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 ||

Способысанирования очагов техногенногозагрязнения углеводородными соединениями

-- [ Страница 2 ] --

Расход подаваемоговоздуха может быть определен по номограмме(рис. 3) на основе известных значенийвлажности, kф игранулометрического состава исследуемогогрунта для построения нескольких уровнейфильтровальных труб (рис. 4).

 Рис. 4. Схемамногоуровневого внутригрунтовогореактора 2. Для -0

Рис. 4. Схемамногоуровневого внутригрунтовогореактора

2. Для созданияоптимальных условий жизнедеятельностиаборигенной углеводородокисляющеймикрофлоры в температурных условияхпочвогрунтов Северных регионов необходимпредварительный их прогрев, которыйопределяется свойствами среды,интенсивностью действия источников тепла,их пространственной ориентацией на основесуперпозиции температурных полей.

Северные регионытребуют внедрения наиболее рациональныхспособов санации грунтов в связи сосложными природно-климатическимиусловиями. В работе рассматриваютсятерритории складов ГСМ в районе городовСланцы и Воркута. На этих объектах втечение многих лет происходило регулярноеплощадное и линейное загрязнениепочвогрунтов в результате несоблюдениятехнологических процессов перекачки НП иутечек их из резервуаров для хранения изаправки автотранспорта. Геологические иприродно-климатические особенностирассмотренных очагов техногенногонефтяного загрязнения, а такжетемпературные показатели воздуха игрунтов указывают на наличие застойногорежима биологического круговорота инеобходимость предварительного прогревазагрязненного грунта перед включениемаэрирующей установки, чтобы создатьблагоприятные условия дляжизнедеятельности аборигенной илипривнесенной углеводородокисляющеймикрофлоры (оптимальные температуры 20-250С)

Результатыпредварительных расчетов параметроврастепления (промерзания) грунтов безучета особенностей фазового переходапредставлены в таблице 4, где -время растепления,F0 –параметр Фурье, Rф– радиусвлияния фильтровальной трубы.

Таблица 4

Термодинамическиехарактеристики системы растепления

, сут

F0

Rф, м

10 370 1,0
50 1870 1,5
100 3744 2,0

Наиболее полнуюхарактеристику термодинамической системылед - горная порода дает решение задачи опромерзании жидкости при ее движении потрубе в следующей постановке. По трубедиаметром 2Rдвижется жидкость со скоростью U. Температуражидкости на входе – То. Начальнаятемпература окружающего массива Те– нижетемпературы замерзания жидкости Тз(формула 1 - уравнение для безразмернойтемпературы жидкости).

; 0< r<R; , (1)

Граничные условия. (2)

Таким образом, задачаподобна задаче для «неограниченногоцилиндра» с граничными условиями 3-го рода,решение которой основано на примененииметодов интегральных преобразований Фурьеи Ханкеля (изменение температуры среды вовремени). При решении поставленной задачи иопределения времени (3),необходимого для прогревапромороженных грунтов от -5 0С, использовалиськорни характеристического уравнения взависимости от чисел Нуссельта Nu или Био Bi (табл. 5, рис. 5).

(3)

Где n– корнихарактеристического уравнения, - коэффициенттеплоотдачи, Вт/(м2С); , ж–теплопроводности горной породы и жидкости,Вт/(мС);аж –температуропроводность жидкости, м2/сек.

Таблица 5.

Расчетные значениятермофизических величин

аж, м2/сек

ж, Вт/мК

, м

, Вт/м2С

Тз, С0

Т0, С0

Те, С0

Bi

1

з, сут

1,510-7

60 0,2 300 0 70 -5 0,5 0,8 1,0 2,0 5,0 8,0 10,0 0,9408 1,1490 1,2558 1,5994 1,9898 2,1286 2,1795 348 204 160 77 31 19 14

Время установленияусловно стационарного процессатеплоотдачи от трубопровода к слоям грунтаот момента прогрева и необходимое дляэтого количество теплоты определяетсярешением задачи о прогреве и охлажденииподземного трубопровода по эмпирическимформулам.

Рис. 5. Номограмма дляопределения временирастепленияпромороженных грунтов

В таблице 6представлены рассчитанные значенияколичества теплоты, необходимого дляпрогрева окружающих трубу слоев грунта(для промороженных загрязненных песковрайона г.Сланцы) от -20С до +100Спри глубине залегания ее 0,5 м и толщиной погранслоя0,2 м, на основании которых построен графикзависимости количества теплоты отплотности горных пород Q=f()(рис. 6).

