Исследование и разработка методов очистки подземных вод хозяйственно-питьевого назначения непосредственно в пластовых условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, кандидат технических наук Хайсам Халед Юсеф Абдель Вахед

• Хайсам Халед Юсеф Абдель Вахед
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хайсам Халед Юсеф Абдель Вахед

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ПРОБЛЕМА КАЧЕСТВА ПИТЬЕВЫХ ВОД

1.1. Современное использование водных ресурсов

1.2. Анализ требований к качеству питьевых вод

1.3. Основные причины отклонения качества природных

вод от нормативных показателей

2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ И ДООЧИСТКИ ПИТЬЕВЫХ ВОД

2.1. Методы обезжелезивания и деманганции на поверхности

2.2. Очистка в пластовых условиях

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫЗ ВОД

В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ

3.1. Опыт обезжелезивания подземных вод на месторождении "Корчмино"

3.2. Опыт обезжелезивания и деманганации подземных вод

на месторождении "Зеленогорское"

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ

4.1. Основные схемы очистки в пластовых условиях

4.2. Концепция устойчивого недропользования как методическая основа выбора оптимальных технологий

очистки подземных вод в пластовых условиях

4.3. Рекомендуемая технология очистки в пластовых условиях

Заключение

Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методов очистки подземных вод хозяйственно-питьевого назначения непосредственно в пластовых условиях»

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ. Актуальность темы данной диссертационной работы связана с необходимостью разработки эффективных и экологически безопасных методов очистки подземных вод, предназначенных для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Во многих случаях, добываемые подземные воды могут иметь относительно небольшие отклонения по качеству, не позволяющие использовать их для хозяйственно-питьевых целей без специальной водоподготовки. Например, для многих регионов России и Иордании характерно повышенное содержание в подземных водах, главным образом, железа, а также некоторых других металлов (марганец, аллюминий, кадмий и др.). В связи с этим, остро встает вопрос о дополнительном обезжелезивании и деманганации откачиваемых подземных вод, В данной диссертационной работе рассмотрены методы устранения железа и марганца путем осаждения слаборастворимых гидрооксидов этих металлов внутри эксплуатируемого водоносного горизонта.

ЦЕЛИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ - заключались в исследовании и разработке эффективных методов очистки подземных вод хозяйственно-питьевого назначения непосредственно в пластовых условиях. В конечном итоге, целью диссертационной была разработка оптимальной технологии очистки подземных вод для централизованных водозаборов, с учетом необходимости минимального экологического воздействия на подземные источники водоснабжения.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ. В соответствии с поставленными целями решались следующие основные задачи:

1) обобщение и анализ основных представлениях о методах и технологиях очистки и доочистки подземных вод как на поверхности (после их извлечения из земных недр), так и непосредственно в пластовых условиях;

2) анализ особенностей гидрогеохимического поведения железа и марганца при закачке в пласт аэрированной воды;

3) проведение лабораторных и опытных полевых исследований и экспериментов по обезжелезиванию и деманганации подземных вод в пластовых условиях;

4) разработка оптимальной технологии очистки подземных вод, содержащих повышенные концентрации железа и марганца, в пластовых условиях.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Для решения поставленных в диссертации задач выполнен широкий комплекс теоретических, методических, лабораторных и полевых исследований в разнообразных геолого-гидрогеологических условиях.

Методика исследований реализовывалась через:

- сравнительный анализ методов очистки и доочистки подземных вод на поверхности и в пластовых условиях;

- проведение лабораторных работ по оценке окисления железа и марганца в свободной среде;

- выполнение опытно-промышленных экспериментов по обезжелезиванию и демангазации подземных вод в пластовых условиях;

- математическое моделирование связанное с выбором оптимальных параметров очистки подземных вод в односкважинной системе по схеме "закачка-откачка";

- теоретическое обобщение материалов и разработка основных подходов к выбору оптимальных технологий обезжелезивания и деманганации в пластовых условиях.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе получен ряд новых научных результатов, имеющих как теоретическое и методическое, так и практическое значение.

Научная новизна и теоретические результаты работы заключаются в следующем.

1. Исследованы особенности гидрогеохимического поведения железа и марганца в природных водах. В лабораторных условиях получены кривые окисления этих металлов в свободной среде.

2. Экспериментально в полевых условиях выявлены закономерности протекания окисления железа и марганца в пластовых условиях при закачке аэрированной воды по односкважинной схеме "закачка-откачка".

3. Разработаны методы оптимизации создания каталитической зоны, на которой происходит осаждения гидрооксидов железа и марганца.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. В качестве эффективного и экологически безопасного метода очистки и доочистки питьевых подземных вод на глубинах свыше 50 м предлагается использовать односкважинную систему, работающую по схеме "закачка аэрированной воды - откачка пластовой воды". При этом для ускорения создания каталитической зоны предлагается использовать реагентную закачку щелочи и фильтрацию закачиваемой воды через карбонатный фильтр.

