Восстановление качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами

Волкова, Ксения Рифовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Восстановление качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Восстановление качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами"

На правах рукописи

ВОЛКОВА КСЕНИЯ РИФОВНА

ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ В РЕЗУЛЬТАТЕ АВАРИЙНЫХ СБРОСОВ РАСТВОРЕННЫМИ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2006

Работа выполнена в Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС).

Научный руководитель:

доктор биологических наук Александр Михайлович Леонов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Александр Николаевич Попов кандидат технических наук Вячеслав Яковлевич Бершадский

Ведущая организация:

ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет (УГТУ-УПИ) (г. Екатеринбург)

Защита диссертации состоится "20 " сентября 2006 года в "12" часов на заседании диссертационного совета Д 216.013.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии "Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов" (ФГУП РосНИИВХ) по адресу: 620049, г. Екатеринбург, ул. Мира, 23. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП РосНИИВХ.

Автореферат разослан "_ 9 " аЕгцслх. 2006 года.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим направлять 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 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Нефть относится к наиболее интенсивно используемым природным полезным ископаемым. Процессы добычи, транспортировки, переработки нефти и использования нефтепродуктов часто сопровождаются технологическими и аварийными сбросами их в водные объекты, что приводит к загрязнению и нарушению экосистем различной интенсивности, вплоть до экологических катастроф.

Технологии локализации и сбора плавающих нефтепродуктов достаточно хорошо разработаны и широко используются на практике. Однако, вопросы восстановления качества поверхностных водоисточников, загрязненных нефтепродуктами, находящимися в растворенном или коллоидном состояниях, требуют дальнейших исследований. Концентрация нефтепродуктов, оставшихся в воде после их сбора с поверхности остается достаточно высокой и не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к водным объектам хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного назначения. Такое перераспределение нефтепродуктов в водной среде позволяет констатировать незавершенность технологий ликвидации последствий аварий только на стадии их сбора с поверхности воды.

В связи с этим, становится особенно актуальным поиск эффективных технологий, обеспечивающих не только глубокую очистку. водных объектов от растворенных нефтепродуктов, но и деструкцию последних. Такие технологии могут способствовать восстановлению биопотенциала нарушенных водных экосистем.

Цель исследования: разработка технологии восстановления качества поверхностных водных объектов, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами, основанной на использовании сорбента с иммобилизованной на нем нефтеокисляющей микрофлорой - биоминерального комплекса (БМК).

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

— проведены исследования по выбору сорбента-носителя микрофлоры;

— разработана технология приготовления, нанесения и консервации биомассы на сорбенте; *

— изучена динамика процесса деструкции нефтепродуктов иммобилизованной на сорбенте нефтеразрушающей микрофлорой в условиях речного дна и влияние на него факторов водной среды;

— разработаны алгоритмы технологии восстановления качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами, на основе применения биоминерального комплекса.

Предмет исследования: динамика процесса деструкции нефтепродуктов иммобилизованной на сорбенте нефтеразрушающей микрофлорой.

Объект исследования: биоминеральный комплекс, предназначенный для восстановления качества поверхностных водных объектов, загрязненных нефтепродуктами в результате аварийных сбросов.

Методы исследований. В работе использовался комплекс методов исследования, включающий: теоретические изыскания, лабораторное и натурное моделирование, системный подход к анализу материалов, полученных автором в результате исследований и обобщения опыта отечественных и зарубежных исследователей, химический и микробиологический анализ воды. Для количественного описания экспериментальных данных использовались стандартные методы и пакет прикладных статистических программ для ПЭВМ (Microsoft Excel, Statsoft Statistica 6.0).

Научная новизна исследований:

— впервые определены зависимости динамики процесса деструкции растворенных нефтепродуктов иммобилизованной на природном сорбенте (опоке) микрофлорой от факторов водной среды (в частности, температуры воды и концентрации растворенного в ней кислорода) (п. 15 Паспорта специальности 25.00.36);

— впервые определены условия консервации (способ сушки, температура, влажность), обеспечивающие быструю реабилитацию иммобилизованной на опоке микрофлоры (п. 17 Паспорта специальности 25.00.36).

Практическая значимость. Разработана технология реабилитации водных объектов, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами, с использованием биоминерального комплекса.

Предложен расчетно-программный комплекс определения необходимого количества БМК и места развертывания сил ГО и ЧС для ликвидации последствий аварий, связанных с поступлением нефтепродуктов в речной поток.

Предложенная технология обеспечивает достаточно эффективное и быстрое восстановление биопотенциала нарушенных водных экосистем, без необходимости извлечения БМК из водного объекта после его использования.

На защиту выносятся:

— концепция реабилитации водных объектов, загрязненных растворенными нефтепродуктами, на основе использования БМК;

— способ иммобилизации и условия последующей консервации биомассы на сорбенте;

— технология реабилитации водных объектов, загрязненных в результате аварийных сбросов нефтепродуктами, с использованием биоминерального комплекса;

— математическая модель и расчетно-программный комплекс для определения необходимого количества БМК и места развертывания сил гражданской обороны для ликвидации последствий аварий, связанных с поступлением нефтепродуктов в речной поток.

Реализация результатов работы. Результаты исследований включены в перспективный план научно-исследовательских и конструкторских работ системы ЧС Свердловской железной дороги — филиала ОАО «РЖД» на 2007-2008 г.г.

транспорту» г. Екатеринбург 2004 г.; VIII международном симпозиуме и выставке «Чистая вода России—2005» г. Екатеринбург, 2005 г.; Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи — регионам» г. Вологда, 2005 г.; VII Международном конгрессе «Вода: экология и технология» Экватэк—2006 г. Москва 2006 г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 6 статей из них 1 опубликована в журнале, рекомендованном ВАК для публикаций результатов диссертации, 4 тезиса докладов конференций, 1 отчет о НИР, общим объемом 9,16 пл., из них авторские 5,96 п.л.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, перечня цитируемой литературы, включающего 141 источник. Работа изложена на 142 страницах печатного текста, содержит 39 рисунков, 45 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении раскрывается актуальность проблемы, обосновывается необходимость разработки способа реабилитации водных объектов, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами; определяются цель и задачи исследования.

Глава 1 Методы очистки природных вод, загрязненных нефтепродуктами в результате техногенных аварий представляет собой обзор литературы, в котором рассмотрены основные источники и причины аварийного загрязнения поверхностных водных объектов нефтепродуктами и влияние последних на водные экосистемы; рассмотрены существующие способы ликвидации последствий аварий. На основании анализа литературных данных можно сформулировать следующие выводы:

1. Наиболее эффективный метод очистки водных объектов от нефтепродуктов — сорбционный. Он обеспечивает высокое качество очищенной воды при сравнительно малом времени извлечения технологического продукта из водной среды. Для повышения эффективности на сорбентах иммобилизуется

нефтеразрушающая бактериальная микрофлора.

2. Большинство технологий по реабилитации водных объектов с использованием сорбентов и биосорбентов разрабатывается для удаления основной массы нефтепродуктов с поверхности воды, что не решает проблему реабилитации водных потоков, загрязненных нефтепродуктами в концентрациях, близких к пределу их растворимости.

Глава 2 Исследование процессов трансформации нефтепродуктов в поверхностных водных объектах является обзором литературных источников, в котором приведены сведения о химическом составе, свойствах и миграционных формах нефти и нефтепродуктов; в главе представлены результаты собственных исследований растворимости нефтепродуктов, которые использовались в модельных опытах по определению сорбционной емкости и нефтеокисляю-щей способности активной биомассы, в зависимости от времени их пребывания в воде и исходного объема. Глава содержит методики проведения экспериментов. Анализ литературных источников и результатов собственных исследований позволил сделать следующие выводы:

1. При поступлении в водный объект происходит перераспределение основных форм миграции нефтепродуктов, которые могут находиться в пленочном, капельном, коллоидном, эмульгированном и растворенном состояниях.

2. Из миграционных форм нефтепродуктов наибольшую токсикологическую опасность для водных экосистем представляет водорастворимая фракция, состоящая на 90 % из ароматических углеводородов. В зависимости от состава нефти и нефтепродуктов и времени контакта с водой их водорастворимая фракция (растворенная и эмульгированная) обнаруживается в воде в концентрациях 0,5-40 мг/дм3.

3. Даже при условии применения эффективных методов сбора нефтепродуктов с поверхности водного объекта и учете эффекта, достигаемого от процессов самоочищения, происходящих в водоеме, концентрация нефтепродуктов в водных объектах, по сравнению с предельно-допустимой, остается высокой.

Это указывает на необходимость применения технологий, обеспечивающих реабилитацию водных объектов, загрязненных растворенными нефтепродуктами.

Глава 3 Концепция технологии реабилитации водных объектов, загрязненных нефтепродуктами, и обоснование выбора сорбента для ее реализации. Предложена концепция восстановления качества поверхностных водных объектов, загрязненных в результате аварийного поступления в них нефтепродуктами; представлены исследования по выбору сорбента-носителя нефтеокисляющей микрофлоры. Глава содержит методики проведения экспериментов.

Концепция реабилитации водных объектов, загрязненных нефтепродуктами, предусматривает технологию, осуществляемую в три этапа. Первый этап - удаление с поверхности воды плавающих нефтепродуктов, задержанных бонами. Второй — доочистка водной массы от нефтепродуктов, находящихся в растворенном или коллоидном состояниях, природными минеральными сорбентами с удельным весом более 1000 кг/м3 и гидравлической крупностью в пределах 0,15-0,6 мм/с. Третий — деструкция нефтепродуктов иммобилизованной на сорбенте нефтеразрушающей биомассой. Это предотвращает вторичное загрязнение водного объекта нефтепродуктами, осевшими вместе с сорбентом на дно водоема, а также позволяет исключить технологический процесс извлечения сорбента из водного объекта после его использования. Учитывая поэтапность процесса очистки воды от растворенных нефтепродуктов, которая заключается в разделении функции сорбента и биомассы, предложена замена термина «биосорбент» на «биоминеральный комплекс» (БМК).

Анализ результатов собственных исследований, а также данных литературных источников позволил рекомендовать в качестве сорбента-носителя нефтеокисляющей биомассы природный ионообменный минерал — опоку, имеющую развитую поверхность (50-63 м2/г) и удельный вес, обеспечивающий ей контакт с сорбатом не менее 15 мин.

Результаты испытания образцов опок Сухоложского месторождения (Свердловская область) показали, что они удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сорбентам по механической прочности и химической стойкости, имеют достаточно высокую пористость 22-29 % и плотность в пределах 1,65 г/см3. Химический состав опоки представлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав (%) опоки

Состав, %

8Ю2 1 АЬ03 Ре203 м8о СаО N320, К20

82,80 | 6,60 4,95 0,78 1,18

Исследования но определению сорбционной емкости проводились с опокой крупностью 0,1-0,25 мм: глубокого залегания - трепел темно-серого цвета; выветрелой породой белого цвета (по массе легче серой); серой опокой, модифицированной путем прокаливания при температурах 300 °С и 600 °С. Дня изучения сорбционных процессов использовался метод построения изотерм (рисунок 1).

