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 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

Хозяйственно-питьевоговодопользования в верхнем и среднемприобье

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Лукашевич ОльгаДмитриевна

геоэкологическаябезопасность хозяйственно-питьевоговодопользования в верхнем и среднемприобье

Специальность 25.00.36–Геоэкология

А в т о р е ф е р а т

диссертации насоискание ученой степени

доктора техническихнаук

Томск - 2007

Работа выполнена вТомском государственном архитектурно–строительном университете

Научныйконсультант

докторгеолого-минералогических наук,

профессор Рогов Геннадий Маркелович

Официальныеоппоненты:

доктор техническихнаук,

профессор Порядин АлексейФилиппович

доктор техническихнаук, АдамАлександр Мартынович

профессор

докторгеолого-минералогических наук,

профессор Букаты Михаил Болеславович

Ведущаяорганизация: Уральский государственныйтехнический

университет

Защита состоится31 мая 2007г. в 10-00 часов назаседании диссертационного совета Д212.265.02 при Томскомгосударственномархитектурно-строительномуниверситете по адресу: 634003, г. Томск,пл. Соляная, 2,

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке Томскогогосударственногоархитектурно-строительного университета

Автореферат разослан26 апреля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационногосоветаНедавний О.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальностьработы. В последние годыразвитие Западной Сибири как сырьевогорегиона кардинально ухудшилогеоэкологическую обстановку в целом исостояние водных ресурсов в частности.Несмотря на огромные, по мировыммасштабам, запасы пресной воды вЗападно-Сибирском артезианском бассейне,только ничтожно малая их часть (на уровне 2%)полностью удовлетворяет по качествутребованиям экологически безопасногопитьевого водоснабжения. Часть городскогои более половины сельского населенияиспользуют воду ненормативного качества.Принятие России в ЕС влечет необходимостьскорейшего решения проблемы обеспечениявсего населения чистой питьевой водой, чтотребует совершенствования и внедренияновых систем водоподготовки, увеличениядоли использования подземных вод как болеезащищенных от загрязнения, а такжепринятия мер по сохранению ивосстановлению водных объектов.

Верхнееи СреднееПриобьехарактеризуетсякрайне неравномерным распределением районов добычиполезных ископаемых, развитиемселитебных зон, концентрациейобъектов химии и нефтехимии, металлургии,машиностроения,предприятий ядерно- ивоенно-промышленногокомплексов. Развитие производственно-территориальных комплексов с высокойконцентрациейнаселения ирост влиянияотходов напочвы, поверхностные и подземныеводы приводитв условияхдефицита чистой воды кизменению характера водопользования с экстенсивногона интенсивный. Здесь требуетсяпривлечение ранее разведанных запасов подземных вод, что возможно только после их ревизии иэкологическогоаудита, таккак возрастающая добыча угля, нефти, газа, несопровождающаясяреализациейадекватных мер по сохранению, восстановлениюи охране недр, водных и почвенных ресурсов отзагрязнения и деградации,приводит кухудшению состояния водоисточников.Интенсивный путь вхозяйственно-питьевомводопользованиипредполагаетопределениеоптимального режима эксплуатацииводозаборовподземных вод, соответствие технологииводоподготовкипоказателям качества исходной воды, очистку и утилизациюсточных води отходовводоочистных станций, загрязняющихокружающуюсреду.

Комплексное решениеэтих вопросов на примере ряда районовПриобья определяет актуальность работы.

Цель и задачиисследований. Цельюисследования является разработка теоретических положений итехнических решений для обеспеченияэкологически безопасногохозяйственно-питьевого водопользования сучетом принципов устойчивогоразвития.

Для достижения целипоставлены и решены следующие задачи:

- разработать принципыпостроения и пути реализациирегиональной стратегиигеоэкологической безопасностихозяйственно-питьевоговодопользования;

  • изучить ипроанализировать современное состояние иособенности изменения химическогосостава природных вод питьевогоназначения в урбанизированных районахПриобья под влиянием техногенных итехногенно-природных факторов;
  • выявить характеристикиприродных вод, определяющие экологическуюбезопасность их хозяйственно-питьевогоиспользования с учетом тенденцийизменения состава при длительнойэксплуатации водозаборов и под влияниемантропогенного загрязнения;
  • развить иэкспериментально обосноватьтеоретические представления, позволяющиецеленаправленно управлятьфизико-химическими процессами,протекающими при очистке природных вод схарактерными региональнымизагрязнителями (железо, марганец вприсутствии органических веществ),разработать на этой основевысокоэффективную технологию безотходнойочистки воды;
  • выполнить комплексныеисследования возможности обработки ииспользования промывных сточных вод ижелезосодержащего осадка, образующихсяпри подготовке питьевой воды.