2. После создания каталитической зоны снижение содержания железа в откачиваемых подземных водах носит устойчивый характер. Экспериментально установлено, что в диапазоне от 7 до 22 откачиваемых объемов (по сравнению с закаченным) содержание суммарного железа Бе е снижается не менее чем в 2 раза, по сравнению с его концентрациями в исходной пластовой воде.

3. Характер снижения содержания марганца в откачиваемых водах свидетельствует о протекании процессов вторичной его сорбции на выпадающих

гидрооксидах железа как в свободной среде, так и впластовых условиях. При этом, чем больше время контакта растворенного марганца с породами имеющими каталитическую пленку гидрооксидов железа, тем более интенсивно сорбируется Мп +2. Процесс деманганации носит волнообразный характер, параметры которого зависят от сорбционой емкости выпадающих гидроокислов железа и кинетики протекания данного процесса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке стратегии очистки и доочи-стки подземных вод в пластовых условиях при решении вопросов обеспеченности населения подземными водами различного целевого назначения, а также при отработке промышленной технологии обезжелезивания и деманганации подземных вод.

РЕАЛИЗАЦИЯ. Результаты научных разработок использованы при решении проблем организации централизованного водоснабжения городов Корчмино и Зеленогорск (Ленинградской обл.). Научно-методические разработки были использованы при проведении крупной региональной работы по оценке обеспеченности населения Северо-Запада РФ подземными водами хозяйственно-питьевого назначения.

АПРОБАЦИЯ. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных семинарах и конференциях кафедр общей геологии и промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Российского университета Дружбы народов, СПбГГИ; на 7-х Толстихинских чтениях (г.С.Петербург).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 2 работы.

Работа была выполнена на кафедрах общей геологии и промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Российского университета Дружбы народов под руководством профессора, академика Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности В.Й.Тагасова. В обсуждении результатов работ принимали участие научные сотрудники и преподаватели кафедр, всем им автор выражает глубокую признательность. Особую признательность за постоянное внимание к работе автор выражает научному консультанту доценту, к.г.-м.н. Л.В.Фролову.

1. СОВРЕМЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ПРОБЛЕМА КАЧЕСТВА ПИТЬЕВЫХ ВОД

1.1. Современное использование водных ресурсов

Прежде всего обратимся к исследованию современного состояния природных водных ресурсов и анализу тенденций их использования.

Оценки последнего времени [24, 34, 56], показывают, что общий объем воды на Земле составляет примерно 1,3 -1,4 млрд. км3, из которых 96,7 - 97,3 % приходится на воды Мирового океана с минерализацией порядка 35-36 г/дм3. Пресные воды составляют лишь 2,5 - 2,7 % от общего объема свободной воды планеты, причем 69 - 77 % ее содержится в ледниках, постоянных снежных покровах и подземных льдах зоны многолетне-мерзлых пород (табл. 1.1) [56]. Подземные воды составляют около 30 % общего запаса пресных вод на Земле или 10,5 млн. км3.

Главной особенностью природных водных ресурсов является их постоянное движение и способность к самовозобновлению, что связано с общим круговоротом воды. Под воздействием солнечной энергии, вода движется в бесконечном гидрологическом (климатическом) цикле [44, 56] испаряясь с поверхности океана в атмосферу, из атмосферы в виде осадков попадает назад в океан или на сушу, а с суши снова в океан. Это огромная тепло- и водообменная установка Земли, включающая Солнце, гидросферу и атмосферу. Поскольку океан составляет семь десятых земной поверхности, значительная часть испаряемой им воды в виде атмосферных осадков поступает обратно, не участвуя в гидрологических процессах суши. Таким образом, только та часть атмосферных осадков, которая выпадает на сушу и не испаряется в атмосферу, становится природным возобновляемым ресурсом пресной воды, доступным для человека и других организмов биосферы. Практически, это составляет поверхностный сток су-

ши, равный 40 - 47 тыс. км3 в год [34, 56, 94] (оценка величин поверхностного стока суши, выполненного различными авторами [88, 92., 93], представлена в табл. 1.2). Соответственно, годовые, восполняемые гидрологическим циклом запасы пресной воды по континентам распределяются следующим образом (в тыс. км3): Европа - 3,0; Азия - 13,2; Африка - 4,1; Австралия - 2,3; Северная Америка - 6,7; Южная Америка - 11,2; Антарктида - 2,2; суша в целом - 42,7 [3].

Таблица 1.1.

