WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 

«МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЧИСТКИ ЗАРЕГУЛИРОВАННЫХ ВОДОТОКОВ В ЗОНЕ ТЕХНОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ЗАПАДА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН) ...»

На правах рукописи

АХМЕТОВ ТИМУР ОЛЕГОВИЧ

МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЧИСТКИ

ЗАРЕГУЛИРОВАННЫХ ВОДОТОКОВ В ЗОНЕ ТЕХНОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ

(НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ЗАПАДА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН)

Специальность 03.02.08 – «Экология»

(в химии и нефтехимии)



АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа – 2015

Работа выполнена на кафедре «Прикладная экология» в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (УГНТУ).

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Назаров Владимир Дмитриевич.

Официальные оппоненты: Собгайда Наталья Анатольевна, доктор технических наук, доцент, Энгельсский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.», профессор кафедры «Экология и дизайн»;

Хатмуллина Рима Махмутовна, кандидат химических наук, доцент, Государственное бюджетное учреждение Республики Башкортостан Управление государственного аналитического контроля (ГБУ РБ УГАК), начальник отдела хроматографии.

Ведущая организация Набережночелнинский институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет».

Защита диссертации состоится 16 сентября 2015 года в 14-30 на заседании диссертационного совета Д 212.289.03 при ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул.Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» и на сайте www.rusoil.net.

Автореферат разослан ___________ 2015 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Абдульминев Ким Гимадиевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В районах развитой промышленности происходит загрязнение водных объектов ионами металлов, хлоридами, сульфатами, сульфидами, нефтепродуктами. Аналогичная картина возникла в районах добычи и обогащения полезных ископаемых. При этом многие водные объекты являются источниками питьевого водоснабжения.

Кроме того, хорошо известно негативное влияние центральной и южной промышленной зоны Республики Башкортостан на водную среду, но до сих пор не обращается внимание на экологическую обстановку Северо-Западного промышленного узла в районе водных объектов Нижнекамского водохранилища. Поэтому актуальна необходимость проведения мониторинга водных объектов в районах развитой промышленности и определения тенденции изменения качества воды водных объектов с целью оценки негативного антропогенного воздействия, а также поиска способа экологического восстановления загрязненных водных объектов.

Степень разработанности темы исследования. Вопросы очистки нефтесодержащих вод рассматривались в работах Адельшина А.Б., Аксенова В.И., Апельцина Э.И., Аюкаева Р.И., Доломатова М.Ю., Журбы М.Г., Криштула В.П., Кульского Л.А., Краснобородько И.Г., Ласкова Ю.М., Ли А.Д., Матова Б.М., Минца Д.М., Назарова В.Д., Перевалова В.Г., Позднышева Г.Н., Рогова В.М., Рулёва Н.Н., Серпокрылова Н.С., Смирнова В.И., Стрелкова А.К., Тронова В.П., Тронова А.В., Фесенко Л.Н., Фоминых А.М., Швецова В.М., Яковлева С.В. и др. Все существующие методы и технологии очистки нефтесодержащих вод имеют ряд недостатков: сложные и дорогостоящие конструктивные решения, необходимость применения оборудования с большими затратами электроэнергии, ограниченное применение.

Актуальной остается задача разработки доступных устройств для очистки воды от нефтепродуктов, металлов, хлоридов, сульфатов и ряда других загрязнителей, позволяющих с минимальными экономическими затратами производить их эффективную очистку.

Целью данной диссертационной работы является оценка техногенного влияния на качество водных объектов северо-запада Республики Башкортостан и разработка способа очистки вод зарегулированных поверхностных водотоков.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:





1. Провести обзор существующих методов очистки природных и сточных вод фильтрованием;

2. Дать оценку масштабам техногенного влияния на качество водных объектов северозапада Республики Башкортостан на основе комплексного анализа результатов мониторинга водной среды и источников водоснабжения в зоне влияния промышленности северо-запада РБ с выявлением трендов повышения уровня загрязненности;

3. Разработать конструкцию и провести эксперименты по очистке загрязненной воды на модели геохимического барьера;

4. Разработать технологию по улучшению качества зарегулированных водотоков в районах развитой промышленности;

5. Оценить экономическую эффективность разработанной технологии.

Научная новизна:

1. Комплексный анализ и обобщение материалов водного мониторинга различных ведомств и организаций выявили географические очаги загрязнения и тренды увеличения степени загрязнения поверхностных и подземных вод на северо-западе РБ по нефтепродуктам, фенолам, хлоридам, сульфатам, железу, марганцу, меди, цинку, никелю, БПК, ХПК.

2. В результате математического моделирования получены уравнения регрессии, описывающие зависимость степени очистки воды в геохимическом барьере от заданных условий (скорость фильтрования воды, протяженность барьера, начальная концентрация загрязняющего вещества).

3. По итогам проведенных экспериментов доказано, что при оптимальных условиях эффективность очистки воды в геохимическом барьере от железа, марганца, меди, сульфидов и йода составляет более 99%; от нефтепродуктов – 95-96%; от сульфатов – 89%.

