Водно-физические свойства техногенных почвоподобных тонкодисперсных систем

• Автор: Пепелов, Илья Леонидович
• Шифр специальности: 03.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Литературный обзор

1.1.0 почвоподобных телах

1.2. Современные представления о физической организации двухфазных тонкодисперсных почвоподобных объектов

1.3. Образование отходов

1.3.1. Образование буровых шламов

1.3.2. Образование осадков сточных вод, золошлака и отхода кофейного жмыха

1.4. Воздействие отходов на окружающую среду

1.4.1. Воздействие буровых шламов на окружающую среду

1.4.2. Воздействие осадков сточных вод, золошлаков и отхода кофейного жмыха на окружающую среду
1.5. Способы угилизации отходов
1.5.1. Утилизация буровых шламов
1.5.2. Утилизация осадков сточных вод, золошлаков и отхода кофейного жмыха
2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Буровые шламы (БШ)
2.1.2. Осадки сточных вод (ОСВ), золошлаки (ЗШО) и отход кофейного жмыха (КЖ)
2.2. Методы исследования
2.2.1. Метод равновесного центрифугирования для определения основной гидрофизической характеристики и функции влагопроводности
2.2.2. Динамический метод определения удельной поверхности на базе датчика «гигрохрон»
2.2.3. Методы лабораторного определения набухания и усадки грунтов
2.2.4. Метод вегетационного эксперимента
3. Результаты и обсуждение
3.1. Исследование буровых шламов (БШ)
3.1.1. Функции водоудерживания (ОГХ) буровых шламов (БЩ)
3.1.2. Функции влагопроводности (Ку) буровых шламов (БШ)
3.1.3. Усадка и набухание буровых шламов (БШ)
3.1.4. Удельная поверхность буровых шламов
3.1.5.Оценка пригодности буровых шламов и композиций на их основе в качестве почвогрунтов
3.2. Исследование осадков сточных вод (ОСВ), золошлаков (ЗШО) и отхода кофейного жмыха (КЖ)
3.2.1. Функции водоудерживания (ОГХ) ОСВ, ЗШО и КЖ
3.2.2. Функции влагопроводности (Кгу) ОСВ, ЗШО и КЖ
3.2.3. Усадка и набухание ОСВ, ЗШО и КЖ
3.2.4. Удельная поверхность ОСВ
Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Приложения

Введение
Актуальность темы
Растущее промышленное производство является источником массы побочных продуктов — промышленных отходов, утилизация которых, в свою очередь, является одной из наиболее серьезных экологических проблем современности. Устойчивое развитие цивилизации возможно лишь при условии разработки таких технологий, которые по примеру природных процессов формировали бы безотходные циклические производства. Однако до сих пор подобных технологий практически не создано даже в наиболее развитых западных странах. Задача современного этапа — разработка технологий утилизации промышленных отходов с использованием природного потенциала техногенно-нарушенных территорий. Такой подход, направленный на создание человеком благоприятных условий для утилизации отходов в естественных природных процессах (например, почвообразование) и подразумевающий предварительную подготовку отходов и территории для естественной утилизации вместо высокозатратной принудительной утилизации (обезвреживания), может успешно применяться для определенного спектра отходов различного происхождения (от нефтедобычи и электроэнергетики до пищевого производства и коммунального хозяйства).
Препятствиями на пути эффективного и безопасного вовлечения отходов в биологический круговорот являются их неблагоприятные химические и физические свойства. В долгосрочной перспективе именно водно-физические свойства отходов, выбранных для исследования в данной работе, существенно лимитируют скорость их утилизации в естественных природных процессах.
Цель и задачи работы
Целью данного исследования является количественная оценка и. мелиорация гидрофизических свойств двухфазных тонкодисперсных почвоподобных объектов в связи с проблемой их утилизации.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- адаптировать и применить современные инструментальные методы анализа почвенных гидрофизических характеристик к исследованию тонкодисперсных двухфазных систем с переменным поровым пространством;
- на базе метода равновесного центрифугирования получить функции водоудерживания (ОГХ) и влагопроводности (Клу) тонкодисперсных почвоподобных объектов;
- оценить дисперсность (удельную поверхность по БЭТ) исследуемых объектов методом динамического сорбционного равновесия на базе электронного датчика 081923 «гигрохрон»;
- оценить усадку и набухание исследуемых объектов классическими методами физики почв;
- изучить влияние состава жидкой фазы, добавок мелиорантов, а также продолжительности высушивания (аэрации) на гидрофизические свойства исследуемых объектов;
- методом вегетационного эксперимента оценить пригодность исследуемых физических систем и композиций на их основе в качестве почвогрунтов для озеленения и рекультивации техногенно-нарушенных ландшафтов.
Научная новизна Впервые оценены изменения водно-физических свойств техногенных тонкодисперсных ночвоподобных объектов - отходов различного происхождения (буровые шламы, осадки сточных вод и др.) под влиянием мелиоративной обработки (пескование, насыщение в растворе электролита, внесение фосфогипса, гидрофобизация поверхности и высушивание) в условиях лабораторного эксперимента. Показано, что исследованные объекты в исходном состоянии обладают определенным рядом неблагоприятных водно-физических свойств, лимитирующих их спонтанное вовлечение в биологический круговорот природных наземных экосистем и использование в качестве почвообразующей породы без предварительной
Отходы бурения нефтяных скважин, которые являются диспергированной массой горных и осадочных пород (фракции мелкого песка, пыли и физической глины) с примесью минеральных и органических добавок, используемых в процессе бурения, характеризуются специфическими физико-химическими признаками. Им свойственны щелочная реакция водной вытяжки,, тяжелый гранулометрический состав, который определяет ряд водно-физических свойств как субстрата для произрастания растений. В химическом аспекте отходы бурения содержат некоторое количество макроэлементов (фосфор, калий) при отсутствии в них азота и серы. Одновременно они служат носителями всего' набора микроэлементов и тяжелых металлов, часть которых выполняет функцию ультрамикроэлементов, являясь обязательным фактором жизнедеятельности растений.
Воздействие отходов бурения на древесные и травянистые растения на самых ранних этапах их развития1 вызывает широкий спектр ответных реакций растений, как отрицательного, так и положительного характера. Они зависят не только от концентрации отходов бурения в почве (субстратах), а определяются жизненными формами растений и их функциональной активностью. Интенсивно или слаборастущие растения обладают соответственно более слабой или более высокой экологической устойчивостью. Однако первые из них характеризуются более высокой адаптационной способностью к неблагоприятному действию отходов бурения. При этом изменение физиологических показателей, таких как прирост побегов, находится в точном соответствии с физиологическим состоянием растений. В свою очередь, его изменение подчиняется тем же закономерностям, которые установлены при воздействиях на растения ряда других неблагоприятных экологических факторов. Это свидетельствует о неспецифичности ответных реакций растений на воздействие отходов бурения. В целом, по мнению Седых В.Н., невысокие концентрации отходов в почве или ином субстрате в пределах 5—10% по объему вызывают