«жасыл көпір ұрпақтан-ұрпақҚА» ІV халықаралық студенттік форум алматы, Қазақстан, 2014 жыл, 10-11 сәуір
жүктеу/скачать 5,94 Mb. Pdf көрінісі
|
ӘЛ-ФАРАБИ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АЛЬ-ФАРАБИ AL-FARABI KAZAKH NATIONAL UNIVERSITY (1)
| Кeywords: Geotechnology. AСHZ. Bor. hydrochemical investigations
В Послании Президента Республики Казахстан Стратегия - 2050 дефицит водных ресурсов рассматривается как глобальная угроза, устранение которой в РК планируется к 2050 г. При этом ставится задача сохранения стабильности экосистем, развития рыбоводства, экотуризма и сохранения уникальных природных богатств в процессе индустриального развития. Для решения этих задач в Республике постоянно обновляется список приоритетных экологических проблем по каждой области. Для Актюбинской области острейшей водной проблемой является загрязнение трансграничной р. Илек шестивалентным хромом и бором.[1] Загрязнение подземных и поверхностных вод бором и шестивалентным хромом долины р. Илек оказывает влияние на социально-экономическое развитие Актюбинской области и формирование экологической ситуации на территории сопредельного государства (Российской Федерации). Река Илек является трансграничной рекой, впадающей в р. Урал и в конечном итоге загрязненные воды попадают в Каспийское море (к местам нерестилищ осетровых).[2] Это проблема возникла как следствие недопустимого с позиций охраны окружающей среды размещения промышленных объектов – предназначенных для сброса жидких промышленных стоков, содержащих шестивалентный хром и бор шламонакопителей Актюбинского завода хромовых соединений (АЗХС) и Алгинского химического завода (АХЗ) на незащищенных сверху аллювиальных песчано-гравийно- галечниковых отложениях. Именно с момента пуска АХЗ в 1937 г. и АЗХС в 1957 г. началось интенсивное загрязнение подземных вод в долине р. Илек бором и шестивалентным хромом, что и было зафиксировано в речных водах в местах выклинивания подземных вод и далее по потоку концентрациями, превышающими ПДК для водотоков рыбохозяйственного значения, в том числе в контрольных створах на границе с Российской Федерацией. Загрязнение р. Илек шестивалентным хромом фиксировалось с 60-х годов прошлого века как следствие насыщенности промышленными предприятиями бассейн реки у г. Актобе: АЗХС и его пруды и шламонакопители, ТЭЦ АО «Алматы Пауэр Консолидейтед» 78 (Актобе ТЭЦ) и ее чаша гидрозолоудаления, Актюбинский завод ферросплавов АО «Казхром» (АЗФ), его шлакоотвал и старые поля фильтрации, которые создают риск аварийных ситуаций и в том числе риск загрязнения реки Илек шестивалентным хромом. Сложная экологическая ситуация обусловлена тем, что в 50 годах XX в. промышленные и энергетические объекты часто проектировались и строились без оценок вероятного воздействия возводимых объектов на окружающую среду, и в первую очередь, на подземные и поверхностные воды – важнейшую составляющую экосистемы всего региона. Контроль состояния подземных вод был начат в конце 60 годов XX в., а в 2004-2005 создан полигон техногенного загрязнения бассейна трансграничной реки Илек шестивалентным хромом: на 01.01.2006 г. режимная сеть включала 169 наблюдательных скважин. Мониторинг подземных вод по этой сети скважин осуществляет ТОО «Акпан» [3]. Такая обширная сеть мониторинговых скважин позволила обосновать и сформировать геофильтрационную и геомиграционную модели полигона, доказавшие главную роль АЗХС в загрязнении подземных вод шестивалентным хромом. Важнейшим результатом всех этих моделей явился вывод, что даже в случае полного прекращения поступления в водоносный горизонт новых порций шестивалентного хрома его поступление в реку из сформировавшегося очага обусловит превышение ПДК на протяжении еще 40-50 лет. Соответственно в этом случае единственным возможным решением являлось управленческое решение, предусматривающее очистку подземных вод в долине р. Илек от загрязнения шестивалентным хромом. Загрязнение р. Илек бором установлено лишь в 1972 г., с 1975 г. проводится мониторинг загрязнения подземных вод бором, в 1992-1994 г. проводились гидрогеохимические исследования по изучению миграционных особенностей бора. Установлена начальная стадия накопления сорбированного илами бора в Актюбинском водохранилище. Исследованиями 2005-2008 г. было установлено, что основными источниками загрязнения являются: старый и новый шламонакопители; промплощадка АХЗ; почвогрунты, загрязненные выбросами АХЗ и пылением с осушенной поверхности щламонакопителей и мест аврийных утечек щламопровода. Основными путями поступления бора в подземные воды являются фильтрация через дно старого шламонакопителя, инфильтрация в водоносный горизонт загрязнений, смытых снеготалыми водами и ливневым стоком со стороны промплощадки АХЗ, новых шламонакопителей и пылевых осаждений выбросов АХЗ, старых и новых щламонакопителей. Следствием этого является загрязнение речных вод и вод Актюбинского водохранилища. Всю ответственность за сложившуюся к настоящему времени экологическую обстановку и мероприятия по реабилитации экосистемы р. Илек полностью приняла на себя Республика Казахстан, признавшая загрязнение подземных вод в долине р. Илек шестивалентным хромом и бором «историческим загрязнением». В 2007-2009 гг. ТОО «Центр охраны здоровья и экопроектирования» разработал два ТЭО