4. В ходе экспериментов было доказано, что воздействие силовых полей вследствие применения возобновляемых источников энергии в геохимическом барьере при оптимальных условиях позволяет получить дополнительный (до 30%) эффект очистки от загрязняющих веществ (тяжелых металлов, нефтепродуктов, сульфатов, сульфидов и т.д.).

5. Предложен инновационный способ очистки вод зарегулированных водотоков посредством геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного кальцита с использованием возобновляемых источников энергии от характерных для районов развитой промышленности загрязнителей.

–  –  –

7. Предложено включить дополнительные приоритетные загрязняющие вещества (сероводород, сульфид-ион, гидросульфид-ион, бор, бром, йод, сульфатвосстанавливающие бактерии, стронций) в текущую программу наблюдений Федерального государственного бюджетного учреждения по мониторингу водных объектов бассейна рек Белой и Урала (ФГУ МВО БУ) за состоянием водных объектов Нижнекамского водохранилища.

Практическая значимость работы:

–  –  –

2. Разработанный способ очистки природных водных объектов в регионах развитой промышленности посредством геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного кальцита внедрен ООО «ГеоВектор» в состав природоохранных и водоохранных мероприятий при разработке проектной документации на строительство новых или реконструкцию существующих сооружений, пересекающих водные объекты;

3. Разработанное при участии соискателя методическое пособие «Очистка природных и сточных вод фильтрованием с применением электрохимических систем» для студентов специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» используется в лабораторных и практических занятиях по дисциплине «Водоснабжение и водоотведение в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности».

Методология и методы исследований. В диссертации осуществлено обобщение сведений, содержащихся в научно-технической и патентной литературе. Проведены лабораторные исследования и испытания модели геохимического барьера с применением современных математических методов моделирования и обработки экспериментальных данных.

Применены общепринятые методики для расчета технико-экономической эффективности применения разработанного устройства. Химический анализ проб воды выполнялся в аттестованной лаборатории Центра гигиены и эпидемиологии Управления Роспотребнадзора по РБ, Федерального государственного бюджетного учреждения по мониторингу водных объектов бассейна рек Белой и Урала (ФГУ МВО БУ), ОАО «Башкоммунводоканал».

Результаты экспериментов обработаны с применением методов математической статистики.

Автор выносит на защиту:

• Тренды увеличения степени загрязнения поверхностных и подземных вод на северо-западе РБ;

• Уравнения регрессии, описывающие зависимость степени очистки воды в геохимическом барьере от заданных условий;

• Предложение по включению дополнительных приоритетных загрязняющих веществ (сероводород, сульфид-ион, гидросульфид-ион, бор, бром, йод, СВБ, стронций) в текущую программу наблюдений ФГУ МВО БУ за состоянием водных объектов Нижнекамского водохранилища;

• Конструкцию геохимического (геоэлектрохимического) барьера для очистки природных зарегулированных водотоков в районах развитой промышленности;

• Технологию очистки зарегулированных водотоков в геохимическом барьере.

Степень достоверности результатов подтверждается большим количеством проведенных в лабораторных условиях экспериментальных исследований по очистке воды от характерных для районов промышленных предприятий загрязнителей с использованием утвержденных методик анализа, высокоточных приборов и оборудования. Химический анализ проб воды выполнялся в аттестованных лабораториях Центра гигиены и эпидемиологии Управления Роспотребнадзора по РБ, ФГУ МВО БУ, ОАО «Башкоммунводоканал». Результаты экспериментов обработаны с применением методов математической статистики.

Апробация результатов. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Малоотходные, ресурсосберегающие химические технологии и экологическая безопасность» (г.Стерлитамак, 21-22.11.2013), X-й Международной научно-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» («Экология-2013», г.Уфа, 15.10.2013), Международной научнотехнической конференции «Защита окружающей среды от экотоксикантов» (г.Уфа, 14-15.04.2014), Международной научно-практической конференции «Региональные проблемы водопользования в изменяющихся климатических условиях» (г.Уфа, 11-12.11.2014), V-й Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды» (г.Уфа, 20-21.11.2014).

Публикации по результатам исследований. По теме диссертации опубликовано 17 работ в научных журналах и различных сборниках, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 163 листах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка сокращений, библиографического списка литературы из 233 наименований. Содержит 60 рисунков, 36 таблиц и 14 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и поставлена цель работы.

Сформулированы задачи, решение которых позволяет разработать способ очистки зарегулированных водотоков в районах развитой промышленности.

В первой главе проведен обзор существующих литературных и патентных источников по очистке природных и сточных вод фильтрованием через различные виды зернистой загрузки. Во второй главе описываются объекты и методы исследования.

В третьей главе дается краткое описание системы водного мониторинга в России.

