автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Гидравлическое обоснование использования биосорбента для очистки акваторий от загрязнений

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

МАРКЕЛОВА Елена Александровна

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ АКВАТОРИЙ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ

05.23.16 -гидравлика и инженерная гидрология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ФЕВ 2011

Санкт-Петербург - 2011

4854338

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении

«Санкт-Петербургский

высшего профессионального образования государственный политехнический университет»

доктор профессор, Давидович доктор профессор,

Научный руководитель -

Официальные оппоненты -

технических Гиргидов

наук, Артур

технических наук, Лаптев Николай

Николаевич

кандидат технических наук, доцент Романов Михаил Васильевич

Ведущая организация -

Всероссийский исследовательский гидротехники

Научно-институт

Защита состоится 3 марта 2011 г. в 14 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.229.17 в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул. д. 29, Гидрокорпус-2, аудитория 411.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» Автореферат разослан января 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Сидоренко Г.И.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Аварии, связанные с разливом нефти и нефтепродуктов как на суше, так и в акваториях, происходят регулярно и повсеместно.

Существуют различные способы сбора и утилизации аварийных разливов нефти в акваториях, отличающиеся друг от друга по методу действия и качеству сбора.

Боновые заграждения и нефтесборщики являются первичным средством механической очистки акваторий и предназначены для ликвидации толстых нефтяных пленок и сгустков вязких нефтепродуктов. После механической очистки акваторий необходимо проводить мероприятия по более тщательной очистке другими средствами. Для этого используются диспергенты, представляющие собой химические вещества, способные растворять нефтяную пленку и биосорбенты, представляющие собой сообщество штаммов микроорганизмов-биодеструкторов, покрытых специальной оболочкой и закрепленных на носителе (вспененный кварцевый песок), который придает биосорбенту повышенные флотационные свойства. Наличие носителя уменьшает активную поверхность агрегатов микрофлоры, содержащих микроорганизмы-биодеструкторы, которая определяет их интенсивность переработки нефти. Кроме того, оставаясь на поверхности акватории, частицы носителя, насыщенные нефтью, представляют собой опасность для водной фауны.

На движение частиц биосорбента в водной среде после их взаимодействия с нефтяной пленкой оказывает влияние характеристики акватории, такие как: метеорологическая обстановка водного бассейна, соленость и температура воды, наличие течений и т.д.

Для того чтобы создать и развить технологию эффективного применения биосорбентов при ликвидации аварийных нефтяных разливов, необходимо разработать методику комплексной оценки этих характеристик, влияющих на^ скорость движения частиц биосорбента в водной среде при биодеструкции

нефтяной пленки. Вышеизложенное определяет актуальность диссертационной работы.

Цель исследования- методика эффективного использования биосорбента без носителя, базирующаяся на учете гидравлических характеристиках взаимодействия биосорбента с водной средой в процессе удаления нефтепродуктов с поверхности акватории и их биодеструкции. Для достижения этой цели решены следующие задачи:

1. Экспериментальное изучение влияния характеристик биосорбента (фракционного состава, времени намокания, скорости естественного разрушения (деградации) биосорбента) и температурно-соленосного режима водной среды на время и глубину осаждения и всплытия биосорбента в процессе переработки нефтепродуктов микроорганизмами.

2. Описание осаждения и всплытия частиц биосорбента как стохастического процесса, формулировка математической модели в виде дифференциальных уравнений.

3. Анализ результатов численного решения системы дифференциальных уравнений с целью определения значимости основных факторов, влияющих на процесс биодеструкции.

4. Разработка практических рекомендаций по использованию биосорбента в условиях конкретной акватории.

Объект исследования.

В качестве объекта исследований был выбран биосорбент, не закрепленный на носителе, и содержащий штаммы микроорганизмов-биодеструкторов нефти: Candida, Fusarium sp., Rhodococcus, Pseudomonas, Bacillus и др.

Методика исследования. Основной задачей при проведении физического эксперимента было определение основных характеристик окружающей биосорбент водной среды, влияющих на его поведение в процессе взаимодействия с нефтяной пленкой. При проведении исследований проводилось планирование эксперимента. С учетом этого за основу были взяты

такие характеристики среды, как соленость и температура воды, наличие турбулентности в водной среде, а также фракционный состав исследуемого материала.

Выполнен статистический анализ результатов физического экспериментального исследования.

При численном моделировании процесса биодеструкции в модели использовались экспериментальные данные по осаждению и всплытию частиц в статических условиях.

Экспериментальные исследования и численное моделирование проводилось в лаборатории МВТС СПбГПУ г.Санкт-Петербург и Laboratory of Hydraulic Research, Division of Engineering and Policy for Cold Regional Environment, Hokkaido University, Япония.

Научная новизна работы заключается в:

- предложении использовать гидравлические характеристики процесса осаждения и всплытия биосорбента при его взаимодействии с нефтяной пленкой в целях экономичного расхода;

- экспериментальном определении зависимости указанных гидравлических характеристик от солености и температуры воды;

- стохастизации процесса движения биосорбента в водной среде и формулировка его математической модели;

- установлении обобщенных зависимостей времени биодеструкции от характеристик водной среды.

Практическая ценность заключается в разработанной технологии эффективного использования биосорбента для сбора нефтяных разливов на воде. Ценными с практической точки зрения являются результаты эксперимента по определению влияния температурного и соленосного режимов водной среды на скорость движения биосорбента, как основных факторов, влияющих на эффективность биодеструкции нефтяной пленки.

Реализация результатов работы. Разработанная технология эффективного применения биосорбентов для удаления нефтяных загрязнений с

поверхности акваторий, а также рекомендации диссертации могут быть учтены при производстве нефтеокисляющих биосорбентов и при прогнозировании ликвидации аварийных разливов нефти.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертации доложены на конференции "Молодые ученые - промышленности северо-западного региона-2005", «Экобалтика 2006», "Молодые ученые -промышленности северо-западного региона-2006", а также на международных семинарах, проводимых в International Science and Technology Center (ISCT)-2006 (Япония).

Публикации. По материалам диссертационной работы имеется 6 публикаций, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 97 страницах текста, содержит 3 таблицы, 26 рисунков, 6 приложений, библиография включает 59 наименований. На защиту выносятся:

- Предложение исключить из состава биосорбента инертный носитель и использовать гидравлические характеристики процесса осаждения и всплытия биосорбента при его взаимодействии с нефтяной пленкой и экспериментальные данные о гидравлических характеристиках биосорбента.

- Математическая модель и соответствующая ей система дифференциальных уравнений.

- Зависимость времени биодеструкции от дефицитной загрузки биосорбента.

