«Правительство Астраханской области Министерство образования и науки Астраханской области Астраханский инженерно-строительный институт Каспийский государственный университет технологии и инжиниринга им. Ш. Есенова ...»

Зоопланктон р. Урал весной 2011 г. формировался, в основном, группами беспозвоночных животных. В качественном составе зоопланктона низовьев и дельты Урала в 2011 г. насчитывалось всего 24 таксона беспозвоночных. В состав истинных планктеров входили следующие: коловратки – 8 таксонов, ветвистоусые рачки – 6, веслоногие – 10.

По сравнению с 2010 г. количество зоопланктеров остается таким же.

Однако в таксономическом составе произошли некоторые изменения. В составе коловраток в 2011 г. присутствуют, не обнаруженные в прошлом году Keratella cochlearis, Bipalpus hudsoni, Asplancna herriski. Выпали из состава коловраток холодолюбивая Notolca acuminata, A. brightwelli, теплолюбивая Keratella tropica, Filinia longiseta и Testudinella patina (табл. 1).

Видовой состав организмов зоопланктона в низовьях р. Урал Infuzoria Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Rotifera Cladocera Copepoda Others - Другие Количество ветвистоусых ракообразных повысилось на один таксон.

В этом году выпали из состава Bosmina coregoni, Sida crystalline и Chydorus sphaericus, присутствовавшие в прошлом году. К прошлогоднему составу добавился олигосапробный рачок Sida crystallina. Из состава копепод выпали Eurytemora velox и Есtinosoma concinuum.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования По проведенному анализу частоты встречаемости доминантным организмом являлся эвригалийный рачок Acartia tonsa (100 % встречаемости). Из кладоцер – Bosmina longirostris (83% встречаемости), Moina brachiata (66,6 % встречаемости) и Daphnia longispina (50 % встречаемости). Из коловраток – Asplanchna priodonta (50 % встречаемости). Присутствие других представителей было ниже 50 %.

Количественный анализ материала, собранного весной 2011 г. показал, что средняя по району исследований биомасса и численность организмов зоопланктона весной возросли вдвое в сравнении с прошлым годом и составили 825,94 мг/м3 и 47,17 тыс. экз./м3 (табл. 2) (против 401,51 мг/м3 и 28,70 тыс. экз./м3).

Картина количественного развития зоопланктеров по группам в этом году идентична с прошлогодним. Также как и в 2010 г. более многочисленной группой были копеподы, составившие 53,57 % от общей численности, в результате обилия рачка акарции (37,21 %). Кладоцеры составляли 24,69 % от общей численности. На долю коловраток приходилось 21,14 % особей (рис.). В пробах также присутствовали инфузории (0,6 % от общей численности).

Количественное развитие зоопланктона в низовьях р. Урал в 2011 г.

зоопланктона Brachionus calyciflorus Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Calanipeda aquae dulcis Рис. Численность и биомасса зоопланктона в низовьях р. Урал в 2011 г. (%) Основу биомассы планктона также составили веслоногие – 54,14 % за счет Acartia tonsa (30,94 %). Биомасса кладоцер составила 37,53 %, основу которой составили Daphnia longispina (9,25 %) и Bosmina longirostris (9,06 %). Из коловраток по биомассе доминировали Asplancna priodonta (4,04 %), на втором месте – B. calyciflorus (2,26 %).

В итоге проведенных исследований установлено, что полученная величина биомассы планктона – 825,94 мг/м3, оценивается по известным многолетним материалам для р. Урал как высококормная, хотя разнообразие зоопланктона было не велико и насчитывало 24 вида в низовьях и дельте Урала.

По частоте встречаемости доминировал рачок акарция. Наиболее многочисленной была группа копепод (53,57 %), на втором месте по численности были кладоцеры, а на третьем – коловратки. Основу биомассы также составляли копеподы (54,14 %). Таксономический состав зоопланктона низовьев и дельты Урала весной 2011 г. был, как обычно, обеднен в результате сноса организмов зоопланктона паводковыми водами.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования 1. Ибрашева, С. И. Кладоцера Казахстана / С. И. Ибрашева, В. А. Смирнова ; под ред. Н. Н. Смирнова. – Алма-Ата : Мектеп, 1983. – C. 23–134.

Река Кигач и его взморье имеют ряд гидролого-гидрохимических особенностей по сравнению с рекой Урал: высокое содержание легкоокисляющейся органики в грунте и воде, другой тип грунтов. Гидрологические условия водоема особенно в период паводка имеют большое значение для формирования биоресурсов. Хотя благоприятные условия формируются уже зимой, но в течение паводкового периода изменение погодных условий и периодичность наступления нерестовых температур в водоеме, определяют условия воспроизводства биоты.

Анализ гидрологических условий реки приводился по материалам Атырауского Гидрометцентра и собственным данным. Гидрохимические анализы воды выполнялись по стандартной сетке станций на одном горизонте (поверхность) в соответствии с методикой Ю. Ю. Лурье, 1971 [1], О. А. Алекина, 1959 [2], которые включали в себя исследования следующих параметров: концентрация биогенных элементов (хлориды, сульфаты, фосфаты, аммоний солевой, нитриты, нитраты), содержание кислорода и БПК5, концентрация тяжелых металлов (Zn, Pb, Cd, Cu, Ni, Cr, Mn), общее содержание фенолов и нефтепродуктов.

