующих (рис. 2.2‑2.5). Наибольший скачок показателей отмечается для сульфат-ионов и катионов магния (в 3‑4 раза) (рис. 2.3‑2.4).

Таблица 2.1 – Динамика концентраций загрязняющих веществ в Ерике Бешенный (источник воздействия – коллекторный канал К-3)

34

№ п/п Показа­тели Едини­цы измере­ний Допустимая концентрация, мг/дм3 Рассматриваемый период, створы взятия проб
2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2019 г.
500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

1 рН ед. рН 7,66 7,66 7,69 7,51 7,71 6,71 7,56 7,70 7,61 7,56 7,70 7,69 7,6 7,60 7,63
2 Взвешен­ные ве-щества мг/дм3 6,4 5,98 5,8 5,88 6,5 5,6 5,65 5,82 5,1 5,55 7,78 6,4 6,44 5,0 5,07 5,07
3 Кальций мг/дм3 120 114,7 116 108,6 139,3 140 145,7 131,2 135 126,1 103,6 120 129,2 243,2 265,9 252,5
4 Магний мг/дм3 52,6 46,18 54,7 45,29 60,15 63,6 61,7 47,1 54,4 46,5 37,4 57,4 50,5 127,3 142,7 133,8
5 Натрий мг/дм3 281 286,1 350 261,8 376,6 441 427 337,9 418 330,8 218 366 369,5 430,7 377 401,6
6 Хлориды мг/дм3 300 347,4 395 287,0 513,1 496 499 380,3 465 357,3 250,1 422 1325 304,9 243,4 326,2
7 Сульфаты мг/дм3 378 332,9 465 372,0 399,5 587 557,5 460,1 549 465,5 276,6 491 479,3 1485 1680 1507
8 Минера-лизация мг/дм3 1285 1303 1543 1251 1675 1906 1890 1515 1781 1471 1023 1608 1597 2981 3128 3028
9 Фосфор фосфатов мг/дм3 0,109 0,07 0,09 0,11 0,11 0,12 0,12 0,09 0,09 0,1 0,08 0,109 0,11 0,01 0,01 0,01
10 Железо общее мг/дм3 0,1 0,16 0,15 0,17 0,15 0,13 0,13 0,19 0,14 0,12 0,1 0,1 0,08 0,07 0,06 0,07
11 Жесткость мг/дм3 9,55 10,4 9,17 12,0 12,3 12,44 10,5 11,1 10,2 8,3 10,8 10,7 22,81 25,19 23,75

word image 946 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Минерализация, мг/дм3

Рисунок 2.2 – Ерик Бешенный в зоне воздействия коллектора К-3.
Динамика минерализации

word image 947 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.3 – Ерик Бешенный в зоне воздействия коллектора К-3.
Динамика сульфатов

word image 948 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Годы

Рисунок 2.4 – Ерик Бешенный в зоне воздействия коллектора К-3.
Динамика концентрации ионов магния

word image 949 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Годы

Рисунок 2.5 – Ерик Бешенный в зоне воздействия коллектора К-3.
Динамика концентрации ионов натрия

По содержанию нефтепродуктов за последние 5 лет превышения ПДКрх не наблюдается (рис. 2.6).

word image 950 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Годы

Рисунок 2.6 – Ерик Бешеный. Изменение концентрации нефтепродуктов

2.2 Изучение динамики гидрохимических показателей воды в реке Солёная в зоне влияния коллектора ЛС-2

Коллектор ЛС-2 имеет протяжённость 10,3 км, водосборная площадь составляет 1457 га, из них площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве в зоне действия коллектора, 375 га. Выпуск дренажно-сбросных вод осуществляется в малый водный объект – реку Солёная в створе 3,6 км от устья реки. Отбор проб осуществляется в створах 500 м выше (4,1 км от устья) и 500 м ниже (3,1 км от устья) места выпуска ДСВ. Места отбора проб указаны на рисунке 2.7.

word image 79 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.7 – Карта-схема с исследуемыми створами в реке Солёной:
точка 1 – 500 м ниже точка 2 – 500 м выше места выпуска

Динамика концентраций показателей за период 2009-2019 годы представлена в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Динамика концентраций загрязняющих веществ в р. Соленая (источник воздействия коллекторный
канал ЛС-2)

38


п/п
Показатели Едини­цы
измере­ний
Допус­тимая концент­рация, мг/дм3 Рассматриваемый период, створы взятия проб
2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2019 г.
500 м
выше
место выпуска 500 м
ниже
500 м
выше
место выпуска 500 м
ниже
500 м
выше
место выпуска 500 м
ниже
500 м
выше
место выпуска 500 м
ниже
500 м
выше
место выпуска 500 м
ниже
1 рН ед. рН 7,95 7,81 7,95 7,94 7,80 7,98 8,01 7,83 7,98 7,9 7,73 7,91 7,78 7,73 7,75
2 Взвешенные
вещества
мг/дм3 5,6 6,23 6,5 6,33 5,23 5,5 5,35 5,3 5,5 5,5 5,68 5,6 5,73 4,85 4,93 4,85
3 Кальций мг/дм3 112 98,06 117 100,6 89,16 98,6 83,11 88,16 102 87,6 103,1 112 98,14 292,6 280,6 286,6
4 Магний мг/дм3 43,2 37,39 45,0 38,6 45,9 44,7 47,73 33,7 38,0 38,91 41,34 43,2 39,8 133,7 150,2 148,4
5 Натрий мг/дм3 247 217,1 255 225,8 216,3 228 203,4 188,4 219 207,1 228,0 253 220,5 407,8 328,8 333,4
6 Хлориды мг/дм3 205 170,3 201 168,5 207,4 196 187,2 163,8 168 184,3 203,0 205 198,8 319,1 248,2 326,1
7 Сульфаты мг/дм3 385 379,8 460 403,9 350,4 391 336,6 321,6 335 338,4 384,6 438 366,6 1680 1621 1634
8 Минерали­зация мг/дм3 1161 1042,8 1279 1081 1030 1082 994,8 922,0 1053 983,8 1101 1212 1059 3298 3071 3187
9 Фосфор
фосфатов
мг/дм3 0,121 0,05 0,1 0,05 0,07 0,12 0,08 0,48 0,12 0,05 0,109 0,121 0,108 0 0 0
10 Железо
общее
мг/дм3 0,09 0,15 0,11 0,16 0,103 0,11 0,1 0,11 0,11 0,11 0,06 0,09 0,068 0,078 0,06 0,09
11 Жесткость мг/дм3 8,02 9,6 8,22 8,33 8,63 8,18 7,20 8,27 7,6 8,6 9,2 8,22 25,6 26,35 26,5

В части изменения качества воды в водном объекте река Солёная наблюдается резкое увеличение показателя минерализации и ионов, её формирующих (рис. 2.8-2.9). Наибольший скачок показателей отмечается для сульфат-ионов в 4 раза (рис. 2.9) и катионов кальция и магния в 3 раза.

word image 951 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.8 – Река Соленая в зоне воздействия коллектора ЛС-2.
Динамика минерализации

word image 952 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

word image 953 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 954 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 955 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 956 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 957 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 958 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

500 м выше

место выпуска

500 м ниже ПДКрх

Годы

word image 959 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 960 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 961 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 962 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 963 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 964 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

500 м выше

место выпуска

500 м ниже ПДКрх

Годы

word image 965 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 966 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 967 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 968 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 969 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 970 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

500 м выше

место выпуска

500 м ниже ПДКрх

Годы

word image 971 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 972 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 973 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 974 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 975 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 976 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

500 м выше

место выпуска

500 м ниже ПДКрх

Годы

word image 977 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 978 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 979 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 980 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 981 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 982 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

500 м выше

место выпуска

500 м ниже ПДКрх

Годы

word image 983 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 984 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 985 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 986 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 987 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 988 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

500 м выше

место выпуска

500 м ниже ПДКрх

Годы

word image 989 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 990 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 991 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 992 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 993 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 994 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

500 м выше

место выпуска

500 м ниже ПДКрх

Годы

Рисунок 2.9 – Река Солёная в зоне воздействия коллектора ЛС-2.
Динамика сульфатов

Начиная с 2012 года концентрация нефтепродуктов в водной среде не превышала ПДКрх, и в 2019 году исследованиями установлено, что превышение ПДК отсутствует (рис. 2.10).

word image 995 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.10 – Река Солёная. Изменение концентрации нефтепродуктов

2.3 Изучение динамики гидрохимических показателей воды в урочище Колодезьки в зоне влияния коллектора МКЛ-7

Коллектор МКЛ-7 имеет протяженность 13,97 км, водосборная площадь составляет 4076 га, из них площадь, занятая в сельскохозяйст­вен­ном производстве в зоне действия коллектора, 1824 га. Выпуск дренажно-сбросных вод осуществляется в малый водный объект – урочище Колодезьки в створе 2,3 км от устья реки. Отбор проб осуществляется в створах 500 м выше (2,8 км от устья) и 500 м ниже (1,8 км от устья) места выпуска ДСВ. Места отбора проб указаны на рисунке 2.11.

Динамика концентраций показателей за период 2009-2019 годы представлена в таблице 2.3

word image 80 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.11 – Карта-схема с исследуемыми створами
урочище Колодезьки: 1, 2 – исследуемые створы

В части изменения качества воды в водном объекте урочище Колодезьки наблюдается резкое увеличение показателя минерализации и ионов, её формирующих (рис. 2.12).

word image 996 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.12 – Урочище Колодезьки в зоне воздействия
коллектора МКЛ-7. Динамика минерализации

Таблица 2.3 – Динамика концентраций загрязняющих веществ в урочище Колодезьки (источник воздействия коллекторный канал МКЛ-7)

42

№ п/ п Показатели Единицы измерений Допустимая концентрация, мг/дм3 Рассматриваемый период, створы взятия проб
2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2019 г.
500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

1 рН ед. рН 7,83 7,79 7,38 7,83 7,8 7,75 7,79 7,73 7,79 7,75 7,76 7,78 7,63 7,68 7,68
2 Взве-

шенные вещества

мг/дм3 6,0 7,08 5,8 7,13 5,8 5,4 5,75 6,62 5,6 6,9 9,21 6,0 8,55 7,13 4,95 5,1
3 Кальций мг/дм3 129 114,5 124 120,0 105,1 127 108,6 117,0 132 112,0 107,1 129 109,1 266,6 267,5 264,5
4 Магний мг/дм3 44,4 53,5 47,1 52,59 42,6 48,6 46,81 43,8 46,5 38,61 46,21 44,4 44,4 139,9 147,1 141,0
5 Натрий мг/дм3 216 391,0 226 277,5 294,8 223 255,6 343,6 234 258,8 362,3 216 260,3 359,9 375 398,1
6 Хлориды мг/дм3 150 440,9 148 244,8 309,4 152 202,0 342,9 156 234,1 396 150 249,1 305,8 250 310,2
7 Сульфаты мг/дм3 502 482,8 520 505,8 365,4 518 464,9 488 551 424,8 450 502 431,6 1564 1685 1471
8 Минера-

лизация

мг/дм3 1182 1643 1228 1363 1305 1219 1219 1463 1261 1216 1491 1182 1228 3069 3170 3006
9 Фосфор

фосфатов

мг/дм3 0,09 0,045 0,08 0,063 0,068 0,096 0,1 0,04 0,08 0,048 0,038 0,09 0,055 0 0 0
10 Железо

общее

мг/дм3 0,09 0,18 0,19 0,22 0,194 0,13 0,17 0,17 0,14 0,18 0,14 0,09 0,14 0,07 0,08 0,07
11 Жест-

кость

мг/дм3 10,16 10,1 10,4 8,8 10,5 9,3 9,55 10,5 8,8 9,3 10,2 9,1 24,8 25,3 24,8

Наибольший скачок показателей отмечается для сульфат-ионов в 4 раза (рис. 2.13) и катионов магния в 3 раза (рис. 2.14).

word image 997 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.13 – Урочище Колодезьки в зоне воздействия
коллектора МКЛ-7. Динамика сульфатов

word image 998 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.14 – Урочище Колодезьки в зоне воздействия
коллектора МКЛ-7. Динамика концентрации ионов магния

Концентрации катионов натрия в 2019 году имели тенденцию роста примерно в 1,5 раза (рис.2.15).

word image 999 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.15 – Урочище Колодезьки в зоне воздействия
коллектора МКЛ-7. Динамика концентрации ионов натрия

Концентрации нефтепродуктов в водном объекте за последние 5 лет не превышали ПДКрх (рис.2.16).

word image 1000 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.16 – Урочище Колодезьки.
Изменение концентрации нефтепродуктов

2.4 Изучение динамики гидрохимических показателей воды в реку Дон в зоне влияния коллектора ЦС

Коллектор ЦС имеет протяженность 18,43 км, водосборная площадь составляет 5434 га, из них площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве в зоне действия коллектора, 1404 га. Выпуск дренажно-сбросных вод осуществляется в реку Дон в створе 174 км от устья реки. Отбор проб осуществляется в створах 500 м выше (173,5 км от устья) и 500 м ниже (174,5 км от устья) места выпуска ДСВ. Места отбора проб указаны на рисунке 2.17.

word image 81 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.17 – Карта-схема отбора проб в реке Дон

Динамика концентраций показателей за период 2009-2019 годы представлена в таблице 2.4.

Анализ изменения качества воды в реке Дон показал устойчивую самоочищающуюся способность водного объекта, но отмечается резкое увеличение показателей, формирующих ионно-солевой состав воды в месте выпуска дренажно-сбросных вод в 2019 году по сравнению с предыдущим периодом (рис. 2.18-2.21).

Таблица 2.4 – Динамика концентраций загрязняющих веществ в р. Дон (источник воздействия – Центральный сброс)

46


п/п
Показатели Едини­цы измере­ний Допус­тимая концентрация, мг/дм3 Рассматриваемый период, створы взятия проб
2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2019 г.
500 м

выше

место выпуска 500

м ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

1 рН ед. рН 8,06 7,89 8,09 8,06 7,83 8,08 8,0 7,84 8,03 7,99 7,76 8,01 8,1 7,67 8,1
2 Взвешен­ные

вещества

мг/дм3 6,7 5,55 6,3 5,5 5,2 5,7 5,43 5,48 5,4 6,8 5,8 6,7 5,85 5,03 5,1 5,1
3 Кальций мг/дм3 119 69,1 114 65,6 62,63 129 67,11 80,13 142 75,11 64,11 119 63,61 105,5 265,8 104,2
4 Магний мг/дм3 39,8 29,81 44,7 32,24 27,69 47,4 28,29 27,99 43,8 28,29 24,03 39,8 24,95 34,0 141,9 37,3
5 Натрий мг/дм3 120 102,2 234 103,6 94,31 288 101,2 104,9 311 107,9 89,19 236 92,13 95,5 457,2
6 Хлориды мг/дм3 186 99,2 171 100,0 91,25 213 93,9 106,4 231 105,6 86,83 186 90,43 120,5 234 118,1
7 Суль-

фаты

мг/дм3 109 196,1 472 194,5 174,1 567 197,9 216 604 208,8 164,5 438 168,1 216 1405 219,2
8 Минера-

лизация

мг/дм3 1000 600 1179 611,5 532,5 1387 516,0 621,5 1432 640,3 514,8 1168 527,0 692 2935 697,3
9 Фосфор

фосфатов

мг/дм3 0,09 0,09 0,104 0,093 0,09 0,12 0,11 0,099 0,13 0,1 0,09 0,09 0,093 0,04 0,02 0,04
10 Железо

общее

мг/дм3 0,08 0,13 0,12 0,17 0,09 0,1 0,09 0,093 0,12 0,14 0,065 0,08 0,06 0,06 0,06 0,06
11 Жест-

кость

мг/дм3 5,9 9,43 5,99 5,3 10,5 5,76 6,33 10,8 6,2 5,2 9,32 5,28 8,07 24,9 8,27

word image 1001 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.18 – Река Дон в зоне воздействия коллектора ЦС.
Динамика минерализации

word image 1002 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.19 – Река Дон в зоне воздействия коллектора ЦС.
Динамика сульфатов

word image 1003 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.20 – Река Дон в зоне воздействия коллектора ЦС.
Динамика концентрации ионов магния

word image 1004 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.21 – Река Дон в зоне воздействия коллектора ЦС.
Динамика концентрации ионов натрия

Анализируя изменение концентраций нефтепродуктов в исследуемых створах, очевидно, что содержание нефтепродуктов в створах выше и ниже места выпуска ДСВ превышает таковое в створе выпуска ДСВ. Следовательно, дренажно-сбросные воды не привносят в водную среду реки Дон загрязнение нефтепродуктами. Как и в малых водных объектах бассейна реки Дон, начиная с 2012 года отмечается тенденция снижения концентрации нефтепродуктов ниже ПДК (рис. 2.22).

word image 1005 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.22 Река Дон в зоне воздействия коллектора ЦС.
Динамика концентрации нефтепродуктов

2.5 Изучение динамики гидрохимических показателей воды в урочище (пруд) Костылёвский в зоне влияния коллектора БГ-МС-4

Коллектор БГ-МС-4 имеет протяжённость 20,4 км, водосборная площадь составляет 4711 га, из них площадь, занятая в сельскохозяйст­венном производстве в зоне действия коллектора, 1173 га. Выпуск дренажно-сбросных вод осуществляется в пруд (урочище) Костылёвский в створе 2,5 км к ЮВ от х. Костылёвка. Отбор проб осуществляется в створах 500 м вправо и 500 м влево от места выпуска ДСВ. Места отбора проб указаны на рисунке 2.23

word image 82 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.23 – Карта-схема с исследуемыми створами
Костылёвского пруда

Динамика концентраций показателей за период 2009-2019 годы представлена в таблице 2.5

Динамика изменения показателей минерализации и основных ионов указывает на скачкообразных рост к 2019 году в 3,5-4,5 раза во всех иссле­дуемых створах (рис. 2.24-2.27).

word image 1006 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.24 – Костылёвский пруд в зоне воздействия
коллектора БГ-МС-4. Динамика минерализации

Таблица 2.5 – Динамика концентраций загрязняющих веществ в урочище Костылевское (источник воздействия – коллекторный канал БГ-МС-4)

51


п п
Показа­тели Едини­цы
измере­ний
Допустимая концентрация, мг/дм3 Рассматриваемый период, створы взятия проб
2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2019 г.
500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

1 рН ед. рН 7,71 7,91 7,83 7,65 7,96 7,8 7,69 7,84 7,78 7,59 7,9 7,76 7,83 7,83 7,8
2 Взвешенные

вещества

мг/дм3 5,7 5,85 5,4 5,88 5,45 5,1 5,2 5,4 5,3 5,28 5,8 5,7 5,74 4,9 4,95 5,0
3 Кальций мг/дм3 86,6 86,06 78,6 80,09 118,7 93,1 99,09 89,61 91,6 99,11 91,56 86,8 87,11 308,6 305,6 309,6
4 Магний мг/дм3 46,2 38,91 40,4 37,69 55,7 44,7 42,56 40,13 45,6 40,74 53,86 46,2 47,78 172,7 170,3 171,4
5 Натрий мг/дм3 151 135,2 124 136,6 205,1 149 150,4 153,8 150 143,8 182,6 151 148,6 376,7 392,7 320,9
6 Хлориды мг/дм3 88,6 85 83,3 79,78 129,4 86,9 86,75 100,1 89,4 80,66 109,2 88,6 99,25 281,9 278,3 288,9
7 Суль-

фаты

мг/дм3 440 362,5 331 360,8 558,4 424 427,6 388,3 430 429,5 503,5 440 436,3 1915 1885 1891
8 Минера-

лизация

мг/дм3 894 814,5 758 792 1193 881 886,5 875,5 907 898 1048,8 894 907,1 3528 3529 3470
9 Фосфор

фосфатов

мг/дм3 0,02 0,021 0,07 0,02 0,023 0,03 0,024 0,024 0,023 0,026 0,02 0,02 0,02 0 0 0
10 Железо

общее

мг/дм3 0,07 0,16 0,12 0,13 0,07 0,08 0,07 0,09 0,08 0,08 0,058 0,07 0,06 0,06 0,06 0,04
11 Жест-

кость

мг/дм3 7,5 7,37 7,14 10,6 8,43 8,5 7,8 8,4 8,4 9,1 8,15 8,4 29,6 29,3 29,6

word image 1007 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.25 – Костылёвский пруд в зоне воздействия
коллектора БГ-МС-4. Динамика сульфатов

word image 1008 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.26 – Костылёвский пруд в зоне воздействия
коллектора БГ-МС-4. Динамика концентрации ионов магния

word image 1009 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.27 – Костылёвский пруд в зоне воздействия
коллектора БГ-МС-4. Динамика концентрации ионов натрия

Содержание нефтепродуктов в Костылёвском пруду с 2011 года имеют положительную динамику снижения до уровня ПДК и ниже (рис. 2.28).

word image 1010 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.28 – Пруд Костылёвский.
Изменение концентрации нефтепродуктов

2.6 Изучение динамики гидрохимических показателей воды в реке Сал в зоне влияния коллектора КСБ

Коллектор КСБ имеет протяженность 6,13 км, водосборная площадь составляет 882 га, из них площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве в зоне действия коллектора, 181 га. Выпуск дренажно-сбросных вод осуществляется в реку Сал в створе 56,2 км от устья реки. Отбор проб осуществляется в створах 500 м выше (56,7 км от устья) и 500 м ниже (55,7 км от устья) от места выпуска ДСВ (рис. 2.29).

word image 83 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.29 – Карта-схема отбора проб в реке Сал

Динамика концентраций показателей за период 2009-2019 годы представлена в таблице 2.6.