- Рекомендации по расчету дефицитной загрузки биосорбента при различных характеристиках акватории.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы и выбор объекта исследований, формулируются цели и задачи исследований, обоснована методика исследований объекта, а также приведены сведения о структуре и объеме диссертационной работы.

В первой главе рассматриваются существующие проблемы, средства и методы ликвидации аварийных нефтяных разливов на поверхности воды и устанавливаются основные направления дальнейшего исследования, а также рассматриваются существующие модели описания движения частицы в статических и динамических условиях водной среды.

Изучением микрофлоры, способной деструктурировать нефтепродукты, занимались Копытина C.B. Цупрун K.M., Бирюков В.В., Битеева М.Б., Щебдыкин И.Н., Майкл Магот и Дж. Кибан.

Однако, в перечисленных выше исследованиях нефтеразрушающей микрофлоры, биосорбенты всегда рассматривались только как биологическая субстанция и изучение движения частиц биосорбента в водной среде с позиций механики жидкости, учитывающей живую природу нефтеразлагающего компонента, не проводилось. Никакой информации по влиянию вышеперечисленных факторов на процесс биодеструкции нефти в доступной литературе не обнаружено.

Процесс движения частиц биосорбента можно рассматривать как осаждения и всплытия отдельных одиночных частиц в покоящейся воде.

Наиболее общепринятым средством описания движения взвешенных частиц, как в покоящейся жидкости, так и в турбулентном потоке, является использование понятия гидравлической крупности, которая представляет собой скорость падения отдельной частицы в достаточно большом объеме жидкости под действием силы тяжести. Эта характеристика определяется экспериментально для каждого размера и материала взвешенной частицы и для определенных плотности и вязкости жидкости.

Гидравлическая крупность зависит от относительной плотности частицы, ее размера и формы. Следует иметь ввиду, что под плотностью вещества не следует понимать плотность материала, из которого она сделана, т.к. частица может иметь поры, заполненные воздухом.

В случае биосорбента, когда в процессе переработки нефтепродуктов образуется пузырек СО2 , плотность частицы вместе с пузырьком оказывается меньше плотности воды. При этом относительная плотность становится отрицательной, частица с пузырьком всплывает; скорость их всплытия будем называть «отрицательной гидравлической крупностью».

Одной из задач исследований автора является экспериментальное определение средней гидравлической крупности частицы биосорбента, захватившей нефтепродукт с поверхности воды (скорость осаждения) и отрицательной гидравлической крупности частицы с пузырьком газа (скорости всплытия).

Движение отдельной частицы в турбулентном потоке существенно сложнее, чем в покоящейся жидкости. Обстоятельный анализ движения малой твердой частицы, взвешенной в турбулентном потоке, выполнен Ченом. Изучение этого процесса далее развивается в работах Хинце, Корсина и Ламли, которые освещены в монографии Coy, наряду с работами других исследователей.

Хаотический перенос частиц биосорбента с пульсационными скоростями в турбулентном потоке накладывается на процесс осаждения/всплытия под действием силы тяжести. Этот суммарный процесс и определяет те возможности, которые следует учитывать для более экономного использования биосорбента.

Во второй главе излагаются методика и анализ результатов проведенных экспериментов по определению влияния температурного и соленосного режимов среды на скорость движения частиц биосорбента в водной среде в зависимости от фракции исследуемого материала.

Эксперимент проводился на специально сконструированной седиментациоиной установке на кафедре МВТС СПбГПУ. Экспериментальная установка представляла собой 2 стеклянные цилиндрические колонки, по 2,8 метра в высоту каждая. Установка заполнялась водой с определенной программой исследований соленостью. После этого проводилось термостатирование установки на 5, 10 и 20 °С.

После создания в объеме установки нефтяной пленки на водной поверхности, а также различных температурно-соленосных режимов воды, проводились опыты по осаждению-всплытию каждой исследуемой фракции частиц активной микрофлоры биосорбента. Замерялось: время и длина осаждения частицы, время и длина всплывания частиц. Время замерялось секундомером, точность времени осаждения оценивалась в 0,5 сек.

Рис.1. Седиментационная экспериментальная установка

Время остановки частицы составляло от 0,1 до 3 секунд и из расчетов скорости осаждения и всплытия исключалось. Время нахождения всплывших частиц на свободной поверхности принималось равным только времени вторичного насыщения нефтью, которое по предварительным оценкам было

значительно меньше времени осаждения и всплытия, т.к. для всплывших частиц не требуется времени для их намокания.

Разброс значений скорости осаждения 1У0 и всплытия 1Уе сильно зависит от размеров частиц даже в пределах каждой фракции, степени их насыщенности микрофлорой, количеством захваченной на поверхности нефти и скорости ее переработки. Поэтому измеренные с погрешностью 2% значения скорости для одной частицы для совокупности частиц, относящихся к одной фракции, имеют разброс во много раз превосходящий погрешность 2%. Этот разброс предопределил невозможность использования детерминированных методов описания движения частиц биосорбента и необходимость стохастизации процесса осаждения/всплытия и переход к его статистическому описанию. Статистические данные, собранные в результате проведенных экспериментов, позволили исследовать закономерности изменения скорости осаждения и всплытия частиц в зависимости от различных комбинаций «температура-соленость» и послужили исходной информацией для численного моделирования изменения концентрации биосорбента в турбулентном потоке.

В таблице 1 приведен пример обработки результатов с указанием величины разброса.

_Таблица 1

Фракция, мм Температура, "С Соленость, %о Средняя скорость осаждения, ем/сек Средняя скорость всплытия, см/сек

0,5<с1<1,0 20 0 0,77±3% 0,84±12%

10 0,97±5% 0,39±3%

20 1,04±25% 0,37±3%

40 0,75±2% Не всплывают

Эксперименты по осаждению и всплытию проводились для 3 фракций (0,25<с1<0,5 мм; 0,5<с1<1,0 мм и 1,0<с1<2,0 мм), 3 температур (5, 10 и 20 °С) и 4 соленостей (0%о, 10%о, 20%о и 40%«).

Как известно, низкие температуры для частиц биосорбента являются стрессовым фактором. Так, при низких температурах частицы всех фракций не всплывают уже при 10%о солености. При солености 20%о частицы всплывают

только при температуре воды 20 °С. А в условиях 40%о солености частицы не всплывают при любых температурах. Это говорит о том, что соленость окружающей водной среды является ограничивающим фактором при использовании эффекта многократного цикла осаждения и всплытия частиц биосорбента.

В третьей главе формулируется стохастическая модель, описывающая осаждение и всплытие биосорбента, параметрами которой являются гидравлические характеристики этого процесса, измеренные на экспериментальной установке.

В настоящее время разработана модель второго уровня стохастизации, используя которую возможно описать процесс распространения частиц такого вещества, как биосорбент, учитывающая как их самостоятельное, не связанное с переносом водной средой, движение, так и турбулентную диффузию. Из-за того, что в рамках этой модели скорость рассеивающихся частиц имеет конечную величину, она называется моделью диффузии с конечной скоростью (ДКС).

Впервые модель второго уровня стохастизации была рассмотрена в 1926 году В.А.Фоком для описания диффузии фотонов на кристаллической решетке. Применительно к турбулентной диффузии эту модель впервые применили Е.С. Ляпин (1948), A.C. Монин (1955), А.Д. Гиргидов (1973). Преимуществами модели ДКС явились объективные физические характеристики среды и диффундирующих частиц вещества, входящие в качестве параметров в систему дифференциальных уравнений модели ДКС.

В настоящей работе горизонтальную конвекцию из рассмотрения исключаем, рассматриваем одномерную модель рассеивания агрегатов микрофлоры в вертикальном направлении под влиянием двух факторов:

1. осаждения и всплытия за счет биохимического разложения нефти;

2. переноса с пульсационными скоростями, т.е. турбулентной диффузией.

Для формулировки модели ДКС введем следующие допущения:

1. Скорость осаждения 1¥0 и всплытия IVв агрегатов микрофлоры постоянна. Процесс биодеструкции носит стохастический характер, в результате чего частица в случайный момент времени может изменить свое направление движения, т.е. начать всплывать. При всплывании частицы имеют постоянную скорость \УВ и всегда достигают свободной поверхности. На свободной поверхности они за короткий промежуток времени (пренебрежимо малый по сравнению со временем осаждения и всплытия) снова насыщаются нефтью и начинают осаждаться.

2. Расчетные значения 1¥0 и и характерное время осаждения/всплытия определяется на основе экспериментальных материалов, приведенных в главе 2.

3. В турбулентном потоке на процесс осаждения и всплытия частицы накладывается перенос хаотически движущимися объемами воды, в которых они содержаться, т.е. перенос вверх и вниз с вертикальными пульсациями скорости и2.

4. Вертикальная пульсационная скорость жидкого объема, переносящего частицу биосорбента постоянна, дискретно изменяется случайным образом, принимая два характерных (положительных и отрицательных) значения, которые равны по абсолютной величине стандарту вертикальной пульсационной скорости:

Расчетный период вертикальных пульсаций скорости определяется с помощью энергетического спектра.

В соответствии с этими допущениями примем следующую модель ДКС: частицы подразделяются на четыре сорта, концентрацию каждого из которых обозначимЗу, /=1, 2, 3 ,4. Очевидно, что физическая концентрация агрегатов

4

микрофлоры = • Частицы 1-го сорта осаждаются со скоростью \¥0 и

н

поднимаются вверх за счет вертикальных пульсаций скорости -и]. Частицы 2-

го сорта осаждаются со скоростью 1Гп и дополнительно опускаются с вертикальной пульсацией скорости и"г . Частицы 3-го сорта всплывают со скоростью -\У„ и дополнительно поднимаются со скоростью -и,. Частицы 4-го сорта всплывают со скоростью - IVп и опускаются с пульсационной скоростью и].

Таким образом, частицы каждого сорта движутся со следующими возможными скоростями (начало координат расположено на свободной поверхности, а ось Ъ направлена вниз):

и{2) =1У0+и"2; (1)

Исходя из закона сохранения массы и учитывая уравнение несжимаемости жидкости, уравнение изменения концентрации частиц в турбулентном потоке имеет вид:

дЭ, (0 д&,, ^ _ . —'- + и —= > со„9, - а9, (2)

д.( ' дг Я * ' ' ' ( )

где -концентрация 1-го сорта частиц; и\п -скорость осаждения (всплытия) частиц биосорбента; о>1? -частота перехода ]-го сорта частиц в ьый; а -постоянная деградации частиц биосорбента.

®п щ2 <о,з цЛ ¡-(2шм+(0т) сот О О

ш21 со„ ы2, (024 уш41 0342 со4, (Оы)

сот -(2сам+ат) О О

сом ыи) -(2со{с)+сот) ш17)

сом й),г) -(2®м+ш(П)

(3)

здесь нули в правой верхней части матрицы означают, что всплывающие частицы всегда достигают свободной поверхности и переходят в осаждающиеся только на свободной поверхности.

Для системы уравнений (2), которая представляет собой систему гиперболических уравнений первого порядка, сформулируем задачу Коши: решение ищем в полуполосе (Г>0, 0<г<1г)

-И

Рис.2. Граничные условия

Начальные условия:

При 1=0 5„32,3з,34= О

Граничные условия на свободной поверхности:

1. При О <КТ

5, - 9° + 9[ -

г \

уТ0

и(3|Л+«<4)Л

; 92 - + Ъ - 9"/2

Ч^о У

»(3|з3+»,4,.94

где /, —

я*т . ( я*< --вт -

2 Г„ Г„

2Г„

1 + соэ

о У

т

'о

2.

При (> Т

для крупных фракций биосорбента; для мелких фракций биосорбента;

,9 =19 _.11 / ^з + "г 4

2Ж„

(4)

(5)

Граничные условия на дне определяем, исходя из двух крайних случаев взаимодействия частиц биосорбента с дном:

1. условие полного отражения частиц дном (гладкое каменистое дно без растительности), тогда

Л=Л =

2

(6)

2. условие полного поглощения частиц донной поверхностью (шероховатое, покрытое растительностью дно) при ? > 0 имеем:

(7)

$3=94=0.

Для верификации модели на экспериментальной установке было измерено время полной биодеструкции нефтяной пленки, образованной 3 мл нефтепродукта. Биодеструкция считалась полной (98%), если на поверхности оставалась лишь радужная пленка. Это время оценивалось в опытах с различными фракциями и находилось в пределах 20-30 мин.

На математической модели это время рассчитывалось в предположении, что турбулентность отсутствует. Расчеты показали, что вычисленное время полной биодеструкции (до 98%) укладывается в диапазон значений времени, определенного экспериментально и составляет 25 мин.

Представим расчетные уравнения в безразмерном виде. Для этого выберем в качестве масштаба времени характерное время осаждения Тос, в качестве линейного масштаба глубину водоема h. Кроме того, для упрощения положим,

что W0 и IV,, равны W. При этом безразмерное время т = , безразмерная

координата Ç = —, относительная пульсационная скорость и' = —. Принимая h W

во внимание, что со' = представим уравнение (1) в следующем виде:

39, WT,n. дт h

w

ôt h W

^-У ад-

aç '

<33, \¥Т(Л и}д9, Л о

——— 1--—-= > аи9>

дт h { W ÔÇ fjl' J

дт h { fVjdÇ " '

(8)

где матрица a., имеет вид:

f-(2-a)

a 0 0

-(2-a) 0 0

1 -a a

1 a -a

0)

, где a = —-со

(9)

Обозначим безразмерный параметр как уу', который представляет

к

собой безразмерную гидравлическую крупность и является основным параметром, определяющим процесс осаждения/всплытия.

В связи с этим, целесообразно ввести следующую классификацию:

-при Ь<к водоем будем называть глубоким. В процессе биодеструкции дно не оказывает влияния на этот процесс.

-при Ь>Н водоем называется мелким. Влияние дна существенно и по характеру его взаимодействия с частицами биосорбента мелкие водоемы можно подразделить на:

• водоемы А с отражающим дном, как правило, дно с чистым каменистым песком или галькой. Частицы биосорбента, попавшие на такое дно и достигшие (находясь на дне) положительной плавучести имеют возможность всплывать и, достигнув свободной поверхности, продолжают деструктурировать нефтяную пленку;

• водоемы В с поглощающим дном (имеющим растительный покров). Частицы, попавшие на такое дно, не имеют возможности всплыть, чему препятствуют особенности дна.

Далее приводится разностная схема для численной реализации системы уравнений (1). Вычисления делались в ортогональной системе координат, по явной схеме; устойчивость решения обеспечивалось ограничением шага по

времени условием Куранта-Фридрихса-Леви: Аг:

094)/+' =094)Г' +

-(-2-а)*($,)/ -а*(9г)\

*Дт

и/*(1+и'У

АС

*Ат (Ю)

у} .^СШ-М + +(&2У1 +а*(83); -а*(&4)1

*Д г

* Дг

В четвертой главе приводятся результаты численного моделирования, задачей которого являлось определение времени биодеструкции нефти 1ш1 на свободной поверхности в зависимости от гидравлических характеристик частиц биосорбента, глубины водоема и его донной поверхности и пульсационных скоростей турбулентного потока.

Все расчеты выполнялись по следующей схеме. В начальный момент времени на поверхность подавалась расчетная масса т,-,с биосорбента, составляющая определенную (задаваемую) часть от массы А/& биосорбента, необходимого для полной биодеструкции нефтепродукта м°„ . В течение времени 1=Та, происходит насыщение биосорбента нефтью, поступление биосорбента в толщу воды по упрощенной схеме равномерного распределению по интервалу 0<кТ„. В результате расчетов вычислялось время 1с„и, в течение которого 98% нефтяной пленки удалялось с поверхности при дефицитной

загрузке биосорбента .

Рис.3. Схема определения дефицитной загрузки биосорбента

Чтобы качественно охарактеризовать влияние параметров водоема приведем следующие эпюры распределения частиц биосорбента по глубине, которые являются качественным описанием влияния глубины водоема и его донной поверхности. Данные эпюры построены для дефицитной загрузки

^ = 0,4 (рис.4).

Здесь w' определяется соотношением между глубиной, на которую опускаются частицы биосорбента L, и глубиной водоема h. В начале процесса биодеструкции (step 500) влияние дна не ощущается и распределение концентрации одинаковое. В случае глубокого водоема (рис.4) после завершения процесса биодеструкции (step 2000 и больше) формируется

глубина

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.S 0.6 0.7 0.80 at 0.2 0 3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.1 02 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80 01 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

step 500

step 1000

step 5000

Рис.4. Пример распределения концентрации частиц по глубине при относительной гидравлической крупности п'=0,5 и относительной пульсационной скорости и'=0,2.

устойчивое, не зависящее от времени, распределение концентрации по глубине. С увеличением глубины концентрация стремится к 0. Суммарная масса частиц, участвующих в процессе биодеструкции, остается постоянной со временем, что отражается в сохранении постоянной площади эпюры распределения концентрации.

В случае мелкого водоема (Ь>И) значительное влияние на распределение концентрации оказывает состояние донной поверхности (рис.5-6).

глубина

» г........•.................*.......-.............................................................

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 10 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.3 3 0 0.8 1.0 1.2 U 1.6 1.8 2.0 0 0-5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

step 500

Мер 2000

Рис.5 Пример распределения концентрации частиц по глубине при относительной гидравлической крупности >у'=2,0 и относительной пульсационной скорости и*=0,2 при

отражающем дне.

и

О 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 0.5 1.0 1.5 10 2.5 3.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 О (И (1.2 аЭ 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 «ер 500 «ер 1000 ||ер 2000 .Сер 5(100

киицсш ршим

Рис.6. Пример распределения концентрации частиц по глубине при относительной гидравлической крупности ш-2,0 и относительной пульсационной скорости и-0,2 при

поглощающем дне.

Далее рассматривается влияние турбулентности на процесс биодеструкции нефти. При биодеструкции нефтяного пятна биосорбентами важную роль играют параметры окружающей водной среды. Одним из таких параметров является наличие и величина пульсационных скоростей турбулентного потока. В ходе моделирования были выявлены зависимости времени биодеструкции нефтяного пятна от величины пульсаций (рис.7-8). На рис.7 представлена

зависимость времени биодеструкции при дефицитной загрузке -^- = 0,4

М...

относительных пульсационных скоростей водной среды.

= зп н ь

2,8-

2,2-

при №-0.5 при 1

при №-'=2.0 и отражающем дне

0,2

0,6 0,8 от носительная скорость пульсапий, Г/ЛУ

Рис.7. Влияние относительной пульсационной скорости на время биодеструкции

нефтяного пятна.

Как видно из графика, с увеличением скорости турбулентного потока и глубины водоема в (\у-0,5) время на биодеструкцию увеличивается на 30% относительно неглубокого водоема (\у-2) со спокойной водой и на 40% при наличии пульсаций в неглубоком водоеме. На рис.8 представлена зависимость времени биодеструкции нефтяного пятна от величин пульсаций при

дефицитной загрузке = 0,2 и различной глубине водоема.

М6с

Как видно из графика (рис.8), с уменьшением величины дефицитной загрузки до 0,2 и увеличением глубины водоема время на биодеструкциго нефтяной пленки увеличилось в 3,7 раза. При мелком водоеме влияние относительных пульсаций несущественно.

г 7п

6,5 65,55

4,54 3.5

* при у/=0.5

- при ч.-1=1

- при №'=2 и отражающем дне

0,6 0,8 относительная скорость пульсаций, ГГ ЛУ

Рис.8. Влияние относительной пульсационной скорости и дефицитной загрузки 0,2 на время биодеструкции нефтяного пятна.

На основании вышеприведенного анализа оказалось возможным представить результаты расчетов в форме, позволяющей выполнять практические расчеты, для установления снижения нормы подачи биосорбента в зависимости от времени требуемого для очистки акватории при фиксированном количестве нефти на свободной поверхности.

