ФГБОУ ВПО «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» На правах рукописи

ФГБОУ ВПО «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
На правах рукописи
Ахметов Тимур Олегович
МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЧИСТКИ
ЗАРЕГУЛИРОВАННЫХ ВОДОТОКОВ В ЗОНЕ ТЕХНОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ
(НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ЗАПАДА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН)
03.02.08 Экология (в химии и нефтехимии)
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель,
В.Д. Назаров
д.т.н., профессор
Уфа-2015
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………......
4
Глава 1 Очистка природных и сточных вод фильтрованием….………..............................
8
1.1 Классификация зернистых фильтров……………………………………………………..….
8
1.2 Скорое фильтрование через зернистую загрузку………………………………………...….
13
1.3 Фильтрующие зернистые материалы для очистки природных и сточных вод……………
16
1.4 Фильтровальные установки с зернистой загрузкой для очистки природных и сточных
вод……………………………………………………………………………………………….….
24
Глава 2 Объекты и методы исследования………………………………………………...…..
46
2.1 Объекты исследования………………………………………………………………………...
46
2.2 Методы исследования…………………………………………………………………………
47
2.2.1 Понятие геохимического барьера……………………………………………...…….
47
2.2.2 Методика очистки воды фильтрованием в геохимическом барьере………………
48
2.2.3 Методика определения содержания загрязняющих веществ в природных водах..
50
Глава 3 Мониторинг водной среды и источников водоснабжения в зоне влияния
промышленности северо-запада Республики Башкортостан………………………….…...
54
3.1 Мониторинг водных объектов в России…………………………………………………......
54
3.2 Краткая характеристика промышленности северо-запада РБ….……………………..…...
56
3.3 Государственный мониторинг водной среды в зоне влияния промышленности
северо-запада РБ…………………………………………………………………………………..
59
3.3.1 Мониторинг водной среды ФГБУ «Башкирское УГМС»………………………..…
61
3.3.2 Мониторинг водной среды ФГУ МВО БУ………………………………….…….…
65
3.3.3 Мониторинг водной среды МУП «Нефтекамскводоканал»..………………………
73
3.4 Ведомственный мониторинг водной среды ОАО АНК «Башнефть» на территории
Арланского нефтяного месторождения………………………………………………...………..
77
3.5 Влияние промышленности северо-запада РБ на экологию водных объектов………….…
88
Глава 4 Экспериментальная очистка вод на модели геохимического барьера………….
99
4.1 Очистка от хлоридов…………………………………………………………………..………
99
4.2 Очистка от сульфатов……………………………………………………………….….……..
101
4.3 Очистка от железа……………………………………………………………..………..…….
102
4.4 Очистка от марганца…………………………………………………………………….…….
105
4.5 Очистка от меди…………………………………………………………………………….…
109
4.6 Очистка от нефтепродуктов……………………………………………………………....….
111
4.7 Очистка от сульфидов…………………………………………………………………...…..
113
3
4.8 Очистка от йода………………………………..………………………………………..…….
116
4.9 Комплексная очистка и анализ ее эффективности………..………………………………...
119
Глава
5
Разработка
технологической
схемы
восстановления
качества
зарегулированных водотоков в зоне техногенного влияния ……………………………… 121
5.1 Математический анализ процесса очистки на модели геохимического барьера…………. 121
5.2 Технологическая схема восстановления качества зарегулированных водотоков
в зоне техногенного влияния ……………….……………………..………………..……………. 130
5.3 Расчет основных характеристик геохимического барьера для р.Кунь…………………….
134
5.4 Экономическая эффективность технологической схемы восстановления качества
зарегулированных водотоков в зоне техногенного влияния…………………………………… 138
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ...............................................................................................................
144
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ……………………...……. 145
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………....
147
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………………………….. 164
4
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
темы
исследования.
В
районах
развитой
промышленности
происходит загрязнение водных объектов ионами металлов, хлоридами, сульфатами,
сульфидами, нефтепродуктами, йодом, бромом. Это объясняется тем, что эксплуатация
нефтяных месторождений ведется с поддержанием пластового давления заводнением пластов,
а также влиянием сточных вод промышленных предприятий. В процессе нагнетания воды
в пласты под высоким давлением происходит утечка высокоминерализованной воды за счет
негерметичности затрубного пространства и ее смешение с пресной водой подземных и
поверхностных водных объектов. Аналогичная картина возникла в районах добычи и
обогащения полезных ископаемых. При этом многие водные объекты являются источниками
питьевого водоснабжения.
Кроме того, хорошо известно влияние центральной и южной промышленной зоны РБ
на водную среду, но не обращается внимание на экологическую обстановку Северо-Западного
промышленного узла в районе водных объектов Нижнекамского водохранилища.
Степень разработанности темы исследования. Вопросы очистки нефтесодержащих
вод рассматривались в работах Адельшина А.Б., Аксенова В.И., Апельцина Э.И., Аюкаева Р.И.,
Доломатова М.Ю., Журбы М.Г., Криштула В.П., Кульского Л.А., Краснобородько И.Г.,
Ласкова Ю.М., Ли А.Д., Матова Б.М., Минца Д.М., Назарова В.Д., Перевалова В.Г.,
Позднышева Г.Н., Рогова В.М., Рулёва Н.Н., Серпокрылова Н.С., Смирнова В.И.,
Стрелкова А.К., Тронова В.П., Тронова А.В., Фесенко Л.Н., Фоминых А.М., Швецова В.М.,
Яковлева С.В. и др. Все существующие методы и технологии очистки нефтесодержащих вод
имеют ряд недостатков: сложные и дорогостоящие конструктивные решения, необходимость
применения оборудования с большими затратами электроэнергии, ограниченное применение.
Актуальной остается задача разработки доступных устройств для очистки воды
от нефтепродуктов, металлов, хлоридов, сульфатов и ряда других загрязнителей, позволяющих
с минимальными экономическими затратами производить их эффективную очистку.
Целью данной диссертационной работы является оценка техногенного влияния
на качество водных объектов северо-запада Республики Башкортостан и разработка способа
очистки вод зарегулированных поверхностных водотоков.
Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:
5
1. Провести обзор существующих методов очистки природных и сточных вод
фильтрованием;
2. Дать оценку масштабам техногенного влияния на качество водных объектов северозапада Республики Башкортостан на основе комплексного анализа результатов мониторинга
водной среды и источников водоснабжения в зоне влияния промышленности северо-запада РБ
с выявлением трендов повышения уровня загрязненности;
3. Разработать конструкцию и провести эксперименты по очистке загрязненной воды
на модели геохимического барьера;
4. Разработать технологию по улучшению качества воды зарегулированных водотоков
в районах развитой промышленности;
5. Оценить экономическую эффективность разработанной технологии.
Научная новизна:
1. Комплексный анализ и обобщение материалов водного мониторинга различных
ведомств и организаций выявили географические очаги загрязнения и тренды увеличения
степени загрязнения поверхностных и подземных вод на северо-западе РБ по нефтепродуктам,
фенолам, хлоридам, сульфатам, железу, марганцу, меди, цинку, никелю, БПК, ХПК;
2. В результате математического моделирования получены уравнения регрессии,
описывающие зависимость степени очистки воды в геохимическом барьере от заданных
условий (скорость фильтрования воды, протяженность барьера, начальная концентрация
загрязняющего вещества);
3. По итогам проведенных экспериментов доказано, что при оптимальных условиях
эффективность очистки воды в геохимическом барьере от железа, марганца, меди, сульфидов и
йода составляет более 99%; от хлоридов и нефтепродуктов – 95-96%; от сульфатов – 89%;
4. В ходе экспериментов было доказано, что воздействие силовых полей вследствие
применения возобновляемых источников энергии в геохимическом барьере при оптимальных
условиях позволяет получить дополнительный (до 30%) эффект очистки от загрязняющих
веществ (тяжелых металлов, нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов, сульфидов и т.д.);
5. Предложен инновационный способ очистки вод зарегулированных водотоков
посредством геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного кальцита
с использованием возобновляемых источников энергии от характерных для районов развитой
промышленности загрязнителей;
6
6.
На
основании
классификации
проведенных
геохимических
барьеров
исследований
А.И.
предложено
Перельмана
в
существующей
подразделять
техногенные
геохимические барьеры на классы по их способности к регенерации.
7. Предложено включить дополнительные приоритетные загрязняющие вещества
(сульфиды, сероводород, бор, бром, йод) в текущую программу наблюдений ФГУ МВО БУ
за состоянием водных объектов Нижнекамского водохранилища.
Практическая значимость работы:
1. Разработана конструкция геохимического барьера для очистки зарегулированных
водотоков
от
характерных
для
районов
развитой
промышленности
загрязнителей
(нефтепродуктов, тяжелых металлов, хлоридов, сульфатов, сульфидов);
2. Разработанный способ очистки природных водотоков в регионах развитой
промышленности
посредством
геохимического
барьера
с
зернистой
загрузкой
из силицированного кальцита рекомендован ООО «ГеоВектор» к внедрению в состав
природоохранных и водоохранных мероприятий при разработке проектной документации
на строительство новых или реконструкцию существующих сооружений, пересекающих
водные объекты;
3. Разработанное при участии соискателя методическое пособие «Очистка природных и
сточных вод фильтрованием с применением электрохимических систем» для студентов
специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» используется в лабораторных и
практических занятиях по дисциплине «Водоснабжение и водоотведение в нефтедобывающей и
нефтеперерабатывающей промышленности».
Методология и методы исследований. В диссертации осуществлено обобщение
сведений,
содержащихся
в
научно-технической
и
патентной
литературе.
Проведены
лабораторные исследования и испытания модели геохимического барьера с применением
современных математических методов моделирования и обработки экспериментальных данных.
Применены общепринятые методики для расчета технико-экономической эффективности
применения
разработанного
устройства.
Химический
анализ
проб воды
выполнялся
в аттестованной лаборатории Центра гигиены и эпидемиологии Управления Роспотребнадзора
по РБ, Федерального государственного бюджетного учреждения по мониторингу водных
объектов бассейна рек Белой и Урала (ФГУ МВО БУ), ОАО «Башкоммунводоканал».
Результаты экспериментов обработаны с применением методов математической статистики.
Автор выносит на защиту:
7
•
Тренды
увеличения
степени
загрязнения
поверхностных
и
подземных
вод
на северо-западе РБ;
•
Уравнения
регрессии,
описывающие
зависимость
степени
очистки
воды
в геохимическом барьере от заданных условий;
• Предложение по включению дополнительных приоритетных загрязняющих веществ
(сульфиды, сероводород, бор, бром, йод) в текущую программу наблюдений ФГУ МВО БУ
за состоянием водных объектов Нижнекамского водохранилища;
•
Конструкцию
геохимического
(геоэлектрохимического)
барьера
для
очистки
природных зарегулированных водотоков в районах развитой промышленности;
• Технологию очистки зарегулированных водотоков в геохимическом барьере.
Степень
достоверности
результатов
подтверждается
большим
количеством
проведенных в лабораторных условиях экспериментальных исследований по очистке воды
от характерных для районов промышленных предприятий загрязнителей с использованием
утвержденных методик анализа, высокоточных приборов и оборудования. Химический анализ
проб воды выполнялся в аттестованных лабораториях Центра гигиены и эпидемиологии
Управления Роспотребнадзора по РБ, ФГУ МВО БУ, ОАО «Башкоммунводоканал». Результаты
экспериментов обработаны с применением методов математической статистики.
Апробация результатов. Основные результаты работы доложены и обсуждены
на Всероссийской научно-практической конференции «Малоотходные, ресурсосберегающие
химические технологии и экологическая безопасность» (г.Стерлитамак, 21-22.11.2013),
X-й Международной научно-технической конференции «Наука, образование, производство
в решении экологических проблем» («Экология-2013», г.Уфа, 15.10.2013), Международной
научно-технической конференции «Защита окружающей среды от экотоксикантов» (г.Уфа,
14-15.04.2014), Международной научно-практической конференции «Региональные проблемы
водопользования
в
изменяющихся
климатических
условиях»
(г.Уфа,
11-12.11.2014),
V-й Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых
ученых «Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды» (г.Уфа,
20-21.11.2014).
Публикации по результатам исследований. По теме диссертации опубликовано
17 работ в научных журналах и различных сборниках, в том числе 5 статей в журналах,
рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 163 листах
машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка сокращений,
библиографического списка литературы из 232 наименований. Содержит 60 рисунков,
36 таблиц и 14 приложений.
8
ГЛАВА 1 ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД ФИЛЬТРОВАНИЕМ
1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕРНИСТЫХ ФИЛЬТРОВ
Фильтрованием
называют
процесс
разделения
суспензий
и
эмульсий
с использованием пористых перегородок или зернистых слоев, которые задерживают
диспергированную фазу и пропускают жидкость. В практике очистки сточных вод используют
следующие процессы фильтрования: фильтрование через фильтровальные перегородки,
фильтрование через зернистые слои, микрофильтрация, фильтрование эмульгированных
веществ [1].
В целом, ввиду большого разнообразия фильтрующих материалов, можно отметить, что:
● принципиальные конструкции фильтров в настоящее время, в основном, определены,
и разнообразные конструктивные решения базируются на использовании классических
элементов этих сооружений;
● наиболее перспективным направлением является дальнейшее совершенствование
конструкций фильтрующих загрузок на основе применения эффективных фильтрующих
материалов и современных представлений о процессе осветления воды фильтрованием;
●
существует
большое
разнообразие
загрузок
по
материалу
и
показателям
фильтрующего слоя. Технологические параметры фильтров определяют, как правило,
по аналогии или подбором, а не из условий оптимальности режима. При определении
показателей
фильтрующего
слоя
зачастую
руководствуются
эксплуатационными
соображениями;
● значительный эффект достигается при использовании плотных фильтрующих
материалов
с
развитой
геометрической
структурой.
Такие
материалы
являются
универсальными по поверхностным свойствам, по применению, по эксплуатационным и
технологическим показателям, поскольку могут быть использованы во всех типах зернистых
фильтров,
сохраняя
первоначальные
значения
этих
показателей
при
длительной
производственной эксплуатации;
● в качестве обобщающего показателя процесса осветления воды фильтрованием
следует использовать грязеемкость фильтра. Этот показатель является наиболее универсальным
и простым, включающим основные параметры процесса: степень осветления воды, скорость
9
фильтрования и продолжительность фильтроцикла. Грязеемкость целесообразно использовать
при сопоставлении сооружений, работающих в аналогичных условиях;
● перспективными, но требующими дальнейшей разработки и исследований, являются
контактные осветлители;
● одним из основных направлений по совершенствованию технологии осветления воды
фильтрованием следует считать интенсификацию работы существующих сооружений за счет
рационального конструирования фильтрующих загрузок на технологической основе. Первым
шагом к этому является применение эффективных фильтрующих материалов [1].
Поскольку
задержание
взвешенных
и
коллоидных
частиц
происходит
на поверхности зерен фильтрующей загрузки, а накопление осадка − в ее межзерновом
пространстве,
то
эффективность
фильтрующего
материала
предложено
определять
по показателям его геометрической структуры: удельной поверхности и межзерновой
пористости [2], а получение материала с высокими технологическими свойствами следует
осуществлять дроблением соответствующего сырья [3].
Современные эффективные фильтрующие материалы обеспечивают повышенную
грязеемкость фильтрующего слоя по показателям удельной поверхности и межзерновой
пористости. Их применение позволяет осуществлять ламинарную фильтрацию при более
высоких, чем на кварцевом песке и антраците, скоростях.
Таким образом, общий анализ и сравнение современных фильтрующих материалов
позволяют сделать следующие выводы [4]:
● в настоящее время предложено значительное количество фильтрующих материалов
с большим разнообразием свойств и показателей;
● выбор и применение фильтрующих материалов происходит на эмпирической основе и
в ряде случаев без достаточного изучения и технико-экономического обоснования;
● наличие значительного количества фильтрующих материалов с разнообразными
технологическими и экономическими показателями говорит о необходимости единого научнообоснованного подхода к этому вопросу;
● выбор и оценка фильтрующих материалов подразумевает комплексный подход
с учетом совокупности всех факторов, включая объем водопотребления в различных отраслях
промышленности;
10
● наиболее распространены и исследованы современные фильтрующие материалы
из дробленого керамзита и дробленых горелых пород, по этим материалам накоплен
значительный инженерный опыт;
● современные фильтрующие материалы в большинстве своем являются материалами
с высокой грязеемкостью, что дает возможность осуществлять осветление фильтрованием
природных мутных и высокомутных вод, промышленных сточных вод, содержащих
механические примеси, нефтепродукты и другие загрязнения.
В зависимости от свойств задерживаемых частиц и используемых фильтрующих
материалов процесс фильтрования может включать один или более из следующих трех
механизмов: отложение, фиксацию, отрыв [4].
1. Механизмы отложения бывают двух типов: механическое задержание фильтруемого
материала и отложение взвешенных частиц в порах.
2. Механизмы фиксации − фиксирование частиц на поверхности фильтрующего
материала обусловлено малыми скоростями движения жидкости, молекулярными силами и
силами адсорбции.
3. Механизмы отрыва − в процессе фильтрации происходит уменьшение порового
пространства фильтрующего материала вследствие осаждения частиц, поэтому скорость потока
возрастает и его характер может измениться от ламинарного к турбулентному. Задержанные
загрязнения могут частично отрываться и перемещаться потоком глубже в тело загрузки и даже
выноситься с фильтратом.
Медленное
фильтрование
используют
с
целью
очистки
поверхностных
вод
без предварительной коагуляции или отстаивания. Коллоидные вещества коагулируются
ферментами водорослей и микроорганизмов, которые задержаны фильтром (биологическая
пленка). Однако оно эффективно только при незначительном содержании взвешенных веществ
и микрозагрязнений (фенолов, детергентов, пестицидов), а также при поддержании низкой
конечной скорости фильтрования.
В процессе скорого фильтрования биологические процессы практически не играют роли
в очистке. Основные способы: прямое фильтрование без реагентной обработки осветляемой
воды; фильтрование с коагулированием воды на фильтре без предварительного отстаивания;
фильтрование после коагулирования и отстаивания воды [4].
11
В рамках данной диссертационной работы наибольший интерес представляет прямое
фильтрование
без
реагентной
обработки
осветляемой
воды
через
зернистые
слои.
Ниже приводится более детальная характеристика зернистых фильтров.
Фильтры с зернистой загрузкой бывают [5]:
1. По технологическому назначению − для очистки природных вод и для очистки
сточных вод.
Кроме осветления,
с помощью зернистых фильтров осуществляют
умягчение
(ионообменные зернистые фильтрующие материалы), фторирование (флюоритовый песок),
обесфторивание (гранулированные окислы алюминия Аl2O3) и стабилизацию воды (мраморная
крошка).
2. По направлению движения потока воды при фильтровании − одно-, двух- и
многопоточные; с вертикальным, горизонтальным и радиальным направлением потока воды.
В современных фильтрах с зернистой загрузкой, применяемых в практике водоочистки,
диапазон по скорости фильтрования весьма велик (от 0,1 м/ч до 100 м/ч и более).
В предлагаемой классификации зернистые фильтры разделяются на медленные (0,1-0,5 м/ч),
полускорые (0,5-3,0 м/ч), скорые (3,0-25,0 м/ч) и сверхскорые (>25,0 м/ч).
3. В зависимости от обеспечения напора, создаваемого после очистки − безнапорные,
напорные и комбинированные.
По условиям автоматизации управления работой фильтров они могут быть оборудованы
системами
электро-, гидро-,
пневмо-
или
комбинированной
автоматики.
Небольшие
фильтровальные установки могут управляться с помощью задвижек с ручным приводом.
4. По виду загрузок − с тяжелыми зернистыми (плотность зерен которых больше
плотности воды) и с плавающими загрузками, которые способны пребывать неограниченное
время в воде в плавающем состоянии.
К
первым
относятся
фильтры
с
кварцевой
и
антрацитовой
загрузкой,
с загрузками из дробленого и недробленого керамзита, горелых пород, вулканических шлаков,
активированного угля, мраморной крошки, ионообменных природных и искусственных
зернистых материалов.
Ко второй группе относятся фильтры с пенополистирольной гранулированной загрузкой.
В качестве плавающих или полуплавающих фильтрующих материалов могут также
12
применяться
замкнутоячеистые
водонепроницаемые
гранулы
шунгизита,
стеклопора,
гранулированных шлаков, дробленые отходы от пенопластовых плит и им подобные.
Все фильтрующие материалы могут иметь инертную (химически неактивную), активную
и модифицированную поверхность.
Различают мелкозернистую (d = 0,2-0,4 мм), среднезернистую (d = 0,4-0,8 мм),
крупнозернистую (d = 0,8-1,5 мм) загрузки и поддерживающие слои (d = 2,0-16,0 мм).
Промывка загрузки зернистых фильтров может быть: со взрыхлением загрузки водой;
водовоздушная со взрыхлением фильтрующего слоя; воздушная без взрыхления фильтрующего
слоя; промывка загрузки медленных фильтров с механическим или гидравлическим
взрыхлением верхнего слоя и последующим гидросмывом задержанных загрязнений;
комбинированная (верхняя и нижняя) промывка.
5. По способу устройства и расположения загрузок внутри корпуса − с однослойной,
многослойной и многоярусной загрузками.
6. В конструктивном плане фильтры можно классифицировать по конструкциям
дренажных
и
сборно-распределительных
систем,
материалу
корпуса,
технологии
изготовления или строительства фильтров.
По обеспечению равномерности распределения и сбора воды по площади фильтра все
сборно-распределительные системы разделяют на системы малого сопротивления, большого
сопротивления, с горизонтальной компенсацией, отводом промывной воды по желобам,
с низким отводом промывной воды. Конструктивно системы для сбора и распределения
промывной и отфильтрованной воды могут быть выполнены в виде дырчатых или щелевых
стальных, чугунных, асбестоцементных и пластмассовых труб или лотков, а также в виде
бетонных, железобетонных или полимербетонных пористых дренажных плит.
Дренажные системы из непористых плит оборудуются специальными щелевыми
водяными или водо-воздушными колпачками.
Корпуса напорных зернистых фильтров изготавливают стальными с внутренним
антикоррозионным
покрытием.
Большие
производственные
фильтры
строят
обычно
из монолитного или сборного железобетона. Небольшие установки могут быть изготовлены
из крупных труб [5].
В качестве фильтрующих материалов применяют недробленый и дробленый керамзит,
горелые породы, доменные и вулканические шлаки, шунгизит, аглопориты, синтетические
13
гранулированные смолы [5]. Также находят применение гравий, песок, дробленый антрацит,
кварц,
фарфор,
керамическая
крошка,
хворост,
волокнистые
слои
из
асбестов,
хлопчатобумажных и полимерных волокон, ткани из натуральных и синтетических материалов,
сетки из металлических и синтетических нитей, пористые перегородки из кварца, шамота и
других материалов [6]. В отдельных случаях в качестве фильтрующих материалов известно
применение дробленых косточек вишен и слив, гранул из измельченных отработанных
автомобильных шин и др. [5].
При необходимости устранения из воды неприятных привкусов и запахов применяют
активированный
уголь.
Из
активных
фильтрующих
материалов
широко
применяют
сульфоуголь, искусственные катиониты, аниониты, мраморную крошку и магмомассу,
используемые для умягчения, обессоливания и стабилизационной обработки воды. Применяют
также диатомиты, представляющие собой аморфный кремний [5].
1.2 СКОРОЕ ФИЛЬТРОВАНИЕ ЧЕРЕЗ ЗЕРНИСТУЮ ЗАГРУЗКУ
При
пропуске
воды
через
слой
зернистого
материала
в
зависимости
от заряда и соотношения размеров примесей воды и зерен фильтрующей загрузки может
происходить три вида фильтрования: 1) задержание примесей на поверхности фильтрующего
слоя (пленочное фильтрование); 2) задержание примесей в порах фильтрующего слоя
(объемное фильтрование); 3) одновременное образование примесями пленки и их отложение
в порах загрузки. В основном, на современных фильтрах пленка не образуется и примеси
вместе с водой проникают в толщу фильтрующего слоя, при этом глубина проникновения
загрязнений в толщу загрузки тем больше, чем больше скорость фильтрования, крупнее зерна
фильтрующего слоя и чем меньше размеры частиц взвеси, извлекаемых из воды [7].
К конструкциям зернистых фильтров предъявляют следующие основные требования:
-
фильтрация
должна
идти
в
направлении
убывающей
крупности
загрузки
с целью предотвращения образования малопроницаемого и трудноразрушаемого при промывке
пленок осадка на поверхности загрузки;
- необходима интенсивная промывка загрузки, обеспечивающая максимальное удаление
загрязняющих веществ из загрузки;
- фильтры должны обладать малой чувствительностью к колебаниям качества воды и
расхода;
14
- фильтрующий материал должен иметь высокую прочность и химическую стойкость,
а также минимальную стоимость при прочих равных физико-химических свойствах [6].
Скорое фильтрование через зернистые материалы является одним из основных
процессов очистки воды. Согласно классификации примесей воды по их фазово-дисперсному
состоянию, предложенной Кульским Л.А., фильтры применяются для задержания взвешенных
и коллоидных частиц (веществ, относящихся к I и II группам примесей воды),
а также загрязнений молекулярной и ионной степени дисперсности (III и IV группы),
которые целесообразно переводить во взвешенное и коллоидное состояние для их
последующего извлечения, например, при обезжелезивании и деманганации, обесфторивании
и обескремнивании подземных вод. Таким образом, фильтрование через зернистые загрузки
можно использовать для удаления всех четырех групп примесей воды, поэтому оно широко
применяется в технологии водоподготовки как завершающий процесс, а во многих случаях −
и как единственный способ разделения суспензий, обеспечивающий высокую степень очистки
воды до требований стандартов [8].
Среди сооружений, обеспечивающих удаление взвешенных и коллоидных примесей,
скорые фильтры характеризуются наибольшей производительностью, так как скорость
прохождения воды через зернистую грузку обычно принимается от 5 до 12-15, а в некоторых
случаях даже и до 25-30 м/ч. Скорость фильтрования устанавливают в зависимости от качества
исходной воды, технологии ее обработки перед подачей на фильтры, типа фильтровальной
установки и крупности зерен сыпучего материала. Кроме того, в практике водоочистки
фильтры зарекомендовали себя как достаточно простые устройства, отличающиеся высокой
надежностью в эксплуатации, которыми легко управлять, обеспечив их полную автоматизацию.
В результате многочисленных проведенных работ произошло значительное расширение
области применения фильтровальных сооружений. Так, в ряде случаев оказалось возможным
отказаться от малопроизводительных отстойников и сложных в эксплуатации осветлителей
со взвешенным слоем осадка, занимающих большие площади, и заменить их компактными
установками − прямоточными фильтрами, что позволило на 30-40% снизить капитальные
затраты и обеспечить уменьшение эксплуатационных расходов, тем самым значительно снизить
себестоимость очистки воды.
Таким образом, в зависимости от принятой технологической схемы фильтровальные
сооружения могут использоваться в комплексе традиционных двухступенчатых сооружений
(после отстойников или осветлителей со взвешенным слоем осадка), т.е. в качестве второй
ступени осветления воды, и в схемах безотстойного (прямоточного) фильтрования,
15
как самостоятельные сооружения. Принцип прямоточного фильтрования реализуется в таких
сооружениях, как контактные осветлители (или «русские фильтры»), многослойные фильтры,
контактные фильтры (конструкции КФ-1 − КФ-5), двухступенные фильтры. Последние названы
так для того, чтобы не путать их с указанными выше двухступенчатыми сооружениями
(отстойники-фильтры).
Особенностью прямоточного фильтрования является то, что процесс осветления
и обесцвечивания осуществляется не в свободном объеме воды, а непосредственно
в межзерновом пространстве зернистой загрузки, а также на межфазных поверхностях
суспензии и зерен фильтрующего материала. Обычные однослойные фильтры с неоднородной
по крупности кварцево-песчаной загрузкой и направлением потока воды сверху вниз не всегда
могут обеспечить необходимую продолжительность полезной работы сооружений между
промывками (длительность фильтроцикла). Это связано с неравномерностью распределения
загрязняющих веществ по толщине фильтра, что вызывает быстрое заиление и стремительный
рост потери напора в верхних слоях фильтрующего материала, следствием чего являются
короткие фильтроциклы [8].
Скорые фильтры с многослойной загрузкой из различных фильтрующих материалов
позволяют использовать нисходящий поток очищаемой воды и при этом избежать
неравномерного распределения загрязняющих веществ по высоте зернистого слоя за счет
фильтрования в направлении убывающей крупности зерен. Однако сложность эксплуатации
многослойных фильтров заключается в необходимости тщательной сортировки фильтрующих
материалов по их гранулометрическому составу и плотности для того, чтобы зернистые слои
во время промывки обратным током промывной воды не смешивались. Для нижних слоев
в этих сооружениях используют материалы с высокой удельной плотностью, такие как
гранодиорит, гранит, габбродиабаз, пиролюзит, гранат, шлаки.
Кроме того, существенным недостатком является то, что при применении антрацитовой
или керамзитовой загрузок нельзя проводить водо-воздушную регенерацию в направлении
промывного
потока
снизу
вверх
во
избежание
выноса
фильтрующего
материала
из надзагрузочного пространства фильтра.
Общим недостатком всех фильтров прямоточного фильтрования является то, что они
плохо справляются с повышенными грязевыми нагрузками на них.
Фильтры могут работать при значительных нагрузках − в связи с тем, что высокое
качество фильтрата требуется только после последней ступени очистки, а это позволяет
максимально использовать грязеемкость первой, а также промежуточных ступеней фильтров
16
до
практически
полного
исчерпания их
задерживающей
способности.
Кроме
того,
в сооружениях многоступенного фильтрования может быть реализован принцип проведения
процесса в направлении убывающей крупности зерен загрузки с применением различных
фильтрующих материалов на отдельных ступенях. При этом преодолеваются недостатки
многослойных фильтров, поскольку на первой ступени осуществляется фильтрование через
однородную крупнозернистую загрузку, на второй − через однородный фильтрующий материал
меньшей
крупности,
на
третьей
−
через
однородную
мелкозернистую
загрузку.
Этим исключается смешение фильтрующих слоев и унос мелких зерен при проведении
взрыхления и регенерации зернистых загрузок фильтров [8].
Применение новых фильтрующих материалов позволяет существенно увеличить
продолжительность работы фильтров между промывками, а также снизить потери напора
в зернистом слое. Пористые загрузки с развитой удельной поверхностью и большой
межзерновой пористостью обеспечивают значительное повышение грязеемкости прямоточных
фильтров. Сочетание материалов с большой межзерновой пористостью на начальном этапе
фильтрования и высокоэффективных сорбентов на заключительном этапе позволяет не только
существенно увеличить грязеемкость прямоточных фильтров, но и извлечь из воды
взвешенные, коллоидные и молекулярно-растворенные примеси [8].
1.3 ФИЛЬТРУЮЩИЕ ЗЕРНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И
СТОЧНЫХ ВОД
Комплексная
очистка.
В
1960-х
гг.
наметился
повышенный
интерес
к новым фильтрующим материалам, что было вызвано необходимостью найти равноценную
замену дефицитному кварцевому песку Волгоградского карьера. В числе первых были
дробленый керамзит и дробленые горелые породы. Затем были предложены дробленый и
недробленый шунгизит, вулканические и доменные шлаки, гранодиорит, цеолиты, гранитные и
базальтовые пески, аглопорит, синтетические материалы и другое [9].
Новым и перспективным сорбционным материалом был признан природный минерал
шунгит
(докембрийские
горные
породы,
насыщенные
углеродным
веществом
в некристаллическом состоянии) [10]. Высокая сорбционная емкость и способность
к умягчению шунгита привлекательны для его использования на финальной стадии очистки,
однако ситуацию осложняет его низкая механическая прочность и слабая изученность причин
проявления различными образцами минерала большого разброса в свойствах.
17
По данным исследований, выполненных во Всероссийском научно-исследовательском
институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского по эффективности шунгит проигрывает
активированному углю на первом этапе фильтрации, в течение первых 25 часов, в дальнейшем
шунгит начинает очищать воду с более высокой и постоянной скоростью. Это объясняется
каталитическими свойствами шунгита, способного каталитически окислять сорбируемые на его
поверхности органические вещества. Шунгит адсорбирует на своей поверхности до 95%
загрязнителей, включая хлорорганические соединения, фенолы, диоксины, тяжелые металлы,
радионуклиды и прочее, устраняет мутность и цветность воды и придает воде хорошие
органолептические качества, одновременно насыщая ее микро- и макроэлементами [11].
В числе новых современных фильтрующих материалов – отходы производства
гранитного
щебня
(гранитная
крошка),
полученная
путем
отсева
мелких
фракций
на горнодобывающих карьерах [12]. Анализ работы контактных осветлителей на Волховской
водопроводной станции г.Санкт-Петербург, загруженных различными материалами (гранитной
крошкой, кварцевым песком предприятия «Гора Хрустальная» и традиционным песком карьера
«Погра») при равных условиях показал, что наиболее эффективен контактный осветлитель
с гранитной крошкой [13].
Большие запасы и относительно малая стоимость цеолита Холинского месторождения
в Бурятии делают целесообразным его применение в качестве загрузки осветлительных
водоочистных фильтров [14]. Это плотная мелкозернистая крошка фракции 0,5-3,0 мм серого,
светло-серого, желто-серого цвета; содержание клиноптилолита − не менее 60%. Цеолит
обладает достаточно высокими технологическими показателями за счет высокой межзерновой
пористости, что позволяет увеличить продолжительность фильтроцикла, сократить расход воды
на промывку фильтров, упростить эксплуатацию сооружений для очистки воды и обработки
промывных вод.
Предложен способ получения каталитически активного зернистого фильтрующего
материала [15], который включает дробление и сортировку горелой породы с получением
фракции 0,5-2,0 мм, пропитку породы вначале раствором марганцево-кислого калия, а затем
раствором железного купороса с образованием на поверхности горелой породы оксидов
марганца, причем после пропитки раствором марганцево-кислого калия осуществляют сушку
при 150-200°С и охлаждают материал до комнатной температуры, и после пропитки раствором
железного купороса также осуществляют сушку при 150-200°С.
18
Одним из механических фильтрующих материалов является «PUROLAT-стандарт» [16],
который производится из высококачественных низкозольных антрацитов. Он в 1,5-2 раза
эффективнее обычных фильтрующих антрацитов.
Инновационной разработкой в области очистки различных по назначению и степени
загрязнения вод от взвешенных веществ является фильтр Полимерный [17]. Загрузка выполнена
в виде легкосжимаемых шариков диаметром около 45 мм. Синтетическое волокно,
применяемое для производства этих шариков, имеет высокую пористость, обеспечивая
большую степень очистки в широком диапазоне концентраций и размеров удаляемых частиц.
Кроме того, данный материал устойчив к износу при неоднократной реактивации, что даёт
возможность его использовать бессменно в течение 10-15 лет.
Сорбционно-фильтрующая загрузка для комплексной очистки воды [18] содержит
низкоосновной анионит, импрегнированный гумусовыми веществами, уголь или песок,
инертный полимерный материал с плотностью не выше плотности других компонентов
загрузки, сильнокислотный катионит в Na- и/или К-форме, а также низкоосновной анионит,
импрегнированный железом, и высокоосновной анионит. Массовая доля каждого компонента
в загрузке: песок и инертный полимерный материал – по 4-6% каждый; собственно
низкоосновной анионит; низкоосновной анионит, импрегнированный гумусовыми веществами;
высокоосновной анионит; низкоосновной анионит, импрегнированный железом − 0,2-15%
каждый; сильнокислотный катионит − остальное.
Для очистки сточных вод предложен фильтрующий материал, в составе которого
дефекат, термообработанный при 450-600°С (35-80% массы), и песок (20-65%) [19].
Предложен
сорбирующе-фильтрующий
материал,
содержащий
мелкодисперсные
сорбенты в виде частиц термоактивированного бентонита в Ag-форме и термоокисленного
торфа в матрице из волокнистого материала, преимущественно углеродного [20].
Особый интерес представляют недорогие эффективные методы очистки сточных вод,
к которым относится сорбционный. Дополнительное снижение стоимости осуществления
метода достигается при использовании сорбентов на основе отходов производств. Данной
проблеме посвящены многие работы российских и зарубежных исследователей [21].
Использование древесных опилок для очистки сточных вод хотя и не является новым
методом очистки,
но
перспективно
из-за
низкой
стоимости
проведения
метода и
многотоннажности данного отхода производства [22]. При изучении сорбционной емкости
опилок, образующихся при обработке различных пород деревьев (ели, ивы, осины,
19
обыкновенной сосны, платановидного клена, повислой березы, дуба, ясеня и др.),
экспериментально доказано, что наилучшей сорбционной емкостью обладает древесина
с низкой плотностью и средней влажностью (плотность ели, ивы, осины, сосны 650 кг/м3).
Для повышения сорбционной емкости предлагают различные способы модификации этих
сорбентов: температурную обработку при 100-300°С, при которой сорбция возрастает
на 22-28%; гидрофобизацию парафином, выделяемым из нефтешламовых отходов.
Сорбент на основе древесных опилок для очистки сточных вод от ионов тяжелых
металлов, предложенный в работе [23], получали следующим образом. Опилки предварительно
обрабатывали в растворе трехзамещенного фосфорно-кислого натрия концентрацией 2-8 г/дм3
в течение 10 ч. Образующийся осадок подвергали фильтрации, промывке и сушке, в результате
чего получали порошок, который применяли в качестве сорбента для ионов тяжелых металлов.
ООО
«Метакс»
(г.Санкт-Петербург)
и
Санкт-Петербургский
государственный
технологический институт при производстве сорбентов серии «Целлесорб» использовали
различные отходы целлюлозно-бумажного, деревообрабатывающего, ткацкого производств и
производства химических волокон [24].
Для увеличения сорбционных свойств рисовой лузги и шелухи гречихи ученые
Казанского государственного технологического университета предлагают
использовать
специальную плазменную обработку [25], при которой сорбент нагревается в высокочастотном
плазмотроне в среде инертного газа. Эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов
с помощью модифицированных таким способом сорбентов достигает 99%. Плазменный сгусток
выжигает водород и часть углерода, которые входят в состав сырья. Металлические
микроэлементы испаряются. Оставшийся углеродосодержащий порошок приобретает высокие
сорбционные свойства активированного угля [25].
В работе [26] использовали гречневую шелуху в сочетании с пенополиуретаном.
Композиционный материал применяли для сорбции нефти, нефтепродуктов и масел. Введение
в материал до 45% шелухи гречихи позволяет получить сорбент с гидрофобными
характеристиками.
В [27] в качестве сырья для изготовления сорбента использовали скорлупу кедровых
орехов. Особенность технологии – получение активированного угля из скорлупы орехов
в атмосфере водяного пара, причем процессы пиролиза и активации протекают одновременно и
совмещены в одном реакторе с внешним обогревом.
20
Исследователи из Малазийского института химических и биоинженерных технологий
предлагают использовать недорогие сорбенты (листья чая и кофе) для очистки сточных вод
от тяжелых металлов (никеля, кадмия, хрома, цинка и свинца), а также устранения мутности
воды [28].
Пакистанские ученые предлагают использовать листья фикуса в качестве сорбента
для очистки сточных вод от органических и неорганических соединений благодаря содержанию
целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина в листьях [29].
В работе [30] изучались процессы сорбции ионов тяжелых металлов из водных
растворов шерстью и отходами валяльно-войлочного производства.
В работе [31] приведены результаты опытов по очистке от ионов цинка короткого
льняного волокна – отхода льнопроизводства.
В Индии в качестве одного из фильтрующих материалов применяется битуминозный
уголь, в Швейцарии – пемза, в Юго-Восточной Азии изучали дробленую кокосовую оболочку и
обожженную рисовую шелуху [32, 33].
Очистка от нефтепродуктов. Удаление из воды нерастворенных нефтепродуктов
до концентраций, равных и больших 1,0-1,2 мг/л, решается благодаря способности
нефтепродуктов к адгезии (прилипанию) к поверхности материала загрузки фильтра за счет
действия силового поля твердой поверхности, контактирующей с водной средой. Для очистки
воды от нерастворенных нефтепродуктов и одновременно от других примесей широко
используют различные природные материалы. Так, кварцевый песок, имеющий только
внешнюю поверхность, обладает достаточно большой плотностью и высокой прочностью,
что позволяет эффективно использовать его в виде частиц размером 0,7-1,2 мм для очистки
воды от нефтепродуктов до 3-5 мг/л при одновременном извлечении из воды минеральных и
органических взвешенных веществ. Снижение концентрации нефтепродуктов у антрацита
больше, чем у песка (до остаточной концентрации 1,5- 2,5 мг/л) за счет угольной поверхности,
создающей при контакте с углеводородами нефти больший потенциал действующих сил [34].
Поровое пространство цеолитов также представлено микропорами, малодоступными
для нефтепродуктов, поэтому в качестве сорбента нефтепродуктов цеолиты не используются.
При использовании торфа в качестве фильтровального материала для удаления
нерастворенных нефтепродуктов возникает возможность загрязнения очищаемой воды
органическими примесями торфа.
21
Из всех природных материалов, изготавливаемых без химической и термической
обработки, выделяется эффективностью многофункциональный угольный сорбент МИУ-С [34].
