Введение к работе
Актуальность темы. Стратегией развития железнодорожного транспорта России до 2015 года предусмотрена программа реализации комплекса природоохранных мероприятий, направленных на снижение техногенной нагрузки на объекты окружающей среды и уменьшение экологических рисков производственной деятельности предприятий отрасли на основе разработки технологий обезвреживания образующихся жидких нефтесодержащих отходов и сточных вод. В локомотивных депо, в частности, вода используется для различных технологических процессов, которые являются источниками образования нефтесодержащих сточных вод. Результаты технологического обследования локальных очистных сооружений некоторых предприятий Восточно-Сибирской железной дороги (ВСЖД) и анализа эффективности их работы позволили сделать вывод о необходимости совершенствования существующих технологических схем очистки сточных вод, в связи с несоответствием качества очищенных потоков при их сбросе в системы городской канализации и в водные объекты установленным нормативам, прежде всего, по содержанию нефтепродуктов.
Анализируя современное состояние методов очистки сточных вод от нефтепродуктов, следует указать на их большое разнообразие, при этом сохраняется актуальность оптимизации существующих и поиск более совершенных методов очистки. В настоящее время возрастает интерес к изучению возможности использования сорбционных материалов различной химической природы. Учитывая тот факт, что сорбционные методы очистки остаются одними из перспективных физико-химических методов, становится актуальным поиск новых эффективных и экономически выгодных наполнителей адсорбционных аппаратов и фильтров, сохраняющих свои свойства при различных условиях очистки промышленных сточных вод. Наличие больших запасов природных цеолитов в Восточном Забайкалье позволило исследовать процессы их модификации в целях создания сорбционных материалов, эффективных к извлечению нефтепродуктов из сточных вод.
Цель работы и задачи исследования. Совершенствование технологиии очистки нефтесодержащих сточных вод модифицированными цеолитами месторождений Восточного Забайкалья. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Исследовать возможность получения новых сорбционных материалов на основе термического и химического модифицирования природных цеолитов месторождений Восточного Забайкалья.
-
Изучить физико-химические и сорбционные свойства природных и модифицированных цеолитов месторождений Восточного Забайкалья с применением современных методов инструментальных и аналитических исследований.
-
Исследовать процессы сорбции нефтепродуктов из производственных сточных вод с использованием природных и модифицированных цеолитов Восточного Забайкалья в статических и динамических условиях.
-
Разработать и апробировать в производственных условиях на примере предприятия железнодорожного транспорта сорбционную технологию очистки нефтесодержащих сточных вод модифицированными цеолитами на заключительной стадии обезвреживания, предполагающую совершенствование существующей технологической схемы за счет увеличения эффективности работы комплекса очистных сооружений в целом и возможности получения на выходе очищенных потоков, соответствующих установленным требованиям качества.
Объектами исследований послужили цеолиты Холинского, Талан-Гозагорского, Шивыртуйского месторождений Восточного Забайкалья и промышленные сточные воды, содержащие нефтепродукты и сопутствующие компоненты.
Методы исследований: анализ и научное обобщение теоретических и экспериментальных работ отечественных и зарубежных исследований; методы технологического обследования систем очистки промышленных сточных вод локомотивного
хозяйства Восточно-Сибирской железной дороги - филиала ОАО «Российские железш. дороги»; статические, динамические и химические методы исследования сорбционны процессов; методы ИК-спектроскопии, хроматографии, гравиметрии, флуориметрического термографического анализа.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается сходимость: результатов теоретических и экспериментальных исследований, их сопоставимостью опубликованными данными других авторов, а также обеспечена: применением комллеи современных физико-химических методов исследований; использованием фундаментальны закономерностей для описания сорбционных процессов извлечения нефтепродуктов и промышленных сточных вод; достаточных объемом лабораторных и промышленнь; исследований.
Личный вклад автора выражается в теоретическом обосновании экспериментальном исследовании физико-химических свойств, структурных особенносте природных и термохимически модифицированных цеолитов месторождений Восточної Забайкалья, возможностей и условий их использования для сорбционного извлечен* нефтепродуктов из промышленных сточных вод. В основу диссертации положен результаты работы автора в рамках выполнения исследований по госбюджетной научно тематике ГОУ ВПО ИрГУПС № Г.Р.0120.1.-403608 «Изучение механизмов трансформаци экологически опасных веществ в сложных техногенных системах на железнодорожно транспорте».
Научная новизна защищаемых в диссертации положений заключается в следующем;
-
Впервые исследована возможность использования в качестве сорбенте нефтепродуктов модифицированных цеолитов месторождений Восточного Забайкаль: Изучены физико-химические свойства: и структурные особенности природных модифицированных цеолитов.
-
Установлены изменения сорбционных характеристик природных цеолитов пр контакте с модификаторами - серной кислотой, гексаметиддисилазаном [(GHabSi-feNI тетраэтоксисиланом (CaHsO^Si, а также в процессах термической обработки.
3. Теоретически обоснован и экспериментально показан предположительны
смешанно-диффузионный механизм сорбционного извлечения нефтепродуктов из сточны
вод модифицированными цеолитами.
4. Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработав
технология получения эффективных сорбентов на основе термической и химическс
модификации природных цеолитов месторождений Восточного Забайкалья. Предложена
апробирована в опытно-промышленных условиях предприятия ВСЖД технологичеекг
схема сорбционной очистки нефтесодержащих промышленных сточных вод до уровї
требований, предъявляемых к сбросу в системы ГК и, частично, в р. Ангару - водоем перво
категории водопользования. Определена возможность вовлечения отходов сорбционнс
очистки технологию получения строительных материалов. Разработанная технолог*
очистки нефтесодержащих сточных вод может быть рекомендована для использования і
объектах железнодорожного транспорта, аналогичных рассмотренному, а также t
предприятиях других отраслей промышленности, имеющих нефтепродукты в состав
отводимых сточных вод. Обоснована эколого-экономическая целесообразность вовлечения
переработку природных цеолитов Восточного Забайкалья для получения эффективны
сорбентов нефтепродуктов в определенных условиях модифицирования.
Основные положения, выносимые на защиту:
- результаты исследования структурных особенностей и свойств природных цеолитов цеолитизированных туфов месторождений Восточного Забайкалья в целях обоснован* возможности получения сорбентов, эффективных по отношению к нефтепродуктам, I основе различных способов модификации;
- результаты исследования процессов сорбции нефтепродуктов из промышленных
сточных вод природными и модифицированными цеолитами (термическая обработка,
химическая модификация гексаметилдисилазаном [(CHabSi-hNH и тетраэтоксисиланом
(C2HsO)4Si, кислотная обработка) и обоснование предполагаемого механизма сорбции;
- результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний сорбционного фильтра
с многослойной загрузкой из композиции модифицированных термически и химически
цеолитов для очистки нефтесодержащих сточных вод на примере предприятия
железнодорожного транспорта и обоснование предлагаемой- технологической схемы.
Апробация полученных результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях: «Молодежь и наука-третье тысячелетие» (Всероссийская заочная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Интеллект-2008», Красноярск, 2008), «Молодежь и наука- третье тысячелетие» (всероссийская научный фестиваль, Красноярск, 2009), «Экологическая безопасность современных социально-экономических систем» (всероссийская научно-практическая конференция, Волгоград, 2009), «Моя страна -моя Россия» (всероссийский конкурс молодежных авторских проектов, 2009), «Безопасность регионов - основа устойчивого развития» (Вторая научно-практическая конференция, Иркутск, 2009); «Актуальные вопросы права и безопасности на современном этапе» (научно-практическая конференция молодых ученых, Иркутск, 2009; 2010), «Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог» (Четвертая Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием, Иркутск, 2009-2010), «Проблемы техносферной и экологической безопасности: настоящее и будущее» (Первая международная он-лайн научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов, Иркутск, 2010), «Проблемы безопасности природно-технических систем и общества. Современные риски и способы их минимизации. Безопасность -2010» (XV Всероссийская студенческая научно-практическая конференция с международным участием, Иркутск, 2010), «Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации транспортных систем северо-восточной Азии» (Вторая международная научно-практическая конференция студентов и аспирантов, Иркутск, 2010).
Публикации. Результаты исследований автора по теме диссертации изложены в подготовленных лично и в соавторстве 14 публикациях, в том числе в 1 статье в рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК России,
Объем и структура и работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и 1 приложения, библиографического списка из 188 наименований. Она содержит 155 страниц основного текста, включает 26 таблиц и 36 рисунков.