Мировые запасы природных водных ресурсов (по данным [63])

Виды воды Объем; Доля в мировых запасах; %

тыс. км3 от общих запасов от запасов пресных вод

Мировой океан 1 338 ООО 96,5 -

Подземные воды 23 400 1,7

(гравитационные и капилярные)

Преимущественно пресные под- 10 530 0,76 30,1

земные воды

Почвенная влага 16,5 0,001 0,05

Ледники и постоянный снежный 24 064,1 1,74 68,7

покров

Подземные воды зоны многолет- 300 0,022 0,86

немерзлых пород

Вода озер: 76,4 0,013

пресных 91 0,007 0,26

соленых 85,4 0,006

Вода болот 11,5 0,0008 0,03

Вода в руслах рек 2,12 0,0002 0,006

Биологическая вода 1,12 0,0001 0,003

Вода в атмосфере 12,9 0,001 0,04

Общий запас воды 1385984,61 100

Пресная вода 35 029,21 2,53 100

Таблица 1.2.

Оценка различными авторами величин поверхностного стока

(по данным [88, 92., 93])

Автор, год Поверхносный Автор, год Поверхносный

сток; тыс. км3 з сток; тыс. км

Е. Реклус, 1883 28,0 М.И.Будыко, 1956 38,1

Дж.Муррай, 1887 27,2 Ф. Альбрехт, 1960 33,5

Е.Брюкнер, 1905 25,0 Я.Марцинек, 1964 33,5

Р.Фритцше, 1906 30,64 М.И.Львович, 1964 38,18

Г.Вюст, 1922 37,1 В.И.Корзун, 1974 47,0

В.Хальбфасс, 1934 48,0 М.И.Львович, 1974 41,0

М.И. Львович, 1945 37,0 Р.К.Клиге, 1982 50,237

Глобальный круговорот воды объединяет все водные ресурсы Земли в единую физическую систему гидросферы, и хотя ежегодный объем круговорота составляет лишь 496 - 577 тыс. км 3, или 0,04 % всей воды гидросферы, он обеспечивает существование жизни на Земле, а также, так называемые, малый биологический и большой геологический круговороты веществ планеты [44, 56]. На поддержание этого гигантского водного цикла тратится до 23 % всей солнечной энергии, поступающей на земную поверхность. О временных характеристиках этого круговорота можно судить по данным М.И.Львовича [34], в которых указана активность водообмена по времени полной смены массы воды (см. табл. 1.3).

Перейдем теперь к проблеме оценки использования водных ресурсов.

Мировое использование и потребление пресной воды в XX веке непрерывно возрастают. Причем главный рост водопотребления связан не столько с ростом населения, сколько с бурным ростом промышленного и сельскохозяйственного производства. Промышленное водопотребление с начала века к настоящему времени увеличилось более чем в 20 раз, а его

доля в общем водопотреблении выросла с 8 до 21 % к 1975 г. и, согласно прогнозам, в 2000 г. составит 32 % (см. табл. 1.4 и рис. 1.1).

Таблица 1.3. Характеристика активности водообмена (по данным [34] )

№ Основные составляющие при- Время полной сме-

п/п родных водных ресурсов ны массы воды;

годы

1. Мировой океан 2600

2. Глубинные подземные воды 2000

3. Пресные подземные воды 800

4. Почвенные воды 1

5. Полярные и горные ледники 9700

6. Подземные льды 10000

7. Озерная вода 17

8. Болотная вода 5

9. Вода в руслах рек 16 дней

10. Вода в атмосфере 80 дней

И. Вся гидросфера в целом 2400

Сельскохозяйственное водопотребление за этот же период выросло в 6 раз, а доля его в общем водопотреблении снизилось с 87 до 70 % и к концу века снизится еще до 57 %. Что же касается коммунального (хозяйственно-питьевого) водопотребления, то, хотя общий объем его с начала века к 1975 г. и вырос в 7 раз, доля его в общем водопотреблении меняется мало и остается относительно небольшой (около 5-7 %).

По данным на 1980 г. полное водопотребление в мире составляло около 3300 км 3/год [9, 71], при этом безвозвратное водопотребление составляло 1950 км 3/год или 59 % от полного. Этот же автор оценивает уве-

личение полного водопотребления к 2000 г. до величин порядка 5200 км 3/год [71].

Вместе с тем, глобальные цифры приведенные в табл. 1.1, хотя и дают в целом относительно благоприятную картину (если глобальное водопотребление к 2000 г. и достигнет величин порядка 6000 км3/год, то это составит около 13-15 % мирового речного стока, т.е. возобновляемой части водных ресурсов), в отдельных регионах может существенно быть хуже, подтверждая известное положение: вода есть там, где она особенно и не нужна и ее нет там, где ее остро не хватает. В частности, во многих крупных регионах мира уже к настоящему времени полное водопотребление составляет 20-65 % от годового стока рек, а в перспективе может достигнуть 40-100 % [39,48, 64, 71].

Таблица 1.4.