Максимальный уровень воды по у в/п. Котяевка (р. Кигач) поднялся в марте до 91 см, в апреле до 95 см (в среднем 50 см), в мае – до 237 см (в среднем 211 см), что было намного ниже прошлогодних показателей. При таком малом объеме стока р. Волга эффективность размножения полупроходных рыб резко ухудшается в дельте, отрицательно маловодье сказывается и на кормовой базе в Северном Каспии.

Весной пробы воды отбирались на р. Кигач в 4 точках. Изменение важного параметра – температуры воды, т. е. своевременный и равномерный прогрев водоема, является важнейшим фактором в ряду благоприятных условий для нереста. Прогрев воды в Восточной части дельты Волги в реке Кигач был равномерный. Так, температура воды во время исследований была равна в среднем 10,6 оС, глубина варьировала от 0,6 до 4,0 м. Изменения кислородного режима р. Кигач характеризуется значениями 7,8– 8,8 мг/дм3 (табл. 1).

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Гидрологические показатели р. Кигач весной 2011 г.

таблицах 2, 3.

Содержание гидрохимических веществ в р. Кигач весной 2011 г.

Содержание токсикологических веществ в р. Кигач весной 2011 г.

Превышения содержания гидрохимических веществ в воде р. Кигач не наблюдается. Нефтяные углеводороды и фенолы весной находились ниже нормативных концентраций (рис.).

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования 0, 0, 0, 0, 0, 0, Рис. Концентрации загрязняющих веществ в воде р. Кигач в 2011 г.

Из ряда тяжелых металлов, только содержание меди на станции «Дамба», было на уровне предельно – допустимых концентраций – 0,001 мг/дм3. Присутствие других видов металлов в воде не превышало нормативных показателей.

Таким образом, гидрологическая обстановка в р. Кигач была в удовлетворительном состоянии. Содержание кислорода в воде всех исследованных водоемов было достаточным для жизнедеятельности гидробионтов. Концентрации токсикологических веществ не превышали предельных норм.

1. Лурье, Ю. Ю. Унифицированные методы анализа вод / Ю. Ю. Лурье. – М. :

Химия, 1971. – 356 с.

2. Алекин, О. А. Методы исследования органических свойств и химического состава воды. Жизнь пресных вод СССР / О. А. Алекин. – М. : АН СССР, 1959. – Т. 4. – С. 213–298.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования

ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ВОДНЫХ ПРОБЛЕМ АСТРАХАНСКОЙ

ОБЛАСТИ (НА ПРИМЕРЕ с. ТИШКОВО) НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ

УРОВНЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ, РИСКА И УЩЕРБА

ОТ ПОДТОПЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ В УСЛОВИЯХ КОЛЕБАНИЯ

УРОВНЯ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Экономика Астраханской области, в частности ее южная территория, неразрывно связана с природным потенциалом региона, особенно с ее водной составляющей, важную нишу в которой занимает Каспийское море.

Самая характерная черта водоема – это неустойчивость уровня с резкими падениями и подъемами. Последнее повышение уровня Каспия происходило с 1978 по 1995 г., в настоящее время наблюдается падение уровня моря. По прогнозам ученых в 2013 г. среднегодовая отметка уровня моря будет составлять минус 27,52 мБС и вероятность того, что в ближайшие 3–4 года уровень моря опустится до отметки минус 28,00 мБС весьма высока. Данная отметка, судя по истории Каспийского моря, является критической как для его экосистемы, морского хозяйства, так и для прибрежных территорий [1, 2].

Рис. 1. Средние годовые уровни Каспийского моря по уровенному посту Махачкала, в см над «0» графика, равного минус 28,00 м. абс. (Б.С.) В результате колебаний уровня Каспийского моря южная территория Астраханской области испытывает постоянное воздействие со стороны Каспия. И при регрессии, и при трансгрессии Каспийского моря, народное хозяйство несло и несет огромные убытки. Воздействие моря сказывается на все сферы деятельности населения региона – социальную, экономическую, экологическую. Рассмотрим воздействие колебания уровня Каспийского моря на южную территорию Астраханской области, на примере с. Тишково Володарского района Астраханской области и проведем оценку уровня безопасности, риска и ущерба от подтопления.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Работу по оценке уровней безопасности, риска и ущерба от подтопления будем проводить на основе Методических рекомендаций ОАО «НИИ ВОДГЕО» [3].

Территория села Тишково, как и большая часть южной территории Астраханской области, подвержена подтоплению и затоплению, особенно при трансгрессии Каспийского моря. Село Тишково расположено в дельте р. Волги в 50 км юго-восточнее г. Астрахань на обоих берегах протоки Тишкова Яма. Территория с. Тишково занимает площадь 190 га. В селе проживает 2219 человек на 2012 г. [5]. Средняя глубина залегания грунтовых вод согласно изысканиям, проведенным «АстраханьТИСИЗ» в 2008 г.

