авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Качестваповерхностных вод, загрязненных врезультате аварийных сбросоврастворенными нефтепродуктами

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Волкова КсенияРифовна

Восстановление качестваповерхностных вод, загрязненных врезультате аварийных сбросоврастворенными нефтепродуктами

Специальность 25.00.36–Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соисканиеученой степени

кандидата техническихнаук

Екатеринбург – 2006

Работа выполнена в Уральскомгосударственном университете путейсообщения (УрГУПС).

Научныйруководитель:

докторбиологических наук

Александр МихайловичАсонов

Официальныеоппоненты:

доктор технических наук,профессор

Александр НиколаевичПопов

кандидаттехнических наук

Вячеслав ЯковлевичБершадский

Ведущая организация:

ГОУ ВПО Уральскийгосударственный технический университет(УГТУ–УПИ)(г. Екатеринбург)

Защита диссертациисостоится "20 " сентября 2006 года в"12" часов на заседаниидиссертационного совета Д 216.013.01 приФедеральном государственном унитарномпредприятии "Российскийнаучно-исследовательский институткомплексного использования и охраныводных ресурсов" (ФГУП РосНИИВХ) по адресу:620049, г. Екатеринбург, ул. Мира, 23.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ФГУПРосНИИВХ.

Автореферат разослан"19" августа 2006года.

Отзыв на автореферат,заверенный гербовой печатью, просимнаправлять по адресу: 620049, Екатеринбург, ул.Мира, 23.

Факс: (343) 374-26-79,374-27-15

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук,профессор Ю.С. Рыбаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальностьпроблемы. Нефть относится кнаиболее интенсивно используемымприродным полезным ископаемым. Процессыдобычи, транспортировки, переработки нефтии использования нефтепродуктов частосопровождаются технологическими иаварийными сбросами их в водные объекты,что приводит к загрязнению и нарушениюэкосистем различной интенсивности, вплотьдо экологических катастроф.

Технологиилокализации и сбора плавающихнефтепродуктов достаточно хорошоразработаны и широко используются напрактике. Однако, вопросы восстановлениякачества поверхностных водоисточников,загрязненных нефтепродуктами,находящимися в растворенном иликоллоидном состояниях, требуют дальнейшихисследований. Концентрациянефтепродуктов, оставшихся в воде после ихсбора с поверхности остается достаточновысокой и не удовлетворяет требованиям,предъявляемым к водным объектамхозяйственно-питьевого ирыбохозяйственного назначения. Такое перераспределениенефтепродуктов в водной средепозволяет констатировать незавершенностьтехнологий ликвидации последствий аварийтолько на стадии их сбора с поверхностиводы.

В связи с этим,становится особенно актуальным поискэффективных технологий, обеспечивающих нетолько глубокую очистку водных объектов отрастворенных нефтепродуктов, но идеструкцию последних. Такие технологиимогут способствовать восстановлениюбиопотенциала нарушенных водныхэкосистем.

Цельисследования: разработкатехнологии восстановления качестваповерхностных водных объектов,загрязненных в результате аварийныхсбросов растворенными нефтепродуктами,основанной на использовании сорбента симмобилизованной на нем нефтеокисляющеймикрофлорой –биоминерального комплекса (БМК).

Для достиженияпоставленной цели были решены следующиезадачи:

–проведены исследования по выборусорбента-носителя микрофлоры;

–разработана технология приготовления,нанесения и консервации биомассы насорбенте;

– изученадинамика процесса деструкциинефтепродуктов иммобилизованной насорбенте нефтеразрушающей микрофлорой вусловиях речного дна и влияние на негофакторов водной среды;

–разработаны алгоритмы технологии восстановления качестваповерхностных вод, загрязненных врезультате аварийных сбросоврастворенными нефтепродуктами, на основеприменения биоминеральногокомплекса.

Предметисследования: динамика процесса деструкциинефтепродуктов иммобилизованной насорбенте нефтеразрушающеймикрофлорой.

Объектисследования: биоминеральныйкомплекс, предназначенный длявосстановления качества поверхностныхводных объектов, загрязненныхнефтепродуктами в результате аварийныхсбросов.

Методыисследований. В работеиспользовался комплекс методовисследования, включающий: теоретическиеизыскания, лабораторное и натурноемоделирование, системный подход к анализуматериалов, полученных автором врезультате исследований и обобщения опытаотечественных и зарубежныхисследователей, химический имикробиологический анализ воды. Дляколичественного описанияэкспериментальных данных использовалисьстандартные методы и пакет прикладныхстатистических программ для ПЭВМ (Microsoft Excel,Statsoft Statistica 6.0).

Научная новизнаисследований:

– впервыеопределены зависимости динамики процессадеструкции растворенных нефтепродуктовиммобилизованной на природном сорбенте(опоке) микрофлорой от факторов воднойсреды (в частности, температуры воды иконцентрации растворенного в нейкислорода) (п. 15 Паспорта специальности25.00.36);

– впервыеопределены условия консервации (способсушки, температура, влажность),обеспечивающие быструю реабилитациюиммобилизованной на опоке микрофлоры (п. 17Паспорта специальности 25.00.36).

