Қоршаған ортаның мониторинг әдістері

Қазіргі кезеңде АШПШ пайдаға асыру мәселесі шешілмей тұр. Сондықтан, зерттеу міндеттерінің бірі осы мәселелерді шешуге арналды және ол ерекше ғылыми ізденіс туғызды. Зерттеу бағдарламасында әлемдік кәсіптік тәжірибеде қалдықтардың осы түрін пайдаға асыру бағыттары сарапталды және болашағы бар техникалық шешімдерді тиімді түрде іске асыру негізделді.

НГДУ «Кунгурмунай» ООО «Лукойл-Перммұнай» кен орындарындағы мұнайды пайдаланудан түзілетін АШПШ-ның химиялық құрамы зерттелді.

АШПШ-ның өте күрделі жүйе екені анықталды, оның органикалық бөлігінің (масс %) құрамы: асфальтендер-3...8; шайырлар-13...20; майлар-34...65; механикалық қоспалар -20...49; су-1...5.

Құрамы және қасиеттері жағынан АШПШ битумға жақын екенін атап айту керек және деформациялануы жоғары, қыздырғанда жұмсарып толық еріп кететін қасиеті бар.

Осы қасиеттері АШПШ-ны пайдалану бағыттарын айқындады, атап айтқанда- су өткізбейтін материалдар алу кезінде байланыстырғыш ретінде қолдану.

Әдебиет көздерінде осы тақырыпта жазылған материалдар қаралып талданды, және осы бағыттағы зерттеу қорытындылары біріктірілді, нәтижесінде АШПШ-ны пайдаға асыру жұмыстарында алдын-ала белгіленген физико-механикалық сипаттағы өнімдерді және оларды нормативке сай алу мақсаты көзделді.

Зерттеу қорытындысында қалдықтар полигонының негізін қорғайтын фильтрацияға қарсы қондырғылар үшін су өткізбейтін материалдарды өндіру кезінде АШПШ-ны пайдаға асырудың екі технологиясы жасалды.

Екі технологиялық шешімнің ерекшелігі сол, ол АШПШ-ны алдын-ала дайындамай-ақ қолдана беруге мүмкіндік береді.

«АШПШ-саз-құм-әктас» қосындылары мен зертханалық сынақ жүргізілді.

АШПШ саз, құм және әктас адгезиясы өте жоғары.

Су өткізбейтін қоспаға бұлар жаңа қасиеттер береді:

• созылмалы болуы,
• пластикалық жұмсақтығы,
• су тартқыштығының төмендігі,
• қабыршақтануын азайтады,
• төзімділігі жоғары
• су өткізбейтін экраны ұзақ мерзімге жетеді.

Қалдықтар көмілген полигондардың гидроизоляциялық экрандарына нормативті құжаттарға сай қойылатын бір ғана талап сүзгіштік коэффициентінің мәнін қамтамасыз ету, ол 10-8 - 10-7 м/с аспауы керек.

Зерттеу бойынша физико-механикалық қасиеттері сапалы болып шыққан қоспа құрамы төмендегідей болады (масс %):    саз - 40...50,     құм– 15...20; әктас – 10...15; АШПШ – 20...25.

Бұл құрамдағы композицияның сүзілу коэффициенті (1...2)10-10м/с болады.

Сынақтан өткізу қорытындысында алынған материал қатты тұрмыс қалдықтарын залалсыздандыруға және көміп тастауға қажетті сүзілуге қарсы полигондар қорғанысы үшін пайдаланылатын заттарға қойылатын талаптарға сай екені анықталды.

Бұдан бұрын жүргізілген зертханалық жұмыстарда АШПШ негізіндегі гидроизоляциялық қоспа зерттеулері қоспаны алу процессінің технологиялық параметрлерін сипаттаумен және негізгі физико-механикалық қасиеттерін анықтаумен шектелетін.

