Спосіб поліпшення якості природної поливної води

Реферат: Спосіб поліпшення якості природної поливної води будь-якого типу і хімічного складу, яка використовується для поливу сільськогосподарських культур на зрошувальних системах, шляхом внесення в неї безпосередньо перед проведенням поливу сірчаної кислоти у кількості 3 8-40 мг/дм залежно від величини водневого показника рН і вмісту карбонатів у воді. UA 87596 U (12) UA 87596 U UA 87596 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів оброблення води, зокрема способів регулювання іонообміну та водневого показника рН води, і призначена для поліпшення якості природної поливної води будь-якого типу і хімічного складу, яка використовується для поливу сільськогосподарських культур на зрошувальних системах, та приведення її відповідно до іригаційних вимог. Вода річок, каналів, ставків, озер, яка використовується для потреб зрошення, часто не відповідає вимогам ДСТУ 2730-94 "Якість природної води для зрошення. Агрономічні критерії", які висуваються до якості поливної води, і потребує очистки та поліпшення її хімічного складу з метою уникнення натрієвого осолонцювання зрошуваних ґрунтів. Відомий "Спосіб меліорації зрошуваних чорноземних ґрунтів» (Деклараційний Патент України на винахід № 29315, МПК С09К17/00 від 13.05.1998 р., бюл. № 5, 2000 p.), що включає внесення гіпсу із зрошувальною водою і каталізатором інтерфазних реакцій, при цьому із зрошувальною водою вносять гіпс в особливій аморфній формі, який отримали шляхом розкладу крейди сірчаною кислотою і який є каталізатором інтерфазних реакцій, і всі указані компоненти беруть в наступних співвідношеннях, мас. %: крейда 0,015-0,0699 сірчана кислота 0,0147-0,0685 вода решта. Недоліком даного способу є відносно слабка розчинність гіпсу і порівняно низька активність іонів кальцію. Найбільш близьким по технічній сутті та результату, який досягається, до способу, що заявляється, є "Спосіб хімічної обробки зрошувальної води, забрудненої лужними солями та важкими металами (Деклараційний Патент України на винахід № 66129, МПК С02F1/00, А01G25/00 від 01.08.2003 р., бюл. № 4, 2004 р.), що включає внесення у воду меліоранту з крейди, обробленої сірчаною кислотою, при цьому меліорант отримують при взаємодії крейди та сірчаної кислоти, яку одержують в результаті гідролізу двовалентного заліза залізного купоросу з додатковим одержанням гідроксидів 2 та 3-валентного заліза, які зв'язують важкі 3 метали у нерухомі сполуки, що відфільтровуються, та усі компоненти беруть у кількості на 1 м води: залізного купоросу 3,9 г крейди 1,4 г. Недоліком даного способу є неможливість поліпшення якості природної поливної води будьякого типу і хімічного складу. В основу корисної моделі поставлена задача - створення ефективного способу підготовки природної води будь-якого типу і хімічного складу, яка використовується для поливу сільськогосподарських культур на зрошувальних системах, зниження величини водневого показника рН, ліквідація соди Na2СO3 та запобігання натрієвого осолонцювання зрошуваних ґрунтів. Поставлена задача вирішується внесенням у природну поливну воду будь-якого типу і хімічного складу безпосередньо перед проведенням поливу сірчаної кислоти у кількості 8-40 3 мг/дм залежно від величини водневого показника рН і вмісту карбонатів. Спосіб здійснюється наступним чином. Спочатку проводять оцінку хімічного складу природної поливної води і придатності її для поливу сільськогосподарських культур на зрошувальних системах згідно з державним стандартом ДСТУ 2730-94 «Якість природної води для зрошення. Агрономічні критерії» за результатами повного хімічного аналізу, який включає визначення мінерального залишку, вмісту карбонатів, гідрокарбонатів, хлоридів, сульфатів, нагрію, кальцію, магнію, калію, фосфатів, азоту загального та аміачного, нітратів, нітритів та величини водневого показника рН. Якщо величина водневого показника рН та концентрація карбонатів перевищують встановлені державним стандартом ДСТУ 2730-94 "Якість природної води для зрошення. Агрономічні критерії" норми, то необхідно проводити внесення сірчаної кислоти у природну поливну воду безпосередньо перед проведенням поливу. Наявні карбонат-іони у природній поливній воді нейтралізуються дозою сірчаної кислоти 83 10 г/м . Для зниження лужності природної поливної води найбільш ефективні дози сірчаної 3 кислоти - 30-40 г/м . Цвітіння води і бурхливий розвиток вищих водних рослин обумовлюють поглинання атмосферного СО2 і підвищення водневого показника рН до максимально зареєстрованих значень - 9,1-9,4. При кислотуванні води зі значним розвитком синьо-зелених водоростей потреба у сірчаній кислоті зростає на 30-50 %. Підкислення лужної і сильнолужної води призводить до зникнення карбонатних та зниження вмісту (до 30 %) гідрокарбонатних іонів. 1 UA 87596 U Для зниження лужності зрошувальної води й підтримання по трасі каналу значення рН=7,03 7,5 на 1 м поливної води необхідно вносити наступні дози концентрованої (92 %) сірчаної кислоти (щільність 1,82) у залежності від терміну використання води після меліорації (див. таблицю). 5 Таблиця Дози сірчаної кислоти для нейтралізації лужності зрошувальної води, г/м Вихідне значення рН 8,0-8,2 8,2-8,4 8,5-8,8 8,8-9,0 10 15 20 25 30 35 40 3 Термін використання зрошуваної води після меліорації, год. 10 24 72 18-20 25-28 30-36 20-23 28-31 36-42 23-26 31-35 42-48 26-28 35-39 48-54 При використанні сірчаної кислоти іншої концентрації необхідно вести перерахунок норм за формулою: Д=(С1 d)/С2, 3 де: Д - доза кислоти меншої концентрації, г/м ; С1 - концентрація 96 % сірчаної кислоти; С2 - концентрація наявної сірчаної кислоти, %; d - доза 96 % сірчаної кислоти. Повне рівномірне змішування води із сірчаною кислотою в об'ємі каналу спостерігається в межах перших 100 м від місця введення кислоти. Кислотування поливної води змінює її початковий склад. Спостерігається тенденція до збільшення загальної мінералізації води на 0,13 0,2 г/дм , а в окремих випадках було зафіксовано її зниження на цю ж величину, повністю нейтралізуються іони СО3, знижується реакція середовища на 0,5-1,2 одиниці рН залежно від дози кислоти, знижується вміст гідрокарбонатів на 5-23 %, а в окремих випадках до 30 %. Вміст хлору поблизу місць введення кислоти знижується на 5-15 %, а з віддаленням по трасі каналу відновлюється до початкового значення. Вміст сульфат-іонів зростає на 10-16 %. Кислотування природної води в деякій мірі впливає на вміст катіонів. Так, іони кальцію мають тенденцію до збільшення вмісту на 8-14 %, вміст іонів магнію знижується до 8 %. Іони натрію ведуть себе подібно до іонів хлору. Ці зміни в хімічному складі меліорованої води відбуваються під дією обмінних реакцій між солями сірчаної кислоти і природної води. На початку реакції хімічна рівновага порушується за рахунок сильного електроліту (сірчана кислота). Всі солі води вступають у реакцію із сульфатним іоном кислоти, що веде до порушення рівноваги. Через деякий час вступає в дію закон мас і обмінні реакції протікають в іншому напрямку. Щоб підтримувати постійне зрушення реакції у нейтральну сторону, потрібно подавати кислоту у воду в підвищених дозах. Враховуючи наявність складових кислоти у повітрі, які сприяють відновленню лужності, слід відмітити, що меліорована кислотою вода не є постійною буферною системою, а тому легко піддається змінам під дією зовнішніх факторів і відновлюється. Необхідно щоб меліорована вода використовувалась споживачами для цілей зрошення протягом 24 годин після нейтралізації її лужності. Порівняльний аналіз з аналогом та найближчим аналогом дозволяє зробити висновок, що запропонований спосіб поліпшення якості природної поливної води будь-якого типу і хімічного складу, яка використовується для поливу сільськогосподарських культур на зрошувальних системах, та приведення її відповідно до іригаційних вимог згідно із ДСТУ 2730-94 "Якість природної води для зрошення. Агрономічні критерії", шляхом внесення у природну поливну воду 3 безпосередньо перед проведенням поливу сірчаної кислоти у кількості 8-40 мг/дм залежно від величини водневого показника рН і вмісту карбонатів у воді, є новим технічним рішенням і відповідає критерію "новизна". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб поліпшення якості природної поливної води будь-якого типу і хімічного складу, яка використовується для поливу сільськогосподарських культур на зрошувальних системах, що включає приведення її відповідно до іригаційних вимог згідно з ДСТУ 2730-94 "Якість природної води для зрошення. Агрономічні критерії", який відрізняється тим, що, з метою зниження її лужності, ліквідації вмісту соди Na2CO3 та запобігання натрієвому осолонцюванню зрошуваних 2 UA 87596 U ґрунтів, у природну поливну воду вноситься безпосередньо перед проведенням поливу сірчана 3 кислота у кількості 8-40 мг/дм залежно від величини водневого показника рН і вмісту карбонатів у воді. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3