В части изменения качества воды в реке Сал по солевому составу во времени можно отметить, что за последние 10 лет имеет место тенденция роста значений минерализации и, соответственно ионов, формирующих ионно-солевой состав воды в 3-4 раза (рис.2.30-2.32).

Таблица 2.6 – Динамика концентраций загрязняющих веществ в р. Сал (источник воздействия – коллекторный канал КСБ)

55


п/п
Показа­тели Едини­цы
измере­ний
Допус­тимая концент­рация, мг/дм3 Рассматриваемый период, створы взятия проб
2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2019 г.
500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место выпуска 500 м

ниже

500 м

выше

место в ыпуска 500 м

ниже

1 рН ед. рН 7,89 7,78 7,9 7,84 7,88 7,86 7,83 7,8 7,9 9,75 7,83 7,8 7,7 7,73 7,78
2 Взвешен­ные вещества мг/дм3 7,6 7,28 11,2 8,25 6,4 9,7 6,48 6,05 6,8 6,0 7,59 7,6 7,7 5,0 5,0 4,93
3 Кальций мг/дм3 120 91,6 119 88,6 67,6 99,7 93,1 108,6 147 115,6 82,13 122 85,15 277,6 277,5 240,5
4 Магний мг/дм3 36,2 41,9 40,4 40,7 42,6 32,2 41,4 50,46 39,8 47,7 35,59 36,2 36,2 96,1 141,7 120,4
5 Натрий мг/дм3 200 188,4 216 197 228,9 179 207,4 270,3 260 260,3 169,8 226 169,6 437,7 326,2 474
6 Хлориды мг/дм3 146 194,1 145 195,1 213,5 124 210,9 266 162 250,9 171 146 178,3 246,4 246,4 625,7
7 Суль-

фаты

мг/дм3 385 321 490 330,6 387,6 387 324,6 458,3 627 454,4 279,8 513 277,3 1567 1567 1226
8 Минера-

лизация

мг/дм3 1168 955 1159 963,3 1120 950 1015 1291 1360 1385 850,8 1168 853,3 3011 3011 3065
9 Фосфор

фосфатов

мг/дм3 0,071 0,074 0,07 0,07 0,09 0,09 0,09 0,08 0,07 0,07 0,08 0,07 0,08 0 0,01 0,01
10 Железо

общее

мг/дм3 0,1 0,23 0,28 0,25 0,17 0,15 0,17 0,09 0,17 0,11 0,1 0,1 0,08 0,06 0,07 0,12
11 Жест-

кость

мг/дм3 8,07 9,37 7,8 6,93 7,68 8,15 9,61 10,7 9,78 7,07 9,12 7,32 21,9 25,7 22,1

word image 1011 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.30 – Река Сал в зоне воздействия коллектора КСБ.
Динамика минерализации

word image 1012 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.31 – Река Сал в зоне воздействия коллектора КСБ.
Динамика сульфатов

word image 1013 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.32 – Река Сал в зоне воздействия коллектора КСБ.
Динамика концентрации ионов магния

Необходимо отметить, что фоновые концентрации ионов натрия превышают концентрацию в месте выпуска дренажно-сбросных вод (рис. 2.33).

word image 1014 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.33– Река Сал в зоне воздействия коллектора КСБ.
Динамика концентрации ионов натрия

Концентрация нефтепродуктов снижается за последние 5 лет до уровня ПДКрх и ниже. Минимальные значения наблюдались в 2012 году (рис. 2.34).

word image 1015 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.34 – Река Сал в зоне воздействия коллектора КСБ.
Динамика нефтепродуктов

2.7 Изучение динамики гидрохимических показателей воды в озере Калмыцком в зоне влияния коллектора БГ-МС-1

Коллектор БГ-МС-1 имеет протяжённость 1,13 км, водосборная площадь составляет 2467 га, из них площади, занятые в сельскохозяйствен­ном производстве в зоне действия коллектора отсутствуют. Выпуск дренажно-сбросных вод осуществляется в озеро Калмыцкое в створе 2,8 км к З от х. Золотарёвка. Отбор проб осуществляется в створах 500 м вправо и 500 м влево от места впадения ДСВ (рис. 2.35).

Из главных ионов по среднемноголетним данным превышение пре­дельно допустимых концентраций (ПДК), установленных для водных объек­тов рыбохозяйственного значения, наиболее всего наблюдается по сульфа­там, магнию, натрию, кальцию, по показателю минерализация, причём в течение всего рассматриваемого периода с незначительным ростом в 2019 году (рис. 2.36-2.39)

word image 84 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.35 – Карта-схема отбора проб в озере Калмыцком

word image 1016 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.36 – Озеро Калмыцкое в зоне воздействия
коллектора БГ-МС-1. Динамика минерализации

word image 1017 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.37 – Озеро Калмыцкое в зоне воздействия коллектора БГ-МС-1. Динамика сульфатов

word image 1018 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.38 – Озеро Калмыцкое в зоне воздействия коллектора БГ-МС-1. Динамика концентрации ионов магния

word image 1019 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 2.39 – Озеро Калмыцкое в зоне воздействия коллектора БГ-МС-1. Динамика концентрации ионов натрия

По нефтепродуктам в озере Калмыцком отмечена сходная динамика с исследуемыми водными объектами, а именно, снижение фактической концент­рации до уровня ПДКрх и ниже за последние 5 лет.

Сравнительная характеристика воды в озере Калмыцком показала, что природные воды относятся к среднесоленым (М ˃ 1,5 г/дм3), поэтому достигнуть значения ПДКрх в контрольном створе невозможно.

Динамика концентраций показателей за период 2009-2019 годы представлена в таблице 2.7.

В соответствие с классификационной таблицей, предложенной А. Е. Косолаповым [42], по концентрации сульфатов и минерализации качество воды в исследуемых водных объектах за период с 2009 по 2019 годы ухудшается до уровня «очень грязная».

Рассматривая весь диапазон варьирования концентраций главных ионов за рассматриваемый период, нарушение качества воды отмечается во всех исследуемых водных объектах по содержанию сульфатов, магния, натрия.

Таблица 2.7 – Динамика концентраций загрязняющих веществ в озеро Калмыцкое (источник воздействия – коллекторный канал БГ-МС-1)

62

№ п/ п Показа­тели Едини­цы измере­ний Допус­тимая концент­рация, мг/дм3 Рассматриваемый период, створы взятия проб
2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2019 г.
500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

500 м

влево

место выпуска 500 м

вправо

1 рН ед. рН 7,64 7,81 7,68 7,58 7,81 7,6 7,83 7,74 7,93 7,78 7,73 6,8 7,57 7,6 7,63
2 Взвешен­ ные

вещества

мг/дм3 6,6 7,4 9,0 8,9 6,4 6,3 6,68 9,38 5,6 9,58 7,33 6,6 7,14 5,03 5,03 5,1
3 Кальций мг/дм3 90,6 147 120 172 116,5 135 109,6 99,6 121 102,6 144,5 90,6 75,13 269,9 268,5 303,3
4 Магний мг/дм3 43,0 72,6 56,2 120 78,75 62,6 104,8 72,65 55,3 91,6 89,1 44,1 82,8 145,1 144,2 158,9
5 Натрий мг/дм3 200 412,6 622 736 510,4 347 685,8 540,5 348 681,4 678,5 244 623,9 365,7 408,4 1039
6 Хлориды мг/дм3 143 304,8 153 618 323,3 171 515,8 331,4 304 522,1 484 143 466,3 190,6 234 264,7
7 Суль-

фаты

мг/дм3 472 647,5 674 1454 821,5 776 1168 838,8 553 1033 1008 472 964,9 1589 1581 1239
8 Минера-

лизация

мг/дм3 1134 1928 1501 3400 2141 1680 2755 2138 1544 2621 2740 1134 2346 2991 3046 3476
9 Фосфор

фосфатов

мг/дм3 0,12 0,36 0,07 0,24 0,24 0,11 0,1 0,05 0,09 0,09 0,25 0,12 0,06 0,01 0,01 0
10 Железо

общее

мг/дм3 0,1 0,29 0,22 0,3 0,21 0,13 0,29 0,27 0,18 0,31 0,16 0,13 0,18 0,07 0,06 0,06
11 Жест-

кость

мг/дм3 13,5 10,7 18,6 12,39 11,9 14,2 11,05 10,7 12,76 14,66 8,18 10,66 25,6 25,5 28,5

Наблюдаемые концентрации хлорид-ионов, ионов кальция, гидрокарбонатов практически не лимитируют качество воды исследуемых водных объектов. Концентрация хлоридов практически не меняется в динамике на обследуемых участках: в Ерике Бешеный среднемноголетняя концентрация составляет 390,5 мг/дм3 (1,3 ПДК); в реке Солёная – 203,7 мг/дм3 (0,7 ПДК); в урочище Колодезьки – 155,25 мг/дм3 (0,52 ПДК); в пруду Костылёвском – 89,2 мг/дм3 (0,3 ПДК) соответственно.

Среднемноголетняя концентрация ионов кальция в обследуемых водных объектах: Ерик Бешеный – 127,9 мг/дм3 (0,71 ПДК); р. Солёная – 142,04 мг/дм3 (0,8 ПДК); урочище Колодезьки – 157,9 мг/дм3 (0,88 ПДК); пруд Костылёвский – 90,41 мг/дм3 (ПДК).

Из минеральных форм азота практически ни один ион не оказывает негативного воздействия на качество воды в водных объектах (табл. 2.1-2.7).

Содержание фосфора фосфатов по среднемноголетним концентрациям не превышало ПДК. Максимальные концентрации фосфора фосфатов за период 2009-2012 годы в Ерике Бешенный составляет 0,12 мг/дм3, средние – 0,09 мг/дм3, в р. Солёная – 0,12 и 0,072 мг/дм3; в урочище Колодезьки – 0,096 и 0,051 мг/дм3 и в пруду Костылёвский – 0,07 и 0,023 мг /дм3 соответственно.

Нарушение качества воды в исследуемых водных объектах по содержанию железа общего отмечалось в урочище Колодезьки: за период с 2009 по 2019 годы максимальное значение составило 0,19 мг/дм3 (1,9 ПДК), минимальное – 0,08 мг/дм3 (0,8 ПДК), средние – 0,126 мг/дм3 (0,26 ПДК). По остальным исследуемым водным объектам железо общее практически не лимитирует качество воды (табл. 2.3).

По легкоокисляемым веществам (по БПКполн) по среднемноголетним значениям отмечались относительно благополучные условия во всех водных объектах в изучаемых створах.

По всем выпускам наблюдается одинаковая картина – повышение показателя минерализации с 2012 по 2019 годы практически в 3-4 раза, хотя за предыдущий такой же пятилетний период показатель минерализации колебался примерно на одном и том же уровне. Такой резкий скачок минерализации и солеобразующих ионов можно объяснить засолением поверхностных вод подземным питанием минерализованными грунтовыми водами, загрязнённым поверхностным стоков с водосборной площади и, как следствие, снижением самоочищающей способности водных объектов.

Анализируя концентрации в створах выше, ниже и в самом месте выпуска ДСВ необходимо отметить, что в 2019 году за исключением реки Дон, заметного разбавления сбросных вод не происходит, водные объекты характеризуются высоким уровнем засоления. Для оценки степени влияния дренажно-сбросных вод на качество водной среды природных водных объектов были проведены исследования гидрохимических показателей воды в самих коллекторах. В результате обследования коллекторов установлено практически отсутствие дренажного стока в коллекторе КСБ и полное отсутствие в коллекторе БГ-МС-1. Поэтому дальнейшие исследования проводились на коллекторах К-3, ЛС-2, МКЛ-7, ЦС и БГ-МС-4.

2.8 Экологическая оценка уровня загрязнённости водной среды водных объектов

Для оценки уровня загрязнения природных вод использована методика оценки качества воды по коэффициенту предельной загрязнённости, предложенная В. В. Шабановым [43, 44].

Показатель предельной загрязненности выражается в безразмерном виде word image 1020 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

word image 1021 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (2.1)

где N – количество i-х веществ, используемых для оценки показателя;

Ci – концентрация i-го вещества в воде;

ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества (ПДКрх) [41].

Показатель предельной загрязнённости в размерном виде, выраженный в единицах объёма воды:

Wпз = Wр·Кпз, (2.2)

где Wр – объём фактического речного стока.

Формула (2.1) связана с возможностью оценки качества воды через показатель ИЗВ:

word image 1022 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (2.3)

Таким образом, Кпз = ИЗВ – 1, т.е. уровень загрязнения воды несколькими веществами (N) оценим через показатель кратности сверхнормативного загрязнения.

Для определения класса качества воды использована шкала оценки качества и состояния водных объектов (по В.В. Шабанову) [43, 44]. Классификация качества воды по гидрохимическим показателям приведена в таблице 2.8.

Таблица 2.8 – Классификация качества воды по гидрохимическим показателям [43]

Показатель Класс качества воды
1
очень чистая
2
чистая
3
умеренно загрязнённая
4
загрязнё­нная
5
грязная
6
очень грязная
БПК5, мгО/дм3 0,5‑1,0 1,1‑1,9 2,0‑2,9 3,0‑3,9 4,0‑10,0 > 10
ИЗВ ≤ 0,2 0,2‑1 1‑2 2‑4 4‑6 > 6
Кпз ≤ -0,8 -0,8‑0 0‑1 1‑3 3‑5 > 5

В результате анализа сводных данных выявлено, что концентрации веществ в местах выпусков дренажных и сбросных вод из коллекторов по исследуемым водным объектам в период с 2009 по 2012 гг. соответствовали природному солевому фону рассматриваемой территории. Данные анализов за 2019 год показали значительный рост в Ерике Бешеный, реке Солёная и урочище Колодезьки и других водных объектах показателей минерализации, содержания сульфатов, кальция и магния, натрия, при этом во всех водных объектах отмечалось снижение содержания нефтепродуктов.

Для оценки экологического состояния малых водных объектов – приемников коллекторно-дренажных СВ, с целью учёта пространственно-временных процессов, повлиявших на изменение качества вод, рассчитан коэффициент предельного загрязнения в исследуемых водных объектах в месте выпуска дренажных и сбросных вод за период 2009-2012 и за 2019 годы. Результаты расчётов представлены в таблице 2.9.

Таблица 2.9 – Коэффициент предельной загрязнённости воды в исследуемых коллекторах и водных объектах в месте выпуска ДСВ

Наименование
водного объекта
Кпз Класс качества воды
2009-2012 2019 2009-2012 2019
Ерик Бешенный 0,43 1,54 3, умеренно загрязненная 4, загрязненная
р. Соленая 0,108 1,595 3, умеренно загрязненная 4, загрязненная
Урочище Колодезьки 0,178 1,765 3, умеренно загрязненная 4, загрязненная
р. Дон (174 км от устья) 0,204 1,536 3, умеренно загрязненная 4, загрязненная
Костылёвский пруд 0,01 1,713 2, чистая 4, загрязненная

Необходимо отметить повсеместное повышение показателя БПКполн с 2009 по 2019 г., что указывает на увеличение концентрации легко окисляемых органических соединений. При этом расчёт значение Кпз за счёт роста концентраций ионов, формирующих ионно-солевой состав вод, а концентрация нефтепродуктов, наоборот, достигает значений ПДК и ниже. Следовательно, определяющим фактором качества природных вод в месте выпуска дренажно-сбросных вод является химический состав последних.

Проведенная оценка по коэффициенту предельной загрязненности свидетельствует о низкой самоочищающей способности водных объектов, об относительном постоянстве гидрохимической обстановки на водных объектах, а также о положительной роли промывки коллекторов водой из магистрального канала.

2.9 Морфометрические характеристики исследуемых водных объектов

В исследуемых водных объектах морфометрические характеристики до 2019 года не были изучены и только в мае 2019 года в водных объектах промеряны основные морфометрические характеристики: скорость течения, средняя глубина, расход реки.

Таблица 2.10 – Морфометрические характеристики водных объектов (дата наблюдений 13.05.2019 г.)

Наименование
водного объекта
Макси­мальная
глубина, м
Средняя
глубина
H, м
Скорость
течения
V, м/с
Расход
воды
Q, м3
Ерик Бешенный (на 1,3 км от устья) 1,29 0,61 0,02 1,02
Река Солёная (на 3,6 км от устья) 1,3 0,98 0,05 1,48
Урочище Колодезьки (на 2,3 км от устья) 1,68 0,7 0,04 1,08
Река Дон (на 174 км от устья) 8,29 5,51 0,49 510
Урочище Костылёвское (Костылёв­ский пруд) 0,78 0,35 0,01 0,26
Река Сал (на 50,2 км от устья) 3,8 2,73 0,33 23,5

Полученные морфометрические характеристики позволят рассчитать разбавление дренажно-сбросных вод водами рек по методу Родзиллера и получить представление о процессах смешения и разбавления вод в макси­мально загрязнённой струе.

3 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ КОЛЛЕКТОРАХ СЕМИКАРАКОРСКОГО РАЙОНА

В апреле месяце коллектора в районе стоят практически пустые.
В 20-тых числах апреля происходит выпуск воды из Цимлянского водохранилища в Нижнедонской магистральный канал, из которого в первых числах мая происходит промывка коллекторов и, соответственно, их наполнение. В последующий период с мая по сентябрь воды коллекторов представляют собой раствор из собственно дренажного стока с орошаемых полей, диффузного стока, образующегося в период осадков, и чистой воды с Нижнедонского магистрального канала, расходы которой превышают объёмы дренажного стока. Такие выводы сформулированы на основании исследований, проведённых с апреля по ноябрь в Семикаракорском районе.

3.1 Исследования химического состава воды в Нижнедонском магистральном канале

Исследован химический состав воды в Нижнедонском магистральном канале в голове сооружения и в концевой части (рис. 3.1, 3.2), показавший, что значения всех исследуемых показателей на всем протяжении канала соответствует ПДКрх, за исключением сульфатов (1,5 ПДК) (таблица 3.1).

word image 85 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.1 – Карта-схема отбора проб в Нижне-Донском
магистральном канале [9]

word image 86 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 87 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.2 – Участки Нижнедонского магистрального канала

Таблица 3.1 – Химические и физико-химические показатели качества воды в Нижнедонском магистральном мелиоративном канале в границах Семикаракорского района

Показатель Единица
измерения
Голова МК Концевая
часть МК
ПДКрх [41]
1 рН единицы рН 8,15 8,1 6,5-8,2
2 Взвешенные вещества мг/дм3 4,8 4,6 фон + 0,25
3 Минерализация мг/дм3 649 627 Не нормируется
4 Хлориды мг/дм3 80,0 80,0 300
5 Сульфаты мг/дм3 159,0 142 100
6 Гидрокарбонаты мг/дм3 223 226 Не нормируется
7 Кальций мг/дм3 64,9 62,1 180
8 Магний мг/дм3 26,3 26,8 40
9 Жесткость ммоль/дм3 5,40 5,3 Не нормируется
10 Железо общее мг/дм3 0,10 0,10 0,1
11 Медь мг/дм3 ˂ 0,0006 0,0012 0,001
12 Цинк мг/дм3 0,0007 0,0013 0,01
13 Нефтепродукты мг/дм3 не уст. не уст. 0,05

Таблица 3.2 – Процентное содержание ионов в воде Нижнедонского магистрального канала (НМК)

Водный
объект
Содержание ионов в воде, %
Cl SO42‒ HCO3 Ca2+ Mg2+ Na+
НМК 12,54 23,59 35,19 9,95 4,16 12,38

Класс воды в НМК гидрокарбонатный натриево-кальциевой группы.

