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:     | 1 ||

Качестваповерхностных вод, загрязненных врезультате аварийных сбросоврастворенными нефтепродуктами

-- [ Страница 2 ] --

Полученные результатыпозволили рекомендовать для дальнейшихисследований не модифицированнуютемно-серую опоку, поскольку она обладаетвысокой сорбционной емкостью(более 24,6 мг/г в статических условиях и134мг/г – вдинамических), наибольшеймеханической прочностью и не требуетдополнительной обработки.

Нефтеразрушающаябактериальная микрофлора дляиммобилизации на сорбенте выращивалась влабораторных условиях в аэротенке,работающем на хозбытовых сточных водах,содержащих растворенные нефтепродукты вконцентрациях 20–28 мг/дм3.Состав биомассы: бактерии рода Pseudomonas (76,9 %),Mycobacterium (5,7 %), Bacillis (5,7 %), Sarcina (2,4 %), Actinomyces (5 %),Flavobacterium (4,3 %). Показателемактивности нефтеразрушающей биомассыявлялось снижение концентрациинефтепродуктов в воде аэротенка на 60–75 % за сутки.


Глава 4Иммобилизация активной биомассына опоке. Вглаве рассмотрена технология созданиябиоминерального комплекса, т.е. нанесение иконсервация на опоке нефтеокисляющейбиомассы; исследовано изменениесорбционной способности опоки послеиммобилизации на ней активной биомассы.Выполнена оценка условий консервации БМК.Проведены исследования характера искорости протекания процесса деструкцииадсорбированных нефтепродуктов в условияхлабораторного моделирования и речного дна,а также определены факторы водной среды,наиболее существенно влияющие на этотпроцесс.

Для производства БМКпредложена технология наращиванияактивной биомассы на опоке, предварительнонасыщенной нефтепродуктами изатаренной в мешковину, путем ееэкспозиции в течение 3 суток в аэротенке,работающем на хозбытовых сточных водах,содержащих нефтепродукты в концентрациях15–25мг/дм3.

В результателабораторного эксперимента установлено,что сорбционная емкость опоки послезакрепления на ее поверхности биомассыпревышает емкость сорбента без таковой исоставляет в статических условиях – более 30,5мг/г, вдинамических –189 мг/г. Это указывает навозможность повышения эффективностииспользования опоки для доочистки воднойсреды с низкой концентрацией растворенныхнефтепродуктов за счет иммобилизации на ееповерхности нефтеразрушающеймикрофлоры.

Исследование условийконсервации БМК показало, что послечетырехмесячного хранения притемпературе 518 °С ивлажности воздуха 6065 % в сухом состоянии в бумажныхмешках через 10 суток экспозиции БМКспособен очистить стандартный растворнефтепродуктов с концентрацией 30мг/дм3 на 98%. Этосвидетельствует о восстановлении вдостаточно короткий срокжизнедеятельности законсервированноймикрофлоры.

Многовариантностьзависимостей процесса биодеструкциинефтепродуктов в условиях речного дна непозволяет оценить важность для процессатого ли иного фактора. Поэтому основныеисследования по оценке деструкциинефтепродуктов, адсорбированныхбиоминеральным комплексом, и факторов,влияющих на этот процесс, выполнялись влабораторных условиях. Опыты проводилисьпри изменении двух параметров, наиболеесущественно влияющих на процессбиодеструкции – температуры воды,характерной для природных водотоков вразличные периоды года (4,5–25°С), и растворенного в водекислорода (2,54–9,76 мг/дм3). Опыты проводилисьпри наличии контроля – опоки безнефтеокисляющей микрофлоры.

Результатыисследований показали, что наскорость деструкции нефтепродуктовиммобилизованной на опоке микрофлорой вбольшей степени влияет температурныйфактор, чем концентрация кислорода в воде визученных границах (2,54–9,76 мг/дм3). При увеличениитемпературы (4,5–25 °С) скорость деструкциивозрастает. При 25 °С полное разложениенефтепродуктов, задержанных БМК,происходит за 8 суток (рисунки 2–5). В контролемаксимальное снижение содержаниянефтепродуктов при тех же параметрах средыза тот же период времени составило 64,7 %.

 Рисунок 2. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вБМК в -7

Рисунок 2. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вБМК в зависимости от температурыводы

 Рисунок 3. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вконтроле в -8

Рисунок 3. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вконтроле в зависимости от температурыводы

 Рисунок 4. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вБМК в -9

Рисунок 4. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вБМК в зависимости от концентрациикислорода в воде

 Рисунок 5. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вконтроле в -10

Рисунок 5. Динамикаснижения концентрации нефтепродуктов вконтроле в зависимости от концентрациикислорода в воде

Данные, представленныена рисунках 2 и 4, показывают, чтозависимость между массой нефтепродуктов,адсорбированных БМК, и временем ихдеструкции носит экспоненциальныйхарактер. Основываясь на результатахэкспериментов, было получено уравнение,описывающее зависимости динамики процессадеструкции нефтепродуктов,адсорбированных БМК, от температуры воды иконцентрации кислорода:

, (3)

где C –степень окисления, %;

– время, ч;

с – коэффициент,зависящий от температуры и концентрациикислорода, ч-1.

