Определение фильтрационных свойств сапропелей – озерных донных отложений и возможности их использования для создания водозащитных завес и экранов. Установление закономерности движения грунтовых вод в окрестности контурной противофильтрационной завесы.
Аннотация к работе
По состоянию на 01.11.2006 г. по разрешению министерства ЖКХ и строительства в области используется 43 свалки, санкционировано муниципальными образованиями 37 свалок, закрыта, но используется несанкционированно 21 свалка, закрыты 64 свалки (за период с 2003 г. по 2006 г.). Практически все свалки не отвечают современным природоохранным требованиям по эксплуатации, содержанию и мониторингу окружающей среды. Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи: выполнить анализ современного состояния и перспектив развития мероприятий, направленных на защиту поверхностных и грунтовых вод от загрязнения и биологическую очистку фильтрата на свалках ТБО; определить фильтрационные свойства сапропелей - озерных донных отложений и возможность их использования для создания водозащитных завес и экранов; сапропель фильтрационный завеса вода установить закономерности движения грунтовых вод в окрестности контурной противофильтрационной завесы и при нагнетании фильтрата в грунтовый массив и определить возможность использования этих закономерностей для назначения природоохранных мероприятий; разработать способы защиты поверхностных и грунтовых вод на свалках ТБО при биологической очистке фильтрата.При возврате концентрата в массив отходов в нем происходит целый ряд комплексных биохимических и физических процессов: биохимическое разложение органической части тела свалки, при котором снижается содержание органики в отходах и в фильтрате; в результате действия микроорганизмов происходит отложение органических и неорганических продуктов в виде окислов, сульфидов и карбонатов; тяжелые металлы адсорбируются на различных поверхностях частиц отходов, таких как гуминовые соединения и глинистые минералы; выпадение некоторых солей при кристаллизации; за счет химико-неорганических процессов образуются различные сульфиды, сульфаты и карбонаты. Анализ патентных исследований по созданию водозащитных экранов и завес показал, что имеется достаточно много инженерных решений, позволяющих эффективно изолировать массив свалки от проникновения в них грунтовых вод и атмосферных осадков. Сооружения биологической очистки сточных вод делятся на два типа: сооружения, в которых очистка осуществляется в естественных условиях биологические пруды и поля фильтрации; сооружения с искусственными условиями аэротенки, биологические фильтры, окситенки, гидроциклоны, центрифуги и др. Испытания проводились с использованием трубки Каменского на образцах следующих составов: песок - 100%; сапропель - 100%; песок 90% сапропель 10%; песок 70% сапропель 30%; песок 50% сапропель 50%; песок 20% сапропель 80%. Возведение такой завесы в грунте изменяет естественный режим движения грунтовых вод, причем эти изменения необходимо использовать для эффективного отвода транзитного потока грунтовых вод от места загрязнения и при назначении биологических мер очистки загрязненных вод, в частности для определения оптимального места расположения полей фильтрации.На основе выполненных исследований решена актуальная научная проблема, заключающаяся в разработке способов предотвращения загрязнения транзитных поверхностных и грунтовых вод и биологической очистки фильтрата на свалках твердых бытовых отходов. Перспективные схемы биологической очистки загрязненных вод (фильтрата) на свалках твердых бытовых отходов в естественных условиях включают предварительную механическую очистку при фильтрации в грунте и биологическую очистку в секциях биопрудов и на полях фильтрации. В секциях биологических прудов происходит деструкция органики фильтрата сапрофитными бактериями активного ила, утилизация биогенной части посредством комплекса водорослей, и обеззараживание за счет формирования пищевых цепей, дальнейшая минерализация выполняется зоопланктоном и высшей водной растительностью. На полях фильтрации оставшаяся часть органики и некоторые продукты жизнедеятельности бактерий подвергаются окислению микроорганизмами с протеканием процессов аммонификации и нитрификации. Для возведения контурных противофильтрационных завес и водозащитных экранов на свалках твердых бытовых отходов рекомендуется использовать донные отложения водоемов, получаемые в результате их экологического восстановления.Публикации в изданиях, утвержденных ВАК РФ: 1. Методика расчета параметров движения грунтовых вод в окрестности противофильтрационной завесы. Разработка способа защиты грунтовых вод от загрязнения в местах складирования твердых бытовых отходов/А.С.Ведяшкин, Н.Р. Ахмедова (Россия); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет». Ахмедова (Россия); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет».
План
Основное содержание работыОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В 23 РАБОТАХ. ПЕРЕЧЕНЬ НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫХ РАБОТ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Вывод
На основе выполненных исследований решена актуальная научная проблема, заключающаяся в разработке способов предотвращения загрязнения транзитных поверхностных и грунтовых вод и биологической очистки фильтрата на свалках твердых бытовых отходов. Важнейшим экологическим аспектом предложенных способов является снижение экологической нагрузки на биоту. Основные результаты работы: 1. Перспективные схемы биологической очистки загрязненных вод (фильтрата) на свалках твердых бытовых отходов в естественных условиях включают предварительную механическую очистку при фильтрации в грунте и биологическую очистку в секциях биопрудов и на полях фильтрации.
2. В секциях биологических прудов происходит деструкция органики фильтрата сапрофитными бактериями активного ила, утилизация биогенной части посредством комплекса водорослей, и обеззараживание за счет формирования пищевых цепей, дальнейшая минерализация выполняется зоопланктоном и высшей водной растительностью.
3. На полях фильтрации оставшаяся часть органики и некоторые продукты жизнедеятельности бактерий подвергаются окислению микроорганизмами с протеканием процессов аммонификации и нитрификации. Для повышения биогенности почвы рекомендуется применение сидерации.
4. Защита транзитных поверхностных и подземных вод от загрязнения обеспечивается на свалках путем их отвода с помощью каналов и противофильтрационных завес, возводимых по контуру свалки. Секции биологического пруда следует располагать внутри завесы, а поля фильтрации за контуром завесы в направлении уклона свободной поверхности грунтового потока.
5. Для возведения контурных противофильтрационных завес и водозащитных экранов на свалках твердых бытовых отходов рекомендуется использовать донные отложения водоемов, получаемые в результате их экологического восстановления. Коэффициенты фильтрации донных отложений в среднем составляют 2,5·10-9 м/с, что соответствует этому показателю для глин.
6. Для определения места расположения полей фильтрации разработана методика расчета параметров движения грунтовых вод в окрестности противофильтрационной завесы, основанная на результатах аналитического решения.
7. При нагнетании фильтрата в грунт основания по контуру секции биологического пруда в центральной части секции отмечается зона с пониженными скоростями, где происходит механическое осаждение твердых частиц и анаэробных организмов, в результате чего формируется биофильтр на естественно залегающих грунтах.
8. Разработанная конструкция стенда для моделирования фильтрации жидкости в пористой среде позволяет сократить затраты при проведении научных исследований и может использоваться в учебном процессе.
9. Показана принципиальная возможность использования популяций березы повислой или бородавчатой (Betula pendula Roth), дуба обыкновенного черешчатого (Quercus robur L.), ольхи (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.) для проведения оценки загрязнения окружающей среды в районах расположения свалок твердых бытовых отходов.
Список литературы
6. Ведяшкин А.С. Фильтрационные характеристики грунтов / / А.С. Ведяшкин, Н.Р. Ахмедова // Особенности водохозяйственных проблем Калининградской области: сборник научных трудов / ФГОУ ВПО КГТУ. - Калининград, 2007. - С. 33-42.
7. Ахмедова Н.Р. К вопросу о загрязнении окружающей среды // Вестник Российской академии естественных наук: сборник научных трудов ФГОУ ВПО КГТУ и ЗНЦ НТ РАЕН / ФГОУ ВПО КГТУ. - Калининград, 2008. - С. 96-100.
8. Ведяшкин А.С. Опыт защиты поверхностных и грунтовых вод от загрязнения / А.С. Ведяшкин, Н.Р. Ахмедова // Известия КГТУ. Калининград: ФГОУ ВПО «КГТУ», 2009. № 15 - С.65 - 69.
9. Ведяшкин А.С. Оценка опытного определения коэффициентов фильтрации грунтов / А.С. Ведяшкин, Н.Р. Ахмедова // Технические и другие виды обеспечения охраны государственной границы. Научно-методический сборник №25, ч.1, Калининград, изд-во КПИ ФСБ России, 2009. - С. 97-101.