5 введение




Скачать 179.05 Kb.
Название5 введение
страница1/2
Дата публикации29.04.2013
Размер179.05 Kb.
ТипРеферат
vbibl.ru > Химия > Реферат
  1   2
Введение

5 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Значительную часть антропогенной нагрузки, приходящейся на поверхностные водные объекты, составляют сточные воды, содержащие синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), которые входят в состав всех хозяйственно-бытовых и большинства промышленных сточных вод.
95-98 % общего количества применяемых в нашей стране детергентов - синтетических моющих средств (CMC), вырабатываемых промышленностью, составляют анионные и неионогенные СПАВ и моющие средства на их основе, которые, как правило, характеризуются низкой биологической разлагаемостью и в силу своей химической природы оказывают существенное отрицательное воздействие на водные объекты. Устойчивость СПАВ к биохимическому окислению является причиной накопления их в водных объектах, особенно в донных отложениях, что, в свою очередь, приводит к снижению самоочищающей способности природных вод и создаёт опасность вторичного загрязнения водоёмов и водотоков.
Именно по этой причине СПАВ входят в группу наиболее распространённых в поверхностных водах загрязняющих веществ и проблемы, связанные с охраной от них водных объектов, приобрели за последнее время особую остроту и актуальность.
В связи с несовершенством методов очистки от СПАВ сточных вод сосредоточенных выпусков и невозможности очистки от них рассредоточенного стока, возникает необходимость в разработке технологий защиты водных объектов от загрязнения указанными веществами, основанных на интенсификации внутриводоёмных процессов. Таким требованиям соответствуют биоинженерные системы (БИС), сущность которых заключается в использовании приемов повышения ассимилирующей способности водных экосистем путем увеличения в их структуре звена фитоценоза.
Однако существующие разработки БИС касаются снижения биогенной нагрузки на водные объекты, защиты от металлов, легкоокисляемых органических веществ, нефтепродуктов, и не решают вопроса защиты от таких трудноокисляемых органических веществ, как СПАВ. Знание же характера протекания процессов самоочищения вод от СПАВ и эффективное их использование позволило бы поддерживать водные объекты в удовлетворительном санитарном состоянии.
Некоторые, на первый взгляд негативные, свойства СПАВ, такие как снижение поверхностного натяжения воды, и, как следствие, увеличения испаряемости с её
поверхности, в определённых условиях могут быть использованы для решения практических технологических проблем, возникших в настоящее время на ряде технических водоёмов предприятий Среднего Урала. Поскольку любые виды деятельности на данных водоёмах запрещены, то внесение СПАВ для ликвидации угрозы прорыва загрязнённых масс воды можно не ограничивать существующими нормативными рамками, но при этом необходимо учитывать постепенное снижение содержание веществ во времени, обусловленное процессами самоочищения вод.
Цели и задачи. Целью диссертации являлась разработка технологии организации и использования биоинженерных систем для защиты водных объектов от загрязнения СПАВ.
Для достижения поставленной цели в процессе исследования были решены следующие задачи:
выполнен критический анализ имеющихся литературных данных об источниках поступления и формах нахождения СПАВ в водных объектах и их влиянии на водную экосистему;
- изучена динамика процессов снижения концентрации СПАВ в природных водах путём лабораторного моделирования в присутствии различных видов ВВР в вегетационный и вневегетационный периоды с целью определения приоритетного состава биоценоза;
- изучена динамика процессов снижения концентрации СПАВ в водоёмах и водотоках в натурных условиях в вегетационный период;
- изучена динамика процессов вторичного загрязнения природных вод СПАВ в различных условиях;
- разработана биоинженерная технология защиты водных объектов от загрязнения СПАВ, основанная на водоочистных свойствах звеньев водной экосистемы;
изучено влияние содержания СПАВ в воде на величину испаряемости с поверхности водоёма;
- разработана методика повышения испаряемости с поверхности технических водоёмов.
Предмет исследования - процессы, происходящие при самоочищении и вторичном загрязнении природных вод СПАВ в водных объектах и биоинженерных системах.
Объекты исследования - водоёмы и водотоки Среднего Урала, испытывающие антропогенную нагрузку по СПАВ и биоинженерные системы доочистки сточных вод сосредоточенных выпусков.
Методологические основы и методы исследования. Теоретической и методологической основой исследований являются фундаментальные труды отечественных и зарубежных учёных по проблемам трансформации СПАВ в водных массах, очистки сточных вод от СПАВ и создания биоинженерных систем. В работе использовался комплекс методов исследования, включающий в себя натурные исследования водных объектов, лабораторное и натурное моделирование. В качестве общих методов исследования использовался системный комплексный подход к анализу материалов, полученных в результате использования стандартных методов, применяемых в гидрохимии, гидробиологии, гидрологии, а также обобщения опыта отечественных и зарубежных исследователей; методы математической статистики (пакет прикладных статистических программ для ПЭВМ), экономико-математического моделирования, теории оптимальных решений, логического и сравнительного анализа.
Научная новизна исследований.
- получены уравнения и определены кинетические параметры процесса снижения содержания СПАВ в воде под влиянием различных факторов;
- получены уравнения, характеризующие процесс вторичного загрязнения водной среды СПАВ в результате протекания процесса десорбции их из донных отложений в различных условиях;
- разработана методика повышения испаряемости с поверхности технических водоёмов путём внесения добавок СПАВ.
На защиту выносятся:
- результаты исследования процессов биодеградации СПАВ в водных объектах в различных условиях и способы интенсификации этих процессов;
- результаты исследования процессов вторичного загрязнения природных вод СПАВ в условиях летней и зимней межени при различных гидродинамических и кислородных условиях;
- технология снижения содержания СПАВ в воде, основанная на совместном использовании погружённой (элодея канадская) и воздушно-водной (рогоз узколистный) ВВР;
- результаты исследования по повышению испаряемости с поверхности технических водоёмов.
Практическая значимость результатов исследований. На основании научных результатов диссертации и имеющихся литературных данных разработана технология
8
снижения содержания СПАВ в воде на основе совместного использования нескольких видов макрофитов, а также методика повышения испаряемости с поверхности технических водоёмов.