3.2 Исследования гидрохимических показателей в открытых коллекторах Семикаракорского района

Исследования состава коллекторно-дренажного стока проводили на основании анализа схем коллекторно-дренажных сетей обследуемых оросительных систем Семикаракорского района и установления точек отбора проб воды.

Для формирования представления о химическом составе ДСВ экспериментально определены химические и физико-химические показатели качества воды в открытых коллекторных каналах Семикаракорского района: К-3, по которому осуществляется выпуск ДСВ в ерик Бешеный (выпуск № 1); ЛС-2, по которому осуществляется выпуск ДСВ в р. Соленую (выпуск № 2); МКЛ-7 – выпуск в урочище Колодезьки (выпуск № 3); Центральный сброс (ЦС) – выпуск в р. Дон (выпуск № 4); БГ-МС-4 – выпуск в пруд Костылёвский (выпуск № 5), до поливного сезона, в его период и по окончании поливного сезона.

Химический анализ проводился в точках смыкания вышеуказанных каналов. Места отбора проб указаны на рисунке 3.3-3.8. Оценку химического состава коллекторно-дренажных стоков проводили по методикам федерального перечня [45-53] в учебно-научной испытательной мелиоративной лаборатории НИМИ ФГБОУ ВО «Донской ГАУ».

Исследование химического состава вод в открытых коллекторах показало, что основными загрязнителями поверхностно-дренажного стока являются ионы, формирующие ионно-солевой состав воды (таблица 3.3,3.4).

75

word image 88 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

точка 1 – канал К-3; точка 2 – канал ЛС-2; точка 3 – канал МКЛ-7; точка 4 – канал ЦС; точка 5 – канал БГ-МС-4

Рисунок 3.3 – Карта участков отбора проб в открытых коллекторно-дренажных каналах Семикаракорского района

Таблица 3.3 – Химические и физико-химические показатели воды в коллекторах (апрель-май)

72

Показатель Единица измерения До поступления воды в магистральный канал
(дата отбора проб 02.04.19)
После поступления воды в магистральный канал
(дата отбора проб 14.05.2019)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4 К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
1 рН единицы рН 7,7 7,8 7,9 7,7 7,9 7,8 8,2 7,9 7,8 7,7
2 Взвешенные вещества мг/дм3 4,8 4,8 5,2 5,6 5,2 4,6 4,6 4,6 4,8 5,8
3 Минерализация мг/дм3 4152 2252 2212 2409 2419 1414 1182 1397 1129 844
4 Хлориды мг/дм3 1233 367 267 353 180 333 155 160 167 96,6
5 Сульфаты мг/дм3 1062 735 885 859 1106 345 345 503 319 257
6 Гидрокарбонаты мг/дм3 449 446 400 452 446 307 332 336 307 243
7 Кальций мг/дм3 265 160 220 216 240 128 100 136 140 84,2
8 Магний мг/дм3 126 75,4 92,4 77,8 131 75,4 60,8 79,0 36,5 31,6
Na+ + K+ мг/дм3 1017 469 348 451 316 225,6 240,2 183 159,5 131,6
9 Жесткость ммоль/дм3 23,60 14,20 18,60 17,20 22,80 12,60 10,0 13,30 10,0 6,80
10 Железо общее мг/дм3 0,28 0,16 0,17 0,18 0,13 0,18 0,11 0,12 0,14 0,12
11 Медь мг/дм3 0 0,0015 0,0046 0,0040 0,0018 0,0007 ˂ 0,0006 0,0009 0,0008 0,0010
12 Цинк мг/дм3 0,0005 0 0 0,0004 0,0005 ˂ 0,0005 0,0034 0,0027 0,0028 0,0012
13 Нефтепродукты мг/дм3 0,007 0,008 0,010 0,008 0,009 не опр. не опр. не опр. не опр. не опр.

Таблица 3.4 – Химические и физико-химические показатели воды в коллекторах (сентябрь-октябрь)

73

Показатель Единица измерения Окончание поливного сезона
(дата отбора проб 06.09.19)
После прекращения поступления воды в маги-
стральный канал (дата отбора проб 16.10.2019)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4 К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
1 рН единицы рН 8,0 7,9 7,8 8,1 8,1 7,77 7,88 7,97 7,66 7,4
2 Взвешенные
вещества
мг/дм3 8,8 7,6 6,4 5,6 5,2 5,2 13,6 4,6 15,2 4,6
3 Минерализация мг/дм3 770 960 1194 733 629 2982 1775 1831 2147 669
4 Хлориды мг/дм3 123 107 143 113 90 883 233 280 440 107
5 Сульфаты мг/дм3 195 266 398 177 142 921 717 752 814 212
6 Гидрокарбонаты мг/дм3 225 291 291 225 214 412 445 343 445 231
7 Кальций мг/дм3 84,2 129 132 63,3 64,1 220 180 180 188 80,2
8 Магний мг/дм3 31,6 23,9 31,6 29,7 24,8 68,1 60,8 75,4 71,7 24,3
Na+ + K+ мг/дм3 111,2 143,1 198,4 125 94,1 477,9 139,2 200,3 188,3 14,5
9 Жесткость ммоль/дм3 6,8 7,6 9,2 5,6 5,24 16,6 14,0 15,2 15,3 6,0
10 Железо общее мг/дм3 0,28 0,16 0,17 0,18 0,13 0,4 0,35 0,29 0,35 0,33
11 Медь мг/дм3 0 0,0002 0,0035 0,0039 0,0021 ˂ 0,0006 ˂ 0,0006 ˂ 0,0006 ˂ 0,0006 ˂ 0,0006
12 Цинк мг/дм3 0,0005 0 0 0,0004 0,0005 ˂ 0,0099 ˂ 0,0005 0,0033 ˂ 0,006 0,018
13 Нефтепродукты мг/дм3 0,006 0,007 0,010 0,009 0,009 0,024 0,033 0,034 0,032 0,033

word image 89 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.4 – Коллектор МКЛ-7. Точка отбора проб

word image 90 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.5 – Коллектор ЛС-2. Точка отбора проб

word image 91 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.6 – Коллектор БГ-МС-4. Место отбора проб

word image 92 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.7 – Коллектор ЦС (Центральный сброс). Место отбора проб

word image 93 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.8 – Коллектор К-3. Место отбора проб

Для установления типа и класса вод в коллекторах рассчитали процентное содержание солеобразующих ионов в исследуемых водах на основании полученных данных анализа (табл. 3.5).

Таблица 3.5 – Процентное содержание солеобразующих ионов в воде коллекторов Семикаракорского района в исследуемый период

Ионы Содержание ионов в воде коллекторов, %
(дата отбора проб 02.04.2019)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
Cl 29,63 16,29 12,07 14,25 7,44
SO42‒ 25,58 32,64 40,0 35,66 45,72
HCO3 10,81 19,80 18,08 18,76 18,44
Ca2+ 6,38 7,10 9,95 8,97 9,92
Mg2+ 3,63 3,35 4,18 3,23 5,41
Na+ 20,82 17,7 13,37 15,91 11,10
Ионы Содержание ионов в воде коллекторов, %
(дата отбора проб 14.05.2019)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
Cl 23,55 13,11 11,45 14,79 11,44
SO42‒ 24,4 29,18 36,00 28,25 29,07
HCO3 21,71 28,08 24,05 27,19 24,49
Ca2+ 9,05 8,46 9,73 12,40 9,52
Mg2+ 5,33 5,14 5,65 3,23 3,57
Na+ 12,76 16,26 10,48 11,30 13,25
Ионы Содержание ионов в воде коллекторов, %
(дата отбора проб 06.09.2019)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
Cl 15,97 11,14 11,97 15,42 14,31
SO42‒ 25,32 27,71 23,33 24,15 22,57
HCO3 29,22 30,31 24,37 30,64 34,02
Ca2+ 10,93 13,44 11,05 8,63 10,19
Mg2+ 4,10 2,49 2,64 4,05 3,94
Na+ 12,27 12,67 14,12 14,49 12,70
Ионы Содержание ионов в воде коллекторов, %
(дата отбора проб 16.10.2019)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
Cl 29,01 13,12 15,29 20,49 15,99
SO42‒ 30,88 40,39 41,07 37,91 31,69
HCO3 15,36 25,07 18,79 20,72 34,53
Ca2+ 7,38 10,14 9,83 8,75 11,98
Mg2+ 2,28 3,42 4,11 3,34 3,63
Na+ 13,62 6,67 9,29 7,45 1,84

Во всех коллекторах воды сульфатные либо сульфатно-гидрокарбо­натные или гидрокарбонатно-сульфатные натриевой группы. Химический состав воды коллекторов подвержен резким колебаниям в течение вегетационного периода с ярко выраженной закономерностью, которую отобразили графически (рис. 3.9‑3.13).

word image 1023 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.9 – Динамика процентного содержания ионов
в воде коллектора К3 в течение вегетационного периода

word image 1024 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.10 – Динамика процентного содержания ионов
в воде коллектора ЛС-2 в течение вегетационного периода

word image 1025 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.11 – Динамика процентного содержания ионов
в воде коллектора МКЛ-7 в течение вегетационного периода

word image 1026 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.12 – Динамика процентного содержания ионов
в воде коллектора ЦС в течение вегетационного периода

word image 1027 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.13 – Динамика процентного содержания ионов
в воде коллектора БГ-МС-4 в течение вегетационного периода

Изучение динамики содержания ионов в воде коллекторов показало, что наблюдается падение концентраций натрия, хлоридов и сульфатов, но рост гидрокарбонатов в сентябре в период прекращения полива, что объясняется прекращением интенсивного промачивания почвогрунта и соответственно выноса подвижных ионов натрия, сульфатов и хлоридов. Одновременно с прекращением полива и минимальным количеством осадков падает расход дренажного стока в дрены и коллектора. Для поддержания уровня воды в каналах пускают воду из магистрального канала, этим объясняется резкое повышение содержания гидрокарбонатов в воде коллекторов.

Необходимо отметить отсутствие колебаний содержания магния в воде, что является положительным признаком, поскольку магний является токсичным элементов для роста растений.

Следует обратить внимание на динамику сульфатов: в апреле до начала поливного сезона и октябре по его завершению отмечаются максимальные значения во всех коллекторах, что свидетельствует о влиянии на химический состав дренажного стока в коллекторах подземного питания сульфатными грунтовыми водами (табл. 3.6‑3.7).

Таблица 3.6 – Солевой состав воды исследуемых каналов на начало поливного сезона

Исследуемый
канал
Характеристика воды
Минерализация мг/дм3 Класс Группа Тип по Алекину
НМК 638 гидрокарбонатный Na I
Коллектор К-3 1414 сульфатный Na II
Коллектор ЛС-2 1182 сульфатно-
гидрокарбонатный
Na II
Коллектор МКЛ-7 1397 сульфатный Na II
Коллектор ЦС 1129 сульфатно-
гидрокарбонатный
Na II
Коллектор БГМС-4 844 сульфатно-
гидрокарбонатный
Na I

На начало поливного периода в воде всех каналов наблюдается 1,5-2-х кратное превышение ПДКрх ионов натрия и 2,5-5 кратное превышение сульфат-ионов.

Таблица 3.7 – Солевой состав воды исследуемых каналов на конец поливного сезона

Исследуемый
канал
Характеристика воды
Минерализация мг/дм3 Класс Группа Тип по Алекину
НМК 638 гидрокарбонатный Na I
Коллектор К-3 770 Гидрокарбонатно-сульфатный Na I
Коллектор ЛС-2 960 Гидрокарбонатно-сульфатный Na I
Коллектор МКЛ-7 1194 Сульфатно-гидрокарбонатный Na II
Коллектор ЦС 733 Гидрокарбонатно-сульфатный Na I
Коллектор БГ-МС-4 629 Гидрокарбонатно-сульфатный Na I

Сравнивая характеристику класса воды видно, что на начало поливного периода преобладают сульфаты (подземное питание), на конец поливного периода преобладают гидрокарбонаты, что обусловлено промывными режимами поливов и поддержанием воды в коллекторах гидрокарбонатными водами оросительной системы. Тем не менее, на конец поливного сезона концентрации сульфатов по-прежнему превышают ПДКрх в 1,5-2 раза, а в канале МКЛ-7 почти в 4 раза.

3.3 Экологическая оценка качества воды в коллекторах

Экологическую оценку качества воды в коллекторах проводили по методике В.В. Шабанова. Результаты расчёта коэффициента предельной загрязнённости воды в коллекторах до начала поливного периода, в его начале и в конце представлены в таблице 3.8.

Результаты экологической оценки коррелируют с результатами гидрохимической оценки. Качество воды во всех коллекторах до начала поливного периода характеризуется, как «загрязнённая», в коллекторе К-3 практически, как «грязная». Причём в воде коллекторов помимо солеобразующих ионов, превышение ПДКрх наблюдалось по железу (общему), ионам меди, за исключением коллектора К-3. С пополнением гидромелиоративной системы водой из Цимлянского водохранилища и началом поливного сезона, значения большинства показателей снижаются в 2-4 раза.

Тем не менее, наблюдалось превышение ПДКрх сульфатов, магния и натрия. С точки зрения применимости таковых вод для орошения сульфат-ионы являются полезными для растений ионами, они используются живыми организмами для построения белкового вещества, поэтому 2-3-х кратное превышение ПДКрх не играет негативной роли ни для растений, ни для гидробионтов. Магний является токсичным элементом для растений, поэтому его превышение крайне негативно скажется на росте растений. Повышенное содержание натрия свидетельствует о процессах осолонцевания почв, об их инфильтрации и поступлении с дренажным стоком в коллекторы.

На конец поливного сезона воду в коллекторах К-3, ЛС-2 и БГ-МС-4 по показателю Кпз можно отнести к 1 классу качества и охарактеризовать в целом, как «чистую». Несмотря на это, во всех выше указанных коллекторах в воде превышен показатель железо (общее), а в канале БГ-МС-4 – в 2 раза содержание ионов меди. В каналах МКЛ-7 и ЦС на всём протяжении поливного сезона вода умеренно-загрязнённая, следовательно, перед отведением в водный объект, либо при оборотном использовании на орошение дренажно-сбросные воды должны быть предварительно очищены.

Таблица 3.8 – Коэффициент предельной загрязнённости воды в исследуемых коллекторах

83

Показа­тель ПДКрх
мг/дм3
Сi/ПДКi
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
апр. май сент. апр. май сент. апр. май сент. апр. май сент. апр. май сент.
Cl 300 4,11 1,11 0,41 1,02 0,517 0,36 0,89 0,53 0,48 1,17 0,55 0,37 0,6 0,32 0,3
SO42‒ 100 10,60 3,45 1,95 7,35 3,45 2,66 8,85 5,03 3,98 8,59 3,19 1,77 11,06 2,57 1,42
Ca2+ 180 1,47 0,71 0,47 0,88 0,56 0,72 1,22 0,76 0,73 1,2 0,78 0,35 1,33 0,47 0,36
Mg2+ 40 3,15 1,885 0,79 1,88 1,52 0,597 2,31 1,975 0,79 1,945 0,91 0,74 3,245 0,79 0,62
Na+ 120 8,47 1,88 0,926 3,9 2,00 1,19 2,9 1,525 1,65 3,76 1,33 1,04 2,63 1,097 0,78
Feобщ 0,1 2,8 1,8 2,8 1,6 1,10 1,6 1,7 1,2 1,7 1,8 1,4 1,8 1,3 1,2 1,3
Cu2+ 0,001 0 0,7 0 1,5 0,6 0,2 4,6 0,9 3,5 4,0 0,8 3,9 1,8 1,0 2,1
Zn2+ 0,01 0,05 0,05 0,05 0 0,34 0 0 0,27 0 5 0,28 0,04 0 0,12 0,05
НФПР 0,05 0,4 0,12 0,16 0 0,14 0,2 0 0,2 0,16 0 0,18 0,18 0 0,18
Кпз 2,88 0,448 0,062 1,31 0,26 -0,07 1,83 0,52 0,63 1,83 0,155 0,27 1,77 -0,153 0,117
Класс качества 4
загряз ненная
3
умеренно загряз-ненная
1
очень чистая
4
загряз ненная
3
умеренно загряз-ненная
1
очень чистая
4
загряз ненная
3
умеренно загряз-ненная
3
умеренно загряз-ненная
4
загряз ненная
3
умерен-но загряз-ненная
3
умерен-но загряз-ненная
4
загряз ненная
1
очень чистая
1
очень чистая

3.4 Гидромелиоративная оценка качества воды в коллекторах

Комплексная оценка пригодности воды в открытых коллекторах Семикаракорского района для орошения была проведена по следующим показателям: общей минерализации воды, показателю адсорбируемости натрия (SAR), по методике Антипова-Каратаева, коэффициенту осолонцевания по методике А.М. Можейко и Г.К. Комир [54-58].

Величину SAR рассчитывали по формуле:

word image 1028 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

где [Na+], [Ca2+], [Mg2+] концентрация ионов в поливной воде, мэкв/дм3.

При величине SAR меньше 8 опасность осолонцевания невелика при всех уровнях её минерализации, а при SAR ˃ 16-18 она становится высокой, и использовать такие воды для орошения нецелесообразно. Оценку качества воды по опасности засоления и осолонцевания почв проводили по критериям, представленным в таблице 3.9

Таблица 3.9 – Критерии оценки качества воды по опасности засоления и осолонцевания почв

Общая минерализация, г/дм3 Опасность засоления почв Опасность осолонцевания почв (уровень SAR)
низкая средняя высокая Очень
высокая
˂ 1 Низкая 8-10 15-18 22-26 ˃ 26
1-2 Средняя 6-8 12-15 18-22 ˃ 22
2-3 Высокая 4-6 9-12 14-18 ˃ 18
˃ 3 Очень высокая 2-4 6-9 11-14 ˃ 14

word image 1029 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем По методике Антипова-Каратаева вода пригодна для орошения, если выполняется условие:

где [Na+], [Ca2+], [Mg2+] концентрация ионов в поливной воде, мэкв/дм3;

С – минерализация поливной воды, г/дм3.

По методике А. М. Можейко и Г. К. Комир вода может вызвать осолонцевания почв и не пригодна для орошения, если

word image 1030 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Минерализация воды во всех коллекторах на всем протяжении вегетационного периода не превышала 1,5 г/дм3, что указывает на среднюю опасность засоления.

Основываясь на полученных результатах исследования химического состава воды в коллекторах, проведём комплексную оценку пригодности воды для повторного использования на орошение сельскохозяйственных земель (табл. 3.10‑3.11).

Таблица 3.10 – Значения показателей пригодности воды в коллекторах по различным методикам оценки на начало и конец поливного сезона

Наимено­вание коллек­тора Минера­лизация мг/дм3 По Антипову-Каратаеву По Г.К. Комар По А.М. Можейко По SAR
word image 1031 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем 0,23 word image 1032 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 1033 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 1034 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем
К-3
май 1414 1,23 0,325 0,619 1,23 3,86
сентябрь 770 1,41 0,177 0,601 0,97 2,58
ЛС-2
май 1182 0,96 0,27 0,83 1,67 4,61
сентябрь 960 1,357 0,22 0,62 0,82 2,99
МКЛ-7
май 1397 1,68 0,32 0,476 0,94 3,04
сентябрь 1194 1,07 0,27 0,79 2,79 5,76
ЦС
май 1129 1,45 0,26 0,553 0,79 3,06
сентябрь 733 1,04 0,17 0,82 1,46 3,20
БГ-МС-4
май 844 1,19 0,19 0,71 1,15 3,06
сентябрь 629 1,29 0,145 0,66 1,08 2,49
НМК 638 1,33 0,15 0,64 1,08 2,437

Таблица 3.11 – Оценка пригодности воды в коллекторах для орошения по различным методикам

Наименование коллектора Минерализация,
мг/дм3
По Антипову-
Каратаеву
По Г.К.
Комир
По А.М.
Можейко
По SAR
К-3
май
сентябрь

+

+

+

+

+

+

+

+

ЛС-2
май
сентябрь

+

+

+

+

+

+

+

МКЛ-7
май
сентябрь

+

+

+

+

+

+

ЦС
май
сентябрь

+

+

+

+

+

+

+

БГ-МС-4
май
сентябрь
+

+

+

+

+

+ / —

+

+

НМК + + + + / – +

Анализ полученных данных показывает, что методики оценки пригодности воды на орошения противоречивые. Оценка пригодности воды только по одному-двум показателям, например, по SAR и минерализации, не даст достоверных результатов.