Практическаязначимость. Разработанатехнология реабилитации водных объектов,загрязненных в результате аварийныхсбросов растворенными нефтепродуктами, сиспользованием биоминеральногокомплекса.

Предложенрасчетно-программный комплекс определениянеобходимого количества БМК и местаразвертывания сил ГО и ЧС для ликвидациипоследствий аварий, связанных споступлением нефтепродуктов в речнойпоток.

Предложенная технологияобеспечивает достаточно эффективное ибыстрое восстановление биопотенциаланарушенных водных экосистем, безнеобходимости извлечения БМК из водногообъекта после его использования.

На защитувыносятся:

­­– концепцияреабилитации водных объектов,загрязненных растворенныминефтепродуктами, на основе использованияБМК;

– способиммобилизации и условия последующейконсервации биомассы на сорбенте;

–технология реабилитации водных объектов,загрязненных в результате аварийныхсбросов нефтепродуктами, с использованиембиоминерального комплекса;

–математическая модель ирасчетно-программный комплекс дляопределения необходимого количества БМК иместа развертывания сил гражданскойобороны для ликвидации последствий аварии,связанной с поступлением нефтепродуктов вречной поток.

Реализация результатовработы. Результатыисследований включены в перспективныйплан научно-исследовательских иконструкторских работ системы ЧССвердловской железной дороги – филиала ОАО «РЖД» на2007–2008г.г.

Апробация работы. Материалы диссертациидокладывались на IV научно-техническойконференции «Молодые ученые транспорту» г.Екатеринбург, 2003 г.; Всероссийскойнаучно-технической конференции «Проблемыи перспективы развития железнодорожноготранспорта» г. Екатеринбург, 2003 г.; VIМеждународном конгрессе «Вода: экология итехнология» Экватэк–2004 г.Москва 2004 г.; Vнаучно-технической конференции «Молодыеученые транспорту» г. Екатеринбург 2004 г.;VIII международном симпозиуме и выставке«Чистая вода России–2005» г. Екатеринбург, 2005 г.;Всероссийской научно-техническойконференции студентов и аспирантов«Молодые исследователи – регионам» г.Вологда, 2005 г.; VII Международномконгрессе «Вода: экология и технология»Экватэк–2006 г.Москва 2006 г.

Публикации: по темедиссертации опубликовано 11 работ, в томчисле 6 статей из них 1 опубликована вжурнале, рекомендованном ВАК дляпубликаций результатов диссертации, 4тезиса докладов конференций, 1 отчет оНИР, общим объемом 9,16 п.л., из нихавторские 5,96 п.л.

Объем и структурадиссертации. Диссертациясостоит из введения, пяти глав, заключения,перечня цитируемой литературы,включающего 141 источник. Работа изложена на142 страницах печатного текста, содержит 39рисунков, 45 таблиц.

Основное содержаниеработы

вовведении раскрываетсяактуальность проблемы, обосновываетсянеобходимость разработки способареабилитации водных объектов,загрязненных в результате аварийныхсбросов растворенными нефтепродуктами;определяются цель и задачиисследования.

Глава 1 Методы очисткиприродных вод, загрязненных нефтепродуктами в результатетехногенных аварийпредставляет собой обзор литературы, вкотором рассмотрены основные источники ипричины аварийного загрязненияповерхностных водных объектовнефтепродуктами и влияние последних наводные экосистемы; рассмотренысуществующие способы ликвидациипоследствий аварий. На основании анализалитературных данных можносформулировать следующие выводы:

1. Наиболее эффективныйметод очистки водных объектов отнефтепродуктов – сорбционный. Онобеспечивает высокое качество очищеннойводы при сравнительно малом времениизвлечения технологического продукта изводной среды. Для повышенияэффективности на сорбентах иммобилизуетсянефтеразрушающая бактериальнаямикрофлора.

2. Большинствотехнологий по реабилитации водныхобъектов с использованием сорбентов ибиосорбентов разрабатывается для удаленияосновной массы нефтепродуктов споверхности воды, что не решает проблемуреабилитации водных потоков, загрязненныхнефтепродуктами в концентрациях, близкимик пределу их растворимости.

Глава 2 Исследование процессовтрансформации нефтепродуктов вповерхностных водных объектах является обзоромлитературных источников, в которомприведены сведения о химическом составе,свойствах и миграционных формах нефти инефтепродуктов; в главе представленырезультаты собственных исследованийрастворимости нефтепродуктов, которыеиспользовались в модельных опытах поопределению сорбционной емкости инефтеокисляющей способности активнойбиомассы, в зависимости от времени ихпребывания в воде и исходного объема. Главасодержит методики проведенияэкспериментов.Анализлитературных источников и результатовсобственных исследований позволил сделатьследующие выводы:

1. При поступлении вводный объект происходитперераспределение основных форм миграциинефтепродуктов, которые могут находиться впленочном, капельном, коллоидном,эмульгированном и растворенномсостояниях.

2. Из миграционных формнефтепродуктов наибольшуютоксикологическую опас­ность для водныхэкосистем представляет водорастворимаяфракция, состоящая на 90 % из ароматическихуглеводородов. В зависимости от составанефти и нефтепродуктов и времени контактас водой их водорастворимая фракция(растворенная и эмульгированная) в водеобнаруживается в концентрациях 0,5–40 мг/дм3.

3. Даже при условииприменения эффективных методов сборанефтепродуктов с поверхности водногообъекта и учете эффекта, достигаемого отпроцессов самоочищения, происходящих вводоеме, концентрация нефтепродуктов вводных объектах, по сравнению спредельно-допустимой, остается высокой.Это указывает на необходимость применениятехнологий, обеспечивающих реабилитациюводных объектов, загрязненныхрастворенными нефтепродуктами.

Глава 3 Концепциятехнологии реабилитации водныхобъектов, загрязненных нефтепродуктами, иобоснование выбора сорбента для еереализации. Предложенаконцепция восстановления качестваповерхностных водных объектов,загрязненных в результате аварийногопоступления в них нефтепродуктами;представлены исследования по выборусорбента-носителя нефтеокисляющеймикрофлоры. Глава содержит методикипроведения экспериментов.

Концепция реабилитацииводных объектов, загрязненныхнефтепродуктами, предусматриваеттехнологию, осуществляемую в три этапа.Первый этап –удаление с поверхности воды плавающихнефтепродуктов, задержанных бонами. Второй– доочисткаводной массы от нефтепродуктов,находящихся в растворенном или коллоидномсостояниях, природными минеральнымисорбентами с удельным весом более 1000кг/м3 игидравлической крупностью в пределах0,150,6 мм/с.Третий –деструкция нефтепродуктовиммобилизованной на сорбентенефтеразрушающей биомассой. Этопредотвращает вторичное загрязнениеводного объекта нефтепродуктами, осевшимивместе с сорбентом на дно водоема, а такжепозволяет исключить технологическийпроцесс извлечения сорбента из водногообъекта после его использования. Учитываяпоэтапность процесса очистки воды отрастворенных нефтепродуктов, котораязаключается в разделении функции сорбентаи биомассы, предложена замена термина«биосорбент» на «биоминеральный комплекс»(БМК).

Анализ результатовсобственных исследований, а также данныхлитературных источников позволилрекомендовать в качествесорбента-носителя нефтеокисляющейбиомассы природный ионообменный минерал опоку,имеющую развитую поверхность (50–63 м2/г) и удельный вес,обеспечивающий ей контакт с сорбатом неменее 15 мин.

Результаты испытанияобразцов опок Сухоложского месторождения(Свердловская область) показали, что ониудовлетворяют требованиям, предъявляемымк сорбентам по механической прочности ихимической стойкости, имеют достаточновысокую пористость 2229 % и плотность в пределах1,65 г/см3. Химический состав опокипредставлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав (%)опоки

Состав,%

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO CaO

Na2O, K2O

82,80

6,60

4,95

0,78

1,18

Исследования поопределению сорбционной емкости проводились с опокойкрупностью 0,1–0,25 мм: глубокогозалегания –трепел темно-серого цвета; выветрелойпородой белого цвета (по массе легче серой);серой опокой, модифицированной путемпрокаливания при температурах 300 0С и 600 0С. Дляизучения сорбционных процессовиспользовался метод построения изотерм(рисунок 1).

 Рисунок 1. Изотермысорбции нефтепродуктов опокой Вогнутый характеркривой-0

Рисунок 1. Изотермысорбции нефтепродуктов опокой

Вогнутый характеркривой указывает на слабоемежмолекулярное взаимодействие сорбента ссорбатом и на физический характер сорбции.Это может способствовать быстройдеструкции нефтепродуктов,адсорбированных опокой, иммобилизованнойна ней биомассой, т.к. нефтепродукты невступают в химическое взаимодействие свеществом сорбента и микрофлора легкоможет использовать их в качествепитательного субстрата.

Установлено, чтосорбция нефтепродуктов всеми образцамиопок в диапазоне малых концентрацийописывается уравнениями прямой (1), т.е.соответствует изотерме Генри:

, (1)

где – содержаниенефтепродуктов в опоке, мг/г;

Г – коэффициентраспределения (постоянная Генри), дм3/г (таблица 2);

–концентрация нефтепродуктов в растворе,мг/дм3;

а в области большихконцентраций описывается изотермамипараболического вида:

, (2)

где – коэффициентнелинейности;

k – константа, характеризующаяпрочность связи сорбата и сорбента.

Параметры,характеризующие процесс сорбциирастворенных нефтепродуктов исследуемымиобразцами опок, представлены в таблице2.

Таблица 2

Параметры,характеризующие процесс сорбциинефтепродуктов (t=20±10С)

Опока

Г, дм3/г

n

k

Коэффициент

корреляции (r) в уравнении

(1)

(2)

белая 0,453 2,21 0,453 0,060 0,99 0,99

темно-серая

0,529 3,38 0,296 0,009 0,98 0,99

прокаленнаяпри 300 °С

0,473 2,69 0,372 0,029 0,99 0,99

прокаленнаяпри 600 °С

0,261 3,85 0,260 0,001 0,99 0,99


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.