2 4 6 8 10 12 14 16

Равновесная концентрация нефтепродуктов в растворе мг/дмЗ

■ — белая - прокаленная при 300 °С

г— темно-серая ■ - прокаленная при 600 "С

Рисунок 1. Изотермы сорбции нефтепродуктов опокой

Вогнутый характер кривой указывает на слабое межмолекулярное взаимодействие сорбента с сорбатом и на физический характер сорбции. Это может способствовать быстрой деструкции нефтепродуктов, адсорбированных опокой, иммобилизованной на ней биомассой, т.к. нефтепродукты не вступают в химическое взаимодействие с веществом сорбента и микрофлора лепсо может использовать их в качестве питательного субстрата.

Установлено, что сорбция нефтепродуктов всеми образцами опок в диапазоне малых концентраций описывается уравнениями прямой (1), т.е. соответствует изотерме Генри:

С0^Г-СВ, (1)

где С0 — содержание нефтепродуктов в опоке, мг/г;

Г- коэффициент распределения (постоянная Генри), дм3/г (таблица 2);

С„— концентрация нефтепродуктов в растворе, мг/дм3;

а в области больших концентраций описывается изотермами параболического вида:

Св-*-сЛ (2)

где - - коэффициент нелинейности; п

£ — константа, характеризующая прочность связи сорбата и сорбента.

Параметры, характеризующие процесс сорбции растворенных нефтепродуктов исследуемыми образцами опок, представлены в таблице 2.

Таблица 2

Параметры, характеризующие процесс сорбции нефтепродуктов О -- 20±1°С)

Опока Г, дм3/г 1 п п к Коэффициент корреляции (г) в уравнении

(1) (2)

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

темно-серая 0,529 338 0,296 0,009 0,98 0,99

прокаленная при 300 °С 0,473 2,69 0,372 0,029 0,99 0,99

прокаленная при 600 "С 0,261 3,85 0,260 0,001 0,99 0,99

Полученные результаты позволили рекомендовать для дальнейших исследований не модифицированную темно-серую опоку, поскольку она обладает высокой сорбционной емкостью (более 24,6 мг/г в статических условиях и 134мг/г - в динамических), наибольшей механической прочностью и не требует дополнительной обработки.

Нефтеразрушающая бактериальная микрофлора для иммобилизации на сорбенте выращивалась в лабораторных условиях в аэротенке, работающем на хозбытовых сточных водах, содержащих растворенные нефтепродукты в концентрациях 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 %). Показателем активности нефтеразрушающей биомассы являлось снижение концентрации нефтепродуктов в воде аэротенка на 60-75 % за сутки.

Глава 4 Иммобилизация активной биомассы на опоке. В главе рассмотрена технология создания биоминерального комплекса, т.е. нанесение и консервация па опоке нефтеокисляющей биомассы; исследовано изменение сорбционной способности опоки после иммобилизации на ней активной биомассы. Выполнена оценка условий консервации БМК. Проведены исследования характера и скорости протекания процесса деструкции адсорбированных нефтепродуктов в условиях лабораторного моделирования и речного дна, а также определены факторы водной среды, наиболее существенно влияющие на этот процесс.

Для производства БМК предложена технология наращивания активной биомассы на опоке, предварительно насыщенной нефтепродуктами и затаренной в мешковину, путем ее экспозиции в течение 3 суток в аэротенке, работающем на хозбытовых сточных водах, содержащих нефтепродукты в концентрациях 15-25 мг/дм3.

В результате лабораторного эксперимента установлено, что сорбционная емкость опоки после закрепления на ее поверхности биомассы превышает ем-

кость сорбента без таковой и составляет в статических условиях — более 30,5мг/г, в динамических - 189 мг/г. Это указывает на возможность повышения эффективности использования опоки для доочистки водной среды с низкой концентрацией растворенных нефтепродуктов за счет иммобилизации на ее поверхности нефтеразрушающей микрофлоры.

Исследование условий консервации БМК показало, что после четырехмесячного хранения при температуре 5-18 °С и влажности воздуха 60-65 % в сухом состоянии в бумажных мешках через 10 суток экспозиции БМК способен очистить стандартный раствор нефтепродуктов с концентрацией 30 мг/дм3 на 98%. Это свидетельствует о восстановлении в достаточно короткий срок жизнедеятельности законсервированной микрофлоры.

Многовариантность зависимостей динамики процесса деструкции нефтепродуктов от различных факторов водной среды не позволяет достоверно оценить важность для процесса какого-либо из них в условиях речного дна. Поэтому основные исследования по оценке динамики деструкции нефтепродуктов, адсорбированных биоминеральным комплексом, и факторов, влияющих на нее, выполнялись в лабораторных условиях. Опыты проводились при изменении двух параметров, наиболее существенно влияющих на процесс деструкции — температуры воды, характерной для природных водотоков в различные периоды года (4,5-25 °С), и растворенного в воде кислорода (2,54-9,76 мг/дм3). Опыты проводились при наличии контроля - опоки без нефтеокисляющей микрофлоры.

Результаты исследований показали, что на процесс деструкции нефтепродуктов иммобилизованной на опоке микрофлорой в большей степени влияет температурный фактор, чем концентрация кислорода в воде в изученных границах (2,54-9,76 мг/дм3). При увеличении температуры (4,5-25 °С) скорость деструкции возрастает. При 25 °С полное разложение нефтепродуктов, задержанных БМК, происходит за 8 суток (рисунки 2-5). В контроле максимальное снижение содержания нефтепродуктов при тех же параметрах среды за тот же период времени составило 64,7 %.

Время, ч

♦ При температуре веды 4,5* С ■ При температуре воды 14' С

А При температуре воды 19.8* С • При температуре воды 25'С

Рисунок 2. Динамика снижения концентрации нефтепродуктов в БМК в зависимости от температуры воды

Время, ч

♦ Пр* шнцетрации кислорода 2,54 ■ При юицетрации кислорода 4,43 А При кочцентрация кислорода 9,75

Рисунок 4. Динамика снижения концентрации нефтепродуктов в БМК в зависимости от концентрации кислорода в воде

Время, ч

* При •температур« воды 4,5* С ■ При температуре воды 14'С Л При температуре воды 19,8* С • При температуре воды 25* С

Рисунок 3. Динамика снижения концентрации нефтепродуктов в контроле в зависимости от температуры воды

Бреш, ч

+ При ионцетрации кислорода 2,54 • При «очце-трацм* кислорода 4,43 А Г>ри юнцентрэ^и хиспсрода 9,78

Рисунок 5. Динамика снижения концентрации нефтепродуктов

в контроле в зависимости от концентрации кислорода в воде

Данные, представленные на рисунках 2 и 4, показывают, что зависимость между массой нефтепродуктов, адсорбированных БМК, и временем их деструкции носит экспоненциальный характер. Основываясь на результатах экспериментов, было получено уравнение, описывающее зависимости динамики процесса деструкции нефтепродуктов, адсорбированных БМК, от температуры воды и концентрации кислорода:

С - 1-ехр(сг), (3)

где С — степень окисления, %; г — время, ч;

с — коэффициент, зависящий от температуры и концентрации кислорода, ч"1.

Экспериментально установлено, что при одном и том же времени деструкции, степень окисления нефтепродуктов биомассой БМК зависит от температуры воды и концентрации кислорода линейно. В этом случае коэффициент «с» будет иметь вид:

с = с1+с2-/ + с3-с0г, (4)

где С\ (ч-1), с2 (ч"1 •''С'1), С] ( ) — параметры функции - константы;

ч-мг

Г — температура воды, °С;

С0) - концентрация кислорода в воде, мг/дм3.

Методами нелинейной регрессии и наименьших квадратов, с использованием ПЭВМ были подобраны коэффициенты функции. Формула (3) принимает окончательный вид:

С = 1 -ехр((0,015209-0,000712-/-0,001407• С0г )• г) (5)

Модель описывает динамику процесса деструкции нефтепродуктов, адсорбированных БМК, при заданной температуре воды и концентрации кислорода в ней с достоверностью 97%.

Автором была исследована эффективность применения БМК в натурных условиях. Опыты проводились на участке р. Исеть в период летней межени. Анализ результатов позволяет отметить, что процесс деструкции нефтепродуктов, адсорбированных БМК, в условиях дна природного водотока протекал не-

сколько медленнее, чем в лабораторных условиях. Это можно объяснить наличием в воде мешающих факторов (нестабильность температуры воды, уровня растворенного кислорода, присутствие поллютантов различной природы) для жизнедеятельности активной биомассы. За 12 суток содержание нефтепродуктов в БМК снизилось на 96 %, в то же время в контрольном образце (опоке, не иммобилизованной микрофлорой), - на 3 6,7 % (рисунок 6).

Время, сут

• БМК Я контроль

Рисунок 6. Динамика деструкции нефтепродуктов на сорбентах в условиях

речного дна

Результаты исследований позволяют отметить высокую эффективность применения биоминерального комплекса в технологиях реабилитации водотоков, загрязненных растворенными нефтепродуктами. Биомасса хорошо окисляет нефтепродукты, адсорбированные БМК, в различных условиях, характерных для природных водотоков.

Глава 5 Использование биоминерального комплекса в технологии ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов. На основании полученных результатов исследований динамики деструкции нефтепродуктов, адсорбированных биоминеральным комплексом в условиях природного водотока ав-

тором разработана технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием БМК и предложен расчетно-программный комплекс определения места развертывания сил гражданской обороны для ликвидации последствий аварий.

Согласно предложенной концепции ликвидацию последствий аварийного разлива нефтепродуктов необходимо осуществлять в следующей последовательности. На первом этапе проводится локализация разлившейся нефти или нефтепродуктов бонами различной конструкции и удаление основного количества разлитой нефти путем засасывания верхнего слоя воды вместе с пленкой нефти из водоема и откачки в специальную емкость, цистерны, действующий нефтепровод (рисунок 7).

Рисунок 7. Технологическая схема ликвидации последствий аварийного разлива

нефтепродуктов на водотоке 1 - плавающие боновые заграждения; 2 - нефтесборная труба; 3 - перекидной мост; 4 - напорный трубопровод ввода БМК; 5 - нефтесборная емкость; 6 - погружной насос; 7 - шланг; 8 - лодка; 9 - авторастаоросмеситель; 10 ~ автоцистерна с прицепом - цистерной; 11 - нефтезагрязнение

Одновременно с локализацией нефтезагрязнения в толщу воды вводится БМК через полиэтиленовую трубу диаметром 50-100 мм и отверстиями 25мм, расположенными через каждые 0,5 м (рисунок 7). БМК предварительно смешивается с водой для получения пульпы влажностью 90—95 %. Попадая в водоток, биоминеральный комплекс оседает на дно в течение 15-30 мин в зависимости от глубины участка, сорбируя растворенные нефтепродукты. При достижении благоприятных условий в водной среде (температура, рН, наличие растворенного кислорода) микрофлора сорбента трансформирует нефтепродукты в органическое вещество собственной биомассы, углекислый газ и другие безвредные для окружающей среды вещества. При этом общая степень очистки водотока от нефтепродуктов может составить 96-100%.

При ликвидации нефтяного загрязнения, решающее значение имеет фактор времени. В этом смысле эффективным могло бы явиться создание на водных объектах сети опорных реабилитационных пунктов (ОРП). Цель их создания: обеспечение беспрепятственного подъезда спецтехники в случаях возникновения аварийных ситуаций, связанных с попаданием в водный объект различного рода загрязнений; обеспечение оптимальных условий для развертывания оборудования, используемого при ликвидации аварий. Выполнение первого требования может быть достигнуто созданием подъездных путей с грунтовым или щебеночным покрытием. Второе достигается путем установки анкерных креплений по берегам водотока для быстрой установки навесных мостов, сооружений и оборудования.

Кроме того, необходима разработка информационной базы, содержащей данные о гидрологических и морфометрических параметрах водного объекта в районе ОРП. Это позволит в случае возникновения ЧС оперативно сообщать аварийно-спасательной бригаде о том, где произошла авария, какие технические средства и оборудование необходимы, на какой из ОРП бригада должна прибыть, чтобы при конкретных условиях аварийной ситуации и параметрах водного объекта успеть доставить и развернуть технические средства и оборудование для ликвидации последствий аварии.

Все эти расчеты достаточно сложны и трудоемки и в условиях форс-

мажора их сложно выполнить быстро и правильно. Поэтому для их реализации предложен расчетно-программный комплекс, реализованный на базе рабочей книги Microsoft Excel. В качестве исходных данных для расчетов выступают: основные параметры водного объекта (глубина, ширина, скорость течения, расход воды) и аварийного сброса (объем сброса и его продолжительность); информация о расстоянии от места сброса до места ликвидации загрязнения, температуре воды, концентрации растворенного кислорода и т.д.

В состав системы входит ряд справочников, которые позволяют определить дополнительные параметры, необходимые для расчета: коэффициент шероховатости, продольной дисперсии, смешения, скорости самоочищения; значение предельно-допустимой концентрации и т.д. Эти коэффициенты определяются либо автоматически, либо вручную с помощью приведенных справочников.

Результатом расчета является значение максимальной концентрации нефтепродуктов в районе проведения ликвидационных мероприятий, степень очистки воды, которую можно достигнуть и необходимое для этого количество БМК; время (в часах, начиная от времени начала аварии) начала и окончания применения БМК, интенсивность подачи сорбента в воду (кг/мин), а также примерное время (в сутках), необходимое для достижения степени регенерации БМК 90-99 %.

Описанная система проста в применении, результаты расчетов выдаются сразу после ввода исходных данных, что позволяет пользователю контролировать правильность ввода информации. Исходная информация и результаты расчетов могут быть распечатаны на принтере непосредственно из среды MS Excel.

Ниже приведена таблица для печати, выдаваемая предложенной расчетной системой для условного аварийного разлива нефтепродуктов, произошедшего в 1 км от г. Ревда на р. Чусовая в результате аварии на железнодорожном транспорте (таблица 3). На рисунке 8 представлена зависимость, построенная расчетно-программным комплексом на основе математической модели. Она показывает за какой период времени будет достигнута определенная степень

деструкции нефтепродуктов, адсорбированных БМК, при заданных параметрах водной среды.

Таблица 3

Исходные данные и результаты расчетов

Исходные данные для расчета

Водный объект: Чусовая

Длина расчетного участка Ц км: 5

Средняя глубина Н, м 1,8

Средняя ширина участка В, м 12

Температура воды, Тв, "С 16

Средняя скорость течения реки на расчетном участке, «т, м/с: 0,4

Расход воды на расчетном участке 0 мЗ/с 2,6

Название загрязняющего вещества: нефтепродукты

Объем аварийного сброса, УУ, мЗ: 55

Время аварийного сброса, Ю, час 1,31

Плотность ХОВ в аварийном сбросе, р, кг/мЗ воо

Дополнииельная информация и коэффициенты

Коэффициент шероховатости, пш 0,025

Коэффициент продольной дисперсии Оп, м 3,6

Коэффициент смешения ]: 0,8

Концентрация ХОВ в аварийном сбросе Са, мг/л 800

Коэффициент скорости самоочищения ХОВ, К, 1/сут 0,2

ПДК ХОВ, мг/л 0,05

Концентрация растворенного кислорода в воде, мг/л, Со2 10,15

Коэффициент, учитывающий испарение ХОВ в начальный период смешивания с водой, У 1

Коэффициент соотношения экстремально высокой концентрации и ПДК 10

Коэффициент соотношения концентрации сорбента и ХОВ, А 25,000

Расчитанные величины

Время добегания воды от места аварии до заданного створа, 1д, час 3,472

Время наступления максимальной концентрации, (тах, час 4,127

Расход ХОВ, ч мЗ/с 0,012

Параметр Ф 0,006

Коэффициент продольной дисперсии (фактический) 0, м2/с 1,440

Параметр г 0,775

Параметр 0 1,000

Параметр 6 0,971

Степень очистки, которую необходимо достигнуть, % 98,846

Результаты расчетов

Максимальная концентрация ХОВ, Стах мг/л . 4,333

Значение высокой или экстремально высокой концентрации ХОВ Сеэ, мг/л 0,600

Продолжительность прохождения опасных концентраций ХОВ 01з, час 2,067

Время прохождения фронта зоны загрязнения 1ф, час 3,099

Время прохождения хвоста зоны загрязнения, Ы, час 6,166

Объем воды, на который приходится опасная конц: загрязнения, V, мЗ 63 328,29

Общее количество БМК, кг 5 777,22

Расход БМК, кг/мин 46,80

21.07.2006 9:66

Время, сут

Рисунок 8. Биодеструкция нефтепродуктов на БМК (по данным расчетов)

Предложенный расчетно-программный комплекс с использованием ПЭВМ может быть внедрен в организациях, занимающихся вопросами ликвидации чрезвычайных ситуаций.

В ходе работы автором проведена оценка эколого-экономической эффективности применения технологической схемы, представленной на рисунке 7. Результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4

Эколого-экономические показатели

№ Затраты Ед. изм. Величина показателей

1 Капитальные затраты1 тыс. руб. 401,4

2 Эксплуатационные затраты тыс. руб./год 100,4

3 Предотвращенный экологический ущерб тыс. руб. 242,4

4 Эколого-экономическая эффективность капитальных затрат 0,78

5 ' Срок окупаемости капитальных затрат год 1,28

1 — капитальные затраты на создание системы ликвидации последствий аварийных разливов нефтепродуктов на водных объектах рассчитаны с учетом ее формирования на базе уже существующей службы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе решается важная народнохозяйственная проблема реабилитации поверхностных водных объектов, загрязненных растворенными нефтепродуктами в результате аварийных сбросов, с помощью биоминерального комплекса, совмещающего быстрое и эффективное изъятие растворенных нефтепродуктов природными сорбционными материалами и деструкцию адсорбированных нефтепродуктов нефтеокисляющей микрофлорой. Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. На основании выполненных исследований предложена концепция реабилитации водных объектов, загрязненных в результате аварийного поступления, в них нефтепродуктами. Она содержит описание технологии, осуществляемой в три этапа.

2. Выполнены собственные исследования и анализ литературных источников, которые позволили рекомендовать в качестве носителя нефтеокисляющей биомассы опоку, имеюгцую развитую поверхность" и удельный вес, обеспечивающий ей медленное погружение в водной среде. Изучены сорбционлые и другие физико-химические свойства опок (обычных и модифицированных).

3. Для производства биоминеральнот комплекса (БМК) предложена технология наращивания и сохранения в течение длительного срока на сорбенте биомассы, способной в определенных условиях переходить к активной жизнедеятельности, т.е. размножаться, используя при этом адсорбированные нефтепродукты в качестве питательного субстрата.

4. Изучена динамика процесса деструкции нефтепродуктов, адсорбированных БМК, иммобилизованной биомассой. Исследования позволяют отметить высокую эффективность применения биоминерального комплекса в технологиях реабилитации водотоков, загрязненных растворенными нефтепродуктами.

5. Предложена технология и оборудование для использования БМК при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на водотоках и расчетно-программный комплекс на базе ПЭВМ для определения места развертывания сил ГО и ЧС для перехвата и ликвидации последствий аварий.

6. Выполненные расчеты эколого-экономической эффективности показали,

что предлагаемая технология является выгодным природоохранным мероприятием. Срок ее окупаемости —1,28 года.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Харисова K.P. Проблема загрязнения водных объектов нефтепродуктами при чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте // Молодые ученые -транспорту: Материалы IV научн. техн. конф. — Екатеринбург, 2003. - С. 328 -333.

2. Леонов А.М., Харисова K.P. Реабилитация водоисточников, загрязненных нефтепродуктами в результате аварий на транспорте // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Материалы Всероссийской паучн. техн. конф. - Екатеринбург, 2003. - Т. 2. - С. 166-174.

3. Леонов A.M., Харисова K.P. Глубокая доочистка водных объектов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами в результате техногенных аварий // Эква-тек-2004: Материалы шестого международного конгресса - М., 2004. - Ч. 1. -С.316-317.

4. Леонов A.M., Харисова K.P. Анализ поведения нефтепродуктов в водном объекте // Молодые ученые — транспорту: Материалы V межвузовской научн. техп. конф. - Екатеринбург, 2004. - 4.1. - С. 273-277.

5. Волкова K.P., Асонов А.М. Использование биотехнологий при восстановлении качества водных объектов, загрязненных нефтепродуктами // Молодые ученые — транспорту: Материалы V межвузовской научн. техн. конф. — Екатеринбург, 2005

- 4.2.-С. 325-334.

6. Асонов А.М., Волкова K.P. Доочистка водных объектов, загрязненных нефтепродуктами в результате техногенных аварий // Чистая вода России — 2005: Тез. докл. восьмого междунар. симп. - Екатеринбург, 2005. - С. 157—158.

7. Волкова K.P. Исследование поведения нефтепродуктов в водном объекте // Молодые исследователи - регионам: Тез. докл. Всероссийской научн. техн. конф.