Достаточно
часто
для
очистки
нефтесодержащей
воды
от
концентраций
5-20 мг/л до 5-6 мг/л предлагаются различные отходы – ватного производства, асбестовых
волокон, птичьего пера и прочие. Эти материалы обычно используются в конструкциях
оборудования без возможности промывки, поэтому имеют одноразовое применение,
что значительно повышает эксплуатационные затраты [34].
Для очистки нефтесодержащих вод до низких концентраций существует много
предложений по различным синтетическим материалам из полипропилена, полиэтилена,
пенополиуретана, полистирола и других с относительно большой поверхностью, в том числе
для удаления нефти с земли и водной поверхности. Синтетические материалы в виде ткани,
например,
мегасорб,
способны
создавать
эффект
коалесценции
(укрупнение
частиц
нефтепродуктов за счет их слипания), вследствие чего могут создать условия для успешного
извлечения нефтепродуктов до 1,5-1,0 мг/л. В фильтрах с пенополиуретановой или
полипропиленовой загрузкой можно ожидать концентрацию нефтепродуктов в фильтрате
5-7 мг/л при поступлении на очистку воды с концентрацией 10-20 мг/л. Для использования
синтетических материалов в качестве сорбентов для очистки воды до концентраций 0,6-0,7 мг/л
в их состав вводится углерод. Чаще всего эти материалы являются одноразовыми;
из-за невозможности регенерации требуется замена через 3-6 месяцев эксплуатации.
Наибольшей сорбционной емкостью обладают активированные угли (АГ-3, АГ-5, БАУ),
однако они не могут использоваться для очистки воды с нефтесодержащими примесями
из-за малой прочности и плотности, поскольку при промывке фильтрующая загрузка выносится
потоком из корпуса фильтра. Стоимость регенерации активированных углей составляет 30-50%
первоначальной
стоимости
материала,
не считая
затрат
на
перегрузку
фильтра
и
транспортировку угля.
При выборе фильтрующих материалов для очистки нефтесодержащих вод нужно
комплексно анализировать ряд показателей:
-
минимальную
концентрацию
нефтепродуктов,
реально
обеспечиваемую
фильтровальной загрузкой;
- капитальные затраты − стоимость фильтрующей загрузки и ее доставку;
- эксплуатационные затраты: длительность работы фильтрующего материала без замены,
условия и стоимость промывки и регенерации, трудоемкость перегрузки, доступность
22
приобретения, а также стоимость фильтрующего материала при его замене, условия и
стоимость утилизации отработанного материала;
- гидравлическое сопротивление в слое фильтрующего материала в процессе
фильтрования;
- возможность одновременно с нефтепродуктами очистить воду от прочих загрязняющих
компонентов, не загрязняя ее дополнительно [34].
Одним
из
способов
решения
проблемы
дешевой
и
эффективной
очистки
нефтесодержащих дождевых сточных вод является использование в качестве фильтрующего
материала торфа. Это связано с тем, что торф обычно образуется в местах, где вода насыщает
или полностью покрывает отмерший растительный материал (на дне болот), т.е. преграждает
доступ кислорода к аэробным бактериям и сильно замедляет скорость разложения
растительных останков. Поэтому торф сохраняет структуру тех растительных волокон,
из которых образовался [35].
Обезжелезивание и деманганация. Для интенсификации процесса удаления из воды
соединений железа и марганца предлагаются специально приготовленные модифицированные
загрузки с нанесенными и закрепленными на их поверхности активными железо-марганцевыми
композициями, которые производятся, в основном, за рубежом. Так, материал BIRM (Clack Со,
США) – это синтетический алюмосиликат с нанесенными на его поверхность соединениями
железа и марганца с высокой пористостью поверхности и малой насыпной плотностью.
Недостатки этого материала: высокая механическая прочность, недостаточная химическая
стойкость по отношению к сероводороду, коллоидной кремневой кислоте, свободной
углекислоте и другим водным примесям [36].
На основе природного известняка и доломита, содержащих карбонаты кальция и магния,
изготавливаются фильтрующие материалы «Магнофилт», «Дамфер» (США)», «МЖФ»
(«Альянас-Нева», г.Санкт-Петербург). Их преимущества – способность корректировать рН
счищаемой воды в сторону его повышения в результате связывания ионов водорода,
образующихся при окислении соединений железа или марганца. Зерна доломита обладают
высокой механической прочностью и поэтому почти не истираются при эксплуатации.
Из глауконитового зеленого песка получают еще один широко распространенный
материал для каталитической фильтрации – Manganese Greensand (Intersand Inc., США).
В процессе приготовления в глауконит вводят оксиды марганца, обладающие высокой
каталитической активностью и дополнительной окисляющей способностью. За счет этого
23
материал способен окислять не только ионы растворенных металлов, но и сероводород
до нерастворимых сульфатов [36].
Предложен метод очистки подземных вод от железа, марганца, сероводорода и других
загрязняющих примесей путем фильтрования с применением в качестве фильтрующей загрузки
активированного
алюмосиликатного
адсорбента
длительного
использования
«Глинт»,
обладающего щелочными свойствами и высокой сорбционной активностью поверхности зерен.
Продолжительность защитного действия расчётного фильтра при высоте загрузки 1,5 м,
среднем диаметре зерна 1,2 мм и скорости фильтрования 6 м/ч составила: для железа – 39 ч,
для марганца – 28 ч, для сероводорода – 3l ч [37].
Предлагается утилизировать отходы горно-обогатительного производства путем их
депонирования в искусственные фильтрующие материалы для очистки природных и сточных
вод от ионов железа. Разработан следующий состав фильтрующего материал (по массовой
доле): отход горно-обогатительного производства − 28-48%; жидкое стекло − 50-65 %;
кремнефтористый натрий − 1,7-2,1 (2,9-4,2 % от жидкого стекла). Во время промывки проскока
железа в фильтрате не наблюдалось. Вода подщелачивалась, железо окислялось, а в случае
с заменой железа на марганец происходило образование гидроксида марганца [38].
В
качестве
фильтрующего
материала
применялись
цеолитсодержащие
туфы
Чугуевского, Анадырского и Пегасского месторождений [39, 40].
Для обезжелезивания природных вод применен фильтрующий материал естественного
происхождения − силицированный кальцит, содержащий в своем составе каталитические
материалы для очистки воды от железа. В его составе соединения кремния, магния и железа,
суммарное содержание которых составляет 0,5-1,6% от общей массы [41, 42]. Материал
позволяет производить корректировку рН, не загрязняя кальцием, т.к. размываемость материала
невелика. Согласно [41] эффект очистки воды от ионов железа зависит от содержания в образце
кремния. В образцах силицированного кальцита содержится в среднем 0,3-0,4% кремния,
в редких случаях – до 0,98% от массы. Минимальное содержание суммы структурообразующих
компонентов следует принимать 0,5% от массы.
Фильтрующий материал для обезжелезивания сточных вод [43] содержит отвальные
хвосты горно-обогатительного производства (50-60% по массе), прокаленные при температуре
800°С в течение 5-6 ч, жидкое стекло (38,3-47,9%) и кремнефтористый натрий (1,8-2,1%).
Обезжелезивающий фильтрующий материал [44] содержит мел (13-36% массы),
пиролюзит (10-33%), жидкое стекло (49,0-52,2%), кремнефтористый натрий (1,8-5,0%).
24
Способ очистки воды от марганца и/или железа [45] заключается в пропускании ее
через фильтрующую загрузку, в качестве которой используют марганцевую руду псиломелан,
служащую одновременно катализатором процесса окисления марганца и/или железа
до малорастворимых оксидов.
С
2002
года
фирмой
«ВИТА
ЭКО»
применяются
системы
очистки
воды
с новыми фильтрующими материалами для обезжелезивания серии АПТ отечественного
производства [46]. АПТ-1 представляет собой модифицированный кварцевый песок,
работающий как катализатор и фильтрующий материал в процессе окисления железа, марганца,
алюминия и т.д. АПТ-2 − модифицированная ионообменная смола с возможностью
ее
применения
в
двух
вариантах:
в
фильтрах-обезжелезивателях
вместе
с АПТ-1
как дополнительный слой для ускорения процесса окисления железа и при совместном
использовании АПТ-2 и АПТ-1 с регенерацией хлоридом натрия.
Очистка от сероводорода и сульфидов. Имеется ряд исследований по очистке вод
фильтрованием
от
сероводорода
и
сульфидов
[47].
Применение
сульфата
железа
при фильтровании позволяет снизить концентрацию сероводорода и сульфидов в сточных
водах нефтехимических производств со 100-150 мг/л до 10-15 мг/л [48]. Использование
активированного угля при окислении воздухом в сточных водах приводит к более быстрому
очищению от сульфидов [49]. А в лаборатории Университета Samsung (Турция) для удаления
сульфидов сточных вод нефтеперегонного завода TUPRAS применены коагуляция, флокуляция
и осветление с использованием солей железа и алюминия и гидроксида кальция, при этом
содержание сульфидов снижено с 32 до 7-9 мг/л. Степень очистки по ХПК 50-70% [50].
1.4 ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ЗЕРНИСТОЙ ЗАГРУЗКОЙ
ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
Комплексная очистка. Фильтровальные сооружения с инертными зернистыми
фильтрующими материалами должны обеспечивать удаление из воды диспергированных
частиц, коллоидов и других форм загрязнений, сорбируемых образующимися в фильтрующей
загрузке осадками. Так как традиционным фильтрующим материалом в течение длительного
времени был природный кварцевый песок, при его использовании вопрос о конструкциях
фильтрующих загрузок не ставился, поскольку они были предопределены естественным
гранулометрическим составом и показателями геометрической структуры зерен песка [51].
25
Практически единственным принципом конструирования фильтрующих загрузок было
эмпирическое
правило,
согласно
которому,
чем
крупнее
зерна
(в
интервале
гранулометрического состава природного кварцевого песка), тем производительнее загрузка,
при соответствующем увеличении ее высоты, и рекомендация Д.М. Минца о фильтровании
в направлении убывающей крупности зерен, впервые опубликованная в 1949 году [52].
Первой специально разработанной конструкцией с фильтрованием в направлении
убывающей крупности зерен были двухслойные фильтры. Для выполнения поставленной
задачи фильтрующие материалы (дробленый антрацит и кварцевый песок) и их фракционный
состав подбирали из условия несмешивания слоев при обратной промывке. Двухслойные
фильтры широко применяют как в нашей стране, так и за рубежом, и по ним имеется большое
количество публикаций [53-59], основные из которых приходятся на 1970-е гг.
По комплексной оценке, двухслойные фильтры с антрацитовой загрузкой обладают
следующими недостатками: установление фракционного состава загрузки не с позиций
оптимизации процесса осветления воды, а из условия несмешивания слоев при обратной
промывке; высокая стоимость и дефицит загрузки из-за пригодности антрацита только
некоторых марок; малая плотность антрацита, способствующая выносу зерен при обратной
промывке; низкие показатели геометрической структуры зерен дробленого антрацита, удельная
поверхность которого не больше, чем кварцевого песка.
Дальнейшим развитием конструкций двухслойных фильтров и идеи фильтрования
в направлении убывающей крупности зерен явилось создание двухслойных кварцевокерамзитовых фильтров, а также трехслойных и многослойных фильтров. Последнее
направление активно развивают в США, где оно получило специальное название «процесс
микрофлок» (R. Elliiassen). В многослойных фильтрах фильтрующие материалы и их
фракционный состав подбирают также из условия несмешивания слоев при промывке и
обеспечения фильтрования в направлении убывающей крупности зерен [60-69].
В качестве характерного примера одного из первых многослойных фильтров можно
привести разработанный в США трехслойный фильтр, состоящий из дробленого антрацита,
кварцевого песка и дробленого граната (garnet). Его внедрение в 1960-х гг. на одном
из водопроводов США позволило получить значительный экономический эффект за счет
повышения скорости фильтрования до 18 м/ч, несмотря на высокую стоимость фильтрующего
материала из дробленого граната [70].
В России разработаны конструкции трехслойных фильтров из более дешевых
материалов. Так, фильтр конструкции КФ-5 [71] имеет следующие варианты фильтрующей
26
загрузки: верхний слой − керамзит, аглопорит, полимеры; средний − антрацит, керамзит,
горелые породы; нижний кварцевый песок, горелые породы. Скорость фильтрования на этих
фильтрах достигает 20 м/ч.
Другим направлением практической реализации принципа фильтрования в направлении
убывающей крупности зерен является применение фильтров с восходящим потоком
в частности, двухпоточных и двухслойных двухпоточных фильтров и контактных осветлителей.
Двухпоточные фильтры [52, 72, 73] и фильтр «иммедиум» [59] обеспечивают скорость
фильтрования до 10-15 м/ч при использовании загрузки крупностью 0,5-1,6 мм. Другим типом
фильтров являются контактные осветлители, предложенные профессором Д.М. Минцем
с сотрудниками [74-78], и реализующие два основных интенсивных направления технологии
водоподготовки − фильтрование в направлении убывающей крупности зерен фильтрующей
загрузки и метод контактной коагуляции. Преимущества контактных осветлителей –
сокращение строительной стоимости на 40-50% и эксплуатационных расходов на 12-30%
за счет очистки воды в одну ступень; недостатки – возможность очистки только маломутных
цветных вод с постоянной тенденцией к снижению этих показателей, ограниченная скорость
фильтрования, чувствительность к изменениям технологического режима.
Разработан
простой
по
конструкции,
экономичный,
обладающий
низкой
материалоёмкостью, но одновременно надежный напорный фильтр с зернистой загрузкой,
имеющий высокую эффективность фильтрации
[79,
80]. Корпус фильтра соединен
с конусообразной крышкой, конусообразным днищем и двумя сетчатыми перегородками
с помощью фланцевых соединений; фильтр снабжен верхним патрубком для подачи очищаемой
воды и отведения промывной воды и нижним патрубком для отведения фильтрата и подачи
промывной воды. Корпус внутри снабжен бандажными кольцами. Патрубки соединены
с перфорированными трубами через горизонтальные трубы посредством сварки.
Повышенной эффективностью очистки сточных вод от взвешенных частиц загрязнений
отличается механический патронный фильтр [81, 82], состоящий из цилиндрического корпуса
в виде резервуара с коническим дном с вертикальными фильтрующими патронами, герметично
соединенных верхней частью с выпускными коллектором и патрубком.
Фирма Amiod Japan Inc. (Япония) запатентовала в США конструкцию и метод
изготовления самоочищающегося механического фильтра [83] для очистки от взвешенных
частиц загрязнений производственной и оборотной воды. В горизонтальном цилиндрическом
корпусе фильтра помещена фильтрующая сетка, промывку которой производят с помощью
системы автоматического регулирования с удалением загрязнений обратным потоком воды.
27
Повышенной производительностью при непрерывной работе обладает механический
пластинчатый фильтр [84] для очистки сточных вод от взвешенных частиц загрязнений
с механизированной выгрузкой отфильтрованного осадка. Фильтр содержит вертикальный
цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для сточных вод, разгрузочное
устройство для выгрузки осадка, крышку корпуса с силовым гидроцилиндром. Внутри корпуса
размещен фильтрующий элемент, состоящий из металлических пластинок, расположенных
радиально
и
закрепленных
на
внутренней
поверхности
бандажных
колец.
Внутри
фильтрующего элемента расположен закрепленный на штоке гидроцилиндра поршень –
диск с закрепленными на его внешней кольцевой поверхности металлическими пластинками
в форме равнобокой трапеции и прикрепленными к диску меньшими основаниями.
Качественную очистку сточных вод от взвешенных твердых частиц загрязнений
в течение длительного времени обеспечивает механический сетчатый фильтр с вибрационным
механизмом [85, 86] в форме полуцилиндра под наклоном к горизонту.
Для эффективного удаления взвешенных частиц из сточных вод фирмой Sharp К.К.
(Япония) разработана фильтрационная установка [87], включающая бункер и прямоугольный
корпус, разделенный перегородками на шесть секций, устанавливаемые в форме лабиринта,
по которому очищаемые сточные воды проходят нисходяще-восходящими потоками. В каждой
секции размещен сменный фильтрующий элемент, имеющий сложную объемную структуру
с развитой поверхностью.
Высокую степень очистки сточных вод от взвешенных частиц загрязнений обеспечивает
механический фильтр [88], содержащий герметично соединенные между собой крышку
с входным штуцером, фильтрующие секции, воронку с выходным штуцером. На штуцер
навинчивается накидная гайка, а верхняя часть крышки снабжена ребрами для упора в них
при соединении с фильтрующей секцией. Также имеются рассекатель потока, сетка для грубой
фильтрации, решетка с заглушкой для радиального движения очищаемых сточных вод
в последующих фильтрующих пакетах (набор шайб из углеволокнистого материала). Каждый
фильтрующий пакет насажен на перфорированную трубу между двумя сжимающими шайбами:
одна соединена защелкой с верхней частью перфорированной трубы, другая жестко соединена
с нижней частью трубы.
Фирма J.Giebel Filtertechnik GmbH (Германия) разработала специальный фильтрадсорбер марки Duo-Vent А с фильтрующим насыпным слоем из активированного угля,
который эффективно поглощает из сточных вод взвешенные и растворенные загрязнения и
характеризуется низкими эксплуатационными расходами [89].
28
Установка для эффективной очистки сточных вод от песка и других тонущих частиц [90]
имеет
цилиндрический
корпус,
в
котором
коаксиально
размещен
другой
цилиндр,
по периферии соединенный с дном корпуса. В нем находятся несколько горизонтальных
разделительных секций, снабженных внизу коническим бункером для сброса песка,
по патрубку он выходит через дно корпуса. Сточные воды на очистку по тангенциальному
вводу подаются в верхнюю часть внутреннего цилиндра, при вращении жидкостного потока
частицы песка удерживаются, а очищенные сточные воды через перфорированные стенки
цилиндра переходят в объем корпуса.
Простую конструкцию имеет сборно-разборная установка для очистки сточных вод [91],
которая при транспортировании занимает небольшой объем, а сборка проводится перед
началом ее использования. Корпус установки выполняется из гибкого материала, устойчивого
к агрессивным средам и ультрафиолетовой радиации, при монтаже собирается на внешнем
трубчатом каркасе и принимает форму прямоугольного резервуара. На его противоположных
сторонах имеются парные пазы, в которые вставляются пластинчатые фильтровальные
элементы, при прохождении через них происходит очистка сточных вод от твердых и
пластичных частиц загрязнений.
Оригинальную конструкцию фильтра [92], предназначенного для очистки сточных вод
методом мембранного фильтрования, запатентовала фирма U.S. Filter Wastewater Group, Inc.
(США). Фильтр используется в погружном режиме и состоит из большого числа фильтрующих
элементов, выполненных на базе половолоконных мембран. Особенность фильтра −
его конструкция позволяет оперативно заменять фильтрующие элементы и варьировать
производительность путем изменения числа фильтрующих элементов в сборке.
Для очистки сточных вод разработан механический фильтр [93], отличающийся
простотой конструкции, равномерностью отработки фильтрующих патронов, быстротой их
установки и смены, небольшой металлоемкостью. Фильтр включает фильтрующие патроны,
входной и выходной патрубки подачи и отвода сточных вод, раму с регулируемыми по высоте
стойками, фигурные пластины, центральную опору с входным и выходным коллекторами,
соединенными лучеобразными трубопроводами с фильтрующими патронами. Сточные воды
подают по входному патрубку во входной коллектор, из которого они автоматически
равномерно распределяются по трубопроводам, поступают в фильтрующие патроны,
очищаются от примесей и по верхним трубопроводам поступают в выходной коллектор,
из которого через выходной патрубок подаются потребителю.
29
Низкой стоимостью изготовления и простотой конструкции отличается механический
фильтр для очистки сточных вод [94], в котором в качестве фильтрующих перегородок
применены четыре фильтроэлемента, собранные в кассете. Фильтр состоит из корпуса
с входным, выходным и дренажным штуцерами и крышки в виде стакана. Между корпусом и
крышкой
− уплотнение в виде резинового кольца круглого
поперечного
сечения.
Фильтроэлементы прижимаются коромыслом к кромкам гнезд в кассете, которые при этом
внедряются в отбортованном виде в фильтроэлементы.
Удобная в эксплуатации, с небольшими габаритами и массой фильтрационная установка
[95], выпускаемая фирмой FSP Fluid Systems Partners GmbH (Германия), предназначена
для качественной очистки сточных вод от взвешенных твердых частиц загрязнений, размер
которых превышает 1 мкм. Установка включает механический фильтр марки FAO16, насосный
агрегат производительностью до 16 л/мин и систему трубопроводов.
Компактную конструкцию с удобным креплением к вертикальной плите имеют
гидравлические механические фильтры
серии RFM [96]
для качественной очистки
промышленных сточных вод от твердых взвешенных частиц, выпускаемые фирмой Hydac
Filtertechnik GmbH (Германия).
Фирма Hydac Fluidtechnik GmbH (Германия) изготовляет встраиваемые в трубопроводы
механические фильтры марки DF/DFF1500, рассчитанные на высокое давление сточных вод и
их расход до 1000 л/мин [97, 98]. Фильтры удобны в эксплуатации с большим ресурсом работы.
Эффективно
очищает
сточные
воды
механический
фильтр
с
несколькими
фильтрующими прослойками [99]. Фильтр включает: корпус с входным и выходным
патрубками, сорбционную загрузку, проницаемые перегородки, частично сжатый губчатый
материал и плетеную сетку, установленную за последней фильтрующей прослойкой. Губчатый
материал расположен сверху и снизу сорбционной загрузки, имеет высокую проницаемость
жидкости и свободно сжимается и разжимается в процессе фильтрации без изменения
гидравлического сопротивления.
Удобный в эксплуатации и обладающий повышенной грязеемкостью гидравлический
механический фильтр [100] фирмы Porex Porous Products Group (США) содержит фильтрующие
патроны из пористого полиэтилена высокой плотности с добавками антимикробных
компонентов,
активированного угля и
других ингредиентов. Фильтрующие патроны
обеспечивают возможность их промывки и многократного использования, обладают высокой
коррозионной стойкостью. Фильтрующий патрон в диаметре 146 мм и высотой 250 мм,
площадь фильтрующей поверхности каждого патрона 0,63 м2.
30
Механический пластинчатый фильтр [101, 102] для очистки сточных вод от взвешенных
частиц загрязнений содержит вертикальный цилиндрический корпус с входным и выходным
патрубками для сточных вод, разгрузочное устройство шнекового типа для выгрузки осадка,
крышку и расположенный на ней силовой гидроцилиндр. Внутри корпуса размешен
фильтрующий элемент из металлических пластинок, расположенных радиально и закрепленных
на внутренней поверхности бандажных колец. Внутри фильтрующего элемента расположен
поршень – диск с закругленными на его внешней кольцевой поверхности металлическими
пластинками в форме равнобокой трапеции, прикрепленными к диску меньшими основаниями.
Поршень закреплен на штоке гидроцилиндра.
Гидравлические механические ленточные фильтры марки KF пяти типоразмеров [103]
выпускает фирма Knoll Maschinenbau GmbH (Германия). Очистка сточных вод от механических
частиц загрязнений осуществляется через участок фильтрующей ленты, изготовленной
из пористого бумажного полотна. После отложения на ней слоя частиц загрязнений
определенной толщины включается привод, и загрязненный участок ленты заменяют чистым, −
лента перематывается с одного барабана на другой, проходя стадию регенерации.
Механический рукавный фильтр [104] предназначен для эффективной очистки сточных
вод от взвешенных загрязнений, удобен в эксплуатации. Внутри корпуса со съемной крышкой
установлены фильтрующие элементы в виде тканевых мешков, закрепленных на жестком
каркасе в форме ромба в поперечном сечении. В центре каждого ромба закреплена труба
со сквозными радиальными отверстиями, сообщающимися через вертикальный канал в трубе
с внутренней полостью. Подаваемые на очистку под давлением сточные воды через патрубок
заполняют в корпусе полость, в которой установлены фильтрующие тканевые мешки
для очистки от взвешенных частиц загрязнений. Очищенные сточные воды через отверстия
по каналам поступают во вторую полость и выводятся через патрубок.
Механический фильтр с фильтрующими прослойками (рис.1.1) [105] эффективно
очищает сточные воды. В корпусе 6 фильтра с входным 9 и выходным 1 патрубками размещены
сорбционная загрузка 5, проницаемые перегородки 4 и 7, частично сжатый губчатый материал
3, 8 и плетеная сетка 2, установленная за последней фильтрующей прослойкой. Губчатый
материал,
расположенный
сверху
и
снизу
сорбционной
загрузки,
имеет
высокую
проницаемость по жидкости и свободно сжимается и разжимается в процессе фильтрации
без
изменения
гидравлического
сопротивления.
В
этом
случае
любые
изменения
геометрических размеров гранул или волокон сорбционной загрузки, например за счет
набухания, автоматически компенсируются разжатием или сжатием губчатого материала [106].
31
Рис.1.1 Механический фильтр с фильтрующими прослойками и сорбционной загрузкой [105]
Специальный фильтр-адсорбер [107] марки Duo-Vent А с фильтрующим насыпным
слоем из гранул активированного угля, который эффективно поглощает из сточных вод
растворенные загрязнения и характеризуется низкими эксплуатационными расходами,
разработала фирма J. Giebel Filtertechnick GmbH (Германия).
Механический фильтр для очистки сточных вод [108, 109] состоит из корпуса
с входным, выходным и дренажным штуцерами и крышки в виде стакана. В качестве
фильтрующих перегородок применены четыре фильтрующих элемента, собранные в кассете.
Уплотнение неподвижного разъемного соединения между корпусом и крышкой обеспечивается
с помощью резинового кольца круглого поперечного сечения. Фильтрующие элементы
прижимаются коромыслом к кромкам гнезд, выполненных в кассете и отбортованных наружу.
Простую конструкцию имеет сборно-разборная установка для очистки сточных вод
[110]: корпус установки выполнен из гибкого материала, устойчивого к агрессивным средам и
ультрафиолетовой радиации, при монтаже собирается на внешнем трубчатом каркасе в форме
прямоугольного резервуара. На его противоположных сторонах расположены парные пазы,
в которые вставлены пластинчатые фильтрующие элементы.
Фирмой Ondeo Degremont, Inc. (США) разработано устройство [111] для эффективного
удаления из производственных сточных вод различных механических включений, содержащее
вертикальную решетку, устанавливаемую в прямоугольном канале с поступающими на очистку
сточными водами. Верхняя кромка решетки выше уровня сточных вод. В вертикальной
плоскости
по
поверхности
решетки
движется
скребковый
узел.
При
перемещении
32
он захватывает с поверхности решетки задержанные механические включения и переносит
их в контейнер, находящийся за пределами канала.
В установке для качественной очистки от взвешенных твердых частиц технологической
жидкости [112] очищенная технологическая жидкость накапливается в специальной емкости,
о наполнении которой предупреждает сигнализация. Внутри корпуса расположены поплавок и
замыкаемые пусковые контакты, один из которых закреплен на внутренней поверхности
крышки корпуса, а другой − в верхней части поплавка.
Фирма Internormen Technology GmbH (ФРГ) выпускает систему для непрерывного
отслеживания степени загрязненности твердыми частицами технологической жидкости [113].
Датчики
в
различных
точках
трубопроводной
гидросистемы
регистрируют
частицы
с размерами выше 20 мкм. Система имеет клавиатуру и пригодна для настенного монтажа.
Достоинством фильтрационной установки [114] для очистки технологических жидкостей
от взвешенных веществ является увеличение срока службы установленного в ней фильтра
за счет промывки его обратным током очищенной технологической жидкости без выключения
самой установки. Установка работает в двух режимах: фильтрования и обратной промывки;
переход установки из одного режима в другой происходит автоматически. Рост перепада
давления на фильтре свидетельствует о растущем его загрязнении. Датчики давления
установлены соответственно на трубопроводах очищенной и неочищенной жидкостей
и при определенном перепаде давления происходит передача сигнала на электроклапан.
Удобную в работе передвижную (на колесиках) фильтрационную установку марки
Alfa Pure z3 для очистки технологических жидкостей от взвешенных частиц твердого тела
(механических включений) [115], выпускает фирма Alfa Laval and Со (США). Установка
занимает площадь 1,67 м2 и может иметь дополнительный резервуар. В системе управления
установкой используется программируемый контроллер, и очистка технологической жидкости,
а также регенерация фильтрующих элементов, осуществляются автоматически.
Эффективную очистку технологической жидкости от механических частиц обеспечивает
гидравлический фильтр [116] в виде отстойного резервуара. При движении технологической
жидкости по каналу, образованному стенками спиральной пластины, на поверхности стенок
выпадают твердые нерастворенные примеси и опускаются по стенкам вниз в коническое днище
емкости, а очищенная технологически жидкость отводится через зазор в лоток и
затем в патрубок для выпуска очищенной жидкости. Накопившийся осадок в днище отводится
через патрубок для выпуска осадка.
33
Удобен в эксплуатации гидравлический фильтр отстойного типа [117] для очистки
технологической жидкости от взвешенных частиц примесей. Загрязненная технологическая
жидкость поступает через патрубок в межпластинчатое пространство, где происходит
ее очистка за счет осаждения на пластинах взвешенных веществ. По мере накопления осадка
на поверхности пластин периодически производят его удаление. Для этого перекрывают
патрубки и подают газ под давлением для ускоренного сброса объема технологической
жидкости из межпластинчатого пространства в конический отстойник корпуса. Осадок
с пластин смывают промывочной жидкостью во вращающийся распределительный коллектор
через его прорезь. Осадок вместе с промывочной жидкостью удаляют через патрубок.
Простотой конструкции отличается гидравлический механический фильтр [118].
Через подводящие штуцер и патрубок технологическая жидкость на очистку поступает
в подходящую камеру, равномерно заполняя весь ее объем. Затем она равномерно поднимается
вверх, последовательно проходит через дополнительную решетчатую полку и тканную
фильтрующую прокладку этой камеры, последовательно проникает через все дренажные
решетчатые полки с фильтрующими элементами промежуточной камеры в отводящую камеру и
по отводящему каналу стекает к выводящему штуцеру.
Простую и надежную конструкцию имеет гидравлический механический фильтр [119].
Корпус фильтра (рис.1.2) разделен вертикальными перегородками с отверстиями у их верхних
торцов на ряд последовательно расположенных секций, содержащих насыпной слой
гранулированного
фильтрующего
материала.
Подводящий
технологическую
жидкость
на очистку трубопровод присоединен к первой и последней секциям корпуса; отводящий
очищенную технологическую жидкость трубопровод вертикально изогнут и снабжен вантузом
и вентилем. Вертикальные грязевые трубы снабжены воронками, расположенными на уровне
выше отметки расширения насыпного слоя при его промывке. В период промывки насыпного
слоя одной из секций напор воды над этими слоями в остальных секциях снижается благодаря
сбросу части очищаемой технологической жидкости в промываемую секцию и дальше вместе
с загрязнениями через воронку, вертикальную грязевую трубку, вентиль, трубопровод
в канализацию.
34
Рис.1.2 Гидравлический механический фильтр с фильтрующими элементами и насыпным
гранулированным поглотителем: 1, 16 – подводящий и выводящий штуцера; 2 – подводящий
патрубок; 3, 12 – нижняя и верхняя крышка; 4, 11 – дополнительные решетчатые полки;
5,10 – тканные фильтрующие прокладки; 6 – корпус; 7,9 – дренажные решетчатые полки;
8 – выступы; 13,15 – прижимные скобы; 14 – фильтрующий элемент; А, Б, Г – камеры
промежуточная, отводящая и подводящая; В – отводящий канал [119]
Локальные очистные сооружения модели «Экос-95» [120] для очистки промышленноливневых стоков и других загрязненных стоков включают 3 ступени последовательно
установленных фильтров (всего восемь единиц) с блоком автоматического регулирования:
два механических фильтра – I ступень очистки, два механосорбционных фильтра – II ступень
очистки, четыре сорбционных фильтра – III ступень очистки. На I ступени очистки происходит
задержание взвешенных частиц крупностью более 5 мкм, на второй стадии очистки
(первая стадия глубокой очистки) обеспечивается доочистка воды от взвешенных веществ
до концентрации 3-5 мг/л и нефтепродуктов до концентрации 0,3-0,5 мг/л, на II ступени –
снижение концентрации нефтепродуктов в воде до 0,05 мг/л и других органических соединений
по показателю БПКполн. до 3,0 мг/л.
Фильтр для очистки от взвешенных частиц не требует специального цикла промывки.
В корпус, ограниченный сверху крышкой, через штуцер поступает загрязненная вода.
Из корпуса через фильтрующий элемент вода поступает внутрь фильтрующего элемента,
по
которому стекает
вниз
в
нижнюю
крышку,
откуда
выводится
через
штуцер.
Отфильтрованные взвешенные вещества остаются на наружной стороне объемно-пористых
элементов и под действием силы тяжести вдоль стенки сползают вниз густой массой, после
чего выводятся периодически через штуцер [121].
35
Недостатком традиционных скорых фильтров является ограничение по концентрации
взвешенных веществ в поступающей воде. При слишком большом их содержании происходит
быстрая кольматация верхнего слоя загрузки, что требует частого вывода фильтров
из технологического цикла очистки на промывку. Описанного выше недостатка лишены
фильтры непрерывного действия, или динамические фильтры. Самые известные фильтры
такого типа – DynaSand (Nordic Water Products) и Hydrasand (Andritz) [122]. Фильтрование
происходит в направлении снизу вверх в цилиндрической части фильтра (рис.1.3). Удаление
загрязненной фильтрующей загрузки на промывку осуществляется из нижней конической части
фильтра при помощи эрлифта. Очистка песка начинается в самом эрлифте, в котором
загрязнения отделяются от загрузки при соударении частиц песка вследствие турбулентного
движения водо-воздушно-песчаной пульпы. Окончательную отмывку частицы песчаной
загрузки проходят в промывочном устройстве, расположенном в верхней части фильтра,
где они промываются противоточным движением воды. Отмытый песок возвращается
в верхнюю часть слоя фильтрующей загрузки. Постоянное движение загрузки в фильтре
предотвращает ее слеживание и кольматацию.
Рис.1.3 Принцип работы фильтров непрерывного действия: 1 − подача сточных вод;
2 − фильтрующая загрузка; 3 − отвод очищенной воды; 4 − эрлифт; 5 − подача воздуха;
6 − промывочное устройство; 7 − отвод грязной промывной воды [122]
Представляет интерес фильтровальные устройства в составе сооружения очистки
подтоварных и ливневых вод. Осветленная вода проходит доочистку в электрохимическом
фильтре и сорбционном фильтре. Фильтр заполнен тремя слоями гранулированных материалов:
верхний слой − из электроотрицательных гранул алюминия, средний слой − из гранул
минерального
фильтрующего
материала
(например,
кальцита),
нижний
слой
−
из электроположительных гранул активиpoванного угля. При фильтрации воды сверху вниз
36
за счет электрохимического тока, возникающего из-за разности потенциалов между верхним и
нижним
слоями,
алюминий
растворяется
и
гидролизуется.
При
фильтрации
воды
в минеральном зернистом материале происходят контактная коагуляция, очистка воды
от остаточных загрязнителей. Доочистка воды от растворенных углеводородных нефтяных
фракций происходят в сорбционном фильтре, где концентрация нефти достигает ПДКрх [123].
По оси корпуса фильтра для очистки воды от диспергированных и растворенных
загрязняющих веществ [124, 125] установлена коаксиально цилиндрическая или в виде
усеченного конуса перегородка из водонепроницаемого материала. Из этого же материала
в образованном кольцевом пространстве установлены радиально или под углом к стенке
корпуса перегородки. Перегородки разделяют корпус на пять секций, первая из которых
по
ходу
движения
очищаемой
воды
заполнена
слоем
из
алюминия
фракции
1-10 мм, фильтрующей загрузкой для механической очистки, фракцией 2-4 мм и слоем
для обеззараживания. Следующие три секции заполнены сорбентами (например, активным
углем), последняя секция – углем и слоем для обеззараживания вод. Первая секция соединена
с любой секцией токопроводящей шиной. Все перегородки имеют отверстия для движения
очищаемой воды в секциях снизу вверх и сверху вниз.
Известны очистка и умягчение воды путем обработки известью и кальцинированной
содой с использованием стандартных фильтров с зернистой загрузкой [126].
Предлагается фильтр с одновременным умягчением без применения химических
реагентов [127]. Цилиндрический корпус с сетками разделен на внешнюю рабочую камеру и
внутреннюю вспомогательную камеру, расположенную коаксиально по оси аппарата. Внешняя
камера заполнена смесью гранул из электроотрицательного металла и неэлектропроводящего
материала.
Цилиндрические
стенки
внутренней
камеры
выполнены
из
материала,
проницаемого для ионов металла, и являются перегородкой, разделяющей корпус на камеры,
а сама камера заполнена электроположительным материалом. В обеих камерах расположено
по электроду, которые замкнуты накоротко.
Электрохимические
фильтры
являются модификацией
зернистых
многослойных
фильтров. Отличительная их особенность – генерация электрического тока за счет создания
в теле фильтра электрохимической системы. Оптимальным вариантом является тип
электрохимической системы, когда оба электрода отличаются по химическим и физическим
свойствам. Фильтр (рис.1.4) загружают минимум тремя слоями гранулированных материалов
[127]. Материалы слоя 3 и 5 должны быть электропроводны, иметь разные значения
стандартного потенциала: материал слоя 3 – электроотрицательный, способный образовывать
37
нерастворимый гидроксид; материал слоя 5 – электроположительный. Слои 3 и 5
пространственно разделены слоем 4, состоящим из неэлектропроводного зернистого
фильтрующего материала.
Рис.1.4 Электрохимический фильтр: 1 – подача воды; 2 – распределительная система;
3 – гранулированный алюминий; 4 – фильтрующий зернистый материал; 5 – активированный
уголь; 6 – сборная система; 7 – отвод очищенной воды; 8 – подача промывной воды;
9 – отвод промывной воды [127]
Фильтр [128] содержит прозрачный корпус; камеры исходной-отработанной и чистой
жидкости; зернистую загрузку с индикаторными частицами и слоисто-решетчатую дренажнораспределительную систему с пористой прослойкой активированного угля под ней; трубы
для подачи исходной и промывной жидкости, отвода фильтрата и отработанной жидкости
с запорно-регулирующими устройствами. К камере чистой жидкости через задвижку
подключены эжектор с диффузором и труба структуризации, быстродействующий клапан и
вакуум-бак на всасывающей трубе. Быстродействующий клапан присоединен входом к трубе
для подачи промывной жидкости и выходом к эжектору. Функции индикаторных частиц
выполняют самые крупные зерна загрузки.
Фильтр [129] для очистки сточных вод с автомоек в системе локальных очистных
установок и поверхностного стока с АЗС состоит из корпуса 1, трубопровода подачи 2,
распределительной системы 3 исходной воды на фильтрование, трубопроводов отвода
38
очищенной воды 4, подачи 5 и отвода промывной воды 6, верхней разделительной защитной
сетки 7 из железа или алюминия, разделительной междуслойной сетки 8 из меди, первого слоя
фильтрующей зернистой загрузки 9, состоящего из смеси электроположительных 10 и
электроотрицательных 11 частиц, второго слоя 12 из антрацитовой фильтрующей загрузки
крупностью 1,0-2,2 мм, дренажной загрузки 13, расположенной на опорной решетке 14, а также
воздушного клапана 15 (рис.1.5).
Рис.1.5 Фильтр для очистки природных и сточных вод с нисходящим направлением потока
жидкости [129]
Фильтр для очистки воды с водовоздушной промывкой [130] на водоподготовительных
установках включает корпус, в котором размещены: фильтрующая мелкозернистая загрузка,
поддерживающий слой гравия, а также промывное устройство, расположенное ниже или
внутри поддерживающего слоя гравия и выполненное в виде набора пористых труб,
перекрывающего площадь под мелкозернистой загрузкой. Внутри каждой пористой трубы
набора расположена сплошная полутруба, обращенная выпуклой поверхностью вверх и
имеющая торцевое соединение с коллектором для подачи в нее воды и воздуха.
Сорбционый фильтр [131] для очистки сточных вод от взвесей, излишних и вредных
растворенных примесей (рис.1.6) включает корпус 1, заполненный сорбентом, и электроды 8 и
9 (хромникелевая сталь, нержавеющая сталь, графит) в виде сетки с размером ячейки в свету
1,0-5,0 мм и диаметром проволоки 0,5-1,5 мм, разграничивающие слои сорбента в корпусе 1 и
создающие электрохимические источники тока. Сорбент выбран из ряда поляризующихся
диэлектрических материалов и расположен в двух съемных водопроницаемых емкостях 6 и 7,
39
размещенных в корпусе 1 в виде спирали, а электроды 8 и 9 выбраны из нерастворимого
материала. Водопроницаемые емкости 6 и 7 в виде мешков, прошитых прерывистыми швами,
могут быть заполнены силикагелем, керамзитом или сорбентами из ряда диатомитов.