1,3 м. Изыскания проводились в маловодный год для Астраханской области, и в период регрессии Каспийского моря. Но даже в данный период территория с. Тишково находится в подтопленном состоянии.

На первом этапе исследования определим уровень безопасности при подтоплении территории с. Тишково. Территорию с. Тишкова на основании набора систематизированных данных, взятых из отчетов изысканий [4], необходимых для определения степени опасности и степени уязвимости, разобьем на участки. Данные для определения опасности и результаты оценки степени опасности для исследуемой территории приведены в таблице 1.

Баллы по показателям опасности Коэффициент опасности подтопления, Уровень интегральной опасности подто- условно условно Данные для определения уязвимости и результаты оценки степени уязвимости для исследуемой территории приведены в таблице 2.

Результаты расчетов степени уязвимости Баллы по показателям уязвимости Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Коэффициент уязвимости подтопления, уязв Уровень уязвимости подтопления терслабоуязвимая уязвимая слабоуязвимая ритории В таблице 3 представлены результаты расчетов, которые наглядно иллюстрируют общую ситуацию на подтопленной сельской территории. С использованием полученных данных можно будет определить сроки и очередность выполнения работ по инженерной защите от подтопления.

Уровень риска от подтопления Рис. 2. Карта-схема районирования с. Тишково на основе оценки уровня безопасности, риска и ущерба от подтопления в маловодные годы в Астраханской области В данной работе была проведена оценка уровней безопасности, риска и ущерба от подтопления территории с. Тишково. В качестве исходных данных были использованы результаты отчета инженерных изысканий в период регрессии Каспийского моря и маловодный год в Астраханской области. В процессе анализа инженерно-геологических, гидрологических, гидрохимических, экологических условий исследуемая территория с. ТишПотенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования ково была разделена на три условных участка, с характерными для каждого степенями опасности и уязвимости. Несмотря на то, что данные были получены в характерный маловодный год и море от с. Тишково отошло на 50–60 км, в конечном итоге были получены следующие уровни риска от подтопления: условно приемлемый; приемлемый; повышенный.

Таким образом, анализ полученных результатов требует принятия немедленных мер по защите территории от подтопления.

1. Белевич, Е. Ф. Колебания уровня Каспийского моря и формирование дельты реки Волги / Е. Ф. Белевич // Труды Астраханского заповедника. – Астрахань, 1958. – Вып. 4. – С. 6–34.

2. Бухарицин, П. И. Влияние колебаний уровня Каспийского моря на экономическое развитие приморской части Астраханской области / П. И. Бухарицин, С. А. Политов, Ю. С. Лукьянов // Труды Государственного океанографического института, Исследования океанов и морей / под ред. Е. В. Борисова. – М., 2008. – Вып. 211. – С. 460–466.

3. Методические рекомендации по оценке уровней безопасности, риска и ущерба от подтопления градопромышленных территорий / ОАО «НИИ/ВОДГЕО», ЗАО «ДАР/ВОДГЕО». – М., 2010.

4. Отчет об инженерно-геологических изысканиях на объекте «ЛПУМГ ООО «Кавказтрансгаз»» / рук. В. А. Карвовский. – Астрахань : АстраханьТИСИЗ, 2008. – С. 46.

5. Муниципальное образование «Тишковский сельсовет». Генеральный план. Положения по территориальному планированию. ПЗ / рук. А. А. Махмудов. – ООО НПРФ «Ярканон», 2008. – Ч. 1. – С. 104.

«ЧИСТАЯ ВОДА» В АСТРАХАНИ

Астраханского инженерно-строительного института, Городское хозяйство – система предприятий и организаций, действующих автономно и связанных между собой. Цель их создания – удовлетворить потребность всех жителей муниципальных образований в его услугах.

С помощью систем водоснабжения получаем воду из источников, очищаем, транспортируем и подаем жителям. Эти системы обеспечивают водой все отрасли народного хозяйства.

Так как современные крупные города требуют большое количество воды, следовательно, подача достаточного количества воды в населенный пункт позволяет решить следующие задачи:

1) люди предохраняются от эпидемиологических заболеваний;

2) поднимается уровень благоустройства населенного пункта;

2) удовлетворяются специальные требования к качеству воды промышленных предприятий.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Следовательно, основное требование к системе водоснабжения – надежность и экономичность.

Сегодня существует ряд проблем, связанных с работой этих систем:

на сетях водоснабжения, вследствие общего износа, нарушаются стыковые соединения, что приводит к ухудшению показателей поставляемой воды, загрязнению воды, почвы;

утечка воды приводит к поднятию уровня грунтовых вод, что может привести к разрушению фундаментов и зданий;

потери воды из-за коррозии труб составляют около 5 млн кубометров каждые сутки;

во многих населенных пунктах нет в наличии необходимого комплекса очистных сооружений;

не на всех водозаборах соблюдается режим зон санитарной охраны;

повсеместное загрязнение водных объектов.