- Вологда, 2005. - Ч. 1. - С. 197-199.

8. Волкова K.P., Асонов A.M. К вопросу использования природных сорбентов в технологиях реабилитации водотоков // Молодые ученые — транспорту: Материалы VI межвузовской научн. техн. конф. - Екатеринбург, 2005. — С. 449-454.

9. Леонов А.М., Волкова К.Р. Деструкция нефтепродуктов, адсорбированных биоминеральным комплексом, в условиях речного дна // Экватэк-2006: Материалы седьмого международного конгресса — М., 2006. — Ч. 1. — С. 359-360.

10. Волкова К.Р., Леонов А.М. Влияние физико-химических параметров водного объекта на скорость биоокисления нефтепродуктов, адсорбированных биоминеральным комплексом // Водное хозяйство России. - Екатеринбург, 2006. — № 3. -С. 74-85.

11. Леонов A.M., Волкова К.Р. Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Восстановление качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами», per. № 01.200.501.172, 2006 г. -89 с.

ВОЛКОВА КСЕНИЯ РИФОВНА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук по специальности 25.00.36 - Геоэкология

Объем 1,4 усл. п.л. Тираж 100 экз.

Подписано к печати 27.07.06 Формат бумаги 60X84 1/16 Заказ 233

Типография УрГУПС, 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова,66

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Волкова, Ксения Рифовна

Введение.

1. Методы очистки природных вод, загрязненных нефтепродуктами в результате техногенных аварий.

1.1. Основные источники аварийного загрязнения водных объектов нефтепродуктами.

1.2. Способы ликвидации последствий аварийных разливов нефтепродуктов на водных объектах.

1.2.1. Извлечение нефтепродуктов из водной среды сорбционным методом.

1.2.2. Биологические методы борьбы с нефтяными загрязнениями.

2. Исследование процессов трансформации нефтепродуктов в поверхностных водных объектах.

3. Концепция технологии реабилитации водных объектов, загрязненных нефтепродуктами, и обоснование выбора сорбента для ее реализации.

3.1. Концепция технологии реабилитации водных объектов и требования, предъявляемые к составу биоминерального комплекса.

3.2. Определение механической прочности и физико-химических свойств опоки.

3.3. Выращивание нефтеокисляющей биомассы в лабораторных условиях.

3.4. Исследование сорбционной емкости опоки и активного ила в статических условиях.

3.5. Исследование сорбционной емкости опоки и активного ила в динамических условиях.

4. Иммобилизация активной биомассы на опоке.

4.1. Наращивание активной биомассы на опоке и определение сорбционной емкости БМК по нефтепродуктам.

4.2. Динамика деструкции нефтепродуктов, адсорбированных биоминеральным комплексом.

4.3. Исследование условий консервации биомассы и периода сохранения ее жизнеспособности.

4.4. Биодеструкция нефтесодержащих загрязнений на биоминеральном комплексе в условиях речного дна.

5. Использование биоминерального комплекса в технологии ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов.

5.1 Оценка ситуации при аварийном разливе нефтепродуктов и доставка технических средств для ликвидации нефтяного разлива.

5.2. Математическая модель реабилитации речного потока от растворенных нефтепродуктов с использованием биосорбционного метода

5.3. Эколого-экономическая оценка эффективности технологии реабилитации речных потоков с использованием БМК.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Восстановление качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами"

Загрязнение природной среды нефтью и нефтепродуктами - наиболее актуальная экологическая проблема нашего времени. Нефть в промышленном отношении является одним из важнейших органических веществ. Ее используют не только как топливо, но и как сырье для глубокой переработки, продукты которой применяются практически во всех отраслях народного хозяйства. Ни одно другое загрязняющее вещество не может сравниться с нефтепродуктами по широте распространения, количеству источников загрязнения, величине единовременных нагрузок на все компоненты природной среды.

Загрязнение водной среды нефтепродуктами представляет серьезную угрозу для здоровья и качества жизни населения, а также для окружающей среды в целом. Это связано как с широким распространением данного вида загрязнения, так и с большими трудностями его локализации и ликвидации.

Нефтепродукты наносят значительный ущерб жизни в поверхностных слоях водоема, а также прибрежной флоре и фауне. Тяжелые нефтепродукты оседают на дно или адсорбируются на каменистом грунте и песчаных отмелях и тем самым подавляют жизнь гидробионтов. Нефтяная пленка изолирует воду от поступления в нее атмосферного кислорода, замедляя фотосинтез и образование кислорода. Это приводит к затуханию развития планктонических форм, что сказывается на нарушении цепи питания гидробионтов, населяющих водоем [1]. Поэтому разработка новых и совершенствование существующих технологий ликвидации последствий техногенных контаминаций нефтью и нефтепродуктами водных объектов - весьма актуальная проблема.

Технологии локализации, сбора, хранения и утилизации плавающих нефтепродуктов достаточно хорошо разработаны и широко используются на практике. Однако, вопросы реабилитации водоисточников, загрязненных нефтепродуктами, находящимися растворенном или коллоидном состояниях, требуют дальнейших исследований. Отдельные фракции нефтепродуктов хорошо растворимы в воде [2-6]. Известно, что уже в течение первых суток после сброса концентрация нефтепродуктов в воде может превысить их предельно допустимую концентрацию в тысячу раз [6-7]. Под влиянием волн и течения нефть и нефтепродукты эмульгируют и проникают в более глубокие слои водной толщи [8-9]. Есть данные, согласно которым из 100-тонного слива 5 тонн нефти проникает в пятиметровый нижележащий слой воды в первые сутки [7]. Все это вносит значительные негативные изменения в экосистему водного объекта.

Такое перераспределение нефтепродуктов в водной среде позволяет отметить незаконченность технологии ликвидации последствий аварийных ситуаций, связанных с попаданием нефтепродуктов в речные потоки, только на стадии их сбора с поверхности воды.

Наиболее эффективным методом очистки природных водоисточников от нефтепродуктов является сорбционный с применением дешевых и доступных сорбентов [10]. Следует подчеркнуть, что сорбцию нефтепродуктов, оставшихся в воде после сбора плавающей пленки, приходиться выполнять в толщи воды при относительно низкой их концентрации. Это в значительной мере усложняет процесс реабилитации водного объекта. В случае, когда часть сорбента после извлечения нефтепродуктов оседает на дно водного объекта, возможно вторичного загрязнения последнего [11]. Учитывая значительный объем воды загрязненной растворенными нефтепродуктами, необходимость обеспечения хорошего контакта с ними сорбента, сложность извлечения последнего из водоисточника, перед исследователями стоит целый ряд технологических проблем, требующих своего решения [12-13].

Следует подчеркнуть, что медленно и сверхмедленно окисляющиеся фракции нефтепродуктов способны находиться в воде неопределенно долгое время, повышая общий фон загрязнения водного объекта [2]. Этот факт ставит перед исследователями задачу быстрого разложения этих фракций. Наиболее перспективен способ их биоокисления с помощью адаптированной к нефтепродуктам микрофлоры [14-18]. Это способствует ускоренной деградации нефтепродуктов, удерживаемых сорбентами [14-15, 18].

В связи с этим, поиск малотоксичных средств и эффективных технологий, обеспечивающих не только глубокое очищение водных объектов от нефтепродуктов, но и деструкцию последних, является чрезвычайно актуальным. Такие технологии могут способствовать восстановлению биопотенциала нарушенных водных экосистем.

Для реабилитации водоисточников, загрязненных в результате аварийных сбросов нефтепродуктами, в настоящей работе предложен биоминеральный комплекс (БМК), представляющий собой органоминеральный природный сорб-ционный материал, являющийся одновременно носителем нефтеокисляющей микрофлоры. Перспективность использования БМК заключается в возможности совмещения в одном комплексе двух процессов очистки воды: физико-химического метода, обеспечивающего сорбцию нефтепродуктов природными сорбентами, и деструкцию последних биологическим методом. Это позволяет исключить технологический процесс удаления сорбента из водного объекта после его использования. Деструкция извлеченных из водной толщи нефтепродуктов позволяет говорить об экологичности предлагаемой технологии реабилитации водных объектов, загрязненных нефтепродуктами.

Целью настоящего исследования разработка технологии восстановления качества поверхностных водных объектов, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами, основанной на использовании сорбента с иммобилизованной на нем нефтеокисляющей микрофлорой -биоминерального комплекса (БМК).

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проведены исследования по выбору сорбента-носителя микрофлоры;

- разработана технология приготовления, нанесения и консервации биомассы на сорбенте;

- изучена динамика процесса деструкции нефтепродуктов иммобилизованной на сорбенте нефтеразрушающей микрофлорой в условиях речного дна и влияние на него факторов водной среды;

- разработаны алгоритмы технологии восстановления качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами, на основе применения биоминерального комплекса.

Предмет исследования - динамика процесса деструкции нефтепродуктов иммобилизованной на сорбенте нефтеразрушающей микрофлорой.

Объектом исследования является биоминеральный комплекс, предназначенный для восстановления качества поверхностных водных объектов, загрязненных нефтепродуктами в результате аварийных сбросов.

Методы исследований. В работе использовался комплекс методов исследования, включающий: теоретические изыскания, лабораторное и натурное моделирование, системный подход к анализу материалов, полученных автором в результате собственных исследований и обобщения опыта отечественных и зарубежных исследователей, химический и микробиологический анализ воды. Для количественного описания экспериментальных данных использовались стандартные методы и пакет прикладных статистических программ для ПЭВМ (Microsoft Excel, Statsoft Statistica 6.0).

Научная новизна исследований:

- впервые определены зависимости динамики процесса деструкции растворенных нефтепродуктов иммобилизованной на природном сорбенте (опоке) микрофлорой от факторов водной среды (в частности, температуры воды и концентрации растворенного в ней кислорода);

- впервые определены условия консервации (способ сушки, температура, влажность), обеспечивающие быструю реабилитацию иммобилизованной на опоке микрофлоры.

На защиту выносятся:

- концепция реабилитации водных объектов, загрязненных растворенными нефтепродуктами, на основе использования БМК;

- способ иммобилизации и условия последующей консервации биомассы на сорбенте;

- технология реабилитации водных объектов, загрязненных в результате аварийных сбросов нефтепродуктами, с использованием биоминерального комплекса;

- математическая модель и расчетно-программный комплекс для определения необходимого количества БМК и места развертывания сил гражданской обороны для ликвидации последствий аварии, связанной с поступлением нефтепродуктов в речной поток.