Исходные материалы иметоды исследований.Комплексный характер проблемы потребовалприменения системного подхода какметодологической основы решения большого кругатеоретических и прикладных задач, для решения которыхиспользовались:

  • сбор, обработка, обобщение и анализлитературных и фондовых материалов;
  • полевые экспедиционныеисследования;
  • натурные и экспериментальныеисследования состава природных и сточныхвод на водозаборах и водных объектах,подверженных техногенному загрязнению;
  • лабораторные исследования осадковстанций обезжелезивания и минералов,используемыхв качестве фильтрующих загрузок, спомощью комплекса современных физико-химическихметодов (химического, спектрального,рентгеновскогого, термогравиметрического, ИКС,электронно-микроскопического);
  • теоретические положения ирекомендации, разработанные в геоэкологии,гидрогеологии, геохимии, физической,коллоидной, аналитической химии ихимической технологии;
  • компьютерные методы обработкиданных, проведение имитационногомоделирования для получения эмпирическихзависимостей между параметрами привоздействии на воду веществ, излучений,полей;
  • решение прогнозных задач с цельюэкологической оптимизациихозяйственно-питьевого водопользования.

Научная новизна исследований.Выявлены геоэкологическиеусловия формирования и эволюциисостава и свойств природных вод,используемых в регионе для питьевых,хозяйственных, производственных целей.Показана общность физико-химическихпроцессов (сорбция, коагулирование,фильтрование,окислительно-восстановительные процессы,электрокинетические явления, катализ,биохимические реакции), протекающих вприродных водах в естественных условиях ипри обработке подземных вод, на основе чеговыдвинута концепция самоочищенияприродных вод в технических системахводоснабжения. В соответствии с нейглавной задачей в технологии очисткижелезосодержащих вод является активизацияпроцессов автокоагуляции и седиментации.

Разработаны принципырегиональной классификации, учитывающейинтегральное воздействие естественных итехногенных факторов на протеканиефазовых и биогеохимических процессов вприродных водах позволяющей датькомплексную геоэкологическую оценкуводномуобъекту, используемому дляхозяйственно-питьевого водоснабжения.

Углублены и развитыфизико-химические основы экологическичистой технологии очистки подземных вод,содержащих примеси железа, марганца,тяжелых металлов, органических веществприродного и техногенного происхождения,что конкретизируется в следующем:

  • установлены новые взаимосвязимежду качественными и количественнымипоказателями состава и свойств воды иусловиями обработки воздухом, озоном,электрическим полем: достижениепредельного насыщения кислородом ивысокой эффективности окисления идеструкции загрязнителей происходит присочетании вакуумно-эжекционного введенияО2 и/илиО3 скавитационным воздействием;электрохимически генерированные ионыжелеза являются центрами кристаллизации иавтокоагуляции, инициирующими образованиетвердой фазы и адсорбцию загрязняющихвеществ;
  • созданафеноменологическая модель процессахимических превращений при удалении изводы железа и выявлены технологическиефакторы, определяющие структурублочно-модульной станции очистки воды;
  • оптимизированы технологическиережимы формирования и уплотненияжелезосодержащего осадка путемимпульсного электрохимическоговоздействия;
  • предложены способы утилизациижелезосодержащих осадков водопроводныхстанций: для получения керамическогоматериала, пригодного для использования вкачестве "аборигенной" фильтрующейзагрузки при очистке воды; длянейтрализации осадков сточных водгальванических производств и очисткиливневых сточных вод.

На защитувыносятся:

  1. Концепция обеспечениягеоэкологической безопасностихозяйственно-питьевого водопользования врегионе, учитывающаяестественно-природные(ландшафтно-климатические,гидрогеологические, экологические и др.),техногенные (эмиссия загрязняющих веществ,гидротехнические сооружения, добычаэнергоресурсов и др.) и социально-экономические (уровеньурбанизации, финансовое обеспечение и др.)факторы
  2. Региональный классификатортехнологий водоподготовки, оптимальносогласованных с физико-химическим составом иреакционной способностью компонентовподземных вод.
  3. Концепция автокоагуляционногосамоочищения природных вод в техническихсистемах водоснабжения, основанная наспособности компонентов, содержащихся вводе (железо, алюминий, кальций, кремний),образовывать при активации коагуляционныеструктуры, адсорбирующие тяжелые металлы,что позволяет при дальнейшем ихосаждении и удалении получать водунормативного качества.
  4. Технологические способыинтенсификации осаждения дисперснойфазы суспензии осадков из сточных вод,учитывающие межмолекулярные гидрофобныевзаимодействия при электроимпульсном,реагентном и механическом воздействии, атакже способы утилизацииосадков водоочистных сооружений,позволяющие получать керамические материалы,эффективных при использовании в качестве«аборигенных» зернистых загрузок фильтров и дляочистки сточных вод от тяжелых металлов.

