Способ водопонижения нефтезагрязненных грунтов
Изобретение относится к инженерным способам защиты окружающей среды и может быть использовано для рекультивации грунтов на заболоченной территории в зоне влияния нефтегазового комплекса. Способ водопонижения нефтезагрязненных грунтов, характеризуется тем, что на поверхности грунта бурят центральный колодец, от которого в радиальном направлении выкапывают траншеи и укладывают в них под уровень грунтовых вод перфорированные трубы, при этом грунтовые воды самостоятельно стекают в центральный колодец, расслаиваются на поверхностный слой нефтепродуктов и воду. Поверхностный слой нефтепродуктов откачивают насосом в накопитель, а воду откачивают на поверхность, подвергают очистке отстаиванием в двухсекционном отстойнике, далее последовательным фильтрованием в коалесцирующей, зернистой и сорбционной загрузке, далее обеззараживают ультрафиолетовым излучением и накапливают в резервуаре чистой воды, после чего очищенную грунтовую воду под напором подают в инфильтрационную нагнетательную скважину, расположенную вблизи источника водоснабжения. Осадок, извлеченный из отстойника, и грунт, извлеченный из колодца и траншей при строительстве, размещают на площадках биодеструкции нефтепродуктов. Технический результат состоит в обеспечении водопонижения и обезвреживания грунтовых вод, обеспечении обезвреживания извлеченных грунтов и осадков и утилизации очищенных грунтовых вод. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к инженерным способам защиты окружающей среды и может быть использовано для рекультивации грунтов на заболоченной территории в зоне влияния нефтегазового комплекса.
Известен способ водопонижения песчаных грунтов, при котором бурят скважины по одной прямой, армируют скважину перфорированной обсадной трубой, на дно скважины наносят слой щебня, опускают в скважину патрубок от насоса и проводят откачку грунтовых вод. Эффективность водопонижения повышают за счет генерации упругих колебаний в диапазоне 60-1500 Гц (Патент РФ 2018562).
Способ не может быть применен для водопонижения и откачки нефтесодержащих вод из-за невозможности их утилизации и обезвреживания.
Наиболее близким техническим решением является послойная откачка грунтовых вод из траншеи насосами со всасывающими и напорными трубами от перфорированных труб с последующим удалением обезвоженных слоев грунта. В каждом обезвоженном слое грунта устраивают траншею, в которую укладывают перфорированную трубу, соединенную со всасывающей трубой насоса (Патент РФ 2357045).
Способ не может быть применен для водопонижения и откачки нефтесодержащих вод из-за невозможности их утилизации и обезвреживания.
Задачей изобретения является водопонижение и откачка нефтесодержащих вод с глубокой их очисткой до нормативного качества и использования для инфильтрационного пополнения запасов вод в источниках водоснабжения.
Поставленная задача решается тем, что в способ водопонижения грунтов, включающий откачку грунтовых вод из перфорированных труб, уложенных в траншеи, послойное удаление обезвоженного грунта и формирование траншей, укладку перфорированных труб и последующую откачку грунтовых вод согласно изобретению обеспечивают радиальный приток грунтовых вод к центральному колодцу, из которого грунтовые воды откачивают на поверхность, подвергают очистке отстаиванием, последовательным фильтрованием в коалесцирующей, зернистой и сорбционной загрузке, обеззараживанию ультрафиолетовым излучением, после чего очищенную грунтовую воду под напором подают в инфильтрационную нагнетательную скважину, расположенную вблизи источника водоснабжения, а извлеченный из отстойника осадок из траншеи и грунт размещают на площадках биодеструкции нефтепродуктов совместно с разрыхлителями, биодобавками, органическими веществами, микроэлементами.
На фигуре представлена технологическая схема реализации способа.
Грунт 1 имеет понижения местности 2. заполненные грунтовой водой, загрязненной нефтепродуктами в результате аварийных ситуаций или в результате технологических утечек водонефтяных жидкостей в зоне влияния нефтеперерабатывающих, нефтехимических и нефтетранспортирующих предприятий.
Загрязненная грунтовая вода за счет фильтрования в грунте естественным путем поступает в водные объекты, загрязняя их. На фигуре в качестве водного объекта показана река 3.
Комплексное сооружение содержит центральный колодец 4, с радиально расположенными перфорированными трубами 5. У дна центрального колодца 4 расположено водозаборное устройство 6, соединенное трубопроводом с насосной станцией 7, соединенной трубопроводом с очистными сооружениями, включающими последовательно соединенные двухсекционный отстойник 8, коалесцирующий фильтр 9, скорый зернистый фильтр 10, сорбционный фильтр 11, лампы 12 ультрафиолетового излучения, резервуар 13 чистой воды.
Центральный колодец 4 оборудован системой удаления нефтепродуктов, состоящей из насоса 14 и накопителя 15. Отстойник 8 и коалесцирующий фильтр 9 оборудованы скиммерами 16 для удаления всплывших нефтепродуктов. Выход реагентного хозяйства 17 соединен со входом скорого фильтра 10.