Рост полного водопотребления в XX веке и его главных компонентов

( по данным [48] )

Водопотребление 1900 г. 1940 г. 1975 г. 2000 г. (прогноз)

кмЗ/год % кмЗ/год % кмЗ/год % кмЗ/год %

Водоснабжение населения 20 5 40 4,8 147 5 440 7

Промышленность 30 8 120 15 633 21 1900 32

Сельское хозяйство 350 87 660 80 2074 70 3400 57

Водохранилища 0 0 2 0,2 112 4 240 4

Всего 400 100 822 100 2966 100 5980 100

С другой стороны, влияние на возобновляемую часть водных ресурсов в размере 13-15 %, на наш взгляд, тоже достаточно велико и может привести к экологическим проблемам при использовании водных ресурсов.

-•-РЯД1 -°-Ряд2 ~*~РядЗ

2000

Рис. 1.1. Рост мирового водопотребления в XX столетии:

1- хозяйственно-питьевое водоснабжение;

2- сельскохозяйственное водоснабжение;

3- промышленное водоснабжение.

По территории Российской Федерации суммарное водопотребление, в настоящее время, находится в пределах 95-96 км3/год [9, 71], при этом использование подземных вод достигает 14,5-15 км3/год, т.е. составляет примерно 15-16 %. Ежегодное использование подземных вод начиная с 1986 г. увеличивается примерно на 1-1,5 % в год, за исключением последних лет связанных с экономическим кризисом. Общая структура использования водных ресурсов по территории РФ представлена в табл. 1.5 (таблица составлена по данным [18]). Душевое водопотребление для хозяйственно-питьевых целей в среднем по территории РФ составляет 326

дм3/сутки, причем за счет подземных используется примерно 194 дм3/сутки.

В целом, по Российской Федерации ситуация с водообеспечением за счет восполняемых водных ресурсов несколько лучше, чем в среднем по земному шару. Суммарный объем забора свежей воды из всех источников в настоящее время составляет примерно 3 % от среднемноголетнего речного стока [9]. Однако, по ряду бассейнов рек (Кубань, Дон, Терек, Урал, Исетъ, Миасс и др.) величина водоотбора достигает 50 % и более, что превышает экологически допустимый отбор воды [39, 56].

Таблица 1.5.

Общая структура использования водных ресурсов на территории РФ

(по данным [39])

№ Виды использования Общие объемы Водоснабжение за

п/п использования счет подземных вод;

водных ресурсов: км 3/год

км 3/год всего %

1. Хозяйственно-питьевое 18,8 11,2 59,6

водоснабжение

2. Техническое водоснабже- 52,7 3,0 5,7

ние

3. Орошение и обводнение 16,8 0,6 3,6

пастбищ

Всего 95,4 14,8 15,5

Приведенные выше материалы свидетельствуют о том, что в среднем по земному шару величины использования возобновляемых водных ресурсов превзошли пороговые 10%, за которыми возможно проявление глобальной неустойчивости [39, 53] (по существу, именно это вероятное про-

явление глобальной неустойчивости и называется "кризисом водных ресурсов" [51, 52]). В конкретных регионах и на локальных участках эти величины могут достигать гораздо больших значений. Это может приводить к критическим ситуациям в организации систем водоснабжения. Особенно сложная ситуация возникает в связи с прогрессирующим загрязнением водных ресурсов.

1.2. Анализ требований к качеству питьевых вод

В соответствии с целевым назначением качество подземных вод определяется требованиями государственных стандартов, технических условий и других нормативных указаний, принятых в той или иной стране.

В России основные требования к питьевым водам определяются двумя действующими документами; ГОСТ 2784-82 "Вода питьевая" [17] и Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 [58]. Сопоставление требований этих документов дано в табл. 1.6.

Проведем также сопоставительный анализ требований государственных стандартов Иордании [83] и России, а также международного стандарта для питьевых вод [95].

Сравнивая требования названных выше стандартов можно отметить, что, в целом, требования Иордании соответствуют международному стандарту. Это касается органолептических свойств (табл. 1.7), микробиологических показателей (табл. 1.8), содержания токсичных микрокомпонентов (табл. 1.9) и показателей общего хитмического состава питьевых вод (табл. 1.10). Исключение составляет норматив на ртуть, который в иорданском стандарте в 5 раз выше, чем рекомендуется в международном стандарте. Кстати, заметим, что в ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" норматив на ртуть вообще отсутствует.

