Меліорація зрошувальної води

Проблема якості зрошувальної води з кожним роком набуває все більшого значення. Тому актуальним питанням меліорації ландшафту є розробка способів і технологій меліорації всіх видів водних ресурсів [133], які використовуються для зрошення (поверхневі, підземні, грунтові, колекторно-дренажні, скидні, стічні води). При цьому обов’язковим є вивчення режиму і динаміки в часі кількісних і якісних характеристик водних джерел, визначення вартості 1 м³ води (наприклад, 1 коп/м³).

Підвищення якості мінералізованих вод, в т.ч. колекторно-дренажних, скидних і стічних має двоцільове призначення (С.Я. Бездина, 1990) [20]:

1- запобігання забруднення водних джерел (поверхневих і підземних), грунтів і сільськогосподарських рослин;

2 – раціональне використання водних ресурсів з метою одержання додаткової сільськогосподарської продукції (економія водних ресурсів).

Основною метоюмеліорації води, яку можливо використати для зрошення, є зменшення її мінералізації та виведення з неї токсичних елементів, тобто солей, біогенів, пестицидів та інших інгредієнтів хімічного складу. Технологічні процеси меліорації води повинні завершуватись конкретними технічними рішеннями (в т.ч. з утилізації токсичних речовин і подання води для послідуючого використання).

Якість води можливо регулювати в масштабі цілого регіону, басейнів річок, окремих масивів зрошення, в межах гідромеліоративної системи і окремої зрошуваної ділянки.

Принциповими підходами при управлінні якістю води є такі: доведення параметрів якості (іригаційних показників) до відповідних критеріїв (стандартів); вибір варіантів технічних рішень і технологій необхідно обґрунтувати техніко-економічними розрахунками.

Найбільш розповсюдженим і доступним методом зниження мінералізації поливних вод є розбавлення мінералізованих вод більш прісними, при наявності достатньої кількості останніх. Таким прикладом у вітчизняній меліоративній практиці є формування поливної води Інгулецької зрошуваної системи, яка формується з р. Інгулець (мінералізація 3 г/л і більше) та з р. Дніпро (мінералізація до 0,5 г/л). Розроблена і діє технологія управління якістю води цієї системи (В.В. Морозов,

В.М. Нежлукченко, Є.Г. Волочнюк, 2003) [141].

Сучасними способами меліорації води, і в першу чергу демінералізації, які застосовуються у світовій практиці є: дистиляція, електродіаліз, зворотній осмос, магнітна обробка води, її озонування, електроліз, мембранна технологія, уніполярний вплив тощо [20].

Відрізняючись за характером обробки, всі ці методи спрямовані на досягнення головного результату – підвищення ефективності впливу води по відношенню до її компонентів і середовища, особливо біологічного, за рахунок відповідного за сталістю у часі порушення молекулярних потенціалів та їх спрямованості.

Вартість демінералізації на сьогодні достатньо висока, особливо в південних маловодних районах. Однак, якщо врахувати, що технологія опріснення постійно вдосконалюється, то витрати можуть стати виправданими, тому що найважливішим економічним показником демінералізації є природоохоронний ефект та запобігання втрат. Значні труднощі виникають при вирішенні питання щодо утилізації відходів у стадії перепідготовки води, а також солей і розсолів після демінералізації води.

Наприклад, на заводі з опріснення дренажних вод в США з продуктивністю 378 тис. м³/добу (вихідна мінералізація 3,1 г/л) кількість відходів складає 45 т/добу. Вихід опрісненої води – 70% (при утилізації солей в середньому на 94%), таким чином, 30% об'єму після демінералізації води складають розсоли [20]. Розсоли можуть використовуватися як сировина для хімічної промисловості.

В перспективі можливо при використанні оборотноосмотичних установок виділяти з колекторно-дренажних вод повністю хлорорганічні ядохімікати; на 98-99% - фосфорно-органічні, нафтопродукти та інші забруднюючи речовини, т.ч. досягається демінералізація і детоксикація дренажних вод. В світовій практиці існують різні методи детоксикації дренажних вод: біологічні, біохімічні, фізико-хімічні і механічні.

Для зміни несприятливогоспіввідношення іонів у колекторно-дренажних водах можливо використання хіммеліорантів. При випробуваннях серії хімічних меліорантів найбільш ефективною показала себе кальцієва селітра Ca (NO₃)₂ x 4H₂O. Хімічна меліорація дренажної води за допомогою Ca (NO₃)₂ дає зниження рН і відношення Na⁺/Ca²⁺, а загальна мінералізація води збільшується за рахунок нетоксичних солей. Далі по ефективності ідуть гіпс (CaSO₄ x 2H₂O) і фосфогіпс, які дозволяють зменшити відносний зміст у воді натрію [20].

Для поліпшення якості води, внесення хімічних меліорантів і добрив в грунт з поливною водою (фертигація) використовується спеціальна гідроциклонна установка-дозатор ГУД-3/250-30 "Генічанка" (розробка УкрНДІЗЗ, А.І. Болдирєв, І.Ф. Гончаров, Г.Н. Ацеховський, О.І. Борькін та ін.). Встановлено, що внесення хіммеліорантів і добрив з поливною водою в 2-3 більш ефективно, ніж їх внесення безпосередньо в грунт. За допомогою гідроустановок у грунт можливо також вносити такі хімічні меліоранти: залізний купорос, вапняк, крейду (CaCO₃), відходи цукрової (дефекат) та целюлозно-паперової промисловості. Фертигація може здійснюватися за допомогою дощувальної техніки (ДМ "Фрегат"та ін.), систем крапельного зрошення [144].

Магнітогідродинамічна активація води. У вітчизняній меліорації є практичний досвід зрошення сільськогосподарських культур водою,яка активована магнітним полем, це дозволяє одержувати агроекономічний ефект і більш продуктивно використовувати зрошувальну воду. Разом з тим, слід відмітити, що механізм впливу магнітних полей на водні системи вивчений далеко не повністю. Із існуючих гіпотез ні одна в повній мірі не пояснює всіх властивостей омагніченої води і не дає оптимальні способи спрямованих змін властивостей поливної води [20,68].

Поряд з магнітною активацією може застосовуватись метод уніполярної обробки зрошуваної води (В.А. Духовный, Л.Н. Даниелова, З.К. Джалилов, 1990) [20]. Уніпорядна обробка відрізняється від магнітної активації інтенсивністю впливу і часом порушення ординарних властивостей води ("активована пам'ять" води). Так, за даними В.А. Духовного та ін. [20, с. 35-41] "магнітна пам'ять" води складає 10-18 год, а "пам'ять" уніполярної обробки – до 2-30 діб. В ряді досліджень була відмічена прибавка урожаю за рахунок уніполярної обробки води.

Розглядаючи існуючі способи впливу на властивості води, її структуру, "пам'ять" тощо, слід не забувати один із законів екології Б.Комменера "Природа знає краще". Тому, враховуючи досягнення прогресу науки, необхідно в першу чергу забезпечувати реалізацію екологічних принципів ландшафтних меліорацій, а саме – мінімізацію антропогенного впливу на ландшафт, перевагу віддавати попередженню екологічних проблем і обов'язковому спостереженню за їх розвитком з оптимальним управлінням меліоративним режимом на кожному із етапів еволюції ландшафту.

В поліпшенні іригаційних властивостей мінералізованих вод суттєву роль відіграють мікро- і макродобрива (О.Г. Грамматикаті, А.А. Абаєва, 1990) [20, с. 41 - 45], які у відповідних дозах потрібні рослинам. Різниця між макро- і мікродобривами не якісна, а кількісна. За В.І. Вернадським мікроелементи складають 10-0,01% живої маси рослинного організму, а мікроелементи – 0,01-0,00001%. Внесення мікро- і мікродобрив із зрошувальною водою укріплює рослини, підвищує їх сталість до токсичного впливу солей, сприяє підвищенню врожайності, позитивно впливає на фізико-хімічні властивості грунту. Під впливом мікроелементів гальмується процес осолонцювання грунтів.

Важливим питанням меліорації води є забезпечення відповідної її якості для систем мікрозрошення, і в першу чергу крапельного зрошення. У воді поверхневих і підземних вододжерел, що використовуються для крапельного зрошення, є різні види забруднення та інгредієнти, які негативно впливають на роботу мікроводовипусків, крапельниць [20, с.143 - 144]. До механічних забруднень відносяться плаваючі предмети (листя, кора, папір, шматки деревини тощо) та завислі у воді забруднення мінерального походження (пісок, частки грунту з розмірами від 2-3 до 5-10 мкм). До біологічних забруднень відносяться речовини органічного походження (водорослини, фітопланктон, зоопланктон та ін.).

Найбільше розповсюдження у сучасній світовій меліоративній практиці очистки зрошувальної води одержали сітчаті фільтри різних типів, гідро- циклони, а також зернисті водоочисні фільтри (М.Г.Журба, 1990).