Практическая значимостьработы. Результаты исследований могутиспользоваться при принятии решений опроизводственном и хозяйственно-питьевомиспользовании водных объектов, размещениипроизводства, создании стратегическогорезерва питьевой воды, при обосновании ивыборе вариантов оптимальной технологииочистки воды, при разработке стратегииэкологически безопасного питьевоговодоснабжения населения региона, в томчисле при чрезвычайных ситуациях.Установленные закономерности техногенногопреобразования показателей качества водмогут служить основой для разработкиводоохранных мероприятий, присовершенствовании системы мониторинга.

Предложены новыеспособы улучшения качества природных води устройства для их осуществления,защищенные 4 патентами РФ. Разработаннаякомплексная безотходная технологияочистки подземных вод с учетомрегиональных особенностей составазагрязнителей позволяет благодаряблочно-модульному исполнению получатьпитьевую воду, полностью соответствующуюдействующим нормативам качества. Начиная с1994г. по этой технологии созданы и успешноработают 14 водоочистных станций внаселенных пунктах Томской области.Благодаря обеспечению населениядоброкачественной питьевой водойснизилась социальная напряженность.

Разработана технологияутилизации осадка железосодержащихпромывных вод в производствекерамического фильтрующего материала(патент №34880). Эффективность применениякерамического материала в качествефильтрующей загрузки проверена напилотной установке в полупроизводственныхусловиях на Томском водозаборе, полученыположительные результаты.

Результаты научныхисследований вошли в отчеты погосбюджетным и хоздоговорным темам,используются в ОГУ "Облкомприрода" иДепартаменте природных ресурсов и охраныокружающей среды Администрации Томскойобласти, а также используются в учебномпроцессе при подготовке студентовинженерно-экологического факультета поспециальности "Водоснабжение иводоотведение" в Томском государственномархитектурно-строительномуниверситете.

Личный вкладавтора. Решение поставленныхв работе задач основано на общении исистематизации результатов многолетнихисследований (с 1990 по 2006 г.),выполнявшихся автором в рамкахинициативной, хоздоговорной игосбюджетной тематикинаучно-исследовательских работ Томскогогосударственногоархитектурно-строительного университета иГосударственного института проблем ЖКХ врайонах Севера, Сибири и Дальнего Востока,в том числе по гранту РФФИ №98-05-03150"Комплексное описание физико-химическойэволюции подземной гидросферы в процессесовместной эксплуатации водозаборов иполигонов удаления жидких отходов"(1998-2000гг.), по государственному контракту сМинистерством промышленности, науки итехнологий Российской Федерации № 32.500.11.2422от 09.04.2002 "Модульная станция очистки иобеззараживания воды". В диссертацию вошлирезультаты, полученные автором лично ив сотрудничестве с научными работникамиНИИ Интроскопии ТПУ, ОАО "Надежда" и другихорганизаций. Автору принадлежитформулировка цели работы и постановказадач, обоснование и выбор путей их решенияи методик исследований, проведение большойчасти анализов, интерпретация и обобщениерезультатов, формулировка научныхположений, выносимых на защиту, и выводов.