очистки подземных вод, получившие положительные заключения РГП «Госэкспертиза». Предложенные в этих ТЭО технологические решения по очистке подземных вод построены на основе анализа применимости самых современных технологий очистки загрязненных вод с учетом гидрогеохимических условий миграции шестивалентного хрома и бора в подземных водах и гидродинамики водоносных горизонтов. В основу разработки предпроектных материалов по возможному эффективному решению проблемы очистки подземных вод от шестивалентного хрома была положена новая технология с формированием в водоносном горизонте в долине р. Илек зон реакций и геохимических барьеров, на которых растворимые в воде соединения шестивалентного хрома переводятся в практически нерастворимые в воде соединения трехвалентного 79 хрома. Последний, выпадая в осадок, становится частью водовмещающих отложений; при обычных условиях (главным образом при величинах pH подземных вод не больше 9) обратная реакция по переходу трехвалентного хрома в шестивалентный (т.е. растворимый в воде) исключается. Основным достоинством проекта является применение современных технологий очистки подземных вод без вывода их на поверхность, что значительно (в 7 раз) сокращает время проведения природоохранных мероприятий; минимальное техногенное преобразование территории; устранение риска межгосударственных платежей за загрязнение трансграничной реки. По отношению очистки подземных вод от бора подземную очистку реализовать не представлялось возможным в связи с тем, что бор не образует труднорастворимых соединений и легко мигрирует в растворах. Анализ имеющегося опыта применения всех существующих на данный этап методов удаления бора из растворов (экстракции; соосаждения и осаждения; сорбции; ионного обмена; электродиализа и обратного осмоса) показал максимальную эффективность селективных ионоообменных смол, выбор типа которых осуществлялся лабораторными экспериментами на отобранных из скважин подземных водах и их аналогах.[4] Необходимость строительства поверхностной очистной установки обусловила соответствующее технологическое решение по перехвату подземных вод дренажным водозабором и нагнетанием в пласт очищенных подземных вод. Расчеты эффективности по пяти альтернативным вариантам показали, что только сброс очищенных вод (участок 1) позволит улучшить качество воды в р. Илек в зоне влияния старого шламонакопителя, а закачка очищенных вод (барраж на участке 2) в водоносный горизонт создаст гидродинамический барьер продвижению загрязненного потока подземных вод на север. Основная задача барража – отсечение северной части ореола загрязненных бором подземных вод (где концентрации бора наименьшие, порядка 30 мг/дм 3 ) от южной с наибольшими концентрациями. При этом южная часть будет очищена принудительно, а северная – путем естественной протяжки по водоносному горизонту и выклинивания севернее в излучину р. Илек, ограничивающей ореол с севера и поворачивающей здесь круто на запад практически поперек естественному потоку подземных вод. Барраж четко отграничит северную часть ореола от южной. Только барраж чистых вод позволит предотвратить в хвостовой части очага увеличение концентрации бора в связи с прохождением фронта загрязненных подземных вод после исчерпания позитивного эффекта от стены в грунте и предотвратить попадание в реку Илек и Актюбинское водохранилище в конечном итоге всего бора из шламонакопителей и загрязненных почвогрунтов (более 15 000 тонн дополнительно к уже накопленному бору в водохранилище с момента его заполнения с 1985 г.), создавая тем самым реальную угрозу водохранилищу и Актюбинским водозаборам.[5] Следует отметить, что в 2013 г. «Производственная компания «Геотерм»» реализовала рабочий Проект очистки подземных вод опытно-промышленного участка № 3 от загрязнения шестивалентным хромом, результаты работ по которому показали, с одной стороны высокую эффективность реагентного метода (с использованием сернокислого закисного железа), но и осложнения, вызванные отступлением в рабочем проекте от технологических решений ТЭО. Первое отступление связано с отказом от применения мелассы в целях экономии. Однако эта «экономия» может негативно сказаться в случае новых аварийных ситуаций на объектах АЗХС: ее основная роль заключается в активизации выделения двухвалентного железа из горных пород, слагающих водоносный горизонт. Иными словами, меласса должна была формировать расширяющийся со временем геохимический барьер, на котором происходила бы очистка подземных вод от шестивалентного хрома на протяжении еще, по крайней мере, 20 лет после завершения всех работ по очистке подземных вод в промзоне. 80 Поскольку по отношению к бору пока не планируется работ даже на экспериментальном участке, авторами проведены гидродинамические расчеты выклинивания подземных вод в р. Илек. Расчеты выклинивания выполнялись на основе карты гидроизогипс с учетом фильтрационных характеристик четвертичных отложений долины р. Илек. Средняя мощность аллювиального водоносного горизонта m здесь составляет около 15 м, расчетное значение коэффициента фильтрации K принимается равным 35 м/сут, а гидравлического градиента – I = 0,0015. Тогда расход естественного потока грунтовых вод, приходящийся на 1 м ширины потока, равен жүктеу/скачать 5,94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|