Сопоставление ПДК по СанПиН 2.1.4.559-96 и ГОСТ 2874-82

Показатели Единицы измерения Предельно допустимые концентрации (ПДК); не более

СанПиН 2.1.4.559-96 ГОСТ 2874-82

Обобщенные показатели

Водородный показатель единицы рН в пределах 6-9 в пределах 6-9

Общая минерализация (сухой остаток) мг/л 1000 1000

Жесткость общая ммоль/л 7,0 7,0

Окисляемость перман-ганатная мг/л 5,0

Нефтепродукты, суммарно мг/л од

Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионо-активные мг/л 0,5

Фенольный индекс мг/л 0,25

Неорганические вещества

Алюминий мг/л 0,5 0,5

Барий мг/л од

Бериллий мг/л 0,0002 0,0002

Бор мг/л 0,5

Железо мг/л 0,3 0,3

Кадмий мг/л 0,001

Марганец мг/л ОД од

Медь мг/л 1,0 1,0

Молибден мг/л 0,25 0,25

Мышьяк мг/л 0,05 0,05

Никель мг/л од

Нитраты мг/л 45 45

Ртуть мг/л 0,0005

Свинец мг/л 0,03 0,03

Селен мг/л 0,01 0,001

Стронций мг/л 7,0 7,0

Сульфаты мг/л 500 500

- 18 -

_ Продолжение табл. 1.6

Фториды, для климат, рай-в

Заключение диссертации по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», Хайсам Халед Юсеф Абдель Вахед

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему.

1. Выполнен анализ современного использования водных ресурсов в среднем по земному шару и по отдельным его регионам. Приведенные материалы свидетельствуют о том, что в среднем по земному шару величины использования возобновляемых водных ресурсов превзошли пороговые 10%, за которыми возможно проявление глобальной неустойчивости ("кризисом водных ресурсов" ). В конкретных регионах и на локальных участках эти величины могут достигать гораздо больших значений. Это может приводить к критическим ситуациям в организации систем водоснабжения. Особенно сложная ситуация возникает в связи с прогрессирующим загрязнением водных ресурсов.

Проведен анализ требований государственных стандартов Иордании и России, а также международного стандарта для питьевых вод. Исследованы основные источники загрязнения подземных вод, которые могут приводить к повышенным содержаниям в них тяжелых металлов.

2. Проведено обобщение и анализ основных представлениях о методах и технологиях очистки и доочистки питьевых подземных вод. Выполнен анализ особенностей гидрогеохимического поведения железа и марганца при закачке в пласт аэрированной воды.

С современных позиций охарактеризовано формирование химического состава подземных вод содержащих повышенные концентрации железа и марганца. Формирование химического состава таких вод происходит в условиях отсутствия кислорода, высоких концентраций двуокиси углерода

- 93 и низких значений Е11 в пласте, что приводит к выносу железа и марганца из вмещающих пород в подземные воды.

3. Исследованы и проанализированы методы дополнительной очистки или доочистки подземных вод на поверхности, после их извлечения из водоносных горизонтов. Такими методами очистки являются: аэрирование, очистка на быстрых фильтрах, фильтрация через адсорбционные и мембранные фильтры, электро-химические методы очистки и пр. При использовании поверхностных методов очистки возникает множество проблем, главные из которых связаны с необходимостью складирования или захоронения остающегося токсичного фильтрата.

На основе углубленного анализа формирования химического состава подземных вод и геохимического поведения железа и марганца обоснована возможность эффективного применения методов внутрипластовой очистки вод от Бе и Мп. Эта технология, являющаяся альтернативой поверхностным методам водоподготовки на водозаборах подземных вод, рекомендуется для использования в условия северо-западного региона РФ, а также и для других регионов имеющих схожие геолого-гидрогеологические условия.

4. На примере месторождений подземных вод северо-западного региона РФ экпериментально установлено, что наиболее перспективным методом устранения повышенного содержания железа и марганца в подземных водах хозяйственно-питьевого назначения является их обезжелезива-ние и деманганация непосредственно в пластовых условиях

Для северо-западного региона России примерно 55 % разведанных участков месторождений подземных вод требуют при освоении специального обезжелезивания и примерно столько же - деманганации.

- 94

Полученные, в процессе выполнения экспериментальных опытно-промышленных работ по односкважинной системе (схема "закачка-откачка") на месторождениях "Корчмино" и "Зеленогорское", результаты позволяют говорить о практической отработке технологии создания окисленной зоны с каталитической пленкой. Используя реагентную закачку щелочи и фильтрацию закачиваемой воды через карбонатный фильтр удалось всего лишь за 10 фильтроциклов выйти на устойчивое снижение содержания железа до 0,3 мг/ дм3 (т.е. снижение концентрации общего железа в 2025 раз) при соотношении объемов закачиваемых и откачиваемых вод не менее 3,1 - 3,5. Одновременно удалось снизить содержание марганца в откачиваемых водах примерно в 2 - 2,5 раза.

Характер снижения содержания марганца в откачиваемых водах может свитедельствовать о протекании процессов вторичной его сорбции на выпадающих гидрооксидах железа. При этом, чем больше время контакта растворенного марганца с породами имеющими каталитическую пленку гидрооксидов железа, тем более интенсивно сорбируется Мл . В этих условиях процесс деманганации имеет волнообразный характер, параметры которого будут зависеть от сорбционой емкости выпадающих гидрооксидов железа и кинетики протекания данного процесса.