Реализация результатов работы. Результаты исследований включены в перспективный план научно-исследовательских и конструкторских работ системы ЧС Свердловской железной дороги - филиала ОАО «РЖД» на 2007-2008г.г.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на IV научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту» г. Екатеринбург, 2003 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» г. Екатеринбург, 2003 г.; VI Международном конгрессе «Вода: экология и технология» Экватэк-2004 г.Москва 2004 г.; V научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту» г. Екатеринбург 2004 г.; VIII международном симпозиуме и выставке «Чистая вода России-2005» г. Екатеринбург, 2005 г.; Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи - регионам» г. Вологда, 2005 г.; VII Международном конгрессе «Вода: экология и технология» Экватэк-2006 г. Москва 2006 г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 6 статей из них 1 в журнале, рекомендованном ВАК для публикаций результатов диссертации, 4 тезиса докладов конференций, 1 отчет о НИР, общим объемом 9,16 п.л., из них авторские 5,96 пл.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Волкова, Ксения Рифовна

Выводы:

1. Для производства БМК предложена технология наращивания активной биомассы на опоке, предварительно насыщенной нефтепродуктами и затаренной в мешковину, путем ее экспозиции в течение 3 суток в аэротенке, работающем на хозбытовых сточных водах, содержащих нефтепродукты в концентрациях 15-25 мг/дм3.

2. В результате лабораторного эксперимента установлено, что сорб-ционная емкость опоки после закрепления на ее поверхности биомассы (БМК) превышает емкость сорбента без таковой и составляет в статических условиях -более 30,5 мг/г, в динамических условиях - 189 мг/г.

3. Исследования по изучению деструкции адсорбированных БМК нефтепродуктов позволяют отметить высокую эффективность применения биоминерального комплекса в технологиях реабилитации водотоков, загрязненных растворенными нефтепродуктами. Биомасса хорошо окисляет нефтепродукты, адсорбированные БМК в различных условиях, характерных для природных водотоков.

4. На скорость деструкции нефтепродуктов иммобилизованной на опоке микрофлорой в большей степени влияет температурный фактор, чем концентрация кислорода в воде в изученных границах (2,54-9,76 мг/дм3). При увеличении температуры (4,5-25 °С) скорость деструкции возрастает. При 25°С I полное разложение нефтепродуктов, задержанных БМК, происходит за 8 суток.

5. В опытах по определению деструкции нефтепродуктов, адсорбированных активным илом, было установлено, что эффективность регенерации ила ниже, чем у БМК за тот же период времени при изменении температуры воды и концентрации кислорода. Зависимостей с высокой степенью достоверности, описывающих изменение содержания нефтепродуктов в активном иле во времени, получить не удалось.

6. Основываясь на результатах экспериментов, было получено уравнение, описывающее зависимости динамики процесса деструкции нефтепродуктов, адсорбированных БМК, от температуры воды и концентрации кислорода.

7. Исследование условий консервации БМК показало, что после четырехмесячного хранения при температуре 5-18 °С и влажности воздуха 60-65 % в сухом состоянии в бумажных мешках через 10 суток экспозиции БМК способен очистить стандартный раствор нефтепродуктов с концентрацией 30 мг/дм3 на 98%. Это свидетельствует о восстановлении в достаточно короткий срок жизнедеятельности законсервированной микрофлоры.

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОМИНЕРАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА В ТЕХНОЛОГИИ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ

НЕФТЕПРОДУКТОВ

5.1 Оценка ситуации при аварийном разливе нефтепродуктов и доставка технических средств для ликвидации нефтяного разлива

Успешное выполнение задачи ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов возможно только при четкой организации труда, наличии специальных подразделений и оснащенности их соответствующими техническими средствами.

Для оперативного решения вопросов, связанных с предстоящими работами по ликвидации аварийного разлива нефти и увеличения эффективности последующих операций, необходимо провести тщательный осмотр места аварии. Эту работу выполняет оперативная группа, которая срочно выезжает на место аварийного разлива нефти.

При осмотре составляется план места аварии, выполненный от руки, с отметками о расположении нефтяных загрязнений, протяженности и площади загрязненных участков, особенностях местности, которые могут стать помехами при сборе нефти, о наиболее удобных путях доставки технических средств.

Размеры и характер зоны загрязнения зависят от количества и свойств пролитой нефти, а также от конкретных условий, в которых происходит распространение нефти, очертаний русла, поймы и берегов, ширины реки, наличия притоков и рукавов, скорости и направления течения и ветра, места утечки, геологических пород, составляющих берега и т.д.

В конкретных условиях нефть на водной поверхности распространяется до определенных пределов, отлагается на берегах и в застойных зонах, образуя общую зону загрязнения, характерную только для данных условий, данного количества и состояния нефти, после чего распространение нефти приостанавливается и может начаться вновь только в результате изменения направления ветра или уровня воды. В данном случае распространение пролитой нефти на реке возможно как показано на рис. 37.

Толщину образовавшейся нефтяной пленки можно определить инструментальным способом либо рассчитать, зная уклон реки и ее ширину. Для инструментального способа оценки количества разлитой нефти можно воспользоваться различными приборами для измерения толщины пленки жидкости, плавающей на поверхности воды [46].

Рис. 37. Схема возможного попадания нефти при аварии на берегу (при уклоне берега к реке) 1 - железнодорожная цистерна, 2 - нефтезагрязнение, 3 - река

При оценке аварийной ситуации загрязненные участки водной поверхности условно разделяются по признакам, которые позволяют выбрать конкретные технические средства и технологические приемы.

Характеристика загрязненных участков водной поверхности включает в себя: время разлива нефти; площадь загрязненного участка; его глубину и ширину; покрытие растительностью; предварительную оценку толщины слоя нефти на водной поверхности, скорость течения, воды в реке, средний расход воды, характерный для данного месяца.

Для количественной оценки разлитой нефти на водной поверхности - ви зуальный способ оценки нефтяного загрязнения наиболее простой. Этот способ основан на наблюдения за внешними признаками, сопровождающими процесс распространения нефти по поверхности воды. Руководствуясь этими признаками, можно ориентировочно определить степень загрязненности водоема [46].

На основании данных, полученных при осмотре зоны загрязнения, разрабатывается оперативный план, в котором содержится ситуационная часть, перечень подготовительных и восстановительных работ.

Ситуационная часть плана содержит описание зоны загрязнения, где указана ее площадь и примерное количество нефти; обозначена расстановка технических средств и заграждений; указаны удобные подъездные пути для доставки технических средств; показано направление ветра и течения; дан прогноз погоды на ближайшие сутки; указан уровень воды в реке.

План подготовительных работ содержит перечень мероприятий, необходимых для обеспечения сбора нефти. В этой части плана предусматривается доставка технических средств; организация временных баз размещения и хранения технических средств, оборудования, материалов и инструментов; привлечение и расстановка вспомогательных технических средств; расположение мест свалки мусора, загрязненного нефтью; меры пожарной безопасности; порядок взаимодействия всех средств и звеньев, участвующих в ликвидации нефтяного загрязнения; средства и способы связи; организация постов техники безопасности и медицинской помощи; размещение участников ликвидации нефтяного загрязнения на временное проживание и обеспечение их питанием (в случае необходимости).

План восстановительных работ определяет порядок использования технических средств, темпы и очередность очистки от нефти загрязненных участков. По каждому пункту плана устанавливаются сроки выполнения и ответственные исполнители.

При ликвидации небольшого нефтяного загрязнения, когда в работе участвуют 1-2 технических средств и все операции могут быть завершены не более чем за 12 ч, оперативный план не разрабатывается, а для оценки ситуации достаточно установить в общих чертах характер загрязнения и необходимые технические средства для его ликвидации.

Оперативный план ликвидации аварийных разливов нефти корректируется в зависимости от изменения ситуации, например, при перемене погоды.

По количеству разлитой нефти аварии можно разделить на малые (от 0,5 до20 м3) средние (от 20 до 100 м3) и большие (от 100 до 1000 м3 и более).

Количество квадратных метров загрязненной площади может быть различное и зависит, как уже отмечалось, от многих факторов (скорости течения, количества разлитой нефти и т.д.). В связи с этим по величине загрязненной нефтью площади аварии можно условно классифицировать на малые площади загрязнения (от 5 до 100 м2), средние площади загрязнения (от 100 до 1000 м2) и большие площади загрязнения (свыше 1000 м ). Поэтому технологические схемы ликвидации последствий аварийных разливов нефти несколько отличаются одна от другой [48].

При ликвидации нефтяного загрязнения, решающее значение имеет фактор времени. По существующим нормам доставка и размещение технических средств для локализации и сбора нефти в районе аварийного разлива нефти должна производиться с учетом необходимости ввода их в действие в минимально короткое время не позднее, чем через 6 ч с момента получения сообщения.

После оценки ситуации в районе аварийного разлива нефти, согласно оперативному плану производят доставку необходимых технических средств для ликвидации нефтяных загрязнений. В первую очередь доставляются технические средства для локализации нефтяного разлива (перекидной мост, боно-вые заграждения и др.), затем средства для сбора разлитой нефти (нефтесбор-ная труба, резиновые шланги, насосы и т. д.) и средства для временного хранения и транспортировки водонефтяной смеси и мусора (автоцистерна, цистерна-прицеп), а также вспомогательные технические средства, необходимые для проведения указанных работ.

Одновременно на место аварии поставляются погрузочно-разгрузочные механизмы (автокраны, погрузчики, манипуляторы и т.д.) для разгрузки и расстановки технических средств и запасные части к ним.

Обслуживающий персонал доставляется к месту аварии совместно с техникой (в кабинах транспортных средств) и на вахтовой машине.

Все доставленные технические средства для ликвидации последствий аварийного разлива нефти применяют по назначению, согласно оперативному плану и перечню подготовительных и восстановительных работ.

Согласно концепции, предложенной в п. З.1., технологию ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов необходимо осуществлять в следующей последовательности. На первом этапе проводится локализация разлившейся нефти или нефтепродуктов бонами различной конструкции и удаление основного количества разлитой нефти путем засасывания верхнего слоя воды вместе с пленкой нефти из водоема и откачки в специальную емкость, цистерны, действующий нефтепровод (рис. 38).

По прибытию на место аварии аварийно-спасательная бригада в первую очередь занимается установкой навесного моста. Затем растягивается плавающее боновое заграждение. При этом важно, чтобы высота бона над водой и глубина его погружения превышала толщину пленки нефтепродукта и высоту возможной волны, а также, чтобы ограждение было сплошным.

За установленными для локализации разлива нефти оперативными плавающими заграждениями необходимо вести постоянное наблюдение в течение всего периода ликвидации разлива и принимать соответствующие меры против их повреждения, для своевременного перемещения и для проведения других необходимых операций. Схема локализации нефтезагрязнения представлена на рис. 38.