Рис.1.6 Сорбционый фильтр [131]
Фильтр для очистки воды на основе активированного угля [132] без необходимости
выемки для реактивации отработанного материала включает корпус с патрубками для подвода
очищаемой и отвода очищенной воды, а также с патрубками для обратной промывки фильтра и
блоки управления подачей воды в режиме очистки и обратной промывки. Внутри стенок
корпуса размещен индуктор, выполненный в виде катушки индуктивности, соединенной
с генератором токов высокой частоты, причем наружная поверхность корпуса выполнена
теплоизоляционной. Способ регенерации фильтра включает бесконтактное нагревание
активированного угля в высокочастотном электромагнитном поле.
Способ дообработки питьевой воды [133] включает механическую фильтрацию воды
через древесную активированную угольную сорбционную загрузку и введение в исходную
фильтруемую воду гипохлорита натрия. Фильтрацию исходной воды осуществляют с заданной
скоростью, соответствующей времени контакта фильтруемой воды с сорбционной загрузкой
в течение 8-12 минут. Периодически измеряют показатель окисляемости в фильтрате.
При увеличении на 25-30% показателя окисляемости в фильтрате заданную скорость
фильтрации снижают в 2-3 раза. Гипохлорит натрия вводят в исходную фильтруемую воду
с концентрацией 60-80 мг/л, после чего сорбционную загрузку промывают обратным током
очищенной воды.
В составе комплекса очистных сооружений для обеззараживания хозяйственно-бытовых
сточных вод имеется каталитический электрохимический реактор [134], представляющий собой
классический скорый фильтр с распределительной и сборной системой, в котором в качестве
40
загрузки
использованы
чередующиеся
и
разделенные
сетками
электроотрицательный
каталитический гранулированный материал (например, алюмомарганцевый катализатор
АОК-7541)
и
электроположительный
углеродсодержащий
гранулированный
материал
(например, активный уголь АГ-3).
Композиция фильтрующих материалов для умягчения воды [135] для теплоэнергетики
содержит слой сильнокислотного стиролдивинилбензольного катионита, размещенного между
двумя слоями инертных материалов из полиэтилена, полипропилена, полистирола. После слоя
катионита используют материал на основе кремнезема. Доля каждого материала от общего
объема в композиции составляет: инертный материал перед катионитом – 4-6%; катионит –
82-88%; инертный материал после катионита – 8-12%. Установка содержит фильтр с загрузкой
и центральной трубой, бак-солерастворитель, трубопроводы и запорно-регулирующую
аппаратуру. Способ очистки включает пропускание очищаемой воды через загрузку
из композиции фильтрующих материалов, взрыхление загрузки, противоточную регенерацию
загрузки солевым раствором и ее промывку.
Открытый скорый фильтр [136] для очистки природных и сточных вод от взвешенных
веществ содержит корпус, заполненный исходной водой с фильтрующей загрузкой и
поддерживающим слоем гравия, размещенные над трубчатой распределительной системой
в нижней части корпуса.
Изобретение [137] относится к области подготовки питьевой воды из любых природных
источников, скважин, колодцев, содержащих природные и техногенные загрязнения, а также
к доочистке воды из водопроводной сети. Очищаемую воду последовательно пропускают через
механический
фильтр,
магнитную
камеру,
слой
классифицированного
антрацита
с каталитической добавкой (Граносит-П) в количестве 5%, слой кварцевого песка, пакет
из волокнистого амфотерного полимерного материала, слой йодсодержащей смолы в смеси
с активированным углем с серебром, пакет из углеграфитовых и амфотерных полимерных
материалов и слой активированного угля с серебром.
Напорный фильтр для осветления воды с одновременным извлечением растворенных
веществ [138] содержит корпус, загрузку, конусообразные днище и крышку с центральными
патрубками, нижнюю и верхнюю удерживающие решетки, трубопровод для подачи промывной
воды, коллектор, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных
задвижек, датчик давления и блок управления. Фильтр дополнительно снабжен разделительной
решеткой, скрещивающимися насадками и внешним патрубком с предохранительной сеткой.
41
Установка для подготовки питьевой воды [139] (рис.1.7) содержит корпус в виде
вертикальной емкости с подающим и отводящим патрубками, последовательно расположенные
горизонтальные фильтровальные секции. Секции
состоят из материалов природного
происхождения и инертных полимерных материалов, образуя нижнюю камеру осаждения,
среднюю камеру обеззараживания и верхнюю камеру финишной очистки.
Рис.1.7 Установка для подготовки питьевой воды [139]
Устройство [140] (рис.1.8) представляет собой корпус 5, имеющий узел подвода
очищаемой воды с введенным в нее коагулянтом 1, узел отвода фильтрата 2, узлы подвода и
отвода промывной воды 3 и 4, узел ввода флокулянта 6 и узел опорожнения 7, дренаж
из перфорированных колпачков 8, фильтрующий материал 9, смесительное устройство 10,
ограничительное
устройство
11
и
распределительную
систему
перфорированных
трубопроводов 12. Верхняя часть фильтрующей загрузки – из легкого крупнозернистого
материала (недробленый керамзит), средняя часть – из антрацита, нижняя часть – из песка.
Рис.1.8 Устройство для очистки воды и сточных вод [140]
42
Внутри
корпуса
фильтра
[141]
с
возможностью
вертикального
перемещения
относительно друг друга установлены цилиндроконические обечайки, в центре которых −
цилиндрическая перфорированная труба, которая выполнена телескопической разъемной.
Верхний конец трубы закреплен на конической части верхней обечайки и через центральное
отверстие в обечайке и сильфон соединен с узлом подвода исходной воды и отвода промывной
воды. Нижний конец перфорированной трубы жестко закреплен на конусной части нижней
обечайки. Фильтрующая загрузка с плотностью меньше плотности воды расположена между
перфорированными трубой и боковыми цилиндрическими поверхностями.
В состав комплекса сооружений для очистки и обеззараживания сточных вод [142]
входят фильтр с зернистой загрузкой (силицированный кальцит) и зернистая загрузка
с марганцево-алюминиевым катализатором.
Фильтр для очистки питьевой воды от химических и механических загрязнений [143],
размещенный в разборном корпусе с крышкой, содержит пустотелый сердечник с отверстиями
и намотанными слоями фильтрующего материала. В крышке выполнены входной и выходной
патрубки. С торцевой стороны сердечника установлена заглушка, одна из сторон которого
примыкает к головной части корпуса. Фильтрующий материал − композитный полимерный
материал с возможностью изменения плотности намотки, поверх которого установлена
полиэтиленовая изоляция или изоляция, предотвращающая радиально-поперечный проход
воды. В пазах сердечника установлены уплотнительные кольца.
Фильтр для очистки природных и сточных вод [144] включает стальной корпус,
заполненный фильтрующим материалом, распределительную и сборную систему подачи и
распределения воды. При этом внутри стального корпуса параллельно стенкам корпуса
размещены вертикальные чередующиеся ряды в виде замкнутых цепей из соединенных
последовательно
проводником
электроположительных
и
аналогично
соединенных
колонки
электродами,
электроотрицательных электродов.
Устройство
[145]
содержит
сорбент
из
цеолита
и
с
разграничивающими слои сорбента в колонках, где положительный полюс подключен ко всем
нечетным по номерам электродам, а отрицательный полюс – ко всем четным по номерам
электродам. Колонки заполнены смесью активированного угля или сульфоугля и цеолита и
последовательно подключены с электродами. Первую половину зазора между стенкой корпуса
колонки и первым электродом заполняет слой сорбента из цеолита, далее следует
разделительная перегородка в виде сетки из диэлектрического материала, а вторую половину
43
этого зазора заполняет слой сорбента из амфотерных материалов. Далее слои указанных
сорбентов чередуются.
Фильтр с зернистой загрузкой [146] содержит корпус, дренажное основание, на котором
размещен
слой
зернистой
загрузки
и
набор
неподвижных
пластин,
выполненных
гофрированными, волнообразными или изогнутыми в виде системы наклонных лотков, верхние
кромки которых расположены над загрузкой, а нижние – в верхней части слоя загрузки.
Фильтр [147] содержит корпус с дренажным основанием, слой зернистой загрузки,
подводящие и отводящие трубопроводы и набор наклонных пластин, частично погруженных
в верхние слои загрузки, жестко прикрепленных к раме, которая установлена с возможностью
вертикального возвратно-поступательного перемещения в вертикальной или наклонной
к горизонту плоскости.
Напорный
фильтр
[148]
содержит
корпус,
дренажное
основание,
патрубки
для подачи очищаемой и отвода очищенной жидкости, подачи и отвода промывной воды и
систему вертикальных объемных профилированных элементов. На дренажном основании
размещен
слой
зернистой
загрузки.
Объемные
профилированные
элементы
имеют
уменьшающееся сверху вниз поперечное сечение и погружены в верхнюю часть слоя
неподвижной
зернистой
загрузки.
Профилированные
элементы
выполнены
полыми
из водонепроницаемого эластичного материала и внутрь каждого элемента подведен
трубопровод сжатого воздуха от нагнетателя.
Фильтр [149] содержит корпус с входным и выходным штуцерами, причем входной
штуцер расположен в верхней боковой части корпуса, а в нижней части корпуса установлен
дополнительный штуцер для слива промывной воды. На выходном штуцере, расположенном
на крышке корпуса, установлен фильтрующий элемент в виде сменного картриджа
из следующих слоев: кварцевая ткань; кварцевые волокна диаметром 3-5 мкм; кварцевые
ультратонкие волокна диаметром 1-1,5 мкм; ионообменное фильтровальное полотно
ВИОН
КТ-1;
углеродный
активированный
нетканый
материал;
кварцевая
ткань
при соотношении толщин слоев (2-2,5):(10-12):(8-10):(2-4):(2-4):1.
Загрузка контактного фильтра [150] содержит в качестве верхнего слоя фильтрующий
сорбционный материал – опоки дробленые модифицированные марки ОДМ-2Ф с крупностью
зерен 2,3-3,5 мм, в качестве среднего слоя – антрацит дробленый крупностью зерен 1,5-2,3 мм,
и нижний слой – песок с крупностью зерен 0,7-1,5 мм.
44
Фильтр [151] содержит корпус с дренажным основанием, слой зернистой загрузки,
подводящие и отводящие трубопроводы и набор наклонных пластин, частично погруженных
в верхние слои загрузки, жестко прикрепленных к раме, которая установлена с возможностью
вертикального возвратно-поступательного перемещения.
Очистка от нефтепродуктов. Фильтруют жидкость со взвешенными веществами и
эмульгированными нефтепродуктами через зернистую загрузку из кварцевого песка, керамзита,
пенополистирола, опилок. Применяют для этого еще множество разнообразных материалов –
стружку, куриные перья, поролоновую крошку, минеральную вату, шунгит, активированный
уголь и др. Основные требования к выбору материалов для насадочных фильтров – способность
сорбировать
взвешенные
вещества
и
нефтепродукты
и
минимальная
стоимость
(по мере насыщения их в большинстве случаев просто заменяют новыми, а отработанные
отвозят на полигон для захоронения). Некоторые сорбенты регенерируют (пропаривают и
промывают), однако от цикла к циклу их свойства ухудшаются, и насадка требует замены [152].
Очистку высококонцентрированных водонефтяных эмульсий можно осуществить
с помощью жидкостных фильтров [153-155]. Гидрофобный фильтр представляет собой емкость,
заполненную водой, на поверхности которой находится слой нефти. Над слоем нефти
находится распределительная система, в которую попадает водонефтяная эмульсия с высокой
концентрацией нефти. Уровень жидкости в аппарате задается водоотводящим устройством.
Избыток нефти отводится с помощью патрубка. Экспериментально установлена что, когда
в качестве углеводородной среды используется керосин или товарная нефть, оптимальная
толщина слоя – 10-20 см.
Предложен способ очистки нефтесодержащих сточных вод [156], включающий
последовательную обработку путем отстоя в накопителе-усреднителе, затем в трехпродуктовом
гидроциклоне с выделением концентрата нефтепродуктов и концентратов взвешенных веществ,
фильтрацию в фильтре, загруженном пенополиуретаном в качестве полимерной загрузки.
Последующую доочистку в электрохимическом фильтре осуществляют пропусканием воды
сверху вниз сквозь смесь гранул алюминия и железа (в соотношении 3:7 – 7:3),
силицированный кальцит и уголь марки АГ-3 (с соотношением высот слоев 1:7 – 10:1 – 2).
Обезжелезивание и деманганация. Разработана и испытана установка обезжелезивания
природных вод, позволяющая очищать воду от железа, тяжелых металлов, аммиака, активного
хлора, хлорорганики, органических примесей [157]. Технологическая схема включает в себя
фильтр
грубой
очистки
для
сбора
механических
примесей,
электрохимический
обезжелезивающий фильтр, сорбционный фильтр для удаления из воды органических
45
соединений и улучшения органолептических свойств, фильтр с загрузкой из искусственного
фильтрующего материала для удаления из воды железа путем окисления на природном
окислителе, узел дезинфекции, систему принудительной подачи воздуха. Установка позволяет
не только очищать воду от нефтепродуктов и железа, но и уменьшать в определенной степени
концентрацию других металлов.
Установка для обезжелезивания воды [158] содержит систему аэрации, напорный
контактный фильтр с зернистой загрузкой, систему обеззараживания, резервуар чистой воды,
фильтр с каталитической загрузкой (природные оксиды марганца с массовой долей 8-26%).
Напорный контактный фильтр в качестве зернистой загрузки содержит активный относительно
ионов железа силицированный кальцит, а система обеззараживания содержит сорбционные
фильтры с нанесенным на поверхность зерен серебром.
Фильтр для очистки и обеззараживания природных железосодержащих вод [159]
содержит корпус,
сборную и распределительную системы, слой марганцевой руды
(с двуокисью марганца), расположенные на нем слои горелой породы и активированного угля,
при этом соотношение слоев составляет 1:1:1, а сборная и распределительная системы
расположены в дренажной загрузке, в качестве которой использована горелая порода
фракции 4-8 мм.
Установка
для
дегазации
и
очистки
от
железа,
грубодисперсных
примесей,
мелкозернистого песка [160] содержит трубопроводы для подачи исходной и промывной воды,
для отвода очищенной и промывной воды и для отвода шлама, устройство для аэрации,
частично затопленную плавающую фильтрующую загрузку с размещенным в ней узлом
газоотвода, верхнее и нижнее распределительные устройства. Труба узла газоотвода
оборудована в нижней части сетчатым фильтром. Устройство для аэрации включает камеру
смешения воды и воздуха, размещенную в центре корпуса установки. Камера смешения
выполнена в виде герметично закрытой сверху и оборудованной снизу конусным
шламосборником вертикальной цилиндрической трубы с тангенциальным входным патрубком
и установленным внутри нее лопастным завихрителем в виде восьмилопастной крыльчатки.
Выводы: Среди обширного разнообразия существующих способов фильтрования
слабоизученным остается вопрос очистки воды в водотоках. Актуальной остается задача
разработки
доступных
устройств
для
очистки
воды
зарегулированных
водотоков
от нефтепродуктов, металлов, хлоридов, сульфатов и ряда других загрязнителей, позволяющих
с минимальными экономическими затратами производить их эффективную очистку.
46
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты исследования
В районах развитой промышленности происходит загрязнение водных объектов ионами
металлов,
хлоридами,
сульфатами,
сульфидами,
нефтепродуктами,
йодом,
бромом.
Это объясняется тем, что эксплуатация нефтяных месторождений ведется с поддержанием
пластового давления заводнением пластов, а также влиянием сточных вод промышленных
предприятий. В процессе нагнетания воды в пласты под высоким давлением происходит утечка
высокоминерализованной воды за счет негерметичности затрубного пространства и ее
смешение с пресной водой подземных и поверхностных водных объектов. Аналогичная картина
возникла в районах добычи и обогащения полезных ископаемых. При этом многие водные
объекты являются источниками питьевого водоснабжения.
В целом, вопросы очистки нефтесодержащих вод рассматривались в работах
Адельшина А.Б., Аксенова В.И., Апельцина Э.И., Аюкаева Р.И., Доломатова М.Ю.,
Журбы М.Г., Криштула В.П., Кульского Л.А., Краснобородько И.Г., Ласкова Ю.М., Ли А.Д.,
Матова Б.М., Минца Д.М., Назарова В.Д., Перевалова В.Г., Позднышева Г.Н., Рогова В.М.,
Рулёва Н.Н., Серпокрылова Н.С., Смирнова В.И., Стрелкова А.К., Тронова В.П., Тронова А.В.,
Фесенко Л.Н., Фоминых А.М., Швецова В.М., Яковлева С.В. и др. Все существующие методы и
технологии очистки нефтесодержащих вод имеют ряд недостатков: сложные и дорогостоящие
конструктивные решения, необходимость применения оборудования с большими затратами
электроэнергии, ограниченность области применения.
Актуальной остается задача разработки доступных устройств для очистки воды
от нефтепродуктов, металлов, хлоридов, сульфатов и ряда других загрязнителей, позволяющих
с минимальными экономическими затратами производить их эффективную очистку. Кроме
того,
хорошо
известно
влияние
центральной
и
южной
промышленной
зоны
РБ
на водную среду, но до сих пор недостаточно обращается внимание на экологическую
обстановку Северо-Западного промышленного узла в районе водных объектов Нижнекамского
водохранилища.
В связи с вышеуказанным, объект исследования – это модель природных вод,
содержащих приоритетные загрязняющие вещества, определяемые системой мониторинга
(нефтепродукты, фенолы, хлориды, сульфаты, сульфиды, железо, марганец, медь, цинк, никель,
хром общий, никель, кобальт, ХПК, БПК) применительно к водным объектам Нижнекамского
водохранилища.
47
2.2. Методы исследования
Методы исследования – описание установки (модель геохимического барьера) и
методика проведения опытов, статистическая обработка экспериментальных результатов.
Были обобщены сведения, содержащиеся в научно-технической и патентной литературе.
Проведены лабораторные исследования и испытания модели геохимического барьера
с
применением
современных
математических
методов
моделирования
и
обработки
экспериментальных данных. Применены общепринятые методики для расчета техникоэкономической эффективности применения разработанного устройства. Химический анализ
проб воды выполнялся в аттестованных лабораториях.
2.2.1 Понятие геохимического барьера
Как известно, перемещение химических элементов из одних участков земной коры
в другие, сопровождающееся многообразными процессами их концентрации или рассеяния,
называется миграцией элементов. Применительно к водной среде данное явление именуется
водной миграцией [161].
Интенсивность миграции элементов нередко уменьшается на коротком расстоянии,
что приводит к их концентрации. Такие участки земной коры ещё в 1961 году А.И. Перельман
назвал
геохимическими
барьерами.
Понятие
геохимического
барьера
относится
к фундаментальным понятиям геохимии [162]. Они формируются на дне морей, океанов,
в речных долинах, подземных водах, в оврагах. Причины образования барьеров различны:
понижения температуры и давления, смешение вод, изменение горных пород, по которым
мигрируют воды и прочее [161].
В пределах большинства барьеров довольно резко изменяется форма нахождения
элементов в мигрирующем потоке (изменение типа миграции), затем происходят изменения
интенсивности миграции и осаждение (концентрация) определенных химических элементов
или их соединений. Поэтому именно на геохимических барьерах происходят максимальные
биосферные эколого-геохимические изменения, и потому им уделяется особое внимание [163].
К настоящему времени учение о геохимических барьерах позволяет оценивать
геохимические (эколого-геохимические) условия концентрации химических элементов и их
соединений, т.е. прогнозировать изменение непланируемых концентраций химических
элементов (эколого-геохимические изменения), сопровождающих различные антропогенные
процессы. Постепенно учение о геохимических барьерах начинает использоваться в самых
48
различных отраслях сельскохозяйственного и промышленного производства и науки.
Так, его положения используются при строительстве гидросооружений, переработке отвалов
месторождений, промышленном строительстве и даже в археологии [163].
А.И. Перельман на примере изучения гипергенных эпигенетических процессов
рассмотрел
эффект
действия
многих
геохимических
барьеров
–
кислородного,
восстановительного, сероводородного, сульфатного, карбонатного, щелочного, кислого,
сорбционного. При формировании химического состава подземных вод хозяйственнопитьевого назначения действуют аналогичные барьеры, но их действие имеет свои
особенности, определяемые свойствами зональности этих вод и диапазоном изменения их
геохимических условий [164].
Генетическая классификация геохимических барьеров и описание подклассов более
детально изложено в [161-168].
Практика применения геохимических барьеров для очистки вод пока не получила
широкого распространения. В литературных источниках упоминаются:
• карбонатный эколого-геохимический барьер для удаления тяжелых металлов из воды
(очистка шахтных вод предприятий горнопромышленного комплекса) в публикации
Пестрикова С.В., Исаевой О.Ю. и др. [169];
• биогеохимический барьер – использование болот или фильтрующих растений
для очистки от тяжелых металлов в публикации Пестрикова С.В., Исаевой О.Ю. и др. [170];
• геохимический барьер «река-море» для очистки нефтяного загрязнения донных
отложений в районах освоения нефтегазовых месторождений Северного Каспия в публикации
Островской Е.В., Немировской И.А. и др. [171];
• геохимический барьер на основе взмучивания донных отложений для сбора
нефтепродуктов с поверхности природных водоемов и водотоков в публикации Гафарова Н.А.,
Прусенко Б.Е. и др. [172].
2.2.2 Методика очистки воды фильтрованием в геохимическом барьере
Автором данной диссертации был смоделирован геохимический барьер для очистки
загрязненных вод, который согласно классификации А.И. Перельмана [161, 163] является:
49
• по типу – техногенно-природным, т.к. смена геохимической обстановки обусловлена
как природными особенностями (фильтрующий материал естественного происхождения),
так и результатами антропогенной деятельности (сама конструкция геохимического барьера);
• по классу – физико-химическим;
• по размеру – микробарьером;
• по ориентации в пространстве потоков миграции – латеральным (горизонтальным);
• по способу поступления химических элементов на барьер – инфильтрационным.
Модель геохимического барьера (рис.2.1) представляет собой горизонтальный лоток
из окрашенного нержавеющего металла полукруглой формы (длина – 400 см, ширина – 20 см,
глубина – 15 см), установленный на доске (длина – 420 см, ширина – 20 см, высота – 5 см)
под углом 1° к горизонтальной поверхности для создания уклона водного потока.
Фильтрующий материал – зернистая загрузка из силицированного кальцита с размерами зерен
2-15 мм – активный каталитический материал нового поколения для удаления железа, марганца,
сероводорода, солей жесткости, тяжелых металлов и радионуклидов [173].
Рис. 2.1 Модель геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного
кальцита
Порядок проведения работы. Методика проведения экспериментов заключалась
в фильтровании через зернистую загрузку водопроводной воды, загрязненной высокими
концентрациями хлоридов, сульфатов, железа, марганца, меди, нефтепродуктов, сульфидов,
йода со скоростью 10, 5, 1, 0,5 и 0,1 м/ч. Объем фильтруемой воды в зависимости от скорости
фильтрования составил 10-20 л, а также 30 л на каждую промывку. Таким образом,
имитировалось загрязнение водной среды веществами, характерными для районов развитой
50
промышленности. Всего было 4 стадии очистки, каждая из которых включала фильтрование
загрязненной воды по одной длине лотка (4 м) и промывку геохимического барьера чистой
водой после фильтрования, т.е. барьер без изменения физических размеров был фактически
удлинен, а пробы воды отбирались через 4, 8, 12 и 16 м соответственно.
Концентрация загрязняющих веществ в каждой пробе определялась в аттестованных
гидрохимических лабораториях по методикам согласно п.2.2.3. По полученным результатам
определялась степень очистки при фильтровании на каждой из пяти скоростей.
После
цикла
экспериментов
в
модели
геохимического
барьера
по
каждому
вышеуказанному загрязнителю дополнительно проводился цикл по очистке воды в модели
геоэлектрохимического барьера. Загрязненная вода фильтровалась в том же лотке и по той же
методике, но уже под воздействием электрического поля. В качестве электрохимического
источника тока выступили 20 пар электродов (анод – магний, катод – графит), закрепленных
в фильтрующем материале через каждые 20 см. Расстояние между анодом и катодом
в электродной паре – 14-16 см.
2.2.3 Методика определения содержания загрязняющих веществ в природных водах
Химический анализ проб воды выполнялся в аттестованных лабораториях Центра
гигиены
и
эпидемиологии
Управления
Роспотребнадзора
по
РБ,
Федерального
государственного бюджетного учреждения по мониторингу водных объектов бассейна рек
Белой и Урала (ФГУ МВО БУ) и Республиканского аналитического центра контроля качества
воды (РАЦККВ) ОАО «Башкоммунводоканал» согласно следующему перечню нормативной
документации [174-179](таблица 2.1).
Таблица 2.1
Перечень нормативной документации, согласно которой определялась концентрация
загрязняющего вещества в составе природных вод
№
Показатель
п/п
1
Хлориды
Наименование нормативного документа на метод анализа
ПДКрх
ПНД Ф 14.1:2:4.111-97. Методика измерений
массовой
концентрации хлорид-ионов в питьевых, поверхностных и
сточных водах меркуриметрическим методом
300
51
2
Сульфаты
3
Железо
общее
4
Марганец
5
Медь
6
Нефтепродукты
7
Сульфиды
8
Йод
ПНД Ф 14.1:2.159-2000. Количественный химический анализ
вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации
сульфат-ионов в пробах природных и сточных вод
турбидиметрическим методом
ПНД Ф 14.1:2:4.139-98. Количественный химический анализ вод.
Методика измерений массовых концентраций кобальта, никеля,
меди, цинка, хрома, марганца, железа, серебра, кадмия и свинца
в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомноабсорбционной спектрометрии
100
0,1
0,01
0,001
ПНД Ф 14.1:2.5-95. Количественный химический анализ вод.
Методика выполнения измерений массовой концентрации 0,05
нефтепродуктов в природных и сточных водах методом ИКспектрометрии
ПНД Ф 14.1:2:4.178-02. Количественный химический анализ вод.
Методика выполнения измерений массовой концентрации
0,005
сульфидов, гидросульфидов и сероводорода в пробах питьевых,
природных и сточных вод фотометрическим методом
МУК 4.1.1090-02. Определение йода в воде. Методические
0,125*
указания
* значение ПДКхп, поскольку ПДКрх – 0,4 мг/л
Хлориды. Содержание хлорид-иона в природной поверхностной воде определяется
меркуриметрическим методом [174]. Диапазон измерений от 10 до 10000 мг/дм3. Мешающие
влияния, обусловленные присутствием сульфит-, тиосульфат-, сульфид-, роданид-, цианидионов, железа и органических веществ, устраняются специальной подготовкой пробы
к анализу. Определению мешают ионы цинка, свинца, алюминия, никеля и хрома (III)
при массовых концентрациях, превышающих 100 мг/дм3, хромат-ионы при массовых
концентрациях выше 2 мг/дм3, также мешают бромид- и иодид- ионы. В таких водах хлориды
определяют другими методами.
Меркуриметрический метод определения массовой концентрации хлорид-ионов основан
на взаимодействии хлорид-ионов с ионами ртути (II) с образованием малодиссоциированного
соединения
хлорида
ртути.
Избыток
ионов
ртути
(II)
образует
с
индикатором
дифенилкарбазоном в кислой среде (рН = 2,5±0,2) окрашенное в фиолетовый цвет комплексное
соединение, при появлении которого прекращают титрование. Резкость перехода окраски
индикатора в значительной мере зависит от соблюдения правильного значения рН раствора.
Точное установление рН предусмотрено в ходе определения использованием смешанного
индикатора и азотной кислоты. Величину рН определяют с помощью рН-метра.
Сульфаты. Содержание сульфат-иона в природной поверхностной воде определяется
турбидиметрическим методом [175]. Диапазон измеряемых концентраций от 10 до 1000 мг/дм3.
При более высокой концентрации сульфат-ионов (до 10000 мг/дм3) допускается разбавление
52
проб дистиллированной водой. Мешающее влияние карбонатов и гидрокарбонатов устраняют
соляной кислотой (в составе осадительной смеси).
Метод измерения массовой концентрации сульфат-иона основан на образовании
стабилизированной суспензии сульфата бария в солянокислой среде с последующим
измерением светорассеяния в направлении падающего луча (в единицах оптической
плотности).
Нефтепродукты. Содержание нефтепродуктов в природной поверхностной воде
определяется методом ИК-спектрометрии на анализаторе нефтепродуктов [176]. Диапазон
измерений от 0,05 до 50 мг/дм3. Если концентрация нефтепродуктов в анализируемой пробе
превышает 50 мг/дм3, то допускается разбавление элюата.
Метод заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов
из воды четыреххлористым углеродом; отделение нефтепродуктов от сопутствующих
органических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия,
и измерением массовой концентрации нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии.
Железо, марганец, медь. ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 [177] устанавливает
пламенный
атомно-абсорбционный метод определения массовых концентраций кобальта, никеля, меди,
цинка, хрома, марганца, железа,
серебра в
питьевых,
природных и
сточных водах.
Метод избирателен при наличии устройства для коррекции неселективного поглощения
фона. В противном случае следует скорректировать фон в соответствии с инструкцией
по эксплуатации прибора.
Диапазон измеряемых концентраций:
- железо – от 0,01 до 15,0 мг/дм3 (возможно определение до 500 мг/дм3);
- марганец – от 0,01 до 5,0 мг/дм3 (возможно определение до 20,0 мг/дм3);
- медь – от 0,01 до 10,0 мг/дм3 (возможно определение до 100 мг/дм3).
Метод основан на измерении резонансного поглощения света свободными атомами
определяемого элемента при прохождении света через атомный пар исследуемого образца,
образующийся в пламени. Метод избирателен, но если атомно-абсорбционный прибор
не снабжен
устройством
для коррекции
неселективного
скорректировать по неабсорбционным линиям элементов.
поглощения,
фон
следует
53
Сульфиды. Суммарное определение [178] массовой концентрации сероводорода,
гидросульфидов и сульфидов в питьевых, природных и сточных водах осуществляется
в диапазоне массовых концентраций от 0,002 мг/дм3 до 10 мг/дм3 в расчете на сульфид-ион.
Методика
позволяет
определять
сумму
растворенных
и
взвешенных
сульфидов
за исключением сульфидов, труднорастворимых в растворе серной кислоты, а именно
сульфидов меди, серебра, висмута и ртути.
Методика может быть использована для определения в пробе только растворенных
сульфидов, но при условии освобождения от взвешенных веществ на месте отбора проб.
В зависимости от количества и природы взвешенных веществ, для этих целей используют
фильтрование или коагулирование. Высокие содержания сульфидов (в концентрациях
более 10 мг/дм3), могут частично или полностью подавлять реакцию образования окрашенного
соединения. В этом случае после добавления растворов N,N-диметил-п-фенилендиамина
(ДМФДА) и железа (III) образуется либо фиолетовая окраска, либо выпадает белый осадок
элементарной серы и ощущается характерный запах сероводорода.
Метод основан на взаимодействии сероводорода и сульфидов с продуктами окисления
N,N-диметил-п-фенилендиамина солью железа (III) с образованием метиленовой сини,
экстракции полученного красителя хлороформом в присутствии додецилсульфата натрия и
измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 656 нм.
Йод. Содержание йода в природных водах в диапазоне концентраций от 0,01 до 1 мг/дм3
определяется на основе количественного титриметрического анализа водных объектов
для определения в них содержания йода [179], т.е. обеспечивается определение йода с
пределом обнаружения 0,08 ПДК.
Измерение концентрации йода основано на окислении йодидов до йодатов в кислой
среде бромной водой с восстановлением последних до свободного йода согласно формулам
2.1-2.3:
I- + 3Br2 + 3H2 O → IO3 - + 6H+ + 6Br- (2.1);
KIO3 + 5KI + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2 O (2.2);
I2 + 2Na2S2O4 = Na2S4O6 + 2NaI (2.3)
Количественное определение проводят йодометрическим титрованием. Нижний предел
измерения йода в анализируемой пробе 10 мкг. Определению не мешают другие галогены.
54
ГЛАВА 3 МОНИТОРИНГ ВОДНОЙ СРЕДЫ И ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДА
РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
3.1 Мониторинг водных объектов в России
Мониторинг водных ресурсов проводится в рамках государственного водного реестра.
Учет водных ресурсов, за исключением подземных, и наблюдение за режимом проводятся
сетью гидрометеорологических постов Росгидромета по единой в стране системе. Организации
Комитета Российской Федерации по геологии и использованию недр осуществляют учет
подземных вод, в том числе и эксплуатационных запасов [180].
Загрязнение воды связано не только с присутствием в ней токсичных или дурно
пахнущих веществ, но и с изменением ряда других физико-химических показателей, таких, как
содержание взвешенных веществ, минеральный состав, растворенный кислород, температура,
рН и др. В створах водопользования состав и свойства воды ни по одному из названных
показателей не должны превышать установленный норматив. При использовании водного
объекта для различных нужд приоритетными являются более жесткие требования в ряду
одноименных показателей. Главным с гигиенических позиций требованием к качеству питьевой
воды является ее безопасность в эпидемиологическом отношении [180]. Поэтому проблема
контроля воды в системах водоснабжения, особенно на присутствие органических примесей,
представляет собой самостоятельную актуальную задачу [181].
В Водном кодексе Российской Федерации от 03.06.2006 №74-ФЗ [182] указывается
на обязательность проведения мониторинга водных объектов. Порядок его проведения
регламентируется постановлением Правительства РФ от 10.04.2007 №219 [183]. Организация и
осуществление
мониторинга,
в
соответствии
с
этим
постановлением,
возложены
на Федеральное агентство водных ресурсов (Росводресурсы), Федеральное агентство
по недропользованию (Роснедра), Федеральную службу по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей
среды
(Росгидромет)
и
Федеральную
службу
по
надзору
в
сфере
природопользования (Росприроднадзор) с участием уполномоченных органов исполнительной
власти субъектов Российской Федерации. В данном Положении разграничены полномочия
между федеральными структурами – участниками мониторинга, а также выделены обязанности
природоохранных органов исполнительной власти субъектов [184].
55
Структура мониторинга водных объектов. Государственный мониторинг водных
объектов, являющийся составной частью системы государственного мониторинга окружающей
среды, состоит из:
- мониторинга поверхностных водных объектов суши и морей (в т.ч. мониторинг
состояния дна и берегов водных объектов, а также состояния водоохранных зон);
- мониторинга подземных водных объектов;
- мониторинга водохозяйственных систем и сооружений.
Государственный мониторинг водных объектов ведут Министерство природных
ресурсов (Минприроды РФ), Росгидромет (по поверхностным водным объектам) и другие
специально уполномоченные органы в области охраны окружающей среды. Ведение
государственного
мониторинга
водных
объектов
осуществляется
на
единой
геоинформационной основе в целях совместимости его данных с данными других видов
мониторинга окружающей среды. Минприроды РФ обеспечивает совместно с Росгидрометом
создание и развитие государственной сети станций и постов на водных объектах, разработку
автоматизированных информационных систем по ведению государственного мониторинга
водных объектов; создает наблюдательную сеть постов на водохозяйственных системах и
сооружениях и координирует их работу. Росгидромет ведет наблюдение за загрязнением
поверхностных вод суши. Санитарно-эпидемиологическая служба РФ (Роспотребнадзор)
отвечает за санитарную охрану водоемов [184].
Сведения о количественных и качественных показателях водных объектов вносятся
в Государственный водный реестр (ГВР), ведение которого возложено на Федеральное
агентство водных ресурсов (Постановление Правительства РФ от 28.04.2007 №253)[182].
Нормирование качества вод. Для мониторинга качества воды наиболее важны:
● Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и
культурно-бытового водопользования (ПДКхп) – концентрация вредного вещества в воде,
при которой не должно быть прямого или косвенного влияния на организм человека в течение
всей его жизни и на здоровье последующих поколений, а также ухудшения гигиенических
условий водопользования;
●
Предельно
допустимая
концентрация
в
воде
водоема,
используемого
для рыбохозяйственных целей (ПДКрх) − это концентрация вредного вещества в воде, которая
не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь, промысловых
[184].
56
3.2 Краткая характеристика промышленности северо-запада РБ
Северо-западный регион Республики Башкортостан включает 4 района – Бураевский,
Калтасинский, Краснокамский, Янаульский и 3 города – Нефтекамск, Агидель, Янаул, а также
ряд
более
мелких
населенных
пунктов.
Промышленное
производство
представлено
предприятиями г.Нефтекамск, г.Агидель, г.Янаул, с.Амзя, а также объектами нефтедобычи
Арланского месторождения.
На северо-западный регион РБ приходится 11,1% промышленного потенциала
республики, в том числе 84,3% отрасли энергетики, 28,2% – легкой промышленности, 9,2% –
машиностроения и металлообработки, 8,5% – топливной промышленности, 5,3% – лесной и
деревообрабатывающей, 2,2% – промышленности строительных материалов, 2,0% – пищевой,
1,4% – полиграфической промышленности.
По уровню развития промышленного производства регион в республике занимает
четвертое место после Центрального, Южного и Западного регионов. Промышленный комплекс
Северо-западного региона с многоотраслевой производственной структурой сформировался
в последние 30-40 лет. Он продолжает динамично развиваться за счет расширения и
реконструкции
действующих,
строительства
новых
предприятий
машиностроения
и
металлообработки, строительных материалов, легкой, пищевой промышленности и др. [185].
Город Нефтекамск является крупнейшим промышленным центром на Северо-Западе
Республики Башкортостан с численностью населения более 135 тысяч человек. Нефтекамск
расположен в 220 км от Уфы, вблизи многоводной реки Камы. По численности и производству
промышленной продукции Нефтекамск – четвертый город РБ после Уфы, Стерлитамака и
Салавата. В состав городского округа входят 7 населенных пунктов (г.Нефтекамск; села – Амзя,
Энергетик,
Ташкиново,
Хмелевка;
деревни
–
Чишма,
Крым-Сараево,
Марьино).
Своим рождением Нефтекамск обязан нефти, найденной в 1955 году около старинного
марийского села Арлан.
В Нефтекамске развитая многоотраслевая промышленность: машиностроение и
металлообработка, легкая и пищевая, топливная и электроэнергетика, деревообработка и др.
Визитными карточками Нефтекамска являются следующие промышленные предприятия:
● ОАО «НефАЗ» (производство пассажирских и вахтовых автобусов, автосамосвалов,
автоцистерн и прицепов;
● Кармановская ГРЭС (одна из крупнейших электростанций в РБ и РФ; выработка около
50% электроэнергии республики, а также подпитка соседних регионов страны);
57
●
ОАО
«Искож»
(производство
искусственной
кожи,
тентовых
материалов,
дублированных и триплированных материалов);
● ООО
«Нефтекамский
завод
нефтепромыслового
оборудования»
(структурное
подразделение АНК «Башнефть» в области ремонта и сервисного обслуживания погружного
оборудования, ремонта и изготовления нефтепромыслового и энергетического оборудования);
● ООО «Нефтекамский машиностроительный завод» (разработка и производство
комплектующего оборудования для предприятий нефтегазодобывающих производств);
● ОАО «Нефтекамская кожгалантерейная фабрика» (более 200 различных моделей).
Отдельно стоит выделить ОАО «Амзинский лесокомбинат» с полным производственным
циклом переработки древесины. Село Амзя с населением более 5,5 тысяч человек входит
в состав городского округа г.Нефтекамск. Основными объектами водоотведения являются
с.Амзя (жилой сектор) и ОАО «Амзинский лесокомбинат». Предприятие производит
химическую продукцию (древесный уголь, техническую и пищевую уксусную кислоту,
этиловый спирт, этилацетат, древесноугольные брикеты), заготовку, вывозку, раскряжевку
древесины и пиломатериалы. Водоснабжение ОАО «Амзинский лесокомбинат» осуществляется
из поверхностного водозабора р.Буй в 500 м выше места сброса сточных вод (20,8 и 20,3 км
от устья реки, соответственно) [186].
Город Агидель возник как поселок в 1980 году в связи со строительством Башкирской
АЭС. Город размещен на берегу реки Апаиш (правый берег нижнего течения реки Белой).
Сама р.Белая протекает в 3 км от города. В 5 км юго-восточнее от города имеется озеро Лабода,
куда осуществляет сброс ООО «Управление жилищно-коммунального хозяйства» г.Агидель
(ООО «УЖКХ» г.Агидель»). Для прохода пассажирских и грузовых судов от реки Белая
к стройбазе проложена прорезь. Рек, озер, прудов, водохранилищ в пределах административной
территории городского округа г.Агидель нет. В случае продолжения строительства Башкирской
АЭС и поднятия уровня воды в водохранилище Нижнекамской ГЭС до отметки 68 м, город
с юга и запада будут окружать воды Нижнекамского водохранилища, а также будет заполнен
пруд-охладитель площадью 3445 га.
Фактически г.Агидель в настоящее время не имеет серьезных экологических проблем.
Однако необходимо учитывать два фактора, представляющих опасность городу и окружающей
его природной среде:
58
1) город расположен в районе влияния интенсивной добычи нефти, причем, методом
поддержания пластового давления соленой водой;
2) в окрестностях города территория насыщена подземными коммуникациями (нефте-,
газо-, продуктопроводами) высокого давления, принадлежащим разным владельцам [187].