Разработанная технология защиты водных объектов от загрязнения СПАВ применима для снижения массы загрязнения до нормативов ПДК на существующих и вновь организуемых системах по очистке и доочистке сосредоточенного и рассредоточенного стоков, поступающих в водный объект, а также непосредственно в поверхностных водных объектах: малых и средних реках, водохранилищах, обеспечивая достаточно эффективное регулирование качества вод по содержанию СПАВ.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована результатами теоретических исследований, при использовании в работе методов химического и физико-химического анализов, математической обработки данных, обобщения полученных результатов графоаналитическим методом.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлены на I - III отчетных конференциях молодых ученых ГОУ УГТУ-УПИ, Екатеринбург 2000-2003; на научно-практической конференции "Проблемы водного хозяйства Республики Башкортостан и пути их решения", Уфа, 2001 г; на IV Международной конференции и выставке "Акватерра-2001", С.-Петербург, 2001 г.; на IV Международной научно-технической конференции "Динамика систем механизмов и машин", Омск 2002 г.; на V Международном конгрессе "Вода: экология и технология" (Экватек-2002), Москва, 2002 г.; на "Second International Conference on Ecological Chemistry", Молдова, 2002 г.; на научно-практической конференции "Экологические проблемы промышленных регионов", Екатеринбург 2003 г.; на VII Международном симпозиуме и выставке "Чистая вода России-2003", Екатеринбург, 2003 г.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 4 статьях в центральной печати и 14 тезисах докладов.
Объём и структура работы. Диссертационная работа изложена во введении, VI главах и заключении на 165 страницах основного текста, содержит 43 таблицы, 37 рисунков. Список использованной литературы включает 198 наименований.
Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССА САМООЧИЩЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ СПАВ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ИНТЕНСИФИКАЦИИ
^ 1.1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, РАСПРОСТРАНЁННОСТЬ И ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ СПАВ В ПРИРОДНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ
К разряду поверхностно-активных веществ (ПАВ) относят самые разнообразные химические соединения. Своё название ПАВ получили благодаря способности сорбироваться (концентрироваться) на поверхности раздела фаз и снижать межфазную свободную энергию (поверхностное натяжение).
В связи с недостаточность сведений о природных ПАВ, обнаруживаемые в воде поверхностно-активные соединения относят к синтетическим ПАВ (СПАВ). Считается, что именно эта группа соединений в наибольшем количестве накапливается в почвах, воде и воздухе вследствие широкого использования в различных отраслях хозяйственной деятельности [1-6].
Среди синтетических анионактивных СПАВ наиболее распространены алкиларилсульфонаты (сульфонолы), особенно додецилбензолсульфонаты, производство которых составляет более половины общего производства СПАВ во всём мире. Общая формула строения алкиларилсульфонатов - [СНз(СН2)п-СбН4-8Оз]'Ма+.
К широко распространёнными анионактивными веществам также можно отнести синтетические алкилсульфаты, обычно натриевые соли алкилсульфокислот, общая формула которых - ROSO3M1, где М1 - одновалентный металл, чаще всего Na. Сравнительно меньше промышленностью выпускается алкилсульфонатов (мерзолятов), строение которых можно представить в виде - CnH2n+i SO3Na.
К а-СПАВ относятся также карбоновые соли щелочных металлов с длинными углеводородными радикалами, называемые мылами, и их производные; органические соединения, содержащие фосфор (к примеру, фосфаминовая кислота и её соль), серу с двумя атомами кислорода (сульфаминовая кислота) и другие аналогичные соединения. Указанные группы веществ растворяются в маслах [7-10].
В качестве синонима слова СПАВ часто употребляется понятие детергент, что не совсем правильно, поскольку понятие детергент предполагает не чистое СПАВ, а смесь компонентов, объединяемую понятием моющее или очищающее средство.
10
Чаще всего используются CMC следующего примерного состава: алкилсульфонаты -14 %; спиртово-этоксилатный омыляемый конденсат - 2,3 %; натриевое мыло - 2,5 %; триполифосфат натрия - 48,0 %; силикат натрия - 9,7 %; сульфат натрия - 15,4 %; посторонние примеси - 8,1 %; другие вещества, такие как карбоксиметилцеллюлоза, химические отбеливающие вещества, водосмягчающие средства, стабилизаторы пены и др. [11-15].
Различные СПАВ в водоёмах чаще всего встречаются в виде смеси отдельных гомологов и изомеров, каждый из которых проявляет индивидуальные свойства при взаимодействии с водой и донными отложениями (ДО), различен и механизм их биохимического разложения. Исследования свойств смесей СПАВ показали [11, 17-19], что в концентрациях, близких к пороговым, эти вещества обладают эффектом суммирования их вредных воздействий. Во взаимодействии анионактивных веществ, входящих в смесь, также наблюдается синергизм, поэтому общее влияние N, оказываемое смесью, определяется следующим образом:
N = Q,p, + Q2p2 + ... + QnPn = 2%, QiPi, (1)
где Qi - влияние, оказываемое каждым анионактивным веществом, входящим в смесь, взятым в концентрации, равной суммарной концентрации смеси; Pi - относительная доля каждого вещества, входящего в смесь.
Большинство из вновь синтезированных СПАВ, поступающих в водоёмы и водотоки со сточными водами, способны накапливаться в них на протяжении длительного времени, особенно если состоят из смеси изомеров с различной скоростью расщепления [20]. Исходя из этого, нормирование присутствия в водоёмах смеси СПАВ должно производиться по правилам, рекомендованным для смесей химических веществ.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) а-СПАВ в воде водоёмов составляет 0,5 мг/дм3, неионогенных - 0,1 мг/дм3. Лимитирующим показателем вредности СПАВ является их пенообразующая способность, которую также необходимо учитывать при повторном использовании очищенных сточных вод в техническом водоснабжении промышленных предприятий [13, 16,18,21].
11 1.1.1. Особенности влияния СПАВ на качество природных вод и водные экосистемы
Следы СПАВ обнаруживаются в воде многих городских водопроводов, поскольку при подготовке для хозяйственно-питьевых целей вода от них практически не очищается, и это чрезвычайно затрудняет обеспечение необходимого качества питьевой воды [22-25].
Большинство СПАВ обладают чрезвычайно широким диапазоном отрицательного влияния как на организм человека и водные экосистемы, так и на качество вод.
Прежде всего они придают воде стойкие специфические запахи и привкусы, а некоторые из них могут стабилизировать неприятные запахи, обусловленные другими соединениями. Так, содержание в воде СПАВ в количестве 0,4-3,0 мг/дм3 придаёт ей горький привкус, а 0,2 -2,0 мг/дм3 - мыльно керосиновый запах [16-24].
  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

