Способ защиты подземных вод от переноса в них загрязняющих веществ из находящегося выше источника загрязнения

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты подземных вод от загрязнения радиоактивными или высокотоксичными веществами. Цель изобретения повышение надежности защиты подземных вод в аварийных ситуациях, экономия подаваемой жидкости и эксплуатационных расходов путем увеличения сопротивляемости перемешиванию чистой и находящейся над ней загрязненной жидкостей. В расположенный над экраном проницаемый слой подают чистую от содержащихся в источнике загрязнения загрязняющих веществ жидкость . Подачу производят в непрерывном или прерывистом режиме с обеспечением непрерывного в плане заполнения части порогового пространства, при этом плотность подаваемой жидкости превышает плотность фильтрующейся сверху загрязненной жидкости, или (и) повышают вязкость подаваемой жидкости-. В качестве жидкости с повышенной плотностью используют либо высокоминерализованную подземную воду, либо морскую воду, либо высокоминерализованную сточную жидкость, содержащую растворенные вещества в концентрациях, допустимых для данной окружающей среды. Также можно подавать жидкость, полученную частичным испарением перечисленных жидкостей или специально приготовленный раствор веществ-утяжелителей, например хлоридов. Вязкость подаваемой жидкости повышают добавлением в нее растворов полимеров, в качестве которых возможно использование водных растворов жидкого стекла, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, полиакриламида. 7 з.п.ф-лы. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 02 В 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846152/15 (22) 02.07,90 (46) 30.03.92, Бюл. ¹ 12 (71) Харьковский отдел водного хозяйства промпредприятий Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (72) В.С,Хабровицкий, M.Â.Âû÷åãæàíèí и

А.И.Бреславец (53) 627,82 (088.8) (56) Кузовлев Г.М. Специальные гидротехнические сооружения на атомных предприятиях. М,: Атомиздат, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1507901, кл. Е 02 B 3/16, 11.05.87.

Семенюк.В.Д. и др. Складирование отходов химических производств. M.: Химия, 1983, с. 34, Прохоров М.В., Фрид А.С. Влияние солевой концентрации почвенного раствора на скорость диффузии в почве микроколичеств стронция. — Радиохимия, т, tV, вып. 4, 1965, с. 496-498. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

ОТ ПЕРЕНОСА В НИХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ

ВЕЩЕСТВ ИЗ НАХОДЯЩЕГОСЯ ВЫШЕ

ИСТОЧНИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ (57) Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты подземных вод от загрязнения радиоактивными или высокотоксичными веществами. Цель изобретения—

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты подземных вод от,, ЫЛ,, 1723235 А1 повышение надежности защиты подземных вод в аварийных ситуациях, экономия подаваемой жидкости и эксплуатационных расходов путем увеличения сопротивляемости перемешиванию чистой и находящейся над ней загрязненной жидкостей. В расположенный над экраном проницаемый слой подают чистую от содержащихся в:источнике загрязнения загрязняющих веществ жидкость. Подачу производят в непрерывном или прерывистом режиме с обеспечением непрерывного в плане заполнения части порогового пространства, при этом плотность подаваемой жидкости превышает плотность фильтрующейся сверху загрязненной жидкости, или (и) повышают вязкость подаваемой жидкости: В качестве жидкости с повышенной плотностью используют либо высокоминерализованную подземную воду, либо морскую воду, либо высокоминерализованную сточную жидкость, содержащую растворенные вещества в концентрациях, допустимых для данной окружающей среды.

Также можно подавать жидкость, полученную частичным испарением перечисленных жидкостей или специально приготовленный раствор веществ-утяжелителей, например хлоридов. Вязкость подаваемой жидкости повышают добавлением в нее растворов полимеров, в качестве которых возможно использование водных растворов жидкого стекла, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, полиакриламида. 7 з.п.ф-лы. загрязнения радиоактивными или высокотоксичными веществами.

1723235

Цель изобретения — повышение надежности защиты подземных вод в аварийных ситуациях, экономия подаваемой жидкости и эксплуатационных расходов путем увеличения сопротивляемости перемешиванию чистой и находящейся над ней загрязненной жидкостей, Пример. Устройство, защищающее подземные воды отфильтрационного и диффузионного переноса стронция-90 из водоема, состоит из слоя крупнозернистого песка, расположенного между двумя экранами, и труб для подачи чистой от стронция90 жидкости в нижнюю часть проницаемого слоя и для дренажа его верхней части, Нижний экран толщиной 60 см выполнен из глины с коэффициентом фильтрации

1 10 см/с. Глубина безнапорного фильтрационного потока в проницаемом слое не превышает 60 см, что при заданном проектом коэффициенте фильтрации верхнего экрана обеспечивается соответствующей производительностью дренажа проницаемого слоя. Граница загрязненной зоны при постоянной подаче чистой жидкости в нижнюю часть проницаемого слоя находится выше его подошвы на расстоянии 30 — 40 см, зависящим от расположения труб подачи чистой воды и дренажа. Плотность жидкости в водоеме равна 1,012 г/л.

В качестве чистой от стронция-90 жидкости используют дистиллерную жидкость— отход содового производства, которую обычно в виде дренажного и подземного стоков сбрасывают в реки, имеющую плотность 1,106 г/см и кинематический коэффициент вязкости 0,0134 см /с.