Город Янаул – административный центр Янаульского района РБ. Важнейшим
минеральным ресурсом района является нефть, на территории района освоено около
20 месторождений с общим объемом запасов более 30 млн. тонн. Ежегодный объем добычи –
более 900 тысяч тонн. В структуре промышленного производства добыча топливноэнергетических полезных ископаемых составляет 39%, обрабатывающее производство – 47%,
производство и распределение электроэнергии, газа и воды – 14%. Обрабатывающая
промышленность района представлена производством пищевых продуктов, текстильным и
швейным производством, обработкой древесины и производством изделий из дерева,
производством щепо-цементных плит, издательской и полиграфической деятельностью и др.
Многочисленные малые реки Янаульского района впадают преимущественно в реку Буй,
которая является левым притоком Камы. Буй зарегулирован Кармановским водохранилищем,
где работает одноименная ГРЭС [188].
Арланское нефтяное месторождение (Арланское НМ) (рис.3.1) расположено
на северо-западе Республики Башкортостан (Краснокамский, Калтасинский, Дюртюлинский,
Илишевский районы) и частично на юго-востоке Удмуртской Республики (Каракулинский
район). На территории месторождения располагаются г.Нефтекамск (население 120 тысяч
человек, 2002 г.) и г.Агидель (население 16,0 тысяч человек, 2002 г.). Значительная часть
населения работает в отраслях, так или иначе связанных с добычей нефти [189, 190].
Нефти терригенной толщи нижнего карбона тяжелые (плотность при давлении
насыщения 0,875), сернистые (до 3%), с низким выходом светлых фракций, парафинистые
(до 3%), высокосмолистые [191, 192]. Воды основного продуктивного горизонта (ТТНК)
Арланского месторождения имеют следующую характеристику: плотность – 1,17-1,18 г/см3;
минерализация – 750-800 мг-экв/100г; хлоридно-кальциевый тип, хлоридная группа, натриевая
подгруппа S1, S2, А2, преобладают хлориды натрия и калия (первая соленость 80-85%-экв,
вторая – 16-20%-экв).
Содержатся йод (до 10 мг/л), бром (до 550 мг/л) и аммоний (до 150 мг/л). Содержание
газа – 130-250 см3/л, в его составе преобладает азот – до 90%, метан – до 12%, этан – до 3%,
пропан – 0,3%, углекислоты – до 1,5%. Воды содержат сероводород (до 370 мг/л)[189].
59
Рис.3.1 Обзорная картосхема расположения Арланского НМ [189]
3.3 Государственный мониторинг водной среды в зоне влияния промышленности
северо-запада РБ
Речная сеть изучаемой территории принадлежит к бассейну рек Камы и Белой.
По правобережью р.Камы отмечается ряд мелких притоков длиной от 8 до 13 км и расходами
до первых десятков кубических метров в секунду. По левобережью р.Камы в условиях развития
I и II надпойменных террас существенным притоком в пределах месторождения является
р.Березовка, длина ее 43 км и летний расход 95% обеспеченности − 78,3 л/с (выше устья
правого притока р.Маринки). Остальная речная сеть принадлежит бассейну р.Белой.
По правобережью реки в пределах месторождения отмечаются следующие притоки (снизу
вверх): нижнее и среднее течение рек Кунь, Кельтей, Тыхтем; устьевая часть р.Быстрый Танып
с протокой р.Гнилой Танып. По данным Камуралрыбвода к рекам высшей и I категории
рыбохозяйственной значимости относятся реки Быстрый и Гнилой Таныпы, Кунь.
60
Довольно большая часть изучаемой территории имеет низкие гипсометрические
отметки, вследствие чего низкие пойменные участки вдоль русел рек Камы, Белой и Танып
оказались затопленными при подъеме уровня воды в водохранилище Нижнекамской ГЭС,
расположенной в районе г.Набережные Челны. С целью уменьшения затопляемой территории
были построены защитные дамбы и спецоснования. На многих скважинах с низкими отметками
в процессе разработки отмечались водопроявления с сероводородом.
На территории месторождения отмечается большое количество пойменных озер,
наиболее крупные из них: по правобережью р.Камы – оз.Большое, Долгое, Ольховое.
На правобережье р.Белой – оз. Юсупово, Грязное, Елань. Много мелких озер. Длина крупных
озер – 4-5 км при ширине до 200-400 м [189].
Государственный мониторинг водной среды в зоне влияния промышленных объектов
Северо-Запада РБ представлен сетью наблюдательных постов Федерального государственного
бюджетного учреждения «Башкирское управление по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей
среды»
(ФГБУ
«Башкирское
УГМС»,
Башгидромет),
Федерального
государственного бюджетного учреждения по мониторингу бассейнов рек Белой и Урала
(ФГУ МВО БУ) и МУП «Нефтекамскводоканал» (рис.3.2).
Рис.3.2 Картосхема расположения государственной сети наблюдения за состоянием водной
среды в зоне влияния объектов промышленности северо-запада РБ и Арланского НМ
61
3.3.1 Мониторинг водной среды ФГБУ «Башкирское УГМС»
В зоне влияния объектов промышленности северо-запада РБ на водные объекты имеется
лишь один пункт наблюдения ФГБУ «Башкирское УГМС» − Нижнекамское водохранилище
в 1,5 км северо-восточнее с.Андреевка Илишевского района РБ. На данном участке
Нижнекамское водохранилище представляет собой подпорный участок нижнего течения
р.Белой. Качество воды формируется под влиянием загрязняющих веществ, поступающих
с водами р.Белая, в т.ч. с неорганизованными стоками с объектов нефтедобывающей
промышленности [193-210]. Ниже приведена сводная таблица среднегодовой кратности
превышения ПДХрх [211] по наиболее характерным загрязняющим веществам в створе
указанного поста наблюдения (таблица 3.1).
Таблица 3.1
Среднегодовая кратность превышения ПДКрх по характерным загрязнителям
на посту Нижнекамское вдхр. – с.Андреевка [193-210]
Годы
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Нефтепродукты
11,8
5,8
2,2
0,4
0,2
0,4
0,2
1,4
0,4
0,6
2,8
2,4
1,2
3,0
2,6
2,4
6,0
1,5
Фенолы
Железо
Марганец
Медь
Цинк
Никель
Сульфаты
3,0
2,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
2,8
3,4
1,5
1,0
1,8
1,4
0,6
0,8
1,5
1,3
1,0
0,9
0,6
1,4
1,4
0,4
0,8
1,5
2,2
5,0
4,6
5,7
6,9
7,7
5,0
4,6
5,9
4,7
4,8
4,1
8,0
5,5
6,9
8,0
4,0
4,0
2,0
1,0
2,0
4,0
5,0
4,0
3,0
4,0
3,0
2,0
1,0
3,0
1,0
1,0
2,0
3,0
1,8
0,6
0,3
0,5
0,3
0,3
0,2
0,3
0,2
0,1
0,8
0,4
0,3
0,3
0,1
0,2
0,4
0,8
0,5
1,2
0,7
0,7
0
0,4
0,2
0,2
0,3
0,3
0,1
0,1
1,0
0,3
0,5
0,1
0,3
0,2
2,7
2,1
2,4
2,2
2,0
2,0
2,3
2,5
2,4
1,3
- не определялось
Как видно из таблицы 3.1 Нижнекамское водохранилище на подпорном участке р.Белой
у с.Андреевка на протяжении ряда лет остается стабильно загрязненным водным объектом.
Каждый год или почти ежегодно основными загрязнителями являются нефтепродукты,
марганец, медь, сульфаты, фенолы, железо, реже и в меньшей степени – цинк и никель.
62
При этом ещё более тревожная картина возникает при анализе кратности максимального
превышения ПДКрх [211] по этим же загрязнителям (таблица 3.2).
Таблица 3.2
Кратность максимального превышения ПДКрх по характерным загрязнителям
на посту Нижнекамское вдхр. – с.Андреевка [193-210]
Годы
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Нефтепродукты
19,2
4,2
2,0
1,2
2,8
1,4
10,2
2,2
5,0
11,4
7,4
4,6
5,0
6,0
6,4
15,0
5,0
Фенолы Железо Марганец
4,0
1,0
5,0
1,0
6,0
5,0
3,0
3,0
3,0
4,0
3,0
3,0
3,0
4,0
3,0
3,0
3,0
4,4
7,5
2,7
2,0
4,0
3,1
0,9
1,5
3,1
4,7
2,2
2,7
1,5
4,8
4,0
1,0
3,0
6,0
9,0
9,9
9,2
13,0
23,0
20,7
13,4
28,0
24,7
17,1
11,0
17,7
16,9
9,2
22,2
19,3
Медь
Цинк
Никель
9,0
6,0
4,0
11,0
15,0
21,0
9,0
9,0
12,0
10,0
6,0
3,0
8,0
5,0
6,0
8,0
11,0
1,9
0,7
1,6
0,6
1,5
0,7
0,7
0,5
0,4
5,3
1,7
0,9
1,4
0,4
1,1
1,4
2,1
3,2
1,7
1,4
0,0
1,4
1,1
0,9
1,0
0,8
1,1
0,7
4,9
1,1
2,0
0,8
0,9
0,7
Сульфаты
2,7
2,1
2,4
2,2
2,0
2,0
2,3
2,5
2,4
2,4
Более наглядно это можно проиллюстрировать на рис.3.3 и 3.4.
Рис.3.3 Кратность максимального превышения ПДКрх по нефтепродуктам, железу, марганцу и
меди на посту Нижнекамское вдхр. – с.Андреевка
63
Рис.3.4 Кратность максимального превышения ПДКрх по фенолам, цинку, никелю и сульфатам
на посту Нижнекамское вдхр. – с.Андреевка
Кроме того, качество поверхностных вод на посту Нижнекамское вдхр. – с.Андреевка,
начиная с 2006 года, можно также описать с использованием следующих комплексных оценок
[203-210] (таблица 3.3):
УКИЗВ
–
удельная
величина
комбинаторного
индекса
загрязненности
воды.
Это комплексный относительный показатель степени загрязненности поверхностных вод,
условно оценивающий в виде безразмерного числа долю загрязняющего эффекта, вносимого
в общую степень загрязненности воды, обусловленную одновременным присутствием ряда
загрязняющих веществ, в среднем одним из учтенных при расчете комбинаторного индекса
ингредиентов и показателей качества воды. УКИЗВ может варьировать от 1 до 16; большему
его значению соответствует худшее качество.
Кк – Коэффициент комплексности загрязненности воды. Представляет отношение
количества загрязняющих веществ, содержание которых превышает ПДК, к общему числу
нормируемых ингредиентов. Выражается в процентах и изменяется от 1 до 100%
при ухудшении качества воды. Характеризует участие антропогенной составляющей
в формировании химического состава воды.
64
Таблица 3.3
Комплексная оценка качественного состояния водной среды на посту
Нижнекамское вдхр. – с.Андреевка [203-210]
Годы
2006
УКИЗВ
Класс качества
Кк ср., %
Кк макс., %
4,24
4«а» («грязная»)
31
53
2007
3,88
3«б» («очень загрязненная»)
28
47
2008
3,86
3«б» («очень загрязненная»)
24
47
2009
3,60
3«б» («очень загрязненная»)
27
42
2010
4,45
4«а» («грязная»)
35
50
2011
3,87
3«б» («очень загрязненная»)
33
48
2012
4,00
4«а» («грязная»)
35
49
2013
4,40
4«а» («грязная»)
36
51
В целом, по итогам 2013 года загрязненность воды сохранялась стабильно высокой и
по-прежнему оценивалась 4-ым классом разряда «а» («грязная»). По характеризуемому
комплексу веществ загрязненность воды возросла по среднему коэффициенту комплексности
до 36% и значению УКИЗВ до 4,40, в основном, за счет возрастания средних уровней
загрязненности водохранилища соединениями марганца и меди до 8 и 3 ПДК, с максимальными
− 19 и 11 ПДК и повторяемостью превышения нормативов в 100% и 70% проб соответственно.
Содержание нефтепродуктов по среднегодовой концентрации составило 3 ПДК, максимальной
до 10 ПДК, повторяемости превышения нормативов до 43%. Незначительно возрос средний
уровень загрязненности фенолами, соединениями железа и цинка до ПДК, в 30-40% проб
превышены нормативы не более 3 ПДК. Стабилизировались средние уровни загрязненности
органическими веществами по БПК5 и ХПК до 1 и 2 ПДК, превышения нормативов
фиксировали в 25% и 88% проб соответственно. По-прежнему в пределах нормы сохранялись
средние концентрации сульфатов, с повторяемостью случаев превышения нормативов
в 60% проб. Эпизодические нарушения нормативов наблюдались по азоту аммонийному и
нитритному [210].
65
3.3.2 Мониторинг водной среды ФГУ МВО БУ
С
2010
года
государственный
мониторинг
качества
воды
Нижнекамского
водохранилища осуществляет ФГУ МВО БУ и по следующим направлениям:
- наблюдения за состоянием водного объекта по гидрохимическим показателям;
- наблюдения за загрязненностью донных отложений.
Организация и проведение наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши и
за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях выполняются в соответствии
с руководящими документами РД 52.24.309-2004 и РД 52.24.609-99, утвержденными Росгидрометом
[212-215].
Мониторинг качества поверхностной воды и донных отложений на Нижнекамском
водохранилище осуществляется в 21 пункте наблюдения (контрольных створах). Автором было
выделено 16 из 21 пункта наблюдения на 6 водных объектах (рис.3.5), которые испытывают
негативное влияние объектов промышленности северо-запада РБ:
1) устье р.Буй;
2) устье р.Березовка (с.Николо-Березовка);
3) р.Кама у переправы Боярка, у с.Саклово, в 500 м выше и ниже сброса сточных вод
МУП «Нефтекамскводоканал», у с.Каракулино (выше впадения р.Белая);
4) устье р.Миниште;
5) устье р.Ашаеш;
6) нижнее течение р.Белой у насосных станций №№1-4 (инженерные защиты
Янгузнаратовской и Янзигитовской сельскохозяйственной низины), у с.Актаныш, в 500 м выше
и ниже сброса сточных вод ООО «УЖКХ» г.Агидель.
С 2012 года осуществляются наблюдения ещё в двух точках – д.Усть-Бельск и д.Зуевы
Ключи (правый берег р.Кама ниже впадения р.Белая) [214-215].
66
Рис.3.5 Картосхема наблюдательной сети ФГУ МВО БУ за гидрохимическим состоянием
Нижнекамского водохранилища в зоне влияния объектов промышленности северо-запада РБ
Мониторинг поверхностной воды
На Нижнекамском водохранилище ФГУ МВО БУ проводит наблюдения в пунктах
контроля I категории, т.е. расположенных на водоеме, имеющем важное народнохозяйственное
значение, в районах негативного влияния промышленных предприятий (в том числе
нефтедобывающих) и других объектов экономики в водохранилище федерального значения, и,
как следствие, в створах с повторяющимися случаями нарушения допустимых нормативов
качества воды.
Характерными загрязнителями поверхностных вод Нижнекамского водохранилища
на протяжении ряда лет остаются соединения марганца, железа, трудноокисляемые
органические вещества (по ХПК), во многих створах добавляются нефтепродукты [212-215].
67
Ниже приводятся диапазон изменения среднегодовой кратности превышения ПДК
основных загрязнителей воды в водных объектах Нижнекамского водохранилища за весь
период наблюдения (2010-2013 гг.) по результатам расчетов для нужд хозяйственно-питьевого
и культурно-бытового назначения, то есть с позиции опасности для хозяйственно-питьевого
водоснабжения населенных пунктов (таблица 3.4) [216, 217].
Таблица 3.4
Уровень загрязненности водных объектов Нижнекамского водохранилища в зоне влияния
промышленных объектов северо-запада РБ в створах наблюдения ФГУ МВО БУ [212-215]
Загрязнитель
Фактическая среднегодовая
концентрация, мг/л
Кратность
превышения ПДКхп
Кратность
превышения ПДКрх
БПК
2,0-20,1
1,00-10,05
2,00-20,10
ХПК
24-80
1,60-5,33
3,20-10,66
Нефтепродукты
0,10-0,24
1,00-2,40
2,00-4,80
Фенолы
0,001-0,004
<1,00
1,00-4,00
Железо
0,31-0,67
1,02-2,22
2,04-4,44
Марганец
0,10-0,58
1,00-5,80
2,00-11,60
Медь
0,001-0,010
<1,00
1,00-10,00
Цинк
0,010-0,051
<1,00
1,00-5,10
Никель
0,010-0,018
<1,00
1,00-1,80
Сульфаты
102-278
<1,00
1,02-2,78
Среднегодовая
кратность
превышения
ПДКхп
по
нефтепродуктам
[216,
218]
в поверхностной воде составила 1,00-2,40 ПДК (0,1-0,24 мг/л). Загрязнение нефтепродуктами
выявлено с следующих створах: устье р.Буй (до 1,90 ПДК); устье р.Березовка (до 2,30 ПДК);
р.Кама у с.Саклово (до 2,40 ПДК), в районе сброса сточных вод МУП «Нефтекамскводоканал»
(на уровне ПДК) и у с.Каракулино (до 1,80 ПДК); р.Белая в створе насосных станций
ФГУ ЭВОС (до 1,90 ПДК) и в районе сброса ООО «УЖКХ» г.Агидель (до 1,80 ПДК).
Среднегодовая кратность превышения ПДКхп по железу [216, 218] в поверхностной воде
составила 1,02-2,22 ПДК (0,31-0,67 мг/л). Устойчивое загрязнение по железу выявлено
в следующих створах: устье р.Буй (до 2,17 ПДК); устье р.Березовка (до 2,22 ПДК);
р.Кама у с.Саклово (до 1,73 ПДК) и в районе сброса сточных вод МУП «Нефтекамскводоканал»
(до 2,07 ПДК).
68
Среднегодовая кратность превышения ПДКхп по марганцу [216, 218] в поверхностной
воде составила 1,00-5,80 ПДК (0,10-0,58 мг/л). Устойчивое загрязнение по марганцу выявлено
в следующих створах: устье р.Буй (до 1,09 ПДК); устье р.Березовка (до 5,80 ПДК); р.Кама
в районе сброса сточных вод МУП «Нефтекамскводоканал» (на уровне ПДК); р.Белая
у с.Актаныш (до 1,31 ПДК) и в районе сброса ООО «УЖКХ» г.Агидель (до 2,40 ПДК).
Периодически регистрировалось загрязнение марганцем в створе насосных станций ФГУ ЭВОС
– в устье р.Ашаеш и на р.Белой (до 2,51 ПДК).
Кроме того, в некоторой степени индикаторами повышенного содержания органических
загрязняющих веществ (в том числе и нефтепродуктов) являются повышенные значения
по БПК и ХПК.
Среднегодовая кратность превышения ПДК по БПК [217, 218] в поверхностной воде
составила 1,00-10,05 ПДК (2,00-20,10 мг/л). Повышенное биологическое потребление
кислорода выявлено с следующих створах: устье р.Буй (до 1,84 ПДК); устье р.Березовка
(до 1,39 ПДК); р.Кама у с.Саклово (до 1,70 ПДК), в районе сброса сточных вод МУП
«Нефтекамскводоканал» (до 1,81 ПДК) и у с.Каракулино (до 3,25 ПДК); устье р.Миниште
(до 1,96 ПДК); р.Белая и р.Ашаеш в створе насосных станций ФГУ ЭВОС (до 2,54 ПДК),
а также на р.Белой в районе сброса ООО «УЖКХ» г.Агидель (до 1,60 ПДК). Самое высокое
превышение зарегистрировано в 2012 году на р.Белой у с.Актаныш – 10,05 ПДК.
Среднегодовая кратность превышения ПДК по ХПК [217, 218] в поверхностной воде
составила 1,60-5,33 ПДК (24-80 мг/л). Повышенное химическое потребление кислорода
выявлено с следующих створах: устье р.Буй (до 2,29 ПДК); устье р.Березовка (до 2,57 ПДК);
р.Кама у с.Боярка (до 3,87 ПДК), у с.Саклово (до 3,12 ПДК), в районе сброса сточных вод
МУП «Нефтекамскводоканал» (до 2,63 ПДК) и у с.Каракулино (до 4,34 ПДК); устье р.Миниште
(до 5,27 ПДК); р.Белая и р.Ашаеш в створе насосных станций ФГУ ЭВОС (до 5,33 ПДК),
а также р.Белая у с.Актаныш (до 5,20 ПДК) и в районе сброса ООО «УЖКХ» г.Агидель
(до 4,27 ПДК).
Если же рассматривать качество воды в указанных створах с позиции опасности
для рыбохозяйственной ценности водных объектов [211], то складывается следующая картина
(таблица 3.4).
Среднегодовая кратность превышения ПДКрх по нефтепродуктам [211] в поверхностной
воде составила 1,00-4,80 ПДК (0,05-0,24 мг/л). Превышение ПДКрх выявлено во всех пунктах
наблюдения. Наиболее загрязненными, как и в случае с ПДКхп, являются следующие створы:
устье р.Буй (до 3,80 ПДК); устье р.Березовка (до 4,60 ПДК); р.Кама у с.Саклово (до 4,80 ПДК),
69
в районе сброса сточных вод МУП «Нефтекамскводоканал» (до 4,40 ПДК) и у с.Каракулино
(до 3,60 ПДК); р.Белая и р.Ашаеш в створе насосных станций ФГУ ЭВОС (до 3,80 ПДК),
а также р.Белая в районе сброса ООО «УЖКХ» г.Агидель (до 3,60 ПДК).
Среднегодовая кратность превышения ПДКрх по железу [211] в поверхностной воде
составила 1,02-6,66 ПДК (0,10-0,67 мг/л). Превышение ПДКрх выявлено во всех пунктах
наблюдения. Наиболее загрязненные створы: устье р.Буй (до 6,51 ПДК); устье р.Березовка
(до 6,66 ПДК); р.Кама у с.Саклово (до 5,19 ПДК) и в районе сброса сточных вод
МУП «Нефтекамскводоканал» (до 6,21 ПДК); р.Белая в створе насосных станций ФГУ ЭВОС
(до 4,53 ПДК).
Среднегодовая кратность превышения ПДКрх по марганцу [211] в поверхностной воде
составила 2,60-57,9 ПДК (0,026-0,58 мг/л). Превышение ПДКрх выявлено во всех пунктах
наблюдения. Наиболее загрязненные створы: устье р.Буй (до 10,9 ПДК); устье р.Березовка
(до 57,9 ПДК в 2012 году); р.Кама в районе сброса сточных вод МУП «Нефтекамскводоканал»
(до 10,1 ПДК); р.Белая и р.Ашаеш в створе насосных станций ФГУ ЭВОС (до 25,1 ПДК);
р.Белая у с.Актаныш (до 13,1 ПДК) и в районе сброса ООО «УЖКХ» г.Агидель (до 24,0 ПДК),
а также р.Кама у д.Зуевы Ключи (до 24,9 ПДК).
Кроме того, были выявлены превышения ПДКрх по загрязняющим веществам,
по которым при ПДКхп превышения не регистрировались либо носили единичный характер.
Среднегодовая кратность превышения ПДКрх по меди [211] в поверхностной воде
составила 1,0-10,0 ПДК (0,001-0,010 мг/л). Превышение на уровне ПДКрх и выше выявлено
во всех пунктах наблюдения. Наиболее загрязненные створы: устье р.Буй (до 7,0 ПДК);
устье р.Березовка (до 5,0 ПДК); р.Кама у с.Саклово (до 6,0 ПДК) и в районе сброса сточных вод
МУП «Нефтекамскводоканал» (до 10,0 ПДК). На р.Белой и р.Ашаеш в створе насосных
станций ФГУ ЭВОС − на уровне 1,0-3,0 ПДК.
Среднегодовая кратность превышения ПДКрх по сульфатам [211] в поверхностной воде
составила 1,02-2,78 ПДК (102-278 мг/л). Превышение ПДКрх выявлено в следующих пунктах
наблюдения: устье р.Миниште (до 2,67 ПДК); р.Белая и р.Ашаеш в створе насосных станций
ФГУ ЭВОС (до 2,78 ПДК); р.Белая у с.Актаныш (до 2,51 ПДК) и в районе сброса
ООО «УЖКХ» г.Агидель (до 1,87 ПДК).
Среднегодовая кратность превышения ПДКрх по фенолам [211] в поверхностной воде
составила 1,0-4,0 ПДК (0,001-0,004 мг/л). Превышение на уровне ПДКрх и выше выявлено
во всех пунктах наблюдения. Наиболее загрязненные створы: устье р.Буй (до 4,0 ПДК);
70
устье р.Березовка (до 3,0 ПДК); р.Кама у с.Саклово (до 4,0 ПДК) и в районе сброса сточных вод
МУП «Нефтекамскводоканал» (до 4,0 ПДК). На р.Белой и р.Ашаеш в створе насосных станций
ФГУ ЭВОС, на р.Белой у с.Актаныш и в районе сброса ООО «УЖКХ» г.Агидель −
на уровне 1,0-3,0 ПДК.
Единичные загрязнения выявлены по цинку [211]: р.Кама в районе сброса сточных вод
МУП «Нефтекамскводоканал» (до 2,8 ПДКрх в 2012г.) и у с.Каракулино (до 1,3 ПДКрх в 2010 г.
и до 2,5 ПДКрх в 2011 г.); устье р.Миниште (до 3,6 ПДКрх в 2010 г. и до 3,4 ПДКрх в 2011 г.);
р.Белая и р.Ашаеш в створе насосных станций ФГУ ЭВОС (2,2-3,1 ПДКрх в 2010 г. и 1,7-5,1
ПДКрх в 2011 г.), р.Белая у с.Актаныш (до 2,1 ПДКрх в 2010 г. и до 2,8 ПДКрх в 2011 г.).
Также единичные загрязнения выявлены по никелю [211] – на р.Кама в районе сброса
сточных вод МУП «Нефтекамскводоканал» (до 1,8 ПДКрх в 2010 и 2012 гг.).
Мониторинг донных отложений
Негативному воздействию объектов промышленности северо-запада РБ подвержены
водные объекты бассейна Нижнекамского водохранилища – р.Кама с притоками в зоне влияния
статичного
подпора
гидроузла,
распространяющегося
от
него
вверх
по
течению.
Это выражается в широком распространении затопленных и заболоченных участков акватории
водных объектов, вызванных строительством Нижнекамской ГЭС. В свою очередь,
это приводит к уменьшению скоростей водного потока в зоне подпора и более интенсивному
оседанию и накоплению загрязняющих веществ на дне поверхностных водных объектов [218].
Процесс накопления в водоёмах поступающих взвешенных наносов и растворенных
элементов
наиболее
четко
обнаруживается
в
формировании
донных
отложений.
При накоплении донных отложений (заилении) изменяются морфометрические показатели
водоёмов, химические и биологические процессы. Процессы, которые происходят в донных
отложениях и придонном пласте воды приводят к изменениям состава воды, а также
её оптических свойств [219].
Донные отложения являются важной составляющей водных экосистем, где аккумулируется
большая часть органических и неорганических веществ, в том числе наиболее опасных и токсичных –
тяжелые металлы, нефтепродукты и пестициды. Они представляют собой неразрывное единство
сложного
комплекса минералов
и
водного
раствора,
который
пропитывает
отложения.
В нём и на поверхностях его раздела с твердыми частицами протекают химические реакции,
происходит перенос и перераспределение растворенных компонентов. В водном растворе
и на поверхности зерен живет донная микрофлора, которая оказывает важное влияние
71
на протекание химических процессов в донных отложениях и жизнедеятельность организмов
зообентоса [220-223].
В контрольных створах мониторинга качества поверхностных вод Нижнекамского
водохранилища ФГУ МВО БУ также осуществляет наблюдения за состоянием донных
отложений. В донных отложениях определяются тяжелые металлы и нефтепродукты
с периодом отбора проб 7 раз за год по 10 определений (в основные фазы водного режима).
При наблюдении за состоянием водного объекта по донным отложениям определяются
погодные условия, температура воздуха, температура воды, контролируется 10 показателей
загрязненности донных отложений – рН, марганец, медь, цинк, никель, хром общий, кадмий,
кобальт, свинец, нефтепродукты. Ниже приводится обобщенная информация за период
наблюдений 2010-2013 гг. [212-215].
Концентрация нефтепродуктов:
2010 год – от 12,80 мг/кг (р.Белая, насосная станция №2, в октябре) до 129,82 мг/кг
(р.Белая, насосная станция №2, в августе);
2011 год – от 10,58 мг/кг (устье р.Буй, в мае) до 238 мг/кг (р.Белая, насосная станция №4,
в мае);
2012 год – от 20,52 мг/кг (устье р.Буй, в мае) до 910,80 мг/кг (р.Белая, 500 м ниже сброса
сточных вод ООО «ЖКХ» г.Агидель, в мае);
2013 год – от 19,0 мг/кг (р.Ашаеш, насосная станция №1, в мае) до 174,0 мг/кг (р.Белая
у с.Актаныш, в мае).
Концентрация марганца:
2010 год – от 183 мг/кг (р.Кама у с.Саклово, в мае) до 2410 мг/кг (р.Белая, насосная
станция №3, в октябре);
2011 год – от 147,78 мг/кг (р.Кама у с.Саклово, в мае) до 1905 мг/кг (р.Ашаеш, насосная
станция №1, в июне);
2012 год – от 72,94 мг/кг (устье р.Березовка, в июле) до 1208 мг/кг (р.Ашаеш, насосная
станция №1, в июле);
2013 год – от 35,7 мг/кг (р.Кама у с.Саклово, в июле) до 882,0 мг/кг (устье р.Белая
у д.Усть-Бельск, в мае и июне).
72
Концентрация хрома шестивалентного:
2010 год – от 22 мг/кг (устье р.Буй, в апреле) до 123 мг/кг (р.Белая, насосная станция №5,
в августе);
2011 год – от 10,91 мг/кг (р.Кама у с.Саклово, в мае) до 102 мг/кг (р.Белая, насосная
станция №4, в сентябре);
2012 год – от 1,49 мг/кг (р.Кама у с.Саклово, в августе) до 115 мг/кг (р.Ашаеш, насосная
станция №1, в июле);
2013 год – от 2,05 мг/кг (устье р.Березовка, в мае) до 86,0 мг/кг (р.Белая у с.Актаныш).
Загрязнение донных отложений водохранилища медью, цинком, свинцом и кадмием
в створах мониторинга за весь период наблюдения не выявлено. Более наглядно
представленные выше значения максимальных концентраций можно представить в таблице 3.5.
Таблица 3.5
Максимальный уровень загрязненности донных отложений водных объектов Нижнекамского
водохранилища в зоне влияния промышленных объектов северо-запада РБ в створах
наблюдения ФГУ МВО БУ, мг/кг [212-215]
Максимальная
концентрация, мг/кг
2010
2011
2012
2013
нефтепродукты
130
238
911
174
марганец
2410
1905
1208
882
хром шестивалентный
123
102
115
86
никель
109
89
100
78
кобальт
54,3
12,5
9,90
11,0
Донные отложения, находясь в постоянном обмене с водной средой, являются своего
рода индикаторами при оценке состояния водных объектов и контроля их загрязнения.
Результаты мониторинга за состоянием донных отложений позволяют выявить антропогенные
факторы, оказывающие наибольшее влияние на загрязнение водных объектов [212-215].
Если произойдет внезапное взмучивание всей толщи накопленных донных отложений и,
как следствие, переход загрязняющих веществ в водную среду, то содержание основных
загрязнителей в соответствующем объеме воды на первоначальном этапе в сотни и даже тысячи
раз
окажется
выше
текущих
концентраций
загрязнителей
в
поверхностной
воде.
73
Так, по марганцу эти значения могли быть выше: в 2010 году – в 3-6 тысяч раз; в 2011 году –
в 1,9-8,2 тысяч раз; в 2012 году – уже до 26,8 тысяч раз (в створе насосная станция №1);
в 2013 году – до 16,0 тысяч раз (р.Кама в створе нового поста у д.Усть-Бельск). Концентрация
нефтепродуктов оказалась бы выше: в 2010 году – в 380-2100 раз, в 2011 году – в 165-2200 раз,
в 2012 году – в 210-15200 раз, в 2013 году – в 380-2900 раз.
Постоянные
повышенные
концентрации
и
частые
превышения
ПДКхп
по нефтепродуктам, марганцу, железу (в определенной степени по БПК и ХПК), а также
стабильное превышение ПДКрх по нефтепродуктам, фенолам, марганцу, железу, меди,
сульфатам
наглядно
промышленности
иллюстрирует
северо-запада
РБ
негативное
на
качество
влияние
деятельности
поверхностных
вод
объектов
Нижнекамского
водохранилища и, кроме того, приводит к многократному накоплению загрязняющих веществ
в донных отложениях.
Главной
особенностью
Нижнекамского
водохранилища
и,
одновременно,
доминирующим фактором его вредного воздействия является его временный подпорный
уровень (62,0-63,3 м БС), существенно отличающийся от проектного (68,0 м БС). Отсутствие
проектного уровня и объема водохранилища обуславливают крайне низкое качество его вод,
которое усугубляется значительным объемом ежегодно сбрасываемых в него сточных вод
(около 200 млн. м3) и влиянием объектов нефтедобычи. Вместе с тем Нижнекамское
водохранилище является источником питьевого водоснабжения, на котором расположен второй
по мощности водозабор Республики Татарстан (Белоусовский), который обеспечивает
водоснабжение
четверти
населения
данной
республики,
а
также
водозаборы
МУП «Нефтекамскводоканал», обеспечивающего питьевой водой г.Нефтекамск и окрестности
[218].
3.3.3 Мониторинг водной среды МУП «Нефтекамскводоканал»
С точки зрения непосредственного влияния на хозяйственно-питьевое водоснабжение
населения северо-запада Республики Башкортостан представляет интерес качественный состав
воды, забираемой МУП «Нефтекамскводоканал» (МУП «НВК») [224]. Водопотребление
МУП «НВК» предназначено для удовлетворения нужд населения, объектов соцкультбыта,
предприятий
и
организаций
г.Нефтекамск,
г.Агидель,
с.Николо-Березовка
и
части
Краснокамского района, а также на собственные нужды МУП «НВК». Система водоснабжения
МУП «НВК» включает в себя следующие объекты:
74
• Открытый (русловой) водозабор «Кама» расположен на левом берегу р.Кама в 10 км
ниже по течению от с.Николо-Березовка с 43 скважинами напротив д.Боярка, частично
обеспечивающий потребность в воде г.Нефтекамск и части Краснокамского района, а также
на собственные нужды МУП «НВК»;
• Камский (Патраковский) инфильтрационный (подземный) водозабор расположен
в 9 км западнее г.Нефтекамска, на левом берегу р.Кама в Краснокамском районе РБ. Водозабор
состоит из 43 скважин глубиной 20-25 м. Расстояние между скважинами в среднем 60 м,
расстояние от скважин до реки в среднем 20 м. Общая протяженность водозабора 2800 м.
Скважины
работают
с
1960
года
со
средним
суммарным
водозабором
47,0 тыс.м3/сутки. Контроль качества добываемой воды осуществляет территориальный отдел
ТУ Роспотребнадзора РБ. Водопроводные сооружения имеют 2 пояса зоны санитарной охраны:
I пояс – зона строгого режима, II пояс – зона ограничений. Протяженность границы
I пояса – 2,1 км, II пояса – 125,5 км. На территории этих поясов (общая площадь –
около
900
км2)
находятся
г.Нефтекамск,
с.Амзя,
с.Карманово
с
промышленными
предприятиями, с.Николо-Березовка, сельские населенные пункты Музякского, Арланского,
Кориевского, Калегинского сельсоветов Краснокамского района.
С 2000 года водоснабжение г.Нефтекамска осуществлялось полностью из подземного
источника. Именно с этого периода в забираемой воде начали находить повышенные
концентрации марганца. Повышенное содержание марганца приводит к накоплению отложений
в распределительной сети, что приводит к уменьшению диаметра трубопроводов, увеличению
удельного сопротивления и, как следствие, возможен вынос осадка из трубопроводов
к потребителю.
С позиции хозяйственно-питьевого водоснабжения [216] представляют опасность
повышенные концентрации и, следовательно, превышения ПДКхп по железу и марганцу
в воде, забираемой русловым водозабором «Кама», и по марганцу в забираемой Патраковским
инфильтрационным водозабором воде (таблица 3.6, рис.3.6).
Таблица 3.6
Кратность превышения ПДКхп по водозаборам МУП «Нефтекамскводоканал» [224, 216]
Ингредиент
2000
2001
2002
Железо
Марганец
1,5
1,5
1,7
1,4
1,9
1,2
6,9
Марганец
5,9
Годы
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Открытый (русловой) водозабор «Кама»
1,3
1,4
1,9
1,8
1,7
1,9
1,5
1,1
1,6
1,1
1,3
1,5
1,4
1,6
2010
2011
2012
2013
2014
2,5
1,9
1,6
1,4
2,3
1,5
2,0
1,6
1,8
1,6
Камский (Патраковский) инфильтрационный водозабор
6,6
9,2
8,9
6,6
7,1
8,0
7,4
7,0
11,6
8,2
11,0
8,1
9,6
75
Рис.3.6 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп (железо, марганец)
по водозаборам МУП «Нефтекамскводоканал»
Если же рассматривать эти концентрации с позиции опасности для рыбохозяйственной
ценности водных объектов [192], то к превышениям по марганцу и железу добавляются медь и
цинк (таблица 3.7, рис.3.7 и 3.8).
Таблица 3.7
Кратность превышения ПДКрх по водозаборам МУП «Нефтекамскводоканал» [224, 216]
Ингредиент
2000
2001
2002
Железо
Марганец
Медь
Цинк
4,4
15,0
1,0
2,5
5,1
14,0
1,0
2,7
5,6
12,0
1,0
3,2
69,0
2,4
Марганец
Цинк
59,0
2,8
Годы
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Открытый (русловой) водозабор «Кама»
3,8
4,2
5,7
5,5
5,2
5,7
4,5
11,0 16,0 11,0 13,0 15,0 14,0 16,0
2,0
1,0
1,0
2,0
3,0
2,0
2,0
2,9
3,1
2,8
3,1
3,2
3,0
2,9
2010
2011
2012
2013
2014
7,6
19,0
3,0
4,8
4,9
14,0
2,0
3,3
7,0
15,0
3,0
3,6
6,0
16,0
2,0
3,0
5,5
16,0
2,0
3,2
Камский (Патраковский) инфильтрационный водозабор
66,0 92,0 89,0 66,0 71,0 80,0 74,0 70,0 116,0
2,6
3,5
3,9
2,7
2,9
3,8
3,5
3,2
5,3
82,0
3,7
110,0
5,1
81,0
3,8
96,0
4,0
76
Рис.3.7 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКрх (железо, медь, цинк)
по водозаборам МУП «Нефтекамскводоканал»
Рис.3.8 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКрх (марганец)
по водозаборам МУП «Нефтекамскводоканал»
Важно отметить, что на всех представленных графиках наглядна тенденция повышения
среднего уровня загрязнения по указанным веществам, что связано как с неослабевающим
негативным влиянием отраслей промышленности на качество вод, так и с установившейся
в последние годы малой водностью р.Кама и других водотоков региона. Особенно маловодным
оказался 2010 год: по марганцу кратность превышения составила 11,6 ПДКхп (116 ПДКрх),
по железу – 2,5 ПДКхп (7,5 ПДКрх), по меди – 3,0 ПДКрх, по цинку – 5,3 ПДКрх.
77
3.4 Ведомственный мониторинг водной среды ОАО АНК «Башнефть»
на территории Арланского нефтяного месторождения
Состояние водной среды на территории Арланского нефтяного месторождения
контролируется внутриведомственной сетью мониторинга ОАО АНК «Башнефть» [225]. Хотя
организованные источники сброса сточных вод в поверхностные водотоки отсутствуют,
в результате суммирующего влияния аварийных утечек жидкости на трубопроводах, утечек
из сальников и соединений насосного оборудования на устьях скважин и на участках сбора,
учета и подготовки добываемой продукции, заколонных перетоков минерализованных вод по
стволам скважин и негерметичности системы нефтедобычи и заводнения происходит активное
загрязнение поверхностных и пресных подземных вод зоны активного водообмена [189].
Система водного мониторинга включает наблюдения за качеством пресноводного
комплекса в годовом режиме по контрольным водопунктам. Ведутся наблюдения за состоянием
поверхностных водотоков, пресных подземных вод аллювиальных и верхнепермских
отложений, развитых на территории месторождения. Это 124 контрольных водопункта
(таблица 3.8), из которых 49 – для контроля поверхностных вод, 54 – подземных вод
аллювиальных отложений (52 наблюдательные скважины-колодцы и 2 родника) и 21 –
подземных вод верхнепермских отложений (19 скважин-колодцев и 2 родника).
Таблица 3.8
Распределение контрольных водопунктов по НГДУ ОАО АНК «Башнефть»
на территории Арланского нефтяного месторождения [189]
НГДУ
«Чекмагушнефть»
НГДУ «Арланнефть»
Наименование контрольных
водопунктов
Водопункты на
поверхностных водах
Скважины-колодцы на
аллювиальные отложения
Родники на аллювиальные
отложения
Родники на верхнепермские
отложения
Скважины-колодцы на
верхнепермские отложения
Всего
Расположение контрольных
Всего
Юсуповская
площадь
Юсуповская
площадь
18
27
4
49
28
23
1
52
-
2
-
2
-
1
1
2
15
4
-
19
Арланская и НиколоБерезовская площади
61
водопунктов
57
обусловлено
6
124
гидрогеологическими и
геоморфологическими особенностями рассматриваемого района, условиями защищенности
подземных вод и расположением объектов обустройства месторождения (рис.3.9).