Рис. 38. Технологическая схема очистки водного объекта от нефтепродуктов 1 - плавающие боновые заграждения; 2 - нефтесборная труба; 3 - перекидной мост; 4 - напорный трубопровод ввода БМК; 5 - нефтесборная емкость; 6 - погружной насос; 7 - шланг; 8 - лодка; 9 - авторастворосмеситель;

10 — автоцистерна с прицепом — цистерной; 11 — нефтезагрязнение

Для достижения максимальной сорбции нефти в толще воды, находящейся в эммульгированном или истинно-растворенном состоянии, БМК предварительно смешивается с водой для получения пульпы влажностью 90-95 %. Эта операция выполняется в заранее подготовленной емкости со смесителем, в качестве которой можно использовать авторастворосмеситель КамАЭ-53229. Готовится БМК к применению одновременно с подготовкой к локализации и сбору нефти. С помощью насоса, установленного на самой машине или же на берегу, пульпа БМК под напором подается в трубу. Попадая в воду БМК оседает на дно в течение 0,5 ч, сорбируя находящиеся растворенные нефтепродукты. При достижении благоприятных условий в водной среде (температура, рН, наличие растворенного кислорода) микрофлора сорбента начинает трансформировать сорбированные нефтепродукты в органическое вещество собственной биомассы, углекислый газ и другие безвредные для окружающей среды вещества. Использование БМК с удельным весом больше воды обеспечивает не только глубокую очистку речного потока, но и незагрязненность дна нефтепродуктами. При этом общая степень очистки водотока от растворенных нефтепродуктов может составить 96-100%.

Цель создание ОРП:

- обеспечение беспрепятственного подъезда спецтехники в случаях возникновения аварийной ситуация, связанной с попаданием в водный объект различного рода загрязнений;

- обеспечение оптимальных условий для развертывания оборудования, используемого при ликвидации данной аварийной ситуации.

Выполнение первого требования может быть достигнуто созданием подъездных путей с грунтовым или щебеночным покрытием.

Второе достигается путем установки анкерных креплений по берегам водотока для быстрой установки навесных мостов, сооружений и оборудования.

Для создания сети ОРП необходимо проведение ряда исследований, позволяющих выделить водные объекты, с которыми связано или может быть связано наибольшее количество различных аварийных ситуаций, а также места расположения ОРП, учитывающие гидрологические и морфологические характеристики водного объекта, возможные пути проникновения в него нефтепродуктов, места водозаборов, вопросы планирования и оперативного управления силами и средствами по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на базе сети ОРП.

В соответствии со спецификой ее функционирования планирование работы должно осуществляться на трех уровнях [47]:

- разработка планов для управления комплексами превентивных мероприятий в режиме повседневной деятельности;

- разработка планов действий сил и средств на базе ОРП при введении режима повышенной готовности;

- разработка типовых базовых и оперативных планов действий аварийно-спасательных бригад непосредственно в очагах ЧС.

При решении задач планирования и управления силами и средствами можно применить сценарный подход, основой которого является представление об обстановке и выработке ответных действий в ходе развития ЧС в форме сценариев, используемых в качестве инструмента для принятия плановых и оперативных решений, координации ответных действий, предпринимаемых системой управления. При этом под сценарием понимается модель изменения обстановки, связанной с возникновением и развитием ЧС и определяемой в дискретном временном пространстве с заданным временным шагом.

Кроме того, необходимо создание информационной базы, содержащей данные о гидрологических (скорость течения, расход воды и др.) и гидроморфологических (ширина, глубина, характеристика дна, берегов, заболоченность и т.д.) параметрах водного объекта в районе ОРП. Это позволит в случае возникновения ЧС на водном объекте, оснащенном сетью опорных реабилитационных постов, оперативно сообщать аварийно-спасательной бригаде о том, где произошла авария, какие технические средства и оборудование необходимы, на какой из ОРП бригада должна прибыть, чтобы при данной скорости течения успеть доставить и развернуть технические средства и оборудование для ликвидации аварии.

Все эти расчеты достаточно сложные и трудоемкие, и в условиях форс-мажора практически не могут быть выполнены быстро и правильно. Тем не менее, для их реализации можно использовать ПЭВМ. Это тем более удобно, поскольку ПЭВМ так же может хранить информацию о гидрологических и мор-фометрических параметрах наиболее подверженных подобного рода загрязнениям водных объектах.

В настоящее время существует несколько эффективных программно-аппаратных комплексов, позволяющих прогнозировать развитие чрезвычайной ситуации (ЧС) при разливе нефти и нефтепродуктов с учетом географических, новигационно-гидрографических, гидрометеорологических и других особенностей района разлива, рассчитывать максимальный объем и площадь растекания нефтепродуктов при организации и проведении операции по ликвидации аварии.

Кроме того, возможен расчет количества сил и средств, необходимых для ликвидации ЧС, времени их доставки на место, а также организация взаимодействия сил и средств, занятых в ликвидации последствий разлива.

Возможности программных комплексов позволяет использовать их для протоколирования аварийных ситуаций, составления отчетов о ходе операции по ликвидации разлива.

В работе был разработан пример такой системы, реализованный на базе рабочей книги MS Excel.

В качестве исходных данных для расчетов выступают: основные параметры водного объекта (скорость течения, ширина, глубина, расход воды); параметры аварийного сброса (объем сброса, его продолжительность и концентрация опасного вещества в общем объеме сброса); расстояние от места сброса до места ликвидации загрязнения; температура воды и, зависящая от нее, концентрации растворенного кислорода.

В состав системы входит ряд справочников, которые позволяют определить дополнительные параметры, необходимые для расчета: коэффициент шероховатости, который зависит от характера местности, рельефа дна, разработанности поймы и растительности; коэффициент продольной дисперсии, зависящий от коэффициента шероховатости и скорости течения; коэффициент смешения, зависящий от расстояния от точки сброса до места ликвидации и расхода воды; коэффициент скорости самоочищения, зависящий от загрязняющего вещества; значение ПДК. Значения этих коэффициентов определяются либо автоматически, либо вручную с помощью приведенных справочников.

Также, для определения оптимального количества БМК пользователем вводится соотношение экстремально высокой концентрации и ПДК. Предполагается, что если максимальная концентрация вещества не будет превышать значение экстремально высокой концентрации, то применение БМК нецелесообразно.

Результатом расчета является значение максимальной концентрации опасного вещества в районе проведения ликвидационных мероприятий, степень очистки воды, которую нужно достигнуть и необходимое для этого количество БМК; время (в часах, начиная от времени начала аварии) начала и окончания применения БМК, интенсивность подачи сорбента в воду (кг/мин), а также примерное время (в сутках), необходимое для достижения степени регенерации БМК 90-99 %.

Описанная система проста в применении, результаты расчетов получаются сразу после ввода исходных данные, таким образом пользователь может контролировать правильность ввода информации. Исходная информация и результат расчетов могут быть распечатаны на принтере непосредственно из среды MS Excel.

Ниже приведена таблица для печати (табл. 44), выдаваемая предложенной расчетной системой для условного аварийного разлива нефтепродуктов в результате аварии на железнодорожном транспорте, произошедшего в июле в 1 км от г. Ревда. С рельсов сошло несколько стандартных цистерн с нефтепродуктами одна из них получила пробоину диаметром 80 мм. Вследствие чего в р. Чу-совая попало 55 м3 нефтепродуктов.

Таким образом, время истечения нефтепродуктов аварийной цистерны 78,8 мин начало опасной ситуации в расчетном месте (прохождение фронта загрязнения) наступит через 3,1 часа после начала аварии и продлится 2,05 часа (продолжительность прохождения опасных концентраций нефтепродуктов в заданном створе).

Максимальное значение концентрации нефтепродуктов в расчетном месте составит 4,33 мг/дм (>10, но <100 ПДКВ), т.е. загрязнение характеризуется как высокое. Для доочистки воды в технологии ликвидации рассматриваемого аварийного разлива потребуется 5,8 т БМК.

Данные по времени окисления нефтепродуктов, адсорбированных БМК, представлены на рисунке 39.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании выполненных исследований предложена концепция реабилитации водных объектов, загрязненных в результате аварийного поступления в них нефтепродуктами. Она содержит описание технологии, осуществляемой в три этапа.

2. Выполнены собственные исследования и анализ литературных источников, которые позволили рекомендовать в качестве носителя нефтеокисляющей биомассы опоку, имеющую развитую поверхность и удельный вес, обеспечивающий ей медленное погружение в водной среде. Изучены сорбционные и другие физико-химические свойства опок (обычных и модифицированных).

3. Для производства биоминерального комплекса (БМК) предложена технология наращивания и сохранения в течение длительного срока на сорбенте биомассы, способной в определенных условиях переходить к активной жизнедеятельности, т.е. размножаться, используя при этом адсорбированные нефтепродукты в качестве питательного субстрата.

6. Выполненные расчеты эколого-экономической эффективности показали, что предлагаемая технология является выгодным природоохранным мероприятием. Срок ее окупаемости - 1,28 года.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Волкова, Ксения Рифовна, Екатеринбург

1. Рыбаков Ю.С., Гмызина Н.Б., Харисова K.P. Влияние железнодорожного транспорта на окружающую среду Омского Прииртышья // Природа, природопользование и природоустройство Омского Прииртышья: Тез. докл. III научн. практич. конф. Омск, 2001 - С. 36-37.

2. Михайлова Л. В. Особенности поведения водорастворимой фракции нефти в модельных опытах // Водные ресурсы. 1986 - № 2. - С. 125— 134.

3. Двоскин Г.И. Нефтепродукты. Очистка почвы и воды // Охрана труда и социальное страхование. 2002. - № 7. - С. 12-15.

4. Попов А.Н., Сапрыкина А.Ю. Влияние физико-химических и биохимических факторов на процессы деградации водорастворимой фракции нефти в воде // Водное хозяйство России. 2002. - Т. 4. - № 6. - С. 530-536.

5. Михайлова Л.В., Шорохова О.В. Особенности состава и трансформации водорастворимой фракции тюменской нефти // Водные ресурсы. -1992.-№2.-С. 130-139.

6. Сергеева В. И. К вопросу о первичной миграции углеводородов в водной фазе. В кн.: Геохимические закономерности миграции углеводородных систем и их фазовое поведение. - М.: Наука, 1982. - С. 32-35.

7. Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Микроорганизмы деструкторы нефти в водных бассейнах. - К.: Наукова думка, 1981. - 131с.

8. Миронов О.Г., Кирюхина Л.Н., Кучеренок М.И., Тархова Э.П. Самоочищение в прибрежной акватории Черного моря. К.: Наукова думка, 1975.- 143 с.

9. Ворошилова А. А., Дианова А. В. О бактериальном окислении нефти и ее миграции в природных водоемах // Микробиология. 1950. - Т. 19. -Вып. 3.-С. 203-210.

10. Волкова K.P., Леонов A.M. К вопросу использования природных сорбентов в технологиях реабилитации водотоков // Молодые ученые транспорту: Материалы VI межвузовской научн. техн. конф. - Екатеринбург, 2005. - С. 449454.

11. Горлова А.О. Десорбция нефтепродуктов из донных отложений как механизм вторичного загрязнения водных объектов // Водное хозяйство России. -2001. Т. 3. - № 6. - С. 34-38.

12. Асонов A.M., Харисова K.P. Глубокая доочистка водных объектов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами в результате техногенных аварий // Эк-ватэк-2004: Материалы шестого международного конгресса. М., 2004. - Ч. 1. -С. 316-317.

13. Асонов A.M., Волкова K.P. Доочистка водных объектов, загрязненных нефтепродуктами в результате техногенных аварий // Чистая вода России -2005: Тез. докл. восьмого междунар. симп. Екатеринбург, 2005. - С. 157-158.

14. Волкова K.P., Асонов A.M. Использование биотехнологий при восстановлении качества водных объектов, загрязненных нефтепродуктами // Молодые ученые транспорту: Материалы V межвузовской научн. техн. конф. - Екатеринбург, 2005 - Ч. 2. - С. 325-334.

15. Разработка технологии, аппаратов и сооружений для ликвидации аварийных сбросов технологических продуктов (нефтепродуктов, фенолов) в водные объекты: отчет о НИР (заключ.): / РосНИИВХ; рук. A.M. Асонов; ис-полн.: Е.Ф. Дрейпа. Екатеринбург, 1995. - 65 с.

16. Чугунов В.А., Ермоленко З.М., Жиглецова С.К. и др. Создание и применение жидкого препарата на основе ассоциации нефтеокисляющих бактерий // Прикладная биохимия и микробиология. 2000. - Т. 36. - № 6. -С.666-671.

17. Бельков В.В. Биоремедиация: принципы, проблемы, подходы // Биотехнология. 1995. - № 3- 4. - С. 20-27.

18. Пушкарева В.В., Южанинов А.Г., Мен С.К. Очистка маслосодер-жащих сточных вод. М.: Металлургия, 1980. - 200 с.

19. Южанинов А. Г. Маслосодержащие сточные воды и методы их очистки // Охрана природных вод Урала. 1977. - Вып. 9. - С. 7-13.

20. Логвиненко Е., Почем топливо для народа? // Энергия. 2000. -№9.-С.35-41.

21. Ревура C.B. Загрязнение геологической среды нефтепродуктами. Пути решения данной проблемы на территории Архангельской области // Экология человека. 2004. - № 1. - С. 53-56.

22. Черногаев Г.М., Зеленова М.С., Кулик И.О. Качество поверхностных вод России, состояние и прогноз // Использование и охрана природных ресурсов России. 2006. - № 4. - С. 34.

23. Лотош В.Е. Технология основных производств в природопользовании. Екатеринбург: Полиграфист, 2001. - 533 с.

24. Государственный доклад о состоянии окружающей среды РФ в 1998 году. Режим доступа: http://www.eco.net.ru./gosdoklad/Gosdoklad 98/show.doc.php. — Загл. с экрана.

25. Боровинских А.П., Хорошкеев Н.И., Ерцев Г.Н. Природоохранные мероприятия по предупреждению и снижению последствий нефтяных загрязнений в республике Коми // Экология и промышленность России. 2004. - С.9-13.

26. Диаров М.Д. Влияние деятельности нефтегазового комплекса на природную среду Северного Каспия. Режим доступа: http://www.caspinfo.ru/news/zips/Diarov.zip. - Загл. с экрана.

27. Беркелиев Т. Главные экологические проблемы Каспийского моря. -Режим доступа: http://www.caspinfo.ru/news/zips/Timur0502.zip. Загл. с экрана.

28. Нельсон-Смит А. Нефть и экология моря. М.: Прогресс, 1977.302 с.

29. Патин С. А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность мирового океана. М.: Пищ. пром-сть, 1979. - 304 с.

30. Симонов А. И. Проблемы химического загрязнения вод Мирового океана. В кн.: Исследование океанов и морей. - М.: Гидрометеоиздат, 1983. -С.87-100.

31. Зинин A.A. Вопросы исследования и прогнозирования загрязненности рек // Гидрохимические материалы. 1977. - Т. 67. - С. 54-57.

32. Маслов H.H., Коробов Ю.И. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте // Учебное пособие для вузов. М.: Транспорт, 1996.-238 с.

33. Информационный портал. Режим доступа: www.4C.P0.99.narod.ru, свободный. - Загл. с экрана.

34. Медиа текст национальная служба информации. - 2002. - Режим доступа: http://www.mediatext.ru/obsc/1759, — Загл. с экрана.

35. Информационный портал. Режим доступа: http://flb.ru./info/19470.html/. -Загл. с экрана.

36. Голубчиков С. Нефть в Финском заливе // Энергия: экономика, техника, экология. 2003. - № 9. - С. 36-39.

37. Информационный портал. Режим доступа: http://nw.rain.ru/news, свободный. - Загл. с экрана.

38. Информационный портал. Режим доступа: http://www.bellona no/ru/indexhtml: Энергия и Климат. - Загл. с экрана.

39. Научные обзоры советской литературы по токсичности и опасности химических веществ. Минеральные масла. Программа ООН по окружающей среде. М.: Центр международных проектов ГКНТ. - 1982.

40. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. - Том I. Органические вещества // Под ред. Левиной Э.Н. - Л.: Химия, 1976 - 145 с.

41. Боровских Л. И., Гришин В.П., Черкасов Н.Д. Защита внутренних водных путей от загрязнения. М.: Транспорт, 1981. - 128 с.

42. Полевой справочник руководство по методам очистки материковых разливов нефти. Вюрцбург: Европейская организация нефтедобывающих компаний. - 1983. - 103 с.

43. Щегрикович В. Перехват загрязнения // Гражданская защита. -2005.-№8.-С. 12-14.

44. Дикаревский B.C., Караваев И.И. Водоохранные сооружения на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1986. - 211 с.

45. Мозговой А. Новые технологии ликвидации последствий ЧС // Гражданская защита. 2005. - № 8. - С. 32-33.

46. Суворов C.B. Очистка водоемов // Экологичёский вестник России. -2002.-№6.-С. 34-41.

47. Бондаренко B.JI. Магадеев М.Щ. Механические средства для локализации аварийных разливов нефтепродуктов на водных объектах // Международный симпозиум «Чистая вода России 97»: Тезисы докладов. - Екатеринбург: РосНИИВХ.-1997. - С. 111.

48. Восстановление качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами: отчет о НИР (за-ключ.): / УрГУПС; рук. A.M. Леонов; исполн.: K.P. Волкова, C.B. Малышева, М.В. Кириллов. Екатеринбург, 2006. - 89 с.

49. Семенов А. Д., Павленко Л. Ф., Страдомская А. Г. О количественной оценке нефтепродуктов в поверхностной пленке // Гидрохимические материалы. 1975. - Т. 62. - С. 166-173.

50. Яковлев C.B., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод // Учебное пособие для вузов / Под ред. Яковлева C.B. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1985. - 335 с.

51. Тарасевич Ю.А. Природные сорбенты в процессах очистки воды. -Киев: Наукова Думка, 1981.-205 с.

52. Арене В.Ж., Гридин О.М., Яшин А.Л. Нефтяные загрязнения: как решить проблему // Экология и промышленность России. 1999. - С. 41^46.

53. Мартынова Т.М. Очистка сточных вод от нефтепродуктов природными цеолитами. // Энергосбережение и водоподготовка. 2002. - № 4. - С. 17-18.

54. Гридин О.М. Как выбирать нефтяные сорбенты // Экология и промышленность России. 1999. - С. 48-54.

55. Плющенко Г. Промокашка из отходов // Красное знамя. 1997. -№ 115-116.

56. Зеленько Ю.В. Поглотительная способность материалов, используемых при ликвидации транспортных аварий с нефтепродуктами. // Экотехно-логии и ресурсосбережение. 2004. - № 2. - С. 35-37.

57. Иванов А., Самойленко И. Изучение нефтяного сорбента. // Юные исследователи российской науке и технике: Сб. науч. трудов. - Томск: ТПУ. -2001.-С. 38-40.

58. Сорбент для комплексной очистки воды и поверхности почвы от нефтепродуктов и тяжелых металлов. // Экологические системы и приборы. -2004.-№ 11.-С. 4546.

59. Сорбент для очистки объектов окружающей среды. // Экологические системы и приборы. 2004. - № 12. - С. 38-40.

60. Гафаров H.A. Очистка водоем от сероводородсодержащих нефтепродуктов после аварии на водных переходах трубопроводов. // Безопасность жизнедеятельности. 2002. - № 9. - С. 16-17.

61. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. М.: Мир, 1976. - 784 с.

62. Ильясов O.P. Защита водоисточников от загрязнения поверхностным стоком селитебных территорий с использованием биосорбционного метода: дисс. канд. техн. наук. Екатеринбург, 2002. - 150 с.

63. Система очистки воды рек. Авторское свидетельство СССР N (II) 1528746. Бюл. № 16, опубл. 15.02.89.

64. Морозкина Е.В., Матерн А.И., Рычков В.Н. Исследование сорбци-онных свойств кремнеземов свердловской области // «Аналитика Сибири и Дальнего Востока 2004»: Тезисы докладов. - 2004. - С. 31.

65. Коронелли Т.В., Нестерова Е.Д. Экологическая стратегия бактерий, использующих гидрофобный субстрат // Микробиология. 1990. - Т. 59. - Вып. 6. - С. 993-997.

66. Стабникова Е.В., Селезнева М.В., Дульгеров А.Н., Иванов В.Н. Применение биопрепарата «Лестан» для очистки почвы от углеводородов нефти// Прикладная биохимия и микробиология. 1996. - Т.32. - № 2. - С.219-223.

67. Сидоров Д.Т., Борзенков И.А., Ибатуллин P.P. и др. Полевой эксперимент по очистке почвы от нефтяного загрязнения с использованием угле-водородокисляющих микроорганизмов // Прикладная биохимия и микробиология. 1997. - Т. 33. - № 5. - С. 497-502.

68. Суртко Л.Ф., Финкелыптейн З.И., Баскунов Б.П. и др. Утилизация нефти в почве и воде микробными клетками // Микробиология. 1995. - Т. 64. -№3.-С. 393-398.

69. Kvitko K.V., lankevitch M.I., Dmitrieva I.A. The cooperation of algal and heterotrophic components in oil polluted wastewaters. // Proceedings of the Workshop, Microbiology of Polluted Aquatic Ecosystems, Leipzig. UFZ-Bericht. -1998. -№ 10.-P. 174-181.

70. Препараты серии «Биодеструктор» эффективные средства для ликвидации нефтяных загрязнений // Нефтяное хозяйство. 1995. - № 5.