Более детальное внимание уделено анализу данных государственного и внутриведомственного (ОАО «АНК «Башнефть») мониторинга водной среды и источников водоснабжения в районах развитой промышленности (на примере Северо-Запада РБ).

Государственный мониторинг водной среды в зоне влияния Арланского нефтяного месторождения представлен сетью наблюдательных постов ФГБУ «Башкирское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» (Башгидромет), ФГУ по мониторингу бассейнов рек Белой и Урала (ФГУ МВО БУ), МУП «Нефтекамскводоканал».

В таблице 1 представлен анализ данных сети государственного мониторинга за период 2010-13 гг., а в таблице 2 – результаты мониторинга наблюдений за состоянием донных отложений.

Нами было выделено 16 пунктов на 6 водных объектах, которые испытывают негативное влияние объектов промышленности на северо-западе РБ: 1) устье р.Буй; 2) устье р.Березовка;

3) р.Кама; 4) устье р.Миниште; 5) устье р.Ашаеш; 6) нижнее течение р.Белой.

–  –  –

Рис.1 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп (железо, марганец) по водозаборам МУП «Нефтекамскводоканал»

В целом, наглядно прослеживается тенденция повышения среднего уровня загрязнения по железу и марганцу, что связано как с неослабевающим негативным влиянием отраслей промышленности на качество вод, так и с установившейся в последние годы малой водностью р.Кама и других водотоков региона. Особенно маловодным оказался 2010 год: по марганцу кратность превышения составила 11,6 ПДКхп (116 ПДКрх), по железу – 2,5 ПДКхп (7,5 ПДКрх), по меди – 3,0 ПДКрх, по цинку – 5,3 ПДКрх.

Также показательны данные наблюдений за состоянием водной среды на территории Арланского нефтяного месторождения внутриведомственной сетью мониторинга ОАО АНК «Башнефть». Поскольку ОАО АНК «Башнефть» не проводит анализ влияния объектов нефтедобычи на химическое состояние поверхностных и подземных вод, ограничиваясь только фиксированием концентраций загрязняющих веществ, нами были выявлены и построены полиномиальные тренды (с наибольшей величиной достоверности аппроксимации) повышения уровня загрязнения поверхностных и подземных вод на основе анализа среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в пунктах мониторинга за состоянием водной среды на территории месторождения за период 1994-2013 гг. Данные приведены в таблице 3 и показаны на рис. 2-10.

–  –  –

Максимальная кратность превышения ПДКхп по некоторым загрязняющим веществам по результатам мониторинга водной среды ОАО АНК «Башнефть» на территории Арланского месторождения

–  –  –

Рис. 2, 3 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп по хлоридам и по сульфатам в скважине-колодце №1501 (Патраковский водозабор) Рис. 4, 5 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп по железу в р.Кама (пристань Боярка, выше Патраковского водозабора) и в створе Патраковского водозабора Рис.6 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп по железу в скважине-колодце №1501 (Патраковский водозабор) Рис. 7, 8 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп по нефтепродуктам в скважине-колодце №1002 и в скважине-колодце №1501 (Патраковский водозабор) Рис. 9, 10 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп по нефтепродуктам в скважине-колодце №1111 и в скважине-колодце №1113 (Патраковский водозабор) Также в ходе анализа данных государственной статистической отчетности 2ТП-водхоз нами были выявлены предприятия, негативно влияющие на качественный состав поверхностных водных объектов северо-запада Республики Башкортостан (таблица 4, рис.11).

Основным загрязнителем водной среды северо-запада РБ являются объекты нефтедобычи Арланского месторождения, которые ввиду многочисленности и большого территориального охвата являются главным источником поступления в поверхностные и подземные воды нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов, железа, марганца, меди, сульфидов и сероводорода. В меньшей степени загрязняют поверхностные воды предприятия ЖКХ (МУП «Нефтекамскводоканал», ООО «УЖКХ» г.Агидель, ООО «ВодокналСтройСервис»

г.Янаул – нефтепродуктами, сульфатами и металлами) и предприятия химического комплекса (ОАО «Амзинский лесокомбинат» – фенолами и железом; ОАО «Искож» – нефтепродуктами, сульфатами и тяжелыми металлами). Однако стоит отметить, что предприятия ЖКХ ответственны за сброс недостаточно очищенных стоков во вторую очередь, поскольку источником поступления многих загрязняющих веществ являются предприятия, направляющие свои стоки для очистки на упомянутые предприятия ЖКХ.

Сброс сточных вод в поверхностные воды предприятия-загрязнители осуществляют в р.Буй, р.Кама, р.Маринка (приток р.Березовка) и р.Белая. ОАО АНК «Башнефть» закачивает высокоминерализованные воды в подземные пласты (объем закачки в 3,4 раза выше суммарного сброса сточных вод всех предприятий северо-запада РБ), загрязняя подземные воды, и, как следствие, поверхностные водные объекты. Особую опасность это представляет для качества воды Патраковского водозабора на левом берегу р.Кама, являющегося источником питьевого водоснабжения г.Нефтекамск и окрестных населенных пунктов. Как было показано ранее, по хлоридам это устойчивый тренд увеличения кратности превышения ПДК хп

–  –  –

Для решения проблемы загрязнения водной среды необходимо совершенствовать систему мониторинга поверхностных и подземных водных объектов, реконструировать очистные сооружения, реанимировать пластовые воды и поверхностные водные объекты.

