Геохимическое моделирование процессов внутрипластовой очистки подземных вод от железа и марганца

• Автор: Болдырев, Кирилл Александрович
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

Введение

Глава I. Технология внутри пластового осаждения железа и марганца.

1.1. Присутствие в подземных водах железа и марганца

1.2. Методы очистки природных вод от растворнных железа и марганца

1.3. Опыт применения технологии внутри пластовой очистки

1.3.1. Историческое развитие метода внутри пластового обезжелезивания и дсманганации.

1.3.2. Описание основных типов установок внутри пластовой очистки подземных вод

1.3.3. Перспективы внедрения и развития метода.

Глава 2. Химические основы метода внутри пластовой очистки фунтовых вод от растворнного железа

2.1. Химические аспекты процесса удаления железа из подземных вод

2.1.1. Термодинамические особенности поведения железа в подземных

ч2.2. Кинетические особенности поведения железа в подземных водах
2.2.1. Гомогенное окисление Ре II
2.2.2. Гетерогенное окисление Ге II в присутствии минеральных фаз.
2.2.3. Аспекты микробиологического окисления Ге II.
2.2.4. Особенности растворения и осаждения минеральных фаз железа
2.3. Основные положения разработанной модели внутрипластового обезжелезивания подземных вод
2.4. Верификация разработанной модели внутрипластового осаждения Ге II.
2.4.1. Моделирование процесса внутрипластового осаждения на участке Гневково.
2.4.2. Моделирование процесса внутрипластового осаждения на участке водозабора аэропорта Советский.
Глава 3. Разработка модели внутрипластового осаждения марганца из подземных вод.
3.1. Существующие модели внутрипластового осаждения марганца
3.2. Химические аспекты удаления марганца из подземных вод.
3.2.1. Термодинамические особенности поведения марганца в подземных водах.
3.2.2. Кинетические особенности поведения марганца в подземных водах.
3.2.3. Микробиологическое окисление марганца
3.2.4. Растворение оксигидроксидов марганца
3.3. Основные положения разрабатываемой модели внутрипластового осаждения марганца из подземных вод и верификация модели
3.4. Задача совместного нахождения железа и марганца в растворе
Глава 4. Адаптация разрабатываемых моделей обезжелезивания и деманганации подземных вод, результаты исследований.
4.1. Исследование влияния различных факторов на процесс внутри пластовой очистки
4.1.1. Применение моделей для расчета окисления железа и марганца при различных начальных условиях.
4.1.2. Исследование влияния сорбционных процессов на процесс внутрипластовой очистки.
4.1.3. Исследование влияния растворения минеральных фаз на процесс внутрипластовой очистки.
4.2.1. Общая характеристика водозабора подземных вод г. КомсомольсканаАмуре.
4.2.2. Описание примятой модели.
4.2.3. Результаты моделирования предложенного регламента работы АПВЗ.
4.2.4. Подбор наиболее рациональной длительности цикла закачкапростойоткачка.
4.2.5. Предложения по оптимизации регламента работы амурского подземного водозабора
4.2.6. Оценка области осадконакопления при работе системы внутрипластовой очистки воды.
4.3. Методика выполнения прогнозных расчетов процессов
внутрипластовой очистки подземных вод
Основные выводы и предложения
Используемые в расчетах термодинамические базы данных.
Каталог результатов полевого анализа по определению физических свойств
и общег о химического состава воды по скважинам АПВЗ, г
Список литературы


Подземные воды являются основным источником. Зачастую мониторинг по марганцу не производится. Железо и марганец присутствуют в воде централизованных систем питьевого водоснабжения ряда городов Республик Татарстана, КабардиноБалкарской, Ставропольского края, Архангельской, Вологодской, Владимирской, Тульской, Курской, Московской, Ленинградской, Новгородской, Воронежской, Саратовской, Свердловской, Курганской, Омской и Томской областей . Проблема наличия в подземной воде растворнного железа и марганца в последнее время обостряется. Например, в Московской обл. ПДК по железу Солнечногорский район . ПавловоПосадский . Талдомский . Дубне . Ногинский . Электросталь, Клинский . Каширский . Балашихинском г. Железнодорожный . Волоколамский . Раменский . Концентрация железа в воде колеблется от 0. На Дальнем Востоке основная проблема использования подземных вод заключается в высоком содержании в них растворнных соединений железа и марганца. Концентрации железа в подземных водах в этих районах составляют от мгдм3, доходя до мгдм3 и более, а марганца до мгдм3. Ситуация осложняется следующими особенностями, создающими трудности удаления железа и марганца из подземных вод, низкие минерализация и жесткость, низкий уровень , высокая концентрация двуокиси углерода. Вс это подчеркивает важность дальнейшего развития и большего применения технологии удаления железа и марганца из подземных вод в нашей стране. Само железо является наиболее распространенным переходным металлом по массе 5. Благодаря своему распространению и способности участвовать в редоксреакциях данный металл участвует во многих биохимических реакциях, например, в фиксации азота и фотосинтезе II . Отечественные и зарубежные нормативы по содержанию железа в воде потребителя требую максимального его содержания не выше 0. Стандарты питьевой воды по растворнному железу и марганцу в странах ЕС, США и РФ приведены в Табл. Та, i на 1. Стандарты питьевой воды по растворенному железу и марганцу. Страны ЕС 0. США 0. Стандарты РФ 0. Содержащееся в воде железо может приводить не только к нежелательным потребительским свойствам вкусу, запаху, повышенному расходу детергентов, но и к росту микробной популяции, а также засорению труб в процессе его окисления микроорганизмами. По сделанным в г. Американской Ассоциации Водоснабжения i ii американские водоподготавливающие компании за лет потратят 5 млрд. США на усовершенствование своих систем водораспрсделения, причем основной частью трат будет замена груб и оборудование вследствие коррозии и забивания. США 9. Железо является необходимым питательным микроэлементом. Дневное потребление для взрослых рекомендуется в пределах мг. Тело взрослого человека содержит в среднем 25 г железа. Хотя большие поступающие дозы железа могут привести к вреду для здоровья токсичные симптомы наблюдаются уже при дозах железа около мгкг, а для острого отравления достаточно потребления мгкг железа , удаление железа, необходимо не в результате токсикологических, а в результате органолептических причин и причин снижения эксплуатационных расходов. На основании этих причин, например, в Нидерландах некоторые компании водоподготовки с целыо уменьшения эксплуатационных расходов систем водораспределен и я поставляют потребителям воду с содержанием железа на уровне 0. Дании рекомендованное содержание железа в подаваемой потребителю воде составляет величину, меньшую 0. Марганец в подземных водах, как правило, сопутствует железу, хотя границы распространения значительно выше, а его концентрации в различных районах региона лежат в пределах 0. Металл является третьим по распространенности переходным металлом земной коры 9. Марганец является необходимым микроэлементом. В подземных водах преобладает свободный ион марганца Мп2 с малыми долями гидрокарбонатных, сульфатных и хлоридных комплексов, в поверхностных чаще в свободном ионном виде и в составе органических комплексных соединений например, гумино и фульвиновокислых или в виде высокодисперсной взвеси минеральных фаз, коллоидов и суспензий.