71. Инструкция по применению сухого бактериального препарата «Путидойл». М. - 1991. - 9 с.

72. Рекламный проспект АОЗОТ «Биотехинвест». Деворойл биопрепарат для борьбы с нефтяными загрязнениями // М. - 1995. - 10 с.

73. Новиков Ю.В., Комзолова Н.Б. Исследования бактериального препарата «Путидойл», предназначенного для очистки водоемов от нефти // Водные ресурсы. 1992. - № 2. - С. 311.

74. Яковлев C.B., Швецов В.Н., Морозова K.M., Миркис В.И., Нечаева И.А. Глубокая очистка природных и сточных вод на биосорберах // «Вода: экология и технология» Экватэк-96»: Тез. докладов. -М. 1996 - С.516.

75. Гафаров И.Г., Садыков А.Н., Мазук В.Н. и др. Сорбент для удаления нефти и нефтепродуктов из гидросферы // Съезд по общей и прикладной химии. Минск, 1993. - С. 236-237.

76. Чугунов В.А., Кондрашенко В.М. и др. Биологическая очистка водоемов и почв, загрязненных нефтяными углеводородами с помощью биосорбента «Лессорб-био» // «Вода: экология и технология» Экватэк-98»: Тез. докладов.-М.- 1986-С. 620.

77. AVALON Режим доступа: http://www.avamarket.com /CEcology/c2.htm. - Загл. с экрана.

78. Двоскин Г.И., Корнильева В.Ф., Молчанова И.В., Кондратьев B.C. Использование биоресурсов для очистки почвы и воды от нефтепродуктов // Энергетик. 2004. - № 3. - С. 30-31.

79. AI Hasan R.H., Sorkhoh N.H., AI Bader D., Radwan S.S. Utilization of hydrocarbons by cyanobacteria from microbial mats on oily coasts of the Gulf // Appl. Microbiol Biotechnol. 1994.-№ 41. - P. 615-619.

80. Миронов О.Г. Нефтеокисляющие микроорганизмы в море. К.: Наукова думка, 1971. - 234 с.

81. Киреева H.A. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. Уфа, 1994. - 171 с.

82. Коллерова Е.В., Костина JI.M., Роговская Ц.И., Скирдов И.В. Влияние структуры органических веществ на скорость биохимического окисления // Труды ВНИИ ВОДГЕО.- 1976.- Вып. 5. С. 20-23.

83. Дермичева С.Г., Шигаева М.Х. Углеводородокисляющие микроорганизмы. Алма-Аты. - 1994.- 25 с.

84. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных в аэротенках. М.: Строиздат, 1973. - 223 с.

85. Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология // Учебник для техникумов. М.: Строиздат, 1974. - 215 с.

86. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды // Учеб. по-соб. для студентов строительных специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1978.-268 с.

87. Поруцкий Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств. М.: Химия, 1975. - 256 с.

88. Гавришова Н.А. Микробиалыюе окисление некоторых нефтепродуктов в воде Дуная // Гидробиологический журнал. 1969. - Т. 5. - № 3. -С.40^5.

89. Миронов О.Г. Биологические проблемы нефтяного загрязнения морей // Гидробиологический журнал. 2000. - Т. 36. - № 1. - С. 82-96.

90. Бердичевская М.В., Козырева Г.И., Благиных А.В. Численность, видовой состав и оксигеназная активность углеводородокисляющего сообщества нефтезагрязненных речных акваторий Урала и Западной Сибири // Микробиология.- 1991. Т 60. - № 6. - С. 122-128.

91. Миронов О.Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. JL: Гидрометиздат, 1985. - 128 с.

92. Atlas R.M., Bartha R., Biodégradation of Petroleum in Sea Water at Low Températures // Canadian Journal of Microbiology. -1972. V. 18. - № 12. - P. 1851-1855.

93. Морозов Н. В., Николаев В. Н. Влияние условий среды на развитие нефтеразрушающих микроорганизмов // Гидробиологический журнал. -1978. -№ 14.-С. 55-61.

94. Синельников В.Е. Механизм самоочищения водоемов. М.: Стройиздат, 1980. - 111 с.

95. Сапрыкина А.Ю., Попов А.Н. Оценка влияния высшей водной растительности на процессы самоочищения водной среды от нефтепродуктов // Водное хозяйство России. 2003. - Т. 5. - №3. - С. 235-245.

96. Добрявский А. Ф. Химия нефти. Л.: Гостоптехиздат, 1961. - 240 с.

97. Фащук Ю.Я., Крылов В.И., Мироклис М.К. Загрязнение Черного и Азовского морей пленками нефтепродуктов (по материалам авиационных наблюдений 1982-1990 г.г.) // Водные ресурсы. 1996. - Т. 23. - № 3. - С. 361375.

98. Odum Н. Т. Environment, power and society. N.Y.: Wiley Interscience, 1971. -132 p.

99. Асонов A.M., Харисова K.P. Анализ поведения нефтепродуктов в водном объекте // Молодые ученые транспорту: Материалы V межвузовской на-учн. техн. конф. - Екатеринбург, 2004. - Ч. 1. - С. 273-277.

100. Волкова K.P. Исследование поведения нефтепродуктов в водном объекте// Молодые исследователи регионам: Тез. докл. Всероссийской научн. техн. конф. - Вологда, 2005. - Ч. 1. - С. 197-199.

101. Платпира В. П. Изучение влияния некоторых углеводородов нефтяного происхождения на бактериальную продукцию в прибрежных водах Рижского залива. В кн.: Экспериментальная водная токсикология. - Рига: Зинат-не, 1981.-Вып. 7.-С. 129-141.

102. Патин С. А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность мирового океана. М.: Пищ. пром-сть, 1979. - 304 с.

103. Anderson G., Neff G., et al. Characteristics of dispersions and Water-soluble extracts of crude oil and refined oils and their toxicity to estuarine crustaceans and fish. Mar.: Biol., 1974. - № 27. - P. 75-88.

104. Bencille P.E., Korn S. The acute toxity of six monocyclic aromatic crude oil components to siriped Bass (Monroe saxatilis) and Bay Shimp (Cargo francisorum). Calif.: Fish and Game, 1977. - V. 63. - № 4. - P. 204-209.

105. Clarke A., Laue R. Aiphatic and aromatic hydrocarbons in benthic in verte rates from two sites in Antarctica. Mar.: Pollut. Bull., 1981. - V 12. - № 7. -P. 10-14.

106. KDhnold W. W. The influence of watersoluble compounds of crude oils and their fraction on the ontogenetic development of herring fry (Clupea harengus L.). Ber.: Olt. Wiss. Kommn. Meersforch, 1969. - V. 20. -№ 2. - P. 165-171.

107. Renzoni A. Toxicity of three oils to bi-vlave gemetes and larvae. Mar.: Pollut. Butt., 1975. - № 6. - P. 125-127.

108. McAuliffe. Solubulity in Water of Paraffin, Cycloparaffin, Olefin, Acetylene, Cycloolefin and Aromatic Hydrocarbons. J.: Phys. Chem., 1966. - V. 70.-№ 4. - P. 1267-1275.

109. Мелькановицкая С. Г., Козлова J1. А. Особенности определения содержания нефтепродуктов в подземных водах // Гидрохимические материалы. -1980.-Т. 77.-С. 101-109.

110. Ladner L., Hagstrom A. Oil spil Protection in the Baltic Sea. J.: WPGF, 1975. - V. 47. - № 4. - P 796-809.

111. Костова H. 3., Маркина 3. H., Ребиндер Б. А. и др. Влияние растворения углеводородов на мицеллообразование в водных растворах мыл при различных температурах // Коллоидный журнал. 1971. - Т. 33. - № 1. - С. 76-85.

112. Никитина С. А., Мочалова О. С. Квазиспонтанное эмульгирование на границе раздела двух жидкостей в присутствии поверхностно-активных веществ // Коллоидный журнал. 1968. - Т. 30. - № 2. - С.264-270.

113. Пушкарева В.В., Южанинов А.Г., Мен С.К. Очистка маслосодер-жащих сточных вод. М.: Металлургия, 1980. - 200 с.

114. Шерман Ф. Эмульсии. JL: Химия, 1972. - 240 с.

115. Синельников В. Е., Михайлов В. А. Опыт количественного учета загрязнения поверхности водоема битумоидами // Гидробиологический журнал. 1969.-Т. 5.-№ 1.-С. 18-23.

116. Синельников В. Е. Люминесцентный анализ вод суши и моря. Обнинск: Гидрометеоиздат, 1971. 168 с.

117. Волкова K.P., Асонов A.M. Влияние физико-химических параметров водного объекта на скорость биоокисления нефтепродуктов, адсорбированных биоминеральным комплексом // Водное хозяйство России. Екатеринбург, 2006. -№3.-С. 74-85.

118. Аюкаев Р.И., Мельцер В.З. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды // Справ, пособие. Л.: Стройиздат, 1985. -120 с.

119. Абрамов H.H. Водоснабжение // Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 440 с.

120. Никитина О.Г., Свинников В.Н, к методике подсчета микроорганизмов активного ила // Жилищно-коммунальное хозяйство. 1976. - № 8. -С.21-29.

121. Мигалатий Е.В., Никифоров А.Ф., Аникин Ю.В., Свиридов В.В., Браяловский Б.С. Физико-химические процессы очистки воды // Учеб. пособие. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - 160 с.

122. Захаров Е.И., Рябчиков Б.Е., Дьяков B.C. Ионообменное оборудование атомной промышленности. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 248 с.

123. Асонов A.M., Волкова К.Р. Деструкция нефтепродуктов, адсорбированных биоминеральным комплексом, в условиях речного дна // Экватек-2006: Материалы седьмого международного конгресса М., 2006. - Ч. 1. -С.359-360.

124. Ковалева Н. Г., Ковалев В. Г. Биохимическая очистка сточных вод предприятий химической промышленности. М.: Химия, 1987. - 166 с.

125. Яковлев С. В., Скирдов И. В. Проблемы биологической очистки сточных вод // Биоценоз в природе и промышленных условиях. 1987.-С.39-47.

126. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.И., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках М.: Стройиздат, 1973. - 223с.

127. Яковлев C.B., Скирдов И.В., Швецов В.Н. и др. Биологическая очистка производственных сточных вод-М.: Стройиздат, 1985.-208 с.

128. Методика проведения технологического контроля работы очистных сооружений городских канализаций / Под ред. канд. техн. наук Болотиной О.Т. М.: Изд. Литературы по строительству, 1971. - 232 с.

Информация о работе

Волкова, Ксения Рифовна
кандидата технических наук
Екатеринбург, 2006
ВАК 25.00.36

Диссертация

Восстановление качества поверхностных вод, загрязненных в результате аварийных сбросов растворенными нефтепродуктами - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы