Введение к работе
Актуальность проблемы. Экологическое состояние водных ресурсов Западно-Сибирского региона очень тяжелое: многие реки включены в список наиболее загрязненных водных объектов России: загрязняются подземные горизонты пресных вод. Основная причина загрязнений - промышленные, бытовые и агрохимические стоки. Состояние водоемов усугубляется аварийными разливами и сбросами неочищенных стоков от объектов добычи, транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов, что опасно не только для растительного и животного мира водоемов, но и в конечном итоге для человека.
Поверхностные водоемы и подземные горизонты Западо-Сибирского региона характеризуются повышенным загрязнением различными токсичными веществами природного и техногенного происхождения, к которым относятся, в первую очередь, катионы тяжелых металлов, железо, радионуклиды, аммонийный азот, фенолы, нефтепродукты, хлорорганические и поверхностно-активные вещества. В настоящее время, когда глобальные проблемы экологии в короткий срок не решить, очень часто не удается решить в целом и проблему обеспечения потребителя чистой водой. Применяемые технологические схемы очистки сточных и природных вод не предусматривают глубокой очистки от указанных загрязнений. Следовательно, в процессе очистки природной и сточной воды в настоящее время необходимо обеспечить надежный барьер от широкого спектра загрязнений.
Последним технологическим звеном при очистке природных и нефтесодержащих сточных вод традиционно является фильтрование. С этой целью широко используются фильтрующие слои из зернистых природных материалов. В настоящее время в качестве фильтрующей загрузки рекомендуется применять природные цеолитизированные породы на основе кли.ноптилолита. Высокие адгезионные, сорбционные и ионообменные свойства цеолитизированных пород определяют целесообразность их применения для глубокой очистки природных вод.
На Приполярном Урале открыто месторождение цеолитосодержащих пород, имеющее промышленное значение. Применение местных природных фильтрующих материалов с указанными свойствами позволит обеспечить надежность работы очистных сооружений и создать новые технологические схемы для очистки вод Западо-Сибирского региона.
Цель и задачи работы. Основной целью работы было изучение возможности использования горных пород Приполярного Урала для очистки природных и нефтесодержащих вод данного региона. Для исследований были выбраны туф и туффит Ятринского района, с содержанием цеолитов соответственно 30-60% и вермикулит из указанного района.
В соответствии с общей целью были поставлены следующие задачи:
изучить технологические, санитарно-гигиенические, бактериологические и токсикологические показатели фильтрующего материала из цеолитизированного туффита:
изучить физико-механические и химические характеристики цеолитизированного туффита для обоснования возможности его использования в процессах очистки воды;
исследовать цеолитизированный туффит как сорбент и ионообменник для удаления из очищаемой воды железа, марганца, аммония в сравнении с вермикулитом и активными углями;
определить бактериологическую безопасность и фильтрующие свойства цеолитизированного туфа для очистки природных и нефтесодержащих вод.
Научная новизна:
предложен эффективный местный фильтрующий материал из цеолитизированных пород для глубокой очистки и доочистки природных вод хозяйственно-питьевого назначения;
дана сравнительная оценка сорбционной способности горных пород Приполярного Урала и традиционно применяемых углеродных сорбентов по ионам;
изучены физико-механические, химические свойства, бактериологическая безопасность и бактериостатический эффект цеолитизированного туффита Мысовского месторождения Ятринского района Приполярного Урала;
обосновано использование туфа в качестве фильтрующего материала для очистки малоконцентрированных нефтесодержащих сточных вод (НСВ).
обобщен опыт применения технологий очистки нефтесодержащих вод и их эффективности и определены основные направления интенсификации процесса очистки НСВ;
Защищаемые положения:
технология использования цеолитизированных пород Приполярного Урала при очистке воды;
использование цеолитизированного активированного туффита для очистки природных вод от ионов железа и аммония;
использование цеолитизированного туфа для очистки малоконцентрированных нефтесодержащих вод.
Практическая значимость и реализация результатов работы:
разработан фильтрующий материал на основе цеолитизированного туффита Приполярного Урала, применение которого позволяет увеличить скорость фильтрования, продолжительность фильтроцикла и улучшить качество питьевой воды:
разработан и испытан метод по удалению из подземных и поверхностных вод аммонийного азота, железа и марганца с использованием цеолитизированнсго туффита. предварительно активированного раствором хлорида натрия;
органом Минздрава РФ гигиеническим сертификатом за № 212 "Фильтрующий материал, сорбент и исносбменник цеолит - мснтмориллонитовый туффит'' разрешено применение туффита для хозяйственно-питьевых целей;
утверждены технические условия ТУ- 5714-001-27004204-95 "Туффит фильтрующий" и паспорт на использование, транспортировку и хранение фильтрующего материала Мысовского месторождения;
предложено и апробировано использование фильтрующего материала из туффита для бытовых фильтров при очистке и доочистке питьевой воды;
данный материал внедрен в проект по реконструкции станции водоподготовкй ЛПДС "Каркатеевы", Нефтеюганского управления магистральных нефтепроводов Тюменской области;
рекомендованы метод интенсификации очистки нефтесодержащих вод с использованием поля центробежных гравитационных сил (блока гидроциклонов) и загрузка из туфа для реконструкции очистных сооружений на данном предприятии.
Работа выполнена в рамках Государственной программы по исследованию и применению эффективных сорбентов по темам № 99112 '"Исследование сорбционных свойств природного сырья для очистки.питьевых и промышленных вод' и № 9286 "Разработать технологию очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами и другими примесями на основе использования горных пород Урала".
Апробация. Результаты научных исследований обсуждались и одобрены на 10 конференциях, семинарах, в том числе: Международных - ''Разработка газоконденсатных месторождений" /Краснодар, 1990/; Всесоюзных - "Физико-химическая механика и вибрационные методы на службе технического прогресса" /Одесса, 1987/; 'Человек - Труд - Экология". /Волгоград, 1990/; "Прогресс и безопасность" /Тюмень, 1990/; Межгосударственных - "Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на Крайнем Севере" /Санкт-Петербург, Тюмень, 1992,1995/. "Экология и прогрессивные технологии в строительстве для условий Сибири и Севера" /Барнаул 1993/: Научно-практических - "Потенциал науки -строительному комплексу Западной Сибири"/Тюмень. 1993/: "Наука строительного комплекса Тюмени: перспективы развития" /Тюмень, 1995/; Научно-практическом семинаре "Установки для подготовки питьевой воды и о чистки сточных вод" /Москва, 1994/.
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 14 работ.
(>
Объем работы. Диссертация состоит из вєедения, пяти глав, выводов и приложений. Материал изложен на 194 страницах, включая 32 рисунка, 26 таблиц и список литературы из 222 наименований.