Подача чистой от стронция-90 жидкости в нижнюю часть проницаемого слоя должна быть восстановлена до того момента, когда концентрация стронция-90 на кровле нижнего экрана достигнет 0,01% концентрации его в водоеме, В расчетной схеме в запас надежности принимают следующие допущения. Отсчет времени с аварийного периода ведется от момента прекращения подачи чистой от загрязняющего вещества жидкости. Свободная поверхность безнапорного потока горизонтальна и находится на расстоянии

60 см от нижнего экрана. Граница загрязненной потоком сверху зоны также горизонтальна (за счет разницы плотностей чистой и загрязненной жидкостей) и находится в начальный момент на расстоянии 30 см от нижнего экрана, концентрацию стронция90 на ней принимают равной концентрации его в водоеме. Ниже находится чистая (в начальный момент) от стронция-90 жидкость. С учетом гидродинамического режима при возобновлении подачи чистой жидкости требуется, чтобы горизонтальная поверхность, на которой концентрация стронция-90 равна 0,01% концентрации его

5 в водоеме, опустилась не более чем на 20 см, Эта поверхность участвует одновременно в двух движениях — переносном и относител ьном, первое из которых является движением вниз всей поровой жидкости за счет

10 фильтрации через нижний экран, а второе— за счет диффузионного смещения в поровой жидкости, При вычислении скорости переносного движения также в запас надежности пре15 небрегают фильтрационным сопротивлением проницаемого слоя и изменением плотности по вертикали, полагая ее всюду равной плотности чистой от стронция-90 жидкости. Тогда скорость переносного дви20 жения постоянна и путь, пройденный в нем за время т, равен

S" " = 2 10 (60+ 60) х х 1,106 t/(60 0,0134/0,01) = 3,3.10 " t.

B относительном движении путь, прой25 денный рассматриваемой поверхность за время 1, РавЕн

8 ™ =10 ID r ë, где D = 1,2 10 см /с — коэффициент диффузии стронция-90 в водонасыщенном песке

30 при отсутствии сорбции.

Сорбцией стронция-90 на песке, уменьшающей скорость диффузионного смещения рассматриваемой поверхности, в данном рассчете также в запас надежности

35 пренебрегают.

Таким образом

So™ = 10

40 0,882 10

Допустимое время прекращения подачи чистой от стронция-90 жидкости определяют из условия " Р " + So " = 20, т.е.

45 +3,3 10: t=20, откуда t = 92 сут.

Так как сделанные предположения уменьшают расчетное время опускания границы до заданной отметки, то реальное вре50 мя допустимого перерыва в подаче чистой жидкости превышает 92 сут, чем обеспечивается надежность данной расчетной оценки.

Для других перечисленных жидкостей

55 расчеты производят также, изменяя лишь численные величины плотности и вязкости и, следовательно, допустимое время перерыва подачи чистой от загрязняющего вещества жидкости.

1723235

Изобретение позволяет полностью защитить подземные воды от фильтрационного и диффузионного переноса в них загрязняющих веществ. Использование предлагаемого способа всравнении с известным повышает надежность защиты подземных вод в аварийных ситуациях, а также сокращает требуемое количество чистой от загрязняющего вещества жидкости и эксплуатационные расходы. Кроме того, предлагаемый способ может быть использован для создания временных экранов.

Повышение вязкости подаваемой жидкости позволяет снизить фильтрационные потери этой жидкости через нижний экран, которые могут вызывать или усиливать подтопление окружающей территории. жидкость с плотностью, превышающей плотность загрязненной жидкости, или (и) повышают вязкость подаваемой жидкости.

2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я

5 тем, что жидкость подают в прерывистом режиме.

3. Способ по и. 1 и 2, отл и ч а ю щи йс я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют высокоминерализованную

10 подземную воду, 4, Способ по пп. 1 и2, отл и ч а ю щи йс я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют морскую воду.

5. Способ по пп.1 и2, отл ича ю щий15 с я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют высокоминерализованную сточную воду, содержащую растворенные вещества в концентрациях, допустимых для данной окружающей среды.

20 6. Способ по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щ и йс я тем, что перед подачей жидкости ее плотность повышают частичным испарением.

7. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й25 с я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют специально приготовленный раствор веществ-утяжелителей, например хлоридов.

8. Способ по пп. 1 — 7, о т л и ч а ю щ и й30 с я тем, что вязкость подаваемой жидкости повышают растворением в ней полимеров, например жидкого стекла или натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, или полиакриламида.

35. Формула изобретения

1. Способ защиты подземных вод от переноса в них загрязняющих веществ из находящегося выше источника загрязнения, включающий подачу чистой от этих веществ жидкости и расположенный над экраном проницаемый слой с обеспечением непрерывного в плане заполнени. ею части порового пространства, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности способа в аварийных ситуациях, экономии подаваемой жидкости и эксплуатационных расходов путем увеличения сопротивляемости перемешиванияю чистой и находящейся над ней загрязненной жидкостей, в проницаемый слой над экраном подают

4:0

Составитель В.Казаков

Техред М.Моргентал Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Редактор М.Петрова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1048 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 .