Апробация работы.Результаты диссертационнойработы докладывались и обсуждались на 35 научныхконференциях и совещаниях, наиболеезначимыми из которых являются:региональная конференция "Проблемыэкологии Томской области" (Томск,1992);Международная научно-техническаяконференция "Вода, которую мы пьем" (Москва,1995); Международная конференция "Фундаментальные иприкладные проблемы охраны окружающейсреды" (Томск, 1995); Международнаяконференция "Экологически чистые процессыв решении проблем окружающей среды" (Иркутск, 1996);Международная конференция"Радиоактивность и радиоактивные элементыв среде обитания человека" (Томск,1996); II и III Международныеконгрессы "Вода: экология и технология"(Москва, 1996, 1998); ХV Всероссийское совещание поподземнымводам Сибири и Д. Востока (Тюмень,1997);Международная научно-техническаяконференция "Экология человека и природы":(Иваново, 1997); 2 Сибирское совещание поклимато-экологическому мониторингу (Томск,1997); Международная конференция "Экологическаягеофизика и геохимия" (Москва-Дубна, 1998);Международный симпозиум "Контроль иреабилитация окружающей среды" (Томск, 1998,2006); Международная научно - практическаяконференция "Водоснабжение иводоотведение: качество, эффективность"(Кемерово, 1998); Международная научно-техническаяконференция «Техника и технология очисткии контроля воды» (Томск, 1999); Международнаяконференция"Экология Сибири, Д. Востока и Арктики(ЕSFEA-2001)"(Томск, 2001); 4-я Международнаянаучно-практическая конференция"Экономика,экология и общество России в 21-м столетии"(С.-Петербург, 2002); 2-я Всероссийская научнаяконференция по геологии инефтегазоносности Западно-Сибирскогобассейна (Тюмень, 2002); Всероссийскоесовещание по подземным водам ВостокаРоссии (Иркутск, 2003); Всероссийскаягидрогеохимическая конференция «Проблемыпоисковой иэкологической геохимии Сибири», посвященной 100-летиюП.А. Удодова (Томск, 2003); Международнаянаучно-техническая конференция "Город: прошлое,настоящее, будущее" (Иркутск, 2004); IV международнаянаучно-техническая конференция "Экология ибезопасностьжизнедеятельности" (Пенза, 2004);Всероссийская конференция с межд. участием«Экологическая политика и университетскоеобразование» (Томск, 2005); Международнаянаучно-практическая конференция"Строительство-2005" (Ростов, 2005); III Международнаяконференция «Реки Сибири» (Новосибирск, 2005);Международная научная конференция«Проблемы ресурсов, геотермии и геоэкологии»,посвященная 100-летию со дня рожденияакадемика Г.В. Богомолова (Минск, 2005);Международная научно-техническаяконференция "Устойчивое развитие иэкологический менеджмент" (С.-Петербург, 2005);Международная научная конференция «Химия,химическая технология и биотехнология нарубеже тысячелетий» (Томск, 2006).

Публикации. Теоретические ипрактические результаты исследований потеме диссертации изложены в 110работах (основных 52), в том числе в 3 монографиях (из них 2–коллективные), 5 патентах, 16 статьях в журналах,включенных в перечень ВАК.

Объем и структураработы. Диссертация состоитиз введения, шести глав, заключения иприложений, содержит 369 страниц, включая 63рисунка, 57 таблиц и список использованнойлитературы из 452 наименований.

Автор признателен коллективамкафедр "Гидрогеоэкология иводохозяйственная деятельность" и "Химия"ТГАСУ, профессорам ТГАСУ Д.С.Покровскому, А.В. Мананкову, В.К. Попову, Ю.С. Саркисовуза критические замечания в процессеобсуждения работы и помощь в ее создании.Автор признателен также всем коллегам издругих организаций, чьи консультации,совместное сотрудничество, помощь, советы,способствовали выполнению работы. Особуюблагодарность за постоянную поддержкуавтор выражает своему научномуконсультанту, докторугеолого-минералогических наук, профессору Г.М.Рогову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темыдиссертации, формулируются цель и задачиисследования, приведены основные научныеположения, выносимые на защиту иобуславливающие научную новизну ипрактическую значимость представленныхрезультатов. Охарактеризована общаяструктура диссертации.

В первой главе рассматриваетсягеоэкологическая безопасностьхозяйственно-питьевого водопользованиякак комплексная междисциплинарнаяпроблема.

Понятие"Геоэкологическая безопасность" мы считаемсоставной частью экологическойбезопасности, которая в законе "Обэкологической безопасности" определенакак "состояние защищенности жизненноважных интересов личности, общества;защищенностиокружающей природной среды от угроз,возникающих в результате антропогенных иприродных воздействий на нее". В расширенном,трансдисциплинарном значении геоэкология– наука,которая соотносит законы экологии сзакономерностями наук о Земле,интегрирует знания об экологических проблемах иставит в качестве цели сохранение жизнеобеспечивающейсреды и жизни на Земле. Таким образом,геоэкологическая безопасностьпредполагает сохранение среды обитания,преодоление экологических бедствий,кризисов, катастроф. Сюда входит игеоэкологическая безопасность хозяйственно-питьевоговодопользования.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 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.