5. Выполненные теоретико-методические и экспериментальные работы позволили предложить оптимальную технологию проведения очистки в пластовых условиях. На действующих водозаборах, при работе по односкважинной схеме "закачки-откачки", эта технология должна включать следующие главные моменты:

1) проведение опытно-фильтрационных работ на эксплуатационных скважинах, с целью уточнения конкретных значений фильтрационных параметров и состояния прифильтровой зоны скважин.

- 95

2) проведение экспериментов по окислению в свободной среде, для оценки наличия трудноокисляемых форм железа и марганца и решения вопроса о принципиальной возможности окисления в пластовых условиях;

3) оценка величины минимального объема закачиваемой в пласт аэрированной воды. Данный минимальный объем определяется из необходимости создания гидрохимического барьера на расстоянии 10 и более метров от опытной скважины;

4) выполнение серии фильтроциклов, включая сюда и реагентную закачку, по созданию каталитической зоны, на которой будет происходить высаживание железа и марганца.

- 96

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хайсам Халед Юсеф Абдель Вахед, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев B.C., Гребенников В.Т., Коммунар Г.М. Обезжелезивание под-земных вод в водоносных пластах // Обзор ВИЭМС. - 1982. - № 1. -50 с.

2. Антонов В.В. Практикум по оценке эксплуатационных запасов подземных вод.- Л.: изд. ЛГИ, 1985. - 71 с.

3. Антонов В.В. Гидрогеологические проблемы недропользования (теоре-тические аспекты).- СПб.: Изд. "Пангея", 1997. - 91 с.

4. Антонов В.В. Гидрогеологические проблемы недропользования (прикладные аспекты).- СПб.: Изд. "Пангея", 1997. - 94 с.

5. Архипов Б.С., Козлов С.А. Опыт внутрипластовой очистки подземных вод от Fe и Мп на водозаборах г. Комсомольска-на-Амуре // Материалы 2-го Международного конгресса "Вода: экология и технология" (ECWATECH-96). - М., 1996. - с. 206-207.

6. Архипов Б.С., Козлов С.А. Изменение химического состава пресных подземных вод Средне-Амурского артезианского бассейна на участках водозаборов в период ввода их в эксплуатацию // Материалы 2-го Международного конгресса "Вода: экология и технология" (ECWATECH-96). -M., 1996.-с. 113-114.

7. Ахметьева Н.П., Зенкер И.С., Ковалевский B.C. К проблеме обезже-лезивания подземных вод // Водные ресурсы, № 6, 1989. - с. 177179.

8. Байнхауэр X., Шмакке Э. Мир в 200 году: Свод международных прогнозов. - М.: Прогресс, 1973. - 240 с.

9. Боревский Б.В., Дробноход Н.И., Язвин Л.С. Оценка запасов подземных вод. 2-е изд. - Киев: Выща школа, 1989. - 406 с.

10. Водный Кодекс РФ. № 167-ФЗот 16.11. 1995.

11. Гаррелс Р.М., Крайст ЧЛ. Растворы, минералы, равновесия. - М.: Мир, 1968. - 368 с.

- 97 -

12. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения / Под ред. В.М.Гольдберга. - М.: Недра, 1984. - 210 с.

13. Гидрогеологическое прогнозирование / Пер. с англ. / Под ред. М.Г.Андерсена и Т.П.Берта. - М.: Мир, 1988. - 736 с.

14. Гидрогеология СССР. Т. 3, Ленинградская, Псковская, Новгородская области. - М.: Недра, 1968. - 387 с.

15. Гидрогеология СССР. Т. 27. Мурманская область и Карельская АССР. -М.: Недра, 1971.- 321 с.

16. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. - М.: Недра, 1984. - 191 с.

17. ГОСТ 2874-82 "Вода питьвая" - М.: Госстандарт, 1982. - 18 с.

18. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 году".

19. Доливо-Добровольский Л.Б., Кульский Л.А. Химия и микробиология воды. - Киев: Вища школа, 1971. - 360 с.

20. Дост Ж. До того как умрет природа. - М.: 1968. -242 с.

21. Закон РФ "Об охране окружающей природной среды". № 2060-1 от 19.12.1991.

22. Закон РФ "О недрах". № 27-ФЗ от 03.03.1995.

23. Закон РФ "О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах". № - ФЗ от 27.01.1995.

24. Зекцер И.С., Джамалов Р.Г. Подземные воды в водном балансе крупных регионов. - М.: Наука, 1989. - 124 с.

25. Калабин А.Й.. Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием и другими геотехнологическими методами. - М.: Атомиздат, 1981,304 с.

26. Кирюхин В.А., Короткое А.И., Шварцев СЛ. Гидрогеохимия. - М.: Недра, 1993. - 384 с.

- 98 -

27. Козлов С.А. Формирование и использование железо- и марганец-содержащих пресных подземных вод северной части Средне-Амурского артезианского бассейна. Автореферат дис. на соиск. уч. степени канд. геол.-мин. наук. Хабаровск, 1997. - 24 с.