Экспериментальноустановлено, что при одном и том же временидеструкции, степень окислениянефтепродуктов биомассой БМК зависитот температуры воды и концентрациикислорода линейно. В этом случаекоэффициент «с» будет иметь вид:

, (4)

где c1 (ч-1), c2 (ч-1·°С-1),c3() – параметры функции– константы;

t –температура воды, 0С;

– концентрациякислорода в воде, мг/дм3.

Методами нелинейнойрегрессии и наименьших квадратов, сиспользованием ПЭВМ были подобраныкоэффициенты функции. Формула (3) принимаетокончательный вид:

(5)

Модель описываетдинамику процесса деструкциинефтепродуктов, адсорбированных БМК, призаданной температуре воды и концентрациикислорода в ней с достоверностью 97 %.

Автором былаисследована эффективность применения БМКв натурных условиях. Опыты проводились на участке р. Исеть впериод летней межени. Анализрезультатов позволяет отметить, чтопроцесс деструкции нефтепродуктов,адсорбированных БМК, в условиях днаприродного водотока протекал несколькомедленнее, чем в лабораторных условиях. Этоможно объяснить наличием в воде мешающихфакторов (нестабильность температуры воды,уровня растворенного кислорода,присутствие поллютантов различнойприроды) для жизнедеятельностиактивной биомассы. За 12 суток содержаниенефтепродуктов в БМК снизилось на 96 %, в то же время в контрольном образце(опоке, не иммобилизованной микрофлорой), –на 36,7 % (рисунок 6).

 Рисунок 6. Динамикадеструкции нефтепродуктов на сорбентах вусловиях -17

Рисунок 6. Динамикадеструкции нефтепродуктов на сорбентах вусловиях

речного дна

Результатыисследований позволяютотметить высокую эффективность применениябиоминерального комплекса в технологияхреабилитации водотоков, загрязненныхрастворенными нефтепродуктами. Биомассахорошо окисляет нефтепродукты,адсорбированные БМК, в различных условиях,характерных для природныхводотоков.


Глава 5Использованиебиоминерального комплекса в технологииликвидации аварийных разливовнефтепродуктов.На основании полученных результатовисследований динамики деструкциинефтепродуктов, адсорбированныхбиоминеральным комплексом в условияхприродного водотока автором разработанатехнология ликвидации аварийных разливовнефтепродуктов с использованием БМК ипредложен расчетно-программный комплексопределения места развертывания силгражданской обороны для ликвидациипоследствий аварий.

Согласно предложеннойконцепции ликвидацию последствийаварийного разлива нефтепродуктовнеобходимо осуществлять в следующейпоследовательности. На первом этапепроводится локализация разлившейся нефтиили нефтепродуктов бонами различнойконструкции и удаление основногоколичества разлитой нефти путемзасасывания верхнего слоя воды вместе спленкой нефти из водоема и откачки вспециальную емкость, цистерны, действующийнефтепровод (рисунок7).

Рисунок 7. Технологическаясхема ликвидациипоследствий аварийного разлива нефтепродуктов наводотоке

1 плавающие боновые заграждения; 2нефтесборная труба; 3 перекидной мост; 4  напорный трубопровод вводаБМК; 5 нефтесборнаяемкость;

6 погружной насос; 7  шланг; 8  лодка; 9 авторастворосмеситель;

10 – автоцистерна сприцепом –цистерной; 11  нефтезагрязнение

Одновременно слокализацией нефтезагрязнения в толщуводы вводится БМК через полиэтиленовуютрубу диаметром 50–100 мм и отверстиями 25мм,расположенными через каждые 0,5 м (рисунок 7).БМК предварительно смешивается с водой дляполучения пульпы влажностью 90–95 %. Попадая вводоток, биоминеральный комплекс оседаетна дно в течение 15–30 мин в зависимости от глубиныучастка, сорбируя растворенныенефтепродукты. При достиженииблагоприятных условий в водной среде(температура, рН, наличиерастворенного кислорода) микрофлора сорбента трансформирует нефтепродукты ворганическое вещество собственнойбиомассы, углекис­лый газ и другие безвредные дляокружающей среды вещества. При этом общая степень очисткиводотока от нефтепродуктов можетсоставить 96–100%.