Следовательно, системы водоснабжения на уровне муниципальных образований должны совершенствоваться.

Мы рассматриваем этот вопрос на примере предприятия «Водоканал» г. Астрахани.

О необходимости развития системы водоснабжения города говорилось неоднократно. Мэрия рассматривала различные проекты реконструкции, строительства новых сооружений и применения новых технологий.

Мэр города Астрахани выезжал на объекты МУП «Водоканал».

В ходе поездки специалисты предприятия отчитались о проделанной работе:

отремонтирован блок Левобережных очистных сооружений (улучшилось санитарное состояние блока), в фильтрах были использованы современные материалы;

заменена задвижка на пятой нитке водовода, т. к. водоснабжение левобережья было приостановлено почти на сутки, над заменой 7-тонной арматуры трудились более 30 рабочих в течение пяти часов;

приобретена и находится в работе новая спецтехника для аварийно-спасательных работ;

произведена модернизация правобережных очистных сооружений (от поселка Приволжье до микрорайона III Интернационалa);

определена площадка под строительство новых очистных сооружений водопровода. Они будут размещаться на границе Наримановского района и г. Астрахани, около поселка Новолесной;

активно внедряются новые технологии обеззараживания канализационных стоков – будут применяться установки ультрафиолетового облучения;

внедряются новые технологии при ремонте водопроводных сетей.

Закуплена пробная партия ремонтных муфт импортного производства. Это Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования долговечные и надежные изделия из нержавеющей стали. Их установка более проста, поэтому время ремонтных работ сокращается в несколько раз;

к микрорайону Западный протянут новый водовод.

Для дальнейшей модернизации системы водоснабжения города необходимы средства.

В рамках федеральной целевой программы «Чистая вода» – партийного проекта «Единой России» – в Астраханской области под эгидой регионального отделения партии осуществляется аналогичный проект – «Чистая вода» в Астраханской области.

Правительство Астраханской области в 2013 г. получит по целевой программе «Чистая вода» 400 млн руб. на строительство гидротехнических сооружений для нужд городов и сел региона. Правда, все необходимые расходы эта сумма не покроет. На реализацию программы необходимо около 16 млрд руб.

Однако дебиторская задолженность населения перед предприятием превышает 300 млн руб. Участились случаи самовольного пользования услугами водоснабжения, что приводит к прямому и косвенному ущербу.

В мэрии в ближайшее время будет вынесен на повестку дня вопрос о финансировании объектов водоснабжения, передаваемых на баланс «Водоканала». Этот вопрос очень важный, т. к. эти затраты останутся за предприятием и будут включены в тариф.

«Мы не должны допустить, чтобы эти расходы легли на плечи горожан», – отметила председатель городской думы МО «Город Астрахань»

Елена Симеонова.

1. Николаевская, И. А. Инженерные сети и оборудование территорий, зданий и стройплошадок / И. А. Николаевская, Л. А. Горлопанова, Н. Ю. Морозова. – М. : Академия, 2004. – 224 с.

2. Вода и канализация. – 2009. – № 5, 6.

3. Режим доступа: www.astrobl.ru, свободный. – Заглавие с экрана. – Яз. рус.

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ЗАЩИТНО-БАРЬЕРНОГО

ВОДОПРИЕМНО-ОЧИСТНОГО КОМПЛЕКСА

ДЛЯ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Поверхностные воды являются наиболее чувствительным звеном природной среды. Поэтому проблема охраны окружающей среды, рациоПотенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования нального использования и воспроизводство природных ресурсов, сохранение их биологического разнообразия занимает одно из важнейших мест.

По данным Государственных докладов качество подаваемой населению Российской Федерации питьевой воды в последние годы не повышается, а во многих районах понизилось в связи ухудшением экологической обстановки. По оценкам специалистов, санитарно-экологическое состояние большей части открытых водоемов страны является крайне напряженным вследствие продолжающихся сбросов стоков промышленных предприятий и жилищно-коммунального хозяйства, микробиологического загрязнения.

Весьма острой является проблема обеспечения водой сельских населенных пунктов. В этом контексте весьма актуальной является оценка работы водоприемно-очистных сооружений населенных пунктов и совершенствование технологий водоприема. Предлагаемые технологии должны обеспечивать качественный водоприем и обработку воды источника водоснабжения, отличаться достаточной простотой и высокой надежностью в работе [1].

Нами разработана конструкция фильтрующего водоприемноочистного устройства с применением новых материалов. Технический результат предлагаемого изобретения [2] заключается в повышении эффективности в работе путем увеличения степени очистки воды и улучшения условий эксплуатации.

Загрузочные корзины заполняют фильтрующим вторичным пенополистирольным материалом и опускают с помощью откидных проушин в фильтрующие секции корпуса. Фильтрующие секции накрывают крышкой, вода поступает через перфорированную перегородку. При проходе через загрузку разной крупности снижается скорость фильтрации и увеличивается степень очистки поступающей воды. Разделение на фильтровальные секции позволяет увеличить площадь водоприемника и быструю смену загрузки, а также увеличивается площадь входа воды. Геосинтетические корзины облегчают конструкцию и могут принимать форму сектора, тем самым увеличивается площадь фильтрования.

Предлагаемая конструкция фильтрующих элементов увеличивает эффективность защитно-барьерного и водоочистного действия водозаборов, позволяет использовать фильтрующий водоприем в широком диапазоне природно-гидрологических и ихтиологических условий на вновь строящихся водозаборах и при переоборудовании действующих водоприемников с открытым водоотбором на фильтрующий с соответствующей заменой водоприемных решеток, сеток и пр. на фильтрующие элементы.

Трехслойная фильтрующая загрузка обеспечивает эффективную защиту рыб наиболее доступным, простым, дешевым и экологически целесообразным способом, фильтр не подвержен биообрастанию и обмерзанию зимой (рис. 1).

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Рис. 1: а) натурная модель; б) экспериментальная модель Были проведены лабораторные исследования водозаборно-очистного сооружения (рис. 1); анализ целесообразности технологии фильтрующего водоприема и конструкции фильтрующего водоприемно-очистного сооружения с учетом требований рыбозащиты при использовании пенополистирольных гранул из вторичного пенополистирола и микроорганизмов (табл. 1).

Сравнительная характеристика фильтрующих материалов фильтра Крупность Толщина Скорость ции, м/с стки, % Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Разработка водозаборно-очистного сооружения обеспечит:

сокращение расходов на дальнейшую очистку воды на 70 % (отказ от микрофильтров);

сокращение затрат на приобретение и замену гранулята в водоприемно-очистном сооружении в 2 раза;

сокращение затрат на эксплуатацию системы водоснабжения;

экологическую безопасность технологии водоснабжения (отказ от применения химических реагентов);

100%-ную рыбозащиту;

снижение массы конструкции за счет применения геосинтетических корзин на 25 %;

простоту эксплуатации.

Совершенствование защитных функций водоприемных устройств и сооружений, способствующее улучшению качества воды, – важное и перспективное направление дальнейшего развития повышения надежности любых систем водоснабжения.

1. Боронина, Л. В. Ресурсосберегающие технологии очистки воды: региональные проблемы и пути их решения / Л. В. Боронина, Г. Б. Абуова, С. З. Тажиева, А. Э. Усынина. – Волгоград : Волгоградское научное изд-во, 2012. – С. 252.

2. Водозаборно-очистное сооружение : патент 2011113926 Российская Федерация : МПК Е02В 9/04 / Л. В. Боронина (Россия), Г. Б. Абуова (Россия), Н. В. Зимина (Россия), С. З. Тажиева (Россия) ; заявитель ГАОУ АО ВПО «АИСИ». – Заявл. 08.04.11.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ

ПРИРОДНОГО МИНЕРАЛА ДЛЯ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ

Волгоградский государственный архитектурно-строительный В целом ряде регионов России в воде подземных источников содержится значительное количество железа в растворенной, коллоидной форме и в комплексных соединениях. Часто для использования воды, содержащей значительное количество железа, для технологических или хозяйственнобытовых нужд требуется ее обезжелезивание. Это связано с жесткими требованиями по качеству и составу воды в технологических процессах разного рода производств, а также для бесперебойной работы бытовых приборов.

В настоящее время подход к очистке обозначенных вод от различен.

На сегодняшний день существуют следующие способы обезжелезивания природных вод: окисление двухвалентного железа с добавлением сильных Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования окислителей; аэрация; осаждение коллоидного железа; каталитическое окисление с последующей фильтрацией; ионный обмен; мембранные методы; биологическое обезжелезивание; очистка воды от железа электромагнитным полем; сорбционный метод обезжелезивания природных вод.

Исходя из анализа литературных источников и проведенных в лабораторных условиях предварительных исследований, можем сделать вывод, что сорбционный метод является наиболее эффективным, простым в аппаратурном оформлении и автоматизации процесса очистки, при условии выбора дешевого селективного сорбционного материала.

Объектом исследования служил минерал, химический состав которого представлен в таблице 1.

Химический состав исследуемого минерала Наименование компонента % содержания 65–68 29,6–33,8 0,5–0,7 0,2–0,6 0,3–0,4 0,2–0, Предварительная подготовка минерала проводилась следующим образом: минерал подвергался дроблению, промывке водой и сушке при температуре 105 оС в течение 1,5 часов.

Основной характеристикой сорбционного материала является величина сорбционной емкости – зависимость количества извлеченного элемента из водного раствора при той или иной исходной концентрации. Для ее определения из приготовленных модельных растворов, концентрация железа в которых составляла 5,0; 10,0; 20,0; 50,0 и 100,0 мг/л отбирали по 25 мл и переносили в конические колбы на 100 мл. Далее в колбы вносили по 10 мг исследуемого материала.

Подготовленные образцы раствора закрывали пробками и взбалтывали на встряхивателе 30 мин. После взбалтывания суспензию переносят в пробирки для центрифугирования и центрифугировали 5 мин.

Анализ полученных результатов показывает, что при содержании элементов в растворе от 1 до 10 мг/л возможно полное извлечение металла из обрабатываемой воды рассматриваемым материалом. При значительных концентрациях металла в растворе наблюдается достаточно высокий эффект извлечения (87 – 94%).

В ходе лабораторных исследований изучалось влияние размера частиц сорбционного материала на эффективность очистки, так как его уменьшение приводит к увеличению площади контакта сорбента с очищаемой водой и, как следствие, значительно повышает величину адсорбции загрязняющих веществ из раствора. Известно, что чрезмерное увеличение удельной поверхности сорбента путем сверхтонкого измельчения приводит к нарушению его структуры и вследствие этого – к изменению в Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования ту или иную сторону сорбционных свойств. Поэтому при использовании сорбентов необходимо определить оптимальную дисперсность частиц.

Дробление минерала осуществлялось на шаровой центробежной мельнице. Анализ гранулометрического состава измельченного материала проводился по ГОСТ 16187-70 путем рассева сорбента через стандартные сита.

Характер сорбции металла частицами сорбционного материала различной крупности (от 1 до 30 мм) из модельных растворов железа с концентрацией 5–100 мг/л, говорит о влиянии удельной поверхности сорбента на сорбционную емкость. Полученные данные свидетельствуют, что при увеличении значений удельной поверхности сорбента его сорбционные свойства возрастают, до определенного момента, а затем снижаются. Существует определенная (оптимальная) крупность рассматриваемого материала, при которой сорбционная емкость достигает своего максимума и использование сорбента с более высокой степенью измельчения не приводит к значительному улучшению сорбционных характеристик, а только резко увеличивает стоимость подготовки сорбента.

Рациональное применение адсорбционной технологии зависит, прежде всего, от того, насколько хорошо адсорбируются вещества, подлежащие удалению, и, как следствие этого, от того, насколько велик удельный расход адсорбента на единицу объема очищаемой сточной воды. Исследования влияния расхода проводились с целью нахождения оптимальной навески исследуемого сорбционного материала, которая определяется в каждом конкретном случае. Исследования проводились на модельных растворах, концентрация Fe3+ от 5 до 100 мг/л. Расход сорбента изменяли от 0. до 5 г/л.

Показатель рН оказывает существенное влияние на протекание практически всех физико-химических процессов. Являясь природным минералом, исследуемый материал плохо растворяется в водных средах. Это свойство повышается с понижением рН. При частичном растворении в водную среду переходят ионы гидроксила, что и обуславливает повышение рН среды.

рН дистиллированной воды при добавлении природного минерала увеличивается до 8–8,9 в зависимости от навески сорбента, при этом жесткость воды составляла 1–1,2 мг-экв/л. При рН модельных растворов 5– 5,5 жесткость, после процесса сорбции металла, увеличивается до 2 мгэкв/л.

Исследования влияния рН водных растворов на величину адсорбции проводилось на модельных растворах хлорида железа с концентрацией 50 мг/л. Навеска сорбционного материала крупностью 5–7 мм, составляла 2,5 г. Кислую и щелочную среду создавали, добавляя соответственно растворы серной кислоты или гидроксида натрия.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Анализируя результаты, можно утверждать, что наиболее полное извлечение железа из воды происходит при рН от 6 до 7,5, а снижение сорбционной емкости в кислой среде свидетельствует о том, что часть сорбента расходуется на нейтрализацию раствора. Таким образом, способность рассматриваемого минерала подщелачивать воду при его растворении оказывает лишь позитивное влияние на процесс адсорбции металла и его извлечение из раствора.

Таким образом, в ходе лабораторных исследований была выявлена возможность использования исследуемого материала для очистки воды от ионов Fe3+. Определена сорбционная емкость рассматриваемого минерала, оптимальные размеры частиц материала, его расход и рН очищаемой среды.

К ВОПРОСУ О ФАКТОРАХ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОЦЕССЫ

САМООЧИЩЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ

Волгоградский государственный архитектурно-строительный В работе изучена роль водорослей в самоочищении искусственных водоемов, но с проточной водой.

Формирование качества воды, ее очищение в водных объектах зависит от физических, химических и биотических процессов [1].

Физические и химические процессы самоочищения воды часто регулируются биологическими факторами или существенно зависят от них.

Так, для снижения токсического действия ряда загрязняющих веществ значение имеет редокс – состояние водной среды, которое формируется при участии H2O2, выделяемой микроводорослями на свету [1, 2]. По оценкам в среднем в водную среду поступает 10-5 моль/л H2O2 за сут. В р. Волге обнаружена H2O2 в концентрациях до 10-6–10-5 моль/л, что подтвердили измерения Е. В. Штамм и других авторов [1, 2].

Один из важных процессов – гравитационное оседание частиц взвешенных веществ как биотической, так и абиотической природы. Скорость оседания их зависит от температуры воды Т. При Т = 15, 20 и 25 С она равна 0,3–1,5; 0,4–1,7 и 0,4–2,0 м/сут. соответственно [3].