В соответствии с принятой моделью представим следующую таблицу

значений IV-

и Ь = [см] для каждой фракции:

для фракции l,0<d<2,0 мм Таблица 2

^-С^леность, %• Температура, 0 10 20 40

5 W=0,73; ¿=40 - - -

10 W=0,81;L=54 Г=0,63;/.=16 - -

20 Ж=0,89; ¿=75 W=l,03; ¿=19 ИМ),93; ¿=18 -

Знак «-» в таблицах означает, что частицы в процессе биодеструкции не всплывают и цикл «осаждение и всплытие» не реализуется.

Пример расчета:

Пусть на поверхности водоема разлито Л/ нп нефтепродукта. Для единовременного ее удаления необходима масса Mgc биосорбента. Для удаления нефтяной пленки будем использовать биосорбент с преимущественным содержанием частиц размером l,0<d<2,0 мм. Состояние водной среды: 10°С, 0%о. Глубина водоема 1м. Величина вертикальных пульсаций 0,15 см/сек. Время намокания частиц в нефти То 30 сек. Время, определяемое для очистки водоема, tend 60 сек. Используя приведенные выше значения осредненных значений гидравлической крупности и глубины осаждения частиц биосорбента, найдем относительную гидравлическую крупность: wt=(L/h)=0,5; и относительную пульсационную скорость: u'=(Uz/W)=0,2. Так как дно находится глубоко, влиянием состояния донной поверхности пренебрегаем. Используя приведенную ниже номограмму (рис.6),

находим ту дефицитную загрузку биосорбента , при которой возможно

МС,с

удаление 98% нефтепродукта Mfm за задаваемое время /„„/.

Рис. 9. Расчетная номограмма для определения дефицитной загрузки биосорбента.

Используя кривую для \у'=0,5, находим, что будет равна 0,4. Это

М6с

означает, что при заданных условиях возможно сокращение массы загружаемого на нефтяную пленку биосорбента тВс до 40% от Мбс,- Как видно

из приведенной выше номограммы видно, что значение равное 0,4

М6с

приемлемо для любой глубины и состояния донной поверхности водоема.

Необходимо добавить, что расчеты проведены при условии, что время полной биодеструкции нефти, насыщаемой биосорбент, соизмеримо со временем цикла осаждения/всплытия так, что при повторном намокании частицы биосорбента насыщаются нефтепродуктом также интенсивно, как и при первичном. В зависимости от типа биосорбента время биодеструкции может во много раз превосходить время цикла осаждения/всплытия. Основные результаты и выводы:

- Получено подтверждение существования многократного цикла осаждения/всплытия и повторного насыщения нефтью на свободной поверхности частицами биосорбента, не закрепленного на носителе.

- Экспериментально исследованы зависимости глубины и времени осаждения/всплытия от:

= температурно-соленосного режима водной среды; = фракционного состава биосорбента, которые явились основой для формулировки стохастической модели процесса биодеструкции.

- Адаптирована модель диффузии с конечной скоростью для математического описания процесса биодеструкции с учетом осаждения/всплытия частиц биосорбента.

- Результаты численного решения системы дифференциальных уравнений модели ДКС позволили установить время удаления нефтяной пленки с поверхности воды в зависимости от дефицита загрузки для различных сочетаний собственных гидравлических характеристик биосорбента, турбулентности окружающей водной среды и состояния донной поверхности.

- Для практических расчетов рекомендуется связь между временем полной биодеструкции и дефицитной загрузкой для различных фракций частиц биосорбента и температурно-соленосных режимов.

- Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что предложение использовать эффект многократного цикла осаждения/всплытия частиц биосорбента в процессе биодеструкции нефтяной пленки может обеспечить существенную экономию биосорбента.

Список работ, опубликованных но теме диссертации

1. Максимова Е.А. Применение новых материалов для очистки вод от нефтепродуктов //Международные научные чтения "Белые ночи-2003".- 2003,-СПб.: Изд-во СПбГЛТА, 2003. С. 203-205.

2. Максимова Е.А. Использование биосорбентов для борьбы с нефтяными разливами //Материалы XXXII недели науки СП6ГПУ.-2004.- СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. С. 183-184.

3. Максимова Е.А. Моделирование движения нефтеокисляющих сорбентов в водной среде //Материалы XXXIII недели науки СПбГПУ.-2004.-СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. С. 198.

4. Максимова Е.А. Моделирование движения нефтеокисляющих сорбентов в водной среде. //Материалы семинаров Политехнического симпозиума "Молодые ученые - промышленности северо-западного региона".-2004.-СП6.: Изд-во СПбГПУ, 2004. С. 166.

5. Маркелова Е.А. Экспериментальное исследование процесса биодеструкции нефтяных загрязнений водной среды // Научно-

технические ведомости СПбГПУ. - 2010. - №5 (108). - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. С. 154-155.

6. Маркелова Е.А. «Экспериментальное исследование

гидравлических характеристик биосорбента для удаления нефтяной пленки с поверхности воды» // Вестник гражданских инженеров.-2010.-№4-СПб.: Изд-во СПбГАСУ, 2010. С. 132-133.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 19.01.2011. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 7028Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812)550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

I. Общая часть.

1.1 Источники поступления нефти в водную среду и борьба с последствиями нефтяных загрязнений.

1.2 Анализ нефтесборного оборудования и его применения.

1.2.1. Боны.

1.2.2. Скиммеры.

1.2.3. Диспергенты.

1.3 Применение биосорбентов для ликвидации нефтяных загрязнений на воде

1.3.1. Состав, форма, вид и происхождение современных биосорбентов.

1.3.2. Способы производства и применения биосорбентов.

1.4 Обзор методов моделирования движения частиц в водной среде.

1.4.1. Осаждение одиночной частицы покоящейся жидкости.

1.4.2. Движение взвешенной частицы в турбулентном потоке.

Выводы и постановка задачи.

II. Экспериментальная часть. Физический эксперимент.

2.1 Изучение движения биосорбента в водной среде.

2.2 Установка для проведения физических экспериментальных исследований.

2.3 Подготовка исследуемых материалов к эксперименту.

2.3.1. Подготовка нефтепродуктов.

2.3.2. Подготовка биосорбента.

2.3.3. Точность измерений.

2.4 Анализ экспериментальных данных.

2.5 Схемы намокания биосорбента в нефти.

Выводы из результатов физических экспериментов.

III. Теоретическая часть.

3.1 Общие положения о моделировании процесса движения биосорбента. .'.

3.1.1. Модель ДКС для частиц биосорбента.

3.1.2. Вывод уравнений ДКС.

3.1.3. Задача Коши для системы уравнений ДКС.

3.1.4. Представление расчетных уравнений в безразмерном виде.

3.2 Численное моделирование процесса биодеструкции нефти.

Выводы по теоретической части.