Таблица 6

Расчетные значениятермофизических величин

, кг/м3

аж, м2/сек

, м

, кВт/м2К

D, м h, м

тв,103 кВт/мК

с, кДж/(кгС) Q,

кВт/м2

1200 1400 1600 1800 2000

1,510-7

0,2 3 0,1 0,5 0,60 0,80 1,86 2,20 2,56 0,92 1,00 1,10 0,96 0,96 18,1 25,7 51,9 57,5 71,8

Количество теплоты,необходимое для прогрева мерзлых пород до150С(оптимальный минимум температуры дляжизнедеятельности автохтонныхуглеводородокисляющих микроорганизмов)при различных начальных значенияхтемператур Т0позволяет определить номограмма на рис.7.

Рис. 6. Графикизависимости Qот плотности песков .

Рис. 7. Номограмма дляопределения Qпри различных начальных значенияхтемператур грунтов

3. Основой выборакомплекса методов очистки являютсяпредложенные критериальные зависимостиэффективности санационных мероприятий отспособа воздействия на нефтезагрязненныепочвогрунты, базирующиеся на показателяхстепени загрязнения нефтянымиполлютантами и величины материальныхзатрат.

В настоящее времяметоды биоремедиации являются наиболеевыгодными с экономической и экологическойточек зрения (рис.8).

Рис. 8. Затраты наобезвреживание нефтезагрязненныхпочвогрунтов (в % к средней величине затратна сжигание)

Однако они эффективныдля удаления поверхностных загрязнений (до1 м) и, в основном, в теплое время года (втечение 3-4 месяцев). Изучение нефтяногозагрязнения на территориях складов ГСМ врайонах г.г. Котлас, Псков, Тольятти,С-Петербург, Приозерск и др. говорит онеобходимости применения индивидуальногокомплекса санационных мероприятий длякаждого объекта с учетомприродно-климатических, геологическихособенностей и свойств основногополлютанта.

Примером комплексногоподхода к очистке нефтезагрязненныхгрунтов и водных объектов служитразработка рекультивационных работ натерритории мазутногохозяйства г. Приозерск (Ленинградская область). Необходимость проведения работвызвана наличием долговременного очагазагрязнения геологической среды топочныммазутом в виде поверхностныхи подземных разливов нефтепродуктов,вытекающие в близлежащиеискусственные водотоки (дренажные канавы, чекиограждающей дамбы) и заливРыбный Ладожского озера.

По данным полевыхизысканий на объекте почвогрунты постепени загрязнения нефтепродуктамиделятся на мало-, средне- и сильнозагрязненные.Таким образом, комплекс санационныхмероприятий по очистке почвогрунтов иводных объектов должен включатьмеханические и биологические методы, аименно: малозагрязненнымгрунтам с концентрацией в них НП до 3 г/кгдостаточно естественной аэрации иокисления кислородом воздуха. Среднезагрязненным(3-50 г/кг) –необходима механическая рекультивация безэкскавации их с места контаминации. Сильнозагрязненные(50-500 г/кг) - необходимо вывозить наспециальные временные рекультивационныеплощадки.

Моделированиемногофазной фильтрации на участкахнефтяного загрязнения подземных вод игрунтов на основе программы T2VOC, являющейсярасширением TOUGH2 позволило определитьконтуры линзы НП на настоящий момент,заданные по результатам изысканий, а такжепрогноз ее возможного расширения в течение3 лет и схему откачки нефтепродуктов(топочного мазута).

Результаты показали,что область распространения нефтешламоввесьма незначительна и не выходит запределы территории мазутного хозяйства, аоткачке подвергнутся 60-70% поллютантов. Примоделировании учитывалось, что системасостоит из трех основных компонентов:воздуха, воды и летучего, сорбируемого ирастворимого в воде органического флюида,а также пределы очистки отдельныхполлютантов. На рисунке 9 показаносопоставление результатов расчетов приразличных параметрах капиллярных кривых сданными полевых исследований. (50 вариантоврасчета).

Биологическая очисткаосновывалась на аэрировании почвогрунтовдо глубины 0,5 м (рыхление, вспашка) иприменении биопрепарата «Дестройл» соптимальными условиями действия притемпературе 20-25°°С и рН среды 6,0-8,0. Эффективностьметода для малозагрязненных грунтовсоставила 80-90%, среднезагрязненных -65%. Одним изкритериев выбора мероприятий былавеличина материальных затрат (рис.10).

По результатампроведенного комплекса санационныхмероприятий по очистке данной территорииот поллютантов доэкологическибезопасного уровня величина предотвращенногоущерба превышает 13 млн. руб..

Рис. 9. Сопоставлениерезультатов моделирования распределенияНП в геологическом разрезе с даннымиполевых наблюдений.