Ал, [19, 20, 21] жұмысында жаңа мәліметтер алынды: қоспадан алынған мұнай өнімдерінің динамикасы, сүзілу қасиеттері, гидроизоляциялаушы экранның (алынған қоспа негізінде) су объектілеріне әсері (табиғи жағдайда).

Алдын-ала ғылыми белгіленген қоспа рецептурасына сәйкес, құрамында АШПШ-сы көп мұнай өнімдерінің үлгілерімен экстракциялық динамикалық зерттеулер жүргізілді.

Қоспа құрамына енгізілген заттар (% мас): саз-45; құм-15; әктас -15; АШПШ-25.

Қоспа үлгісі суы бар герметикалық ыдысқа орналастырылды. Құрамы 1/10 қоспа/су қатынасында. Қоспа мен судың белгіленген жанасу уақыты өткен соң (1,2,3 және 4 апта) су талдаудан өткізілді, онда мұнай өнімдерінің және рН бар немесе жоқ екені тексерілді.

Зерттеудің қорытындысы, сұйық өткізбейтін қоспа суға салынғанда, қоспа құрамындағы мұнай өнімдерінің экстракцияланатынын көрсетті. Бір, екі, үш және төрт апта бойы қоспаның суда болуы, құрамындағы мұнай өнімдеріне әсер еткен жоқ, талдауға алынған сулар осыны көрсетті  (0,60-0,70 мг/дм3). Бұл процестің өте жылдам жүретінін көрсетеді. Шамасы, зерттеп отырған материалымыз суға салынғанда ондағы мұнай өнімдерінің көп бөлігі бірден су фазасына жуылып кететін болуы керек. Анықталған фактор өңдеп алынған қоспа гидроизоляциялық экранды пайдаланғанда қолданылуы мүмкін.

Сынауға алынған судағы рН шамасы (8,17 ден 7,08 дейін) ашық сулар сапасына қойылатын санитарлық талаптарға сай. Судағы мұнай өнімдерінің орташа концентрациясы 1/10 -тең, қоспа/су ара-қатынасында 0,65 мг/дм3 құрады, бұл шектік концентрация көрсеткіші (ПДК) су объектілер үшін         (0,3 мг/дм3) жоғары.

Қоспадағы мұнай өнімдерінің сумен экстракциялану зерттеу нәтижесінде, қатты тұрмыс қалдықтар полигондарының табанын  сүзілуден қорғау үшін қоспаны пайдаланғанда мұнай өнімдерінің су объектілеріне әсер етуін болдырмайтын қосымша конструктивті шешімдерді қарастыру керек екені анықталды. Мұның шешімдерінің бірі ретінде, АШПШ негізіндегі гидроизоляциялаушы қабаттан жоғары және төмен саздан жасалған қондырғыны алуға болады.

Өнделіп алынған гидроизоляциялық қоспа ауданы 3,53м2 болатын сынақ алаңында табиғи жағдайда сынаудан өткізілді.

    Құрамы төмендегідей бірнеше қабаттан тұратын (төменнен-жоғары) гидроизоляциялаушы экран орнатылды:

  1. құм (қалыңдығы 0,1м);

  2. нығыздалған топырақ (қалыңдығы 0,1м);

  3. гидроизоляциялы мұнайлы қоспа (қалыңдығы 0,15м);

   Зерттеу мақсаты: сүзілу коэффицентін анықтау және қоспаның жер асты суларына әсерін зерттеу.

   Сүзгіштердің топыраққа өтіп кетуін болдырмау үшін, экран полиэтиленді пленкаға фильтратты жинайтын қондырғымен жабдықталып орналастырылды.

   Табиғи жағдайда сынау жолымен алынған экранның сүзілу коэффиценті 4,14*10-9м/с құрады, бұл зертханада алынған гидроизоляциялық қоспаның сүзілу коэффицентінен біршама көп. Сонымен бірге, қатты тұрмыс қалдықтары полигонының табанын құруға қажетті сынақ экранының фильтрациялау коэффиценті нормативті шамадан төмен (24 есе).

   Суға суарылған гидроизоляциялық экраннан алынған фильтрат құрамы, мұнай өнімдері және pH шамасына тексерілді.

   Сүзгіштердің мұнай өнімдерінің мөлшері 0,07-0,09 мг/дм3 болды, бұл шаруашылық - тұтыну объектілеріне арналған судан шектік мөлшерлі концентрациясы (ПДК) төмен.

   Сүзгіштердің pH шамасы (7,13-7,19) нормативті талаптарға сәйкес келді. Сүзгіштерді зерттеу барысында АШПШ негізіндегі сұйық өткізбейтін қоспасы бар экранның су объектілеріне кері әсері жоқ екені анықталды.

   Зертханалық және табиғи зерттеулер қорытындысы АШПШ негізіндегі сұйық өткізбейтін қоспаны қатты тұрмыстық қалдықтар полигондарының сүзілуге қарсы экранды құруда пайдалануға болатынын көрсетті және өндіріске енгізу үшін ұсынылатын экран конструкциясын негіздеуге мүмкіндік берді.

   Экран екі қабатты саздан тұрады, олардың арасына АШПШ негізіндегі гидроизоляциялық қабат орналастырылды.

   Тұрақты кен орындарында мұнай өнімдерінің жер асты горизонттарына көшуін болдырмау үшін қуаты 0,2 м саз қабаты жасалады.

 Гидроизоляциялық, қуаты 0,2-0,3м  қоспа қабаты сазды қабат үстіне  төселеді. Қоспаның үстіне саздан  қуаты 0,2м қорғаныс қабаты төселеді.

   Сүзгіштерді горизонтальды дренаждау қондырғысы үшін, сазды қабат үстіне, қуаты 0,3м дренаждаушы құм қабатын төсеу ұсынылады.

   Зерттеу қорытындыларының негізінде “Пермь облысы Пермь ауданы Ермашев тауындағы полигонда көмілген қатты тұрмыстық қалдықтар сынақ бөлімшесінің фильтрацияға қарсы қорғаныс жүйесі үшін сұйық өткізбейтін экран құрылысының технико-экономикалық негізі” және оны іске асыру жобасы жасалынды.

   Органикалық-минералды гидроизоляциялық қоспадағы АШПШ-ін пайдаға асырудың  бұл жаңа технологиясы жоғары эколого-экономикалық тиімділігін әкеледі:

 

   1. АШПШ компоненттерінің табиғи жүйеге әсерін төмендетеді.

   2. Қоймаларда мұнай қалдықтарының жиналу көлемі азаяды.

   3. Органикалық шикізат ресурстарының шығыны азаяды.

   4. Сүзілу коэффиценті нормадан тыс материалдардың             

              фильтрациялануға қарсы қасиетін  жоғарылатады.

   5. Полигондардың минералды фильтраттануына байланысты

              экранның тұрақтылығы өседі.

   Гидроизоляциялық материалдарды кәсіпорындарда өндіруге шикізат базасын кеңейту қазіргі уақытта басты мақсат болып тұр және маңызы өте зор.

   Ресурстарды үнемдейтін технологияларды ойлап шығарып және оны іске қосу арқылы қалдықтардың жиналу көлемін қысқартудың қабылданған концептуальды ережелеріне сәйкес битумды байланыстырушы және гидроизоляциялық қаптау рецептурасындағы минералды толтырғышты екінші материалдармен, атап айтқанда АШПШ және полиэтилен қалдықтарымен ауыстыру ойластырылды.

   Зерттеудің бұл бағытындағы мақсат серпімді қасиеті бар, ылғал-су тартпайтын және сүзілу коэффиценті төмен, гидроизоляциялық қаптау материалын алу. Бұл материал компоненттер құрамының химиялық өзара қатынаста болатын агрессивті ортада тұрақтылығы жоғары және антифракциялық қасиеті болады.