IV. Численный эксперимент.

4.1 Описание результатов решения задачи биодеструкции нефти методом численного моделирования.

4.1.1. Распределение частиц биосорбента в объеме в процессе биодеструкции нефти.

4.1.2. Влияние турбулентности на процесс биодеструкции нефти.

4.2 Влияние дефицита загрузки на время биодеструкции нефтяного пятна.

Актуальность темы. При сложившейся экономической ситуации в России нефтегазовая промышленность является одним из основополагающих ресурсов экономического роста и развития. Основное число ресурсонесущих регионов располагается на значительных расстояниях от потребителя. Одним из необходимых условий эффективного использования этих ресурсов является интенсивный режим их транспортировки до мест переработки и непосредственного потребления. В то же время транспортная отрасль претерпевает ряд негативных изменений, касающихся устаревания и изношенности парка. Результатом этого является множество аварий, связанных с разливом нефти и нефтепродуктов. Широкая распространенность утечки нефтепродуктов в водную среду и их высокая токсичность представляют особую опасность для хозяйственного водопотребления, нормального функционирования водных биоценозов и общего состояния водной окружающей среды. Существующие способы ликвидации нефтяных загрязнений акватории имеют широкий спектр по методу действия и качеству сбора нефти. С целью локализации возможных зон разлива, ограждения отдельных районов и предотвращения растекания и перемещения плавающей нефти широко применяются различные типы боновых заграждений. Применяя их в качестве заградительного средства в первые часы после нефтяного разлива, возможно собрать толстые пленки нефти с последующим восстановлением бонов и утилизацией нефтепродукта. Для вспомогательных операций по ликвидации разливов часто используют легкие боны абсорбирующего типа, состоящие из полиэтиленовой сетки, заполненной синтетическим сорбентом. Однако боновым заграждениям присущ ряд недостатков, иногда сильно ограничивающих их применение при эксплуатации, в частности: эффективны только при малых скоростях течения и ветра;

• эффективны при большой толщине нефтяной пленки;

• несут значительные эксплуатационные затраты.

Одновременно с боновыми заграждениями используют плавучие механические средства сбора для очистки акватории. Но с увеличением площади нефтяного пятна его толщина уменьшается и при достижении толщины пленки 0,1 мм использование механических средств сбора нецелесообразно. Такая пленка не подлежит утилизации, возможно только ее уничтожение.

Среди способов ликвидации нефтяных пленок на воде одним из перспективных, экологичных и интенсивно развивающихся в настоящее время является их обработка нефтеокисляющими биосорбентами, представляющими собой сообщество штаммов микроорганизмов-биодеструкторов, покрытых питательной специальной оболочкой и закрепленных на носителях, придающих биосорбенту повышенные флотационные свойства. На данный момент химизм процесса биодеструкции (разрушения с помощью микрофлоры) нефтепродуктов в водной среде частицами биосорбента изучен относительно хорошо, однако нет никаких данных по влиянию гидродинамических параметров водной среды на этот процесс, и как следствие этого невозможна выработка методики эффективного применения биосорбентов при различных состояниях окружающей водной среды.

Технология изготовления биосорбента для нефтеудаления в настоящее время состоит в следующем: на инертный носитель, обеспечивающий плавучесть, закрепляются агрегаты активной микрофлоры. В результате микрофлора, находясь на свободной поверхности, удаляет нефтяную пленку. При этом требуемое количество микрофлоры зависит от того количества нефтепродукта, которое должно быть удалено. Одним из недостатков существующей технологии использования биосорбента является значительное количество инертного носителя, изготовленного из полимерных материалов, остающегося на поверхности акватории и представляющего опасность для морской фауны.

Предварительные эксперименты, проведенные с неприсоединенной к носителю микрофлорой, показали, что возможна более экономичная технология использования биосорбентов. Основным фактором этой технологии является то, что частицы активной микрофлоры, поглотившие нефть, приобретают отрицательную плавучесть и тонут. В процессе переработки нефтепродукта на поверхности частицы образуется пузырек СОг, которой увеличивается в размере и обеспечивает тем самым положительную плавучесть частицы «биосорбент+пузырек СОг». В результате частица всплывает на поверхность, причем ее биохимический потенциал оказывается далеко не исчерпан. На свободной поверхности частица вновь насыщается нефтью и цикл «осаждения/всплытия» повторяется несколько раз либо до полной биодеструкции нефтепродукта на поверхности воды, либо до полной деградации частицы микрофлоры. Такое поведение биосорбента в водной среде инициировало постановку задачи об использовании гидравлических характеристик процесса осаждения/всплытия для экономичного использования биосорбента за счет многократного его взаимодействия с нефтяной пленкой.

Движение частиц биосорбента, зависящее от состояния водной среды, после их взаимодействия с нефтяной пленкой отражается на конечном результате их деятельности-времени биодеструкции нефтяного загрязнения. Состояние водной среды характеризуется рядом факторов: метеорологической обстановкой водного бассейна, соленостью и температурой воды, наличием и скоростью течений и т.д. Для развития технологии эффективного применения биосорбентов при ликвидации нефтяных загрязнений необходимо провести оценку факторов, влияющих на эффективность действия частиц биосорбента в водной среде в процессе биодеструкции нефтяной пленки.

Перспективность и экологическая целесообразность использования активных примесей, в частности биосорбентов, была отмечена проф. А.И.Альхименко. Он оценил предложение соискателя по усовершенствованию технологии сбора загрязняющих веществ с поверхности водоема с помощью таких примесей. На кафедре МВТС СПбГПУ под руководством А.И.Альхименко соискателем была создана экспериментальная установка и разработана методика исследования гидравлических характеристик активной примеси.

Цель исследования- методика эффективного использования биосорбента, базирующаяся на учете гидравлических характеристиках взаимодействия биосорбента с водной средой в процессе удаления нефтепродуктов с поверхности акватории и их биодеструкции.

Для достижения этой цели решаются следующие задачи.

• Экспериментальное изучение влияния на время и глубину осаждения/всплытия биосорбента в процессе переработки нефтепродуктов микроорганизмами следующих факторов: фракционного состава биосорбента; времени намокания биосорбента; температурно-соленосного режима водной среды; скорости естественного разрушения (деградации) биосорбента;

• Стохастизация процесса осаждения/всплытия частиц биосорбента, формулировка математической модели и системы дифференциальных уравнений, описывающих этот процесс.

• Анализ результатов численного решения системы дифференциальных уравнений с целью определения значимости основных факторов, влияющих на процесс биодеструкции.

• Разработка практических рекомендаций по экономичному использованию биосорбента в условиях конкретной акватории.

Объект исследования.

