Технологии обезжелезивания воды в системах сельскохозяйственного водоснабжения

TECHNOLOGIES OF WATER DEGREASING IN AGRICULTURAL WATER SUPPLY SYSTEMS

Pavel Chernykh

Undergraduate, Volgograd State Agrarian University, Russia, Volgograd

Alexander Pakhomov

scientific director, Dr. Tech. sciences, professor, Volgograd State Agrarian University, Russia, Volgograd

Аннотация. Важнейшей проблемой сельскохозяйственной воды является ее биологическая чистота. Большое количество сельскохозяйственной воды используется для бытовых и питьевых нужд населения, животноводческих ферм, предприятий первичной переработки сельскохозяйственной продукции, приготовления жидких кормов для технических культур, сельскохозяйственных машин и двигателей автомобилей,полива теплиц и тепличных растений. Поэтому очистка воды для сельского хозяйства имеет решающее значение.

Abstract. The most important problem of agricultural water is its biological purity. A large amount of agricultural water is used for household and drinking needs of the population, livestock farms, enterprises of primary processing of agricultural products, preparation of liquid feed for industrial crops, agricultural machinery and motor vehicles, watering greenhouses and greenhouse plants. Therefore, the purification of water for agriculture is crucial.

Ключевые слова: Вода, водоочистка, озонирование, обезжелезивание воды, сельское хозяйство, питьевое водоснабжение.

Keywords: Water, drainage, ozonation, de-Ironing of water, agriculture, drinking water supply.

Водоподготовка в сельском хозяйстве является приоритетом для получения высококачественной и здоровой сельскохозяйственной продукции. В результате использования поливной воды в почве постепенно накапливаются патогены, фитопатогены, а также вредные насекомые и другие вредители, развитие которых связано с влажностью. Через почву распространяются киль, черные ножки, белая гниль, галльская нематода, полоски, фитофтороз и др. Все это негативно сказывается на росте растений, а также на посевах. Поэтому очистка воды для сельского хозяйства имеет решающее значение.

В сельском хозяйстве используется несколько видов воды:

 - вода, предназначенная для промывки оборудования - эту воду называют технологической; 

- охлаждающая вода, предназначенная для охлаждения оборудования;

- котловая,  для котлов отопления;

- поливная,  для орошения сельскохозяйственных растений и садов;

- питьевую воду используют для животных и птиц.

Повышенное содержание железа в воде придает ей буроватую окраску, неприятный металлический привкус, вызывает зарастание водопроводных сетей и водоразборной арматуры. Избыток железа в питьевой воде вреден для здоровья человека. При продолжительном введении в организм железа, оно накапливается в печени в коллоидной форме оксида железа, получившей название гемосидерина, который вредно действует на клетки печени, вызывая их разрушение. Поэтому воду с повышенным содержанием железа необходимо обезжелезивать. Для обезжелезивания воды применяют методы адекватно формам, количеству железа и исходным свойствам воды. Все многообразие методов, применяемых в технологии обезжелезивания воды, можно свести к двум основным типам: реагентные методы обезжелезивания и безреагентные. Из используемых безреагентных методов обезжелезивания воды перспективными являются: вакуумно-эжекционная аэрация и фильтрование; упрощенная аэрация и фильтрование; «сухая» фильтрация; фильтрование на каркасных фильтрах; фильтрование в подземных условиях с предварительной подачей в пласт оксидированной воды или воздуха; аэрация и двухступенчатое фильтрование.

К реагентным методам обезжелезивания относятся следующие: упрощенная аэрация, оксидация, фильтрование; напорная флотация с известкованием и последующим фильтрованием; известкование, отстаивание в тонкослойном отстойнике и фильтрование; фильтрование через модифицированную загрузку; электрокоагуляция; катионирование.

Многообразие методов обезжелезивания воды исключает их равноценность в отношении надежности, технологичности, экономической целесообразности, простоты, области применения и т.д. Обезжелезивание поверхностных вод можно осуществить лишь реагентными методами, а для удаления железа из подземных вод наибольшее распространение получили безреагентные методы обезжелезивания.

Промышленная водоподготовка является необходимой в любой отрасли индустрии и сельского хозяйства.  Все современные системы сельскохозяйственной водоочистки можно разделить на несколько основных групп. Это воды для пастбищ, полей, животноводства, и поселкового водоснабжения. Кроме правильно организованной подачи воды, не следует забывать об очистке от примесей и загрязнений. В водоподготовке для сельского хозяйства, в последние годы, на смену популярному прежде хлорированию, приходят более безопасные методы очистки воды, так как хлор сам по себе, является вредным веществом, способным нанести вред не только здоровью человека, но и окружающей среде, во многих странах мира, он запрещен к применению. Очистку воды для сельского хозяйства, сегодня, используют - озонированную воду. Озон относится к безвредным веществам, которые положительно воздействуют на воду, очищают ее, убивают вредные микроорганизмы и не оставляет после себя продуктов распада.

Одним из преимуществ озона с гигиенической точки зрения является неспособность, в отличие от хлора, к реакциям замещения. В воду не вносятся посторонние примеси и не возникают вредные для человека соединения, такие как тригалометаны – соединения хлора с органикой. Особенностью озона является и его быстрое разложение в воде с образованием кислорода, то есть озон обладает полной экологической безопасностью. Растворимость озона в воде выше, чем кислорода, поэтому в озонированной воде повышается содержание растворенного кислорода, что обеспечивает воде свежий вкус даже при комнатной температуре. Озон имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, что является главной причиной его активности по отношению к различному роду загрязнениям воды, включая микроорганизмы. При диспергировании озона в воду протекают два основных процесса - окисление и дезинфекция, кроме того, происходит значительное обогащение воды растворенным кислородом. Эффективность процесса озонирования воды, как технологического приема, зависит не только от эффективности параметров его синтеза (затраты электроэнергии, стоимость и т.п.), но и во многом определяется эффективностью его перемешивания и растворения в обрабатываемой воде.

От того насколько эффективно используется подаваемый в воду озон, во многом зависит требуемая производительность оборудования для его генерации: чем полнее (эффективнее) он смешивается и растворяется в обрабатываемой воде, тем меньше требуется его вырабатывать для решения поставленной технологической задачи. При этом наибольшего внимания заслуживает конечная стадия смешивания озоно - воздушной смеси с обрабатываемой водой -  растворение озона. Озон имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, что является главной причиной его активности по отношению к различного рода загрязнениям воды, включая микроорганизмы. При диспергировании озона в воду протекают два основных процесса - окисление и дезинфекция, кроме того, происходит значительное обогащение воды растворенным кислородом.

Эффективность процесса озонирования воды, как технологического приема, зависит не только от эффективности параметров его синтеза (затраты электроэнергии, стоимость и т.п.), но и во многом определяется эффективностью его перемешивания и растворения в обрабатываемой воде.

От того насколько эффективно используется подаваемый в воду озон, во многом зависит требуемая производительность оборудования для его генерации: чем полнее (эффективнее) он смешивается и растворяется в обрабатываемой воде, тем меньше требуется его вырабатывать для решения поставленной технологической задачи. При этом наибольшего внимания заслуживает конечная стадия смешивания озоно - воздушной смеси с обрабатываемой водой - растворение озона.

Несмотря на некоторые недостатки технического характера метода озонирования (относительно высокая, по сравнению с другими методами, стоимость синтеза окислителя, токсичность при высоких концентрациях, коррозионная активность и т.д.), в последнее время ему уделяется все больше внимания в отечественной и зарубежной практике разработки технологий подготовки природных питьевых вод для целей питьевого водоснабжения населенных пунктов. Длительный опыт использования данного метода за рубежом, а также накопленный отечественный опыт убеждают в необходимости всесторонних исследований возможности и эффективности применения метода озонирования в технологиях подготовки подземных  вод для сельскохозяйственного водоснабжения.