5 введение iconР. М. Энтов. Экономическая теория Дж. Р. Хикса Предисловие
Введение, имеющее два аспекта: 1 введение в теорию стоимости, предполагающую изучение взаимосвязей между рынками и их взаимозависимость;...

5 введение iconАртур Шопенгауэр Введение в философию «Введение в философию»: Белорусский...
«Новые паралипомены», «Об интересном», а также «Введение в философию», представляющее собой краткий набросок университетского курса лекций, в...

5 введение iconСодержание введение 3 библиографический список 9 приложение 15 введение
Управление развитием агропромышленного комплекса субъектов РФ на современном этапе (на примере Самарской области)

5 введение iconПрограмма по курсу основы информатики (Введение в программирование)
Введение в теорию алгоритмов. Интуитивное понятие алгоритма. Способы описания алгоритмов. Псевдокод

5 введение iconУрок I введение Добро пожаловать! Перед вами не просто очередное введение в «магию»
Перед вами – не просто очередное введение в «магию», равно как и не наспех напечатанная книга для широкого круга читателей, где вы...

5 введение iconВведение Во «Введение…»
Вам войти в этот мир — такой, каким мы его видим, прикоснуться к необычной профессии, которую Вы, быть может, для себя избрали или,...

5 введение iconВведение Введение «Сетевое искусство»
За небольшой промежуток времени с 1994 по 2005 годы феномен сетевого искусства из творческой деятельности интернационального, но...

5 введение iconВведение введение 2
Учитывая то, что налоговая система работает на усреднение доходов и материального состояния населения своим подчеркнуто прогрессивно-фискальным...

5 введение iconВведение введение ш актуальность темы исследования. Вопросы, связанные...
Тэк, оборонный комплекс, перерабатывающую промышленность, строительство, жкх и т д. От состояния дел на них зависит не только экономическая...

5 введение iconUsing the books (Introduction to Biochemical Ecology’, ‘Introduction...
...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница