WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Защита грунтовых вод от загрязнения инфильтратом свалок в калининградской области

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ахмедова наталья равиловна

ЗАЩИТА ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ИНФИЛЬТРАТОМ СВАЛОК В КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 03.02.08 – «Экология» (биологические науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Калининград - 2010

Работа выполнена на кафедре водных ресурсов и водопользования Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, старший научный сотрудник

Ведяшкин Анатолий Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Панасин Владимир Ильич

доктор биологических наук, доцент

Архипов Александр Геральдович

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства»

Защита состоится «25» июня 2010г. в 17-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.084.04 при ФГОУ ВПО «Российский государственный университет им. И. Канта» по адресу 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2, факультет биоэкологи, аудитория 143.

Отзывы на автореферат направляются по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2, факультет биоэкологи, кафедра ботаники и экологии растений.

Факс: (4012) 53-37-07; (4012) 53-37-75

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Российский государственный университет им. И. Канта» (236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2)

Автореферат разослан «21» мая 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент И.Ю. Губарева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Серьезной экологической проблемой Калининградской области является загрязнение транзитных поверхностных и грунтовых вод и инфильтрата на свалках твердых бытовых отходов (ТБО) (Иванов, 2007). 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. Значительная часть из них расположена на берегах заливов и рек (в районе городов Балтийск, Калининград, Мамоново, Гусев, Черняховск), на городских землях (города Советск, Неман). В области нет ни одного действующего полигона по размещению твердых бытовых отходов, оборудованного в соответствии с современными экологическими требованиями по охране природной среды.

В работе к разряду свалок отнесены все объекты области, имеющие закрепленное за ними название «полигон твердых бытовых отходов», но не соответствующие современным требованиям по охране окружающей среды.

В этой связи разработка способов защиты транзитных поверхностных и грунтовых вод от загрязнения и биологической очистки вод фильтрата на свалках Калининградской области является актуальной. Цель исследований – разработка способов предотвращения загрязнения транзитных поверхностных и грунтовых вод и биологической очистки фильтрата на свалках ТБО, предназначенных для проектирования природоохранных мероприятий.

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;

- 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;

- выполнить оценку влияния свалок ТБО на окружающую природную среду методами биотестирования;

- разработать способы защиты поверхностных и грунтовых вод на свалках ТБО при биологической очистке фильтрата.

Научная новизна результатов исследований заключается в следующем:

  1. Определен коэффициент фильтрации донных отложений озера Верхнее и смесей их с песком, установлена зависимость коэффициента фильтрации смесей от процентного соотношения донных отложений и песка.
  2. Разработана методика расчета уклонов свободной поверхности грунтовых вод, их скоростей и расходов в окрестности возводимой по контуру свалки ТБО противофильтрационной завесы.
  3. Обоснована возможность биологической очистки фильтрата свалок ТБО на биологических прудах и полях фильтрации.
  4. Установлена возможность определения загрязнения природной среды в окрестности свалок ТБО методами биотестирования.
  5. Предложены меры по отводу транзитных поверхностных и грунтовых вод, локализации и сбору фильтрата на свалках ТБО.

Новизна исследований подтверждается двумя патентами на изобретения и патентом на полезную модель. Практическое значение результатов исследований. Внедрение положений, расчетных методик и предложенных технологических схем:



- позволяет обоснованно решать вопросы выбора биологических и технических мероприятий по очистке фильтрата и защите транзитных вод от загрязнения;

- обеспечивает улучшение экологической обстановки в регионе.

Реализация результатов исследований. «Заключение по вопросу рекультивации отработанной части полигона ТБО (городской свалки ТБО) г. Краснознаменска» передано МУП ЖКХ г. Краснознаменска для внедрения рекомендаций по рекультивации первой очереди свалки. Стенд для моделирования фильтрации в пористой среде используется при проведении исследований и практических занятий по дисциплинам: «Улучшение качества природных и очистка сточных вод», «Эксплуатация мелиоративных систем», «Гидротехнические сооружения комплексного и отраслевого назначения» в ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет».

Основные научные положения, выносимые на защиту: 1. Донные отложения, получаемые при экологическом восстановлении водоемов, имеют фильтрационные свойства, сопоставимые с глинами и их можно использовать в качестве изолирующего материала для возведения контурных противофильтрационных завес и экранов.

2. Технологическая схема очистки фильтрата свалок ТБО на биологических прудах и полях фильтрации с использованием биофильтров на природных грунтах, сапрофитных бактерий активного ила, комплекса микроводорослей и высшей растительности с формированием пищевых цепей.

3. Мероприятия по предотвращению загрязнения транзитных вод в районе свалок ТБО, базирующиеся на установленных закономерностях движения грунтовых вод в окрестности противофильтрационной завесы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: представительным объемом экспериментальных и аналитических исследований, выполненных по апробированным методикам определения коэффициента фильтрации, решения фильтрационных задач методом потенциального движения жидкости, биоиндикации окружающей среды по стабильности развития древесных растений, в частности флуктуирующей асимметрии листовой пластины.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на международных научных конференциях: «Инновации в науке и образовании – 2006», «Инновации в науке и образовании – 2007», «Инновации в науке и образовании – 2008», «Инновации в науке и образовании – 2009» (г. Калининград, 2006 – 2009 г.г.), на XXV Межвузовской научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Проблемы и перспективы совершенствования охраны государственной границы и безопасности объектов» (г. Калининград, ФГОУ ВПО «КПИ ФСБ России», 2009 г).

Публикации. Основные научные результаты исследований по теме диссертации изложены в 23 печатных работах, включающих 5 публикаций в изданиях, утвержденных ВАК РФ, в том числе 2 патента на изобретения и 1 патент на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 132 страницах текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных литературных источников из 103 наименований, содержит 37 рисунков, 9 таблиц и приложения.

Личный вклад автора состоит в формировании цели и задач исследований, обоснований путей их реализации, получении и интерпретации результатов исследований, разработке мер биологической очистки фильтрата, защиты транзитных поверхностных и грунтовых вод от загрязнения.

Основное содержание работы

Во введении отмечается актуальность работы, сформулированы цель и задачи работы, показаны научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

В первой главе, которая носит обзорный характер, проведен анализ сведений по основным направлениям, рассматриваемым в работе.

Современные представления об охране окружающей среды сформировались благодаря исследованиям многих поколений ученых. Существенный вклад в развитие различных аспектов биологического восстановления среды внесли Банников А.Г. (1999), Захаров В.М. (1993), Иванов А.В.(2007), Константинов Е.Л. (1997), Одум Е. (1961), Систер В.Г. (1996, 2003, 2004), Сметанин В.И. (2006), Стрельцов А.Б. (1996, 1997), Фрид Ж. (1981), Шестакова Г.А. (1996, 1997) и др.

Мировая практика захоронения твердых бытовых отходов показывает, что для этой цели необходимо создавать специальные высоконагружаемые полигоны, оборудованные водозащитным экраном, системой сбора и очистки фильтрата (Иванов, 2007; Никифоров, 2006; Систер и др., 1996, 2003, 2004; Сметанин, 2006). При этом стремятся использовать участки с благоприятными инженерно-геологическими условиями.





Для очистки загрязненных вод применяют фильтрационные системы обратного осмоса. Очищенная вода восстанавливается в биотопах и возвращается в реки и озера, а полученный концентрат в объеме 5 – 10% от исходного фильтрата утилизируется. Одной из альтернатив утилизации концентрата является возврат его в тело свалки, что приводит к улучшению биохимических процессов органических остатков и ускорению процессов иммобилизации и деструктуризации органических соединений концентрата.

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. Однако имеющиеся решения требуют доработки применительно к условиям свалок ТБО.

Биологические способы очистки сточных вод широко используются в городских системах водоотведения (Дикаревский, 1999; Воронов, 2006; Поворов, 2009; Яковлев, 1987). Методы очистки сточных вод предусматривают механическое и биохимическое воздействие, основанное на использовании жизнедеятельности микроорганизмов, которые окисляют органические вещества. 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.

Для площадей свалок более приемлемыми в условиях Калининградской области следует признать сооружения биологической очистки в виде биологических прудов и полей фильтрации.

Во второй главе дана характеристика источников загрязнения вод, приведены климатические, гидрологические и гидрогеологические условия Калининградской области, методы исследования движения грунтовых вод и биоиндикационной оценки загрязнения окружающей среды (Баринова, 2002; Орленок, 2002). Климатический режим региона следующий. На широте 55°с.ш. светлая часть суток составляет за год 4,5 тыс. часов, из них 1,7 тыс. часов – солнечные. Прямая солнечная радиация максимальная в июне – 0,4 кВт/м2 (в полдень), минимальная в декабре - 0,02 кВт/м2. Альбедо составляет летом 10…25%, зимой без снега 25…45%, со свежим снегом 70…80%. Температуры воздуха в июле 17,5…17,8°С, в январе – 3,1…4,1°С, почвы летом 20…21°С, зимой -2…-4°С.

Территория области относится к зоне избыточного увлажнения. Количество атмосферных осадков 750…900 мм, суммарное испарение составляет 550…600 мм. Глубина промерзания почвы зимой в среднем составляет 44 см, максимальная – до 115 см. Относительная влажность с ноября по январь составляет 83 – 89%, а в мае минимальна (51…63%).

В области преобладают западные, юго–западные и южные ветра (повторяемость 35 – 70%). Максимальные скорости достигают 30…40 м/с осенью и зимой, 24 м/с весной и летом.

На территории области имеется 339 водотоков (общей длиной 5181 км), 95 осушительных каналов (3384 км). Из средних рек в области одна – река Преголя, из крупных – Неман. Густота речной сети - 0,99 км/км2.

По данным Калининградского центра по гидрометрии и мониторингу окружающей среды отмечается загрязнение водных объектов: индекс загрязнения реки Неман 1,4…2,4, реки Преголи – 1,6, реки Шешупе – 1,5.

В гидрогеологическом отношении Калининградский регион занимает небольшую часть Прибалтийского артезианского бассейна Балтийской синеклизы. Пресные воды находятся в верхней зоне активного водообмена мощностью 100…200 м. Подземный сток составляет около 38,5 млн. м3/сут, с разгрузкой в Балтийское море и заливы. Подземные воды используются для водоснабжения городов Светлогорск, Пионерский, Мамоново, Зеленоградск, Неман, Советск и некоторых поселков.

Оценка качества подземных вод по скважинам федеральной сети показала, что они не соответствуют требованиям, предъявляемым к экологически чистым подземным водам по компонентам природного и антропогенного происхождения.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований движения подземных вод. Анализ фильтрационных свойств грунтов по результатам различных авторов (Бирюков, 1975; Денисов, 1960; Киселев, 1975,1980; Фисенко, 1965; Чугаев, 1982) показал, что в качестве материала для возведения противофильтрационных завес и водозащитных экранов используют глины, коэффициент фильтрации которых находится в диапазоне от 10-6 до 10-9 м/с и менее. Однако, при их использовании необходимо строительство карьеров, что ухудшает экологию местности.

Выполнены лабораторные эксперименты по определению коэффициентов фильтрации донных озерных отложений (сапропеля), добываемых в больших объемах при экологическом восстановлении водоемов (озеро Верхнее, г. Калининград), для определения возможности их использования при возведении завес и экранов в качестве изолирующего материала.

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%.

По результатам испытаний установлено, что коэффициент фильтрации смеси можно определять по предложенной формуле

, (1)



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.