При ликвидациинефтяного загрязнения, решающее значениеимеет фактор времени. В этом смыслеэффективным могло бы явиться создание наводных объектах сети опорныхреабилитационных пунктов (ОРП). Цель ихсоздания: обеспечение беспрепятственногоподъезда спецтехники в случаяхвозникновения аварийных ситуаций,связанных с попаданием в водный объектразличного рода загрязнений; обеспечениеоптимальных условий для развертыванияоборудования, используемого приликвидации аварий. Выполнение первого требования можетбыть достигнуто созданием подъездныхпутей с грунтовым или щебеночнымпокрытием. Второе достигается путемустановки анкерных креплений по берегамводотока для быстрой установки навесныхмостов, сооружений и оборудования.

Кроме того, необходимаразработка информационной базы,содержащей данные о гидрологических иморфометрических параметрах водногообъекта в районе ОРП. Это позволит в случаевозникновения ЧС оперативно сообщатьаварийно-спасательной бригаде о том, гдепроизошла авария, какие техническиесредства и оборудование необходимы, накакой из ОРП бригада должна прибыть,чтобы при конкретных условиях аварийнойситуации и параметрах водного объектауспеть доставить и развернуть техническиесредства и оборудование для ликвидациипоследствий аварии.

Все эти расчетыдостаточно сложны и трудоемки и в условияхфорс-мажора их сложно выполнить быстро иправильно. Поэтому для их реализациипредложен расчетно-программный комплекс,реализованный на базе рабочей книги MicrosoftExcel. В качестве исходных данных длярасчетов выступают: основные параметрыводного объекта (глубина, ширина, скоростьтечения, расход воды) и аварийного сброса(объем сброса и его продолжительность);информация о расстоянии от места сброса доместа ликвидации загрязнения, температуреводы, концентрации растворенногокислорода и т.д.

В состав системы входитряд справочников, которые позволяютопределить дополнительные параметры,необходимые для расчета: коэффициентшероховатости, продольной дисперсии,смешения, скорости самоочищения; значениепредельно-допустимой концентрации и т.д.Эти коэффициенты определяются либоавтоматически, либо вручную с помощьюприведенных справочников.

Результатом расчетаявляется значение максимальнойконцентрации нефтепродуктов в районепроведения ликвидационных мероприятий,степень очистки воды, которую можнодостигнуть и необходимое для этогоколичество БМК; время (в часах, начиная отвремени начала аварии) начала и окончанияприменения БМК, интенсивность подачисорбента в воду (кг/мин), а также примерноевремя (в сутках), необходимое длядостижения степени регенерации БМК90–99 %.

Описанная системапроста в применении, результаты расчетоввыдаются сразу после ввода исходныхданных, что позволяет пользователюконтролировать правильность вводаинформации. Исходная информация ирезультаты расчетов могут бытьраспечатаны на принтере непосредственноиз среды MS Excel.

Ниже приведена таблицадля печати, выдаваемая предложеннойрасчетной системой для условногоаварийного разлива нефтепродуктов,произошедшего в 1 км от г. Ревда на р.Чусовая в результате аварии нажелезнодорожном транспорте (таблица 3). Нарисунке 8 представлена зависимость,построенная расчетно-программнымкомплексом на основе математическоймодели. Она показывает за какой периодвремени будет достигнута определеннаястепень деструкции нефтепродуктов,адсорбированных БМК, при заданныхпараметрах водной среды.

Таблица 3

Исходные данные ирезультаты расчетов

 Рисунок 8. Биодеструкциянефтепродуктов на БМК (по даннымрасчетов) -19

 Рисунок 8. Биодеструкциянефтепродуктов на БМК (по даннымрасчетов) -20

Рисунок 8. Биодеструкциянефтепродуктов на БМК (по даннымрасчетов)

Предложенныйрасчетно-программный комплекс сиспользованием ПЭВМ может быть внедрен ворганизациях, занимающихся вопросамиликвидации чрезвычайных ситуаций.

В ходе работы авторомпроведена оценка эколого-экономическойэффективности применения технологическойсхемы, представленной на рисунке 7.Результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4

Эколого-экономическиепоказатели

Затраты

Ед.изм.

Величинапоказателей

1

Капитальныезатраты1

тыс.руб.

401,4
2

Эксплуатационные затраты

тыс.руб./год

100, 4
3

Предотвращенный экологическийущерб

тыс.руб.

242,4
4

Эколого-экономическаяэффективность капитальных затрат

0,78
5

Срококупаемости капитальных затрат

год 1,28

1– капитальныезатраты на создание системы ликвидациипоследствий аварийных разливовнефтепродуктов на водных объектахрассчитаны с учетом ее формирования набазе уже существующей службы.