В качестве объекта исследований был выбран биосорбент, не закрепленный на носителе и содержащий штаммы микроорганизмов-биодеструкторов нефти: Candida, Fusarium sp., Rhodococcus, Pseudomonas, Bacillus и др. Как показали теоретические исследования, эти штаммы, в качестве основополагающих, используются в большинстве видов биосорбентов для деструкции нефтяных пленок на воде.

Методика исследования. Основной задачей при планировании экспериментального исследования был учет различных вариантов сочетания основных характеристик окружающей биосорбент водной среды, влияющих на его поведение в процессе взаимодействия с нефтяной пленкой. Поэтому за основу были взяты такие характеристики среды, как соленость и температура воды, наличие турбулентности в водной среде, а также фракционный состав исследуемого материала.

Результаты экспериментального исследования были обработаны с помощью стандартных приемов статистического анализа.

Верификация численной модели, описывающей движение частиц биосорбента в турбулентном потоке, проводилась на основе материалов, полученных в ходе экспериментального исследования.

При численном моделировании процесса биодеструкции в модели использовались экспериментальные данные по осаждению/всплытию частиц в покоящейся воде. Численное решение дифференциальных уравнений выполнялось с помощью устойчивых конечно-разностных схем.

Экспериментальные исследования и численное моделирование проводилось в лаборатории МВТС СПбГПУ г.Санкт-Петербург и Laboratory of Hydraulic Research, Division of Engineering and Policy for Cold Regional Environment, Hokkaido University, Япония.

Научная новизна работы заключается в:

• предложении использовать незакрепленный на носителе биосорбент;

• предложении использования гидравлические характеристики процесса осаждения/всплытия биосорбента при его взаимодействии с нефтяной пленкой в целях его экономичного расхода; экспериментальном определении зависимости гидравлических характеристик биосорбента от солености и температуры воды;

• стохастизации процесса движения биосорбента в водной среде и формулировка его математической модели;

• установлении обобщенных зависимостей времени биодеструкции от характеристик водной среды и разработке методики расчета дефицитной загрузки биосорбента.

Практическая ценность заключается в предложении новой технологии эффективного использования биосорбента для сбора нефтяных разливов на воде. Данная технология может найти применение при разработке нефтетранспортными предприятиями планов ликвидации аварийных разливов нефти, а также при прогнозировании аварий и варианте их ликвидации структурами МЧС. Ценными с практической точки зрения представляются результаты эксперимента по выявлению влияния температурного и соленосного режимов водной среды на скорость движения биосорбента, как основных факторов, влияющих на эффективность биодеструкции нефтяной пленки.

Реализация результатов работы. Разработанная технология эффективного применения биосорбентов для удаления нефтяных загрязнений с поверхности акваторий, а также рекомендации диссертации могут быть учтены при производстве нефтеокисляющих биосорбентов и при прогнозировании ликвидации аварийных разливов нефти.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертации доложены на конференции «Молодые ученые -промышленности северо-западного региона-2005», «Экобалтика 2006», «Молодые ученые - промышленности северо-западного региона-2006», а также на международных семинарах, проводимых в International Science and Technology Center (ISCT)-2006 (Япония).

Публикации. По материалам диссертационной работы имеется 7 публикаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 100 страницах текста, содержит 3 таблицы, 26 рисунков, 6 приложений, библиография включает 55 наименований.

V.Основные результаты и выводы.

• Предложено использовать активные частицы биосорбента, не закрепленных на носителе. Получено подтверждение существования многократного цикла осаждения/всплытия и повторного насыщения нефтью на свободной поверхности не закрепленных на носителе частиц биосорбента.

• Экспериментально исследованы зависимости глубины и времени осаждения/всплытия от: о температурно-соленосного режима водной среды; о фракционного состава биосорбента, которые явились основой для формулировки стохастической модели процесса биодеструкции.

• Адаптирована модель диффузии с конечной скоростью для математического описания процесса биодеструкции с учетом осаждения/всплытия частиц биосорбента.

• Результаты численного решения системы дифференциальных уравнений модели ДКС позволили установить время удаления нефтяной пленки с поверхности воды в зависимости от дефицита загрузки для различных сочетаний собственных гидравлических характеристик биосорбента, турбулентности окружающей водной среды и состояния донной поверхности.

• Для практических расчетов рекомендуется связь между временем полной биодеструкции и дефицитной загрузкой для различных фракций частиц биосорбента и температурно-соленосных режимов.

• Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что предложение использовать не закрепленный на носителе биосорбент и эффект многократного цикла осаждения/всплытия его активных частиц в процессе биодеструкции нефтяной пленки может обеспечить существенную экономию биосорбента.

1. Альберс П. А. Разливы нефти и окружающая среда // Обзор о химическом и биологическом влиянии нефти Симпозиума по нефти. 1990. 12 с.

2. Альхименко А.И. Аварийные разливы нефти в море и борьба с ними. СПб, 2004. 230 с.

3. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей: пер. с англ. / Ф. Т. М. Ньистадт, X. Ван Доп. J1. : Гидрометеоиздат, 1985. 351 с.

4. Березин И.К. Оптимизация природоохранных мероприятий при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов (на примере акватории Санкт-Петербурга): Дис. канд. техн. наук: 25.00.36. СПб, 2005. 166 с.

5. Великанов М.А., Зегжда А.П. Равномерное падение шара в вязкой жидкости. М: Гидрометеоиздат, 1945. 56 с.

6. Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа. СПб: Изд-во СПбГПУ, 2004. 545с.

7. Гиргидов А.Д. Турбулентная диффузия с конечной скоростью. СПб: Изд-во СПбГПУ, 1996. 260 с.

8. Гончаров B.C., Гурянов А.Н., Касимов А. Р. Математическое моделирование многокомпонентной диффузии в реальных системах // Техника машиностроения. 2001. № 4. С. 44^45.

9. Горбис З.Р., Спокойный Ф.Е. Физическая модель и математическое описание процесса движения мелких частиц в турбулентном потоке газовзвеси. ТВТ, 1977. Т. 15. № 2. С. 399-408.

10. Гриценко А.И., Акопова Г.С., Максимов В.М. Экология. Нефть и газ. М.: Наука, 1997. 598 с.

11. Дюнин А.К. Общие дифференциальные уравнения двухфазных потоков. Изв. Сиб. отд. АН СССР, 1961. № 10. С. 43-48.

12. Жукова И.С., Саичев А.И. Локализация сгустков плавучих частиц на поверхности турбулентного потока // Прикладная математика и механика. 2000. Т. 64. Вып. 4. С. 624-630.

13. Зегжда А.П. Падение зерен песка и гравия в стоячей воде // Изв. НИИ Гидротехники. 1934. Т. 12. С. 30-54.

