Использование сельскохозяйственных сточных вод для орошения



Для успешного освоения новых земель и обеспечения всех орошаемых массивов водой необходимо изыскивать дополнительные водные источники. Одно из возможных решений этой проблемы-использование минерализованных подземных и дренажных вод.

Подземные воды издавна используют для орошения сельскохозяйственных культур. До настоящего времени во многих странах применяют устройства для перехвата выходящих на поверхность подземных вод для нужд сельского хозяйства. В Индии 66 % всех орошаемых земель получают воду из скважин и колодцев. В Саудовской Аравии и Ливане подземные воды-единственный источник для орошения.

В Италии солоноватыми подземными водами орошают десятки тысяч гектаров. Развитие поверхностного орошения в некоторых прибрежных морских районах сопровождалось исследованиями по применению солоноватых вод для орошения некоторых культур, которые раньше не поливали, и прежде всего винограда. Иногда чрезмерно соленые воды смешивали с пресной водой, более дорогой и имеющейся в недостаточном количестве. Значительных накоплений солей в почвах по сравнению с неорошаемыми участками не отмечено. К концу поливного периода большая (до 83 %) часть солей, поступающих в активную зону почвы, выносится с поливной водой [3].

В восточных штатах США, особенно на побережье Атлантического океана, для полива овощных и других сельскохозяйственных культур используют воду рек, прудов и других источников, находящихся в полосе прилива и имеющих в связи с этим различную степень минерализации. При орошении такими водами увеличивается концентрации солей в пахотном горизонте, которая последствии снижается при выпадении обильных осадков или при проведении промывок.

Исследования по использованию слабоминерализованных вод для полива различных культур в странах Средиземноморья, в США, Австралии, Индии и Пакистане показали, что для полива некоторых овощных и бахчевых культур, люцерны, риса, пшеницы и других культур можно с успехом использовать воду с довольно высокой минерализацикй-5,7 г/л.

Опытами по изучению влияния солеными водами на мелиоративные состояние незасоленных почв Туниса установлено, что на песчаных почвах для полива можно использовать воду с минерализацией до 5 г/л, а иногда и более; на тяжелых почвах концентрация солей в оросительной воде составляла 2–2,5 г/л. применение для орошения в течение нескольких лет минерализованных вод значительно снизило степень засоления почв при условии хорошей дренированности.

Опыты по использованию минерализованных вод на участках Хоразмской и Бухарской опытных станций, Центральной Голодностепской опытно-мелиоративной станции, а также в производственных условиях свидетельствуют о возможности применения минерализованных коллекторно-дренажных вод для орошения сельскохозяйственных культур. Так, на Хорезмской опытной станции для полива хлопчатника использовали дренажные воды с минерализацией 3,5–4,6 г/л, по хлор-иону-0,86–1,14 г/л. урожайность хлопчатника при этом изменялась от 18 ц/га до 42 ц/га.

При орошении земель солеными водами их предельно допустимая минерализация зависит от природных условий массива орошения. На землях с близким залеганием уровня грунтовых вод возможность орошения их минерализационными водами значительно сокращается из-за того, что грунтовые воды сами являются источников засоления. Они затрудняют промывку почв, так как сокращается мощность слоя, в котором распределяются вносимые при поливе соли. В этих условиях требуется интенсивный дренаж и промывкой режим орошения. Наиболее благоприятными для орошения минерализованными водами являются легкие почвы, а на тяжелых и средних по механическому составу почвах применение минерализованных вод можно допустить только при культуре риса с затоплением.

Одним из резервом водных ресурсов является слабоминерализованные дренажные и подземные воды, которые практически здесь не используется. Ежегодный сток только слабоминерализованных дренажных вод, отводимых за пределы орошаемой территории трех крупных районов: Хорезмской области, республики Каракалпакстан и Ташаузская область (республика Туркмения), сбрасываемый в Сарыкамышскую котловину, составляет около 2,5 км³ [3].

Общие количество коллекторно-дренажных вод по Узбекистану составляет 18 млрд.м³/год, в том числе только по бассейну р. Сырдарьи 10–12 млрд.м³/год (в зависимости от водности года) /1/, которые не могут использоваться повторно на орошение в связи с высокой минерализацией и наличием солей токсичных ионов: хлоридов, сульфатов, магния, натрия.

Минерализация коллекторных вод колеблется от 2 до 19 г/л. преобладающими ионами химического состава является сульфаты:52–59 %; хлориды 16–20 %; магний 6–8 %; (Na+К)⁺ до 19 % от сухого остатка воды (г/л) /1, 2 /.

Пригодность воды на орошение, ввиду отсутствия единых утвержденных требований, определяется на основе химического анализа по ирригационным коэффициентам, расчет которых производится различными методами /3, 4/. Например, качественная оценка вод по Стеблеру /2/ производится по соотношению ионов Na⁺ и Сl^-

, (1)

где: -ирригационный коэффициент,

-количество мгэкв/л чем выше значения , тем лучше качество воды. Метод Сабольча и Дароб /1/ основан на процентном содержании в воде катоиона магния по отношению к сумме и

(2)

По их расчетам магний оказывает вредное воздействие на почву, если содержание его в оросительной воде выше 50 % от суммы и .

Согласно вышеизложенному, для улучшения качества оросительной воды необходимо удаление из воды ионов магния, натрия и сульфатов.

К настоящему времени накоплен определенный опыт по опреснению минерализованных вод с помощью электрического тока, солнечной энергии, различных химических реагентов и др. В силу технической сложности этих методов они в сельском хозяйстве должного развития не получили /5/.

В процессе обработки в зоне отрицательного электрода происходит повышение рН среды с 8 до 11,6–12,0 окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал) меняет полярность: С+350 до –920.

Нами, при униполярной обработке коллекторно-дренажных вод, режим обработки был направлен на полное удаление из воды ионов магния с полным сохранением иона кальция. Наилучшие результаты были получены при напряжении 24–40V, плотность тока 5–140 А/м². Время воздействия 15 мин. Интенсивность воздействия 12-330 кл/л в зоне отрицательного электрода.

При обработке в этом режиме происходит выпадение ионов магния на 92–100 %; кальция-до 2 %. Хлориды и сульфаты за счет миграции в кислую среду (зону катода) снижаются до 36 %. Общее содержание солей уменьшается на 24–32 %.

Нами были проведены оценка качества вод для орошения по двум вышеизложенным методам /1,2/ до и после униполярной обработки коллекторно-дренажных вод (табл. 1.1.).

Таблица 1

Оценка качества коллекторно-дренажных вод на орошение

По Стеблеру		По Сабольч иДароб
Исходная	Обработанная	Исходная%	Обработанная%
К=2,75 К=2,83 К=2,09 К=2,18 К=2,93	К=5,9 К=4,26 К=3,68 К=2,89 К=6,05	62 65,5 62 59 64	1,45 0,0 0,0 2,6 1,2

Согласно полученным результатам по методу Сабольч и Дароб (2) исследуемая коллекторная вода до обработки относилась к классу вод непригодных для орошения (Мg>50 %); после обработки процент снизился до 0–14,5 %; т. е. вода перешла в класс пригодной. Повысился и ирригационный коэффициент по Стеблеру (с 1,75 до обработки до 6,05 после обработки), что указывает на улучшение качества обработанной коллекторно-дренажной воды. В некоторых случаях вода переходит в класс пригодного для орошения (К₃>5,9).

Особый интерес в области кондиционирования оросительных и коллекторио-дренажных вод представляет принципиально новый метод электрохимической активации жидких сред путем униполярной обработки жидкости в диафрагменном электроактиватора, разработанный в институте «СредазНИИГаз». Метод униполярной обработки позволяет путем электрохимического превращения веществ снизить минерализацию воды, изменить ее химический и ионный состав, физико-химические и электродинамические свойства, повысить биологическую активность воды; регулирует количество обработанной воды нужного качества.

Литература:

1. Рахимбаев Ф. М., Ибрагимов Г. А., Использование дренажных и грунтовых вод для орошения.-М: Колос 1978 г.
2. А. С. В 1101419 Способ умягчения природной водн. Авт.Лубянская М. Г., Мамаджанов У. Д., Алехин С. А., и др.; Заявитель: СредАзНииГаз.
3. Воллырев А. Н. Физическая и коллоидная химия. Учебное пособие для с/х вузов. М., Высшая школа, 1974г, с.394–420.
4. Электрохимические методы в технологии очистки природных и сточных вод: Опыт Зарубежного строительства. М.,1974, с. 50.
5. Бахир В. М. и др. Технические процессы с использованием электрохимической активации веществ. М., 1983 г.
6. Даниелова Л. И., Джалилов З. Х., Рахматов А. Ж. Исследование возможности использования минерализованных вод на орошение хлопчатника при униполярной обработке, Ташкент, 1981–1983 гг.