78
Рис.3.9 Картосхема сети мониторинга ОАО АНК «Башнефть» за состоянием
водных объектов Арланского НМ [189]
79
Пробы воды по контрольным водопунктам отбираются ежеквартально в периоды
весеннего половодья, летней, осенней и зимней межени. В сертифицированных лабораториях
ЦНИПРа ежеквартально проводится общий макрохимический анализ отобранных проб воды
с определением содержания общего железа, нефтепродуктов, СПАВ, нитратов, аммония.
По отдельным водопунктам проводится ежемесячный контроль качества вод по содержанию
хлоридов и нефтепродуктов.
Поверхностные и подземные пресные воды могут быть дополнительно загрязнены
сопутствующими микрокомпонентами – йодом, бором, бромом и др. [190].
Ниже приводятся точки наблюдения, по которым за период 1994-2013 гг. выделены
линейные тренды повышения уровня загрязнения на основе результатов расчета кратности
среднегодовых
превышений
ПДКхп
[216]
по
основным
загрязнителям
по
данным
ведомственного мониторинга ОАО АНК «Башнефть» за состоянием водной среды в зоне
деятельности Арланского нефтяного месторождения на территории Республики Башкортостан
[225, 226]. Также приведены графики по каждому загрязняющему веществу в створе
Патраковского водозабора или в непосредственной близости от него (наиболее опасный тренд
для питьевого водоснабжения г.Нефтекамск и прилегающей территории). Построенные
полиномиальные тренды (с наибольшей величиной достоверности аппроксимации) наиболее
достоверно показывают связь полученных результатов расчета среднегодовых кратностей
превышения и фактически измеренных специалистами ОАО АНК «Башнефть» концентраций
загрязнителей.
Примечательно, что данные ведомственного мониторинга ОАО АНК «Башнефть» [226]
по некоторым годам и загрязняющим веществам внутри временного периода 1994-2013 гг.
отсутствуют (например, в интервале 1994-1999 и 2003-2005 гг.). Причина отсутствия данных
неизвестна – вероятно, это связано с желанием организации скрыть факты о высокой степени
загрязненности в отдельные годы по определенным загрязнителям.
По хлоридам (ПДКхп = 350 мг/л) выделен общий тренд повышения уровня загрязнения
по следующим точкам наблюдения (кратность превышения ПДКхп):
• р.Гнилой Танып – с 1,60 до 2,22 ПДК;
• р.Исток (около с.Ангасяк) – с 1,10 до 1,35 ПДК;
• водоем КНС-18 (между д.Киреметово и д.Н.Бура) – с 7,20 до 9,95 ПДК;
• оз.Буляк (около д.Старый Буртюк) – с 1,32 до 2,20 ПДК;
• р.Кунь (ниже моста на д.Уртаул) – с 0,85 до 1,17 ПДК;
80
•
скв.-колодец
№1501
Патраковского
водозабора
(левый
берег
р.Кама)
–
с 8,40 до 10,45 ПДК (показан на рис.3.10 как наиболее опасный тренд для питьевого
водоснабжения г.Нефтекамск и прилегающей территории);
• скв.-колодец №1503 д.Ташкиново (ок. р.Березовка) – с 3,28 до 4,25 ПДК; скв.-колодец
№66 НСП «Шушнур» (ок. р.Березовка) – с 1,90 до 2,57 ПДК.
Рис.3.10 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по хлоридам в скважине-колодце №1501 (Патраковский водозабор)
Высокие единичные значения превышения зарегистрированы по следующим точкам:
скважина 1519 (на уровне 32-33 ПДК в 2000-2006 гг.), колодец 3556 (до 76,58 ПДК в 1994 г.),
скважина-колодец 1510 НСП «Шушнур» (до 99,79 ПДК в 2001 г.), скважина-колодец 1512
в районе КНС-16 ЦДНиГ-5 (до 41,11 ПДК в 2005 г.) [226].
По сульфатам (ПДК = 500 мг/л) выделен общий тренд повышения уровня загрязнения
по следующим точкам наблюдения (кратность превышения ПДКхп):
• р.Быстрый Танып – с 0,88 до 1,44 ПДК;
•
с
скв.-колодец
№1501
Патраковского
водозабора
(левый
берег
р.Кама)
–
4,65 до 5,70 ПДК (показан на рис.3.11 как наиболее опасный тренд для питьевого
водоснабжения г.Нефтекамск и прилегающей территории).
Высокие единичные значения превышения зарегистрированы по следующим точкам:
колодец 1519 (до 13,90 ПДК в 2005 г.), скважина-колодец №1503 д.Ташкиново (до 9,81 ПДК
в 2000 г.), скважина-колодец 1510 НСП «Шушнур» (до 7,23 ПДК в 2009 г.) [226].
81
Рис.3.11 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по сульфатам в скважине-колодце №1501 (Патраковский водозабор)
По железу (ПДК = 0,3 мг/л) выделен общий тренд повышения уровня загрязнения
по следующим точкам наблюдения (кратность превышения ПДКхп):
• руч.Кутерем (около с.Кутерем) – с 5,12 до 7,40 ПДК;
• р.М.Кельтей (около д.Графское) – с 3,32 до 4,40 ПДК; р.Кельтей (около д.Купербаш) –
с 2,21 до 2,77 ПДК;
• р.Тыхтем (около д.Новохазино) – с 7,90 до 11,30 ПДК;
• р.Гнилой Танып (около д.Старый Буртюк) – с 3,80 до 5,05 ПДК;
• р.Быстрый Танып (между д.Маняк и с.Черлак) – с 3,48 до 4,10 ПДК;
• руч.Юраза (около д.Новая Бура) – с 2,98 до 3,74 ПДК;
• р.Исток (около с.Ангасяк) – с 3,75 до 4,48 ПДК;
• оз.Елань, КНС 33 (около с.Ангасяк) – с 3,04 до 3,34 ПДК; оз.Сакат (около с.Ангасяк) –
с 4,28 до 4,78 ПДК; оз.Буляк (около д.Старый Буртюк) – с 5,10 до 7,40 ПДК;
• водоем КНС-18 (около д.Киреметово) – с 15,05 до 19,60 ПДК;
• р.Белая (около с.Юсупово) – с 1,94 до 5,56 ПДК;
• р.Ашаеш (около д.Янгузнарат) – с 1,16 до 1,64 ПДК;
82
• р.Кунь (ниже моста на д.Уртаул) – с 5,74 до 7,20 ПДК;
• руч.Оло-Асау (Кечасу, около д.Нижний Янзигит) – с 4,80 до 7,15 ПДК; руч.Черный
(около д.Новая Татья) – с 8,80 до 11,30 ПДК;
• р.Амзя (выше моста, около д.Раздолье) – с 8,5 до 11,05 ПДК;
• р.Березовка: ниже с.Кариево – с 5,56 до 6,52 ПДК; выше с.Николо-Березовка –
с 5,50 до 6,24 ПДК, а также ее притоки: р.Вакшенер (ниже моста, около д.Енактаево) –
с 5,56 до 6,25 ПДК; руч.Камышловка (выше моста, около д.Енактаево) – с 2,98 до 3,73 ПДК;
р.Маринка (ниже д.Марьино) – 4,61 до 5,35 ПДК; руч.Полуденка (около д.Староуразаево) –
с 5,10 до 6,40 ПДК;
• р.Полойд (близ с.Саклово) – с 4,25 до 5,05 ПДК;
• р.Кама: пристань Боярка (выше Патраковского водозабора) – с 5,80 до 7,24 ПДК
(рис.3.12); в створе водозабора – с 4,57 до 5,38 ПДК (рис.3.13);
•
с
скв.-колодец
№1501
Патраковского
водозабора
(левый
берег
р.Кама)
–
14,45 до 19,00 ПДК (показан на рис.3.14 как наиболее опасный тренд для питьевого
водоснабжения г.Нефтекамск и прилегающей территории).
Рис.3.12 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по железу в р.Кама (пристань Боярка, выше Патраковского водозабора)
83
Рис.3.13 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по железу в р.Кама в створе Патраковского водозабора
Рис.3.14 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по железу в скважине-колодце №1501 (Патраковский водозабор)
Превышения ПДКхп по железу обнаружены практически во всех пунктах наблюдения:
родник в д.Редькино (до 23,73 ПДК), оз.Елань-Грязное (до 29,0 ПДК), оз.Буляк (до 430 ПДК,
2001 г.), два родника в с.Куяново (до 22,6 и 50,53 ПДК соответственно), колодец 17013
д.Барьязибаш (до 57,4 ПДК), колодцы 4532 и 4238 д.Редькино (до 28,87 и 157,77 ПДК
соответственно), колодцы 43 и 17054 с.Куяново (до 77,33 и 22,10 ПДК соответственно),
колодец 3029 д.Новохазино (до 110,5 ПДК) и еще целый ряд скважин и колодцев с высоким
превышением, в том числе более 100 ПДК.
84
Максимальное превышение – колодец 3063 (656,6 ПДК, 04.06.2010г.).
Особую
опасность
представляет
превышение
ПДКхп
в
некоторых
скважинах
Патраковского водозабора: №1002 – до 86,07 ПДК (2007 г.), №1501 – до 278,77 ПДК (2006 г.),
№7А – до 72,27 ПДК (2010 г.), №8А – до 53,27 (2010 г.), №1111 – до 85,77 ПДК (2006 г.),
№1112 – до 107,9 ПДК (2006 г.), №1113 – до 231,73 ПДК (2006 г.) [226].
По нефтепродуктам (ПДК = 0,1 мг/л) наиболее значимы тренды повышения уровня
загрязнения по следующим точкам наблюдения (кратность превышения ПДКхп):
• р.Кунь (ниже моста на д.Уртаул) – с 1,05 до 1,28 ПДК;
• скважины-колодцы Патраковского водозабора: №1002 – с 2,22 до 3,12 ПДК (рис.3.15);
№1501 – с 1,53 до 1,90 ПДК (рис.3.16); №1111 – с 2,20 до 2,62 ПДК (рис.3.17); №1112 –
с 2,12 до 2,67 ПДК (рис.3.18); №1113 – с 2,22 до 3,20 ПДК (рис.3.19);
• скважины-колодцы с.Николо-Березовка: №1А – с 3,22 до 4,14 ПДК; №1001 –
с 1,47 до 1,71 ПДК;
• скважина-колодец №1502 с.Саклово – с 2,22 до 2,65 ПДК (рис.3.20).
Рис.3.15 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по нефтепродуктам в скважине-колодце №1002 (Патраковский водозабор)
85
Рис.3.16 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по нефтепродуктам в скважине-колодце №1501 (Патраковский водозабор)
Рис.3.17 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по нефтепродуктам в скважине-колодце №1111 (Патраковский водозабор)
86
Рис.3.18 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по нефтепродуктам в скважине-колодце №1112 (Патраковский водозабор)
Рис.3.19 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по нефтепродуктам в скважине-колодце №1113 (Патраковский водозабор)
87
Рис. 3.20 Динамика изменения среднегодовой кратности превышения ПДКхп
по нефтепродуктам в скважине-колодце №1502 с.Саклово
Также тренд повышения уровня загрязнения зафиксирован по следующим точкам
наблюдения
за
состоянием
подземной
воды:
скважина-колодец
1003
д.Ташкиново
(с 1,45 до 1,70 ПДК), скважина-колодец 1004 д.Марьино (с 2,10 до 2,66 ПДК), скважинаколодец 1006 с.Кариево (с 1,35 до 1,57 ПДК), скважина-колодец 1505 НСП «Ашит»
(с 6,88 до 8,10 ПДК), скважина-колодец 1509 с.Нижняя Татья (с 1,53 до 1,96 ПДК), скважинаколодец 1510 НСП «Шушнур» (с 1,18 до 1,30 ПДК), скважина-колодец 1696 д.Уртаул
(с 2,09 до 2,72 ПДК), скважина-колодец 6099 с.Арлан (с 2,42 до 3,22 ПДК), скважина-колодец
1114 ДНС Саузбашево ЦДНиГ-6 (с 5,88 до 7,10 ПДК).
Единичные превышения зарегистрированы по следующим поверхностным водным
объектам: р.М.Кельтей (до 1,4 ПДК), р.Тыхтем (до 1,76 ПДК), р.Белая (до 1,39 ПДК), р.Кунь
(до 60 ПДК), руч.Оло-Асау (Кечасу, около д.Новый Янзигит, до 1,5 ПДК). Максимальные
единичные превышения: колодец 4532 (до 7,56 ПДК), колодец 3063 (до 6,90 ПДК), колодец
1010 (до 9,33 ПДК), скважина-колодец 1504 д.Староуразаево (до 12,11 ПДК), скважина-колодец
8А Патраковского водозабора (до 2,5 ПДК), скважина-колодец 116 д.Ашит (до 25,3 ПДК),
скважина-колодец 1507 с.Кариево (до 42,75 ПДК) [226].
Результаты мониторинга водной среды на северо-западе Республики Башкортостан
подтверждают факт негативного влияния объектов промышленности и Арланского нефтяного
месторождения на поверхностные и подземные водные объекты, а также на донные отложения
данной территории. Особенно наглядно это выражается в устойчивых трендах повышения
88
кратности превышения ПДК по указанным загрязнителям. Так, согласно [227] наиболее
характерными и приоритетными загрязнителями подземных вод в зонах влияния нефтяных
месторождений являются нефтепродукты, хлориды, фенолы, СПАВ, ртуть, марганец, железо.
Из вышеприведенного перечня загрязнителей это упомянутые превышения по нефтепродуктам,
хлоридам и железу. При этом по гигиенической классификации подземных вод по степени
выраженности влияния техногенного фактора [227] имеет место факт стабильного превышения
фоновых показателей при их максимальных уровнях более ПДК, то есть по некоторым
скважинам и колодцам степень загрязнения подземных вод уже ряд лет является опасной.
Особую
опасность
представляет
загрязнение
водной
среды
в
окрестностях
Патраковского водозабора на левом берегу р.Кама, являющегося источником питьевого
водоснабжения г.Нефтекамск и окрестных населенных пунктов. Например, по хлоридам
это устойчивый тренд увеличения кратности превышения ПДКхп вплоть до 10,45 ПДК,
по сульфатам – до 5,70 ПДК, по железу – до 19,00 ПДК (до 5,38 ПДК в водах р.Кама),
по нефтепродуктам – до 3,20 ПДК. Кроме того, характерными являются как приведенные ранее
тренды увеличения кратности превышения ПДК, так и единичные, но очень высокие факты
загрязнения водной среды по всей зоне нефтедобычи Арлана [228].
И это при том, что качество воды в указанных створах не рассматривалось с позиции
опасности для рыбохозяйственной ценности водных объектов (как было показано ранее, ПДКрх
по нефтепродуктам жестче ПДКхп в 2 раза, по железу – в 3 раза, по сульфатам – в 5 раз),
что значительно бы увеличило и без того обширный фактический материал.
3.5 Влияние промышленности Северо-Запада РБ на экологию водных объектов
В ходе анализа данных государственной статистической отчетности 2ТП-водхоз [229]
были выявлены предприятия, негативно влияющие на качественный состав поверхностных
водных объектов Северо-Запада Республики Башкортостан (таблицы 3.9-3.11).
северо-запада Республики Башкортостан [229]
Объем ежегодно сбрасываемых сточных вод и масса загрязняющих веществ, сбрасываемых в составе сточных вод предприятиями
Таблица 3.9
89
90
Таблица 3.10
Концентрация загрязняющих веществ в сточных водах предприятий в 2013 году [229]
Предприятиеводопользователь
Место
отведения
МУП
«Нефтекамскводоканал»,
г.Нефтекамск
р.Кама,
213 км
от устья
р.Буй,
19,5 км
от устья
ОАО
«Амзинский
лесокомбинат»,
г.Нефтекамск
ООО «Водоканал
СтройСервис»,
г.Янаул
ООО
«Управление
жилищнокоммунального
хозяйства»,
г.Агидель
ОАО «Искож»,
г.Нефтекамск
Средегодовая концентрация загрязняющих веществ, мг/л
Отведено
всего
НефтеХло- СульМаргаМедь Цинк
(тыс.м3) продукты Фенолы риды фаты Железо нец
8793,6
0,04
<0,0005
25,30
23,00
0,87
0
0,0014
0
95,1
0,06
<0,0005
83,89
232,74
0,73
0
0
0
р.Буй,
20,3 км
от устья
1465,3
0,01
0,002
19,68
38,27
0,20
0
0
0
р.Буй,
79 км
от устья
881,4
0,09
<0,0005
150,67
164,10
1,35
0
0
0
искусств.
канал →
оз.Лабода
→ р.Белая
546,0
0,29
0,008
87,98
186,90
0,86
0,031
0,0055
0
р.Маринка,
6 км
от устья
24,5
0,26
0,0002
21,89
139,7
1,06
0,048
0,0026
0,012
Таблица 3.11
Кратность превышения ПДКрх в сточных водах предприятий в 2013 году [229, 216, 211]
Предприятиеводопользователь
Место
отведения
Кратность превышения ПДКрх
Отведено
всего
НефтеХло- СульМаргаМедь Цинк
(тыс.м3) продукты Фенолы риды фаты Железо
нец
ОАО «Амзинский
лесокомбинат»,
г.Нефтекамск
р.Кама,
213 км
от устья
р.Буй,
19,5 км
от устья
р.Буй,
20,3 км
от устья
ООО «Водоканал
СтройСервис»,
г.Янаул
р.Буй,
79 км
от устья
881,4
1,74
<0,5
<0,5
1,64
13,50
0
0
0
ООО «Управление
жилищнокоммунального
хозяйства»,
г.Агидель
искусств.
канал →
оз.Лабода
→ р.Белая
546,0
5,80
8,00
<0,5
1,87
8,60
3,10
5,50
0
ОАО «Искож»,
г.Нефтекамск
р.Маринка,
6 км
от устья
24,5
5,20
<0,5
<0,5
1,40
10,60
4,80
2,60
1,20
МУП
«Нефтекамскводоканал»,
г.Нефтекамск
8793,6
0,80
<0,5
<0,5
<0,5
8,70
0
1,40
0
95,1
1,10
<0,5
<0,5
2,33
7,30
0
0
0
1465,3
<0,5
2,00
<0,5
<0,5
2,00
0
0
0
91
Необходимо отметить, что не все промышленные предприятия региона оказывают
негативное воздействие на водные объекты. Многие предприятия либо не имеют собственных
выпусков сточных вод, либо используют оборотную систему водоснабжения (ОАО «НефАЗ»),
либо их стоки не ухудшают существующий гидрохимический фон водных объектов
(Кармановская ГРЭС, ООО «Кармановский рыбхоз»). Ряд предприятий, не имеющих
собственных очистных сооружений, на договорной основе направляют свои стоки на мощности
следующих предприятий жилищно-коммунального хозяйства:
• МУП «Нефтекамскводоканал» г.Нефтекамск – имеет 2 выпуска стоков в Нижнекамское
водохранилище: нормативно-очищенные (8793,6 тыс.м3 в 2013 году) на 213 км от устья р.Кама
(ниже Патраковского водозабора, но выше водозаборов Республики Удмуртия и Республики
Татарстан) и недостаточно-очищенные (95,1 тыс.м3) на 240 км от устья р.Кама (19,5 км от устья
р.Буй, выше Патраковского водозабора);
• ООО «ВодоканалСтройСервис» г.Янаул – выпуск в р.Буй на 79 км от устья
(881,4 тыс.м3 недостаточно-очищенных стоков);
• ООО «Управление жилищно-коммунального хозяйства» г.Агидель – выпуск через
искусственный канал в оз.Лабода и далее в р.Белую (подпор Нижнекамского водохранилища,
546,0 тыс.м3 недостаточно-очищенных стоков).
Как видно из таблиц 3.9-3.11 из-за недостаточной очистки стоков на предприятиях
жилищно-коммунального комплекса в водные объекты в значительных объемах попадают
хлориды, сульфаты и железо; в меньшей степени нефтепродукты, фенолы и тяжелые металлы.
Со стоками ОАО «Амзинский лесокомбинат» в р.Буй попадают фенолы (до 2013 года), железо,
хлориды и сульфаты, а со стоками ОАО «Искож», кроме того, определенное количество
тяжелых металлов. И хотя ввиду модернизации очистных сооружений содержание некоторых
загрязняющих веществ за период 2010-2013 годов в составе сточных вод предприятий
снизилось
(фенолы,
хлориды,
сульфаты
от
Амзинского
лесокомбината
и
ООО «ВодоканалСтройСервис» г.Янаул; хлориды и сульфаты от ООО «УЖКХ» г.Агидель и
ОАО «Искож), по другим загрязнителям наоборот зафиксировано увеличение значений
(фенолы, марганец от ООО «УЖКХ» г.Агидель; хлориды, сульфаты, железо, медь
от МУП «Нефтекамскводоканал»). Однако наличие превышений по указанным загрязняющим
веществам в составе сточных вод является в первую очередь негативным вкладом предприятий,
направляющих свои стоки на очистку в систему жилищно-коммунального хозяйства, и уже
во вторую очередь – ввиду недостаточной очистки предприятиями ЖКХ.
92
Ниже приводится сводная таблица по оценке влияния деятельности предприятий
промышленности северо-запада РБ на гидрохимический фон региона на основе проведенного
анализа мониторинговых данных (таблица 3.12 и рис.3.21).
Таблица 3.12
Влияние деятельности предприятий промышленности северо-запада РБ
на гидрохимический фон региона
Место сброса в
поверхностные
воды
Отведено
всего
(тыс.м3)
Перечень загрязняющих
веществ, по которым имеется
превышение ПДКрх
р.Кама,
213 км от устья
8793,6
Железо – до 8,7 ПДК;
Медь – до 1,4 ПДК
р.Буй,
19,5 км от устья
95,1
Нефтепродукты – до 1,1 ПДК;
Сульфаты – до 2,3 ПДК;
Железо – до 7,3 ПДК
ОАО «Амзинский
лесокомбинат»,
г.Нефтекамск
р.Буй,
20,3 км от устья
1465,3
Фенолы – до 2,0 ПДК;
Железо – до 2,0 ПДК
ООО «Водоканал
СтройСервис», г.Янаул
р.Буй,
79 км от устья
881,4
Нефтепродукты – до 1,7 ПДК;
Сульфаты – до 1,6 ПДК;
Железо – до 13,5 ПДК
Предприятие
МУП
«Нефтекамскводоканал»,
г.Нефтекамск
ООО «Управление
жилищнокоммунального
хозяйства», г.Агидель
искусст.канал
→ оз.Лабода →
р.Белая
546,0
ОАО «Искож»,
г.Нефтекамск
р.Маринка,
6 км от устья
24,5
Объекты нефтедобычи
Арланского
месторождения
Отсутствует
(закачено жидкости в пласты
в 2013 году – 40253,9 тыс.м3,
за весь период эксплуатации
месторождения – 3319380 тыс.м3)
[170].
Нефтепродукты – до 5,8 ПДК;
Фенолы – до 8,0 ПДК;
Сульфаты – до 1,9 ПДК;
Железо – до 8,6 ПДК;
Марганец – до 3,1 ПДК;
Медь – до 5,5 ПДК
Нефтепродукты – до 5,2 ПДК;
Сульфаты – до 1,4 ПДК;
Железо – до 10,6 ПДК;
Марганец – до 4,8 ПДК;
Медь – до 2,6 ПДК;
Цинк – до 1,2 ПДК
Нефтепродукты – до 6,4 ПДК*;
Хлориды – до 12,2 ПДК*;
Сульфаты – до 28,5 ПДК*;
Железо – до 57,0 ПДК*
(до 16,1 ПДК в водах р.Кама)
(НГДУ «Арланнефть» и
НГДУ «Южарланнефть»
ООО «Башнефть-Добыча»
ОАО АНК «Башнефть»)
*данные по грунтовым водам с позиции опасности для Патраковского водозабора
93
Рис.3.21 Картосхема расположения промышленных предприятий-загрязнителей водной среды
на северо-западе РБ
94
Таким образом, максимально негативное влияние на качество водных объектов
северо-запада Республики Башкортостан продолжают оказывать объекты нефтедобычи
Арланского месторождения, причём на многих участках отрицательное воздействие
за последние 20 лет только усилилось. Именно эксплуатация Арланского месторождения
является главным источником попадания нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов, железа,
марганца,
меди,
сульфидов
и
сероводорода
в
поверхностные
и
подземные
воды
северо-запада РБ. Этот факт наглядно иллюстрируется тем, что хотя ОАО АНК «Башнефть»
на территории Арланского месторождения формально не осуществляет сброс в поверхностные
водные объекты, тем не менее объем закачки воды с повышенной минерализацией (рассолов)
в подземные горизонты в 2013 году (40,253 млн.м3) выше суммарного сброса сточных вод всех
предприятий северо-запада РБ (11,806 млн.м3) в 3,4 раза. При этом, если прочие предприятия
осуществляют сброс только в конкретные поверхностные водные объекты и отчитываются
об объемах водоотведения согласно формы 2ТП-Водхоз, то добывающая сеть многочисленных
объектов нефтедобычи Арланского месторождения охватывает крайне обширную территорию и
при этом ОАО АНК «Башнефть» при отсутствии фактического сброса в поверхностные
водотоки
и
водоемы
формально
не
должна
отчитываться
по
форме
2ТП-Водхоз.
Соответственно, актуальным является вопрос о необходимости введения специальной
государственной отчетности для ОАО АНК «Башнефть» по объемам и качестве закачиваемой
в пласты воды, а также системы штрафов за загрязнение окружающей среды.
Помимо представленных результатов мониторинга водных объектов на территории
самого месторождения и в зоне его влияния, это можно наглядно проиллюстрировать
гидрохимическими показателями по скважинам соседнего Бураевского месторождения
(таблицы 3.13-3.15) [230]. Бураевское нефтяное месторождение, как и Арланское, относится
к старым. Ввиду их географической близости, длительного времени разработки и близких
геологических условий, процессы, происходящие в недрах месторождений, можно принять
близкими. Исходя из этого, можно ожидать сходных концентраций загрязняющих веществ
и в скважинах Арланского месторождения. Согласно таблице 3.15 концентрация сероводорода
в некоторых скважинах доходит до 109,3 мг/л (2186 ПДКхп, или 21860 ПДКрх), железа –
до 69,1 мг/л (230,3 ПДКхп, или 2303 ПДКрх), хлоридов – до 180,8 г/л (516 ПДКхп,
или 603 ПДКрх), сульфатов – 650 мг/л (1,3 ПДКхп, или 6,5 ПДКрх), а количество
сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) может доходить до 1000 на 1 мл воды.
95
Таблица 3.13
Неполный перечень скважин Бураевского месторождения, в продукции которых обнаружены
сероводород, ионы железа и сульфатвосстанавливающие бактерии [211]
Номер
скв.
Дата FeS отл., H2S,
отбора
%
мг/дм3
Ионно-солевой состав попутно-добывемой воды
HCO3-
SO42-
Cl-
Са2+
Mg2+ Na+ + K+
рН
СВБ в
Fe2+3+,
1 мл
мг/дм3
воды
2849 28.09.94
31,0
4,6
92
250
101061
11300
3952
45261
5,9
10
1,8
2851 16.06.93
29,0
8,9
61
180
180846
19300
3162
89257
5,6
0
41,4
3043 21.10.93
37,0
46,0
180
488
7092
1000
468
2930
6,8
10
-
6328 25.08.94
41,0
70,1
122
500
107727
12000
9728
39728
7,2
100
0,6
3265 21.01.94
29,3
99,3
146
425
131202
9400
2432
69970
6,6
10
7,0
3269 21.01.94
19,3
25,1
122
375
169947
12100
4195
60745
5,9
100
17,6
3052 23.03.94
-
30,2
348
75
41488
3800
547
21680
7,3
10
0
3261 19.09.94
17,0
20,8
91
150
148932
17300
1581
73860
7,5
10
19,2
3264 26.07.94
6,3
109,3
122
110
123401
11600
4195
58892
6,2
10
0,12
3260 12.09.94
27,0
21,1
36
180
181201
14470
400
89810
5,6
0
46,0
3222 12.09.94
9,5
9,6
85
650
109217
6700
1034
61537
5,9
0
4,1
2852 28.09.94
7,0
14,5
61
300
136521
10900
2614
71261
5,8
10
1,9
3283
6.1094
18,0
13,3
201
325
137939
19200
426
66858
6,0
10
69,1
3274
6.02.94
13,0
38,4
152
350
137230
14500
851
70982
5,7
10
1,9
2975 28.03.95
15.0
13,8
183
600
86877
6700
3648
42118
6,0
10
1,9
2919 16.01.95
32,0
3,0
305
425
59573
5200
2615
28046
6,1
10
4,06
2918 25.01.94
-
42,7
232
250
84395
6800
2067
43840
7,0
1000
0
28.08.95
7,1
17,4
158
500
105671
11500
2614
52954
6,0
10
7,0
3162 18.11.94
30,0
30,2
237
250
99997
8800
3769
49903
5,8
10
9,1
3125 16.08.94
-
62,0
128
250
62764
9500
426
29170
6,6
10
0
3172 28.09.94
-
34,1
232
150
99997
9700
2614
48942
6,8
10
0
3102 30.08.93
42,0
33,0
250
150
62409
7200
1216
30082
5,9
100
4,8
2940
5.10.93
21,0
17,0
232
350
88650
7700
1216
46617
6,8
10
0
3204 30.07.93
48,0
27,0
244
650
78012
5200
3040
39286
5,5
100
6,9
3008 28.07.93
49,0
31,0
348
150
12056
1000
486
5955
6,5
100
0
2902 30.08.95
19,0
21,0
220
250
60282
4600
1642
30918
6,5
1000
1,2
315
96
Образование сульфида железа в скважине возможно в присутствии таких компонентов,
как ионы двух- и трехвалентного железа и сероводорода. Для изучения первопричин,
обусловливающих формирование сульфидо-железистых осадков, была проанализирована
информация [230] о составе закачиваемых и попутно-добываемых вод Бураевского,
Кузбаевского, Орьебашского и Игровского месторождений НГДУ «Краснохолмскнефть»,
где
наиболее
остро
стоит
проблема
образования
комплексных
осадков.
По
этим
месторождениям были проанализированы 82 пробы попутно-добываемой воды. Кроме
общепринятого шестикомпонентного анализа были определены дополнительно ионы двух- и
трехвалентного железа, содержание сероводорода, водородный показатель, количество клеток
СВБ. Распределение указанных параметров проб пластовой воды приведено в таблице 3.14.
Были
проанализированы
83
пробы
закачиваемых
вод
этих
месторождений.
Распределение пределов изменения двух- и трехвалентного железа, сероводорода, водородного
показателя и СВБ представлены в таблице 3.15.
Сравнение данных таблиц 3.14 и 3.15 показывает, что наиболее существенно
различаются воды по водородному показателю рН. Закачивается вода нейтрального типа,
а добывается кислая. Сопоставление результатов анализа состава этих вод показывает,
что и в закачиваемых и в добываемых водах содержится значительное количество ионов железа
и СВБ. Это говорит о зараженности пластов, систем сбора, подготовки нефти, ППД
сульфатвосстанавливающими бактериями.
Таблица 3.14
Пределы изменения содержания ионов двух- и трехвалентного железа, сероводорода,
водородного показателя рН, количества клеток сульфатвосстанавливающих бактерий
в попутно-добываемой воде скважин Бураевского, Кузбаевского, Игровского, Орьебашского
месторождений [211]
Fe2+3+, мг/дм3
H2S, мг/дм3
рН
СВБ в 1 мл воды
пределы количество пределы количество пределы количество пределы количество
До 2
2-10
10-20
20-70
39
23
8
12
До 5
5-20
20-40
40-101
13
31
26
12
4,9-5,9
5,9-6,2
6,2-7,0
7,0-7,8
37
19
19
7
отсут.
10
100
1000
16
37
18
11
97
Таблица 3.15
Пределы изменения содержания ионов двух- и трехвалентного железа, сероводорода,
водородного показателя рН, количества клеток сульфатвосстанавливающих бактерий
в закачиваемых водах скважин Бураевского, Кузбаевского, Игровского, Орьебашского
месторождений [211]
Fe2+3+, мг/дм3
H2S, мг/дм3
рН
СВБ в 1 мл воды
пределы количество пределы количество пределы количество пределы количество
До 2
2-10
10-20
20 и
более
37
38
8
До 5
5-20
20-40
21
37
19
отсут.
40-100
6
5,9-6,2
6,2-7,0
7,0-7,8
19
36
28
отсут.
10
100
24
47
12
1000
отсут.
Исследования фонда добывающих скважин этих месторождений на содержание
сероводорода в их продукции показывают устойчивый рост количества скважин, содержащих
сероводород. Таким образом, можно заключить, что основной причиной образования
сульфидожелезистых осадков является зараженность систем сбора и подготовки нефти,
поддержания пластового давления и призабойных зон нагнетательных и добывающих скважин
сульфатвосстанавливающими бактериями.
По этой причине защите окружающей среде (в том числе поверхностным и подземным
водам) должно уделяться первостепенное внимание.
Выводы:
1. Основным загрязнителем водной среды северо-запада РБ являются объекты
нефтедобычи Арланского месторождения, которые ввиду многочисленности и большого
территориального охвата являются главным источником поступления в поверхностные и
подземные воды нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов, железа, марганца, меди, сульфидов и
сероводорода. В меньшей степени загрязняют поверхностные воды предприятия ЖКХ
(МУП «Нефтекамскводоканал», ООО «УЖКХ» г.Агидель, ООО «ВодокналСтройСервис»
г.Янаул – нефтепродуктами, сульфатами и металлами) и предприятия химического комплекса
(ОАО «Амзинский лесокомбинат» – фенолами и железом; ОАО «Искож» – нефтепродуктами,
сульфатами и тяжелыми металлами). Однако стоит отметить, что предприятия ЖКХ
ответственны за сброс недостаточно очищенных стоков во вторую очередь, поскольку
источником поступления многих загрязняющих веществ являются предприятия, направляющие
свои стоки для очистки на упомянутые предприятия ЖКХ.
2. Сброс сточных вод в поверхностные воды предприятия-загрязнители осуществляют
в р.Буй, р.Кама, р.Маринка (приток р.Березовка) и р.Белая. ОАО АНК «Башнефть» закачивает
высокоминерализованные воды в подземные пласты (объем закачки в 3,4 раза выше
98
суммарного сброса сточных вод всех предприятий северо-запада РБ), загрязняя подземные
воды, а затем и поверхностные. Особую опасность это представляет для качества воды
Патраковского водозабора на левом берегу р.Кама, являющегося источником питьевого
водоснабжения г.Нефтекамск и окрестных населенных пунктов. Как было показано ранее,
по хлоридам это устойчивый тренд увеличения кратности превышения ПДКхп до 10,45 ПДК,
по сульфатам – до 5,70 ПДК, по железу – до 19,00 ПДК (до 5,38 ПДК в водах р.Кама),
по нефтепродуктам – до 3,20 ПДК.
3. Для решения проблемы загрязнения водной среды необходимо совершенствовать
систему мониторинга поверхностных и подземных водных объектов, реконструировать
очистные сооружения, реанимировать пластовые воды и поверхностные водные объекты.
4. Необходимо для каждого предприятия, оказывающего воздействие на водную среду,
разработать
экологические
требования
для
сброса
вод
в
индивидуальном
порядке
(в том числе для закачки вод в подземные пласты объектами ОАО АНК «Башнефть»).
5. Необходимо включить дополнительные приоритетные загрязняющие вещества
(сульфиды, сероводород, бор, бром, йод) в текущую программу наблюдений ФГУ МВО БУ
за гидрохимическим состоянием водных объектов Нижнекамского водохранилища.
99
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЧИСТКА ВОД НА МОДЕЛИ
ГЕОХИМИЧЕСКОГО БАРЬЕРА
4.1 Очистка от хлоридов
В качестве источника хлоридов выступила поваренная соль NaCl. Исходная
концентрация – 7000 мг/л (20 ПДКхп, или 23,3 ПДКрх) [216, 211]. Снижение концентрации
приведено в таблице 4.1, степень очистки – на рис.4.1.
Таблица 4.1
Снижение концентрации хлоридов в геохимическом барьере в зависимости от его длины и
скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке отбора
пробы, м
0
4
8
12
16
Концентрация (мг/л) при скорости фильтрования,
м/ч
10,0
5,0
1,0
0,5
0,1
7000,00 7000,00 7000,00 7000,00 7000,00
6049,55 5829,06 5012,45 4251,93 2438,60
5856,24 5324,65 3972,30 3234,00 1668,05
4887,51 4748,27 2816,20 2047,65 1051,08
4004,90 3894,95 2355,35 1023,36
397,23
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
350,0
300,0
Рис.4.1 Зависимость степени очистки загрязненных вод от хлоридов в геохимическом барьере
от его длины и скорости фильтрования, %
Наилучший результат очистки в геохимическом барьере достигнут при скорости
фильтрования 0,1 м/ч на четвертой стадии очистки – 397,23 мг/л (94,33%), вплотную
приблизившись к уровню ПДКхп. (350 мг/л).
100
Фильтрование в геоэлектрохимическом барьере проводилось на двух скоростях – 5,0 и
0,1 м/ч. Снижение концентрации представлено в таблице 4.2, степень очистки – на рис.4.2.
Таблица 4.2
Снижение концентрации хлоридов в геоэлектрохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке отбора
пробы, м
0
4
8
12
16
Концентрация (мг/л) при скорости,
фильтрования, м/ч
5,0
0,1
7000,00
7000,00
4813,92
1469,36
3418,10
659,19
2558,50
285,20
1709,78
99,44
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
350,0
300,0
Рис.4.2 Зависимость степени очистки загрязненных вод от хлоридов в геоэлектрохимическом
барьере от его длины и скорости фильтрования, %
При скорости 5,0 м/ч степень очистки в геоэлектрохимическом барьере выше
на 14,5-31,3%, чем в барьере без электродов, а при скорости 0,1 м/ч – всего на 4,3-14,4%.
Это связано с исчерпанием очищающей способности на фоне большей степени самой очистки:
при скорости 0,1 м/ч на третьей стадии очистки концентрация хлоридов падает ниже как ПДКхп,
так и ПДКрх (285,2 мг/л), а на четвертой стадии снижается уже в 3-3,5 раза ниже обоих ПДК
(до 99,44 мг/л).
101
4.2 Очистка от сульфатов
В качестве источника сульфатов выступил сульфат алюминия Al2(SO4)3*18H2O
(алюминий сернокислый). Исходная концентрация – 1000 мг/л (2 ПДКхп, или 10 ПДКрх)
[216, 211]. Снижение концентрации приведено в таблице 4.3, степень очистки – на рис.4.3.
Таблица 4.3
Снижение концентрации сульфатов в геохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке
отбора пробы, м
0
4
8
12
16
Концентрация (мг/л) при скорости фильтрования, м/ч
10,0
1000,00
939,12
852,52
795,91
739,30
5,0
1000,00
919,62
823,32
766,62
685,75
1,0
1000,00
894,80
776,85
694,53
602,45
0,5
1000,00
860,23
722,12
587,41
515,33
0,1
1000,00
836,85
673,00
524,18
367,15
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
500,0
100,0
Рис.4.3 Зависимость степени очистки загрязненных вод от сульфатов в геохимическом
барьере от его длины и скорости фильтрования, %
Степень очистки, близкая к уровню ПДКхп (500 мг/л) была достигнута при скорости
фильтрования 0,5 м/ч на четвертой стадии очистки – 515,33 мг/л (48,47%) и при скорости
фильтрования 0,1 м/ч на третьей стадии очистки – 524,18 мг/л (47,58%), а при скорости
фильтрования 0,1 м/ч на четвертой стадии очистки концентрация сульфатов упала ниже ПДКхп
– 367,15 мг/л (63,29%).
Фильтрование в геоэлектрохимическом барьере проводилось на двух скоростях –
1,0 и 0,1 м/ч. Снижение концентрации представлено в таблице 4.4, степень очистки на рис.4.4.
102
Таблица 4.4
Снижение концентрации сульфатов в геоэлектрохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке
отбора пробы, м
0
4
8
12
16
Концентрация (мг/л) при
скорости фильтрования, м/ч
1,0
0,1
1000,00
1000,00
858,62
826,32
736,58
656,54
624,33
487,03
508,54
306,17
ПДКхп,
мг/л
ПДКрх,
мг/л
500,0
100,0
Рис.4.4 Зависимость степени очистки загрязненных вод от сульфатов
в геоэлектрохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, %
При скорости 1,0 м/ч степень очистки в геоэлектрохимическом барьере выше
на 3,6-9,4%, чем в барьере без электродов, при скорости 0,1 м/ч – на 1,1-6,1%. При скорости
1,0 м/ч на последней четвертой стадии очистки концентрация сульфатов опустилась
до уровня ПДКхп (508,54 мг/л), при скорости 0,1 м/ч это произошло на третьей стадии,
снизившись в конце цикла очистки до 306,17 мг/л, т.е. в 3,3 раза меньше исходной
концентрации.