С использованием ловушек для оседающих взвесей показано, что летом на дно реки Волга бассейна оседает со средней скоростью 3,1 мг на см поверхности дна в сутки, т.е. 23,1 г на 1 м2 дна в сутки; доля Сорг в этих осадках 64,5 %.

Среди процессов, ведущих к очищению воды, – окисление органических веществ и фильтрация воды водорослями.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Суммарное окисление органических веществ всем сообществом может быть выражено в абсолютных и относительных единицах – например, как отношение трат энергии к обмену (суммарного дыхания R) гидробионтами (зелеными водорослями) к суммарной биомассе гидробионтов В.

Это отношение (R/В)е называют отношением Шредингера. Индекс «е»

подчеркивает, что оно вычисляется для всей экосистемы в целом. В тех водоемах, где первичная продукция превышает суммарное дыхание сообщества, среднее значение этого соотношения составляет 2,99–6,1 [4], а в ряде водоемов оно может быть и большим. Например, отношение в оз. Зун-Торей в Забайкалье – 33,8 [4]. Считается, что в этих водоемах первичная продукция заведомо меньше суммарного дыхания и в них происходит окисление большого количества органических веществ, привносимого извне.

Органические вещества окисляются многими гидробионтами и особую роль в окислении играют водоросли.

Как известно [3, 5, 6], гидробиологический механизм самоочищения водных объектов, в том числе искусственный водоем, включает в себя три типа компонентов [2]: фильтрационную активность организмов («фильтры») [3]; механизмы переноса, перекачивания химических веществ из одного экологического компартмента в другой (из одной среды в другую);

расщепление молекул загрязняющие вещества.

Процессы и гидробионты, выполняющие функцию фильтров [2]:

беспозвоночные гидробионты – фильтраторы [3, 5, 6]; прибрежные макрофиты, которые задерживает часть биогенов и загрязняющие вещества, поступающих в воду с прилегающей территории: бентос, задерживающий и поглощающий часть биогенов и загрязняющие вещества на границе раздела вода – донные осадки; микроорганизмы, сорбированные на взвешенных частицах, перемещающихся относительно водной массы вследствие гравитационного оседания частиц под действием сил тяжести; в результате водная масса и микроорганизмы перемещаются относительно друг друга, что эквивалентно ситуации, когда вода профильтровывается через зернистый субстрат с прикрепленными микроорганизмами.

Процессы и гидробионты, выполняющие функцию насосов [2]: способствующие перемещению части загрязняющих веществ из водной толщи в донные осадки (например, седиментация, сорбция); перемещающие часть загрязняющих веществ из водной толщи в атмосферу (испарение); перемещающие часть биогенов из воды на территорию окружающих наземных экосистем в связи с вылетом имаго водных насекомых; перемещающие часть биогенов из воды на территорию окружающих наземных экосистем благодаря питанию рыбоядных птиц, которые изымают биомассу рыб из воды.

Процессы и гидробионты, выполняющие функцию мельниц, которые расщепляют загрязняющие вещества [2]: внутриклеточные ферментативные процессы; процессы, катализируемые внеклеточными ферментами;

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования разрушение загрязняющих веществ при фотолизе: фотохимические процессы, сенсибилизированные биогенными веществами; разрушение загрязняющих веществ в ходе свободно – радикальных процессов с участием биогенных лигандов [1].

Обычно самоочищение воды связывается преимущественно с окислением органических веществ аэробными организмами. Не менее важны анаэробные процессы, энергетика которых обеспечивается передачей электронов на акцепторы, отличные от О2.

Анаэробная энергетика движет метаболизм микроорганизмов метаногенного сообщества (органические вещества, разрушаясь, приводят к появлению СН4), сульфидогенного сообщества (разрушение органики приводит к появлению Н2S, Н2 и СН4), аноксигенного фототрофного сообщества (образуются SO42-, Н2S, Н2 и СН4). Продукты, образуемые организмами этих сообществ, дальше используются как субстраты окисления организмами других сообществ, в том числе организмами группы, получившей название «бактериальный окислительный фильтр». Последний функционирует уже в аэробных условиях и окисляет Н2 (водородные бактерии), СН4 (метанотрофы), NН3 (нитрификаторы), Н2S (серобактерии), тиосульфат (тионовые бактерии) [7].

Практически все основные крупные группы организмов участвуют в самоочищении водных экосистем и формировании качества воды. Однако главная роль в процессе самоочищения принадлежит водорослям, которые участвуют в нескольких процессах.

Водные растения являются существенными компонентами экосистемы водоемов. В результате их деятельности минерализуются органические вещества и одновременно создаются пищевые ресурсы для водных беспозвоночных. Они играют существенную роль в формировании химического состава воды и донных отложений.

На сегодняшний день проблемы охраны окружающей среды и природопользования стоят особенно остро. В процессе освоения природных ресурсов человек сознательно изменял отдельные элементы природной среды, создавая более эффективные производства. В результате непродуманной деятельности произошло значительное ухудшение качества биосферных комплексов.

1. Скурлатов, Ю. И. Основы управления качеством природных вод / Ю. И. Скурлатов // Экологическая химия водной среды. – М., 1988. – Т. 1. – С. 230–255.