Необходимо для каждого предприятия, оказывающего воздействие на водную среду, разработать экологические требования для сброса вод в индивидуальном порядке (в том числе для закачки вод в подземные пласты объектами ОАО АНК «Башнефть»).

Рис.11 Картосхема расположения промышленных предприятий-загрязнителей водной среды на северо-западе РБ Также необходимо включить дополнительные приоритетные загрязняющие вещества (сероводород, сульфид-ион, гидросульфид-ион, бор, бром, йод, сульфатвосстанавливающие бактерии, стронций) в текущую программу наблюдений ФГУ МВО БУ за гидрохимическим состоянием водных объектов Нижнекамского водохранилища, поскольку существующая система как государственного, так и внутриведомственного мониторинга ОАО АНК «Башнефть» не охватывает вышеназванные загрязнители. Это наглядно проиллюстрировано в таблице 5.

–  –  –

Нефтепродукты, фенолы, ХПК, БПК-5, Органолептические показатели, H2S, сульфид-ион, нефтепродукты, БПКполн., СПАВ, гидросульфид-ион, NH4, NO3, NO2, Fe, Mn, Cu, Zn, Ni, Cl, SO4, органолептические показатели, Ph, B, Br, I, СВБ, Sr Cl, SO4, HCO3, CO3, NH4, NO3, жесткость, щелочность, окисляемость, NO2, Ca, K+Na, Mg, Fe, O2, Ca, Mo, сухой остаток, F, Al, Cd, Co, минерализация, перманганатная полифосфаты, Hg, СПАВ, различные окисляемость, жесткость виды бактерий Четвертая глава посвящена экспериментальной части диссертации – очистке воды на модели геохимического барьера (рис.12), которая представляет собой горизонтальный лоток из окрашенного нержавеющего металла полукруглой формы (длина – 400 см, ширина – 20 см, глубина – 15 см), установленный на доске (длина – 420 см, ширина – 20 см, высота – 5 см) под углом 1° к горизонтальной поверхности для создания уклона водного потока.

Фильтрующий материал – зернистая загрузка из силицированного кальцита с размерами зерен 2-15 мм – активный каталитический материал нового поколения для удаления железа, марганца, сероводорода, солей жесткости, тяжелых металлов и радионуклидов.

Рис.12 Модель геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного кальцита Методика проведения экспериментов заключалась в фильтровании через зернистую загрузку водопроводной воды, загрязненной высокими концентрациями сульфатов, железа, марганца, меди, нефтепродуктов, сульфидов, йода со скоростью 10, 5, 1, 0,5 и 0,1 м/ч.

Загрузка...
Объем фильтруемой воды в зависимости от скорости фильтрования составил 10-20 л, а также 30 л на каждую промывку. Таким образом, имитировалось загрязнение водной среды веществами, характерными для районов развитой промышленности. Всего было 4 стадии очистки, каждая из которых включала фильтрование загрязненной воды по одной длине лотка (4 м) и промывку геохимического барьера чистой водой после фильтрования, т.е. барьер без изменения физических размеров был фактически удлинен, а пробы воды отбирались через 4, 8, 12 и 16 м соответственно.

Концентрация загрязняющих веществ в каждой пробе определялась в аттестованных гидрохимических лабораториях по методикам согласно п.2.2.3 диссертации. По полученным результатам определялась степень очистки при фильтровании на каждой из пяти скоростей.

После цикла экспериментов в модели геохимического барьера по каждому вышеуказанному загрязнителю дополнительно проводился цикл по очистке воды в модели геоэлектрохимического барьера. Загрязненная вода фильтровалась в том же лотке и по той же методике, но уже под воздействием электрического поля. В качестве электрохимического источника тока выступили 20 пар электродов (анод – магний, катод – графит), закрепленных в фильтрующем материале через каждые 20 см. Расстояние между анодом и катодом в электродной паре – 14-16 см.

Снижение концентрации и степень очистки в геохимическом барьере на каждой стадии детально представлены в диссертации (глава 4); максимальная степень очистки в барьере на длине лотка 16 м (после полного цикла фильтрования) – в таблице 6.

–  –  –

Максимальная степень очистки (%) в геоэлектрохимическом барьере на длине лотка 16 м по сравнению с аналогичной степенью очистки в барьере без электродов при аналогичных скоростях фильтрования, м/ч

–  –  –

Также в конце главы приведены результаты комплексной очистки по всем представленным ранее загрязняющим веществам (сульфаты, железо, марганец, медь, нефтепродукты, сульфиды, йод) на скорости 1 м/ч, которая выбрана как средняя и наиболее оптимальная с позиции как степени очистки, так и производительности модели геохимического барьера. Результаты представлены в таблице 8 и на рис.13.

–  –  –

Рис.13 Зависимость степени очистки загрязненных вод от комплекса загрязняющих веществ (сульфаты, железо, марганец, медь, нефтепродукты, сульфиды, йод) в геохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, % Таким образом, модель геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного кальцита является эффективным и экономически целесообразным способом очистки загрязненных вод. Увеличение степени очистки прямо пропорционально снижению скорости фильтрования. В целом, эффективность комплексной очистки при скорости 1 м/ч характеризуется как: хорошая – для сульфатов (89,5%), отличная – для нефтепродуктов (95,1%), превосходная – для всех трех металлов (железо, марганец, медь), сульфидов и йода (99,9%).

Пятая глава включает математический анализ процесса очистки на модели геохимического барьера (получены уравнения регрессии, описывающие зависимость степени очистки воды в геохимическом барьере от скорости фильтрования воды, протяженности барьера, начальной концентрации загрязняющего вещества, наличия возобновляемых источников энергии), описание технологической схемы восстановления качества зарегулированных водотоков в зоне техногенного влияния и экономический расчет возможного предотвращаемого вреда водному объекту на примере р.Кунь.

Поскольку наиболее сложным представляется процесс водоочистки от сульфатов и нефтепродуктов, то для построения математической модели использовалась трехфакторная моделью регрессии экспоненциального вида (формула 5.1):

–  –  –

где С0 – начальная концентрация вещества, мг/л; L – протяженность барьера, м;

V – скорость фильтрования воды в барьере, м/ч; у – зависимая величина, концентрация

–  –  –

Рис. 14, 15 Сравнительный анализ эффективности водоочистки от сульфатов в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах при скорости фильтрования 5 м/ч и 0,1 м/ч Средняя относительная ошибка расчетных данных, найденных с помощью моделей, не превышает 3%, что позволяет применять их для прогнозирования. Результаты моделирования показывают преимущество применения электролиза в процессе водоочистки – подключение электродов позволяет снизить временные затраты на очистку воды до требуемых предельных норм концентрации вещества, уменьшить протяженность геохимического барьера (до 1,7 раз), осуществлять водоочистку на более высокой скорости.

–  –  –

расположены щелевые дренажные трубы 7. В русле водотока перед барьером расположено водозаборное сооружение 8, связанное с промывным насосом 9, соединенным с патрубком подачи промывной воды 10. На некотором удалении от геохимического барьера размещены шламовые площадки 11 для приема промывных вод и осадков, последовательно связанных друг с другом. Для обезвоживания осадка используются патрубок отвода с рассеивающим выпуском 12 в русло водотока перед барьером. Электроды 5 и 6 одинаковой полярности в каждом ряду соединены последовательно, имеют клеммы, вынесенные за пределы геохимического барьера.

Между рядами электродов 5 и 6 подключены индикаторные светодиоды 13.

Рис.18 Геоэлектрохимический барьер для очистки воды в водотоках

Из приведенных данных следует, что на длине барьера 4 м извлекаются железо, медь, сульфиды, йод, нефтепродукты при скорости фильтрования 5 м/ч на 96,0-99,8%, что составило 39,0% от исходной суммарной концентрации загрязняющих веществ без учета твердых взвешенных веществ. На длине геохимического барьера от 4 до 16 м частично извлекаются марганец, сульфаты, что составило 36%, т.е. в осадок переходят, в основном, минеральные соли. Применение электрохимических источников тока (электродов) увеличивает эффект извлечения загрязняющих веществ.

На рис.19 схематично показаны ориентировочные размеры геохимического барьера для р.Кунь, скорость течения которой в межень падает до 0,01 м/с (36 м/ч) вследствие расположения в пределах равнинного рельефа и влияния статичного подпора Нижнекамского водохранилища. По железу период заполнения допустимого объема грязеемкости геохимического барьера без потери эффективности очистки (без учета промывки) – 1,02 года (372,5 суток), себестоимость очистки воды в геохимическом барьере за год – 0,41 руб./м3.

Рис.19 Геометрические размеры геохимического барьера на р.Кунь в поперечном разрезе, м Экспериментально было установлено, что через 7 суток работы геохимического барьера эффект очистки воды по всем показателям снижался на 2-5%. Поэтому периодичность промывки была принята как 2 раза по 4 часа в течение каждого месяца, т.е. 1 раз в 2 недели по 4 часа. После промывки барьера эффективность очистки воды полностью восстанавливается.

На основании проведенных нами исследований предложено в существующей классификации геохимических барьеров А.И. Перельмана подразделять техногенные геохимические барьеры на классы по их способности к регенерации (на рис.20 существующая классификация выделена черной сплошной линией, а предлагаемая корректировка – синим пунктиром). Ранее техногенные барьеры выделялись только по генезису (механические, физико-химические, биогеохимические, комплексные и социальные); теперь они относятся к типу техногенных барьеров без регенерации. Класс техногенных геохимических барьеров с возможностью регенерации включает электрохимические барьеры как с внешними, так и с возобновляемыми источниками энергии.

Рис.20 Предлагаемая классификация геохимических барьеров на основе существующей классификации геохимических барьеров А.И. Перельмана

–  –  –

1. Комплексный анализ и обобщение материалов водного мониторинга различных ведомств и организаций выявили географические очаги загрязнения и тренды увеличения степени загрязнения поверхностных и подземных вод в зоне влияния промышленных (в т.ч. химических и нефтехимических) предприятий на северо-западе РБ по нефтепродуктам, фенолам, хлоридам, сульфатам, железу, марганцу, меди, цинку, никелю, БПК, ХПК).

2. Разработана конструкция геохимического (геоэлектрохимического) барьера и технология очистки зарегулированных водотоков от характерных для районов развитой промышленности загрязнителей (нефтепродуктов, тяжелых металлов, сульфатов, сульфидов). Область применения – очистка воды подпорных участков водотоков при их впадении в пруд или водохранилище, очистка ливневых стоков, очистка грунтовых вод, использование на коллекторах перехвата загрязненных стоков с площадок промышленных предприятий (в том числе нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса).

3. В результате математического моделирования получены уравнения регрессии, описывающие зависимость степени очистки воды в геохимическом барьере от скорости фильтрования воды, протяженности барьера, начальной концентрации загрязняющего вещества, наличия возобновляемых источников энергии.

4. По итогам проведенных экспериментов доказано, что при оптимальных условиях эффективность очистки воды в геохимическом барьере от железа, марганца, меди, сульфидов и йода составляет более 99%; от нефтепродуктов – 95-96%; от сульфатов – 89%.

5. В ходе экспериментов было доказано, что воздействие силовых полей вследствие применения возобновляемых источников энергии в геохимическом барьере при оптимальных условиях позволяет получить дополнительный (до 30%) эффект очистки от загрязняющих веществ (тяжелых металлов, нефтепродуктов, сульфатов, сульфидов и т.д.).

6. Предложен инновационный способ очистки вод зарегулированных водотоков посредством геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного кальцита с использованием возобновляемых источников энергии от характерных для районов развитой промышленности загрязнителей.

7. На основании проведенных исследований предложено в существующей классификации геохимических барьеров А.И. Перельмана подразделять техногенные геохимические барьеры на классы по их способности к регенерации.

8. Предложено включить дополнительные приоритетные загрязняющие вещества (сероводород, сульфид-ион, гидросульфид-ион, бор, бром, йод, СВБ, стронций) в текущую программу наблюдений ФГУ МВО БУ за состоянием водных объектов Нижнекамского водохранилища.

Основное содержание работы

изложено в следующих публикациях:

1. Ахметов, Т.О. Комплексное сооружение для очистки промливневых сточных вод / В.Д. Назаров, М.В. Назаров, М.Р. Хабибуллина, Т.О. Ахметов // Межведомственный сборник материалов, посвященных Всемирному дню водных ресурсов. – Уфа: Информреклама, 2011. – С. 129-131.

2. Ахметов, Т.О. Электрохимический фильтр для очистки промливневых сточных вод / В.Д. Назаров, М.В. Назаров, М.Р. Хабибуллина, Т.О. Ахметов // Межведомственный сборник материалов, посвященных Всемирному дню водных ресурсов. – Уфа: Информреклама, 2011 – С. 132-135.

3. Ахметов, Т.О. Мониторинг источников водоснабжения / Т.О. Ахметов // Межведомственный сборник материалов, посвященных Всемирному дню водных ресурсов. – Уфа: Информреклама, 2012. – С. 22-26.

4. Ахметов, Т.О. Государственный мониторинг качества воды на территории бассейна р.Камы по зоне деятельности Арланского нефтяного месторождения РБ / Т.О. Ахметов // Межведомственный сборник материалов, посвященных Всемирному дню водных ресурсов. – Уфа: Информреклама, 2013. – С. 108-111.

5. Ахметов, Т.О. Ведомственный мониторинг качества воды ОАО АНК «Башнефть»

на территории Камского бассейна по зоне деятельности Арланского нефтяного месторождения РБ / Т.О. Ахметов // Межведомственный сборник материалов, посвященных Всемирному дню водных ресурсов. – Уфа: Информреклама, 2013. – С. 112-116.

6. Ахметов, Т.О. Мониторинг качества воды на территории бассейна р.Камы по зоне деятельности Арланского нефтяного месторождения Республики Башкортостан / Т.О. Ахметов, В.Д. Назаров, В.С. Горячев // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – М: Изд-во ОАО «ВНИИОЭНГ», 2013. – №11. – С. 16-21.

7. Ахметов, Т.О. Состояние водной среды на территории Арланского нефтяного месторождения Республики Башкортостан / Т.О. Ахметов, В.Д. Назаров, В.С. Горячев // Вестник БашГУ. – Уфа: РИО БашГУ, 2013. – Том 18, №4 – С. 1088-1091.