4.3 Очистка от железа
Источник железа – сульфат железа FeSO4*7H2O (железо сернокислое). Исходная
концентрация – 3 мг/л (10 ПДКхп, или 30 ПДКрх) [216, 211]. Снижение концентрации приведено
в таблице 4.5, степень очистки – на рис.4.5.
103
Таблица 4.5
Снижение концентрации железа в геохимическом барьере в зависимости от его длины и
скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
10,0
5,0
1,0
0,5
0,1
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
2,93
2,72
1,95
1,53
1,35
2,64
2,12
1,60
0,75
0,57
1,70
0,95
0,78
0,26
0,08
0,75
0,38
0,21
0,06
0,04
0,66
0,36
0,16
0,05
0,04
0,57
0,35
0,12
0,05
0,03
0,48
0,33
0,07
0,04
0,03
0,38
0,31
0,05
0,03
0,02
0,37
0,29
0,04
0,03
0,02
0,35
0,26
0,04
0,03
0,02
0,34
0,24
0,03
0,03
0,02
0,33
0,21
0,03
0,02
0,01
0,32
0,18
0,03
0,02
0,01
0,32
0,14
0,02
0,02
0,01
0,31
0,10
0,02
0,01
0,01
0,31
0,06
0,02
0,01
0,01
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
0,3
0,1
Рис.4.5 Зависимость степени очистки загрязненных вод от железа в геохимическом барьере
от его длины и скорости фильтрования, %
104
Уже при скорости фильтрования 10 м/ч на четвертой стадии очистки была достигнута
концентрация железа 0,31 мг/л, близкая к уровню ПДКхп (0,3 мг/л). При скорости 5 м/ч уровень
ПДКхп был достигнут на второй стадии, а уровень ПДКрх – на четвертой стадии.
На последующих скоростях уровень ПДКхп достигнут уже на первой стадии очистки. Уровень
ПДКрх зафиксирован: при скорости 1 м/ч – на второй стадии, при скорости 0,5 и 0,1 м/ч –
уже на первой. Почти полная очистка от железа произошла: при скорости 1 м/ч – на третьей,
при скорости 0,5 м/ч – в конце второй, при скорости 0,1 м/ч – в конце первой стадий.
Далее было проведено фильтрование в геоэлектрохимическом барьере сперва с исходной
концентрацией 3 мг/л (10 ПДКхп, или 30 ПДКрх) на скоростях 1,0 и 0,1 м/ч, а затем
с увеличенной в 40 раз до 120 мг/л концентрацией железа в растворе (400 ПДКхп,
или 1200 ПДКрх) и повторно на скоростях 5,0 и 1,0 м/ч. Результаты очистки приведены
в таблице 4.6 и на рис.4.6.
Таблица 4.6
Снижение концентрации железа в геоэлектрохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Нач. конц. – 3 мг/л Нач. конц. – 120 мг/л
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования,
м/ч
1,0
0,1
5,0
1,0
3,00
3,00
120,00
120,00
1,27
1,21
19,09
13,64
1,18
0,46
11,82
8,18
0,72
0,06
2,12
1,21
0,19
0,01
1,06
0,91
0,01
0,15
0,89
0,75
0,01
0,11
0,72
0,59
0,01
0,06
0,55
0,43
0,01
0,02
0,38
0,27
0,01
0,01
0,34
0,24
0,01
0,01
0,30
0,21
0,01
0,01
0,26
0,18
0,01
0,01
0,22
0,15
0,01
0,01
0,18
0,12
0,01
0,01
0,14
0,09
0,01
0,01
0,09
0,06
0,01
0,01
0,05
0,02
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
0,3
0,1
105
Рис.4.6 Зависимость степени очистки загрязненных вод от железа в геоэлектрохимическом
барьере от его длины и скорости фильтрования, % (при исходных концентрациях 3 мг/л
и 120 мг/л)
При
фильтровании
раствора
железа
с
исходной
концентрацией
3
мг/л
в геоэлектрохимическом барьере на обеих скоростях (1,0 и 0,1 м/ч) уровень ПДКхп
достигнут уже на первой стадии очистки, уровень ПДКрх – при скорости 1,0 м/ч на второй
стадии, а при скорости 0,1 м/ч уже на первой стадии очистки. При этом произошла почти
полная очистка воды от железа: при скорости 1,0 м/ч – в начале третьей стадии, при скорости
0,1 м/ч – в конце первой стадии.
При
фильтровании
раствора
железа
с
исходной
концентрацией
120
мг/л
в геоэлектрохимическом барьере на скорости 5,0 м/ч уровень ПДКхп был достигнут на третьей
стадии очистки, а уровень ПДКрх – на четвертой; на скорости 1,0 м/ч – в конце второй
и на четвертой стадиях, соответственно.
4.4 Очистка от марганца
Для марганца сразу были выбраны две исходные концентрации – 1 мг/л (10 ПДКхп, или
100 ПДКрх) и 10 мг/л (100 ПДКхп, или 1000 ПДКрх) [216, 211]. Источник марганца – перманганат
калия KMnO4 («марганцовка»).
При фильтровании воды с исходной концентрацией марганца 1 мг/л (10 ПДКхп,
или 100 ПДКрх) на скорости 10 м/ч концентрация марганца снизилась с 1,0 до 0,37 мг/л
(т.е. в 2,7 раза от исходной). Уровень ПДКхп был достигнут при скорости 5 м/ч на третьей
стадии очистки, на последующих скоростях – уже на первой стадии. Уровень ПДКрх достигнут
при скорости 5 м/ч на четвертой стадии очистки, при скоростях 1,0 и 0,5 м/ч – на второй,
106
а при скорости 0,1 м/ч – уже на первой стадии очистки. Почти полная очистка воды
от марганца произошла: при скорости 1 м/ч – в начале третьей стадии, при скоростях
0,5 и 0,1 м/ч – на второй стадии очистки. Снижение обеих концентраций приведено
в таблице 4.7, степень очистки – на рис.4.7 и 4.8.
Таблица 4.7
Снижение концентрации марганца в геохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке
отбора пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Нач. конц. – 1 мг/л
Нач. конц. – 10 мг/л
Концентрация (мг/л) при скорости фильтрования, м/ч
10,0
1,00
0,91
0,82
0,76
0,69
0,66
0,62
0,59
0,55
0,53
0,50
0,48
0,46
0,44
0,41
0,39
0,37
5,0
1,00
0,82
0,65
0,51
0,39
0,33
0,27
0,21
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,05
0,03
0,02
0,01
1,0
1,00
0,51
0,25
0,13
0,06
0,04
0,03
0,02
0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
0,5
1,00
0,28
0,13
0,06
0,03
0,02
0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
0,1
1,00
0,26
0,11
0,03
0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
10,0
10,00
9,71
7,06
6,44
5,56
4,95
4,34
3,73
3,13
2,76
2,39
2,02
1,64
1,41
1,18
0,95
0,71
1,0
10,00
7,92
6,28
4,56
3,13
2,51
1,89
1,27
0,75
0,64
0,52
0,41
0,29
0,23
0,17
0,11
0,06
0,1
10,00
6,90
4,75
3,13
2,02
1,55
1,08
0,61
0,13
0,10
0,08
0,05
0,02
0,01
<0,01
<0,01
<0,01
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
0,1
0,01
Вода с исходной концентрацией марганца 10 мг/л (100 ПДКхп, или 1000 ПДКрх)
фильтровалась на трех скоростях: при скорости 10 м/ч итоговая концентрация марганца
снизилась до 0,71 мг/л (т.е. в 14,1 раз от исходной), при скорости 1 м/ч – до 0,06 мг/л (очистка
до ПДКхп произошла на третьей стадии), при скорости 0,1 м/ч – до уровня ПДКрх
и почти полной очистки на последней стадии (очистка до ПДКхп произошла на третьей стадии).
107
Рис.4.7 Зависимость степени очистки загрязненных вод от марганца (исходная концентрация
1,0 мг/л) в геохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, %
Рис.4.8 Зависимость степени очистки загрязненных вод от марганца (исходная концентрация
10 мг/л) в геохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, %
Фильтрование загрязненной марганцем воды в геоэлектрохимическом барьере сразу
проводилось на растворе с большей концентрацией металла (10 мг/л). Результаты приводятся
ниже (таблица 4.8, рис.4.9).
При фильтровании раствора в геоэлектрохимическом барьере на скорости 10 м/ч
концентрация марганца снизилась с 10,0 до 0,13 мг/л (т.е. почти до уровня ПДКхп).
При скорости 1,0 м/ч как уровень ПДКхп, так и почти полная очистка от марганца были
достигнуты на четвертой стадии очистки. При скорости 0,1 м/ч уровень ПДКхп достигнут уже
на второй стадии очистки, а почти полная очистка от марганца также произошла на последней
стадии. В целом, очистка в геоэлектрохимическом барьере по сравнению с очисткой в барьере
без электродов оказалась лучше: при скорости 10 м/ч – на 5,8-15,9%, при скорости 1 м/ч –
на 0,6-8,0%, при скорости 0,1 м/ч – на 0,2-21,7%.
108
Таблица 4.8
Снижение концентрации марганца в геоэлектрохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при
скорости фильтрования, м/ч
10,0
1,0
0,1
10,00
10,00
10,00
8,12
7,12
4,73
6,47
5,63
3,13
5,66
3,82
1,67
4,85
2,73
0,63
4,29
2,15
0,50
3,73
1,57
0,37
3,17
0,99
0,24
2,60
0,42
0,10
2,16
0,35
0,09
1,72
0,28
0,07
1,28
0,21
0,06
0,84
0,13
0,04
0,66
0,10
0,03
0,48
0,07
0,02
0,30
0,03
0,01
0,13
0,01
<0,01
ПДКхп,
мг/л
ПДКрх,
мг/л
0,1
0,01
Рис.4.9 Зависимость степени очистки загрязненных вод от марганца (исходная концентрация
10 мг/л) в геоэлектрохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, %
109
4.5 Очистка от меди
Для меди была выбрана концентрация 1000 мг/л (1000 ПДКхп, или 1000000 ПДКрх)
[216, 211], характерная для некоторых водных объектов Зауралья. Источник меди –
сульфат
меди
CuSO4*5H2O
(медный
купорос).
Снижение
концентрации
приведено
в таблице 4.9, степень очистки – на рис.4.10.
Таблица 4.9
Снижение концентрации меди в геохимическом барьере в зависимости от его длины и
скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при скорости фильтрования,
м/ч
10,0
5,0
1,0
0,5
0,1
1000,00 1000,00 1000,00 1000,00 1000,00
250,00
241,67
189,60
156,25
141,67
125,00
87,50
83,33
70,83
62,50
56,25
47,62
43,75
37,50
35,42
38,09
37,50
22,92
16,67
10,42
33,33
30,01
17,96
13,22
8,10
28,57
22,52
13,00
9,77
5,78
23,81
15,03
8,04
6,32
3,46
19,05
7,55
3,07
2,89
1,15
15,48
6,03
2,64
2,45
1,08
11,91
4,50
2,21
2,01
1,01
8,34
2,98
1,78
1,56
0,94
4,76
1,45
1,34
1,15
0,86
3,96
1,24
1,13
0,92
0,65
3,17
1,02
0,92
0,69
0,43
2,37
0,81
0,71
0,46
0,21
1,57
0,59
0,49
0,24
0,12
ПДКхп,
мг/л
ПДКрх,
мг/л
1,0
0,001
Уже при скорости фильтрования 10 м/ч на четвертой стадии очистки была достигнута
концентрация меди 1,57 мг/л (1,59 ПДКхп, в 636,9 раз меньше исходной). При скоростях 5, 1 и
0,5 м/ч уровень ПДКхп (1,0 мг/л, степень очистки 99,9%) был достигнут на четвертой стадии,
а при скорости 0,1 м/ч – на третьей стадии.
110
Рис.4.10 Зависимость степени очистки загрязненных вод от меди в геохимическом барьере
от его длины и скорости фильтрования, %
Фильтрование в геоэлектрохимическом барьере происходило на двух скоростях
(1,0 и 0,1 м/ч) с той же исходной концентрацией меди (1000 мг/л). Результаты представлены
ниже (таблица 4.10, на рис.4.11).
Таблица 4.10
Снижение концентрации меди в геоэлектрохимическом барьере в зависимости от его длины и
скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
1,0
0,1
1000,00
1000,00
145,00
116,67
62,50
57,00
33,33
23,40
10,05
0,240
7,87
0,180
5,69
0,120
3,51
0,060
1,34
0,042
1,15
0,025
0,96
0,014
0,77
0,008
0,59
0,005
0,44
0,004
0,29
0,003
0,14
0,002
0,05
0,001
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
111
Рис.4.11 Зависимость степени очистки загрязненных вод от меди в геоэлектрохимическом
барьере от его длины и скорости фильтрования, %
При скорости фильтрования 1 м/ч уровень ПДКхп был достигнут на третьей стадии
очистки. При скорости фильтрования 0,1 м/ч уровень ПДКхп достигнут уже после первой
стадии, а после четвертой стадии произошла почти полная очистка воды (до уровня ПДКрх).
Соответственно, при аналогичных скоростях фильтрования и начальной концентрации меди
степень очистки в геоэлектрохимическом барьере выше, чем в барьере без электродов:
при скорости 1 м/ч – на 0,05-4,46%, при скорости 0,1 м/ч – на 0,02-2,50%.
4.6 Очистка от нефтепродуктов
В качестве источника нефтепродуктов выступил бензол C6H6, эмульгированный в воде.
Исходная концентрация – 10 мг/л (100 ПДКхп для нефти многосернистой, или 200 ПДКрх)
[216, 211]. Снижение концентрации приведено в таблице 4.11, степень очистки – на рис.4.12.
Таблица 4.11
Снижение концентрации нефтепродуктов в геохимическом барьере
в зависимости от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
4
8
12
16
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
10,0
5,0
1,0
0,5
0,1
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
3,60
2,81
1,45
1,24
0,81
2,65
2,02
1,18
0,98
0,66
1,83
1,36
0,92
0,71
0,54
0,98
0,81
0,64
0,55
0,42
* для нефти многосернистой
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л*
мг/л
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
112
Рис.4.12 Зависимость степени очистки загрязненных вод от нефтепродуктов в геохимическом
барьере от его длины и скорости фильтрования, %
Ближайший к уровню ПДКхп (0,1 мг/л) результат очищения достигнут при скорости
фильтрования 0,1 м/ч на четвертой стадии очистки – 0,42 мг/л (95,80%). На скорости 10 м/ч
концентрация снизилась в 10,2 раз, на 5 м/ч – в 12,3 раз, на скорости 1 м/ч – в 15,6 раз,
на скорости 0,5 м/ч – в 18,2 раз и на скорости 0,1 м/ч – в 23,8 раза.
Фильтрование в геоэлектрохимическом барьере проводилось с той же исходной
концентрацией (10 мг/л) на двух скоростях (5,0 и 1,0 м/ч). Результаты представлены ниже
(таблица 4.12, рис.4.13).
Таблица 4.12
Снижение концентрации нефтепродуктов в геоэлектрохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке отбора
пробы, м
0
4
8
12
16
* для нефти многосернистой
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
5,0
10,00
0,46
0,37
0,32
0,28
1,0
10,00
0,41
0,28
0,20
0,15
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л*
мг/л
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
113
Рис.4.13 Зависимость степени очистки загрязненных вод от нефтепродуктов
в геоэлектрохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, %
При скорости фильтрования 5 м/ч концентрация нефтепродуктов снизилась до 0,28 мг/л
(2,8 ПДКхп), при скорости 1,0 м/ч – до 0,15 мг/л (1,5 ПДКхп). Соответственно, при аналогичных
скоростях фильтрования и начальной концентрации нефтепродуктов степень очистки
в геоэлектрохимическом барьере выше, чем в барьере без электродов: при скорости 5 м/ч –
на 5,3-23,5%, при скорости 1 м/ч – на 4,9-10,4%. Примечательно, что разница по степени
очистки между двумя скоростями небольшая (это наглядно видно на рис.4.13).
4.7 Очистка от сульфидов
Источник сульфидов
–
сульфид
натрия
Na2S
(натрий
сернистый).
Исходная
концентрация – 50 мг/л (1000 ПДКхп, или 10000 ПДКрх) [216, 211]. Снижение концентрации
приведено в таблице 4.13, степень очистки – на рис.4.14.
Уже при скорости фильтрования 10 м/ч на второй стадии очистки достигнут уровень
ПДКхп (0,05 мг/л, степень очистки 99,90%), а после четвертой стадии был почти достигнут
уровень ПДКрх. При скорости 5 м/ч ПДКхп достигнут на второй стадии очистки, ПДКрх –
на третьей стадии, после четвертой стадии – почти полная очистка. На последующих скоростях
(1,0; 0,5 и 0,1 м/ч) ситуация примерно аналогичная и разница между скоростями небольшая:
ПДКхп достигнут в конце первой стадии, а ПДКрх и почти полная очистка – на второй стадии.
114
Таблица 4.13
Снижение концентрации сульфидов в геохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
10,0
50,000
37,620
25,240
12,860
0,490
0,380
0,270
0,160
0,050
0,042
0,034
0,026
0,018
0,015
0,012
0,009
0,006
5,0
50,000
37,528
25,055
12,583
0,110
0,087
0,064
0,041
0,018
0,015
0,012
0,009
0,006
0,005
0,003
0,001
<0,001
1,0
50,000
37,503
25,006
12,509
0,012
0,009
0,006
0,003
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
0,5
50,000
37,501
25,003
12,505
0,006
0,005
0,003
0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
0,1
50,000
37,500
25,002
12,503
0,004
0,003
0,002
0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
Рис.4.14 Зависимость степени очистки загрязненных вод от нефтепродуктов в геохимическом
барьере от его длины и скорости фильтрования, %
Фильтрование в геоэлектрохимическом барьере проводилось на скоростях 10 и 5 м/ч
с той же исходной концентрацией (50 мг/л). Снижение концентрации приведено в таблице 4.14,
степень очистки – на рис.4.15.
115
Таблица 4.14
Снижение концентрации сульфидов в геоэлектрохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
10,0
5,0
50,000
50,000
37,544
37,518
25,088
25,036
12,632
12,554
0,176
0,074
0,134
0,057
0,092
0,040
0,050
0,023
0,008
0,005
0,006
0,004
0,004
0,002
0,002
0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
Рис.4.15 Зависимость степени очистки загрязненных вод от нефтепродуктов
в геоэлектрохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, %
116
В целом, очистка загрязненной сульфидами воды в геоэлектрохимическом барьере
эффективнее, чем в барьере без электродов, но разница не столь велика: при скорости 10 м/ч –
лучше всего на 0,01-0,63%; при скорости 5 м/ч – лишь на 0,01-0,07%. При скорости 10 м/ч
уровень ПДКхп также был достигнут на второй стадии, а ПДКрх – уже на третьей стадии.
При этом на четвертой стадии произошла почти полная очистка от сульфидов (в барьере
без электродов этого не наблюдалось). При скорости 5 м/ч ПДКхп и ПДКрх достигнуты
на второй стадии, а почти полная очистка произошла на рубеже третьей и четвертой стадий.
4.8 Очистка от йода
Источник йода – 5%-ный спиртовой раствор йода. Исходная концентрация – 37,5 мг/л
(300 ПДКхп, или 93,75 ПДКрх) [216, 211]. Снижение концентрации приведено в таблице 4.15,
степень очистки – на рис.4.16.
Таблица 4.15
Снижение концентрации йода в геохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка на
участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
10,0
5,0
1,0
0,5
0,1
37,50
37,50
37,50
37,50
37,50
28,29
28,20
28,18
28,16
28,15
19,08
18,91
18,85
18,83
18,82
9,87
9,61
9,53
9,49
9,48
0,67
0,31
0,20
0,15
0,13
0,60
0,28
0,18
0,13
0,10
0,53
0,26
0,16
0,11
0,07
0,46
0,23
0,15
0,09
0,03
0,40
0,20
0,13
0,08
0,02
0,35
0,18
0,10
0,06
0,02
0,30
0,16
0,08
0,04
0,01
0,25
0,15
0,06
0,03
0,01
0,20
0,13
0,05
0,02
<0,01
<0,01
0,18
0,10
0,04
0,02
<0,01
0,16
0,07
0,03
0,01
<0,01
0,15
0,03
0,02
0,01
0,13
0,01
0,01
<0,01 <0,01
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
0,125
0,400
117
Рис.4.16 Зависимость степени очистки загрязненных вод от йода в геохимическом барьере
от его длины и скорости фильтрования, %
Особенность йода – уровень ПДКхп (0,125 мг/л) в 3,2 раза строже ПДКрх (0,4 мг/л).
Соответственно, сперва была достигнута очистка до уровня ПДКрх: при скорости фильтрования
10 м/ч – на рубеже второй и третьей стадий, при прочих скоростях – в конце первой стадии.
Уровень ПДКхп при скорости 10 м/ч почти достигнут в конце четвертой стадии очистки.
При скорости 5 м/ч – достигнут на рубеже третьей и четвертой стадий очистки, а в конце
последней стадии произошла почти полная очистка. При скорости 1 м/ч – и уровень ПДКхп, и
почти полная очистка зафиксированы на третьей стадии. При скорости 0,5 м/ч уровень ПДКхп
достигнут на второй стадии, а почти полная очистка – в конце третьей стадии. При скорости
0,1 м/ч и уровень ПДКхп, и почти полная очистка зафиксированы уже на второй стадии.
Фильтрование в геоэлектрохимическом барьере проводилось на двух скоростях
(5 и 1 м/ч), но уже с большей исходной концентрацией – 125 мг/л (1000 ПДКхп,
или 312,5 ПДКрх) [216, 211]. Результаты представлены ниже (таблица 4.16, на рис.4.17).
В целом, очистка загрязненной йодом воды в геоэлектрохимическом барьере
эффективнее, чем в барьере без электродов, но разница эта (как и в случае с сульфидами)
не столь велика: при скорости 5 м/ч – лучше всего на 0,06-0,51%; при скорости 1 м/ч –
лишь на 0,08-0,36%. На обеих скоростях уровень ПДКрх достигнут в конце первой стадии.
Уровень ПДКхп – на рубеже второй и третьей стадий при скорости 5 м/ч и на второй стадии
при скорости 1 м/ч. Почти полная очистка от йода произошла в конце четвертой стадии
при скорости 5 м/ч и после третьей стадии при скорости 1 м/ч.
118
Таблица 4.16
Снижение концентрации йода в геоэлектрохимическом барьере в зависимости
от его длины и скорости фильтрования, мг/л
Длина лотка
на участке отбора
пробы, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Концентрация (мг/л) при скорости
фильтрования, м/ч
5,0
1,0
125,00
125,00
93,85
93,81
62,70
62,62
31,55
31,43
0,40
0,23
0,33
0,17
0,26
0,12
0,19
0,09
0,13
0,07
0,11
0,05
0,10
0,04
0,09
0,03
0,08
0,02
0,06
0,01
0,04
0,01
0,02
<0,01
0,01
<0,01
ПДКхп,
ПДКрх,
мг/л
мг/л
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
0,400
Рис.4.17 Зависимость степени очистки загрязненных вод от йода в геоэлектрохимическом
барьере от его длины и скорости фильтрования, %
119
4.9 Комплексная очистка от загрязняющих веществ и анализ ее эффективности
Помимо очистки по отдельным загрязнителям также была проведена комплексная
очистка по всем представленным ранее загрязняющим веществам (хлориды, сульфаты, железо,
марганец, медь, нефтепродукты, сульфиды, йод) на скорости 1 м/ч, которая выбрана
как средняя и наиболее оптимальная с позиции как степени очистки, так и производительности
модели геохимического барьера. Результаты представлены в таблице 4.17 и на рис.4.18
(детальная таблица снижения концентраций на каждом метре – в приложениях 1 и 2).
Таблица 4.17
Снижение концентрации комплекса загрязняющих веществ в геохимическом барьере
в зависимости от его длины при скорости фильтрования 1 м/ч, мг/л
Длина лотка
Концентрация (мг/л) при скорости фильтрования 1 м/ч
на участке
НефтеХлориды Сульфаты
Железо Марганец Медь Сульфиды Йод
отбора
продукты
пробы, м
0
7295,00
2045,00
1,02
36,70
11,40
998,00
48,50
36,55
4
2753,00
800,00
0,44
0,13
0,44
103,00
0,12
0,67
8
1143,00
524,00
0,25
0,09
0,28
52,86
0,04
0,20
12
466,00
350,00
0,12
0,06
0,16
5,40
0,01
0,12
16
274,00
215,00
0,05
0,04
0,08
0,45
0,005
0,07
Рис.4.18 Зависимость степени очистки загрязненных вод от комплекса загрязняющих веществ
(хлориды, сульфаты, железо, марганец, медь, нефтепродукты, сульфиды, йод)
в геохимическом барьере от его длины и скорости фильтрования, %
120
Согласно таблице 4.17 комплексная очистка характеризуется следующей степенью
очищения [216, 211]:
• по хлоридам: до уровня как ПДКхп, так и ПДКрх – на четвертой стадии очистки; в итоге
– 0,91 ПДКрх (снижение исходной концентрации в 26,6 раз);
• по сульфатам: до уровня ПДКхп – в начале третьей стадии; в итоге – 2,15 ПДКрх
(снижение исходной концентрации в 9,5 раз);
• по нефтепродуктам: до уровня ПДКхп и ПДКрх – на четвертой стадии очистки; в итоге –
1,00 ПДКрх (снижение исходной концентрации в 20,4 раз);
• по железу: до уровня ПДКхп – в конце первой стадии, до уровня ПДКрх –
на второй стадии; в итоге – 0,40 ПДКрх (снижение исходной концентрации в 917,5 раз);
• по марганцу: до уровня ПДКхп – на четвертой стадии; в итоге – 8,0 ПДКрх (снижение
исходной концентрации в 142,5 раза);
• по меди: до уровня ПДКхп – на четвертой стадии; в итоге – 450,0 ПДКрх (снижение
исходной концентрации в 2217,8 раз);
• по сульфидам: до уровня ПДКхп – на рубеже второй и третьей стадий,
до уровня ПДКрх – на четвертой стадии; в итоге – 1,00 ПДКрх (снижение исходной
концентрации в 9700 раз);
• по йоду: до уровня ПДКрх – на второй стадии, до уровня ПДКхп – на рубеже третьей и
четвертой стадий; в итоге – 0,56 ПДКхп (снижение исходной концентрации в 522,1 раза).
Выводы: Модель геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного
кальцита является эффективным и экономически целесообразным способом очистки
загрязненных вод. Увеличение степени очистки прямо пропорционально снижению скорости
фильтрования. В целом, эффективность комплексной очистки при скорости 1 м/ч
характеризуется как: хорошая – для сульфатов (89,5%), отличная – для нефтепродуктов (95,1%)
и хлоридов (96,2%), превосходная – для всех трех металлов (железо, марганец, медь),
сульфидов и йода (99,9%). Высокая эффективность комплексной очистки наглядно показывает,
что даже одновременное смешивание высоких и экстремальных значений всех вышеуказанных
загрязнителей и создание однородного грязного водного раствора не влияет на степень
очищения каждого из них. Это обусловлено как высокими очищающими способностями
фильтрующего материала, так и удачной конструкцией модели геохимического барьера и
правильно подобранными скоростями фильтрования.
121
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
КАЧЕСТВА ЗАРЕГУЛИРОВАННЫХ ВОДОТОКОВ В ЗОНЕ ТЕХНОГЕННОГО
ВЛИЯНИЯ
5.1 Математический анализ процесса очистки на модели геохимического барьера
Результаты
проведенного
эксперимента
показывают,
что
наиболее
сложным
представляется процесс водоочистки от сульфатов, хлоридов и нефтепродуктов. В отличие
от процесса извлечения металлов и сульфидов, конечная результативность данного процесса
в
рамках
эксперимента
может
быть
признана
неудовлетворительной,
поскольку
в геохимическом барьере заданной протяженности не достигнут требуемый уровень ПДК.
Поэтому имеет смысл построение математических моделей, описывающих зависимость степени
очистки рассола от начальных условий, включающих скорость фильтрования воды,
протяженность геохимического барьера, начальную концентрацию вещества. Практическое
применение
модели
позволит
рассчитать
параметры
экспериментальной
установки,
необходимые для получения воды, пригодной для дальнейшего использования.
Чтобы формализовать задачу, введем следующие обозначения:
С0 – начальная концентрация вещества, мг/л;
L – протяженность барьера, м;
V – скорость фильтрования воды в барьере, м/ч;
у – зависимая величина – концентрация вещества, мг/л.
Перейдем к безразмерным величинам по формулам:
L
 безразмерная величина, характеризующая протяженность барьера, L0  1 м;
L0
V
 безразмерная величина, характеризующая скорость фильтрования, V0  1 м/ч.
V0
Поскольку рассматриваемый процесс водоочистки относится к типу процессов
с «насыщением», то для построения математической модели воспользуемся трехфакторной
моделью регрессии экспоненциального вида (формула 5.1):
122
a
y (C 0 , L , V )  C 0  e
L
L L0
b
L0
V V0

(5.1),
где а, b – параметры уравнения регрессии, оцениваемые с помощью метода наименьших
квадратов;

– остаточная компонента.
Результаты оценивания параметров модели, оценка качества и точности моделей
по хлоридам приведены в таблице 5.1, а также в приложениях 3-5.
Таблица 5.1
Результаты математического моделирования процесса водоочистки от хлоридов
в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах
Показатель
Геоэлектрохимический
барьер
Геохимический барьер
Отношение длин
геохимического и
геоэлектрохим.
барьеров
L
L L0
0,0689 0,0564
L0
V V0
–
0,972
0,989
–
Средняя
относительная
ошибка аппроксимации
9%
4%
–
Необходимая
протяженность
барьера
для допустимой очистки
воды при скорости 0,1 м/ч
(300 мг/л)
17,5
11,5
1,5
Необходимая
протяженность
барьера
для допустимой очистки
воды при скорости в 1 м/ч
(300 мг/л)
44
25,5
1,7
Уравнение регрессии
L
LL
0,0199 0,0515 0
L0
V V0
y  7000  e
y 7000 e
Коэффициент
детерминации, R2
Как видно из таблицы 5.1 построенные модели регрессии имеют хорошую точность
(<10%), что позволяет применять их для прогнозирования. Рассчитанный коэффициент
детерминации показывает, что данные модели на 97% и 98,9% учитывают изменение
концентрации хлоридов в опытном образце, что говорит о высоком статистическом качестве
моделей.
Графики
фильтрования.
моделей
представлены
на
рис.5.1-5.3
при
различных
скоростях
123
8000
Концентрация хлоридов, мг/л
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов при скорости фильтрования
0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов при скорости фильтрования
0,5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов при скорости фильтрования
1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов при скорости фильтрования
5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов при скорости фильтрования
10 м/ч
Рис.5.1 Результаты математического моделирования процесса водоочистки от хлоридов
в геохимическом барьере
7000
Концентрация хлоридов, мг/л
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность барьера, м
Изменение концентрации хлоридов в электрогеохимическом барьере
при скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов в
электрохимическом барьере
Изменение концентрации хлоридов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов в геохимическом
барьере
Рис.5.2 Сравнительный анализ эффективности водоочистки от хлоридов в геохимическом и
геоэлектрохимическом барьерах при скорости фильтрования 5 м/ч
124
7000
Концентрация хлоридов, мг/л
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
25
Протяже нность барьера, м
Изменение концентрации хлоридов в электрогеохимическом барьере
при скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов в
электрохимическом барьере
Изменение концентрации хлоридов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов в геохимическом
барьере
Рис.5.3 Сравнительный анализ эффективности водоочистки от хлоридов в геохимическом и
геоэлектрохимическом барьерах при скорости фильтрования 0,1 м/ч
Результаты
моделирования
показывают
преимущество
применения
электролиза
в процессе водоочистки (рис. 5.2, 5.3). Подключение электродов позволяет снизить временные
затраты на очистку воды до требуемых предельных норм концентрации вещества, уменьшить
протяженность геохимического барьера, осуществлять водоочистку на более высокой скорости.
Например, для достижения требуемого качества воды по допустимому содержанию хлоридов
(300 мг/л), применение электролиза позволяет уменьшить протяженность геохимического
барьера в 1,5-1,7 раз (при равных скоростях фильтрования и начальных концентрациях
растворов).
Анализ параметров уравнений регрессии показывает, что при сравнении методов
очистки
с
применением
электролиза
и
без
него,
разница
описывается
длиной
экспериментальной установки. Влияние скорости фильтрования остается постоянным.
Следовательно, включение электродов оказывают существенное воздействие на изучаемый
процесс извлечения хлоридов.
Рассчитаем параметры экспоненциальной модели регрессии, описывающей водоочистку
от сульфатов (таблица 5.2), и проведем сравнительный анализ полученных моделей
(приложения 6-8, рис. 5.4-5.6).
125
Таблица 5.2
Результаты математического моделирования процесса водоочистки от сульфатов
в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах
Геохимический
барьер
Показатель
Уравнение регрессии
0,0177 L L0 0,0133
y  1000  e
Коэффициент
детерминации, R2
Средняя относительная
ошибка аппроксимации
Необходимая
протяженность барьера
для допустимой очистки
воды
при
скорости
0,1 м/ч (100 мг/л)
Необходимая
протяженность барьера
для допустимой очистки
воды
при
скорости
1 м/ч (100 мг/л)
Отношение длин
геохимического
и геоэлектрохим.
барьеров
Геоэлектрохимический
барьер
L L0
V V0
 0,02895 L L0  0,0117
y  1000  e
L L0
V V0
0,979
0,980
–
3%
2%
–
39
35
1,1
75
57
1,3
1200
Концентрация сульфатов, мг/л
1000
800
600
400
200
0
0
–
5
10
15
20
25
Протяже нность геохимиче ского барьера, м
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов при скорости
фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов при скорости
фильтрования 0,5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов при скорости
фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов при скорости
фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов при скорости
фильтрования 10 м/ч
Рис.5.4 Результаты математического моделирования процесса водоочистки
от сульфатов в геохимическом барьере
126
1100
Концентрация сульфатов, мг/л
1000
900
800
700
600
500
400
300
0
5
10
15
20
25
Протяженность барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в электрогеохимическом барьере
при скорости фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов в
электрохимическом барьере
Изменение концентрации сульфатов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов в геохимическом
барьере
Рис.5.5 Сравнительный анализ эффективности водоочистки от сульфатов в геохимическом и
геоэлектрохимическом барьерах при скорости фильтрования 5 м/ч
1200
Концентрация сульфатов, мг/л
1000
800
600
400
200
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в электрогеохимическом барьере
при скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов в
электрохимическом барьере
Изменение концентрации сульфатов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов в геохимическом
барьере
Рис.5.6 Сравнительный анализ эффективности водоочистки от сульфатов
в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах при скорости фильтрования 0,1 м/ч
127
Найденные уравнения являются статистически значимыми, о чем свидетельствует
значение коэффициента детерминации, и характеризуются высоким уровнем точности. Средняя
относительная ошибка расчетных данных, найденных с помощью моделей, не превышает 3%.
Сравнительный анализ уравнений, описывающих процессы извлечения сульфатов
в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах, вновь подтверждает преимущество
применения электролиза (рис. 5.5, 5.6). Хотя на маленькой скорости фильтрования это различие
малозаметно, при увеличении скорости до 1 м/ч, что больше соответствует условиям
осуществления водоочистки в природе, данное различие составляет 30%.
Проведем математическое моделирование процесса извлечения нефтепродуктов
с помощью геохимического барьера. Исследования показали, что модель, описывающая данный
процесс, отличается от рассмотренной выше экспоненциальной модели. В случае извлечения
нефтепродуктов протяженность барьера оказывает более медленное влияние на эффективность
очистки, что обуславливает включение данного фактора в модель в степени 0,5. Уравнение
регрессии будем искать в виде (формула 5.2):
a L L0 b
L
y  C0  e
L0 
3V
0.01
V0

(5.2)
Как видно из модели, во второе слагаемое в степени экспоненты фактор L входит
с показателем степени 0,01. Наличие столь малого показателя степени фактически нивелирует
влияние протяженности барьера, но позволяет сохранить выполнение начальных условий:
начальная концентрация раствора равна С0.
Как видно из таблицы 5.3, статистическая значимость построенного уравнения регрессии
очень высока, при этом точность несколько уступает ранее рассмотренным моделям. Средняя
относительная
ошибка
составила
12%,
что
делает
точность
модели
приемлемой
для практического применения.
Теоретические расчеты показывают, что для эффективного извлечения нефтепродуктов
требуется существенное увеличение протяженности геохимического барьера либо применение
дополнительных способов водоочистки, в частности, электролиза. Применение электролиза
оказывает существенное влияние на процесс извлечения нефтепродуктов, позволяя при низкой
скорости фильтрования уменьшить протяженность геохимического барьера в 5,7 раз.
Результаты моделирования представлены в таблице 5.3, на рис.5.7-5.9 и в приложениях
9-11. Графики показывают хорошее соответствие модельных данных экспериментальным.
128
Таблица 5.3
Результаты математического моделирования процесса водоочистки от нефтепродуктов
в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах
Геохимический
барьер
Показатель
Уравнение регрессии
 0 ,4 6 7 4
y  10  e
L  0 ,1 1 58
Отношение длин
геохимического и
геоэлектрохим.
барьеров
Геоэлектрохимический
барьер
L0 .0 1
3
V
 1,320 4 3 L  1,168 9
y  10  e
L0 .0 1
3
V
–
Коэффициент
детерминации, R2
0,994
0,999
–
Средняя относительная
ошибка аппроксимации
12 %
10 %
–
Необходимая
протяженность барьера
для допустимой очистки
воды
при
скорости
0,1 м/ч (0,05 мг/л)
63
11
5,7
Необходимая
протяженность барьера
для допустимой очистки
воды
при
скорости
в 1 м/ч (0,05 мг/л)
95
43
2,2
12
Концентрация нефтепродуктов, мг/л
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
Протяженность геохимиче ского барьера, м
25
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов при скорости
фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов при скорости
фильтрования 0,5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов при скорости
фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов при скорости
фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов при скорости
фильтрования 10 м/ч
Рис.5.7 Результаты математического моделирования процесса водоочистки
от нефтепродуктов в геохимическом барьере
129
Концентрация нефтепродуктов, мг/л
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в электрогеохимическом
барьере при скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Изменение концентрации нефтепродуктов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Рис.5.8 Сравнительный анализ эффективности водоочистки от нефтепродуктов
в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах при скорости фильтрования 5 м/ч
Концентрация нефтепродуктов, мг/л
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в электрогеохимическом
барьере при скорости фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Изменение концентрации нефтепродуктов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Рис.5.9 Сравнительный анализ эффективности водоочистки от нефтепродуктов
в геохимическом и геоэлектрохимическом барьерах при скорости фильтрования 1 м/ч
130
5.2 Технологическая схема восстановления качества зарегулированных водотоков
в зоне техногенного влияния
Известен горизонтальный геохимический барьер прямоугольной формы, оборудованный
приямками для осадка [231]. Геохимический барьер выполнен в виде бетонного резервуара,
заполненного контейнерами с дробленым карбонатом. Эффект очистки воды от ионов тяжелых
металлов
–
99,4%.
Геохимический
барьер
имеет
размеры
(длина*ширина*высота):
3
615м*8,4м*2м; производительность – 342 м /ч.
Принимая пористость загрузки равной 50%, расчетное время пребывания воды
в геохимическом барьере составит (формула 5.3):
=
∗
=
(
∗ , ∗ )∗ ,
= 15,1ч (5.3)
где W – объем геохимического барьера, м3;
m – пористость;
Q – производительность, м3/ч.
Недостатками предложенного геохимического барьера являются его большие габариты,
длительность пребывания очищаемой воды в сооружении, большие материальные затраты
на загрузку барьера многочисленными контейнерами, сложность удаления осадка из приямков.
Геоэлектрохимический барьер (рис.5.10) представляет собой котлован 1, заглубленный
относительно дна русла водотока, заполненный фильтрующим минеральным зернистым
материалом 2. В теле барьера размещены вертикально промывные перфорированные трубы 3,
образующие ряды, расположенные перпендикулярно потоку воды, соединенные коллектором 4.
Между промывными трубами 3 и за их пределами вертикально расположены стержневые
электроды из электроположительного материала 5 и электроотрицательного материала 6,
образующие ряды, параллельные промывным трубам. У дна котлована 1 горизонтально
расположены щелевые дренажные трубы 7. В русле водотока перед барьером расположено
водозаборное сооружение 8, связанное с промывным насосом 9, соединенным с патрубком
подачи промывной воды 10.
На некотором удалении от геохимического барьера размещены шламовые площадки 11
для приема промывных вод и осадков, последовательно связанных друг с другом.
Для обезвоживания осадка используются патрубок отвода с рассеивающим выпуском 12
в русло водотока перед барьером.
131
Электроды 5 и 6 одинаковой полярности в каждом ряду соединены последовательно,
имеют клеммы, вынесенные за пределы геохимического барьера. Между рядами электродов 5 и
6 подключены индикаторные светодиоды 13.