   Қаптағыш жасауға материалдар таңдағанда олардың жеткілікті болуына және белгілі-бір физико-химиялық қасиеттеріне көңіл аударылды. Сонымен бірге, сапалы жаңа қасиеттері бар қоспаны алған кезде бөлек алынған әрбір компоненттің ерекше физико-химиялық қасиеттерімен сәйкес келуі қарастырылды.

   Сынақ зерттеулері, гидроизоляциялық материал шығаруға, АШПШ-ның жақсы байланыстырушы екенін дәлелдеді.

   Полиэтилен органикалық ерітінділерде өте баяу ериді және қышқыл,      сілті, тұздар оған әсер етпейді, суға шыдамды және механикалық жағынан өте берік. Полимерлердің қасиетін жақсартуға оларды модификациялау арқылы қол жеткізуге болады. Мысалы битумдарды екінші өнім ретінде полиэтилен қалдықтарын гидроизоляциялық қаптау материалдарын дайындау үшін пайдаланады, сол себепті осы мақсатқа қолданылып келген тауарлы полимерлердің жұмсалуы  азаяды.

   Экпериментті зерттеулерде байланыстырушы ретінде АШПШ ал толықтырушы ретінде жоғары қысымдағы диаметрі 5мм түйіршік түріндегі полиэтилен қалдықтары және төменгі қысымдағы, қалыңдығы 0,2мм пленкалар қолданылды. Біздер ара қатынасы әртүрлі компоненттер үлгісін дайындадық және сынақтан өткіздік. АШПШ-ның массалық үлесі 9-35% болса осыған сәйкес полиэтилен қалдықтары 10-65% болады.

   Гидроизоляциялық материалдардың барлық түрлері үшін физико-механикалық және физико-химиялық қасиеттерін анықтайтын көрсеткіштері анықталды:

• сүзілу коэффиценті, м/с;
• сығылу беріктігі, МПа;
• қысымның азаюы, %
• суды тартып алу қабілеті, %
• мұнай өнімдерін үлгіден су ерітіндісіне 4 апталық уақыттан кейін экстракциялау (қоспа/су қатынасы 1/10)

   Ең жоғарғы физико-механикалық қасиеттері бар гидроизоляциялық материал алу үшін процесстің тиімді шарттары белгіленді.

   Процесс ұзақтығы 45 минут. Температуралық режим-1300С-ден сипатталды (белгіленген массалық ара қатынас мәндері АШПШ) полиэтилен қалдықтары 1:1 және 1:1,5).

   Экспериментальды зерттеулер АШПШ-ны полиэтилен қалдықтарымен қосып пайдаланғанда, алынған гидроизоляциялық материалдардың сүзілу коэффиценті нормативті шамадан бірнеше есе төмен болатынын дәлелдеді     7- кестеде гидроизоляциялық материалдардың физико-механикалық және химиялық қасиеті көрсетілген.

 

Кесте 7. Алынған материалдың химиялық және физико-механикалық қасиеттері

 

Көрсеткіш	Гидроизоляциялық қоспа құрамы
	АШПШ, Саз, құм, әктас	АШПШ, ПЭВД (гранул)	АШПШ, ПЭВД, (пленка)	АШПШ, ПЭНД (гранул)
Судың жұтылуы, %	0,7-1,0	0,06-0,08	0,05-0,06	0,05-0,06
Сүзілу коэффициенті, м/с	(1-2)*10-10	(1,2-1,4)*10-13	(1,7-1,9)*10-13	(1,6-1,9)*10-13
Сығу кезіндегі беріктігі, МПа	90-100	80,7-120,6	59,4-80,2	36,7-49,3
Кернеу релаксациясы, %	40	5	3	1
Мұнай өнімдерінің экстракциясы, (қоспа/су: 1/10), мг/дм3	0,6-0,7	0,01-0,02	0,04-0,05	0,05-0,06