14. Килимник Д.Ю., Дик И.Г., Неессе Т., Павлихин Г.П. Экспериментальное исследование процесса седиментации полидисперсной суспензии: Тез. докл. конф. Экология речных бассейнов. Владимир: ВлГУ, 2002.

15. Кляцкин В. И., Саичев А.И. Статистическая и динамическая локализация плоских волн в хаотических слоистых средах // Успехи физ.наук. 1992. Т. 162. № 3. С. 161-194.

16. Кожевников B.C. Исследование вопросов турбулентной диффузии веществ загрязнения в водоемах // Дисс. канд.техн.наук. Л., 1972.

17. Колдоба A.B., Повещенко Ю.А., Самарская Е.А., Тишкин В.Ф. Методы математического моделирования окружающей среды. М.: Наука, 2000. 254 с.

18. Колесниченко A.B., Маров М.Я. Турбулентность многокомпонентных сред. М.: Наука, 1999. 336 с.

19. Колюжный C.B., Данилович Д.А., Ножевникова А.Н. Анаэробная биологическая очистка сточных вод // Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. Т.29. М.: ВИНИТИ, 1991. 156 с.

20. Копытина C.B. Разработка технологии очистки сточных вод от нефтяных загрязнений с использованием иммобилизованных микроорганизмов-биодеструкторов. Автореф. дис. канд .техн. наук. M., 2000.

21. Копытина C.B., Цупрун K.M., Бирюков В.В., Битеева М.Б., Щебдыкин И.Н. Применение иммобилизованных культур для очистки от нефти и нефтепродуктов // Труды МГАХМ. Вып. 1: Тез. докл. 47 научно-технической конференции. М., 1997. С. 23-24.

22. Крайко А. Н., Стернин JI. Е. К теории течений двухскоростной сплошной среды с твердыми или жидкими частицами . ПММ, 1965. Т. 29. №3. С. 418-429.

23. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений. J1.: Энергия, 1967. 235 с.

24. Лапшев Н. Н. Гидравлика: учебник для вузов по направлению «Строительство» М.: Академия, 2010 . -272 с.

25. Михалев М.А. Теория подобия и размерностей: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. 67 с.

26. Монин A.C., Озмидов Р.В. Океанская турбулентность. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 376 с.

27. Мясников В.П. О динамических уравнениях движения двухкомпонентных систем // ПМТФ. 1967. № 2. С. 58-67.

28. Нельсон-Смит А. Нефть и экология моря. М.: Прогресс, 1997. 302 с.

29. Озмидов Р.В. Диффузия примесей в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 278 с.

30. Озмидов Р.В., Гезенцвей А.Н. Экспериментальное исследование диффузии искуственно вносимых в море примесей // Исследование океанической турбулентности. М.: Наука, 1973. С. 64-78.

31. Пааль Л.Л. Основы методов расчета турбулентной диффузии вещества загрязнения в водотоках // Дисс. д.техн.наук. Таллинн, 1971.

32. Романов М. В. Термодинамический подход для обеспечения устойчивого развития природно-хозяйственных систем. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003.

33. Семанов Г.С. Разливы нефти в море и обеспечение готовности к реагированию на них // Транспортная безопасность и технологии № 2. 2006, С. 5-9.

34. Соболевский К.В. Анализ поведения нефтяных пятен поверхности моря в различных климатических условиях / СПбГПУ Межвузовская научно-техн. конференция. Неделя науки. 2003.

35. Соколов Д.Я. Отстойные бассейны для ирригации и гидростанций. М.: Сельхозгиз, 1945. 444 с.

36. Coy С. Гидродинамика многофазных систем. М.: Мир, 1971. 536 с.

37. Шрайбер А.А., Милютин В.Н., Яценко В.П. Гидромеханика двухкомнонентных потоков с твердым полисперсным веществом. Киев: Паук, думка, 1980. 252с.

38. Федоров М.П., Шилин М.Б., Ролле Н.Н. Экология для гидротехников // Уч. пособие. СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1992. 80 с.

39. Яковлев В.В. Нефть. Газ. Последствия аварийных ситуаций. СПб.: СПбГПУ, 2003.416 с.

40. Akhtar N., Sastry S.K., Mohan P.M. Biosorption of silver ions by processed Aspergillus niger biomass // Biotechnol. Lett., 1995. Vol. 17. № 5. PP. 551556.

41. Balagurusamy E. Numerical methods. New Deli, 2002. 605 p.

42. Donnelan N., Rollan A., McHalle A.P. The effect of electric field simulation on the biosorption of uranium by non-living biomass derived from Kluyverocmyces marxianus IBM3. // Biotechnol. Lett., 1995. Vol. 17, № 4. PP. 439-442.

43. Engl A., Kunz B. Biosorbtion of heavy metals by Saccheromyces cerevisiae: effects of nutrient conditions. // J. Chem. Technol, 1995. Vol. 63, № 3. PP. 257-261.

44. John J. Kibane II, Biotechnological upgrading of petroleum // Petroleum microbiology. AMS Press. Washington, 2005. PP. 239-255.

45. Kaminskii V.A., Dil'man V.V. Nonlocal models of turbulent transfer // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2002. Vol. 36, № 4. PP. 314-318.

46. Liets W. Decontamination of heavy metal polluted solution in presents of the chelation agents NT A and EDTA // Meded. Fac. Landbouwwt. Rijksuniv. Gent., 1992. Vol. 57. № 4f. PP. 1721-1724.

47. Masoliver J., Weiss G.H. Finite velocity diffusion // Eur. J. Phys. 1996. PP. 190-196.<p/l rw / / Us

48. Michel Magot, Indigenous microbial communities in oil fíelas // Petroleum microbiology. AMS Press. Washington, 2005. PP. 21-33.

49. Nielsen P., Teakle I.A.L. Turbulent diffusion of momentum and suspended particles: a finite-mixing-length theory // Physics of Fluids. 2004. Vol. 16. No.7. 7 p.

50. Petroleum microbiology / edited by Bernard Ollivier and Michel Magot, AMS Press.Washington, 2005, 356 p.

51. Pradhan A. A., Levine A.D. Role of extra cellular components in microbial biosorbtion of copper and lead. Water-Soi. Technol., 1993, Vol. 26, № 9-11. PP. 2153-2156.

52. Ralf Rabus, Biodégradation of hydrocarbons under anoxic conditions // Petroleum microbiology. AMS Press.Washington, 2005. PP. 277-297.

53. Roger C. Prince, The microbiology of marine oil spill bioremediation // Petroleum microbiology. AMS Press.Washington, 2005. PP. 317-335.

54. Stephen J. Chapman FORTRAN 90/95 for Scientists and engineers. 1998, 874 p.

55. Stokes G.G. Velocity of a Sphere falling through a viscous liquid // Mathematical physical papers Cambridge, 1901. Vol. 3. PP. 60-72.