Система обратной промывки скорого фильтра 10 и сорбционного фильтра 11 состоит из резервуара 13 чистой воды, промывного насоса 18 и центрального колодца 4, который является приемником воды от промывки фильтров 10 и 11. Отстойник 8 оборудован бункером, в котором накапливается осадок. Бункер отстойника 8 соединен с площадкой 19 для биодеструкции нефтепродуктов, на которой сформированы бурты 20. Резервуар 13 чистой воды трубопроводом соединен с насосной станцией 21 и инфильтрационной скважиной 22, расположенной вблизи реки 3.
Способ осуществляется следующим образом. Вблизи предприятий нефтегазового комплекса в течение десятилетий накопились отходы нефтедобычи и нефтепереработки в нефтешламовых амбарах и нефтенакопителях, а также в грунтах и грунтовых водах. Грунтовые воды часто выходят на поверхность, образуя нефтезагрязненные болота. В последнем случае проблема водопонижения усложняется, т.к. извлеченная грунтовая вода должна быть обезврежена и утилизирована.
На поверхности грунта бурят центральный колодец 4, от которого в радиальном направлении выкапывают траншеи и укладывают в них под уровень грунтовых вод перфорированные трубы 5.
Грунтовые воды самостоятельно стекают в центральный колодец 4, расслаиваются на поверхностный слой нефтепродуктов и воду. Поверхностный слой нефтепродуктов откачивают насосом 14 в накопитель 15.
Воду из центрального колодца 4 с помощью водозаборного устройства 6 и насосной станции 7 откачивают на очистку. Первой ступенью является двухсекционный отстойник 8. В первой секции отстойника 8 происходит всплытие крупных капель нефти и их удаление скиммером 16. Во второй секции накапливается очищенная от взвешенных веществ вода. Далее вода проходит очистку в коалесцируюшей загрузке коалесцирующего фильтра 9, где происходит укрупнение капель нефти, их всплытие и удаление скиммером 16. Коалесцирующий материал - гранулы фторопласта.
Тонкая очистка от оставшихся твердых и жидких мелких частиц происходит в зернистом скором фильтре 10, загруженном отечественным фильтрующим активным материалом - силицированным кальцитом. Растворенные органические загрязняющие вещества извлекаются сорбцией на активных углях в сорбционном фильтре 11. Сорбент - активный уголь АГ-3. После обеззараживания ультрафиолетовым излучением лампами 12 вода накапливается в резервуаре чистой воды 13. Качество очищенной грунтовой воды соответствует требованиям для ее использования в системах инфильтрационного пополнения запаса воды в источниках водоснабжения, поэтому воды из резервуара чистой воды 13 насосной станцией 21 закачиваются в нагнетательные скважины 22, из которых вода попадает в грунт, фильтруется, достигает источника водоснабжения - реки 3.
Эта мера является ключевой, поскольку водное законодательство РФ запретило сброс очищенных вод в водные объекты во 2 и 3 поясе санитарной охраны источников водоснабжения, а эти пояса имеют протяженность в десятки и сотни километров.
Обратная промывка фильтров 10 и 11 осуществляется очищенной водой, забираемой насосом 18 из резервуара 13 очищенной воды. Промывная вода сбрасывается в центральный колодец 4.
Для повышения эффективности очистки воды используют коагулянт и подщелачивающий реагент, подаваемые с помощью реагентного хозяйства 17.
Грунт, извлекаемый при строительстве колодца и траншеи, содержит нефтепродукты, поэтому производят его биодеструкцию известным способом на площадке 19, на которой формируют бурты 20, состоящие из грунта, разрыхлителей, органических отходов лесокомплекса, биогенных добавок, микроэлементов. В состав буртов включают осадки из отстойника 8.
Техническим результатом является водопонижение, обезвреживание грунтовых вод, обезвреживание извлеченных грунтов и осадков, утилизация очищенных грунтовых вод.
Пример 1. Проводили опыты по очистке натурных грунтовых вод, отобранных с промплощадки нефтехимического завода Стерлитамакского района Республики Башкортостан. Дозы реагентов определяли расчетным путем: коагулянт (оксихлорид алюминия) - 40 мг/л, щелочной реагент (гидроксид натрия) - 20 мг/л. Результаты очистки грунтовых вод по ступеням очистки приведены в табл. 1.
Из приведенных данных следует, что качество очищенной воды соответствует предельно допустимой концентрации водоемов рыбохозяйственного назначения.
Способ водопонижения нефтезагрязненных грунтов, характеризующийся тем, что на поверхности грунта бурят центральный колодец, от которого в радиальном направлении выкапывают траншеи и укладывают в них под уровень грунтовых вод перфорированные трубы, при этом грунтовые воды самостоятельно стекают в центральный колодец, расслаиваются на поверхностный слой нефтепродуктов и воду, поверхностный слой нефтепродуктов откачивают насосом в накопитель, а воду откачивают на поверхность, подвергают очистке отстаиванием в двухсекционном отстойнике, далее последовательным фильтрованием в коалесцирующей, зернистой и сорбционной загрузке, далее обеззараживают ультрафиолетовым излучением и накапливают в резервуаре чистой воды, после чего очищенную грунтовую воду под напором подают в инфильтрационную нагнетательную скважину, расположенную вблизи источника водоснабжения, а осадок, извлеченный из отстойника, и грунт, извлеченный из колодца и траншей при строительстве, размещают на площадках биодеструкции нефтепродуктов.