28. Коммунар Г.М., Середкина Е. В. Внугрипластовая очистка подземных вод от железа // Сб.док. семинара «Сооружение и эксплуатация водозаборов подземных вод». - М., 1991.- с. 99 -104.

29. Коммонер Б. Замыкающийся круг (природа, человек, технология). - Л., Гидрометеоиздат, 1974. - 288 с.

30. Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. - М.: Недра, 1987. - 237 с.

31. Крайнов С.Р., Швец В.М. Гидрогеохимия. - М.: Недра, 1992. - 207 с.

32. Кулаков В.В. Опытно-технологические исследования в водоносном пласте при поисках и разведке подземных вод для водоснабжения. / В сб."Современные проблемы гидрогеологии. Пятые толстихинские чтения". Материалы н.-методич. конференции. СПбГГИ, изд. СПбГГИ, 1996,- с. 165-167.

33. Кульский Л.А. Химия и технология обработки воды. - Киев: Изд. АН УССР, 1960. - 360 с.

34. Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. -М.: 1974.

35. Методы геохимического моделирования и прогнозирования в гидрогеологии / С.Р.Крайнов, Ю.В.Шваров, Д.В.Гричук и др. - М.: Недра, 1988. - 254 с.

36. Метод очистки подземных вод от марганца и других растворенных веществ. Заявка ФРГ № 2542333 от 1975. МКИ С 02 В 1/26.

37. Метод очистки подземных вод. Заявка Франции № 7628446 от 1976. МКИ С 02 В 1/26; Е 03 В 3/12.

38. Мироненко В.А., Румынии В.Г., Учаев В.К. Охрана подземных вод в горнодобывающих районах,- Л.: Недра, 1980. - 320 с.

- 99 -

39. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир.В 2-х т. Пер. с англ. - М.: Мир, 1993.

40. Николадзе Г.И. Обезжелезивание природных и оборотных вод.-М.: Стройиздат, 1978. - 160 с.

41. Николадзе Г.И., Титов A.B., Енукидзе Р.Д. Обезжелезивание воды в подземных условиях / В кн.: Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод (материалы семинара). -М., 1979. - с. 147151.

42. Огняник Н.С., Рудаков В.К., Рыбин В.Ф., Ситников А.Б. Охрана подземных вод в условиях техногенеза. - Киев: Вшца школа, 1985. - 221 с.

43. Одум Ю. Основы экологии. - М.: Мысль, 1975. - 342 с.

44. Павлов А.Н. Геологический круговорот воды на земле. - Л.: Недра, 1977. -213 с.

45. Плотников H.A., Алексеев B.C. Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод, - М.: Стройиздат, 1990. - 234 с.

46. Посохов Е.В. Химическая эволюция гидросферы.- Л:Недра, 1981. - с.

47. Построение экспертных систем. Пер. с англ. / Под ред. Ф.Хейеса-Рота, Д.Уотермана, Д. Лената. - М.: Мир, 1987. - 441 с.

48. Программа действий. Повестка дня на XXI век и другие документы конференции в Рио-де-Жанейро в популярном изложении. Женева, ИЦ "За наше общее будущее", 1993. - 321 с.

49. Проектирование водозаборов подземных вод / Под ред. Ф.М. Бочеве-ра. - М.: Стройиздат, 1976. - 292 с.

50. Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И., Ческис А.Б., Роговец А.И. Гигиенические требования и классификация категорий качества бутылиро-ванных питьевых вод / Мат. межд. Конгресса "Вода: экология и технология". М., 1994, с.

51. Реймерс Н.Ф., Яблочков A.B. Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. - М.: Наука, 1982.

- 100 -

52. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990.-637 с.

53. Реймерс Н.Ф. Надежды на выживание человечества. Концептуальная экология. - М.: ИЦ "Россия Молодая", 1992. - 367 с.

54. Реймер Н.Ф. Экологизация. Введение в экологическую проблематику. Учебн.пособие Рос. Открытый ун-т. -М.: изд. РОУ, 1994. -99 с.

55. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. - М.: Недра, 1980. - 488 с.

56. Розанов Б.Г. Основы учения об окружающей среде. - М.: Изд. МГУ, 1984. - 376 с.

57. СанПиН 4630-88. Охрана поверхностных вод от загрязнения. - М.: Госкомсанэпиднадзор РФ, 1988. - 70 с.

58. СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных стстем питьевого водоснабжения. - М.: Госкомсанэпиднадзор РФ, 1996. -111 с.

59. Середкина Е. В. Влияние гидрогеохимических факторов на процессы внутрипластовой очистки подземных вод. Автореферат дис. на соиск. уч. степени канд. тех. наук. М., 1992. - 24 с.