Основными ионами, высокое содержание которых свидетельствует о деградации почв, процессах осолонцевания, являются ионы натрия и хлоридионы. Поэтому в течении сезона необходимо контролировать их содержание в поливной воде для предупреждения их вредной концентрации (табл. 3.12).

Таблица 3.12 – Критерии качества поливной воды по содержанию ионов натрия и хлорид-ионов

Класс качества Nа, мэкв/л Сl, мэкв/л
1 1,5 1,5
2 1,5-3,0 1,5-3,0
3 3,0-4,5 3,0-4,5

Вода, соответствующая норме 1, пригодна для орошения. При норме 2 необходимо регулярно проводить промывные режимы орошения. Вода, в которой показатели выше нормы 2, фактически не пригодна для орошения.

Оценим качество воды в коллекторах по содержанию ионов Na+ и Cl на начало и конец поливного сезона с точки зрения её пригодности на орошение (табл. 3.13).

Таблица 3.13 – Содержание ионов Na+ и Cl в воде коллекторов на начало и конец поливного сезона

Пока­затель Концентрация, мэкв/дм3
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС БГ-МС-4
май сент. май сент. май сент. май сент. май сент.
Na+ 9,81 4,83 10,44 6,22 7,95 8,63 6,93 5,43 5,72 4,09
Cl 9,38 3,46 4,36 3,01 4,51 4,03 4,7 3,18 2,72 2,5

Качество воды во всех коллекторах не соответствует требованиям к поливной воде по содержанию ионов натрия и хлорид-ионов и, следовательно, не пригодна для орошения без предварительной очистки. В качестве исключения можно рассматривать коллектор БГ-МС-4, воды которого можно использовать в оборотном водопотреблении в сочетании с промывными режимами орошения.

Факторами, обуславливающими установленное качество дренажносбросных вод, являются открытые дрены и коллектора в земляном русле при отсутствии гидроизоляции от почвогрунта в сочетании с промывными режимами орошения пресной водой из магистрального канала, что способствует рассолению вод в коллекторах. Открытая гидромелиоративная система может быть реконструирована в оборотную систему полива. При необходимости корректировки состава воды необходимо конструировать водосборные бассейны вдоль коллекторов для проведения очистки воды и возврата её в коллектор.

Исследованиями установлено, что химический состав отводимых ДСВ неоднороден в течение вегетационного периода, изменяется в зависимости от интенсивности полива, от количества осадков в вегетационный период. Кроме того, степень воздействия на водные объекты определяется помимо собственно химического состава ДСВ, но и объёмами сброса, которые не измеряются ежемесячно, расходами реки в исследуемый период времени, которые также неизвестны в силу отсутствия морфометрических исследований объектов.

3.5 Обследование химического состава грунтовых вод в колодцах в зоне воздействия коллектора

Как отмечалось ранее, минерализация грунтовых вод в г. Семикаракорске колеблется в пределах 1,11-3,35 г/дм3. Динамика внутригодовых колебаний уровней грунтовых вод, согласно представленному периоду наблюдений, имеет максимум в весенний период (апрель-май) и минимум в осенний (сентябрь-октябрь) [9]. Из загрязняющих компонентов в грунтовых водах отмечается периодическое повышение содержания нитратов (до 14 ПДК), железа (до 21 ПДК), кремния (до 2 ПДК), нефтепродуктов (более 2 ПДК), особенно в районе г. Семикаракорск) [9].

В 2019 году нами обследован контрольный колодец, глубиной до 5 м в 50 м от коллектора МКЛ-7. Значения средних концентраций грунтовых вод представлены в таблице 3.14. Из данных таблицы видно, что средняя минерализация грунтовых вод составляет примерно 2500 мг/дм3, что сопоставимо с данными [26]. Поскольку грунтовые воды являются естественным питание поверхностных водных объектов, то становится очевидным, что повышенная минерализация воды во всех исследуемых водных объектах, является природным фактором и рассматривать этот показатель и концентрации ионов, её формирующие, как загрязнитель нецелесообразно.

Таблица 3.14 – Химический состав грунтовой воды в колодце (глубина 5 м)

89

Показатель рН Взвешен­ные вещества Минера­лизация Cl SO42– HCO3 Ca2+ Mg2+ Na+ + K+ Жесткость Железо общее Медь Цинк
Единица
измерения
единицы рН мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3 ммоль/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3
Значение
показателя
7,85 1,8 2471 140 1027 638 214 167 285 24,40 0,22 0,001 0,008

3.6 Определение объёмов дренажного стока с орошаемых земель Семикаракорского района Ростовской области

При обосновании необходимости устройства коллекторно-дренажной сети следует установить, на сколько изменится объём грунтовых вод за расчётный отрезок времени в условиях орошения при отсутствии дренажа, а также определить, как изменится уровень грунтовых вод к концу расчётного периода. Для решения этой задачи используют частное уравнение водного баланса для грунтовых вод. При этом Wдр/ст = 0, тогда:

word image 1035 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.1)

где Wф – потери воды на фильтрацию, м3/га; Wпр,гр/в и Wот,гр/в – приток и отток грунтовых вод, м3/га; Wз/а-гр/в – влагообмен зоны аэрации с грунтовыми водами, м3/га; Wгр/в-под/в – результирующая водообмена грунтовых вод с подземными, м3/га; Wдр/ст – величина дренажного стока, м3/га [59‑63].

В условиях мелиораций засоленных земель результирующая влагообмена зоны аэрации с грунтовыми водами должна быть больше 0, то есть должен соблюдаться промывной режим орошения. При выполнении РГР № 1 Wз/а-гр/в принять равным (3÷5 %) от объёма водоподачи Wвод.

word image 1036 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.2)

Исходными данными для расчёта объёма дренажного стока за расчётные интервалы времени являются климатические характеристики района (таблица 3.15).

Таблица 3.15 – Метеорологические характеристики по Семикаракорскому району (вегетационный период)

Характеристика Месяцы
IV V VI VII VIII IX
Средняя температура воздуха, С 10,6 16,8 20,9 23,4 22,5 16,5
Средняя относительная влажность воздуха, % 66 63 63 59 57 65

Продолжение таблицы 3.15

Характеристика Месяцы
IV V VI VII VIII IX
Среднее количество осадков, мм 34 45 50 45 35 41
Величина эффективных осадков, мм 27,2 36 40 36 28 32,8
Суммарное испарение, мм 73,92 120,03 149,16 195,05 197,78 109,56
Дефицит водного баланса, мм 46,72 84,03 109,16 159,05 169,78 76,76

Расчёт ведётся помесячно с выделением вегетационного периода
(апрель‑сентябрь).

1) Определяется величина эффективных осадков по формуле:

word image 1037 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.3)

где kисп.осад – коэффициент использования осадков, равен 0,8; Wосад – атмосферные осадки, мм.

2) Устанавливается дефицит водного баланса – word image 1038 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных системWв/б , мм:

word image 1039 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.4)

где Wисп – суммарное испарение, для месяцев вегетационного периода (IV‑IХ), определяемое по формуле С.М. Алпатьева:

word image 1040 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.5)

где kb – биоклиматический коэффициент, принимается для овощных севооборотов 0,44; кормовых 0,40; зерновых 0,36; word image 1041 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 1042 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных системPвозд.сут сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за I месяц, мб определяется как произведение среднего дефицита влажности воздуха на количество дней в месяце (табл. 3.13).

3) Величина суммарного испарения (Wисп, мм) помесячно для вневегетационного (X‑III) периода определяется по формуле Н.Н. Иванова:

word image 1043 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.6)

где word image 1044 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем – среднемесячная температура воздуха, °С; word image 1045 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем – относительная влажность воздуха, средняя за данный месяц, %; 0,8 – коэффициент для полевых культур.

4) Объём водоподачи (сумма поливных норм за расчётный период) определяется из выражения:

word image 1046 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.7)

где Wвод объём водоподачи, мм; word image 1047 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных системWв/б – дефицит водного баланса, мм; kисп.в.п. коэффициент использования воды на поле, принимается при дождевании равным (1,05-1,15), а при поверхностном поливе в пределах от 1,15 до 1,25.

5) Фильтрационные потери оросительной воды определяем по формуле:

word image 1048 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.8)

где kпд.сис коэффициент полезного действия системы, принимается для открытой оросительной сети равным (0,80-0,85), а для закрытой – (0,90-0,95).

Для дальнейших расчётов объём грунтовых вод ( word image 1049 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных системWгр/в) переводят в м3/га (1 мм равен 10 м3/га).

Объём дренажного стока определяют по общему уравнению водного баланса. Если существует дренаж, то предполагают, что изменение общего объёма влагозапасов word image 1050 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных системWобщ =0, тогда:

word image 1051 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.9)

word image 1052 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

word image 1053 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

где word image 1054 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем ‑ объём дренажного стока за расчётный период, м3/га ; t ‑ продолжительность расчётного периода, сут.

Интенсивность инфильтрации (Jинф , м/сут.) определяется из выражения:

word image 1055 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем (3.13)

Результаты расчёта объёмов и модулей дренажного стока по коллекторам Семикаракорского района представлены в таблице 3.16

Таблица 3.16 – Результаты расчёта объемов и модулей дренажного стока по коллекторам Семикаракорского района [64]

Статьи
водного баланса
Месяцы
IV V VI VII VII IX
Фильтрационные потери оросительной воды, мм 20,768 37,35 48,519 70,701 75,169 34,621
Объём водоподачи:

мм
м3/га

48,458
484,58
87,158
871,58
113,221
1132,21
164,69
1649,69
176,096
1760,96
79,615
796,15
Объём дренажного
стока, мм
22,506 40,476 52,64 76,62 81,705 37,476

Продолжение таблицы 3.14

Статьи
водного баланса
Месяцы
IV V VI VII VII IX
Объём дренажного
стока (Wдр/ст), м3/га
225,06 404,76 526,4 766,2 817,05 374,76
Модуль дренажного
стока л/с га
0,0879 0,1511 0,2031 0,286 0,3050 0,1446

Согласно ВСН 33-2.2.03-86 п. 3.17 Пропускную способность дрен и коллекторов следует проверять по максимальному дренажному модулю стока, образуемого при производстве влагозарядковых и промывных поливов.

Значения расходов воды в дренах должны устанавливаться по площади, обслуживаемой дреной и расчетному модулю дренажного стока.

Зная площади орошаемых участков, подвешенных к исследуемым коллекторам, рассчитали секундные, часовые и суточные расхода по месяцам вегетационного периода (табл. 3.17).

Также были рассчитаны удельные расходы дренажного стока (qуд, л/с·м) по месяцам вегетационного периода с целью определения производительности установки по его очистке.

Таблица 3.17 – Расходы дренажного стока по коллекторам в зависимости от подвешенной орошаемой площади

Показатели Месяцы
IV V VI VII VIII IX
К-3, длина l = 11,19 км, подвешенная площадь S = 94 га
Расход дренажного стока, qдр/ст, м3 Полив отсутствует 0,0142 0,0191 0,0269 0,02867 0,0136
qдр/ст, м3/час 51,12 68,76 96,84 103,212 48,96
qдр/ст, тыс. м3/сут. 1,227 1,650 2,324 2,477 1,175
Удельный расход, qуд, л/с·м 0,00127 0,0017 0,0024 0,00256 0,0012
ЛС-2, l =10,3 км, S = 375 га
qдр/ст, м3 0,0566 0,0762 0,10725 0,1144 0,0542
qдр/ст, м3/час 203,76 274,32 368,1 411,84 195,12
qдр/ст, тыс. м3/сут. 4,890 6,584 8,834 9,884 4,683
qуд, л/с·м 0,0055 0,0074 0,0104 0,0111 0,0053

Продолжение таблицы 3.17

Показатели Месяцы
IV V VI VII VIII IX
МКЛ-7, l = 13,97 км, S = 1824 га
qдр/ст, м3 0,278 0,3704 0,5216 0,5563 0,2637
qдр/ст, м3/час 1000,8 1333,44 1877,76 2002,68 949,32
qдр/ст, тыс. м3/сут. 24,019 32,002 45,066 48,064 22,784
qуд, л/с·м 0,0199 0,0265 0,0373 0,0398 0,0189
КСБ, l =6,13 км, S = 181 га
qдр/ст, м3 0,0273 0,0367 0,0517 0,0552 0,0262
qдр/ст, м3/час 98,28 132,12 186,12 198,72 94,32
qдр/ст, тыс. м3/сут. 2,358 3,171 4,467 4,769 2,234
qуд, л/с·м 0,0044 0,0059 0,0084 0,0090 0,0043
ЦС, l =18,43 км, S = 1404 га
qдр/ст, м3 0,2121 0,2851 0,4015 0,4282 0,2030
qдр/ст, м3/час 763,56 1026,36 1445,4 1541,52 730,8
qдр/ст, тыс. м3/сут. 18,325 24,632 34,689 36,996 17,539
qуд, л/с·м 0,0115 0,0155 0,0218 0,0232 0,0110
БГ-МС-1, l =1,13 км, S = 0 га
qдр/ст, м3 0 0 0 0 0
БГ-МС-4, l =20,4 км, S = 1173 га
qдр/ст, м3 0,1772 0,2382 0,3355 0,3578 0,1696
qдр/ст, м3/час 637,92 857,52 1207,8 1288,08 610,56
qдр/ст, тыс. м3/сут. 15,310 20,580 28,987 30,914 14,653
qуд, л/с·м 0,0087 0,0117 0,0164 0,0185 0,0083

* Расчёт параметров дренажа на орошаемых землях. Пособие к ВСН 33-2.2.03.86. – М., 1990. – 140 с.

Максимальные расходы по всем коллекторам приходятся на август, когда количество осадков минимальное, испарение максимальное, наиболее интенсивный полив и, как следствие, максимальный расход дренажного стока. Максимальный расход в канале К-3 составляет 103,212 м3/час или 2,477 тыс. м3/сут; в канале ЛС-2 411,84 м3/час или 9,884 тыс. м3/сут; МКЛ-7 – 2002,68 м3/час или 48,064 тыс. м3/сут; КСБ 198,72 м3/час или 4,769 тыс. м3/сут; ЦС 1541,52 м3/час или 36,996 тыс. м3/сут; БГ-МС-4 1288,08 м3/час или 30,914 тыс. м3/сут. Орошаемых площадей, подвешенных к каналу БГ-МС-1, нет, поэтому собственно дренажный сток отсутствует.

Зависимость среднего количества осадков, суммарного испарения и расхода дренажного стока по месяцам вегетационного периода для канала К‑3 представлена на рисунке 3.14. Для остальных коллекторов ситуация аналогичная.

word image 1056 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 3.14 – Зависимость среднего количества осадков,
суммарного испарения и расхода дренажного стока
по месяцам вегетационного периода для канала К-3

Рассчитали годовой объём сброса собственно дренажного стока по коллекторам Семикаракорского филиала ФГБУ «Ростовмелиоводхоз» по расчётному объёму дренажного стока и площади орошаемых участков, прилегающих к коллекторам, и сопоставили с проектируемыми в томе НДС, утвержденного в декабре 2019 года (табл. 3.18).

Установлено, что проектируемые расходы дренажного стока во всех коллекторах Семикаракорского района не соответствуют расчётному максимальному расходу, не привязаны к орошаемым площадям, подвешенным к коллекторам, что может способствовать неоправданно завышенным платежам за загрязнение природных водных объектов.

Таблица 3.18 – Сопоставление расчётных и установленных показателей расходов и годового объёма сброса дренажного стока с коллекторных каналов Семикаракорского района

97

Наиме­нование коллекто­ра Суммарный объём
дренажного стока за
вегетационный период (Wдр/ст), м3/га
Площадь
занятая в c/х производстве, подвешенная к коллектору
S, га
Протяжённость
коллектора, км
Максимальный расход дренажного стока
(расчётный), qдр/ст,
(Мдр/ст· S), м3
Максимальный расход дренажного стока (установленный),
qдр/ст, м3
Кратность превышения Годовой
объём сброса (расчётный), (Wдр/ст S),
тыс. м3
Годовой
объём сброса (установленный),
тыс. м3
Кратность превышения
К-3 2889,17 94 11,19 0,02867 2,5 87 271,582 927,0 3,4
ЛС-2 375 10,3 0,1144 4,0 35 1083,439 1865,0 1,7
МКЛ-7 1824 13,97 0,5563 1,9 3,4 5269,846 8086,0 1,5
КСБ 181 6,13 0,0552 5,9 107 522,940 1043 2
ЦС 1404 18,43 0,4282 1,5 3,5 4056,395 5646,0 1,4
БГ-МС-1 0 1,13 0 5,0 0 923,0
БГ-МС-4 1173 20,4 0,3578 2,8 7,8 3388,996 2736,0 0,81
Всего 5051 14593,192 21226,0 1,45

4. ОЦЕНКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВОГРУНТА БОГАРНЫХ И ОРОШАЕМЫХ УЧАСТКОВ, ПОДВЕШЕННЫХ К КОЛЛЕКТОРАМ

Наиболее часто в почвах встречаются соли NaCl, Na2SO4, NaHCO3, MgCl2, Mg(HCO3)2, CaSO4, Ca(HCO3)2. При одном и том же общем количестве солей, но различном их составе, почвы могут иметь разную степень засоления. Это обусловлено неодинаковой токсичностью для растений разных солей и ионов. Порогом токсичности называется предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития средне солеустойчивых растений [65].

Поэтому при агрономической оценке засоленных почв важнейшее значение приобретает учёт качественного состава солей, которые подразделяются на токсичные и нетоксичные. Степень и химизм засоления почвы устанавливаются на основании содержания токсичных ионов. Количество и состав токсичных солей чаще всего определяют путём связывания ионов в гипотетические соли. Наиболее токсичными являются соли натрия. Токсичность солей меняется в ряду:

NaHCO3 ˃ NaCl ˃ Na2SO4.

Присутствие данных солей в почвенном растворе способствует повышению осмотической силы почвенного раствора, в результате чего растения не получают необходимого количества воды и питательных элементов. Значительное количество ионов натрия в почвах свидетельствует о засолении почв и характерно для солонцовых почв. К нетоксичным солям для почвы относятся соли кальция.

Поскольку процессы миграции происходят в водных растворах, то поверхностному и подземному стоку, нисходящим и восходящим движениям растворов в почвогрунте принадлежит определяющее значение в перераспределении химических элементов в разрезе почвогрунта. В почве в ионнообменном состоянии находятся катионы H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+, Cl, SO42‒, HCO3, из них особую роль в геохимии агроландшафта играют катионы Na+, Mg2+ и Са2+. [2, 3]. В почве обменные катионы связаны с почвенным поглощающим комплексом (ППК).

Как отмечалось ранее, почвы Семикаракорского района представлены черноземами обыкновенными с включениями солончаков. В солонцовых почвах протекает ионнообменный процесс:

ППК ‒ Na + H2O → ППК ‒ Н + NaOH

ППК ‒ Na + H2O + CO2 → ППК ‒ Н + NaHCO3,

что способствует подщелачиванию почвенного раствора и неблагоприятно отражается на развитии растений [65-67].

4.1 Исследование химического состава водной вытяжке из богарных и орошаемых почв, подвешенных к коллекторам

Объектами исследования являлись богарные и орошаемые почвы, прилегающие к коллекторам К-3, ЛС-2, МКЛ-7 и ЦС (южный).