Рис.5.10 Геоэлектрохимический барьер для очистки воды в водотоках
Сооружение работает следующим образом. Вода из водотока поступает в заглубленный
котлован 1, заполненный фильтрующим минеральным зернистым материалом 2. В качестве
фильтрующего
материала нами
выбран
силицированный
кальцит [42], относящийся
к карбонатным породам. Для увеличения проницаемости барьера использована крупная
фракция 5-20 мм. Силицированный кальцит обладает щелочными свойствами, поэтому вблизи
зерен породы происходит интенсивное образование гидроксидов тяжелых металлов,
обладающих низкой растворимостью, и выпадение их в осадок. Другой механизм извлечения
металлов заключается в обмене ионов кальция минеральных гранул на ионы металлов,
находящихся в воде, с образованием карбонатов металла.
132
Для увеличения эффекта очистки воды от металлов в теле геоэлектрохимического
барьера
вертикально
установлены
электроотрицательные
электроды
рядами
стержневые
6, образующие
электроположительные
электрохимические
источники
5
и
тока.
В качестве электроположительных использованы медные электроды, электроотрицательных –
алюминиевые. Диаметр электродов 3-5 мм. Электроды одинаковой полярности образуют
чередующиеся
ряды,
расположенные
перпендикулярно
направлению
потока
воды.
Оптимальное расстояние между рядами электродов 5 и 6 в электрохимическом источнике тока
– 0,2 м, расстояние между электродами в ряду – 0,2 м, расстояние между электрохимическими
источниками тока – 1,0 м.
Действие электрохимических источников тока основано на поляризации зерен
фильтрующего материала с образованием связанного положительного и отрицательного заряда,
за счет чего ионы металлов притягиваются к противоположному заряду, что приводит
к увеличению эффекта очистки воды.
Промывка барьера производится водой, забираемой водозаборным сооружением 8
из русла водотока до барьера с помощью промывного насоса 9. Промывная вода через патрубок
10 поступает в коллектор 4 и распределяется между промывными трубами 3 с перфорацией.
Экспериментально установлено, что ряд загрязняющих веществ (железо, медь, сульфиды
металлов, нефтепродукты, йод) практически полностью извлекаются на длине барьера, равной
4 м. Концентрация других загрязняющих веществ (марганец, хлориды, сульфаты) меняется
монотонно по длине всего барьера, равного 16 м.
Экспериментально установлено, что первые 4 метра барьера позволяют извлекать
половину загрязняющих веществ, причем металлы в виде гидроксидов извлекаются
практически полностью. Обезвоженный осадок может быть использован в гидрометаллургии.
Для обезвоживания этого осадка предусмотрены шламовые площадки 11.
На длине барьера 4-20 м происходит очистка воды от трудно извлекаемого марганца,
а также от солей, содержащих хлориды и сульфаты. В процессе обезвоживания осадка
на шламовых площадках минеральные соли частично растворяются, повышая минерализацию
отводимой воды. Эта вода поступает либо на электродиализные аппараты для обессоливания,
либо
закачивается
в
нефтяные
пласты
для
поддержания
пластового
так как ее минерализация соответствует минерализации пластовой воды.
давления,
133
Проведенные на линейной модели геоэлектрохимического барьера длиной 16 м
эксперименты по очистке воды (глава 4) от характерных для промышленных регионов
загрязняющих веществ показали, что оптимальная скорость фильтрования находится
в интервале 1-5 м/ч. Опыты по очистке воды от железа, марганца, меди, сульфатов, хлоридов,
сульфидов, йода, нефтепродуктов наглядно продемонстрировали высокий эффект очистки воды
от загрязняющих веществ фильтрованием в геоэлектрохимическом барьере. Применение
электрохимических источников тока увеличивает эффект извлечения загрязняющих веществ.
Из приведенных данных следует, что на длине барьера 4 м извлекаются железо, медь,
сульфиды, йод, нефтепродукты при скорости фильтрования 5 м/ч на 96,0-99,8%, что составило
39,0% от исходной суммарной концентрации загрязняющих веществ без учета твердых
взвешенных веществ. На длине геохимического барьера от 4 до 16 м частично извлекаются
марганец, сульфаты и хлориды, что составило 36%, т.е. в осадок переходят, в основном,
минеральные соли.
Возвращаясь к генетической классификации геохимических барьеров А.И. Перельмана
[161, 163] стоит напомнить, что все геохимические барьеры биосферы разделяются на 2
основных типа: природные и техногенные. И те, и другие располагаются на участках
изменения факторов миграции. В первом случае смена факторов, а соответственно и смена
одной геохимической обстановки другой обуславливаются природными особенностями
конкретного участка биосферы. Во втором − такая смена геохимических обстановок
происходит в результате антропогенной деятельности.
Однако довольно часто антропогенное изменение геохимической обстановки и
формирование техногенных геохимических барьеров являются своеобразным толчком, после
которого идет образование природных геохимических барьеров. Происходит наложение
на техногенные барьеры природных. Иногда все они (в том числе и техногенные) могут лишь
частично перекрывать друг друга. Это третий тип – техногенно-природные геохимические
барьеры [161, 163].
На основании проведенных нами исследований в существующей классификации
геохимических
барьеров
А.И.
Перельмана
предлагается
подразделять
техногенные
геохимические барьеры на классы по их способности к регенерации (на рис.5.11 существующая
классификация выделена черной сплошной линией, а предлагаемая корректировка – синим
пунктиром).
134
Рис.5.11 Предлагаемая классификация геохимических барьеров на основе существующей
классификации геохимических барьеров А.И. Перельмана
Ранее техногенные барьеры выделялись только по генезису (механические, физикохимические, биогеохимические, комплексные и социальные); теперь они относятся к типу
техногенных барьеров без регенерации. Класс техногенных геохимических барьеров
с возможностью регенерации включает электрохимические барьеры как с внешними,
так и с возобновляемыми источниками энергии.
5.3 Расчет основных характеристик геохимического барьера для р.Кунь
Расчет геометрических размеров геохимического барьера. Река Кунь – правый
приток р.Белая, является малым равнинным водотоком (протяженность – 25 км) с низкой
скоростью течения (от 0,01 до 0,5 м/с). Располагается на территории Арланского нефтяного
месторождения. Выбран участок р.Кунь в районе с.Старая Мушта Краснокамского района.
На данном участке река имеет ширину до 10 м, глубину – до 1,5 м (средняя – 1,0 м), скорость
течения в межень падает до 0,01 м/с (36 м/ч).
Площадь сечения русла в створе геохимического барьера – 10 м2. Максимальная
скорость фильтрования на модели геохимического барьера в лабораторных условиях составила
10 м/ч (или 0,0028 м/с). Для получения сходного с лабораторным эффекта очистки, необходимо
на данном участке реки добиться аналогичной скорости фильтрования, т.е. 10 м/ч. Этого можно
достичь за счет увеличения поперечного сечения геохимического барьера. Поскольку расход
воды в русле (Q1) равен расходу воды в геохимическом барьере (Q2), а расход воды (Q)
135
представляет собой произведение скорости течения (V) на площадь поперечного сечения (S),
то формула прямой зависимости приобретает вид (формула 5.4):
V1*S1*mп = V2*S2 (5.4),
где V1 – скорость водотока в барьере, м/с;
S1 – площадь поперечного сечения барьера, м2;
mп – межзерновая пористость фильтрующего материала;
V2 – скорость водотока в русле, м/с;
S2 – площадь поперечного сечения водотока, м2;
Таким образом, площадь поперечного сечения барьера рассчитывается индивидуально
для каждого барьера по формуле (5.5):
S1 =
∗
∗ п
(5.5)
Для выбранного участка р.Кунь V2 = 0,01 м/с, S2 = 10 м2, mп = 0,5, V1 = 0,0028 м/с.
Подставляя данные в формулу (2), получаем S1 = 71,42 м2. При этом расход воды
(производительность геохимического барьера) Q = 0,01 м/с * 10 м2 = 0,1 м3/с.
Соответственно, ориентировочные размеры сооружения таковы: длина – 16-20 м,
ширина – 20 м (две ширины водотока), глубина – 3,57 м (рис.5.12).
Рис.5.12 Геометрические размеры геохимического барьера на р.Кунь в поперечном разрезе, м
Для каждого водотока размеры геохимического барьера определяются индивидуально
в зависимости от ширины русла и скорости течения в водотоке.
136
Расчет грязеемкости геохимического барьера. Объем геохимического барьера
для р.Кунь (размеры которого 16*20*3,57 м) составляет 1142,4 м3, с учетом пористости
зернистой загрузки 50% – 571,2 м3. Экспериментально установлено, что:
• грязеемкость силицированного кальцита без потери эффективности очистки составляет
20%, соответственно допустимый объем грязеемкости – 114,24 м3;
• влагоемкость осадка – 95%, поэтому масса сухого вещества составляет 5%.
Из 114,24 м3 допустимого объема грязеемкости масса сухого осадка составит 5,712 т.
Приведём пример расчета грязеемкости железа в геохимическом барьере по железу
в р.Кунь. Как было показано в п. 3.4 диссертации, концентрация железа в р.Кунь – 2,16 мг/л.
Согласно п. 4.3 диссертации при фильтровании воды, загрязненной железом с исходной
концентрацией 3,00 мг/л, произошло снижение концентрация железа до 0,31 мг/л, т.е. почти
до уровня ПДКхп. Примем концентрацию до геохимического барьера как 2,16 мг/л и после
барьера – как 0,31 мг/л, т.е. барьер задерживает 1,85 мг/л железа (1,85*10-6 т/м3).
Масса
задерживаемого
в
геохимическом
барьере
железа
рассчитывается
по формуле (5.6):
m = ΔC * Q (5.6),
где m – масса задерживаемого в геохимическом барьере железа, т;
ΔC – разница между исходной концентрацией железа до геохимического барьера
и его концентрацией после прохождения барьера, мг/л (т/м3);
Q – производительность установки (расход воды в геохимическом барьере), м3/с.
Подставив в формулу (3) ΔC = 1,85*10-6 т/м3 и Q = 0,1 м3/с, получаем m = 1,85*10-7 т/с
(6,66*10-4 т/ч или 1,60*10-2 т/сутки или 5,83 т/год).
Период заполнения допустимого объема грязеемкости геохимического барьера
по железу без потери эффективности очистки (без учета промывки) составит 5,83 т/год / 5,712 т
= 1,02 года (372,5 суток).
Расчет себестоимости очистки воды в водотоке. Расчет себестоимости очистки воды
от железа в геохимическом барьере за год производится по формуле (5.7):
С=
ПЗ
∗
(5.7),
137
где С – себестоимость очистки воды, руб./м3;
ПЗ – приведенные затраты, млн.руб.;
Q – производительность установки, м3/с.
Расчет приведенных затрат осуществляется по формуле (5.8):
ПЗ = КЗ * К + ЭЗ (5.8),
где ПЗ – приведенные затраты, млн.руб.;
КЗ – капитальные затраты, млн.руб.;
К – коэффициент реновации (нормативный коэффициент окупаемости
капитальных вложений);
ЭЗ – эксплуатационные затраты, млн.руб.
Капитальные
затраты
включают
затраты
на
строительно-монтажные
работы
(1,0 млн.руб.), на закупку труб (120 тыс.руб.), на закупку промывного и дренажного насосов
(80 тыс.руб.), на закупку и транспортировку фильтрующего материала (при стоимости
силицированного кальцита 3,0 тыс.руб., объеме засыпки 1142,4 м3 и насыпной плотности
фильтрующего материала 1,7 т/м3 составит 5,826 млн. руб.). Всего – 7,026 млн.руб.
Коэффициент
реновации
(нормативный
коэффициент
окупаемости
капитальных
вложений) – коэффициент, учитывающие разновременность годовых амортизационных
отчислений. Принят как 1/7 или 0,143, поскольку в качестве периода амортизации и
окупаемости капитальных вложений выбран отрезок времени 7 лет.
Эксплуатационные затраты включают затраты на ежегодную досыпку фильтрующего
материала в размере 5% (согласно [173] истираемость силицированного кальцита составляет
5%, соответственно, ежегодно требуется досыпка всего 5% объема фильтрующего материала,
т.е. 5,826 млн. руб * 0,05 = 0,291 млн.руб.), издержки на заработную плату (для оператора
насосного оборудования, который включает установку всего на 8 часов в месяц в течение
8 месяцев безледового периода при среднемесячной зарплате по РБ 100 руб./ч, составит
8 ч/мес.*8 мес.* 100 руб./ч = 6400 руб./год), издержки на электроэнергию (при мощности
насосного оборудования 3 кВт, его работе 8 часов в месяц в течение 8 месяцев безледового
периода и стоимости электроэнергии 1 кВт = 2,5 руб. составит 3 кВт*8 ч/мес.*8 мес.* 2,5
руб./кВт = 480 руб./год). Всего – 297,880 тыс.руб.
138
Подставив все данные в формулу 5.8, имеем следующий вид:
ПЗ = КЗ * К + ЭЗ = (7026*0,143)+297,880 = 1301,59 тыс.руб.
Себестоимость очистки воды от железа в геохимическом барьере за год согласно
формуле (5.7) С = 1,30159*106 млн.руб. / (0,1 м3/с * 31,536*106 сек.) = 0,41 руб./м3.
Экспериментально было установлено, что через 7 суток работы геохимического барьера
эффект очистки воды по всем показателям снижался на 2-5%. Поэтому периодичность
промывки была принята как 2 раза по 4 часа в течение каждого месяца, т.е. 1 раз в 2 недели
по 4 часа. После промывки геохимического барьера эффективность очистки воды полностью
восстанавливалась.
5.4 Экономическая эффективность технологической схемы восстановления качества
зарегулированных водотоков в зоне техногенного влияния
Расчет экономической эффективности технологической схемы по улучшению качества
поверхностных водных объектов в районах нефтедобычи произведен в соответствии
с п.11 «Исчисление размера вреда, причиненного водному объекту сбросом вредных
(загрязняющих) веществ в составе сточных вод и (или) дренажных (в том числе шахтных,
рудничных) вод» Приказа Минприроды России от 13.04.2009 №87 [233]. Размер возможного
предотвращенного вреда водному объекту вследствие попадания загрязняющих веществ
в составе сточных или дренажных вод У вычисляется по следующей формуле 5.9:
У = КВГ ∗ КВ ∗ КИН ∗
H ∗ M ∗ K ИЗ (5.9),
где У – размер возможного предотвращенного вреда, тыс. руб.;
КВГ – коэффициент, учитывающий природно-климатические условия в зависимости от
времени года, определяется в соответствии с таблицей 1 приложения 1 к указанной Методике;
КВ – коэффициент, учитывающий экологические факторы (состояние водных объектов),
определяется в соответствии с таблицей 2 приложения 1 к указанной Методике;
КИН
–
коэффициент
индексации,
учитывающий
инфляционную
составляющую
экономического развития. Принимается на уровне накопленного к периоду исчисления размера
вреда индекса-дефлятора по отношению к 2007 году, который определяется как произведение
139
соответствующих индексов-дефляторов по годам по строке «инвестиций
(капитальных
вложений) за счет всех источников финансирования»;
Hi – таксы для исчисления размера вреда от сброса i-го вредного (загрязняющего)
вещества в водные объекты определяются в соответствии с таблицей 3 приложения 1
к указанной Методике, тыс. руб./т;
Mi – масса сброшенного i-го вредного (загрязняющего) вещества определяется
по каждому загрязняющему веществу в соответствии с главой IV указанной Методики, т;
КИЗ – коэффициент, учитывающий интенсивность негативного воздействия вредных
(загрязняющих) веществ на водный объект, устанавливается в зависимости от кратности
превышения
фактической концентрации
вредного (загрязняющего) вещества при сбросе
на выпуске сточных, дренажных (в том числе шахтных, рудничных) вод над его фоновой
концентрацией в воде водного объекта. Указанный коэффициент принимается в размере:
• рассчитанной кратности превышения для вредных (загрязняющих) веществ I-II классов
опасности;
• для вредных (загрязняющих) веществ III - IV классов опасности:
- равном 1 при превышениях до 10 раз;
- равном 2 при превышениях более 10 и до 50 раз;
- равном 5 при превышениях более 50 раз.
В качестве объекта исследования была принята вода с концентрациями, близкими
к таковым в воде природных водных объектов на северо-западе РБ (концентрация
по сульфидам и йоду – по величине ПДК). Производительность установки принята в среднем
360 м3/ч – эквивалент водности р.Кунь (см. п.5.3). Расчетный период – 1 год. Исчисление
размера вреда, причиненного водному объекту сбросом загрязняющих веществ в составе
дренажных вод, произведено отдельно по каждому загрязнителю.
Относительно тематики данной диссертации общими для всех загрязнителей являются:
КВГ = 1,13 (среднее из КВГ по месяцам таблицы 1 прил.1 с учетом весеннего половодья и
летне-осенних паводков);
КВ = 1,41 (бассейны рек Белая и Кама входят в бассейн р.Волга таблицы 2 приложения1);
КИН = 1,65 (накопленный индекс-дефлятор за период 2007-2013 гг.).
140
Hi – такса для исчисления размера вреда от загрязнения водных объектов (в порядке
убывания) в соответствии с Методикой равна:
• по меди – 12 100 000 руб./т (12,1 млн. руб./т);
• по сульфидам – 4 800 000. руб./т (4,8 млн. руб./т);
• по марганцу – 4 350 000 руб./т (4,35 млн. руб./т);
• по нефтепродуктам – 670 000 руб./т (0,67 млн. руб./т);
• по железу – 510 000 руб./т (0,51 млн. руб./т);
• по йоду – 280 000 руб./т (0,28 млн. руб./т);
• по хлоридам и сульфатам – 5 000 руб./т (0,005 млн. руб./т);
КИЗ
–
коэффициент,
учитывающий
интенсивность
негативного
воздействия
загрязняющих веществ на водный объект, в соответствии с Методикой составляет
(по кратности превышения ПДКхп исходной загрязненной воды в модели геохимического
барьера):
• по меди – 5;
• по сульфидам – 5;
• по марганцу – 5;
• по нефтепродуктам – 5;
• по железу – 5;
• по йоду – 5;
• по хлоридам – 2;
• по сульфатам – 1.
Масса сброшенного вредного вещества Mi в составе дренажных вод (на примере
загрязненных вод геохимического барьера) определяется по формуле 5.10:
141
M = Q ∗ ∆C ∗ T ∗ 10 (5.10),
где
(2)
Q – расход загрязненных вод, с превышением содержания i-го загрязняющего
3
вещества, м /ч;
ΔСi – разница концентрации i-го загрязняющего вещества между исходной и очищенной
в геохимическом барьере водой, мг/дм3;
T – продолжительность сброса (поступления) вод с повышенным содержанием
загрязняющих веществ, ч;
10-6 – коэффициент перевода массы загрязняющего вещества в тонны.
Таким образом, имеем:

Q = 360 м3/ч;

T = 8760 ч (расчетный период – 1 год);

ΔСi по загрязняющим веществам при скорости фильтрования 1 м/ч составляет:
• по меди: 0,010 - 0,009 = 0,001 мг/дм3;
• по сульфидам: 0,05 - 0,005 = 0,045 мг/дм3;
• по марганцу: 0,58 - 0,10 = 0,48 мг/дм3;
• по нефтепродуктам: 0,128 - 0,050 = 0,078 мг/дм3;
• по железу: 2,16 - 0,30 = 1,86 мг/дм3;
• по йоду: 0,40 - 0,07 = 0,33 мг/дм3;
• по хлоридам: 409,5 - 350,0 = 59,5 мг/дм3;
• по сульфатам: 720,0 - 500,0 = 220,0 мг/дм3.
Отсюда, масса загрязняющих веществ в составе сточных или дренажных вод согласно
формуле (5.10) составляет, т/год:
• по меди
MС = 360 ∗ 0,001 ∗ 8760 ∗ 10
• по сульфидам
= 0,003;
142
M = 360 ∗ 0,045 ∗ 8760 ∗ 10
= 0,142;
M
= 1,514;
• по марганцу
= 360 ∗ 0,48 ∗ 8760 ∗ 10
• по нефтепродуктам
Mнпр = 360 ∗ 0,078 ∗ 8760 ∗ 10
= 0,246;
• по железу
M
= 360 ∗ 1,86 ∗ 8760 ∗ 10
= 5,866;
M = 360 ∗ 0,33 ∗ 8760 ∗ 10
= 1,041;
• по йоду
• по хлоридам
M
= 360 ∗ 59,5 ∗ 8760 ∗ 10
= 187,64;
= 360 ∗ 220 ∗ 8760 ∗ 10
= 693,792.
• по сульфатам
M
Исчисление размера вреда, причиненного водному объекту сбросом загрязняющих
веществ в составе сточных или дренажных вод. В соответствии с вышеуказанной Методикой
исчисления и формулой (5.9) размер возможного предотвращаемого вреда составляет,
млн.руб./год:
• по марганцу
У
= 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 4,35 ∗ 1,514 ∗ 5 = 86,570;
У
= 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 0,51 ∗ 5,866 ∗ 5 = 39,925;
• по железу
• по сульфатам
У
= 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 0,005 ∗ 693,792 ∗ 1 = 9,120;
• по сульфидам
У = 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 4,8 ∗ 0,142 ∗ 5 = 8,959;
143
• по хлоридам
= 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 0,005 ∗ 187,64 ∗ 2 = 4,933;
У
• по йоду
У = 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 0,28 ∗ 1,041 ∗ 5 = 3,831;
• по нефтепродуктам
Унпр = 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 0,67 ∗ 0,246 ∗ 5 = 2,167.
• по меди
У
= 1,13 ∗ 1,41 ∗ 1,65 ∗ 12,1 ∗ 0,003 ∗ 5 = 0,477;
Итого, суммарный размер возможного предотвращенного вреда в течение года,
может составить:
У=У
+У
+У
+ У +У + У
+ У + Унпр = 155,982млн. руб.
В результате проведенного расчета вреда, который может быть причинен небольшому
водному объекту (ручей) сбросом загрязняющих веществ в составе сточных или дренажных вод
в районах развитой промышленности, доля каждого загрязнителя в общей сумме ущерба может
составить (в порядке убывания):
• металлы – 81,40 %, в т.ч.:
- марганец – 55,50 %;
- железо – 25,60 %;
- медь – 0,31 %;
• сульфаты – 5,85 %;
• сульфиды – 5,74 %;
• хлориды – 3,16 %;
• йод – 2,46 %;
• нефтепродукты – 1,39 %.
144
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Комплексный анализ и обобщение материалов водного мониторинга различных ведомств и
организаций выявили географические очаги загрязнения и тренды увеличения степени загрязнения
поверхностных и подземных вод в зоне влияния промышленных (в т.ч. химических и нефтехимических)
предприятий на северо-западе РБ по нефтепродуктам, фенолам, хлоридам, сульфатам, железу, марганцу,
меди, цинку, никелю, БПК, ХПК);
2.
и
Разработана
технология очистки
конструкция
геохимического
зарегулированных водотоков
(геоэлектрохимического)
барьера
от характерных для районов
развитой
промышленности загрязнителей (нефтепродуктов, тяжелых металлов, хлоридов, сульфатов, сульфидов).
Область применения – очистка воды подпорных участков водотоков при их впадении в пруд или
водохранилище, очистка ливневых стоков, очистка грунтовых вод, использование на коллекторах
перехвата
загрязненных
стоков
с
площадок
промышленных
предприятий
(в
том
числе
нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса);
3. В результате математического моделирования получены уравнения регрессии, описывающие
зависимость степени очистки воды в геохимическом барьере от скорости фильтрования воды,
протяженности барьера, начальной концентрации загрязняющего вещества, наличия возобновляемых
источников энергии;
4. По итогам проведенных экспериментов доказано, что при оптимальных условиях
эффективность очистки воды в геохимическом барьере от железа, марганца, меди, сульфидов и йода
составляет более 99%; от хлоридов и нефтепродуктов – 95-96%; от сульфатов – 89%;
5. В ходе экспериментов было доказано, что воздействие силовых полей вследствие применения
возобновляемых источников энергии в геохимическом барьере при оптимальных условиях позволяет
получить дополнительный (до 30%) эффект очистки от загрязняющих веществ (тяжелых металлов,
нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов, сульфидов и т.д.);
6. Предложен инновационный способ очистки вод зарегулированных водотоков посредством
геохимического барьера с зернистой загрузкой из силицированного кальцита с использованием
возобновляемых источников энергии от характерных для районов развитой промышленности
загрязнителей;
7. На основании проведенных исследований предложено в существующей классификации
геохимических барьеров А.И. Перельмана подразделять техногенные геохимические барьеры на классы
по их способности к регенерации.
8. Предложено включить дополнительные приоритетные загрязняющие вещества (сульфиды,
сероводород, бор, бром, йод) в текущую программу наблюдений ФГУ МВО БУ за состоянием водных
объектов Нижнекамского водохранилища.
145
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
рН – кислотность среды
ХПК – химическое потребление кислорода
США – Соединенные Штаты Америки
КФ – контактный фильтр
БПК – биохимическое потребление кислорода
ХПК – химическое потребление кислорода
КПД – коэффициент полезного действия
АЗС – автозаправочная станция
ПДК – предельно допустимая концентрация
ОДУ – ориентировочные допустимые уровни
ПДН – Предельно допустимые нормы нагрузки (на природную среду)
ФЗ – федеральный закон
РФ – Российская Федерация
Росводресурсы – Федеральное агентство водных ресурсов
Роснедра – Федеральное агентство по недропользованию
Росгидромет – Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей
среды
Росприроднадзор – Федеральная служба по надзору в сфере природопользования
Минприроды – Министерство природных ресурсов
Роспотребнадзор – Санитарно-эпидемиологическая служба РФ
ГВР – Государственный водный реестр
ПДКхп – предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и
культурно-бытового водопользования
ПДКрх – предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого
для рыбохозяйственных целей
ИЗВ – Индекс загрязнения воды
Арланское НМ – Арланское нефтяное месторождение
РБ – Республика Башкортостан
146
ТТНК – терригенная толща нижнего карбона
ГЭС – гидроэлектростанция
БашНИПИнефть – Башкирский научно-исследовательский и проектный институт нефти
ФГБУ «Башкирское УГМС» (Башгидромет) – Федеральное государственное бюджетное
учреждение «Башкирское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей
среды»
ФГУ МВО БУ – Федеральное государственное бюджетное учреждение по мониторингу
бассейнов рек Белой и Урала
РАЦККВ – Республиканский аналитический центр контроля качества воды
МУП – муниципальное унитарное предприятие
УЖКХ – Управление жилищно-коммунального хозяйства
ОАО АНК «Башнефть» – Открытое акционерное общество «Акционерная нефтяная
компания «Башнефть»
МУП «НВК» – МУП «Нефтекамскводоканал»
ЦНИПР – центр научно-исследовательских и проектных работ
СПАВ – синтетические поверхностно-активные вещества
Eh – окислительно-восстановительный потенциал
СВБ – сульфатвосстанавливающие бактерии
147
Список литературы
1.
Кривошеин, Д.А. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных
стоков / Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин. – М.: Высшая школа, 2003. – 344 с.
2.
Фоминых,
А.М. Теоретическая оценка фильтрующей
материала по его
геометрической структуре / А.М. Фоминых, В.М. Чермошенцев, Н.А. Тестова // Известия вузов.
Строительство и архитектура. – 1975. – №12. – С. 125.
3.
Полевский, А.И. Комплексное исследование свойств и технологии переработки
горелых пород: автореферат диссертации кандидата технических наук: 05.23.05 / Полевский
Алексей Иванович. – Новосибирск, 1969. – 22 с.
4.
Технические записки по проблемам воды: перевод с английского. В 2-х томах.
Том 1 / К. Бараке, Ж. Бебен, Ж. Бернар; под редакцией Т.А. Карюхиной, И.Н. Чурбановой. –
М.: Стройиздат, 1983. – 607 с.
5.
Журба, М.Г. Очистка воды на зернистых фильтрах / М.Г. Журба. – Львов: Вища
школа. Изд-во при Львовском университете, 1980. – 200 с.
6.
Быков, И.Ю. Фильтрование / И.Ю. Быков // Защита от коррозии и охрана
окружающей среды. – 1994. – №8. – С. 9-11.
7.
Фрог, Б.Н. Водоподготовка / Б.Н. Фрог, А.П. Левченко. – М.: Изд-во ассоциации
строительных наук, 2006. – 656 с.
8.
Шевчук, Е.А. Технология прямоточного фильтрования природных и сточных вод
через зернистые загрузки / Е.А. Шевчук, А.В. Мамченко, В.В. Гончарук // Химия и технология
воды. – 2005. – №4. – С. 369-384.
9.
Кузнецов, Л.К. Развитие технологического процесса фильтрования на основе
применения эффективных фильтрующих материалов / Л.К. Кузнецов, Д.Л. Рахманкулов //
Башкирский химический журнал. – 2004. – Том 11, №4. – С. 51-58.
10.
Лукашевич, О.Д. Изучение адсорбционных свойств шунгитовых фильтрующих
материалов / О.Д. Лукашевич, Н.Т. Усова // Вода и экология: Проблемы и решения. – 2004. –
№3. – С. 10-17.
11.
Мосин, О.В. Природный фильтрующий материал шунгит / О.В. Мосин // Вода и
экология: Проблемы и решения. – 2011. – №2. – С. 60-68.
12.
Иванова, Н.Г. Эффективность применения гранитной крошки в качестве
фильтрующего материала на водоочистных станциях / Н.Г. Иванова, М.Г. Новиков // Вода и
экология: Проблемы и решения. – 2005. – №2. – С. 13-16.
13.
Новиков, М.Г. Опыт применения гранитной крошки в качестве фильтрующего
материала на сооружениях очистки питьевой воды / М.Г. Новиков, Н.Г. Иванова // Вода и
экология: Проблемы и решения. – 2005. – №3. – С. 27-28.
148
14.
Ким, А.Н. Исследование физико-химических и технологических свойств
фильтровально-сорбционного материала цеолита Холинского месторождения Бурятии /
А.Н. Ким, И.В. Колодкин, Ч.О. Шаравии // Вода и экология: Проблемы и решения. – 2006. –
№1. – С. 9-15.
15.
Патент
2363536
РФ,
МПК
B01J20/06,
B01D39/06.
Способ
получения
каталитически активного зернистого фильтрующего материала // Войтов Е.Л., Сколубович
Ю.Л., Бредихин М.Н., Сколубович А.Ю.; заявл. 10.12.2007; опубл. 10.08.2009.
16.
Игнатко, С.В. Новый фильтрующий материал / С.В. Игнатко // Экология
производства. – 2008. – №11. – С. 46-48.
17.
Евстигнеева, А.С. Инновационная технология очистки воды: фильтр Полимерный
/ А.С. Евстигнеева // Экология производства. – 2011. – №4. – С. 57-59.
18.
Патент 2305001 РФ, МПК B01D39/16, B01J47/02, B01J39/18, B01J41/12, C02F1/42.
Фильтрующая загрузка для комплексной очистки воды // Митченко Т.Е., Митченко А.А.,
Макарова Н.В., Стендер П.В.; заявл. 11.07.2005; опубл. 27.08.2007.
19.
Патент 2380137 РФ, МПК B01D39/06. Фильтрующий материал для очистки
сточных вод // Свергузова Ж.А., Тарасова Г.И., Свергузова С.В., Благадырева А.М.; заявл.
27.10.2008; опубл. 27.01.2010.
20.
Патент 2208479 РФ, МПК B01J20/16, B01J20/20. Сорбционная загрузка фильтра
для очистки воды // Кузнецов И.О.; заявл. 21.10.2002; опубл. 20.07.2003.
21.
Собгайда, Н.А. Очистка сточных вод от нефтепродуктов композитными
фильтрами на основе отходов производств / Н.А. Собгайда, Л.Н. Ольшанская, Ю.А. Макарова //
Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2010. – №3. – С. 37-41.
22.
Патент 2332359 РФ, МПК С02F1/40. Способ очистки сточных вод от нефти и
нефтепродуктов / Пашаян А.А., Нестеров А.В., Исакова А.В.; патентообладатель ГОУ ВПО
«Брянская государственная инженерно-техническая академия»; заявл. 28.03.2007; опубл.
27.08.2008.
23.
Патент 2313388 РФ, МПК В01J20/24, В01J20/30. Способ получения сорбента
для очистки технологических сточных вод от ионов хрома и цинка / Фомин В.В.,
Каблуков В.И., Мержоев A.M.; патентообладатель Кубанский государственный аграрный
университет; заявл. 24.05.2006; опубл. 27.12.2007.
24.
Скородумов, А.Н. Производство сорбентов из отходов и их использование
для очистки стоков / А.Н. Скородумов, Г.П. Кучин, А.Е. Гущин // Экология производства. –
2008. – № 6. – С. 64-65.
25.
Абдулин, И.Ш. Активация сорбентов на основе рисовой лузги с использованием
высокочастотного разряда пониженного давления / И.Ш. Абдулин, И.Х. Исрафилов,
149
М.Ф. Шаехов // Материалы VI-й научно-практической конференции «Татищевские чтения:
актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды». – Тольятти: Волжский
университет им. В.Н. Татищева, 2008. – C. 123-145.
26.
Щепакин, М.Б. Эколого-технологический комплекс для очистки гидросферы
от нефти и нефтепродуктов / М.Б. Щепакин, И.Г. Гафаров, Г.М. Мишулин, И.Х. Исрафилов //
Экология и промышленность России. – 2000. – №11. – С. 40-44.
27.
Sabrina К. Tea Waste as Low Cost Adsorbent for Removal of Heavy Metals
and Turbidity from Synthetic Wastewater // International Conference on Environmental Research and
Technology, 2008. – P. 38-41.
28.
Md. Salatul Islam Mozumder. Kinetics and mechanism of Cr(VI) adsorption onto
tea-leaves waste //Asia-Pasific Journal of Chemical Engineering. – 2008. – Vol. 3, Issue 4. –
P. 452-455.
29.
Qaiser S. Heavy metal uptake by agro based waste materials // Electronic Journal of
Biotechnology. – 2007. – Vol. 10. – P. 23-28.
30.
Нагимуллина, Г.Р. Очистка сточных вод, содержащих ионы Со, Ni, Zn, отходами
валяльно-войлочного производства / Г.Р. Нагимуллина, И.Г. Шайхиева, А.И. Шмыков,
С.В. Фридланд // Безопасность жизнедеятельности. – 2008. – №12. – С. 32-36.
31.
Никифорова, Т.Е. Сорбционные свойства льняного волокна, модифицированного
плазмой / Т.Е. Никифорова, Н.А. Багровская, В.А. Козлов, С.В. Натареев // Журнал прикладной
химии. – 2008. – Том 81, №7. – С.1096-1099.
32.
Frankel В. J. // J. Аmer. Water Works Assoc. – 1974. – Vol. 66, №2. – P. 124.
33.
Ives K. J. // Solid-Liquid Sep. London. – 1977. – №1. – P. 199.
34.
Тарнопольская,
М.Г.
Фильтрующие
материалы
для
очистки
воды
от нефтепродуктов и критерии их выбора / М.Г. Тарнопольская // Вода и экология: Проблемы и
решения. – 2005. – №3. – С. 74-79.
35.
Вялкова, Е.И. Удаление нефтепродуктов из поверхностных сточных вод /
Е.И. Вялкова, А.А. Загорская, А.А. Большаков // Нефть и газ. – 2000. – №1. – С. 80-83.
36.
соединений
Акатьев, В.А. Удаление из воды системы питьевого водоснабжения растворенных
железа
и
марганца
/
В.А.
Акатьев,
Л.М.
Кочетов
//
Безопасность
жизнедеятельности. – 2011. – №10. – С. 25-31.
37.
Лукашевич,
О.Д.
Перспективность
использования
адсорбента
«Глинт»
для очистки подземных природных вод, загрязненных железом, марганцем, сероводородом /
О.Д. Лукашевич, Н.Т. Усова // Вода и экология: Проблемы и решения. – 2004. – №1. – С. 3-6.
38.
Абдрахимов, Ю.Р. Утилизация отходов горно-обогатительного производства
депонированием их в искусственные фильтрующие материалы, используемые для очистки
150
природных и сточных вод от железа / Ю.Р. Абдрахимов, Н.В. Вадулина // Башкирский
экологический вестник. – 2007. – №1. – С. 25-26.
39.
Патент 2109689 РФ, МПК C02F1/28, B01D39/06, B01J20/16. Фильтрующий
материал для очистки воды // Панин Л.Е., Шевырев В.С.; заявл. 11.07.1995; опубл. 27.04.1998.
40.
Патент
2117518
РФ,
МПК
B01D39/00, B01J20/16,
C02F1/28,
C02F1/50.
Фильтрующий материал для очистки воды // Панин Л.Е., Шевырев В.С.; заявл. 12.05.1995;
опубл. 20.08.1998.
41.
Патент 2086510 РФ, МПК C02F1/64, B01D24/16. Фильтр для очистки воды //
Назаров В.Д.; заявл. 07.12.1995; опубл. 10.08.1997.
42.
Назаров, В.Д. Каталитические материалы для очистки воды от железа /
В.Д. Назаров, Н.В. Вадулина, А.А. Русакович // Вода и экология: Проблемы и решения. – 2004.
– №1. – C. 11-16.
43.
Патент 2200059 РФ, МПК B01J20/02, C02F1/64. Активный обезжелезивающий
фильтрующий материал // Назаров В.Д., Вадулина Н.В.; заявл. 07.03.2001; опубл. 10.03.2003.
44.
Патент
2184600
РФ,
МПК B01D39/06,
C02F1/64,
B01J20/04.
Активный
обезжелезивающий фильтрующий материал // Назаров В.Д., Вадулина Н.В.; заявл. 24.08.2000;
опубл. 10.07.2002.
45.
Патент 2226511 РФ, МПК C02F1/64, C02F1/72, C02F103:04. Способ очистки воды
от марганца и/или железа // Бочкарев Г.Р., Белобородов А.В., Пушкарева Г.И., Скитер Н.А.;
заявл. 30.04.2003; опубл. 10.04.2004.
46.
Тоидзе, З.Г. Применение перспективных фильтрующих сред в системах очистки /
З.Г. Тоидзе // Экология производства. – 2005. – №7. – С. 26-29.
47.
Маннанова, С.А. Доочистка сточных вод от сульфидов / С.А. Маннанова,
Х.Н. Зайнуллин, Г.В. Маннанова, А.И. Чулков // Башкирский экологический вестник. – 2000. –
№2. – С. 39-41.
48.
Besli B. // Leder. – 1995. – Vol. 46, №11. – P. 279.
49.
Chirila E., Magearu V. // Rev. chim. – 1994. – Vol. 45, №10. – P. 908-911.
50.
Levent A., Juksel O., Hanibl B. // 35th IUPAC Congr. Abstr. l. Islambul, 1995. –
51.
Кузнецов,
P. 224.
Л.К.
Историко-технологические
аспекты
совершенствования
конструкций фильтровальных сооружений / Л.К. Кузнецов, Д.Л. Рахманкулов // Башкирский
химический журнал. – 2004. – Том 11, №4. – С. 47-50.
52.
Минц, Д.М. Вопросы коммунального хозяйства. Фильтр большой грязеемкости /
Д.М. Минц // М.: АКХ им. К.Д. Памфилова, 1949. – 33 с.
151
53.
Горборова, Р.И. Эффективность применения новых материалов в качестве
фильтрующей загрузки контактных осветлителей / Р.И. Горборова // Экспресс-Информ. Серия
«Водоснабжение и канализация». – 1980. – №1. – С. 3.
54.
Клячко, В.А. Двухслойные фильтры / В.А. Клячко, Г.А. Рукавишников //
Водоснабжение и сантехника. – 1968. – №4. – С. 16.
55.
Лебедева, Н.С. Двухслойные фильтры / Н.С. Лебедева // Электрические станции. –
1954. – №12. – С. 45.
56.
Cleasby J.L. // Chem. Eng. – 1976. – №34. – P. 663.
57.
Jeffery J. // J. Inst. Water Eng. – 1974. – Vol. 25, №1. – P. 36.
58.
Kawaraura Susumu. // J. Amer. Water Works Assoc. – 1975. – Vol. 67, №10. – P. 535.
59.
Могеу E.F. // Public Works. – 1974. – Vol. 105, №5. – P. 80.
60.
Вески, А.К. О проектировании многослойных фильтров / А.К. Вески, Я.Я. Кару //
Неустановившиеся процессы в системах водоснабжения и водоотведения. Санитарная техника.
– 1983. – Том 16, №544 – С. 31.
61.
Горбачев, Е.А. О влиянии отдельных слоев загрузки многослойного фильтра
на эффект его работы / Е.А. Горбачев // Известия вузов. Строительство и архитектура. – 1977. –
№4. – С. 108.
62.
Горбачев,
Е.А.
О влиянии
скорости
фильтрования на
эффект
работы
многослойного фильтра / Е.А. Горбачев // Известия вузов. Строительство и архитектура. – 1978.
– №7. – С. 125.
63.
Горбачев, Е.А. Многослойный фильтр для безотстойного осветления воды /
Е.А. Горбачев, А.В. Дворецкий, И.Ф. Санкин // Водоснабжение и сантехника. – 1972. – №8. –
С. 6.
64.