60. Середкина Е.В. рН -, Eh - метрия при контроле железосодержащих подземных вод // НИИ «Водгео», Глубокая очистка* воды источников повышенной загрязненности. - М., 1992. - с. 25-28.

61. Середкина Е.В. Внутрипластовая очистка подземных вод на установках циклического типа // НИИ «Водгео», Прогноз в инженерной геологии. - М., 1992. - с. 41-44.

62. СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение, наружные сети и сооружения". -М.: 1985.

63. Советский национальный комитет МГД. Мировой водный баланс и водные ресурсы земли. - Л.: 1974.

64. Спенглер О.А. Слово о воде. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 286 с.

- 101 -

65. Способ очистки грунтовых вод. Патент Финляндии № 310442 по заявке 1401351/23-26 от 1969. МКИ С 02 В 1/20.

66. Справочное руководство гидрогеолога. 3 изд./ Под ред. В .М.Максимова, т.1, 1975, - 592 с.

67. Станкевич P.A., Гуринович А.Д, Павлов O.K.,Сорокина А.Т. Обезжелезивание питьевой воды в водоносном пласте / Новый вид геотехнологии, Тезисы докладов по подземным водам востока СССР, Иркутск, Томск, 1991.-с. 67-69.

68. Труфанов А.И. Формирование железистых подземных вод. - М.: Наука, 1982. -134 с.

69. Унифицированные методы анализа вод. Под ред. Ю.Ю.Лурье. - М.: Химия, 1983. - 378 с.

70. Фрид И. Загрязнение подземных вод. -М.: Недра, 1981. - 292 с.

71. Шикломанов И.А. Проблемы водообеспеченности и переброски стока в мире / Тезисы докладов V Всесоюзного гидрогеологического съезда. Секция водных ресурсов и водного баланса. -Л.: Гидрометеоиз-дат, 1986.-с. 11-14.

72. Штенгелов Р. Сформирование и оценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод. - М.: Недра, 1988. - 231 с.

73. Юдин Э.Г. Системный подход и принцип деятельности. -М.: Наука, 1978.-391 с.

74. Al-Salem S. Pollution of Amman basin, protection conserving the water resources in Jordanien Socie. for control of Environ, pollution. Amman, 1990, p. 210-230

75. Ali L.H. Industrial pollution. Al-Mussel. Al-Mussel University. 1987. p.200-230.

76. Baumgartner A., Reichel E. Die Weltwasserbilanz. Munich, Oldenburg, Springer, 1975. - s. 423.

- 102 -

77. De Marsily G. Quantitative Hydrogeology. New York, Academic Press, 1986, p. 5-10.

78. Drever J.I. Geochemistry of natural waters. USA, Prenticehall, 1982, p. 20-30.

79. Ellbeboudy A.M., El-Sohby M.A. Environmental effect on the Groundwater in Greater Cairo, Egypt, Banha University, 1987, p. 167-177.

80. Fetter G.W. Applide Hydrogeology. USA, Bell and Howell company, 1986, p. 40-52.

81. Groundwater contamination-stud, and Repts. Hydrol, 1983, №30, p. 3-23.

82. Hölting B. Hydrogeologie. Stuttgart, Ferdinand Tnke Verlag, 1989. - 396 s.

83. Jordanian Standards for drinking water. Amman, water Authority of Jordan, 1982, № A/15, 5p.

84. Jordanian Standards for waste water. Amman, water Authority of Jordan, 1985, №202,5p.

85. Kinzelbah W. Groundwater Modelling. An Introduction with Sample Programs in Basic. 3 imp. Elsevier Science Publisers B.V., 1986. - 333 p.

86. Lahl U. Groundwater contamination, Germany, Institute for water resources, 1989, p. 1-10.

87. Landa I. Biologicka degradacia toxickych latok v vode a odpadoch. Praha, Ecoland, 1991. - 42 p.

88. Marcinek J, Rozenkranz E. Das Wasser der Erde. Frankfurt, Verlag Harri Deutsch. 1989,316 s.

89. Mull, Collaborators. Groundwater contamination, Germany, Institute for water resources, 1989, p. 1-10.

90. Newman P.J. Classification of Surface Water Quality. Heinemann Professinal Publishing, 1985,426 p.

91. Richter D. Ingenieur - und Hydrogeologie. Berlin-New York, Walter de Gruyter, 1989. - 605 s.

- 103 -

92. Schneider H. Die Wassererschliessung: Erkundung, Bewirtschaftung und Erschliessung von Grundwasservorkommen in Theorie und Praxis. Essen, Vulkan-Verlag, 1988. - 876 s.

93. Thuner A. Hydrogeologie. Wien - New York, Springer Verlag, 1967, 350 s.

94. Van der Leeden F. Water Resources of the World. Selected Statistics Published by Water Information Center, INC. Port Washington, Ntww York, 1975, 568 p.

95. World health organization (W.H.O) Standart method for the water USA, American public health Association., p. 25-30.