Заключение

В представленнойработе решается важнаянароднохозяйственная проблема реабилитацииповерхностных водных объектов,загрязненных растворенными нефтепродуктами врезультате аварийных сбросов, с помощьюбиоминерального комплекса, совмещающегобыстрое и эффективное изъятиерастворенных нефтепродуктов природнымисорбционными материалами и деструкцию адсорбированныхнефтепродуктов нефтеокисляющей микрофлорой. Основные научные ипрактические результаты работызаключаются в следующем:

1. На основаниивыполненных исследований предложенаконцепция реабилитации водных объектов,загрязненных в результате аварийногопоступления в них нефтепродуктами. Она содержит описаниетехнологии,осуществляемой втри этапа.

2. Выполненысобственные исследования и анализлитературных источников, которые позволили рекомендовать в качестве носителя нефтеокисляющей биомассыопоку, имеющую развитуюповерхность и удельный вес, обеспечивающий ей медленноепогружение в водной среде.Изучены сорбционные идругиефизико-химические свойства опок (обычных имодифицированных).

3. Дляпроизводства биоминерального комплекса(БМК) предложена технология наращивания и сохранения в течение длительногосрока на сорбенте биомассы, способной вопределенных условиях переходить кактивной жизнедеятельности, т.е. размножаться,используя при этом адсорбированныенефтепродукты в качестве питательногосубстрата.

4. Изучена динамикапроцесса деструкциинефтепродуктов, адсорбированных БМК,иммобилизованной биомассой.Исследования позволяют отметить высокую эффективностьприменения биоминерального комплекса втехнологиях реабилитации водотоков,загрязненных растворенныминефтепродуктами.

5. Предложена технология иоборудование для использования БМК при ликвидацииаварийных разливов нефтепродуктов на водотоках ирасчетно-программный комплекс на базе ПЭВМ для определения места развертываниясил ГО и ЧС для перехвата и ликвидации последствий аварий.

6. Выполненные расчетыэколого-экономической эффективностипоказали, что предлагаемаятехнология является выгоднымприродоохранным мероприятием. Срок ее окупаемости – 1,28года.

Основное содержаниедиссертации опубликовано в следующихработах:

  1. Харисова К.Р.Проблема загрязнения водныхобъектов неф­тепродуктами при чрез­вычайныхситуациях на железнодорожном транспорте //Молодые ученые – транспорту: Материалы IV научн. техн. конф.– Екатеринбург, 2003. – С. 328 –333.
  2. Асонов А.М.,Харисова К.Р. Реабилитация водоис­точников,загрязненных нефтепродуктами в ре­зультате аварий натранспорте // Проблемы иперспективы развития железнодорожного транспорта:Материалы Всероссийской научн. техн. конф.–Екатеринбург, 2003. – Т. 2.– С. 166–174.
  3. Асонов А.М.,Харисова К.Р. Глубокая доочистка водныхобъектов, за­грязненных нефтью инефтепродуктами в ре­зультатетехногенных аварий // Экватек–2004: Материалы шестого международногоконгресса.–М., 2004. – Ч. 1.–С.316–317.
  4. Асонов А.М.,Харисова К.Р. Анализповедения неф­тепродуктов в водном объекте// Молодые ученые – транспорту: Материалы V межвузовской научн. техн. конф.–Екатеринбург, 2004. – Ч. 1. –С. 273–277.
  5. Волкова К.Р.,Асонов А.М. Использование биотех­нологий привосстанов­лении качества водных объектов,загрязненных нефтепродуктами // Молодые ученые – транспорту:Материалы Vмежвузовской научн. техн. конф. – Екатеринбург, 2005– Ч. 2. – С. 325–334.
  6. Асонов А.М.,Волкова К.Р. Доочистка водных объ­ектов, загрязненныхнефтепродуктами в ре­зультатетехногенных аварий // Чистаявода России –2005: Тез. докл.восьмого междунар. симп. – Екатеринбург, 2005. – С. 157–158.
  7. Волкова К.Р.Исследование поведе­ния нефтепродуктовв водном объекте // Молодыеисследователи – регионам: Тез. докл. Всероссийской научн.техн. конф. –Вологда, 2005. –Ч. 1. – С. 197–199.
  8. Волкова К.Р.,Асонов А.М. К вопросуиспользова­ния природных сорбен­тов в технологияхреа­билитации водотоков // Молодыеученые –транспорту: Материалы VIмежвузовской научн. техн. конф. – Екатеринбург, 2005. – С. 449–454.
  9. Асонов А.М.,Волкова К.Р. Деструкция нефтепро­дуктов,адсорбирован­ных биоминеральным комплексом, вусловиях речного дна // Экватек–2006: Материалы седьмого международного конгресса.– М., 2006. – Ч. 1. – С. 359–360.<

    Pages:     | 1 ||
     





 
© 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.