Рис. 10. Стоимостьметодов очистки при средней концентрацииНП в почвогрунтах 15%

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. По характерувоздействия на ОС источники нефтяногозагрязнения подразделяются на районы:эксплуатации нефтяных и газовыхместорождений; транспортировки УВ;промпредприятий (переработки, хранения иэксплуатации НП), на которые влияютприродные и техногенные процессы.

2. Применение в процессебиоремедиации системы «горизонтальныхфильтров» для аэрации нефтезагрязненныхпочвогрунтов дает высокий процент очисткитерритории, что подтверждает еепреимущество над использованием метода«вертикальных колодцев».

3. Количество воздуха,необходимого для аэрации почвогрунтов, приламинарном характере движения зависит откоэффициента фильтрации, влажности,плотности, гранулометрического составапород и определяется по опытнойномограмме.

4. Для построения«внутригрунтового реактора» на основесистемы горизонтальных фильтров впромороженных грунтах необходимопредварительное их растепление с учетомтермодинамических параметров системы. Приэтом количество теплоты, необходимое дляпрогрева промороженных грунтов, прямопропорционально разнице начальных иконечных температур грунтов, а такжеглубине залегания оси трубопровода изависит от времени протаивания.

5. С целью оптимизацииинженерных мероприятий по ограничениюраспространения нефтяной контаминации натерритории мазутного хозяйстваг.Приозерск (Лен. обл.) разработаначисленная модель участка загрязнения наоснове программы Т2VOC, позволившаяопределить контуры подземной линзы НП нанастоящий момент и дать прогноз еевозможного расширения в течение 3лет.

6. Сопоставление данныхмоделирования и полевых изысканийпоказало необходимость применения дляслабо- и среднезагрязненных почвогрунтовпринудительного аэрирования ибиологическую очистку с использованиембиопрепаратов; для сильнозагрязненных– вывоз навременные рекультивационные площадки, атакже откачку НП в свободной фазе изподземных линз.

7. По результатампроведенного комплекса санационныхмероприятий по очистке данной территорииот поллютантов доэкологическибезопасного уровня величина предотвращенногоущерба превышает 13 млн. руб..

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В 9РАБОТАХ:

1. Ильина Е.А. Изучениеореолов нефтяного загрязнения в районе г.Котлас // Материалы V Международнойэкологической студенческой конференцииЭкология России и сопредельных территорий.Экологический катализ».- Новосибирск: изд.НГУ, 2000.- с. 168-169.

2. Ильина Е.А.Особенности изучения нефтяногозагрязнения в районе г. Пскова // Труды VМеждународного научного симпозиума«Проблемы геологии и освоения недр».-Томск: изд. ПТУ, 2001.- с. 516-517.

3. Ильина Е.А. Проблемынефтяного загрязнения в районе хранениянефтепродуктов // Материалы II Межвузовскойнаучной конференции «Школа экологическойгеологии и рациональногонедропользования».- СПб.: изд. СПбГУ, 2001.- с.183-185.

4. Ильина Е.А.Биологическая очистка загрязненныхуглеводородами грунтов // «РИО+10:Экологическая безопасность как ключевойфактор устойчивого развития». Сб. докладов/ Шестая международная экологическаяконференция студентов и молодых ученых,том. 2. -М.: изд. МГГУ, 2002.- с. 152-154.

5. Шувалов Ю.В. ИльинаЕ.А. Пути решения проблемы загрязнениягрунтов жидкими углеводородами натерриториях горных предприятий // ЗапискиГорного института, том 2 «Полезныеископаемые России и их освоение».- СПб.:СПГГИ(ТУ), 2003.- с. 99-102.

6. ИльинаЕ.А. Исследование эффективности очисткигрунтов от загрязнения жидкимиуглеводородами // Вестник РАЕН, том 3,№3.-М.:изд. РАЕН, 2003.- с. 24-31.

7. Шувалов Ю.В. ИльинаЕ.А. Экспериментальные исследованияэффективности биологической очисткинефтезагрязненных грунтов //ЗапискиГорного института, том 2 «Полезныеископаемые России и их освоение».- СПб.:СПГГИ(ТУ), 2003.- с. 87-90.

8. Шувалов Ю.В. СиньковаЕ.А. О возможности применениябиологического способа очистки грунтов отнефтяного загрязнения в районахпромышленных предприятий //Горныйинформационно-аналитический бюллетень, №1.- М.: изд. МГГУ, 2004.- с. 155-159

9. Шувалов Ю.В. СиньковаЕ.А. Очистка грунтов от загрязнения нефтьюи нефтепродуктами // Горный информационно-аналитическийбюллетень, № 12.- М.: изд. МГГУ, 2004.- с.107-117



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.