Горбачев, Е.А. О расходе промывной воды многослойными фильтрами /
Е.А. Горбачев, И.Ф. Санкин // Известия вузов. Строительство и архитектура. – 1976. – №10. –
С. 119.
65.
Петров, Е.Г. Исследование характеристик фильтрующих материалов и расчет
многослойных
загрузок
водоочистных
фильтров: автореферат
диссертации
кандидата
технических наук: 05.23.05 / Петров Евгений Георгиевич – М., 1969. – 22 с.
66.
Технические записки по проблемам воды: перевод с английского. В 2-х томах.
Том 2 / К. Бараке, Ж. Бебен, Ж. Бернар; под редакцией Т.А. Карюхиной, И.Н. Чурбановой. –
М.: Стройиздат, 1983. – 279 с.
67.
Hutchison W.R. // J. Amer. Water Works Assoc. – 1976. − Vol. 68, №6. − P. 292.
68.
King P.H., Johnson R.L., Randall C.W., Rehberger G.W. // J. Environ. Eng. Div. Proc.
Amer. Soc. of Civ. Eng. – 1975. – Vol. 101, №4. – P. 479.
152
69.
Tate С.H., Lang J.S., Hutchinson H.L. // J. Amer. Water Works Assoc. – 1977. –
Vol. 69, №7. – P. 579.
70.
Laughlin G.E., Duval Т.E. Simultaneous Plant-Scale Tests of Mixed Media and Rapid
Sand Filters // J. Amer. Water Works Assoc. – 1968. – Vol. 60, №9. – P. 1015.
71.
Николадзе,
Г.И.
Подготовка
воды
для
питьевого
и
промышленного
водоснабжения: Учебное пособие по специальности «Водоснабжение и канализация» для вузов
/ Г.И. Николадзе, Д.М. Минц, А.А. Кастальский. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа,
1984. – 154 с.
72.
Минц, Д.М. Фильтры АКХ и расчет промывки скорых фильтров / Д.М. Минц,
С.А. Шуберт. – М.: Изд-во Минкомхоза РСФСР, 1951. – 175 с.
73.
Клячко, В.А. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий:
Справочник проектировщика / В.А. Клячко, С.Н. Аронов, В.И. Лазарев; под ред. И.А. Назарова.
– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1977. – 288 с.
74.
Контактные осветлители для очистки воды / Под ред. Д.М. Минца. – М.: Изд-во
Минкомхоза РСФСР, 1955. – 172 с.
75.
Кузнецова,
Л.Ф.
Технико-экономическая эффективность методов очистки
питьевых и сточных вод: Обзорная информация / Л.Ф. Кузнецова, В.А. Кузнецов, О.А. Ивлева.
– М.: ЦБНТИ Минжилкомхоза СССР, 1983. – 56 с.
76.
Михальченко, А.Г. Контактные осветлители / А.Г. Михальченко // Водоснабжение
и сантехника. – 1979. – №10. – С. 11.
77.
Порядин, А.Ф. Контактные осветлители / А.Ф. Порядин, В.М. Митянин //
Водоснабжение и сантехника. – 1976. – №11. – С. 5.
78.
Орлов, Г.А. Контактные осветлители / Г.А. Орлов, А.С. Абрамович //
Водоснабжение и сантехника. – 1978. – №12. – С. 2.
79.
Патент 2225243 РФ, МПК В01D24/10, В01D24/38. Фильтр для очистки воды //
Е.И. Патрушев, О.Д. Лукашевич, И.В. Алгунова; заявл. 05.01.2003; опубл. 10.03.2004.
80.
Лукашевич,
О.Д.
Исследование
и
разработка
фильтра
для
очистки
железосодержащих вод / О.Д. Лукашевич, Е.И. Патрушев // Вода и экология: Проблемы и
решения. – 2006. – №1. – С. 9-15.
81.
Буренин, В.В. Новые конструкции фильтров и устройства для очистки и
обезвреживания сточных вод промышленных предприятий / В.В. Буренин // Безопасность
жизнедеятельности. – 2009. – №1. – С. 30-34.
82.
Патент 2311943 РФ, МПК B01D27/00, B01D27/08. Патронный фильтр //
Кочетов О.С., Кочетова М.О., Львов Г.В.; заявл. 14.03.2006; опубл. 10.12.2007.
153
83.
Патент 7055699 США, МПК В01D29/55. Самоочищающийся фильтр. Опубл.
06.06.2006.
84.
Патент 2281802 РФ, МПК В01D29/64. Пластинчатый самоочищающийся фильтр
// Клыков М.В, Куцуев К.А.; заявл. 18.10.2004; опубл. 20.08.2006.
85.
Буренин, В.В. Очистка производственных сточных вод от загрязнений /
В.В. Буренин // Безопасность труда в промышленности. – 2007. – №4. – С. 34-41.
86.
Патент 2182839 РФ, МПК В01D35/20. Фильтр для очистки жидкости //
Пинтюшенко А.Д., Тучков B.K., Герцман Л.Е., Печеник Р.А.; заявл. 25.12.2000; опубл. 27.05.02.
87.
Патент 6776903 США, МПК С02F3/28. Способ и устройство для очистки сточных
вод с удалением взвешенных веществ. Опубл. 17.08.04.
88.
Патент 2055631 РФ, МПК В01D25/26 Фильтр // Быковский В.И., Ковалев М.П.,
Кряжев Ю.Г., Кудрин С.А., Куричьев Р.В., Новиков С.В., Прытков А.И., Чередников В.Е.;
заявл. 20.10.1992; опубл. 10.03.1996.
89.
Hydraulikol voz Wasser schutzen // Produktion. – 2003. – №10. – S.10.
90.
Патент 6852239 США, МПК В01D21/26. Способ и устройство для очистки
сточных вод. Опубл. 08.02.05.
91.
Патент 6887374 США, МПК С02F 3/00. Способ и устройство для очистки сточных
вод. Опубл. 03.05.05.
92.
Патент 6872305 США, МПК С02F 9/00. Способ и устройство для очистки сточных
вод методом мембранного фильтрования. Опубл. 29.03.05.
93.
Патент 2064809 РФ, МПК В01D27/08. Фильтр для очистки жидкости //
Пепеляев Ю.Г., Олонцев В.Ф., Мамонов О.В., Катаев Г.Ф., Каринкин И.П., Власихин М.А.;
заявл. 09.06.1992; опубл. 10.08.1996.
94.
Патент 2155091 РФ, МПК В01D27/00, B01D29/11. Фильтр очистки жидкости //
Голуб В.В., Егоров В.Г.; заявл. 08.06.1999; опубл. 27.08.2000.
95.
Schnell-Sicher-Universell einsetzbar //AGT. – 2003. – №2. – S.55.
96.
Im Tankeinbau-Set // AGT. – 2003. – №2. – S.57.
97.
Буренин, В.В. Защита водоемов от загрязнения сточными водами промышленных
предприятий / В.В. Буренин // Безопасность труда в промышленности. – 2008. – №9. – С. 34-38.
98.
Kann znei Filter ersetzen // AGT. – 2005. – №4. – S. 32.
99.
Патент 2146165 РФ, МПК B01D24/10. Устройство для очистки жидкости //
В.П. Жемков; заявл. 04.09.1998; опубл. 10.03.2000.
100.
Multifunctional porous plastic cartridge // Filt. And Separ. – 2004. – №1. – P.14.
154
101.
Буренин, В.В. Фильтровальное оборудование для очистки сточных вод
предприятий нефтегазового комплекса / В.В. Буренин // Химическое и нефтегазовое
машиностроение. – 2009. – №6. – С. 42-44.
102.
Патент 2281802 РФ, МПК В01D29/64. Пластинчатый caмоочищающийся фильтр //
Клыков М.В., Куцуев К.А.; заявл. 18.10.2004; опубл. 20.08.2006.
103.
Vliesfilter von Knoll mit vielen Vorteilen // Produktion. – 2005. – №40. – S.46.
104.
Патент 2290983 РФ, МПК В01D29/11. Рукавный фильтр // Вольхин А.И.,
Екимов Б.Е., Бобов С.С., Коновалов Б.А., Костин А.Ф., Серикова В.В., Плеханов И.Д.;
заявл. 17.01.2005; опубл. 10.01.2007.
105.
Патент 2146165 РФ, МПК В01D24/10. Устройство для очистки жидкости //
Жемков В.П.; заявл. 04.09.1998; опубл. 10.03.2000.
106.
Multifunctional porous plastic cartridge // Filt. And Separ. – 2004. – №1. – P.18.
107.
Hydraulikol voz Wasser schutzen // Produktion. – 2003. – №10. – S.10.
108.
Буренин, В.В. Новые способы и устройства для очистки и обезвреживания
сточных вод химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий /
В.В. Буренин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2010. – №6. – С. 46-48.
109.
Патент 2155091 РФ, МПК B01D27/00, B01D29/11. Фильтр очистки жидкости //
Голуб В.В., Егоров В.Г.; заявл. 08.06.1999; опубл. 27.08.2000.
110.
Патент 6887374 США, МПК С02F3/00. Способ и устройство для очистки сточных
111.
Патент 7144500 США, МПК В01D35/16. Способ и устройство для механической
вод.
очистки сточных вод.
112.
Патент 2124925 РФ, МПК B01D35/143, C02F1/18. Устройство для фильтрации
воды (варианты) // Ратнер Л.М.; заявл. 24.06.1997; опубл. 20.01.1999.
113.
Kontaminationskontrolle // Maschinenmarkt. – 2005. − №14. – S.121.
114.
Патент 2243022 РФ, МПК B01D35/14. Фильтрационная установка // Десятов А.В.,
Извольский И.М.; заявл. 03.06.2003; опубл. 27.12.2004.
115.
Separation system // Tool. and Prod. – 2004. – №10. – P.52.
116.
Патент 2182508 РФ, МПК B01D21/02. Отстойный резервуар // Болдырев В.В.,
Давыдов Е.И.; заявл. 12.04.2000; опубл. 20.05.2002.
117.
Патент 2230595 РФ, МПК B01D21/02. Тонкослойный отстойник // Павлов С.И.,
Крюков А.В., Павлова И.С.; заявл. 26.12.2002; опубл. 20.06.2004.
118.
Патент 6793057 США, МПК B01D 33/68. Опубл. 21.09.2004.
119.
Патент 2046635 РФ, МПК B01D35/12. Фильтр для очистки жидкости //
Бережков В.А., Никитин Е.А., Ширяев В.М., Шутков Е.А.; заявл. 10.10.1991; опубл. 27.10.1995.
155
120.
Мазлова, Е.А. Практика применения очистных сооружений для нефтесодержащих
сточных вод / Е.А. Мазлова, Ж.Д. Иса // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе.
– 2007. − №1. – С. 11-15.
121.
Бейгельдруд, Г.М. Фильтр для фильтрации воды от взвешенных частиц /
Г.М. Бейгельдруд, Н.Ф. Песоцкий // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. – 1994. –
№9. – С. 23.
122.
Серебряков, Д.В. Очистка сточных вод фильтрованием на сооружениях малой
производительности / Д.В. Серебряков // Вода и экология: Проблемы и решения. – 2007. − №4.
– С. 39-47.
123.
Назаров, В.Д. Сооружения очистки подтоварных и ливневых вод / В.Д. Назаров,
А.А. Русакович, Н.В. Вадулина // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2004.
− №7. – С. 24-26.
124.
Кузнецов, Л.К. Развитие фильтрования как одного из основных физико-
химических процессов
в
технологиях отраслевой водоподготовки /
Л.К.
Кузнецов,
Д.Л. Рахманкулов, В.Д. Назаров // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. –
2004. – №10. – С. 13-20.
125.
Патент 2056902 РФ, МПК B01D24/18, C02F1/18. Фильтр для очистки воды //
Назаров В.Д., Назаров И.Д., Сеид-Гусейнов А.А.; заявл. 26.12.1991; опубл. 27.03.1996.
126.
Лихачев, Н.И. Канализация населенных мест и промышленных предприятий:
Справочник проектировщика / Н.И. Лихачев, И.И. Ларин, С.А. Хаскин; под общ. ред.
В.Н. Самохина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1981. − 639 с.
127.
Назаров,
В.Д.
Очистка
природных
и
сточных
вод
с
применением
электрохимических методов / В.Д. Назаров, М.В. Назаров // Вода и экология: Проблемы и
решения. – 2006. − №4. – С. 13-25.
128.
Патент 2405614 РФ, МПК B01D24/46. Фильтр с автоматической структуризацией
зернистой загрузки для жидкостей // Давлетшина Г.И., Ищенко А.Ю., Ищенко Ю.А.;
заявл. 20.04.2009; опубл. 10.12.2010.
129.
Патент 2262374 РФ, МПК B01D24/14. Фильтр для очистки природных и сточных
вод с нисходящим направлением потока жидкости // Садило Р.М., Серпокрылов Н.С.,
Посупонько С.В., Климухин В.Д., Даньков В.И.; заявл. 18.03.2004; опубл. 20.10.2005.
130.
Патент 2491978 РФ, МПК B01D24/46. Фильтр для очистки воды с водовоздушной
промывкой // Утин А.В., Ким А.Н.; заявл. 10.04.2012; опубл. 10.09.2013.
131.
Патент 2490049 РФ, МПК B01D25/00. Сорбционный фильтр // Левин Е.В.;
заявл. 02.09.2011; опубл. 20.08.2013.
156
132.
Патент 2499770 РФ, МПК C02F1/28, B01J20/34. Фильтр для очистки воды
на основе активированного угля и способ его регенерации // Кармазинов Ф.В., Кинебас А.К.,
Трухин Ю.А., Мурашев С.В., Петров Е.Н.; заявл. 30.09.2011; опубл. 27.11.2013.
133.
Патент 2510887 РФ, МПК C02F1/28, C02F1/50, C01B31/08. Способ дообработки
питьевой воды // Мельник Е.А., Трухин Ю.А., Гвоздев В.А., Ким А.Н., Мурашев С.В.,
Грун Н.А.; заявл. 05.04.2012; опубл. 10.04.2014.
134.
Патент 2466103, МПК C02F9/14. Система водного хозяйства населенного пункта
с очистными сооружениями физико-химического типа // Назаров В.Д., Назаров М.В.;
заявл. 03.06.2011; опубл. 10.11.2012.
135.
Патент 2462290 Украина, МПК B01D39/18, B01D39/00, C02F1/42, B01J49/00.
Композиция фильтрующих материалов, установка и способ для глубокой очистки воды
от солей жесткости // Митченко Т.Е., Митченко А.А., Козлов П.В., Стендер П.В.;
заявл. 03.04.2008; опубл. 27.09.2012.
136.
Патент 2356598 РФ, МПК B01D24/00, B01D24/46. Открытый скорый фильтр //
Абуова Г.Б., Бирюлин И.Б., Белая В.А., Нугманов М.Р.; заявл. 26.02.2008; опубл. 27.05.2009.
137.
Патент 2297389 РФ, C02F1/28, B01D24/00, C02F103/04. Способ подготовки
питьевой воды и установка для его осуществления // Коноплева Г.В., Лаврентьев В.Г.;
заявл. 25.03.2005; опубл. 20.04.2007.
138.
Патент 2256481 РФ, МПК B01D24/16, B01D24/46. Напорный двухступенчатый
фильтр // Лукьянов В.И., Лукьянов Е.В.; заявл. 27.10.2003; опубл. 20.07.2005.
139.
Коноплёв
Патент 2414278 РФ, МПК B01D24/00. Установка для подготовки питьевой воды //
И.В.,
Коноплёва
Г.В.,
Коноплёв
В.И.,
Гердова
А.А.;
заявл.
31.08.2009;
опубл. 20.03.2011.
140.
Патент 2317129 РФ, МПК B01D24/14, B01D24/48, C02F1/52. Устройство
для очистки воды и сточных вод // Кармазинов Ф.В., Лобанов В.К., Васильев Б.В.,
Новиков
М.Г.,
Евельсон
Е.А.,
Трухин
Ю.А.,
Нефедова
Е.Д.;
заявл.
17.07.2006;
опубл. 20.02.2008.
141.
Патент 2310496 РФ, B01D24/10. Напорный фильтр // Дзюбо В.В., Алферова Л.И.;
заявл. 30.05.2006; опубл. 20.11.2007.
142.
Патент 2293708 РФ, C02F9/12, C02F1/02, C02F1/32, C02F1/469 Способ очистки и
обеззараживания сточных вод // Назаров В.Д., Русакович А.А., Гараев И.Ф., Губайдуллин М.Ф.;
заявл. 16.03.2005; опубл. 20.02.2007.
143.
Патент
2486136
РФ,
МПК
C02F1/00,
B01D27/00,
B01D29/11.
Фильтр
для очистки питьевой воды от химических и механических загрязнений // Ульянов В.А.,
157
Радостев С.С., Потехин Н.А., Ковальчик А.А., Разбойников А.Н.; заявл. 09.11.2011;
опубл. 27.06.2013.
144.
Патент 2466102 РФ, МПК C02F1/46, C23F13/08. Фильтр для очистки воды //
Назаров В.Д., Назаров М.В., Крупина О.В., Зенцов В.Н.; заявл. 12.04.2011; опубл. 10.11.2012.
145.
Патент 2315647 РФ, B01D25/00, C02F1/46. Устройство скорого фильтра-сорбента
для водоочистки // Худяков А.В., Сухотина Е.А.; заявл. 03.11.2005; опубл. 27.01.2008.
146.
Патент
2096066
РФ,
МПК
B01D24/46.
Фильтр с зернистой загрузкой
//
Гириков О.Г., Николаев Е.Ю., Шмидт О.С.; заявл. 09.08.1995; опубл. 20.11.1997.
147.
Патент
2201789
РФ,
МПК
B01D24/14.
Фильтр с зернистой загрузкой
//
Гириков О.Г., Балабанова А.В.; заявл. 29.01.2001; опубл. 10.04.2003.
148.
Патент 2207181 РФ, МПК B01D24/14. Напорный фильтр с зернистой загрузкой //
Гириков О.Г.; заявл. 27.06.2001; опубл. 27.06.2003.
149.
в
Патент 2184596 РФ, МПК B01D29/58. Фильтр для очистки жидкости,
частности
питьевой
воды
//
Воробьев
А.В.,
Воробьев
В.В.,
Воробьева
Т.Э.,
Сапожкова Л.А., Трофимов Н.Н.; заявл. 16.02.2001; опубл. 10.07.2002.
150.
Патент 2238787 РФ, МПК B01D39/02, B01J20/16. Загрузка контактного фильтра
для очистки природных вод // Линевич С.Н., Фесенко Л.Н., Богданов С.С., Игнатенко С.И.;
заявл. 29.04.2003; опубл. 27.10.2004.
151.
Патент 2201789 РФ, МПК B01D24/14. Фильтр с зернистой загрузкой //
Гириков О.Г., Балабанова А.В.; заявл. 29.01.2001; опубл. 10.04.2003.
152.
Буренин, В.В. Очистка воды и технологических жидкостей от нефтепродуктов,
взвешенных веществ и других примесей / В.В. Буренин // Нефтепереработка и химия. – 2006. –
№9. – С. 37-42.
153.
Назаров,
В.Д.
Очистка
нефтесодержащих
сточных
вод
с
применением
гидрофобных и коалесцирующе-гидрофобных фильтров / В.Д. Назаров, А.А. Русакович //
Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2004. − №11. – С. 2-7.
154.
Патент SV 1535570, МКИ C02F1/40. Устройство для очистки нефтесодержащих
вод // Назаров В.Д., Виденеев А.В., Султангулова Р.А. и др. // Б.И. 1990. − №2.
155.
Патент SV 1465070, МКИ C02F1/40. Устройство для очистки нефтесодержащих
вод // Назаров В.Д., Луканин Ю.А., Галеев Ю.Н. и др. // Б.И. 1989. − №10.
156.
Патент 2156740 РФ, МПК C02F1/40, C02F3/02. Способ очистки нефтесодержащих
сточных вод // Назаров В.Д.; заявл. 05.01.1999; опубл. 27.09.2000.
157.
Назаров, В.Д. Подготовка природных вод для поддержания пластового давления /
Назаров В.Д., Русакович А.А. // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2004.
− №10. – С. 21-24.
158
158.
Патент 2145576 РФ, МПК C02F1/64. Установка обезжелезивания воды //
Назаров В.Д., Семенова Э.В., Соловьев В.Б., Сапунов Г.С.; заявл. 16.03.1998; опубл. 20.02.2000.
159.
Патент 2139255 РФ, МПК C02F1/64, B01D24/16. Фильтр для очистки воды //
Назаров В.Д.; заявл. 23.01.1995; опубл. 10.10.1999.
160.
Патент 2370455 РФ, МПК C02F1/64. Установка для обезжелезивания воды //
Говоров О.Б., Говорова Ж.М., Журба М.Г.; заявл. 18.03.2008; опубл. 20.10.2009.
161.
Перельман, А.И. Геохимия природных вод / А.И. Перельман. – М.: Наука, 1982. –
162.
Зобов, П.М. Геохимия / П.М. Зобов. – Уфа: изд-во УГНТУ, 2000. – 144 с.
163.
Алексеенко, В.А. Геохимические барьеры / В.А. Алексеенко, Л.П. Алексеенко. –
154 с.
М.: Логос, 2003. – 144 с.
164.
Крайнов, С.Р. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения /
С.Р. Крайнов, В.М. Щвец. – М.: Недра, 1987. – 237 с.
165.
Ковалевский, А.Л. Биогеохимические барьеры в растениях / А.Л. Ковалевский //
Геохимические барьеры в зоне гипергенеза: Тезисы доклада Международного симпозиума. –
М.: Виртуоз, 2009 г. – С. 106-111.
166. White D.E. Environments of generation of some base-metal ore deposits // Econ. Geol. –
1968. – Vol. 63, №301 – P. 103.
167. Солнцева, И.Л. Структурно-функциональная организация геохимических барьеров и
их роль в устойчивости природных систем / И.Л. Солнцева // Геохимические барьеры в зоне
гипергенеза. Тезисы доклада Международного симпозиума. – М.: Виртуоз, 2009 г. – C. 145.
168. Овчиников, Л.Н. Зональность первичных геохимических ореолов гидротермальных
месторождений и их поисковое значение / Л.Н. Овчиников, С.В. Григорян // Известия вузов.
Серия Геология. –1973. – №10. – С. 224.
169.
Пестриков, С.В. Экологические технологии: применение карбонатного эколого-
геохимического барьера для удаления тяжелых металлов из водных сред / С.В. Пестриков,
О.Ю. Исаева, А.Г. Мустафин, Я.Т. Суюндуков, С.В. Ковтуненко, Н.Н. Красногорская //
Инженерная экология. – 2006. – №2. – С. 8-19.
170.
Пестриков, С.В. Экологические технологии: применение карбонатного эколого-
геохимического барьера для удаления тяжелых металлов из водных сред / С.В. Пестриков,
О.Ю. Исаева, А.Г. Мустафин, Я.Т. Суюндуков, С.В. Ковтуненко, Г.Ф. Шайдулина,
Т.А. Рогозина, Н.Н. Красногорская // Инженерная экология. – 2007. – №2. – С. 21-28.
171.
Островская, Е.В. Влияние геохимического барьера «река–море» на нефтяное
159
загрязнение донных отложений в районах освоения нефтегазовых месторождений Северного
Каспия / Е.В. Островская, И.А. Немировская, В.Ф. Бреховских, А.А. Курапов // Защита
окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – М.: ОАО «ВНИИОЭНГ». – 2009. – №9. –
С. 34-42.
172.
Гафаров, Н.А. Очистка водоемов от сероводородсодержащих нефтепродуктов
после аварии на водных переходах трубопроводов / Н.А. Гафаров, Б.Е. Прусенко, Г.Л. Гендель,
А.В. Клейменов // Безопасность жизнедеятельности. – 2002. – №9. – С. 16-17.
173.
Фильтрующий
материал
[Электронный
ресурс]
//
Малое инновационное
предприятие Уфимского государственного нефтяного технического университета «Аквита»
[Офиц. сайт]. URL: http://mip-ugntu.ru/material.html (дата обращения: 15.05.2014).
174.
ПНД Ф 14.1:2:4.111-97. Количественный химический анализ вод. Методика
измерений массовой концентрации хлорид-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах
меркуриметрическим методом. – М.: ФГУ ФЦАО Ростехнадзора, 1997. – 18 с.
175.
ПНД Ф 14.1:2.159-2000. Количественный химический анализ вод. Методика
выполнения измерений массовой концентрации сульфат-ионов в пробах природных и сточных
вод турбидиметрическим методом. – М.: ФГУ Центр экологического контроля и анализа МПР
России, 2000. – 14 с.
176.
ПНД Ф 14.1:2:4.139-98. Количественный химический анализ вод. Методика
измерений массовых концентраций кобальта, никеля, меди, цинка, хрома, марганца, железа,
серебра, кадмия и свинца в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомноабсорбционной спектрометрии. – М.: ФГУ ФЦАО Ростехнадзора, 1995. – 18 с.
177.
ПНД Ф 14.1:2.5-95. Количественный химический анализ вод. Методика
выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах
методом ИК-спектрометрии. – М.: ФГУ ФЦАО Ростехнадзора, 1995. – 15 с.
178.
ПНД Ф 14.1:2:4.178-02. Количественный химический анализ вод. Методика
выполнения измерений массовой концентрации сульфидов, гидросульфидов и сероводорода
в пробах питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом. – М.: ФГУ ФЦАО
Ростехнадзора, 2002. – 30 с.
179.
МУК 4.1.1090-02. Определение йода в воде. Методические указания. – Смоленск:
НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, 2002. – 12 с.
180.
Степановских, А.С. Охрана окружающей среды / А.С. Степановских. –
М.: Юнити-Дана, 2001. – 559 с.
181.
Некрасов В.В. Проблемы мониторинга безопасности систем централизованного
водоснабжения и перспективы их решения / В.В. Некрасов В.В. // Российский химический
журнал. – 2005. − №4. – С. 92-100.
160
182.
Водный
кодекс
Российской
Федерации
от
03.06.2006
№74-ФЗ
(действующая редакция от 29.12.2014) [Электронный ресурс] // Информационно-правовой
портал Гарант. – URL: http://base.garant.ru/12147594 (дата обращения 01.06.2014).
183.
Постановление Правительства РФ от 10.04.2007 №219 «Об утверждении
Положения
об
[Электронный
осуществлении
ресурс]
//
государственного
мониторинга
Информационно-правовой
портал
водных
объектов»
Гарант.
–
URL:
http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/2062365 (дата обращения 01.06.2014).
184.
Шахова,
Ф.А.
Основы
экологического
мониторинга
/
Ф.А.
Шахова,
Г.Ф. Шайдулина, Г.Г. Ягафарова, В.И. Сафарова. – М.: Химия, 2009. – 336 с.
185.
Барлыбаев, Х.А. Экономика Башкортостана / Х.А. Барлыбаев. – 3-е изд. –
Уфа: Китап, 2007. – 180 с.
186.
Нефтекамск – город мой на века [Электронный ресурс] // Администрация
ГО г.Нефтекамск РБ [Офиц. сайт]. – URL: http://neftcity.ru (дата обращения 15.06.2014).
187.
Социально-экономическое
положение
города
[Электронный
ресурс]
//
Администрация ГО г.Агидель РБ [Офиц. сайт]. – URL: http://adm-agidel.info (дата обращения
15.06.2014).
188.
О районе [Электронный ресурс] // Администрация МР Янаульский район РБ
[Офиц. сайт]. – URL: http://www.yanaul.ru (дата обращения 15.06.2014).
189.
Лозин, Е.В. Разработка уникального Арланского нефтяного месторождения
востока Русской плиты / Е.В. Лозин. – Уфа: Изд-во «Скиф». – 2012. – 704 с.
190.
Баймухаметов, К.С. Геологическое строение и разработка нефтяных и газовых
месторождений Башкортостана / К.С. Баймухаметов, П.Ф. Викторов, К.Х. Гайнуллин,
А.Ш. Сыртланов. – Уфа: РИЦ АНК «Башнефть», 1997. – 424 с.
191.
Баймухаметов, К.С. Геологическое строение и разработка Арланского нефтяного
месторождения / К.С. Баймухаметов, К.Х. Гайнуллин, А.Ш. Сыртланов, Э.М. Тимашев. –
Уфа: РИЦ АНК «Башнефть», 1997. – 368 с.
192.
Ивченко, Е.Г. Сернистые и высокосернистые нефти БАССР / Е.Г. Ивченко,
Г.В. Севастьянова. – М.: Изд-во «Химия». – 1967. – 208 с.
193.
Ежегодник
качества
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
ГУ «Башкирское УГМС» за 1996 г.
194.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 1997 г.
195.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 1998 г.
161
196.
Ежегодник
качества
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
поверхностных
вод
по
территории
деятельности
ГУ «Башкирское УГМС» за 1999 г.
197.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2000 г.
198.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2001 г.
199.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2002 г.
200.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2003 г.
201.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2004 г.
202.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2005 г.
203.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2006 г.
204.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2007 г.
205.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2008 г.
206.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2009 г.
207.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2010 г.
208.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2011 г.
209.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2012 г.
210.
Ежегодник
качества
ГУ «Башкирское УГМС» за 2013 г.
211.
Приказ Росрыболовства от 18.01.2010 №20 «Об утверждении нормативов
качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в т.ч. нормативов предельно
допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектах рыбохозяйственного
значения: офиц. текст – М.: Федеральное агентство по рыболовству, 2010. – 215 с.
162
212.
Информационный бюллетень о состоянии водных объектов, дна, берегов водных
объектов, их морфометрических особенностей,
водоохранных зон водных объектов,
количественных и качественных показателей состояния водных ресурсов, состоянии
водохозяйственных систем, в т.ч. ГТС по Камскому бассейновому округу, относящемуся к зоне
деятельности Отдела водных ресурсов по РБ Камского БВУ за 2010 г.
213.
Информационный бюллетень о состоянии водных объектов, дна, берегов водных
объектов, их морфометрических особенностей,
водоохранных зон водных объектов,
количественных и качественных показателей состояния водных ресурсов, состоянии
водохозяйственных систем, в т.ч. ГТС по Камскому бассейновому округу, относящемуся к зоне
деятельности Отдела водных ресурсов по РБ Камского БВУ за 2011 г.
214.
Информационный бюллетень о состоянии водных объектов, дна, берегов водных
объектов, их морфометрических особенностей,
водоохранных зон водных объектов,
количественных и качественных показателей состояния водных ресурсов, состоянии
водохозяйственных систем, в т.ч. ГТС по Камскому бассейновому округу, относящемуся к зоне
деятельности Отдела водных ресурсов по РБ Камского БВУ за 2012 г.
215.
Информационный бюллетень о состоянии водных объектов, дна, берегов водных
объектов, их морфометрических особенностей,
водоохранных зон водных объектов,
количественных и качественных показателей состояния водных ресурсов, состоянии
водохозяйственных систем, в т.ч. ГТС по Камскому бассейновому округу, относящемуся к зоне
деятельности Отдела водных ресурсов по РБ Камского БВУ за 2013 г.
216.
ГН
2.1.5.1315-03
Гигиенические
нормативы
«Предельно
допустимые
концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и
культурно-бытового водопользования». – М.: Министерство здравоохранения РФ, 2003 – 94 с.
217.
СанПиН 2.1.5.980-00. 2.1.5 Водоотведение населенных мест, санитарная охрана
водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Санитарные правила
и нормы. – М.: Министерство здравоохранения РФ, 2001 – 14 с.
218.
отложений
Ахметов, Т.О. Влияние качества поверхностных вод на гидрохимию донных
Нижнекамского
водохранилища
в
зоне
влияния
Арланского
нефтяного
месторождения / Т.О. Ахметов, В.Д. Назаров, В.С. Горячев // Башкирский химический журнал.
– 2013. – Том 20, №4 – С. 119-125.
219.
Мизандронцев, И.Б. Химические процессы в донных отложениях водоемов /
И.Б. Мизандронцев. – Новосибирск: Наука, 1990. – 176 с.
220.
Чернова, Н.М. Общая экология: учебник для студентов педагогических вузов /
Н.М. Чернова. – М.: Дрофа, 2004. – 416 с.
221.
Афанасьев, Ю.А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды: Учебное
163
пособие. В 2-х частях / Ю.А. Афанасьев, С.А. Фомин. – М.: МНЭПУ, 1998. – 368 с.
222.
Львович, А.И. Защита вод от загрязнения / А.И. Львович. – Л.: Гидрометеоиздат,
1977. – 168 с.
223.
Михайлов, В.Н. Общая гидрология: Учебник для географических специальностей
вузов / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.
224.
Ежеквартальная
отчетность
МУП
«Нефтекамскводоканал»
по
качеству
забираемой воды за период 2000-2014 гг.
225.
Ахметов, Т.О. Мониторинг качества воды на территории бассейна р.Камы по зоне
деятельности Арланского нефтяного месторождения Республики Башкортостан / Т.О. Ахметов,
В.Д. Назаров, В.С. Горячев // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2013. –
№11 – С. 16-21.
226.
Результаты гидрохимического анализа по зоне деятельности НГДУ «Арланнефть»
и НГДУ «Южарланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» за период 1994-2013 гг.
227.
СП
2.1.5.1059-01
Гигиенические
требования
к
охране
подземных
вод
от загрязнения. – М.: Министерство здравоохранения РФ, 2001 – 10 с.
228.
Ахметов, Т.О. Состояние водной среды на территории Арланского нефтяного
месторождения Республики Башкортостан / Т.О. Ахметов, В.Д. Назаров, В.С. Горячев //
Вестник БашГУ. – 2013. – Том 18, №4 – С. 1088-1091.
229.
Государственный
статистический
отчет
предприятий-водопользователей
по форме 2ТП-водхоз за 2010-2013 гг.
230.
Гарифуллин
сульфидсодержащих осадков
Ф.С.
в
Предупреждение
образования
добыче обводненной
нефти / Ф.С.
комплексных
Гарифуллин.
–
Уфа: изд-во УГНТУ, 2002. – 96 с.
231.
Исаева, О.Ю. Исследование перспективных методов очистки сточных вод
от тяжелых металлов с целью создания эколого-геохимических барьерных зон: автореферат
диссертации кандидата технических наук: 03.00.16. / Исаева Оксана Юрьевна. – Уфа, 2006. –
24 с.
232.
Приказ Минприроды России от 13.04.2009 №87 «Об утверждении Методики
исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного
законодательства»: офиц. текст – М.: Минприроды России, 2009. – 35 с.
164
ПРИЛОЖЕНИЯ
165
Приложение 1
166
Приложение 2
Снижение концентрации ЗВ в геохимическом барьере в зависимости от его длины при скорости фильтрования 1 м/ч, мг/л
Приложение 3
Результаты математического моделирования водоочистки от хлоридов
Концентрация хлоридов, мг/л
Результаты аппроксимации изменения концентрации хлоридов в геохимическом барьере
при скорости фильтрования 10 и 5 м/ч
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации хлоридов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 10 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов
Концентрация хлоридов, мг/л
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
0
5
10
15
20
Протяженность геохимического барьера, м
25
Изменение концентрации хлоридов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов
168
Приложение 4
Результаты математического моделирования водоочистки от хлоридов
Концентрация хлоридов, мг/л
Результаты аппроксимации изменения концентрации хлоридов в геохимическом барьере
при скорости фильтрования 1,0; 0,5 и 0,1 м/ч
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
Протяженность геохимического барьера, м
25
Изменение концентрации хлоридов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 1 м/ч
Концентрация хлоридов, мг/л
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Концентрация хлоридов, мг/л
Изменение концентрации хлоридов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 0,5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации хлоридов в геохимическом барьере
при скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов
169
Приложение 5
Результаты математического моделирования водоочистки от хлоридов
Результаты аппроксимации изменения концентрации хлоридов в геоэлектрохимическом
барьере при скорости фильтрования 5,0 и 0,1 м/ч
Концентрация хлоридов, мг/л
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации хлоридов в электрогеохимическом
барьере при скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов
Концентрация хлоридов, мг/л
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации хлоридов в электрогеохимическом
барьере при скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации хлоридов
170
Приложение 6
Результаты математического моделирования водоочистки от сульфатов
Концентрация сульфатов, мг/л
Результаты аппроксимации изменения концентрации сульфатов в геохимическом барьере
при скорости фильтрования 10 и 5 м/ч
1100
1000
900
800
700
600
500
400
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 10 м/ч
Концентрация сульфатов, мг/л
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов
1100
1000
900
800
700
600
500
400
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов
171
Приложение 7
Результаты математического моделирования водоочистки от сульфатов
Концентрация сульфатов, мг/л
Результаты аппроксимации изменения концентрации сульфатов в геохимическом барьере
при скорости фильтрования 1,0; 0,5 и 0,1 м/ч
1100
1000
900
800
700
600
500
400
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 1 м/ч
Концентрация сульфатов, мг/л
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов
1100
1000
900
800
700
600
500
400
0
5
10
15
20
25
Протяженность ге охимиче ского барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 0,5 м/ч
Концентрация сульфатов, мг/л
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов
1200
1000
800
600
400
200
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность ге охимиче ского барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в геохимическом барьере при
скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов
172
Приложение 8
Результаты математического моделирования водоочистки от сульфатов
Концентрация сульфатов, мг/л
Результаты аппроксимации изменения концентрации сульфатов в геоэлектрохимическом
барьере при скорости фильтрования 1,0 и 0,1 м/ч
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в электрогеохимическом
барьере при скорости фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов
Концентрация сульфатов, мг/л
1200
1000
800
600
400
200
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации сульфатов в электрогеохимическом
барьере при скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации сульфатов
173
Приложение 9
Результаты математического моделирования водоочистки от нефтепродуктов
Результаты аппроксимации изменения концентрации нефтепродуктов в геохимическом барьере
при скорости фильтрования 10 и 5 м/ч
Концентрация
нефтепродуктов, мг/л
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в геохимическом
барьере при скорости фильтрования 10 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Концентрация
нефтепродуктов, мг/л
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в геохимическом
барьере при скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
174
Приложение 10
Результаты математического моделирования водоочистки от нефтепродуктов
Результаты аппроксимации изменения концентрации нефтепродуктов в геохимическом барьере
при скорости фильтрования 1,0; 0,5 и 0,1 м/ч
Концентрация
нефтепродуктов, мг/л
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность геохимического барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в геохимическом
барьере при скорости фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Концентрация
нефтепродуктов, мг/л
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность ге охимиче ского барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в геохимическом
барьере при скорости фильтрования 0,5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Концентрация
нефтепродуктов, мг/л
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность ге охимического барье ра, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в геохимическом
барьере при скорости фильтрования 0,1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
175
Приложение 11
Результаты математического моделирования водоочистки от нефтепродуктов
Результаты аппроксимации изменения концентрации нефтепродуктов в геоэлектрохимическом
барьере при скорости фильтрования 5,0 и 1,0 м/ч
12
Концентрация
нефтепродуктов, мг/л
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в
электрогеохимическом барьере при скорости фильтрования 5 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
Концентрация
нефтепродуктов, мг/л
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Протяженность электрогеохимического барьера, м
Изменение концентрации нефтепродуктов в
электрогеохимическом барьере при скорости фильтрования 1 м/ч
Аппроксимация изменения концентрации нефтепродуктов
176
Приложение 12
177
178
Виды работ, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального
строительства, включая особо опасные и технически сложные объекты капитального
строительства (кроме объектов использования атомной энергии) и о допуске к которым
член некоммерческого партнерства «Национальная организация инженеров-изыскателей»
ООО «ГеоВектор» имеет Свидетельство:
1. Работы в составе инженерно-гидрометеорологических изысканий
• Метеорологические наблюдения и изучение гидрологического режима водных
объектов
• Изучение опасных гидрометеорологических процессов и явлений с расчетами
их характеристик
• Изучение русловых процессов водных объектов, деформаций и переработки берегов
• Исследования ледового режима водных объектов
2. Работы в составе инженерно-экологических изысканий
• Инженерно-экологическая съемка территории
• Исследования химического загрязнения почвогрунтов, поверхностных и подземных
вод, атмосферного воздуха, источников загрязнения
• Лабораторные химико-аналитические и газохимические исследования образцов и проб
почвогрунтов и воды.
179
180
Виды работ, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального
строительства, включая особо опасные и технически сложные объекты капитального
строительства (кроме объектов использования атомной энергии) и о допуске к которым
член некоммерческого партнерства СРО НП «МАП Эксперт» ООО «ГеоВектор» имеет
Свидетельство:
1. Работы по подготовке технологических решений
• жилых, общественных, производственных зданий
• объектов транспортного назначения
• гидротехнических сооружений
• объектов нефтегазового назначения
• объектов сбора, обработки, хранения, переработки и утилизации отходов
• объектов очистных сооружений и т.д.
2. Работы по разработке специальных разделов проектной документации
• Инженерно-технические мероприятия по гражданской обороне
• Инженерно-технические мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций
природного и техногенного характера
• Разработка декларации по промышленной безопасности опасных производственных
объектов
• Разработка декларации безопасности гидротехнических сооружений
3. Работы по подготовке проектов мероприятии по охране окружающей среды
181
Приложение 13
182
Приложение 14