8. Ахметов, Т.О. Влияние качества поверхностных вод на гидрохимию донных отложений Нижнекамского водохранилища в зоне влияния Арланского нефтяного месторождения / Т.О. Ахметов, В.Д. Назаров, В.С. Горячев // Башкирский химический журнал. – Уфа: Изд-во «Реактив», 2013. – Том 20, №4 – С. 119-125.

9. Ахметов, Т.О. Электрохимические методы очистки сточных вод / С.В. Фурсов, Т.О. Ахметов // Малоотходные, ресурсосберегающие химические технологии и экологическая безопасность: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Стерлитамак:

Типография «Фобос», 2013. – С. 190-191.

10. Ахметов, Т.О. Влияние процесса поддержания пластового давления в нефтедобыче на природные воды / Т.О. Ахметов, С.В. Фурсов // Малоотходные, ресурсосберегающие химические технологии и экологическая безопасность: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Стерлитамак: Типография «Фобос», 2013. – С. 171-172.

11. Ахметов, Т.О. Мониторинг донных отложений водных объектов в зоне влияния Арланского месторождения нефти / Т.О. Ахметов // Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Экология-2013): Сборник научных статей X-й Международной научно-технической конференции.

– Уфа: УГАТУ, 2013. – С. 116-127.

12. Ахметов, Т.О. Многообразие геохимических барьеров и их роль в миграции химических элементов / Т.О. Ахметов, С.В. Фурсов // Защита окружающей среды от экотоксикантов (14-15 апреля 2014 г.): Сборник научных трудов международной научно-технической конференции. Редкол.: Г.Г.Ягафарова (отв.ред.) [и др.]. – Уфа: РИЦ УГНТУ, 2014. – С. 188-194.

13. Ахметов, Т.О. Характеристика сточных вод предприятий нефтехимии / С.В. Фурсов, Т.О. Ахметов // Защита окружающей среды от экотоксикантов (14-15 апреля 2014 г.): Сборник научных трудов международной научно-технической конференции. Редкол.: Г.Г.Ягафарова (отв.ред.) [и др.]. – Уфа:

РИЦ УГНТУ, 2014. – С. 210-215.

14. Ахметов, Т.О. Очистка загрязненных вод в геохимическом барьере / Т.О. Ахметов, В.Д. Назаров, В.С. Горячев // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. – Самара: РИО СГАСУ, 2014. – №4(17). – С. 48-54.

15. Ахметов, Т.О. Применение геохимических барьеров для очистки природных вод / Т.О. Ахметов, В.Д. Назаров, В.С. Горячев // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. – Екатеринбург: Типография «Уральский центр академического обслуживания», 2015. – №1. – С. 76-85.

16. Ахметов Т.О. Особенности влияния нефтедобывающей промышленности на качество водной среды / Региональные проблемы водопользования в изменяющихся климатических условиях:

Международная научно-практическая конференция: Статьи и тезисы (11-12 ноября 2014). – г.Уфа: РИО БашГУ, 2014. – С. 265-267.

17. Ахметов Т.О. Моделирование и практика применения геохимических барьеров для очистки вод / Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды: V Международная научнотехнической конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Статьи и тезисы (20-21 ноября 2014). – УГНТУ. – Уфа: ЦИТО, 2014. – С. 69-76.



Похожие работы:

«Гармаев Ендон Жамьянович УДК 556.52 (571.5 + 517) ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ РЕК БАССЕЙНА ОЗЕРА БАЙКАЛ И НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ Специальность 25.00.27 — гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук Москва — 2008 Работа выполнена на кафедре гидрологии суши географического факультета Московского...»

«Хорохорин Александр Евгеньевич Стратегия развития современных нефтехимических комплексов, мировой опыт и возможности для России. Специальность: 08.00.14. – Мировая экономика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Москва – 2015 Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина доктор экономических наук, профессор Научный руководитель: член-корреспондент РАН Телегина Елена Александровна Официальные...»

«КРАЙНЕВА Олеся Владимировна СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕФТИ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ И МЕТОДЫ ЕГО ОЦЕНКИ (на примере прибрежной зоны севера Тимано-Печорской провинции) Специальность 25.00.36 – Геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук г. Архангельск – 2014 год Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северный...»

«Миронова Кристина Евгеньевна Иммунофотосенсибилизаторы на основе рибофлавина и апконвертирующих нанофосфо ров для фотоиндуцированного разрушения раковых клеток Специальность 03.01.03 – молекулярная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Москва 2015 Работа...»

«ЗНАМЕНСКАЯ Татьяна Игоревна МИГРАЦИЯ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПОЛЛЮТАНТОВ В СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТАХ ЮГА МИНУСИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафта Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Иркутск – 2015 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения Российской академии наук Научный руководитель: Давыдова...»

«УДК [556.166.048:627](292.2) Шевнина Елена Валентиновна ДОЛГОСРОЧНАЯ ОЦЕНКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАКСИМАЛЬНОГО СТОКА НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ Специальность: 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации...»

«ГЕТМАНСКИЙ ИЛЬЯ ВЛАДИМИРОВИЧ ВЛИЯНИЕ ПРОТИВОИОНОВ НА ГИПЕРВАЛЕНТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ ЭЛЕМЕНТОВ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО ПЕРИОДОВ ТАБЛИЦЫ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА Специальность 02.00.04 – физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата...»

«Лебедев Артем Евгеньевич МОДЕЛИРОВАНИЕ И МАСШТАБИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОГЕЛЕЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2015 Работа выполнена на кафедре кибернетики химико-технологических процессов Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева Научный руководитель: доктор технических наук, профессор...»

«_ Генералов Александр Андреевич Изучение внутриклеточного транспорта хитозана с помощью фотоактивируемого красителя на основе родамина 03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии) 03.01.04 – биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2015 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И.Скрябина» (ФГБОУ ВПО МГАВМиБ), и в ФГБУН «Институте...»

«Ванюшкина Анна Алексеевна ИЗМЕНЕНИЕ МЕТАБОЛОМА БАКТЕРИЙ КЛАССА МОЛЛИКУТ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ 03.01.04 – Биохимия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Научно-исследовательском институте физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства» Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент Камашев Дмитрий...»

«Сибиркина Альфира Равильевна БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСНОВЫХ БОРАХ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ 03.02.08 – экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор биологических наук, профессор М.С. Панин Омск, 2014 Работа выполнена на кафедре общей экологии Челябинского государственного университета Барановская Наталья Владимировна, Официальные доктор биологических наук, профессор...»

«СУХИХ Таисия Сергеевна КОМПЛЕКСЫ dИ f-ЭЛЕМЕНТОВ С ФУНКЦИОНАЛИЗОВАННЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ 2,1,3-БЕНЗОТИАДИАЗОЛА:СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА 02.00.01 – неорганическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Новосибирск – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН Научный руководитель доктор химических наук,...»

«Абакумова Татьяна Олеговна Векторные визуализирующие системы для МРТ диагностики патологических процессов нервной системы Специальность: 03.01.04 – Биохимия Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2015 Работа была выполнена на базе отдела фундаментальной нейробиологии Федерального государственного бюджетного учреждения “Федеральный медицинский исследовательский центр имени В.П.Сербского” Министерства здравоохранения Российской Федерации...»

«СЕМЕНЮК Павел Игоревич РАСТВОРЕНИЕ БЕЛКОВЫХ АГРЕГАТОВ С ПОМОЩЬЮ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ 03.01.04 – Биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва, 20 Работа выполнена в Научно-исследовательском институте физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова» Научный...»

«Жадаев Артем Юрьевич Методика применения адаптированного химического эксперимента при обучении детей, проходящих длительное лечение в больничном стационаре Специальность 13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (химия) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Москва – 2015 Работа выполнена на кафедре биологии, химии, биолого-химического образования факультета естественных, математических и компьютерных наук федерального...»

«Табакмахер Валентин Михайлович Структурно-функциональные взаимосвязи полипептидов Кунитц-типа актинии Heteractis crispa 02.00.10 – Биоорганическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Владивосток – 2014 Работа выполнена в Тихоокеанском институте биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН Научный руководитель: кандидат физико-математических наук Зелепуга Елена Александровна Научный консультант: доктор химических наук, доцент...»

«Кремлева Татьяна Анатольевна ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ УСТОЙЧИВОСТИ ВОДНЫХ СИСТЕМ К АНТРОПОГЕННЫМ НАГРУЗКАМ Специальность: 25.00.09 – геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук Москва – 2015 Работа выполнена в ФБГОУ ВПО «Тюменский государственный университет» Научный консультант: член-корреспондент РАН, доктор биологических наук Татьяна Ивановна Моисеенко (ГЕОХИ РАН) Официальные оппоненты:...»

«ХЕКСЕЛЬ Людомир Конрад МЕТОДОЛОГИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (химическая технология) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва 2008 Работа выполнена на кафедре информационных технологий в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Московская государственная академия тонкой химической...»

«Шкабара Наталья Александровна ЭКОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЯ БАРЬЕРНОГО ТИПА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ И МОРСКОГО ОБРАСТАНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ, ПЛАВУЧИХ СРЕДСТВ И ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ ГЕЛЕНДЖИКСКОЙ БУХТЫ) Специальность: 03.02.08 – Экология (технические науки) (в нефтегазовой отрасли) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2015 Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном...»

«Шершнева Анна Михайловна ПОЛИМЕРНЫЕ МИКРОЧАСТИЦЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТОВ: ПОЛУЧЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА, ПРИМЕНЕНИЕ 03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Красноярск, 2015 Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». Научный руководитель: доктор биологических...»







 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.