2. Остроумов, С. А. Биотический механизм самоочищения пресных и морских вод. Элементы теории и приложения / С. А. Остроумов. – М. : МАКС-Пресс, 2004. – 92 с.

3. Остроумов, С. А. О некоторых вопросах поддержания качества воды и ее самоочищения / С. А. Остроумов // Водные ресурсы. – 2005. – Т. 32. – № 3. – С. 337–346.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования 4. Алимов, А. Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем / А. Ф. Алимов. – СПб. : Наука, 2000. – 147 с.

5. Алимов, А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию / А. Ф. Алимов. – Л. : Гидрометеоиздат, 1989. – 152 с.

6. Левич, А. П. Теоретическая и экспериментальная экология планктонных водорослей. Управление структурой и функциями сообществ : учеб. пособие / А. П. Левич, В. Н. Максимов, Н. Г. Булгаков. – М. : Изд-во НИЛ, 1997. – 184 с., ил.

7. Заварзин, Г. А. Введение в природоведческую микробиологию / Г. А. Заварзин, Н. Н. Колотилова. – М. : Книжный дом «Университет», 2001. – 256 с.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ВОДЫ

ДЛЯ ВОДОПРОВОДНЫХ СТАНЦИЙ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ ДО 30000 м3/сут.

Вода, забираемая из поверхностного водоисточника водозаборным сооружением, включающим в себя оголовок ряжевого типа со съемными фильтрующими контейнерами, насосной станцией первого подъема подается на очистку на водопроводные очистные сооружения.

Для приготовления питьевой и фильтрованной воды, речная вода поступает в контактную емкость. В трубопровод подачи воды на контактную емкость вводят хлор дозой до 5 мг/л для первичного хлорирования, а коагулянт полиоксихлорид алюминия (ПОХА), вводится в последнюю секцию контактной емкости, ПАА при его использовании подается в трубопровод на выходе из контактной емкости. От контактной емкости вода, смешанная с реагентами поступает на контактные осветлители. Для получения питьевой воды она поступает на КО, где обеспечивается ее осветление от взвешенных веществ до 1.5 мг/л, при скорости фильтрации 5,0 м/ч, что соответствует нормам СанПиН 2.1.4 1074-01. От КО вода отводится в резервуары питьевой воды. На трубопроводе подачи питьевой воды в резервуары находится точка ввода вторичного хлорирования. Для приготовления фильтрованной воды, после контактной камеры, микрофильтрованная вода направляется на контактные осветлители, где осветляется от взвешенных веществ до 3 мг/л. при скорости фильтрации 5,5 м/ч. От контактных осветлителей вода поступает в резервуары фильтрованной воды, емкостью по 1000м3 каждый, откуда насосами второго подъема подается на производственные нужды предприятия и собственные нужды ВОС.

Лабораторно-производственный контроль за работой сооружений осуществляется в соответствии с утвержденными графиками, данные о составе поступающей воды на очистку и питьевой сведены в таблицы 1, 2.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Аналитический контроль качества питьевой воды на водопроводных очистных сооружениях затель тура привкус ганатная окисляемость Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Аналитический контроль качества природной воды ный показатель мония и аммиака таток колиформ- бакте- 1000 КОЕ/ лерантные бакте- 100КОЕ/ ные бакте- 100 мл.

Примечание: ±А мг/дм3 погрешности методики. Результаты средних измерений приводятся без ± А мг/дм Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Анализ табличных данным показал, что качество очищенной воды удовлетворяет требованиям нормативов (СанПиН 2.1.4.1074-01). Однако состав технологической схемы достаточно большой, что влечет за собой значительные затраты на эксплуатацию сооружений и оборудования (микрофильтров, контактных осветлителей, воздуходувных и насосных станций, цехов реагентного хозяйства и пр.).

Для снижения себестоимости 1 м3 очищенной воды предлагается:

1) заменить обеззараживающий реагент хлор-газ на гипохлорит натрия, получаемого на месте путем электролиза растворов поваренной соли.

Эффективность его применения позволяет улучшить экологическую ситуацию населенного пункта, повысить экологическую и гигиеническую безопасность производства, существенно уменьшить коррозию оборудования и трубопроводов; повысить экономичность производства;

2) использовать различные конструкции безгравийных дренажных систем (колпачковый дренаж) в целях исключения смещения гравийных слоев и их перемешивания с песчаной загрузкой, что обычно приводит к нарушению стабильной эксплуатации фильтров;

3) автоматизировать работу насосных станций путем установки частотных преобразователей.

Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Материалы II Международного научного форума молодых ученых, студентов и школьников Материалы публикуются в авторской редакции Технические редакторы Ю. Л. Дмитриева, Н. В. Комстачева Формат 6080 1/16. Усл. печ. л. 16,4. Уч.-изд. л. 17,6. Тираж 200 экз.

Отпечатано в Астраханской цифровой типографии 414040, г. Астрахань, пл. К. Маркса, 33, 5-й этаж, 5-й офис Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 |

8

|