Пробы почв с исследуемых участков отбирались на глубине 0-20 см, на начало поливного сезона (14.05.2019 г.) и по его окончании (06.09.2019 г.), результаты исследований представлены в таблице 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1 – Определение химических показателей почв богарных и орошаемых, прилегающих к коллекторам, в начале поливного сезона (горизонт 0-20 см)

Показа­тели Еди­ницы изме­рения Пробы почв вокруг каналов (дата отбора 14.05.2019 г.)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС (южный)
богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые
рНводн ед. рН 7,8 7,9 7,95 7,7 7,7 7,85 7,7 7,6
Хлориды Cl мг/100 г почвы 13,26 13,42 11,34 14,38 15,02 17,57 11,18 12,78
Сульфаты SO42– мг/100 г почвы 2,93 2,93 4,37 4,8 4,56 4,37 4,18 2,49
Гидрокарбонаты HCO3¯ мг/100 г почвы 59,48 59,48 56,10 57,34 57,34 54,9 61,0 56,4
Карбонаты CO32– мг/100 г почвы
Кальций Ca2+ мг/100 г почвы 16,0 15,0 17,0 17,0 17,0 15,5 17,0 14,0

Продолжение таблицы 4.1

Показа­тели Еди­ницы изме­рения Пробы почв вокруг каналов (дата отбора 14.05.2019 г.)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС (южный)
богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые
Магний Mg2+ мг/100 г почвы 1,53 2,14 3,66 2,75 3,05 3,97 3,66 2,14
Натрий Na+расч. мг/100 г почвы 10,6 10,7 4,25 6,75 6,58 7,38 4,13 10,25

По величине рН все почвы относятся к слабощелочным (рН 7,5-8,0). Глубокое промачивание почв способствует выносу из неё наиболее подвижных ионов Na+, Cl, SO42‒ в результате инфильтрации поливной воды и их поступлению из почвогрунта в дренажный сток. Вышеуказанные процессы играют важную роль в формировании химического состава воды в коллекторах и дренах [68‑72].

Таблица 4.2 – Определение химических показателей почв богарных и орошаемых, прилегающих к коллекторам, по окончании поливного сезона (горизонт 0-20 см)

Показа­тели Еди­ницы изме­рения Пробы почв вокруг каналов (дата отбора 06.09.2019 г.)
К-3 ЛС-2 МКЛ-7 ЦС (южный)
богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые богар­ные орошае­мые
рНводн ед. рН 6,47 6,47 7,2 7,2 7,35 7,35 7,2 7,2
Хлориды Cl мг/100 г почвы 16,51 10,75 14,13 16,79 11,18 21,37 12,07 13,99
Сульфаты SO42– мг/100 г почвы 14,88 9,41 8,59 10,57 1,725 12,86 8,59 5,57
Гидрокарбонаты HCO3¯ мг/100 г почвы 36,6 71,67 48,8 42,7 67,1 64,05 57,95 50,325
Карбонаты CO32– мг/100 г почвы
Кальций Ca2+ мг/100 г почвы 9,12 13,44 17,28 21,12 17,76 24,0 17,76 8,64
Магний Mg2+ мг/100 г почвы 0,86 1,296 0,86 2,02 2,02 3,17 0,86 2,59
Натрий Na+расч. мг/100 г почвы 19,41 20,56 10,14 2,37 9,08 10,49 11,71 15,80

По величине рН все почвы по окончании поливного сезона относятся к нейтральным (рН 6,0-7,5).

4.2 Оценка степени засоления орошаемых почв по содержанию токсичных солей

Метод расчета токсичных и нетоксичных солей основан на связывании ионов в определенной последовательности в гипотетические соли, начиная с менее растворимых солей к более растворимым [66].

Проведем оценку степени засоления орошаемых участков на начало вегетационного периода (май) и по его завершению (сентябрь), для чего пересчитаем содержание ионов в водной вытяжке в ммоль/дм3 (табл. 4.3).

Таблица 4.3 – Состав водной вытяжки из почвы на орошаемых участках (в числителе весенний период, в знаменателе осенний период)

Участки,
подвешенные
к коллекторам
Содержание ионов в ммоль / 100 г почвы рН
НСО3 Сl SO42– Са2+ Mg2+ Na+
К-3 0,975

1,175

0,374

0,303

0,061

0,196

0,800

0,672

0,125

0,108

0,485

0,894

7,80

6,47

ЛС-2 0,940

0,700

0,405

0,473

0,100

0,214

0,850

1,056

0,225

0,168

0,370

0,163

7,95

7,20

МКЛ-7 0,900

1,050

0,495

0,602

0,091

0,268

0,775

1,200

0,325

0,264

0,386

0,456

7,70

7,35

ЦС (южный) 0,925

0,825

0,360

0,394

0,052

0,116

0,700

0,432

0,175

0,216

0,462

0,687

7,70

7,2

Рассчитали содержание ионов токсичных и нетоксичных солей на орошаемых участках, прилегающих к коллекторам, на глубине горизонта 0-20 см и определили степень и тип засоления (прогнозируемый) почв (табл. 4.4-4.5).

Таблица 4.4 – Содержание ионов токсичных и нетоксичных солей (в числителе в %, в знаменателе – в ммоль на 100 г почвы)

102

Кол­лек­тор Иссле­д. период Гипотетические соли Сумма ионов Содержание ионов
НСО3¯ С1 SO42– Са2+ Mg2+ Na+
К-3 весна Токсичные: Mg(HCO3)2
NaHCO3
Na2SO4
NaCl
0,0391

0,61

0,0107

0,175

0,0133

0,374

0,0029

0,061

0,0015

0,125

0,01115

0,485

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
0,0648

0,8

0,0488

0,1

0,016

0,8

осень Токсичные: Mg(HCO3)2
NaHCO3
Na2SO4
NaCl
0,073

1,002

0,0307

0,503

0,0107

0,303

0,0094

0,196

0,0013

0,108

0,0206

0,894

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
0,054

0,672

0,041

0,672

0,0134

0,672

ЛС-2 весна Токсичные: Mg(HCO3)2
Na2SO4
NaCl,
MgCl2
0,0359

0,595

0,0055

0,09

0,0144

0,405

0,0048

0,1

0,0027

0,225

0,0085

0,37

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
0,0688

0,85

0,0518

0,85

0,0170

0,85

осень Токсичные:
NaCl
MgCl2
0,0174

0,331

0,0117

0,331

0,002

0,168

0,0037

0,163

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
CaSO4
CaCl2
0,0791

1,056

0,0427

0,7

0,0050

0,142

0,0103

0,214

0,0211

1,056

Продолжение таблицы 4.4

103

Кол­лек­тор Иссле­д. период Гипотетические соли Сумма ионов Содержание ионов
НСО3¯ С1 SO42– Са2+ Mg2+ Na+
МКЛ-7 весна Токсичные: Mg(HCO3)2
Na2SO4
NaCl
MgCl2
0,042

0,711

0,0076

0,125

0,0176

0,495

0,0044

0,091

0,0039

0,325

0,0089

0,386

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
0,0628

0,775

0,0473

0,775

0,0155

0,775

осень Токсичные:
Na2SO4
NaCl
MgCl2
0,0408

0,72

0,0214

0,602

0,0056

0,118

0,0032

0,264

0,0105

0,456

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
CaSO4
0,6717

1,02

0,6405

1,05

0,2072

0,15

0,024

1,02

ЦС (южный) весна Токсичные:
Mg(HCO3)2
NaHCO3
Na2SO4
NaCl
0,0417

0,637

0,0137

0,225

0,0128

0,360

0,0026

0,052

0,0021

0,175

0,0106

0,462

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
0,0567

0,7

0,0427

0,7

0,014

0,7

осень Токсичные:
Mg(HCO3)2
NaHCO3
Na2SO4NaCl
0,062

0,903

0,0242

0,397

0,0138

0,39

0,0056

0,116

0,0026

0,216

0,0158

0,687

Нетоксичные:
Ca(HCO3)2
0,0349

0,432

0,0263

0,432

0,0086

0,432

Таблица 4.5 – Классификация орошаемых почв (0-20 см), прилегающих к коллекторам, по степени и типу засоления в зависимости от химизма солей

Почвы,
прилегающие
к коллекторам
Исследуемый период Сумма ионов
токсичных
солей, %
Степень
засоления
Cl¯ : SO42‒ Тип
засоления
К-3 весна 0,0391 ˂ 0,05 незасоленные
осень 0,073 ˃ 0,05 слабозасоленные 1,14 Сульфатно-хлоридный
ЛС-2 весна 0,0359 ˂ 0,05 незасоленные
осень 0,0174 ˂ 0,05 незасоленные
МКЛ-7 весна 0,0423 ˂ 0,05 незасоленные
осень 0,0408 ˂ 0,05 незасоленные
ЦС (южный) весна 0,0417 ˂ 0,05 незасоленные
осень 0,062 ˃ 0,05 слабозасоленные 2,5 Хлоридный

Исследуемый горизонт орошаемых участков, прилегающих к коллекторам ЛС-2 и МКЛ-7 в течение вегетационного периода остается незасоленным. Верхний горизонт орошаемых участков, прилегающих к коллекторам К-3 и ЦС (южный) в конце вегетационного (поливного) периода становится слабозасоленным, тип засоления сульфатно-хлоридный и хлоридный соответственно.

Для отдельных ионов приняты следующие пороги токсичности: %/ммоль на 100 г почвы: СО32– – 0,001/0,03; НСО3 – 0,06/0,8; Cl – 0,01/0,3; SO42– – 0,08/1,7 [65, 66, 68, 69].

Изучение процентного содержания гидрокарбонат-, хлориди сульфатионов токсичных солей показало превышение порога токсичности в течение всего поливного периода на всех орошаемых участках по содержанию хлорид-иона, что позволяет прогнозировать преимущественно хлоридный тип засоления. Также отмечается увеличение %-ного содержание ионов натрия в конце поливного сезона на орошаемых участках, прилегающих к коллекторам К-3, МКЛ-7 и ЦС (южный), что свидетельствует о начале процесса осолонцевания и, как следствие, деградации почв (рис. 4.1-4.2).

Практически во всех почвенных растворах на исследуемых участках, за исключением участков, прилегающих к коллектору ЛС-2, содержатся токсичные для растений сода (NaHCO3) и хлорид натрия (табл. 4.4).

word image 1057 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 4.1 – Процентное содержание хлорид-иона
токсичных солей в почвах исследуемых орошаемых участков

word image 1058 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 4.2 – Процентное содержание ионов натрия
токсичных солей в почвах исследуемых орошаемых участков

Содержание сульфат-ионов во всех почвах в верхнем горизонте ниже порога токсичности (˂˂ 0,08 %), следовательно, ионы SO42‒ почвенного раствора не участвуют в формировании химического состава дренажного стока.

5 ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ОЧИСТКЕ ДРЕНАЖНО-СБРОСНЫХ ВОД

Как показали исследования химического состава дренажно-сбросных вод в коллекторах минерализация воды на всём протяжении поливного сезона незначительная, что способствует интенсивному зарастанию влаголюбивой растительностью и усилению заиления коллекторов (рис. 5.1-5.2). Это в свою очередь приводит к снижению пропускной способности в них. Для устранения выше указанных проблем необходимо проводить мероприятия по расчистке коллекторов, при этом необходимо следить за укреплением откосов коллекторов, предотвращением оплывания.

word image 94 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.1 – Коллектор ЦС по состоянию
на сентябрь 2019 г.

word image 95 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем word image 96 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.2 – Коллектор ЛС-2 и К-3 по состоянию
на сентябрь 2019 г.

5.1 Критерии выбора технологии очистки дренажно-сбросных вод

При выборе технологии очистки учитывали следующие критерии условия:

— необходимость сохранения экологического благополучия данного региона;

— простота и надежность сооружений при обеспечении необходимой степени очистки поверхностных сточных вод;

— технологичность и автоматизация производственных процессов.

Принципиальная схема очистки дренажного и поверхностного стоков разработана с учётом максимального сохранения природных ресурсов. Учитывая характер загрязнения сбросных вод, а также требования к качеству их очистки, предусматривается глубокая очистка воды от нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Рекомендуемая технология позволяет:

— максимально сократить вредное влияние поверхностных сточных вод на окружающую среду при соблюдении норм и стандартов, действующих в Российской Федерации;

— снизить содержание загрязняющих веществ в сточных водах до требуемых значений в компактных сооружениях и с минимальными затратами;

— исключить попадание загрязняющих веществ из сточных вод в почву, водные объекты и воздушный бассейн, так как все сооружения и аппараты бетонные, стальные или стеклопластиковые ёмкости, обеспечивающие необходимую герметичность ограждающих конструкций;

— обеспечить бесперебойность и надёжность эксплуатации очистных сооружений;

— обеспечить полную автоматизацию управления процессом очистки сточных вод;

— обеспечить полную механизацию отведения уловленных нефтепродуктов и выпавших осадков;

— улучшить условия промышленной безопасности.

5.2 Обоснование и выбор схемы очистки дренажных и поверхностных стоков

При разработке технических решений были использованы:

— анализ и обобщение опыта ранее проведенных исследований по очистке и глубокой доочистке сточных вод, содержащих механические загрязнения, различные нефтепродукты и растворённые органические вещества;

— обобщенные литературные и патентные данные, содержащие отечественный и зарубежный опыт решения проблем очистки и глубокой доочистки дренажных и поверхностных стоков с территорий;

— требования инспектирующих природоохранных организаций;

— действующие нормативные и справочные материалы.

Технология процесса очистки основана на сочетании методов механической, физико-химической очистки и глубокой доочистки сточных вод и предназначена для удаления следующих загрязнений:

— грубо и мелкодисперсных механических примесей;

— свободных, эмульгированных и растворенных нефтепродуктов;

— коллоидных и растворенных органических примесей. Основными стадиями технологического процесса являются:

— аккумулирование и усреднение расхода и состава сточных вод;

— предварительная очистка от грубых механических включений;

— коагуляционная обработка сточных вод;

— объемная седиментационная очистка от основной массы взвешенных веществ и свободно всплывающих нефтепродуктов;

— глубокая адсорбционная доочистка от растворённых нефтепродуктов и органических веществ;

— ультрафиолетовое обеззараживание очищенных сточных вод.

Принятое технологическое оборудование и трубопроводы выполнены из полимерных и коррозионостойких материалов (полипропилен, полиэтилен, нержавеющая сталь), для предотвращения агрессивного воздействия среды на оборудование, выполненное из черного металла, оборудование окрашено современными лакокрасочными покрытиями.

5.2.1 Стационарная очистная станция дренажно-сбросных вод

Описание технологической схемы.

Поверхностные и дренажные стоки по трубопроводу поступают на площадку очистных сооружений.

Очистные сооружения состоят из двух комплектных технологических линий (рис. 5.3).

Дренажный и поверхностный сток поступает в аккумулирующую ёмкость, в которой сток аккумулируется и проходит очистку отстаиванием.

Для подачи очищаемого стока из канала в аккумулирующую емкость, установлены погружные насосы подачи сточных вод. Равномерная подача сточных вод обеспечивается совместной работой насоса и частотного преобразователя.

Расчетный объем аккумулирующей емкости составляет 1630 м3. В качестве аккумулирующей ёмкости расчетного стока, подлежащего очистки, принята рулонная вертикальная емкость объемом 2000 м3.

В аккумулирующей ёмкости установлен массообменный насос, предназначенный для гомогенизации жидкости находящейся в резервуаре (рис. 5.4). Установка массообменного насоса обеспечивает оптимальное поле скоростей во всем объеме резервуара и способствует скоплению выпавшего осадка в центральной его части. Удаление осадка производится один раз в год во время технического обслуживания емкости.

word image 97 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

110

Рисунок 5.3 – Принципиальная схема размещения оборудования стационарной станции очистки ДСВ

word image 1059 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.4 – Схема установки массообменного насоса в резервуарах

Подача дренажных и поверхностных сточных вод на очистные сооружения из аккумулирующей ёмкости осуществляется погружными насосами, в количестве один рабочий один резервный.

Равномерность подачи поверхностных стоков обеспечивается совместной работой насоса и частотного преобразователя. При достижении среднего уровня в резервуаре, частотный преобразователь выводит производительность насоса на номинальный уровень. Отключение насоса происходит автоматически по достижению минимального уровня жидкости в резервуаре.

При достижении максимального уровня в аккумулирующем резервуаре или при выходе из строя рабочего насоса, включается в номинальном режиме резервный насос.

Контроль за уровнем сточных вод в аккумулирующем резервуаре осуществляется уровнемером.

Поверхностный и дренажный сток, прошедший предварительную очистку и усреднение в аккумулирующей емкости, поступает на очистные сооружения.

Первая ступень очистки – устройство фильтрующее самоочищающееся (УФС), предназначено для предварительной механической очистки сточных вод и отделения из сточных вод включений размером свыше 1 мм. Отфильтрованная часть стока, поступает в отводящий трубопровод, задержанные на сетке крупные включения смываются в контейнер вновь поступающим потоком, что и обеспечивает её самоочищение. Применение УФС позволило исключить из технологической схемы станции песколовки и первичные отстойники. Схема УФС приведена на рисунке 5.5.

word image 1060 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.5 – Схема устройства фильтрующего самоочищающегося (УФС)

Осветленная вода из (УФС) по напорно-самотечным трубопроводам поступает в реактор физико-химической очистки, состоящий из камеры хлопьеобразования, отстойника с тонкослойными блоками и резервуара осветленных вод. Схема реактора физико-химической очистки приведена на рисунке 5.6.

word image 1061 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

осадок

Рисунок 5.6 – Схема реактора физико-химической очистки

Для повышения эффективности осветления воды, поступающей на очистку, вводится раствор реагента – оксихлорид алюминия (Аква–Аурат-30) дозой 60 мг/л. Доза раствора реагента принята на основании рекомендаций, указанных в СНиП 2.04.03-85.

Для приготовления и дозирования раствора реагента, используется реагентная установка, состоящая из: расходной емкости с мешалкой и насосов дозаторов.

Для равномерного распределения раствора реагента в массе обрабатываемой воды, ввод раствора реагента осуществляется в самотечно-напорный трубопровод сточных вод, прошедших механическую очистку на (УФС). Это способствует более благоприятному протеканию последующих реакций, протекающих в камере хлопьеобразования.

Камера хлопьеобразования служит для перемешивания воды и обеспечения более полной агломерации мелких хлопьев коагулянта в крупные хлопья.

Конструктивно камера хлопьеобразования выполнена перегородчатого типа. В камере установлены ряд вертикальных перегородок, заставляющие воду менять направление своего движения в вертикальной плоскости, что, и обеспечивает необходимое перемешивание воды.

После первой зоны аппарата (камеры хлопья образования), вода, пройдя под полупогружной перегородкой, распределяется по ширине второй зоны, где установлены блоки тонкослойных элементов. Тонкослойные блоки выполнены из листов ПНД с продольным обратным наклоном блоков, установленных под углом 60°.

За счет применения тонкослойных блоков происходит более интенсивное оседание взвешенных веществ в воде. С уменьшением глубины отстаивания, сокращается продолжительность выделения загрязнений из сточной воды и достигается более глубокая очистка сточных вод от взвешенных веществ.

Сточная вода, пройдя тонкослойные блоки, проходит под полупогружной перегородкой, установленной перед водосборным лотком для предотвращения попадания не осевших хлопьев в резервуар осветленных вод.

Для эффективного удаления шлама осадочная часть выполнена в виде конусов с углом наклона граней 60°, препятствующих слеживанию и загниванию осадка. Выделенный шлам удаляется из отстойника эрлифтом под гидростатическим давлением. Период удаления шлама устанавливается в процессе эксплуатации.

Периодически во время проведения планово-предупредительного ремонта производится промывка внутренних поверхностей отстойника. Конструкция предусматривает промывку тонкослойных блоков струей из шланга внутри аппарата, а также возможен легкий демонтаж блоков с использованием тали.

Требуемое качество очистки поверхностных и дренажных стоков, достигается глубокой доочисткой методом адсорбции на активированном угле от остаточных эмульгированных, растворенных нефтепродуктов и органических веществ. Из резервуара осветленных вод насосом вода подается на напорный сорбционный фильтр, загруженный активированным углем. Схема фильтра приведена на рисунке 5.7.

word image 1062 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.7 – Схема сорбционного фильтра

Процесс фильтрования осуществляется по следующему регламенту. Процесс фильтрования осуществляется в нисходящем потоке, т.к. верхняя сборно-распределительная система доступна для очистки в случае несанкционированного попадания крупных включений и верхний слой сорбента легче отмывается от нерастворенных примесей воды.

Исходная вода подается в верхний патрубок фильтра и через сборнораспределительную систему распределяется по живому сечению фильтра.

Расчетная скорость фильтрования (относительно стен фильтра) принята 7 м/ч. При форсированном режиме периодическое повышение скорости фильтрования до 10 м/ч не ухудшает качество доочистки воды.

По мере накапливания грубодисперсных примесей воды в загрузке фильтра происходит увеличение потерь напора. Этот процесс тем более длительный, чем меньше концентрация нерастворенных примесей в очищаемой воде. Определяющим параметром для осуществления промывки является увеличение общих потерь напора в технологической цепи доочистки, визуально отображаемой манометром. В любом случае промывка загрузки фильтров во избежание ее слипания должна осуществляться не реже одного раза в месяц или обязательно перед включением фильтра в эксплуатацию после длительного перерыва.

При обеспечении регламентированной работы сорбционного фильтра доочистки, период использования загрузки фильтра составляет от одного года до полутора лет.

Промывка фильтра осуществляется по следующему регламенту. Для промывки фильтра используется осветленная вода из резервуара осветленных вод.

Промывка фильтра осуществляется восходящим потоком промывной воды в течение 8-10 минут интенсивностью Wi = 7 (л/с∙м2). Для подачи промывной воды необходимо три одновременно действующих центробежных насоса. Отвод промывной воды осуществляется системой канализации в голову очистных сооружений. После промывки первый фильтрат в течение 3‑5 минут сбрасывается без использования. Сброс фильтрата так же осуществляется в систему канализации, откуда поступает в голову сооружения.

Работа насосов в стационарном режиме и при промывке фильтра приводится на циклограмме (рис. 5.8).

word image 1063 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.8 – Циклограмма промывки фильтра

После прохождения сорбционного фильтра очищенная от взвешенных веществ вода поступает на напорные фильтры с ионитовой загрузкой для удаления растворенных химических элементов, превышающих ПДК.

Эксплуатация любого ионитового фильтра состоит из последовательно проводимых операций: фильтрации, отключения на регенерацию, взрыхления, регенерации, отмывки.

В процессе фильтрования происходит удаление из обрабатываемой воды соответствующих ионов различных солей за счет поглощения их ионитом. После истощения ионита фильтр отключается на регенерацию.

Перед регенерацией проводится взрыхление фильтра для устранения гидродинамической неравномерности фильтрующего слоя и слёживания материала, удаления измельчённых частиц ионита и обеспечения наиболее полного отмывания зёрен материала при регенерации.

Регенерация фильтров предназначена для вытеснения соответствующих ионов, поглощённых ионитом из обрабатываемой воды и замены их на ионы регенерационного раствора.

Отмывка фильтра предназначена для удаления из него продуктов регенерации и получения воды необходимого качества.

Период от включения фильтра в работу до вывода его на регенерацию составляет фильтроцикл, продолжительность которого зависит от содержания катионов (анионов), скорости фильтрации, количества регенерационного реагента, ушедшего на регенерацию, и качество проведённой регенерации.

Обслуживание фильтров.

Обслуживание фильтров во время работы сводится к поддержанию допустимых скоростей фильтрации воды, а также контролю их работы по анализам воды, отбираемой на выходе из фильтра в соответствии с объемом химконтроля.

Несколько раз в смену необходимо выпускать скопившийся в фильтрах воздух путем открытия воздушника, а также следить за перепадом давления на фильтре.

Производительность механического и анионитового фильтра регулируется задвижкой на выходе воды из фильтра, задвижка на входе воды в фильтр открывается полностью.

При автоматическом регулировании производительности задвижки на входе и выходе воды из фильтра открываются полностью.

Для отключения фильтра на регенерацию или промывку необходимо закрыть задвижки на входе и выходе воды из него и сбросить давление через воздушник.

При проведении взрыхления или промывки необходимо через каждые 2-3 минуты отбирать пробы воды на выходе из фильтра, по которым контролируется отсутствие выноса фильтрующего материала, и определять конец взрыхления.

Для предотвращения ухудшения качества обработанной воды во время регенерации фильтра необходимо тщательно проверять плотность закрытия задвижек на выходе воды регенерируемого фильтра, а на работающих или находящихся в резерве фильтрах плотность закрытия задвижек на входе регенерационного раствора.

Пропуск регенерационного раствора необходимо производить при постоянном давлении на фильтре и не менее 0,2 атм. и для обеспечения полноты регенерации ионита по всему объему, но не выше 0,5 атм. и во избежание срыва эжекции, и попадания воды в мерник реагента (опасно при работе с кислотой). Скорость пропуска регенерационного раствора устанавливается задвижками на входе воды в эжектор и выходе регенерационного раствора из фильтра.

Перед включением фильтра в работу из резерва его необходимо отмыть в дренаж до кислотности на 0,1-0,15 ммоль/дм3 больше кислотности работающего фильтра и жесткости не более 3 мкмоль/дм3.

Перед отмывкой фильтр нужно заполнить водой, предварительно открыв воздушник. После того, как из воздушника пошла вода, закрыть его и открыть задвижку нижнего дренажа. При отмывке фильтра каждые 10 минут контролировать кислотность и жесткость. После отмывки фильтра закрыть задвижку нижнего дренажа и открыть задвижку выхода Н-катионированной воды.

Обслуживание Н-катионитовых фильтров во время работы.

Контроль за работой Н-катионитовых фильтров по “проскоку” иона натрия (Na+) в фильтрат. При появлении гидратной щелочности более 50 мкгэкв/л в фильтрате анионитовых фильтров Н-катионитовые фильтры отключают на регенерацию.

Во время работы фильтра следить за выносом материала, за показаниями манометров.

Восстановление обменной емкости Н-катионитовых фильтров.

Взрыхление фильтров производится Н-катионированной водой по обратному току процесса фильтрования.

Фильтр перед взрыхлением должен быть заполнен водой.

Для взрыхления фильтра необходимо:

— проверить, открыта ли задвижка на коллекторе верхних дренажей; если закрыта, открыть;

— открыть воздушник;

— плавно открыть задвижку на линии входа взрыхляющей воды на фильтр.

Взрыхление производить в течение 30 минут. Следить, чтобы не было выноса материала, вынос мелочи желателен.

По окончании взрыхления закрыть задвижки в обратной последовательности.

Отмывка Н-катионитового фильтра производится Н-катионированной водой. Отмывочные воды с Н-фильтра содержат высокую концентрацию кислоты.

Отмывку Н-фильтра производить до кислотности на 0,2-0,25 ммоль/дм3 выше, чем на работающем Н-фильтре, если фильтр ставится в резерв, и на 0,10-0,15 ммоль/дм3 – в работу.

Обслуживание анионитовых фильтров.

1. Включение в работу.

Если анионитовый фильтр перед включением в работу находился в резерве, его необходимо доотмыть до гидратной щелочности (по фенолфталеину) не более 50 мкмоль/дм3, содержания кремнекислоты не более 0,1 мг/дм3, жесткости не более 3 мкмоль/дм3. Отмывку производить декарбонизированной водой, отрегулировав дренажной задвижкой давление 0,8-1,0 атм.

Для отмывки необходимо:

— открыть воздушник, открыть задвижку на входе воды. Когда из воздушника пойдет вода, закрыть его;

— открыть задвижку нижнего дренажа.

По окончании отмывки закрыть дренажную задвижку и открыть выход обессоленной воды в коллектор.

Контроль качества воды при отмывке вести через каждые 10-15 мин.

2. Обслуживание во время работы.

Во время работы анионитовых фильтров необходимо следить за качеством выдаваемой воды по щелочности, кремнесодержанию и жесткости; за нагрузкой фильтра, чтобы была не меньше 30 т/час, оптимальная нагрузка 50-60 т/час; за отсутствием выноса анионита.

Для контроля за выносом установлена “ловушка” на линии обессоленной воды после анионитовых фильтров.

При достижении содержания кремнекислоты 1,0 мг/дм3 фильтр необходимо отключить на регенерацию.

3. Взрыхление.

Взрыхление анионитового фильтра производится отмывочными водами после регенерации анионитовых фильтров.

Отмывочные воды анионитовых фильтров собирают в бак, установленный на верхнем уровне.

Для проведения взрыхления необходимо:

— открыть задвижку на линии взрыхления из бака;

— открыть воздушник и медленно открыть задвижку входа взрыхляющей воды в фильтр;

— при появлении воды из воздушника, закрыть его и открыть задвижку верхнего дренажа и отрегулировать расход воды 60-70 м/час.

Следить, чтобы не было выноса материала. Взрыхление производить до опустошения бака.

4. Регенерация.

Регенерация анионитовых фильтров производится в две стадии 2-4,0 % раствором щелочи.

Регенерационный раствор готовится на обессоленной воде.

При проведении регенерации щелочные воды сбрасываются в баки щелочных вод № 1 и 2, из них в бакнейтрализатор ХВО-1.

Для проведения регенерации необходимо:

открыть выход и вход воды на эжектор щелочи;

— открыть задвижку входа регенерационного раствора в фильтр;

— открыть на фильтре задвижку на линии взрыхления;

— открыть задвижку на линии сброса воды в баки щелочных вод;

— включить насос щелочных вод, нагнетательную задвижку открыть полностью, т.к. расход воды на регенерацию ограничен диафрагмой и должен быть 23-30 т/час;

— открыть подачу щелочи на эжектор, концентрацию отрегулировать по концентратомеру.

При появлении на выходе 0,6-0,8%-ного раствора щелочи закрыть подачу щелочи, отключить насос, закрыть все задвижки.

Отмывка фильтра производится по мере необходимости щелочной воды на нейтрализацию.

5. Отмывка.

Отмывка производится декарбонизированной водой, отрегулировав задвижкой давление 0,8-1,0 атм.

Отмывочные воды сначала сбрасываются в бак щелочных вод. После заполнения последнего воды подаются в бак взрыхления анионитовых фильтров.

Отмывку производить до гидратной щелочности не более 50 мкмоль/дм3, кремнесодержания 0,1 мг/дм3, жесткости не более 5 мкмоль/дм3. Если фильтр ставится в резерв, отмывку производить до гидратной щелочности 100-150 мкмоль/дм3.

5.2.2 Технико-экономическое обоснование стационарной станций очистки дренажно-сбросных вод, размещенной в месте выпуска в водный объект

Для определения себестоимости 1 м3 очищенной воды необходимо знать полные капиталовложения и годовые эксплуатационные затраты по всем сооружениям. К числу таких сооружений относится:

— аккумулирующая ёмкость;

— установка массообменного насоса;

— насосная станция;

— УФС;

— реактор физико-химической очистки;

— реагентное хозяйство;

— ионитовые фильтра первой ступени;

— ионитовые фильтра второй ступени;

— блок УФЛ;

— площадка для складирования осадка (рис. 5.3).

Подсчёт общих капиталовложений по рассматриваемому варианту и отчислений на амортизацию проводили в соответствии с УПВС 01.01.2019 [73] (табл. 5.1).

Норма отчислений на амортизацию от суммы неучтенных затрат и сооружений применяется по следующему значению и исчисляется как:

R = ∑Ca / ∑K = 4044,81 / 57783 = 0,07.

Затраты на текущий ремонт составляют:

Зт.р. = 0,01∙К = 0,01∙57783 = 577,83 тыс. руб./год.

Содержание обслуживающего персонала станции водоочистки ведется в табличной форме.

Таблица 5.1 – Строительная стоимость водоочистных сооружений и годовые отчисления на амортизацию, и текущий ремонт

№ п/п Сооружения Кол-во Стоимость ед. изм., тыс. руб. Строительная стоимость
сооружений,
Кт тыс. руб.
Норма
строительных отчислений
Сумма
годовых отчислений на аморт.
С, тыс. руб
1 Аккумулирующая емкость 2000 м3 2 9100 18200 0,07 1274
2 Установка массо-обменного насоса 2 1300 2600 0,07 182
3 Насосная станция 1 6421 6421 0,07 449,47
4 УФС 1 2706 2706 0,07 189,42
5 Реактор физикохимической очистки 4 2187 8748 0,07 612,36
6 Реагентное хозяйство 1 1800 1800 0,07 126

Продолжение таблицы 5.1

№ п/п Сооружения Кол-во Стоимость ед. изм., тыс. руб. Строительная стоимость
сооружений,
Кт тыс. руб.
Норма
строительных отчислений
Сумма
годовых отчислений на аморт.
С, тыс. руб
7 Ионитовые фильтры первой ступени 12 592 7104 0,07 497,28
8 Ионитовыефильтры второй ступени 12 592 7104 0,07 497,28
9 Блок УФЛ 1 600 600 0,07 42
10 Площадка для складирования осадка 2 1250 2500 0,07 175
Всего 57783 4044,81

Затраты на электроэнергию составят:

Зэ = jNp ∙ 153 ∙ T ∙ σ = 1,03 ∙ 128 ∙ 153 ∙ 24 ∙ 5,5 = 2662640,64 руб.,

где j = 1,03 – коэффициент, учитывающий расходы на вспомогательные материалы; Np – мощность рабочих агрегатов, кВт; T – количество часов работы агрегатов в сутки; σ – 4,15 рубля 1кВт ∙ час стоимость электроэнергии.

Таблица 5.2 – Эксплуатационные затраты


п/п
Статьи затрат Сумма,
тыс. руб.
2 Отчисления на текущий ремонт 577,83
3 Стоимость электроэнергии 2662,641
4 Итого прямых эксплуатационных затрат 3240,471
5 Прочие неучтенные затраты, 10% 324,05
6 Амортизационные отчисления 4044,81
7 Всего (Ск) 7609,331

Себестоимость 1 м3 очищенной воды составляет:

Sb= Ck ∙ 1000 / ∑Qгод = 7609,331 ∙ 1000 / 26306055 = 0,29 руб.

Таблица 5.3 – Технико-экономические показатели системы очистки ДСВ


п/п
Наименование
показателей
Обозначения Ед. измерения Значения
1 Годовая производительность системы ОДС Qг тыс. м3 26296,875
2 Строительная стоимость К тыс. руб. 57783
3 Годовые эксплуатационные затраты Сг тыс. руб. 7609,331
4 Проектная себестоимость Sb руб./м3 0,29

Таблица 5.4 – Технико-экономические показатели стационарной станции очистки ДСВ

Наименование статей Затраты, тыс. руб./год
Капитальные вложения
Аккумулирующая емкость 2000 м3 18200
Установка массообменного насоса 2600
Насосная станция 6421
УФС 2706
Реактор физико-химической очистки 8748
Реагентное хозяйство 1800
Ионитовые фильтры первой ступени 7104
Ионитовые фильтры второй ступени 7104
Блок УФЛ 600
Площадка для складирования осадка 2500
Строительная стоимость сооружений 57783
Амортизационные отчисления (7 % ) 4044,81
Эксплуатационные расходы
Отчисления на текущий ремонт 577,83
Стоимость электроэнергии 2662,641
Итого эксплуатационных затрат 3240,471
Прочие неучтенные затраты, 10 % 324,05
Всего приведённых затрат:
а) всего тыс. руб. 7609,331
б) на 1 м3 очищенной воды, руб. 0,29
Годовая производительность станция, тыс. м3 26296,875

Расчеты показали, что стоимость одной станции составляет 57,783 млн рублей. Учитывая, что в Семикаракорском районе 7 выпусков, то строительство таких станций обойдётся бюджету в примерно в 404,5 млн рублей и отторжения 0,65 км2 территории на одну станцию очистки. Расчёты показывают нецелесообразность сооружения стационарных станций.

5.3 Рекомендации по реконструкции коллекторных сооружений

Используя классические подходы к вопросу конструкции коллекторов открытого типа нами рекомендуется для укрепления откосов коллекторов и препятствованию роста влаголюбивой растительности, приводящей к заилению каналов, укреплять коллектора по типу ГКНТ (габионные конструкции насыпного типа) (рис. 5.9).

word image 98 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.9 – Обустройство боковых откосов коллекторов из габионов

Дно коллектора рекомендуется выстилать гидроизоляционным материалом (выделено красным), препятствующим фильтрации стока в грунтовые воды и восходящим потокам грунтовых вод. Придонную часть бокового откоса рекомендуется отделить геотекстилем, способствующим фильтрованию восходящих потоков ГВ (рис. 5.10).

word image 99 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.10 – Схема рекомендуемой реконструкции открытого коллектора

В местах смыкания дрен и коллектора дренажный сток должен проходить через геотекстиль, подвергаясь фильтрации.

Для предотвращения кольматации габионов коллектора рекомендуется промывка в начале и конце поливного сезона.

Для коррекции химического состава дренажно-сбросных вод рекомендуется в месте схождения коллекторов II порядка в коллектор I порядка соорудить бассейн-накопитель в потоке (рис. 5.11). На выходе из бассейна накопителя в коллектор предусматривается переливная перегородка, представляющая собой фильтрационную кассету. Схема съёмной фильтрационной кассеты, установленной на выходе из бассейна-накопителя, представлена на рисунке 5.12. Подобная конструкция позволит предотвратить переполнение бассейна с одной стороны, и проводить фильтрацию воды в потоке – с другой.

Одновременно с этим для коррекции химического состава воды в коллекторе вода из бассейна периодически закачивается насосом в мобильную станцию очистки и в очищенном виде возвращена в коллектор, способствуя разбавлению и опреснению потока.

word image 100 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.11 – Схема размещения бассейна-накопителя
дренажного стока для последующей очистки

word image 101 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.12 – Съёмная фильтрационная кассета

5.4 Мобильная установка очистки дренажных и поверхностных вод

Поверхностные и дренажные стоки из бассейна-накопителя по всасывающему трубопроводу поступают в мобильную очистную установку.

Мобильная очистная установка размещается на базе полуприцепа (рис. 5.13).

word image 102 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.13 – Принципиальная схема мобильной станции очистки ДСВ

Мобильная очистная установка состоит из одной комплектной трехступенчатой технологической линии.

Первой ступенью очистки является механический фильтр, второй ступенью ионитовые фильтры, третьей ступенью является ультрафиолетовое обеззараживание очищенного стока.

Для подачи очищаемого стока из канала используется центробежный насос, установленный непосредственно на полуприцепе. Равномерная подача сточных вод обеспечивается совместной работой насоса и частотного преобразователя. Центробежный насос подает очищаемый сток на механический фильтр типа AZUD, после чего очищенный сток от механических примесей поступает на ионитовые фильтры на которых происходит удаление растворенных загрязняющих веществ. Далее очищенный сток обеззараживается и сбрасывается в дренажный канал с целью разбавления и снижения концентраций загрязняющих веществ в дренажном стоке.

Описание и принцип работы мобильной установки очистки дренажно-сбросных вод.

Мобильная установка выдвигается на подготовленную площадку, расположенную на бровке канала. Полуприцеп (1) выставляется в горизонтальное положение при помощи выдвижных опор (2) и отцепляется от тягача. Из ящика (3) достаются шланги в виде пожарных рукавов. На один край пожарного рукава крепится сетчатый фильтр с обратным клапаном, второй конец рукава крепиться к всасывающему патрубку насосного агрегата (4) расположенному в специальном контейнере (5) прикрепленном под днищем прицепа. Напорный трубопровод насосного агрегата подключается к входной магистрали механического фильтра (7). Пройдя систему механической очистки вода из через выходную магистраль механических фильтров по напорному трубопроводу (8) поступает в верхнюю распределительную систему (9) ионитовых фильтров первой ступени (10). Пройдя фильтрующею загрузку вода, собирается нижней распределительной системой и по водоподъёмной трубке подается в напорный распределительный трубопровод (11). Пройдя первую ступень ионитовой очистки (10) по напорно-распределительному трубопроводу (11) вода подается в верхнюю распределительную систему (12) второй ступени ионитовых фильтров (13). Пройдя фильтрующую загрузку ионитовых фильтров второй ступени, вода собирается нижней распределительной системой и по водоподъемной трубки подается в сборный отводящий трубопровод (14). Проходя по сборному отводящему трубопроводу (14), вода поступает в расположенную на нем ультрафиолетовую лампу (15), где происходит ее обеззараживание. Далее очищенная вода через подключённый пожарный рукав к отверстию (16) возвращается в коллекторно-дренажную сеть.

Промывка механических фильтров (7) ведется в автоматическом режиме обратным током воды. Промывная вода по сбросному коллектору (17) отправляется в приемный бак (18), расположенный под днищем полуприцепа (1). Ионитовые фильтры первой (10) и второй (13) ступени регенерируются на стационарной станции. Для возможности замены ионитовых фильтров первой (10) и второй (13) ступени очистки и отправки их на регенерацию необходимо выполнить следующие технологические действия:

1. Отсоединить соединительный фланец (19) на напорном трубопроводе (8) после механического фильтра (7).

2. Отсоединить соединительный фланец (20) на сборном отводящем трубопроводе (14).

3. Расстопорить встроенную передвижную платформу (21) и сместить ее к левому борту при помощи электромоторов.

4. Далее производится снятие, и замена ионитовых фильтров, после чего они отправляются на регенерацию.

При замене фильтров на стационарной станции энергоснабжение осуществляется от городской энергосистемы. В полевых условиях энергоснабжение мобильной установки производится от автономной солнечной электростанции, установленной непосредственно на мобильной установке. В походном положении солнечная энергосистема находится в сложенном состоянии. По прибытии на подготовленную площадку для очистки дренажного стока солнечная энергосистема разворачивается и включается в работу.

Солнечные панели (23) укреплены на жёсткой раме, которая подключена к гидравлическим домкратам (22). Для поднятия солнечных панелей (23) на расчётный угол и необходимую сторону нужно выдвинуть штанги гидравлического домкрата (22) при помощи вращения шнекового механизма. После установки солнечных панелей в рабочее состояние, необходимо включить тумблер питания находящийся в распределительном шкафу, установленном в отсеке оператора.

Механический фильтр типа AZUD.

Система AZUD включает фильтрующие элементы, состоящие из дисков, на поверхности которых имеются желобки, с помощью которых осуществляется глубокая очистка (рис. 5.14). Это позволяет задерживать частицы, размер которых выше требуемого порога фильтрации.

Диски с желобками AZUD обеспечивают поверхностную и глубинную фильтрацию, что позволяет достичь максимальную точность и высокое качество фильтрации. Желобки задерживают частицы на всей своей поверхности.

word image 1064 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.14 – Фильтрующие диски системы AZUD

Благодаря эффекту AZUD HELIX значительно сокращается число промывок и минимизируется потребление воды.

Лопасти этого элемента придают воде, поступающей в фильтр, центробежное движение (рис. 5.15). За счет этого движения предотвращается контакт большей части твердых частиц, имеющихся в качестве взвеси в воде, с фильтрующим элементом, благодаря чему снижается частота необходимых промывок фильтра.

word image 103 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.15 – Лепестковый элемент HELIX

Фильтроцикл системы делится на две стадии, которые протекают одновременно в различных фильтрокомплектах системы, и называются – стадия фильтрации и стадия промывки.

В процессе фильтрации вода из входной магистрали (входного коллектора) поступает через клапаны обратной промывки в фильтры, составляющие систему фильтрации, от входа по одной магистрали (рис. 5.16).

word image 104 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.16 – Принцип работы механического фильтра

Стадия фильтрации.

Попав в фильтр, вода попадает на HELIX-элемент, который создает центробежное вращение воды, что предотвращает контакт большей части твердых частиц с фильтрующим элементом. Глубинная фильтрация осуществляется с помощью дисков. Отфильтрованная вода, прошедшая через все фильтры фильтрокомплекта, собирается в выходном коллекторе и через него подается на дальнейшую очистку.

Стадия обратной промывки.

Начало процесса обратной промывки происходит тогда, когда Блок управления активирует цикл обратной промывки в соответствии с одной из четырех возможных команд: на основании существующего в системе дифференциального давления, в соответствии с запрограммированной частотой промывок, путём прямого нажатия соответствующей клавиши или на основании внешнего сигнала.

Обратная промывка происходит последовательно.

По команде, подаваемой из Блока управления, замыкается контакт, который подает напряжение на соленоид ЧПУ, отвечающий за активацию обратной промывки первого фильтрокомплекта; соленоид преобразует электрический сигнал в гидравлическое усилие, приводящее к подаче воды в камеру клапана обратной промывки (рис. 5.17).

word image 105 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.17 – Принцип промывки механического фильтра

Стадия промывки.

Посредством подачи воды в камеру 3-х ходового клапана перекрывается подача воды в фильтр, и фильтр соединяется с дренажным коллектором, так начинается процесс обратной промывки.

Вода, прошедшая через остальные фильтры, пройдя выходной коллектор, попадает в фильтр с обратной стороны за счет дифференциального давления, возникающего с обоих концов фильтрующего элемента.

Вся имеющаяся гидравлическая сила используется для преодоления давления, оказываемого пружиной на картридж с дисками, с тем, чтобы разжать диски, поднимая поршень картриджа (рис. 5.18).

word image 106 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.18 – Поршень с пружиной

Разжатие дисков обеспечивает их свободное вращение за счет тангенциальной подачи воды из трубы, которая, в свою очередь, является структурным каркасом для фильтрующего картриджа (рис. 5.19).

Правильное распределение форсунок на подающей трубе, а также геометрически рассчитанное их расположение обеспечивают подачу воды на диски по касательной, что заставляет их вращаться и позволяет полностью удалять твердые частицы, задержанные дисками. Частицы грязи проходят через клапан обратной промывки и удаляются через дренажный коллектор фильтра механической очистки.

word image 1065 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.19 – Нижняя часть фильтрующего элемента

Когда процесс обратной промывки первого фильтрокомплекта закончен, начинается обратная промывка следующего фильтрокомплекта, цикл продолжается до окончания промывки последнего фильтрокомплекта фильтрующей установки.

По окончании обратной промывки закрывается клапан дренажного выхода и открывается впускной клапан подачи воды в фильтр из входного трубопровода со стороны последнего фильтрокомплекта системы фильтрации, таким образом, восстанавливаются начальные условия фильтрации, и вся установка готова к выполнению стадии фильтрации.

Промывная вода по трубопроводу поступает в приемный бак, расположенный под днищем полуприцепа.

Очищенная от механических примесей вода поступает на второй блок очистки, состоящий из фильтров засыпного типа.

Фильтр засыпного типа состоит из следующих основных элементов.

1 Корпус. Корпус представляет собой цилиндр из стеклопластика с куполообразным верхом и дном. Такая форма оптимальна для обеспечения гидравлических характеристик фильтра. В верхней части расположена горловина, через которую осуществляется сборка загрузка фильтрующего материала.

2 Верхний распределитель. Верхний распределитель предназначен для равномерного распределения потока воды и предотвращения попадания мелких частиц фильтрующей среды в управляющий клапан и трубопроводы.

3 Водоподъемная трубка. Водоподъёмная трубка предназначена для подачи воды их нижней части фильтра к управляющему клапану.

4 Фильтрующая среда. Фильтрующая среда может быть различной, в зависимости от назначения фильтра. Её задача, удалить из воды вредные примеси. Это может быть железо, марганец, соли жёсткости, хлор, нитраты, кальций, различные взвешенные вещества и т.д.

5 Гравийная подложка. Гравийная подложка предназначена для предотвращения попадания крупных частиц фильтрующей среды в водоподъёмную трубку.

6 Нижний распределитель. Нижний распределитель предназначен для предотвращения попадания мелких частиц фильтрующей среды в водоподъёмную трубку.

Исходя, из химического состава очищаемой воды на мобильной станции необходимо установить два вида ионитовых засыпных фильтров.

Первым устанавливается блок катионитовых фильтров, предназначенных для удаления из воды положительно заряженных ионов, превышающих предельно допустимые концентрации.

В процессе эксплуатации фильтров необходимо следить за качеством поступающей на них воды. Режим предварительной механической очистки должен обеспечивать достаточную прозрачность воды. Температура воды не должна превышать 35 … 40 °С во избежание пептизации катионита.

Для полноты использования рабочей емкости катионита целесообразно поддерживать скорость фильтрования 15 … 20 м/ч. При малых скоростях фильтрования (< 5 м/ч) ухудшается гидродинамика работы фильтра (неравномерность фильтрования, «пристенный эффект», т.е. фильтрование вдоль стенок корпуса фильтра). Верхний предел скорости определяется потерей напора воды в фильтре, а также сокращением продолжительности рабочего цикла. Последний должен быть не менее 8 часов. Катионитные фильтры отключаются на регенерацию, когда в умягченной воде появляется жесткость, превышающая 0,035 мг-экв/кг.

После прохождения первой ступени ионитовых фильтров очищаемая жидкость поступает на вторую ступень очистки. В качестве второй ступени на мобильной очистной станции необходимо использовать анионитовые засыпные фильтры. Анионитовые засыпные фильтры предназначены для удаления из воды отрицательно заряженных ионов, превышающих предельно допустимые концентрации.

Анионирование воды ведется в целях замены удаляемых анионов на ион гидроксила. При сочетании ОН-анионирования с Н-катионированием происходит удаление из воды как анионов, так и катионов в обмен на ионы ОН и Н+, т.е. осуществляется химическое (ионитное) обессоливание воды. При фильтровании через слой анионита осуществляется сорбция анионов согласно реакциям:

ROH + Cl ↔ RCl + OH;

2ROH + SO42– ↔ R2SO4 + 2OH.

Согласно ряду селективности, в анионитовом фильтре сначала проскакивают в фильтрат ионы Сl, поэтому время выхода на регенерацию этого фильтра сопоставляют с концентрацией хлорид-ионов.

После прохождения ионитовых фильтров очищенная вода проходит обеззараживание на ультрафиолетовой лампе.

Ультрафиолетовая лампа на мобильной станции очистки дренажного стока для упрощения обслуживания устанавливается в отсеке оператора.

Ультрафиолетовые стерилизаторы работают следующим образом: за счёт нагнетаемого насосом давления вода попадает в стерилизатор, обеззараживается в нем, а затем вместе с частицами коагулированных микроорганизмов оказывается в проточном фильтре, где очищается механическим способом.

УФ-лампа для очистки воды расположена внутри колбы, выполненной из кварцевого стекла. Ультрафиолетовое излучение, проходя через это стекло, воздействует на жидкость, циркулирующую между внутренней и внешней колбами, убивая живые микроорганизмы, находящиеся в ней.

Для оценки эффективности ультрафиолетового стерилизатора по обеззараживанию воды используют единицу измерения, именуемую мкВт∙с/см2. Иначе ее называют летальной дозой. Различным типам микроорганизмов для гибели требуются разные объемы ультрафиолетового излучения.

Как правило, для большинства бактерий смертельной является доза 4000–20000 мкВт∙с/см2. исходя из данных параметров и выбирается УФ-лампа для обеззараживания очищенного дренажного стока.

Обеззараживание с помощью УФ-лампы для воды считают наиболее чистым способом обработки жидкости, поскольку ультрафиолетовые лучи являются природным излучением, а оказать негативное влияние на человеческий организм они могут только в случае длительного и непосредственного воздействия. Кроме того, подобного рода очистка воды не меняет ее физикохимических качеств.

За счёт УФ-лампы для воды уничтожается большая часть патогенных микроорганизмов, что свидетельствует об универсальности данного способа обработки жидкости. Большей эффективностью обладает, пожалуй, только озонирование. Впрочем, если вода не населена какими-либо устойчивыми к воздействию бактериями, то именно ультрафиолетовое излучение считается оптимальным способом обработки, в том числе по причине своей экономичности в сравнении с озонированием и прочими дорогостоящими технологиями очистки.

Одним из важнейших аспектов использование мобильной установки для очистки дренажного стока является её энергонезависимость.

В качестве альтернативного энергоснабжения для мобильной установки используются солнечные батареи, которые расположены на крыше полуприцепа.

5.4.1 Технико-экономическое обоснование использования мобильной станции

Для определения себестоимости 1 м3 очищенной воды необходимо знать полные капиталовложения и годовые эксплуатационные затраты по всем сооружениям. К числу таких сооружений относится:

— полуприцеп термобутка;

— заливной бак;

— механический фильтр;

— сбросной бак;

— блок ионитовых фильтров первой ступени;

— блок ионитовых фильтров второй ступени;

— насосный агрегат;

— солнечная электростанция;

— блок УФЛ;

— площадка для разворота полуприцепа;

— станция регенерации ионитов (рис. 5.13).

Подсчет общих капиталовложений по варианту и отчислений на амортизацию сводится в таблицу 5.5.

Норма отчислений на амортизацию от суммы неучтенных затрат и сооружений применяется по следующему значению и исчисляется как:

R = ∑Ca / ∑K = 1650,6 / 26340 = 0,07

Затраты на текущий ремонт составляют:

Зт.р. = 0,01 ∙ К = 0,01 ∙ 26340 = 263,4 тыс. руб./год.

Содержание обслуживающего персонала станции водоочистки ведется в табличной форме.

Таблица 5.5 – Строительная стоимость сооружений и годовые отчисления на амортизацию, и текущий ремонт

№ п/п Сооружения Кол-во Стоимость
ед. изм., тыс. руб.
Строительная стоимость
сооружений, Кт, тыс. руб.
Норма
строительных отчислений
Сумма годовых отчислений на аморт., С, тыс. руб.
1 Полуприцеп термобутка 2500 2 5000 0,07 350
2 Заливной бак 0,2 м3 30 2 60 0,07 4,2
3 Механический фильтр azud 600 4 2400 0,07 168
4 Сбросной бак 0,4 м3 40 2 80 0,07 5,6
5 Блок ионитовых фильтров первой ступени 40 18 640 0,07 44,8
6 Блок ионитовых фильтров второй ступени 40 16 640 0,07 44,8
7 Насосны агрегат 60 2 120 0,07 4,2
8 Солнечная электростанция 5 кВт 1800 2 3600 0,07 126
9 Блок УФЛ 600 2 1200 0,07 42

Продолжение таблицы 5.5

№ п/п Сооружения Кол-во Стоимость
ед. изм., тыс. руб.
Строительная стоимость
сооружений, Кт, тыс. руб.
Норма
строительных отчислений
Сумма годовых отчислений на аморт.,
С, тыс. руб.
10 Площадка для разворота полуприцепа 300 2 600 0,07 21
11 Станция регенерации ионитов 12000 1 12000 840
26340 1650,6

Затраты на электроэнергию составят:

Зэ = jNp ∙ 153 ∙ T ∙ σ = 1,03 ∙ 10 ∙ 153 ∙ 24 ∙ 0 = 0 руб.,

где j = 1,03 – коэффициент, учитывающий расходы на вспомогательные материалы; Np – мощность рабочих агрегатов, кВт; T – количество часов работы агрегатов в сутки; σ – 4,15 рубля 1 кВт∙час стоимость электроэнергии.

Таблица 5.6 – Эксплуатационные затраты


п/п
Статьи затрат Сумма,
тыс. руб.
2 Отчисления на текущий ремонт 263,4
3 Стоимость электроэнергии 0
4 Итого прямых эксплуатационных затрат 263,4
5 Прочие неучтенные затраты 26,34
6 Амортизационные отчисления 1650,6
Всего (Сk) 1940,34

Себестоимость 1 м3 очищенной воды составляет:

Sb= Ck ∙ 1000 / ∑Qгод = 1940,34 ∙ 1000 / 26306055 = 0,07 руб.

Таблица 5.7 – Технико-экономические показатели системы очистки ДСВ

№ п/п Наименование показателей Обозначения Ед. изм. Значения
1 Годовая производитель­ность системы ОДС Qг тыс. м3 26296,875
2 Строительная стоимость К тыс. руб. 26340
3 Годовые эксплуатационные затраты Сг тыс. руб. 1940,34
4 Проектная себестоимость Sb руб./м3 0,07

Таблица 5.8 – Технико-экономические показатели мобильной станции очистки ДСВ (расчёт на 2 полуприцепа)

Наименование статей Затраты, тыс. руб./год
Капитальные вложения
Полуприцеп термобутка 5000
Заливной бак 0,2 м3 60
Механический фильтр azud 2400
Сбросной бак 0,4 м3 80
Блок ионитовых фильтров первой ступени 640
Блок ионитовых фильтров второй ступени 640
Насосный агрегат 120
Солнечная электростанция 5 кВт 3600
Блок УФЛ 1200
Площадка для разворота полуприцепа. 600
Станция регенерации ионитов 12000
Строительная стоимость мобильной станции 26340
Амортизационные отчисления 1650,6
Эксплуатационные расходы
Отчисления на текущий ремонт 263,4
Стоимость электроэнергии 0
Итого эксплуатационных затрат 263,4
Прочие неучтенные затраты, 10 % 26,34
Всего приведённых затрат:
а) всего тыс. руб. 1940,34
б) на 1 м3 очищенной воды, руб. 0,074
Годовая производительность станция, тыс. м3 26296,875

5.5 Экспериментальные данные по очистке ДСВ на опытной мобильной установке

В лабораторных условиях была собрана опытная мобильная установка – прототип мобильной очистной станции, на которой осуществлена очистка дренажно-сбросных вод, отобранных на канале МКЛ-7 Семикаракорского района (рис. 5.20).

На основании экспериментальных данных по очистке воды через опытную мобильную установку, при исходной минерализации очищаемой воды, отобранной в коллекторе МКЛ-7 2370 мг/дм3, установка обеспечивает снижение минерализации в 2,3 раза, содержания хлоридов, сульфатов на 70 %, удаления гидрокарбонатов, нитритов, нитратов на 100 %, фосфатов на 50 %, кальция на 40 %, регулирование рН на уровне 7,0-7,5 (табл. 5.9).

word image 107 Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем

Рисунок 5.20 – Схема опытной мобильной установки очистки ДСВ:
1 – насос; 2 – дисковый механический фильтр; 3 – ионообменные
фильтры; 4 – заливной бак насосного агрегата; 5 – бак приёма
промывной воды; 6 – всасывающая линия; 7 – линия очищенной
воды; 8 – заливная линия; 9 – линия отвода промывной воды

Таблица 5.9 – Результаты количественного химического анализа воды из коллектора МКЛ-7 (дата отбора 11.12.2019 г.)

Исследуемый
показатель
Единицы
измерения
Вода из канала МКЛ-7
До очистки После очистки
рН ед. рН 7,70 7,5
Взвешенные вещества мг/дм3 15,3 1,2
Сухой остаток мг/дм3 2370 1032,76
Хлориды мг/дм3 283 85,75
Сульфаты мг/дм3 965 292
Гидрокарбонаты мг/дм3 412 н/о
Кальций мг/дм3 212 132
Магний мг/дм3 77,8 77,8

Продолжение таблицы 5.9

Исследуемый
показатель
Единицы
измерения
Вода из канала МКЛ-7
До очистки После очистки
Жесткость ммоль/дм3 17,00 13,00
Аммония ион мг/дм3 0,113
Нитриты мг/дм3 0,028
Нитраты мг/дм3 0,56
Фосфаты мг/дм3 0,316 0,159
Фосфор фосфатов мг/дм3 0,104 0,052
Железо общее мг/дм3 0,068
Медь мг/дм3 н/о
АПАВ мг/дм3 н/о
Цинк мг/дм3 н/о
Нефтепродукты мг/дм3 0,019
Натрий+калий (расчёт) мг/дм3 428 398

Полученные экспериментальные результаты подтверждают эффективность очистки ДСВ по рекомендуемой технологии. Для получения более достоверных результатов считаем необходимым продолжить данную работу и опробовать опытную мобильную установку в полевых условиях на любом их исследуемых коллекторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ состояния природных водных объектов показал, что концентрации веществ имеют высокие значения в створах выше 500 м выпуска ДСВ (фоновые концентрации), что позволяет утверждать, что на состояние водных объектов оказывает влияние поверхностный сток со всей водосборной площади и подземное питание минерализованными сульфатными грунтовыми водами. Последнее обстоятельство объясняет высокие концентрации сульфатов во всех поверхностных водных объектах. Поскольку в целом грунтовые воды в Семикаракорском районе, отличающиеся повышенной минерализацией (2,5-3,5 г/дм3), обеспечивают подземное питание поверхностных водных объектов, то и воды последних также характеризуются повышенными значениями минерализации, колеблющимися в течение года.

Проведенная оценка качества природной воды по коэффициенту предельной загрязненности свидетельствует о низкой самоочищающей способности водных объектов, об относительном постоянстве гидрохимической обстановки на водных объектах.

Установлено, что естественный природный фон поверхностных и подземных (грунтовых) вод характеризуется повышенной минерализацией и жесткостью. Следовательно, нормативы качества природной воды, соответствующие ПДК для водных объектов рыбохозяйственного значения, не могут быть достигнуты из-за воздействия естественных природных факторов, не поддающихся регулированию, что необходимо учитывать при установлении НДС.

С целью снижения уровня антропогенного воздействия на малые реки Семикаракорского района – приёмники ДСВ необходимо изучить гидрологические и морфометрические характеристики водных объектов при наихудших условиях, которые позволят экологически обосновать концентрации веществ в ДСВ, допустимые к отведению в водные объекты.

В Семикаракорском районе Ростовской области эксплуатируется открытая коллекторно-дренажная сеть в земляном русле, поэтому состав дренажно-сбросных вод формируется за счёт собственно дренажного стока с орошаемых участков и питания сульфатными грунтовыми водами.

Исследование гидрохимических показателей ДСВ в открытых коллекторах показало, что минерализация дренажного стока вне поливного периода колеблется от 2,5 до 4,0 г/дм3, что обусловлено преимущественно подземным питанием высокоминерализованными грунтовыми водами. В течение поливного сезона минерализация ДСВ колеблется в интервале 1,2-1,6 г/дм3, а в коллекторе БГ-МС-4 не превышала 1,0 г/дм3, что объясняется реализацией природоохранных мероприятий при эксплуатации коллектора. Полученные результаты объясняются, на наш взгляд, промывкой коллекторов весной более пресной водой из НМК, проведением промывных режимов орошения, расчисткой коллектора БГ-МС-4, научно-обоснованными режимами полива, способствующими образованию минимальных объемов дренажного стока с мелиорируемых территорий.

Изучение водной вытяжки из почвы с орошаемых участков (верхний горизонт) показало, что в течение поливного периода исследуемый горизонт орошаемых участков, прилегающих к коллекторам ЛС-2 и МКЛ-7 в течение вегетационного периода остается незасоленным. Верхний горизонт орошаемых участков, прилегающих к коллекторам К-3 и ЦС (южный) в конце вегетационного (поливного) периода становится слабозасоленным.

Изучение процентного содержания гидрокарбонат-, хлориди сульфатионов токсичных солей показало превышение порога токсичности в течение всего поливного периода на всех орошаемых участках по содержанию хлорид-иона, что позволяет прогнозировать преимущественно хлоридный тип засоления. В конце поливного сезона на орошаемых участках, прилегающих к коллекторам К-3, МКЛ-7 и ЦС (южный), отмечается увеличение %-ного содержание ионов натрия, что свидетельствует о начале процесса осолонцевания и, как следствие, деградации почв.

Учитывая состояние коллекторно-дренажной сети в Семикаракорском районе РО, состава ДСВ, отсутствие свободных земель под сооружение стационарных станций очистки, с целью повышения экологической безопасности эксплуатации гидромелиоративных сооружений и снижения потерь орошаемой воды, необходимо осуществить реконструкцию открытой коллекторной сети, предусматривающую гидроизоляцию дна и укрепление откосов по габионному типу, сооружение водосборных бассейнов-накопителей в потоке жидкости для аккумуляции коллекторно-дренажного стока, последующую его очистку через съёмную фильтрационную кассету, устанавливаемую в потоке, для более глубокой коррекции состава ДСВ очистку через мобильную очистную станцию и в очищенном виде возврата в коллектор, способствуя разбавлению и опреснению потока.

При реконструкции гидромелиоративных сооружений необходимо запроектировать точки возврата очищенного дренажного стока в оросительную сеть, тем самым, минимизируя неоправданно высокие расходы воды в отводящих коллекторах и негативное воздействие на водные объекты.

К основным положительным качествам разработанного технического решения относятся:

1) природосберегающая конструкция коллекторной сети, способству­ющая повышению экологической безопасности эксплуатации гидротехни­ческих сооружений, отводящих дренажные и сбросные воды;

2) конструкция бассейна-накопителя, способствующая рациональному использованию водных ресурсов и снижению антропогенной нагрузки на природные среды;

3) модульный принцип мобильной установки, позволяющий менять производительность, не меняя принципиально её конструкцию;

4) вариативность по набору комбинаций очистки ДСВ, позволяющая выбрать режим работы станции;

5) отсутствие затрат электроэнергии при работе станции за счёт использования возобновляемого источника энергии солнца.

Вариативность по набору комбинации очистки вод и автономное энергопотребление позволяет рассматривать мобильную станцию, как испытательный объект для выполнения НИР по теме «Разработка технологии и технических решений по очистке коллекторно-дренажного и поверхностного стока с орошаемых площадей для обеспечения экологически безопасной эксплуатации мелиоративных систем»

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОНИКОВ

1. Ольгаренко, В. И. Основные направления совершенствования эксплуатации гидромелиоративных систем в современных условиях / В. И. Ольгаренко // Актуальные проблемы эксплуатации гидромелиоративных систем. – Новочеркасск, 1998. – С. 25-29.

2. Аладинская, А. Р. Охрана окружающей среды от негативного воздействия хозяйственной деятельности : монография / А. Р. Аладинская, Т. Ю. Анопченко, И. А. Афонина. – Новосибирск: СибА К, 2015. – 260 с.

3. Щедрин, В. Н. Основные правила и положения эксплуатации мелиоративных систем и сооружений, проведения водоучета и производства эксплуатационных работ / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев, В. В. Слабунов. – Ч. 1. Новочеркасск: Геликон, 2013. – 395 с.

4. Relationships between climate, topography, water use and productivity in two key Mediterranean forest types with different water-use strategies / D. Helman, Y. Osem, D. Yakir, I. M. Lensky [Electronic resource]. – Mode of access: http:sciencedirect.com/scien-ce/article/pii/S0168192316303732?via%3Dihub, 2018

5. Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель Ростовской области на период до 2020 года: отчет о НИР (гос. контракт № 77 от 10 мая 2012 г. с Минсельхозпродом Ростовской области) / ФГБНУ «РосНИИПМ»; рук.: Балакай Г. Т. – Новочеркасск, 2012. – 206 с. – Исп.: Андреева Т. П. [и др.].

6. Домашенко, Ю. Е. Моделирование и оценка поступления загрязняющих веществ в коллекторно-дренажный сток / Ю. Е. Домашенко, С. М. Васильев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. – 2016. – № 2(22). – С. 112-127. – Режим доступа: http:rosniipmsm.ru/dl _files/udb_files/udb13-rec414-field6.pdf.

7. Режим грунтовых вод, масштабы и причины техногенного подтопления населенных пунктов юга Ростовской области / О.Б. Барцев, Д.Н. Гарькуша, А.М. Никаноров и др. // Геополитика и экогеодинамика регионов. – 2014. – Т. 10, Вып. 2. –С. 415-422.

8. Белоусова, А. П. Качество подземных вод: Современные подходы к оценке. – М.: Наука, 2001. – 339 с.

9. Белоусова, А. П. Оценка защищенности подземных вод юга европейской части России / А.П. Белоусова, И.В. Агеева, Е.Э. Руденко // Водные ресурсы. – 2014. – № 2. – С. 131.

10. Влияние отходов животноводческого комплекса на грунтовые и поверхностные воды / А.Ю. Беляев, Р.Г. Джамалов, В.Л. Злобина и др. // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. – 2008. – № 4. – С. 331-337

11. Бессонов, О.А. Биогеохимический цикл тяжелых металлов в экосистеме Нижнего Дона / О.А. Бессонов и др. – Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1991. – 112 с.

12. Зубков, Е.А. Температурный режим грунтовых вод застроенных территорий юга Ростовской области / Е.А. Зубков, Д.Н. Гарькуша // Материалы VII Всерос. научн. конф. с элементами научной школы им. проф. М.К. Коровина «Творчество юных – шаг в успешное будущее» – Томск: Изд-во ТПУ, 2015. – С. 302-304.

13. Режим и качество грунтовых вод населенных пунктов юга Ростовской области и их вклад в загрязнение вод нижнего течения реки Дон / Е.А. Зубков, Д.Н. Гарькуша, О.Б. Барцев, А.М. Никаноров // Материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. «Экологические проблемы. Взгляд в будущее». – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2015. – С. 167-171.

14. Казакова, И.Г., Слинко, О.В. Проблема подтопления на территории России и возможные пути ее решения // Геоэкология. – 1993. – № 1. – С. 43-50.

15. Ковалевский, B.C. Условия формирования и прогноза естественного режима подземных вод. – М.: Недра, 1973. – 152 с.

16. Ковалевский, B.C. Состояние, задачи, методы изучения и прогноза изменения гидрогеологических условий территорий городов / В.С. Ковалевский, А.А. Коноплянцев, С.М. Семенов // Геологические и инженерно геологические условия территорий. – М., 1989. – С. 5-12.

17. Масштабы подтопления, режим и качество грунтовых вод застроенных территорий юга Ростовской области / А.М. Никаноров, О.Б. Барцев, Д.Н. Гарькуша, Е.А. Зубков // Вестник Южного научного центра РАН. – 2015. – Т. 11, № 3. – С. 66-80.

18. Государственный водный кадастр : Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши, 2009-2012 г. Том 1, вып. 3. ФГБУ “Ростовский ЦГМС –Р”. – Ростов-на-Дону, 2010-2013.

19. Гусева, Т. В. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы. – М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева. 2005. – 176 с.

20. Гидрохимический режим и загрязненность грунтовых вод на застроенных территориях юга Ростовской области / Е.А. Зубков, Д.Н. Гарькуша, О.Б. Барцев и др. // Материалы II Междунар. конф. «Экология. Экономика. Информатика» – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2014. – Т. 2. – С. 251-256.

21. Концептуальные положения по использованию коллекторнодренажных и сбросных вод, проходящих по каналам федеральной собственности: отчет по исполнению поручения директора Департамента мелиорации МСХ РФ, председателя секции мелиорации НТС МСХ России (протокол № 8 от 08.07.2017) / ФГБНУ «РосНИИПМ»; отв. исп.: Кисиль А.А. – Новочеркасск, 2017. – 31 с.

22. Кирейчева, Л. В., Андреева, Н. П. Комплексные сорбенты для очистки сточных вод от органических соединений и ионов тяжелых металлов // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. – 2009. – № 1. – С. 43-46.

23. Зубков, Е.А. Грунтовые воды юга Ростовской области и их влияние на подтопление территорий населенных пунктов: Дис. … канд. геогр. наук. – Ростов-на-Дону, 2017. – 185 с.

24. Никаноров, А.М., Иваник, В.М. Словарь-справочник по гидрохимии и качеству вод суши (понятия и определения) – Ростов-на-Дону: Из-во ООО «Центр Печатных Технологий Артартель», 2014. – 548 с.

25. Качество поверхностных вод Российской Федерации: Ежегодник. 2011-2014 год / Под ред. А.М. Никанорова; ФГБУ «Гидрохимический институт». – Ростов-на-Дону, 2012-2015.

26. Безуглова, О.С., Хырхырова, М.М. Почвы Ростовской области: учебное пособие. – Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2011. – 352 с.

27. Режим грунтовых вод и особенности формирования техногенного подтопления на территориях населенных пунктов юга Ростовской области / О.Б. Барцев, Д.Н. Гарькуша, Е.А. Зубков, И.В. Иванов // Материалы Всерос. науч.-практ. конф. «Современные проблемы геологии, географии и геоэкологии». – Махачкала: Изд-во АЛЕФ, 2013. – С. 172-176.

28. Оценка воздействия подземных вод застроенных территорий юга Ростовской области на качество вод нижнего течения реки Дон / О.Б. Барцев, А.М. Никаноров, Д.Н. Гарькуша, Е.А. Зубков // Метеорология и гидрология. – 2016. – № 7. – С. 82-92.

29. Оценка стока грунтовых вод застроенных территорий юга Ростовской области и его влияние на качество вод нижнего течения реки Дон / О.Б. Барцев, А.М. Никаноров, Д.Н. Гарькуша, Е.А. Зубков // Материалы науч. конф. с междунар. участием «Современные проблемы гидрохимии и мониторинга качества поверхностных вод». – Ростов-на-Дону: Изд-во ФГБУ «Гидрохимический институт», 2015. – Часть 2. – С. 174-177.

30. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2017 году» [Электронный ресурс] / Правительство Рост. обл., Мин-во природных ресурсов и экологии Рост. обл. ̶ Ростов н/Д, 2018. – URL: http://минприродыро.рф/state-of-the-environment /ekologicheskiy-vestnik/

31. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2018 году» [Электронный ресурс] / Правительство Рост. обл., Мин-во природных ресурсов и экологии Рост. обл. – Ростов н/Д, 2019. – URL: http://минприродыро.рф/state-of-the-environment/ ekologicheskiy-vestnik/

32. Конторович, И. И. Каталог перспективных ресурсоэкономичных технологий и технических средств для очистки дренажных и сбросных вод гидромелиоративных систем. – М.: Россельхозакадемия, 2007. – 89 с.

33. Пособие по очистке и утилизации дренажно-сбросных вод / под ред. Л. В. Кирейчевой. – М.: РАСХН, 1999. – 67 с.

34. Кирейчева, Л. В., Глазунова И. В. Методика расчета прудовнакопителей дренажного стока для локальных участков орошения // Природообустройство. – 2012. – № 5. – С. 30-34.

35. Kireycheva, L. V., Glazunova, I. V. Technical Solution on Irrigation Systems for Treated Drainage flow Reusing // 20th International Congress on Irrigation and Drainage and 59th International Executive Council Meeting on 13–18 October, 2008. – Lahore, Pakistan.

36. Кирейчева, Л. В. Основные направления снижения антропогенной нагрузки на водные объекты за счет уменьшения сброса дренажных вод с мелиорируемых территорий // Природообустройство. – 2015. – № 5. – С. 64-69.

37. Конторович, И. И. Технические решения для утилизации дренажных вод // Известия Нижневолж. агроунив-го комплекса. – 2011. – № 3(23). – 5 с.

38. Пат. № 2358916 RU. МПК C02F 9/14, МПК C02F 3/32. Сооружение для очистки и регулирования качества дренажных вод / И.И. Конторович. – Заявка № 2007143033/15; Заявл. 20.11.2007; Опубл. 20.06.2009, Бюл. № 17.

39. Пат. № 2357041 RU. МПК C02В 11/00. Накопитель дренажного стока гидромелиоративных систем / И.И. Конторович. – Заявка № 2007146667/03; Заявл. 14.12.2007; Опубл. 27.05.2009, Бюл. № 15.

40. Конторович, И. И. Использование капиллярно-пористых материалов для интенсификации испарения минерализованных дренажных вод // Труды Юбилейной Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 90-летию ВНИИГиМ, 26 нояб. 2014 г. – М.: ВНИИГиМ, 2014. – С. 451.

41. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения: Приказ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 13 декабря 2016 г. № 552 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: docs.cntd.ru/document/420389120.

42. Косолапов, А.Е. Проблема восстановления биологических ресурсов поймы Нижнего Дона / А.Е. Косолапов, В.Г. Дубинина, С.В. Жукова // Научное обеспечение реализации «Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 года»: сборник научных трудов. Т.1. – Петрозаводск: РИО КарНЦ РАН, 2015. – С. 277-287.

43. Шабанов, В. В. Метод оценки качества вод и состояния водных экосистем / В. В. Шабанов, В. Н. Маркин. – М.: МГУП, 2009. – 154 с.

44. Вершинская, М. Е. Эколого-водохозяйственная оценка водосбора и водных объектов в бассейне Иртыша / М. Е. Вершинская, В. В. Шабанов, В. Н. Маркин // Природообустройство. – 2008. – № 2. – С. 50-57.

45. Федеральный перечень Методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды: РД 52.18.595-96: утв. Росгидрометом 15.12.96, Госстандартом России 20.12.96: введ. в действие с 01.08.99. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1999. – 97 с.

46. РД 52.24.358-2006. Руководящий документ. Массовая концентрация железа общего в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом с 1,10-фенантролином. – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2006. – 106 с.

47. РД 52.24.382-2006. Руководящий документ. Массовая концентрация фосфатов и полифосфатов в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом». – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2006.

48. РД 52.24.395-2007. Руководящий документ. Жесткость воды. Методика выполнения измерений титриметрическим методом с трилоном Б. – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2007. – 112 с.

49. РД 52.24.403-2007. Руководящий документ. Массовая концентрация кальция в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом с трилоном Б. – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2007. – 113 с.

50. РД 52.24.406-2006. Руководящий документ. Массовая концентрация сульфатов в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом с хлоридом бария. – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2006. – 114 с.

51. РД 52.24.407-2006. Руководящий документ. Массовая концентрация хлоридов в водах. Методика выполнения измерений аргентометрическим методом. – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2006. – 115 с.

52. ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2007. – 118 с.

53. РД 52.24.493-2006. Руководящий документ. Массовая концентрация гидрокарбонатов и величина щелочности поверхностных вод суши и очищенных сточных вод. Методика выполнения измерений титриметрическим методом. – Ростов-н/Д: ГУ ГХИ, 2006.

54. ГОСТ 17.1.2.03-90 (СТ СЭВ 6457-88). Охрана природы. Гидросфера. Критерии и показатели качества воды для орошения. Дата введ. 01.07.91. – URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294835/4294835642.htm

55. Guidelines for drinking-water quality: Recommendations / World Health Organization. – Geneva, 1983. – 271 p.

56. Witkowski, A. J. Groundwater Vulnerability Assessment and Mapping: IАН-Selected Papers. V. 11 / A.J. Witkowski, A. Kowalczyk, J. Vrba. – London: Taylorand Francis, 2007. – 260 p.

57. Stansfury, M. Irrigation and water quality United States perspective / M. Stansfury // Trans.14thcong. irrigateanddrainage. – 1998. – 1(13). – Р. 585-594.

58. Безднина, С. Я. Качество воды для орошения. Принципы и методы оценки / С. Я. Безднина. – М.: Рома, 1997. – 185 с.

59. Мелиорация земель: учебник для вузов по напр. подготовки (специальности) «Природообустр-во и водопользование» / А.И. Голованов [и др.]; Под ред. А.И. Голованова. – М.: КолосС, 2011. – 824 с.

60. Природообустройство: учебник для вузов по направл. «Природообустройство», «Водные ресурсы и водопользование» / А.И. Голованов [и др.]; Под ред. А.И. Голованова. – М.: КолосС, 2008. – 552 с. – (Учебники и учеб. пособия для вузов).

61. СТО 028 НОСТРОЙ 2.33.20-2012. Стандарт организации. Мелиоративные системы и сооружения. Ч.1. «Оросительные системы» Общие требования по проектированию и строительству.

62. Строительные нормы и правила. СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения. – М.: Госстрой СССР, 1986.

63. Расчёт параметров дренажа на орошаемых землях. Пособие к ВСН 33-2.2.03.86. – М., 1990. – 140 с.

64. ВСН 33-2.2.03-86. Мелиоративные системы и сооружения. Дренаж на орошаемых землях. Нормы проектирования.

65. Мамонтов, В.Г. Практическое руководство по химии почв: учебное пособие / В.Г. Мамонтов, А.А. Гладков, М.М. Кузелёв. – М.: Изд-во РГАУМСХА имени К.А. Тимирязева, 2012.

66. Базилевич, Н.И. Панкова, Е.И. Учет засоленных почв // Методические рекомендации по мелиорации солонцов и учету засоленных почв. – М.: Изд-во Колос, 1970.

67. Боровский, В.М., Соколенко, Э.А. Теоретические основы процессов засоления-рассоления почв. – Алма-Ата: Изд-во Наука, 1981.

68. Мамонтов, В.Г. Интерпретация данных водной вытяжки из засоленных почв. – М.: Изд-во МСХА, 2002.

69. Мякина, М.Б., Аринушкина Е.В. Методическое пособие для чтения результатов химических анализов почв. – М.: Изд-во МГУ, 1979.

70. Руководство по лабораторным методам исследования ионносолевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. – М.: ВАСХНИЛ, 1990.

71. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: Изд-во МГУ, 1970.

72. Теория и практика химического анализа почв / [под ред. Воробьевой Л.А.]. – М.: Изд-во ГЕОС, 2006.

73. УПВС 01.01.2019 г. Сборники укрупненных показателей восстановительной стоимости зданий и сооружений. Сборник 27: Здания и сооружения внешнего водоснабжения и канализации : Справочник. – М., 2019

Приложения

Автор НИР 

Оглавление

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *