автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности гидропонного выращивания зеленных овощей путем ультрафиолетового облучения и фильтрации питательного раствора

004615880 На правей рукописи

Горяинова Татьяна Николаевна

Повышение эффективности гидропонного выращивания зеленных овощей путем ультрафиолетового облучения и фильтрации питательного раствора

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 ЛЕН ?0Ю

Челябинск-2010

004615880

Работа выполнена на кафедре физики Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Басарыгина Елена Михайловна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лямцов Александр Корнилович

кандидат технических наук, доцент Захаров Владимир Алексеевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет»

Защита состоится «17» декабря 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при ФГОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия».

Автореферат разослан «15» ноября 2010 г. и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО ЧГАА http: // www.csaa.ru «16» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К наиболее прогрессивным методам гидропонных технологий относится проточная культура, позволяющая в течение круглого года выращивать богатые витаминами зеленные овощи. Преимущества метода заключаются в том, что благоприятные условия для роста корневой системы создаются за счет непрерывной циркуляции питательного раствора, качество которого влияет на продуктивность растений. Для повышения качества питательного раствора необходимо проводить его обеззараживание.

Представляется целесообразным осуществлять обеззараживание питательного раствора с использованием способов и технических средств электротехнологии, в частности ультрафиолетового (УФ) излучения, которое летально для большинства болезнетворных микроорганизмов. В связи с тем, что при УФ-облучении необходимо учитывать характеристики питательного раствора, связанные с наличием примесей и влияющие на эффективность процесса обеззараживания, наиболее перспективными являются такие методы комбинированного воздействия, как использование УФ-облучения и фильтрации питательного раствора.

Возможности применения данного комбинированного способа для очистки природных и сточных вод отражены в научных публикациях, однако изучены не полностью и требуют дальнейших исследований. В частности, не определено влияние фильтрации на физико-химические характеристики питательного раствора и связанные с ними энергетические затраты на процесс УФ-обеззараживания; отсутствует методика расчета установки для УФ-облучения и фильтрации питательных растворов; не установлены закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, влияющих на активность минерального питания растений и т.д.

Настоящая работа является попыткой обоснования использования УФ-облучения и фильтрации. Исследования проводились в соответствии с Межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006-2010 гг.: Проблема IX. Научное обеспечение повышения машинно-технологического и энергетического потенциала сельского хозяйства России, а также планом НИР ЧГАА на 20052010 гг.

Цель исследования: повышение эффективности гидропонного выращивания зеленных овощей путем использования технических средств оптической электротехнологии.

Задачи исследования:

1. Разработать методику расчета установки для УФ-облучения и фильтрации питательных растворов; определить физико-химические характеристики питательного раствора (показатель поглощения, коэффициент пропускания, экстинкцию, цветность, мутность), влияющие на энергетические затраты процесса УФ-обеззараживания; установить закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, от которых зависит активность минерального питания растений (электропроводность, активность ионов).

2. Определить влияние режимов УФ-облучения и фильтрации питательного раствора на отклик растений и получить математическую модель выхода биомассы. Разработать методику оценки эффективности обеззараживания питательных растворов.

3. Разработать технологию гидропонного выращивания зеленных овощей, включающую в себя УФ-облучение и фильтрацию питательного раствора.

4. Разработать установку для УФ-облучения и фильтрации питательного раствора.

Объект исследования: процесс гидропонного выращивания зеленных овощей при УФ-облучении и фильтрации питательного раствора.

Предмет исследования: закономерности изменения выхода биомассы зеленных овощей при различных режимах УФ-облучения и фильтрации питательного раствора.

Анализ опубликованных материалов позволил сформулировать рабочую гипотезу: использование УФ-облучения и фильтрации гидропонных растворов позволяет создать необходимые условия для реализации растениями своих потенциальных возможностей за счет обеззараживания питательного раствора путем удаления и уничтожения болезнетворных микроорганизмов.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту. В работе впервые предложено и апробировано использование УФ-облучения и фильтрации для обеззараживания питательных растворов при гидропонном выращивании растений (на примере зеленных овощей). Разработана методика расчета установки для УФ-облучения и фильтрации питательных растворов. Методом фотометрии определены характеристики питательных растворов, учитывающиеся в данной

методике и оказывающие непосредственное влияние на затраты энергии в процессе УФ-обеззараживания: коэффициент пропускания, показатель поглощения, экстинкция, мутность, цветность. Установлены закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, влияющих на активность минерального питания растений: электропроводности и активности ионов (рН). Получены математические модели, описывающие отклик зеленных овощей (биомасса листьев, биомасса корневой системы) на УФ-облучение и фильтрацию питательного раствора. Разработана методика оценки эффективности обеззараживания питательного раствора.

Практическая ценность работы и реализация ее результатов. На основе результатов исследований разработана и опробована установка для обеззараживания питательного раствора. Разработанные математические модели и установленные взаимосвязи могут быть использованы научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями на всех стадиях проектирования установок для УФ-облучения и фильтрации гидропонных растворов.

Полученные результаты позволяют дать практические рекомендации по применению обеззараживания питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации в гидропонном растениеводстве. Новизна технических решений защищена патентом РФ.

На основе проведенных в диссертационной работе исследований были разработаны и приняты к внедрению: технология гидропонного выращивания зеленных овощей, включающая в себя обеззараживание питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации в ОАО «Тепличный» (г. Челябинск); методика оценки эффективности обеззараживания питательных растворов - в НП «Научно-исследовательский институт овощеводства защищенного грунта» (НИИОЗГ, г. Москва). Результаты работы используются в учебном процессе Челябинской государственной агроинженерной академии.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований были представлены и одобрены на научных конференциях, в том числе: на Международной научно-практической конференции «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, ЗАО «Экспобиохимтехнологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007 г.), Четвертой Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Политехнический ун-т, Санкт-Петербург, 2007 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях ЧГАА.

На специализированных выставках-ярмарках «Золотая осень», «Агро-2007», «Агро-2009» получены дипломы и золотые медали (Москва, ВВЦ, 2008 г.; Челябинск, 2007, 2009 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 10 научных работ, в том числе 1 патент РФ на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, библиографии из 137 наименований и 3 приложений. Содержание работы изложено на 123 страницах, текст содержит 23 рисунка и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, кратко изложены основные положения, выносимые на защиту, дана общая характеристика работы.

Первая глава «Состояние вопроса и задачи исследований» посвящена анализу гидропонных технологий и существующих способов обеззараживания питательных растворов.

На основе анализа установлено, что к числу наиболее перспективных методов гидропонного выращивания растений относится проточная культура. Преимущества метода состоят в том, что для роста и развития корневой системы создаются оптимальные условия за счет непрерывной циркуляции питательного раствора, качество которого определяет продуктивность растений. Для обеспечения соответствия характеристик питательного раствора фитосанитарным нормам необходимо проводить его обеззараживание.

Обеззараживание питательного раствора целесообразно осуществлять с использованием способов и технических средств электротехнологии, в частности УФ-излучения, которое летально для большинства бактерий, вирусов и спор. В силу того, что на энергозатраты и, соответственно, на экономические показатели процесса УФ-обеззараживания оказывают непосредственное влияние характеристики обрабатываемой среды, связанные с наличием примесей, перспективным представляется комплексное использование УФ-излучения и фильтрации. В связи с этим разработка технологий и технических средств для повышения эффективности гидропонного выращивания зеленных овощей путем обеззараживания питательного раствора с использованием УФ-излучения и фильтрации является актуальной задачей.

В работах C.B. Волкова, В.А. Колесникова, C.B. Костюченко, Н.В. Меньшутиной, Б.Е. Рябчикова и других ученых показана эффективность применения данного комбинированного способа для очистки природных и сточных вод. В работах A.B. Котова и ряде других публикаций рассмотрено использование УФ-излучения для обеззараживания гидропонных растворов. Однако вопрос комплексного использования УФ-излучения и фильтрации для обеззараживания питательных растворов изучен не полностью, что позволило определить предмет и объект исследования.

На основе проведенного анализа была поставлена цель и определены задачи исследования, сформулирована рабочая гипотеза исследования.

Во второй главе «Теоретическое обоснование использования фильтрации и УФ-излучения для обеззараживания гидропонных растворов» изложено следующее. При комплексном использовании УФ-излучения и фильтрации важным является решение вопроса о степени очистки питательного раствора перед УФ-облучением. Как правило, в случае фильтрации жидких сред рекомендуется удаление механических примесей. Отличительной особенностью питательного раствора является наличие микро-(бактерий, спор и т.п.) и нанораз-мерных (вирусов и т.п.) патогенов, устойчивость которых к воздействию УФ-излучения постепенно повышается. При этом для инактивации микроразмерных патогенов требуются повышенные дозы УФ-облучения. В связи с этим перспективным представляется удаление в процессе фильтрации не только механических примесей, но и микроразмерных патогенов.

Эффективность процесса фильтрации может быть оценена путем определения физико-химических показателей питательного раствора, которые оказывают непосредственное влияние на энергетические затраты процесса УФ-обеззараживания: коэффициент пропускания, показатель поглощения, экстинкция и т.д. (рис. 1).

В соответствии с рабочей гипотезой фильтрация и последующее УФ-облучение гидропонных растворов позволят обеззараживать питательный раствор путем удаления и уничтожения болезнетворных микроорганизмов, что создаст необходимые условия для реализации растениями своих потенциальных возможностей. В частности, о протекании процессов минерального питания можно сделать заключение не только на завершающем этапе технологического процесса

(по урожайности, экологической чистоте и биологической полноценности продукции), но и в течение всего периода вегетации по электропроводности и активности ионов (рН) питательного раствора. Результаты экспериментальных исследований по определению указанных показателей представлены в четвертой главе.

t tP

Рис. 1. Факторы, влияющие на энергетические затраты процесса

УФ-обеззараживания питательных растворов: Q - расход, м3/ч; t - температура, °С; R - тип, размеры, мкм, нм; р - уровень необходимой дезинфекции; Т- коэффициент пропускания, %; Е- экстинкция, абс. ед.; а - показатель поглощения, см"1; А, - мутность, мг/дм3; D„ - цветность, град.; Сга Су„ - содержание ионов железа, марганца, мг/дм3

На основе известных зависимостей разработана методика расчета установки для фильтрации и УФ-облучения питательного раствора. В соответствии с разработанной методикой осуществляется последовательное определение следующих величин.

1. Внешний радиус осадка R ос „, м, в конце фильтрования

= (1)

где RoC вн - внутренний радиус осадка, м; 5 - допустимая толщина осадка, м.

2. Объем фильтрата, получаемого с одного фильтра:

где Ь - длина фильтра, м; Хо - отношение объема осадка к объему фильтрата, м3/м .

3. Поверхность фильтрования Б, м2, одного фильтрующего элемента:

8 = 2л ЬЯ'ос вн. (3)

4. Безразмерный комплекс Лг:

(4)

со'

вн

5. Безразмерный комплекс Л]-.

„1 =-42-. (5)

(л*2 +1)1п(Л-г + 1) - 712

6. Продолжительность стадии фильтрования г, с: г,Х „ V

т =-

7. Средняя производительность фильтра (}Ср, м3/с:

где г - количество фильтров.

8. Расчетный бактерицидный поток:

1563,4п „По

где (}час - часовой расход обеззараживаемой жидкости, м3/ч; а - показатель поглощения облученной жидкости, см"1; к - коэффициент сопротивляемости облучаемых микроорганизмов, мкВт с/см; Р0 -

(6)

(7)

Фб__ д,жак!ё(Р/Р0) ^ (8)

количество микроорганизмов в 1 л жидкости до облучения; Р - количество микроорганизмов в 1 л жидкости после облучения; т|п - коэффициент использования бактерицидного потока, зависящий от типа установки; т]0 - коэффициент использования бактерицидного излучения.

При определении расчетного бактерицидного потока в формулу (8) подставляется значение коэффициента поглощения а облученной воды, полученное в результате определения физико-химических показателей питательного раствора.

9. Количество ламп п:

п=Рб/Р, (9)

где К - бактерицидный поток лампы.

Выбор лампы производится на основании данных, полученных при определении физико-химических показателей питательного раствора: мутности, цветности, содержание ионов железа, марганца.

10. Расход электроэнергии 8, Вт-ч/м3, на обеззараживание жидкости определяется по выражению

8 = ^2-, (Ю)

час

где N - мощность, потребляемая одной лампой; п - количество ламп.

11. Потери напора Ь, м, в установке составляют

Ь = 0,000022тС^, (11)

где т - принятое количество камер в одной секции; 01 - расчетный расход жидкости через одну секцию в установке, м3/ч.

Результаты расчета установки, выполненного в соответствии с разработанной методикой, представлены в четвертой главе.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» произведены выбор и обоснование методов экспериментальных исследований и описаны разработанные для этого устройства. Программой исследований предусматривалось проведение экспериментов для подтверждения сформулированной рабочей гипотезы: определение режимов УФ-облучения и фильтрации питательного раствора, необходимых для получения наибольшего отклика растений; исследование параметров питательного раствора, влияющих на энергетические показатели процесса обеззараживания и активность минерального питания растений.

Программа экспериментальных исследований включала в себя разработку лабораторных установок и методик исследований. Проводились однофакторные постановочные эксперименты и многофакторные постановочные эксперименты для определения оптимальных режимов УФ-облучения и фильтрации по методике активного планирования.

Разработанная лабораторная установка для обеззараживания питательного раствора включала в себя резервуар, насос, капсульные (патронные) фильтры, манометры, гибкие трубопроводы, УФ-облучатель. Для изменения режимов обеззараживания были предусмотрены вентили и байпас. В установке использовались: капсульные фильтры в комплекте с тройником и манометром (ДФП-201Ь-б0); сменные фильтрующие элементы ЭФП с рейтингом фильтрации 20...0,2 мкм; насос СРт 158 (напряжение питания 220 В, мощность 0,75 кВт); УФ-облучатель типа UV-S (доза облучения 16 мДж/см2). Для исследования параметров питательного раствора использовались методы фотометрии (показатель поглощения; коэффициент пропускания; экстинкция; мутность; цветность); ионометрии (активность ионов); кондуктометрии (электропроводность).

Экспериментальные исследования проводились при выращивании салата сорта Московский. В качестве отклика растений на фильтрацию и УФ-облучение питательного раствора рассматривались биомасса листьев и биомасса корневой системы, которые определялись по завершении вегетационного периода. Выращивание салата осуществлялось в течение 30 суток при соблюдении требуемых параметров микроклимата. Размер выборки составлял 50 растений; опыты проводились в четырехкратной повторности; использовались принципы рандомизации, что обеспечивало достаточную точность опыта.

Полученную биомассу определяли на весах типа ВЛКТ-500 г-м. Пораженность растений болезнетворными микроорганизмами оценивалась в период вегетации; определялись видовой состав микробиоты и степень поражения. Экологическая чистота биомассы определялась по содержанию нитратов, пестицидов, радионуклидов и тяжелых металлов (рис. 2). Эффективность обеззараживания питательного раствора оценивалась по разработанной методике, включающей ряд коэффициентов (табл. 1).

Реализация продукции

Рост

Качество биомассы

биомассы

Минеральное питание

Рис. 2. Оценочные показатели эффективности обеззараживания питательного раствора

Таблица 1

Методика оценки эффективности обеззараживания питательного раствора

№ п/п Обозначение коэффициента Расчетная формула Назначение

1 2 3 4

1 К0 К0=КмКбКкКр>1, где Км, К6, Кк, Кр — коэффициенты, учитывающие эффект, получаемый при использовании мероприятий по очистке раствора, влияющие на условия минерального питания, выход биомассы, качество продукции и ее реализацию соответственно Определяет эффективность обеззараживая и я гидропонного раствора

2 км Км- Смб / Смп, где С.мп, Смб содержание болезнетворных микроорганизмов в питательном растворе для проектируемого и базового варианта соответственно Учитывает условия минерального питания растений

3 Кб К6=Б„/Б6>1, где Бп, Б6 - выход биомассы в проектируемом и базовом вариантах соответственно Учитывает выход биомассы

1 2 3 4

4 Кк Кк= КПЭ1 Кпэ2 >1, где К», -производственно-экологический коэффициент первого рода; Кпэ2 -производственно-экологический коэффициент второго рода Оценивает экологическую чистоту и биологическую полноценность продукции

5 Кр Кр= КСК„ , где Кс, Ки - коэффициент сохранения качества продукции и коэффициент использования биопрепаратов соответственно Учитывает сохранность качества продукции

6 К„ К„=Е/Ео=(И^ср)/Ео, где Е - энергосодержание продукции, кДж/м2; Ик - урожайность, кг/м2; - коэффициент энергосодержания в единице продукции, кДж/кг; Ео -затраты энергии на возделывание и уборку сельскохозяйственной культуры, кДж/м2 Определяет энергетическую эффективность

В четвертой главе «Результаты экспериментального определения режимов фильтрации и УФ-облучения питательного раствора и параметров устройства для обеззараживания питательного раствора» на основании разработанной методики выполнен расчет установки для УФ-облучения и фильтрации питательного раствора, а также подобраны фильтрующие элементы и источник УФ-излучения. Данные расчета представлены в табл. 2.

Для каскада из 5 капсульных фильтров подобраны фильтрующие элементы с рейтингом фильтрации до 0,2 мкм, обеспечивающие эффективность задержания частиц не менее 95% и рассчитанные на диапазон рабочих температур 0...50 °С, диапазон рН 2...12.

Для УФ-облучения питательного раствора выбрана установка иУ-81, предназначенная для обеззараживания жидкостей при температуре 2...40 °С, мутности - не более 2 мг/дм3, цветности - не более 35 град. Обеспечиваемая доза облучения - 16 мДж/см2.

Результаты экспериментальных исследований по определению показателей питательного раствора, влияющих на энергетические затраты процесса обеззараживания, представлены в табл. 3. Различия между значениями показателей по повторениям не превышают 5%, в повторностях - 2,5%.

Таблица 2

Технические характеристики установки для фильтрации и УФ-облучения питательного раствора

№ п/п Наименование Обозначение Единицы измерения Значение

Фильтрация питательного раствора

1 Объем фильтрата, получаемого с одного капсульного фильтра м3 0,063-103

2 Безразмерный комплекс 712 - 0,200

3 Безразмерный комплекс Л] - 12,500

4 Продолжительность фильтрации Т с 3,330

5 Производительность одного фильтра Оср м3/с 0,019-10"3

УФ-облучение питательного раствора

6 Расчетный бактерицидный поток Рб Вт 0,750

7 Количество ламп П шт. 1

8 Расход электроэнергии на обеззараживание жидкости 8 кВт-ч/м3 0,200

9 Потери напора в установке Ь м 0,0 МО"3

10 Доза облучения мДж/см2 16

Таблица 3

Физико-химические характеристики питательного раствора

Коэффициент пропускания Показатель поглощения Экстинкция

мин. ср. макс. мин. ср. макс. мин. ср. макс.

цветность Перед фильтрацией -30...33 град., мутность - более 2,5 мг/дм3

0,51 0,57 0,63 0,46 0,55 0,64 0,20 0,24 0,28

цветность После фильтрации — 30...33 град., мутность менее 2,0 мг/дм3

0,73 0,74 0,75 0,29 0,32 0,35 0,13 0,14 0,15

Анализ результатов позволяет заключить, что осуществление фильтрации приводит к уменьшению мутности, увеличению коэффициента пропускания питательного раствора и позволяет использовать источник УФ-облучения, обеспечивающий дозу 16 мДж/см2. Исключение фильтрации приводит к необходимости увеличивать дозу облучения в 1,6-1,8 раза.

Проведенные исследования показали, что УФ-облучение и фильтрация питательного раствора способствуют уменьшению общего числа микроорганизмов, инактивации болезнетворных организмов и снижению пораженности растений болезнетворными микроорганизмами.

В результате экспериментальных исследований установлено, что обеззараживание питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации не оказывает негативного влияния на процессы минерального питания растений. Наблюдаемые изменения электропроводности и активности ионов (рис. 3) свидетельствуют об активном протекании процессов роста и развития корневой системы, а также минерального питания растений.

о 1 2 з 4 5 6 , _

I, суг

Рис. 3. Изменение активности ионов (а) и электропроводности (б) питательного раствора в период вегетации

На основании многофакторных экспериментов получены уравнения регрессии, адекватно описывающие отклик растений на УФ-облучение и фильтрацию питательного раствора (при изменении расхода питательного раствора в пределах 0,019-0,021 дм3/с и температуры питательного раствора в пределах 18-22 °С):

У1 = 240,8-21,5х,2-24,6х22, (12)

у2 = 30,7-3,1х,2-3,2х22, (13)

где уь у2 - биомасса листьев салата и биомасса корневой системы соответственно; Хь х2 - расход питательного раствора и температура питательного раствора соответственно.

Полученные уравнения регрессии позволили определить, что для достижения наибольшего отклика растений на обеззараживание питательного раствора необходимо принять дозу облучения 16 мДж/см2, расход 0,019 дм3/с, температуру 20 °С для питательного раствора с коэффициентом пропускания 0,74, показателем поглощения 0,32, экс-тинкцией 0,14. В этом случае отмечалось превышение контрольного уровня по выходу биомассы салата на 10...15% при сохранении биологической полноценности и экологической чистоты получаемой продукции.

В пятой главе «Разработка технологических элементов гидропонного выращивания зеленных овощей с использованием фильтрации и УФ-облучения для обеззараживания питательного раствора» представлена технология, включающая в числе основных операций (посев и проращивание семян; полив; выращивание сеянцев; получение рассады; выращивание салата и т.д.) обеззараживание питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации. Для осуществления операции по обеззараживанию питательного раствора разработана установка, в которой реализованы УФ-облучение и фильтрация питательного раствора (рис. 4).

Оценка эффективности обеззараживания питательного раствора позволила установить, что в предлагаемом варианте наблюдаются улучшение условий минерального питания растений; увеличение продуктивности растений; повышение качества продукции.

10ч

- Л.-Г

; "'г ' _ . ■ р ~ я •

ян

ш

К

м -Жт

9в

¡шш

Рис. 4. Схема комплекта технологического оборудования для гидропонного выращивания зеленных овощей с обеззараживанием питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации: 1 - рассадное отделение; 2 - салатное отделение; 3 - камера проращивания; 4 - емкости для растений; 5 - культивационный стол; 6 — вегетационная поверхность; 7 - трубопровод; 8 - установка для УФ-облучения и фильтрации питательного раствора; 9 - нижний резервуар; 10 - верхний резервуар; 11 - приемный желоб; 12 - насос

Производственные испытания, проведенные в ангарных теплицах ОАО «Тепличный», показали, что предлагаемый вариант выращивания зеленных овощей имеет более высокую технико-экономическую эффективность по сравнению с базовым. В опытном варианте увеличивается выход биомассы на 10-15%, за счет чего происходит снижение энергозатрат на получение единицы продукции на 2,5-3,0 ГДж/т и увеличение энергетической эффективности на 12-15%; годовой экономический эффект в расчете на стандартную ангарную теплицу с объемом выращивания продукции 10,4 т составляет 480 тыс. руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. К наиболее перспективным гидропонным технологиям относится проточная культура, позволяющая создавать благоприятные условия для роста и развития корневой системы растений за счет непрерывной циркуляции питательного раствора. Для повышения качества питательного раствора целесообразно осуществлять его обеззараживание путем УФ-облучения и фильтрации, однако способы и технические средства реализации предлагаемого способа разработаны недостаточно.

2. Разработанная методика позволяет определять параметры установки для УФ-облучения и фильтрации питательного раствора: объем фильтрата - 0,063-10"3 м3; продолжительность фильтрации -3,33 с; производительность фильтров - 0,019-10"3 м3; расчетный бактерицидный поток - 0,75 Вт; количество ламп - 1; расход электроэнергии на обеззараживание жидкости - 0,2 кВт-ч/м3; потери напора в установке - 0,01-10"3 м, а также выбирать фильтрующие элементы и источник УФ-излучения на основании данных, полученных при определении физико-химических показателей питательного раствора: коэффициента пропускания, показателя поглощения, экстннкции, мутности, цветности.

Установленные закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, влияющих на активность минерального питания, позволяют определять электропроводность и активность ионов (рН) на различных стадиях вегетации.

3. Математические модели, полученные с использованием методики активного планирования эксперимента, описывают отклик зеленных овощей на обеззараживание питательного раствора.

Для достижения наибольшего отклика растений на обеззараживание питательного раствора необходимо принять дозу облучения 16 мДж/см2, расход 0,019 дм3/с, температуру 200 С для питательного раствора с коэффициентом пропускания 0,74, показателем поглощения 0,32, экстинкцией 0,14. В этом случае отмечается превышение контрольного уровня по выходу биомассы салата на 10... 15% при сохранении биологической полноценности и экологической чистоты получаемой продукции.

УФ-облучение и фильтрация, осуществляемые в указанном режиме, способствуют уменьшению общего числа микроорганизмов и инактивации болезнетворных организмов в питательном растворе и снижению пораженное™ растений болезнями.

Разработанная методика позволяет оценивать эффективность обеззараживания питательного раствора.

4. Разработанная установка позволяет обеззараживать питательный раствор путем УФ-облучения и фильтрации.

Фильтрация, осуществляемая перед УФ-облучением, способствует повышению коэффициента пропускания питательного раствора, а также уменьшению показателя поглощения, мутности и экстинк-ции, что позволяет снизить требуемый бактерицидный поток и необходимую дозу облучения в 1,6-1,8 раза.

5. Разработанная технология гидропонного выращивания зеленных овощей включает в себя операцию по обеззараживанию питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации.

6. Производственные испытания показали технико-экономическую эффективность разработанной установки при выращивании зеленных овощей на гидропонной основе: в опытном варианте увеличивается выход биомассы на 10-15%, за счет чего происходит снижение энергозатрат на получение единицы продукции на 2,5-3,0 ГДж/т и увеличение энергетической эффективности на 12-15%; годовой экономический эффект в расчете на стандартную ангарную теплицу с объемом выращивания продукции 10,4 т составляет 480 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Басарыгина, Е. М. Оценка эффективности очистки гидропонных растворов [Текст] / Басарыгина Е. М., Горяинова Т. Н., Басарыгина Т. А. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - №11. -С. 14-15.

2. Басарыгина, Е. М. Сравнение технологий гидропонного выращивания зеленных овощей [Текст] / Басарыгина Е. М., Горяинова Т. Н., Басарыгина Т. А. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2010.-№1.-С. 14-15.

3. Басарыгина, Е. М. Использование нанотехнологий в растениеводстве защищенного грунта [Текст] / Басарыгина Е. М., Трушин П. М., Басарыгина Т. А., Горяинова Т. Н. // Нанотехника. - 2009. — С. 41—45.

4. Горяинова, Т. Н. Разработка установки для фильтрации и ультрафиолетового облучения гидропонных растворов [Текст] / Горяинова Т. Н. [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. -№12.-С. 11-14.

5. Горяинова, Т. Н. Использование УФ-излучения для повышения эффективности выращивания зеленных овощей методом тонкослойной гидропоники [Текст] / Горяинова Т. Н. [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства.-2010.-№3.-С. 17-21.

Публикации в других изданиях

6. Басарыгина, Е. М. Система нанофильтрации для проточной гидропоники [Текст] / Басарыгина Е. М., Филатова Т. Н. // Материалы Четвертой Международной научна-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». -СПб., 2007.-С. 21-25.

7. Басарыгина, Е. М. Производство пищевых продуктов на гидропонной основе : перспективы использования наноматериапов [Текст] / Басарыгина Е, М., Филатова Т. Н. // Материалы Международной научно-практической конференции «Биотехнология. Вода и пищевые продукты». -М.: ЗАО «Экспобиохимтехнологии» ; РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2008. -С. 331-332.

8. Филатова, Т. Н. Система нанофильтрации для проточной культуры [Текст] / Филатова Т. Н. // Труды Всероссийского совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных вузов. — М. : Академия кадрового обеспечения АПК, 2008. - С. 223-227.

9. Пат.88507. Российская Федерация, МПК 7 А 01 в 33/7. Гидропонная установка [Текст] / Четыркин Ю. Б. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Челябинская государственная агроинженерная академия. -№2009111534 ; заявл. 17.02.2009; опубл. 21.12.2009, Бюл. №32.

10. Горяинова, Т. Н. Использование УФ-излучения для обеззараживания гидропонных растворов [Текст] / Горяинова, Т. Н. // Достижения науки и техники АПК. Материалы ХЫХ научно-технической конференции. - Челябинск : ЧГАА, 2010.

Подписано в печать 08. 11. 2010 г. Формат 60x84/16. Объем 1,0 уч.-изд. л.

__Тираж 100 экз. Заказ № 4 К._

Отпечатано на ризографе в УОП ЧГАА 454080, г. Челябинск, пр-т им. В.И. Ленина, 75

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Гидропонное растениеводство в современных производственно-экологических условиях

1.2. Виды гидропонной культуры - 13 1.3 Инженерно-технологическое оборудование для гидропонного выращивания зеленных овощей

1.4. Методы и технические средства электротехнологии для обеззараживания питательных растворов

1.5. Рабочая гипотеза. Цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ И УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ГИДРОПОННЫХ РАСТВОРОВ

2.1. Определение основных факторов, влияющих на эффективность процесса фильтрации и УФ-облучения питательного раствора

2.2. Основы расчета установки для фильтрации и УФ-облучения гидропонных растворов

2.3. Элементы технологической схемы производства зеленных овощей на гидропонной основе, включающей фильтрацию и УФ-облучение 41 питательного раствора

2.4. Обоснование параметров, определяющих эффективность использования фильтрации и УФ-облучения в технологии 44 гидропонного выращивания зеленных овощей

2.5. Методика расчета установки для фильтрации и УФ-облучения питательного раствора

2.6. Результаты и выводы по главе 49 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Программа экспериментов и экспериментальные установки

3.1.1 Программа экспериментов 5 О 3.1.2. Экспериментальные установки 51 3.2. Методика проведения экспериментов 3.2.1 Методика экспериментального определения физико-химических показателей питательного раствора

3.2.2 Методика исследования влияния режимов фильтрации и УФ-облучения питательного раствора на отклик зеленных овощей

3.2.3 Методика исследования экологической чистоты и биологической полноценности гидропонной биомассы

3.2.4 Методика сравнения вариантов обеззараживания питательного раствора

3.3 Методика оценки эффективности обеззараживания гидропонных, растворов

3.4 Результаты и выводы по главе 66 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ФИЛЬТРАЦИИ И УФ-ОБ ЛУЧЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА И ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА

4.1 Параметры установки для фильтрации и УФ-облучения питательного раствора

4.2 Изменения физико-химических характеристик питательного раствора в процессе фильтрации

4.3 Изменения физико-химических характеристик питательного раствора в процессе вегетации

4.4 Влияние фильтрации и УФ-облучения на пораженность растений болезнетворными микроорганизмами

4.5 Влияние фильтрации и УФ-облучения на отклик зеленных овощей 78 4.6. Результаты и выводы по главе

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ЗЕЛЕННЫХ ОВОЩЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЛЬТРАЦИИ И УФ-ОБЛУЧЕНИЯ - ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА

5.1 Технологическая схема гидропонного выращивания зеленных овощей с использованием фильтрации и УФ-облучения для обеззараживания питательного раствора

5.2 Устройство для обеззараживания питательного раствора путем фильтрации и УФ-облучения

5.3. Программа и результаты технологических испытаний

5.4. Экономическая оценка

5.5. Результаты и выводы по главе ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Актуальность темы. К наиболее прогрессивным методам гидропонных технологий относится проточная культура, позволяющая в течение круглого года выращивать богатые витаминами зеленные овощи. Преимущества метода заключаются в том, что благоприятные условия для роста корневой системы создаются за счет непрерывной циркуляции питательного раствора, качество которого влияет на продуктивность растений. 'Для повышения качества питательного раствора необходимо проводить его обеззараживание.

Представляется целесообразным осуществлять обеззараживание питательного раствора с использованием способов и технических средств электротехнологии, в частности ультрафиолетового (УФ) излучения, которое летально для большинства болезнетворных микроорганизмов. В связи с тем, что при УФ-облучении необходимо учитывать характеристики питательного раствора, связанные с наличием примесей и влияющие на эффективность процесса обеззараживания, наиболее перспективными являются такие методы комбинированного воздействия, как использование УФ-облучения и фильтрации питательного раствора.

Возможности применения данного комбинированного способа для очистки природных и сточных вод отражены в научных публикациях, однако изучены не полностью и требуют дальнейших исследований. В частности, не определено влияние фильтрации на физико-химические характеристики питательного раствора и связанные с ними энергетические затраты на процесс УФ-обеззараживания; отсутствует методика расчета установки для УФ-облучения и фильтрации питательных растворов; не установлены закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, влияющих на активность минерального питания растений и т.д.

Настоящая работа является попыткой обоснования использования УФ-облучения и фильтрации. Исследования проводились в соответствии с Межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению • развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на-2006-2010 гг.: Проблема IX. Научное обеспечение повышения машинно-технологического и энергети-, ческого потенциала сельского хозяйства России, а также планом НИР ЧГАА на 2005-2010 гг. . . . . ■

Цель исследования: повышение эффективности гидропонного выращивания зеленных овощей путем использования технических средств оптической электротехнологии. , I

Задачи исследования:

1. Разработать методику расчета установки для УФ-облучения и фильтрации питательных растворов; определить физико-химические характеристики питательного раствора (показатель поглощения, коэффициент пропускания, экстинкцию, цветность, мутность), влияющие на .энергетические затраты процесса УФ-обеззараживания; установить закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, от которых зависит активность минерального питания растений (электропроводность, активность ионов). 21 Определить влияние режимов УФ-облучения и фильтрации питательного раствора на отклик растений и получить математическую модель выхода биомассы; Разработать методику оценки эффективности обеззараживания питательных растворов. - 3. Разработать технологию гидропонного выращивания зеленных овощей, включающую в себя УФ-облучение и фильтрацию питательного раствора. . . . . .

4. Разработать установку для УФ-облучения и фильтрации питательного раствора.,' ■ ; . '

Объект исследования!; процесс гидропонного выращивания зеленных овощей'при УФ-облучении и фильтрации питательного раствора.

Предмет исследования: закономерности изменения выхода биомассы зеленных овощей при различных режимах УФ-облучения и фильтрации питательного раствора.

Анализ опубликованных материалов позволил сформулировать рабочую гипотезу: использование УФ-облучения и фильтрации гидропонных растворов позволяет создать необходимые условия для реализации растениями своих потенциальных возможностей за счет обеззараживания питательного раствора путем удаления и уничтожения болезнетворных микроорганизмов.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту. В работе впервые предложено и апробировано использование УФ-облучения и фильтрации для обеззараживания питательных растворов при гидропонном выращивании растений (на примере зеленных овощей). Разработана методика расчета установки для УФ-облучения и фильтрации питательных растворов. Методом фотометрии определены характеристики питательных растворов, учитывающиеся в данной методике и оказывающие непосредственное влияние на затраты энергии в процессе УФ-обеззараживания: коэффициент пропускания, показатель поглощения, экстинкция, мутность, цветность. Установлены закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, влияющих на активность минерального питания растений: электропроводности и активности ионов (рН). Получены математические модели, описывающие отклик зеленных овощей (биомасса листьев, биомасса корневой системы) на УФ-облучение и фильтрацию питательного раствора. Разработана методика оценки эффективности обеззараживания питательного раствора.

Практическая ценность работы и реализация ее результатов. На основе результатов исследований разработана и опробована установка для обеззараживания питательного раствора. Разработанные математические модели и установленные взаимосвязи'' могут быть использованы научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями на всех стадиях проектирования установок для УФ-облучения и фильтрации гидропонных растворов.

Полученные результаты позволяют дать практические рекомендации по применению обеззараживания питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации в гидропонном растениеводстве. Новизна технических решений защищена патентом РФ.

На основе проведенных в диссертационной работе исследований были разработаны и приняты к внедрению: технология гидропонного выращивания зеленных овощей, включающая в себя обеззараживание питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации в ОАО «Тепличный» (г. Челябинск); методика оценки эффективности обеззараживания питательных растворов - в НП «Научно-исследовательский институт овощеводства защищенного грунта» (НИИОЗГ, г. Москва). Результаты работы используются в учебном процессе Челябинской государственной агроинженерной академии.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований были представлены и одобрены на научных конференциях, в том числе: на Международной научно-практической конференции «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, ЗАО «Экспобиохимтехнологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007 г.), Четвертой Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Политехнический ун-т, Санкт-Петербург, 2007г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях ЧГАА. На специализированных выставках-ярмарках «Золотая осень», «Агро-2007», «Агро-2009» получены дипломы и золотые медали (Москва, ВВЦ, 2008 г.; Челябинск, 2007, 2009 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 10 научных работ, в том числе 1 патент РФ на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, библиографии из 137 наименований и 3 приложений. Содержание работы изложено на 123 страницах, текст содержит 23 рисунка и 17 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. К наиболее перспективным гидропонным технологиям относится 'проточная культура, позволяющая создавать благоприятные условия для роста и развития корневой системы растений за счет непрерывной циркуляции питательного раствора. Для повышения качества питательного раствора целесообразно осуществлять его обеззараживание путем УФ-облучения и фильтрации, однако способы и технические средства реализации предлагаемого способа разработаны недостаточно.

2. Разработанная методика позволяет определять параметры установки для УФ-облучения и фильтрации питательного раствора: объем фильтрата -0,063-10"3 м3; продолжительность фильтрации - 3,33 с; производительность фильтров - 0,019-10"3 м3; расчетный бактерицидный поток - 0,75 Вт; количество ламп - 1; расход электроэнергии на обеззараживание жидкости л 'З

0,2 кВт-ч/м , потери напора в установке — 0,01-10* м, а также выбирать фильтрующие элементы и источник УФ-излучения на основании данных, полученных при определении физико-химических показателей питательного г раствора: коэффициента пропускания, показателя поглощения, экстинкции, мутности, цветности.

Установленные закономерности изменения в период эксплуатации параметров питательного раствора, влияющих на активность минерального питания, позволяют определять электропроводность и активность ионов (рН) на различных стадиях вегетации.

3. Математические модели, полученные с использованием методики активного планирования эксперимента, описывают отклик зеленных овощей на " обеззараживание питательного раствора. Для достижения наибольшего отклика растений на обеззараживание питательного ' раствора необходимо принять дозу облучения 16 мДж/см2, расход 0,019 дм3/с, температуру 200 С для питательного раствора с коэффициентом пропускания 0,74, показателем поглощения 0,32, экстинкцией 0,14. В этом случае отмечается превышение контрольного уровня по выходу биомассы салата на 10. .15% при сохранении биологической полноценности и экологической чистоты получаемой 'продукции.

УФ-облучение и фильтрация, осуществляемые в указанном режиме, способствуют уменьшению общего числа микроорганизмов и инактивации болезнетворных организмов в - питательном растворе и снижению пораженности растений болезнями.

Разработанная методика позволяет оценивать эффективность обеззараживания питательного раствора.

4. Разработанная установка позволяет обеззараживать питательный раствор путем УФ-облучения и фильтрации.

Фильтрация, осуществляемая перед УФ-облучением, способствует повышению коэффициента пропускания питательного раствора, а также уменьшению показателя поглощения, мутности и экстинкции, что позволяет снизить требуемый бактерицидный поток и необходимую дозу облучения в 1,6-1,8 раза.

5. Разработанная технология гидропонного выращивания зеленных овощей включает в себя операцию по обеззараживанию питательного раствора путем УФ-облучения и фильтрации.

6. Производственные испытания показали технико-экономическую эффективность разработанной установки при выращивании зеленных овощей на гидропонной основе: в опытном варианте увеличивается выход биомассы 1 на 10-15%, за счет чего происходит снижение энергозатрат на получение единицы продукции на 2,5-3,0 ГДж/т и увеличение энергетической эффективности на 12-15%; годовой экономический эффект в расчете на стандартную ангарную теплицу с объемом выращивания продукции 10,4 т составляет 480 тыс. руб.

НАПРАВЛЕНИЕ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В области теоретических исследований необходимо:

1. Дальнейшее изучение вопросов, связанных с определением зависимостей между физико-химическими показателями питательного раствора и энергозатратами на процесс УФ-обеззараживания.

2. Дальнейшее изучение вопросов, связанных с получением математических моделей, описывающих отклик зеленных овощей на обеззараживание питательного раствора.

В области экспериментальных исследований необходимо:

1. Проведение опытов, позволяющих определить для различных питательных растворов значения физико-химических показателей, непосредственно влияющих на энергетические показатели процесса УФ-обеззараживания.

2. Проведение опытов, позволяющих определить вынос отдельных минеральных элементов из питательного раствора при его обеззараживании путем "фильтрации и УФ-облучения.

ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в работе, могут использоваться организациями, занимающимися проектированием установок электротехнологии, а также сельскохозяйственными предприятиями, занимающимися выращиванием продукции растениеводства на гидропонной основе.

Разработанные методики позволяют выполнять инженерные расчеты при проектировании технических средств для обеззараживания питательного раствора путем фильтрации и УФ-облучения, а также позволяют оценивать эффективность различных вариантов обеззараживания питательного раствора.

Установленные закономерности изменения выхода биомассы зеленных овощей позволяют дать практические рекомендации по обеззараживания питательных растворов при гидропонном получении продукции растениеводства. л

105

1. Авдеев М.В., Трушин П.М. Тепличный комплекс для выращивания * экологически чистых овощей / Вестник ЧГАУ, 2006, том 46, с. 7 - 9.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 219 с.

3. Ажегиревич А.И. и др. Обеззараживание питьевой воды УФзоблучением с последующим внесением ионов серебра // Экологические системы и приборы, 2002, №12, с. 26 — 30.

4. Аклеев В.А, Киселев М.Ф. и др. Медико-биологические и экологические последствия радиоактивного загрязнения реки Теча / М.: Экология, 2000. 576 с.

5. Алексахин P.M. и др. Сельскохозяйственная радиоэкология. М.: Экология, 1992. 400с.

6. Алексеев Е.В. Физико-химическая очистка сточных вод. — М.: Изд-во АСВ, 2007.

7. Алексеев Л.С. Контроль качества воды. М.: ИНФРА-М, 2004.

8. Алиев Э.А. и др. Технология возделывания овощных культур и грибов в защищенном грунте. М: Агропромиздат, 1987. 351 с.

9. Алферова A.A. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов / A.A. Алферова, А.П. Нечаев. М.: Стройиздат, 1987.

10. Аутко A.A. и др. Овощеводство защищенного грунта. Мн.: Изд-во «ВЭВЭР», 2006.

11. Бабков A.B., Попков В.А., Пузаков С.А. и др. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М.: Высшая школа, 2002. — 237 с.

12. Басарыгина Е.А. Способы и средства электронно-ионной технологии для'гидропонного растениеводства. Дисс. докт. техн. наук, Челябинск, 2005.

13. Басарыгина Е.М., Горяинова Т.Н., Басарыгина Т.А. Оценка эффективности очистки гидропонных растворов // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2009, №11, с. 14 15.

14. Басарыгина Е.М., Горяинова Т.Н., Басарыгина Т.А. Сравнение технологий гидропонного выращивания зеленных овощей // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2010, №1, с. 14 15.

15. Басарыгина Е.М., Трушин П.М., Басарыгина Т.А., Горяинова Т.Н. Использование нанотехнологий в растениеводстве защищенного грунта // Нанотехника, 2009, с. 41.45.

16. Басов А.М., Быков В.Г. Лаптев A.B., Файн В.Б. Электротехнология. М.: Агропромиздат, 1985. — 256 с.

17. Бледных В.В., Цитцер О.Ю., Сперанская O.A. и др. Глобальные агроэкологические проблемы: безопасность продукции сельского хозяйства. М.: Эко-Согласие, 2003. 120 с.

18. Блянкман Л.М. Очистка фильтрующих материалов. М.: Энергоиздат, 1981. 110 с.

19. Большой практикум, по физиологии растений. / Под ред. Б.А. Рубина. М.: Высшая школа, 1978.-408 с.

20. Брызгалов В.А. и др. Овощеводство защищенного грунта. М.: Колос, 1995.-351 с.

21. Бунин М.С. Овощеводство Японии. М.: 1991. 114 с.

22. Ван дер Планк Я. Устойчивость растений к болезням / Пер. с англ. -М.: Колос, 1982.

23. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика: Практический курс.- М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999. 720 с.

24. Вода. Технология и оборудование / НТС Стройинформ. М., 2002.

25. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология. М.: Высшая школа,1979.

26. Войтович Н.В., Козьмин Г.В.,1 Платова А.Г. Перспективы использования физических факторов в растениеводстве. М.: ЦИНАО, 1995. — 128 с.

27. Волков C.B. и др. Технологические аспекты обеззараживания воды УФ-облучением // Водоснабжение и санитарная техника, 2001, № 4, с. >11 -15.

28. Волков C.B. и др. Опыт и перспективы применения УФ-обезараживания // Экология и промышленность России, 2000, сентябрь, с. 30 -34.

29. Воловик E.JL, Бледных В.В., Авдеев М.В. и др. Электротехнологии и электрооборудование в гидропонном растениеводстве. Москва — Челябинск, 2004. 474 с.

30. Воловник Г.И., Терехов Л.Д. Теоретические основы очистки воды. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000.

31. Вольпе И.М., Кучеренко В.Д. Практическое руководство по санитарной микробиологии. М.: Изд-во МГУ, 1997.

32. ГН 1.1546-96 «Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды».

33. Головин П.Н. и др. Практикум по общей фитопатологии. М.: Агропромиздат, 1989.

34. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды. М.: Высшая школа, 1988.•■■■■ ' ' ■■' ■ • ■ ' "'■'■■ ' ■ 108 ; -.•.';.' ' ' . ■ ■•;.

35. Горский В.Г., Адлер; Ю.П:, Талалай А.М. . Планирование промышленных экспериментов (модели динамики). 1VI;: Металлургия; 1978. • 112 с. ■;■. ". . ".••' ' '•■," ■ . . . ■ ;

36. Горяинова-Т.Н: Использование УФ-излучения для обеззараживания¡ гидропонных растворов // Достижения науки и техники АПК. Материалы XLIX научно-технической конференции; Челябинск, ЧГАА, 2010.

37. Горяинова Т.Н., Четыркин Ю.Б., Басарыгина Е.М. и др. Разработка установки для фильтрации и ультрафиолетового облучения гидропонных растворов // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2009, №12, с. 11-14.

38. Горяинова Т.Н., Четыркин Ю.Б., Басарыгина Е.М: и др. Использование УФ-излучения для повышения эффективности выращивания зеленных овощей методом тонкослойной гидропоники // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2010, №3, с. 17 21.

39. ГОСТ 52830-20071 Микробиология пищевых продуктов и кормов.

40. ГОСТ Р52723. Продукты и корма. Методы, определения сырьевого состава.

41. Даниэл Э. Бактерицидная дезинфекция воды ультрафиолетовым излучением. М.:.Мир, 1988.

42. Дэвис Д., Джованелли Дж., Рис Т. Биохимия растений / Под ред. B.JI. Кретовина. М.: Мир, 1968. -201 с.

43. V 45. Живописцев З.И; Электротехнология в сельском хозяйстве. М.: ВНИИТЭИСХ, 1978. 296 с.

44. Жужиков В.А. Фильтрование. М.: Химия, 1986.

45. Захаров В.А. Исследование и разработка устройств электронно-ионной технологии для обработки: картофеля с целью снижения потерь при хранении. Дисс. . канд. техн. наук, Челябинск, 1999.

46. Интегрированная защита растений и элементы технологии в тепличных комбинатах' Российской Федерации //• Сб. докладов 11 всероссийского семинара, М.: ЗАО МДТ, 2002.

47. Использование ультрафиолетового излучения при обеззараживании воды плавательных бассейнов: Методические указания. М.: Интерсэн, 1998.

48. Калинеченко Н.А., Толиков А.И. Эффективность гидропона // Земля * Сибирская, Дальневосточная. 1980. № 10. - С. 23-25.

49. Калицун В.И. и др. Практикум по водоотведению и очистке сточных вод. М.: Стройиздат, 2001.

50. Катюшина Г.Н. Очистка природных и сточных вод. Обзор отчетов о НИОКР и диссертаций. М.: ВНТИЦентр, 1991'.

51. Клочко В.А., Апельцин И.Э. Подготовка воды для промышленного и городского водоснабжения. М., 1992.

52. Коверга А.В. др. Пилотные испытания ультрафиолетового обеззараживания на московских станциях водоподготовки // Водоснабжение и санитарная техника, 2008, №4, с. 1 7.

53. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. М.: Стройиздат, 1971.

54. Колесников В.А. и др. Анализ, проектирование технологий и оборудования для очистки сточных вод. М.: Изд~во ACT, 2005.

55. Комплексная оценка эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса // Методические рекомендации и комментарий по их применению. М.: 1989. 37 с.

56. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской области. Челябинск, 2005 2009 гг.

57. Концепция государственной политики в области здорового питания населения России // Инженерная экология. 1999, № 8. - С. 1-7.

58. Корн Т., Корн Г. Справочник по математике. М.: Наука, 1968.722с.

59. Костюченко С.В. и др. УФ-излучение для обеззараживания питьевой воды йз поверхностных источников // Водоснабжение и санитарная техника. 2000, № 2, с. 12 16.

60. Котов A.B. Повышение энергетической эффективности ультрафиолетового обеззараживания жидких сред в сельскохозяйственном производстве на основе применения энергосберегающей технологическойсхемы облучения. Дис. канд. техн. наук, 2004.

61. Круг Г. Овощеводство / Пер. с нем. В.И. Леунова. М.: Колос, 2000. 576с. \

62. Кругляков Ю.А. Оборудование для непрерывного выращивания зеленого корма гидропонным способом. М.: Агропромиздат, 1991. 79 с.

63. Кулаев Д.Х. Федеральный закон «О техническом регулировании» и особенности его реализации в сфере продовольственной безопасности. М.: ДеЛи принт, 2004.

64. Либберт Э. Физиология растений / Пер. с нем. под ред. Кефели В.Н. М.: Мир, 1976.-580 с.

65. Маркова Е.В., Лисинков А.Н. Планирование эксперимента в условиях неоднородностей. М.: Наука, 1973. 580 с.

66. Мейер А., Зейтц Э. Ультрафиолетовое излучение, получение, измерение и применение в медицине, биологии и технике (перевод с немецкого). М. Л., 1962.

67. Мелехин Г.П., Свентицкий И.И. Ультрафиолетовое облучение животных и птицы. Минск, 1986.

68. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: 1989. 27 с.

69. Методические указания по проведению опытов и анализов растворов и субстратов при выращивании овощей гидропонным способом. М.: ЦИНАО, 1994.

70. Миклашевский Н.В:, Королькова C.B. Чистая вода. Системы очистки и бытовые фильтры. СПб.: «Издательская группа «Арлит», 2000.

71. Моисеев H.H. Экология человечества глазами математика. М.: Молодая гвардия, 1988.-214 с.

72. Многофакторный планируемый эксперимент в эколого-' физиологических исследованиях. Методические указания. Петрозаводск,1986.-56 с.

73. МУ 5048-89. Определений нитратов и нитритов в продукции растениеводства.

74. МУ 5778-91. Стронций-90. Определение в пищевых продуктах. М., 1991. Свидетельство МА МВИ ИБФ №14/1-89.

75. МУ 5779-91. Цезий-137. Определение в пищевых продуктах. М., 1991. Свидетельство МА МВИ ИБФ №15/1-89.

76. МУ 01-19/47-11-92. Методические указания по атомно-абсорбционным методам определения токсических элементов в пищевых продуктах.

77. Мэтыоз Р. Вирусы растений. М.: Мир, 1988.

78. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. — 340 с.

79. Никифоров Н.И., Кушниренко И.Ю., Пуаллаккайнан Л.Л. Источники комплексной устойчивости ячмени к грибным болезням на Южном Урале: Тез. докл. IX Всесоюзного совещания по иммунитету растений к болезням и вредителям. Минск, 1991, т. 1, - С. 62-63.

80. Новые технологии в водоподготовке и водоотведении. Сб. Вып. 1, 2. -М.: ВИМИ, 2000.

81. Обеззараживание, воды бактерицидными лучами (расчет и проектирование установок). М., МГЦНТИ, 1995.

82. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением / Новые технологии в водоподготовке-и водоотведении. Сб. Вып. 1. М., ВИМИ, 2000, с. 47-52,114-121.

83. Обезвреживание осадков сточных вод, хозяйственно-бытовых и промышленных отходов. Обзорная информация. М., МГЦНТИ, 1991, вып. 6.86. ©мнигенная экология / Отв. редактор Гринин А.С. Т. 1. Брянск.: Изд-во Брянской ГСХА, 1995. 475 с.

84. Омнигенная экология / Отв. редактор Гринин А.С. Т. 2.-Методические аспекты экологии. Брянск.: Изд-во Брянской ГСХА, 1996. 482 с.

85. Панус Ю.В. и др. Методические указания к изучению тем: «Влияние научно-технического прогресса на экономическую эффективность производства»». Челябинск, ЧГАУ, 1989. 12'с.

86. Патент РФ №88507. Гидропонная установка // Четыркин, Басарыгина Е.М., Горяинова Т.Н. и др. БИ №32, 2009.

87. Патент WO № 9637439. Лазерное устройство для очистки воды,1996.

88. Патент RU № 2207323. Способ обеззараживания жидких сред рентгеновским излучением, 2006 г.

89. Патент FR № 98677. Устройство для УФ-обработки жидких сред, 2001 г.

90. Патент SU №1664390. Устройство для ультразвуковой обработки жидкости, 2000.

91. Плаксин A.M. Энергетическая оценка машинно-тракторных агрегатов и технологий в растениеводстве. Челябинск. ЧГАУ, 1999. 33 с.

92. Попкова К.В. Общая фитопатология. М.: Агропромиздат, 1989.

93. Потапенко Н.Г., Славук О.С. Использование УФ-излучения в практике обеззараживания воды // Химия и технология воды, 1989, т. 13, №12, с. 1117-1129.

94. Пребраженский А.Б. Обеззараживание воды УФ-излучением -универсальный метод // Аква Терм, 2002, март, с. 36 - 39.

95. Применение бактерицидных ламп для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях: Методические указания. М., 1995.

96. Реймерс А.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Наука, 1994. 367 с.

97. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическое моделирование в биофизике. М.: Наука, 1975. 318 с.

98. Рубин Б.В. Курс физиологии растений. М.: Высшая школа, 1977.448с.

99. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛи принт, 2004.

100. Рядов В.Г. Применение бактерицидных ламп для обеззараживания воды. М.: Изд-во ВЭСТ, 2005.

101. СанПиН 4540-87 «Допустимые уровни содержания пестицидов в объектах окружающей среды» и дополнения к ним: 4685-88, 5176-90 и 531891.

102. СаНПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Минздрав, 2002.

103. Свентицкий И.Н. Экологическая биоэнергетика растений и сельскохозяйственное производство. Пущино, ОНТИ НЦБИ АН СССР. 1982. 222 с.

104. Сельскохозяйственное использование сточных вод: Справочник / Л.П. Орлов, В.В. Игнатова, Э.Е. Элик и др.; Сост. Э.Е. Элик. М.: Росагропромиздат, 1989.

105. Синекова Л.А., Стеканова Т.А., Цупак В.Ф. Практикум по основам агрономии с ботаникой. М.: Колос, 1984. — 336 с.

106. Скурихин И.М. Химический состав российских пищевыхпродуктов. Справочник. М.: ДеЛи принт, 2002.

107. Сметанин М.И. Обработка воды ультрафиолетом // Водоснабжение и санитарная техника, 2003, №2, с. 31 37.

108. Смирницкий Е.Г. Экономические показатели эффективности. М.: Экономика, 1980. 143 с.

109. Современные Российские Технологии. Оборудование для очистки, опреснения, обеззараживания воды и стоков различного происхождения. М.: Эколайн, 1999.

110. ИЗ. Современные технологии и оборудование для обработки воды на водоочистных станциях. Сб. -М.: НИИКВОВ, 1997.

111. Соколов JI.B. Ресурсосберегающие технологии в системах водного хозяйства промышленных предприятий. М.: Изд-во АСВ, 1997.

112. Соколов В.Ф. Обеззараживание водь1 бактерицидными лучами. М.,1993.

113. Технология по обеспечению производства плодоовощной продукции, отвечающей нормативным требованиям, и показателям пищевой безопасности. М.: ЦИНАО, 1998. 170 с.

114. Торосян Р.Н: Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами в системе сельскохозяйственного водоснабжения. М.: Росагропромиздат, 1989.

115. Троицкий В.Д., Свиридова Т.А. Действие ультрафиолетовых лучей на бактерии // Микробиология, эпидемиология и иммунобиология, т. XIV, вып. 6,1990, с. 233-246.

116. Трушин П.М. Восстановление минеральных субстратов путем электрофизической обработки. Дисс. . канд. техн. наук, Челябинск, 2007.

117. Ультрафильтрационные процессы. Обзорная информация. М., 1999, вып. 1.

118. Уразаев H.A. Сельскохозяйственная экология. М.: Колос, 2000.304 с.

119. Фальковская JI.H. Обеззараживание воды ультрафиолетом. М.,1998.

120. Филатова Т.Н. Система нанофильтрации для проточной культуры // Труды Всероссийского совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных вузов. М.: Академия кадрового обеспечения АПК, 2008, с. 223.227.

121. Фихтенгольц Г.М. Основы математического анализа. М.: Наука,1968.-318 с.

122. Фрог Б.Н. Водоподготовка. М.: МГУ, 2001.

123. Хартман К. и др. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов. М.: Мир, 1977. 470 с.

124. Храменков C.B. и др. К вопросу рационального использования УФ-облучения в целях обеззараживания питьевой воды // Водоснабжение и санитарная техника, 2001, № 2, с. 17 19. '

125. Шмыгая В.А. Вирусные и микоплазменные болезни растений. Методические указания по диагностике и изучению. M.: ТСХА, 1987.

126. Экологизированная защита растений в овощеводстве, садоводстве и виноградарстве (в 2-х книгах) / Под ред. Н.Д. Шпаара. Санкт - Петербург, 2005.

127. Юрина A.B. и др. Тепличное овощеводство Урала. Свердловск, Средне-Уральское кн. изд-во, 1979. 192 с.

128. Massantini F., Magnam G. Hydroponing Growing. N.Y., 1996.351P.

129. Caraurtets J. Le Hydroponique. Paris, 1978. - 234 P.

130. Lonny J. Hydroponice plant. London, 1997. - 204 P.

131. Ogiso M., Takei A. Proper range of soil base to fruit vegetables in structure house // Res. Bull Aichi-ken Arg. Ree. Centrr. Nakayute, Aichi, 1986. N. 18. P. 151-157.

132. UV Usage and government regulation. What you need to know. J.Water Conditioning Purification. June. 1997. - P. 38 - 42.136. http://www.aquaexpert.ru137. http://www. mediana-filter.ru