Способ предотвращения загрязнения подземных вод

 

Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения подземных и грунтовых вод, грунтов и почв промышленными отходами и продуктами аварийных выбросов и утечек. Создают противофильтрационную завесу в верхней части водоносного горизонта. Завесу создают на высоту загрязненного потока в виде дуги. Дуга вогнутой стороной обращена к источнику загрязнения. Загрязнения удаляют через скважину. Завесу создают с применением струйной технологии. Участок скважины над водоносным горизонтом герметизируют. Снижается объем загрязненной воды. Повышается надежность защиты подземных вод. 4 ил.

Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения подземных и грунтовых вод, а также грунтов и почв промышленными отходами и продуктами аварийных выбросов и утечек в районе добычи и хранения жидких и газообразных углеводородов и захоронения промотходов, содержащих углеводородные вещества. Способ также позволяет осуществлять непрерывный контроль за возможными утечками углеводородных соединений из мест их подземного хранения и добычи.

Известен способ предотвращения загрязнения грунтовых вод, заключающийся в перехвате фильтрующей из источника загрязнения воды дренажными скважинами перед гидрозавесой, создаваемой через нагнетательные скважины, пробуренные ниже по направлению течения грунтовых вод [1].

Недостатком данного способа является необходимость вместе с загрязненной грунтовой водой откачивать часть воды, подаваемой в гидрозавесу по нагнетательным скважинам, что увеличивает объем загрязненной воды, направляемой в систему очистки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ, в котором поперек потока грунтовых вод с помощью струйной технологии сооружают противофильтрационную завесу в грунте от поверхности до водоупорных пород. Водозабор осуществляют через скважину, пробуренную перед противофильтрационной завесой [2].

Недостатком данного способа является необходимость откачки всего потока загрязненных вод, чтобы избежать распространения загрязнения в обход противофильтрационной завесы. Кроме того, в способе не учитывается возможность утечки и миграции газообразных углеводородов под действием гравитационных сил в сторону подъема водоносного горизонта против направления движения подземных вод.

Задачей изобретения является снижение объемов загрязненной воды при одновременном повышении надежности защиты подземных вод от загрязнения путем создания условий, при которых происходит разделение жидких и газообразных углеводородов от воды в загрязненном потоке и их накопление перед противофильтрационным экраном выноса углеводородов в обход завесы.

В результате решения этой задачи разделение углеводородных веществ и их накопление перед противофильтрационной завесой происходит непосредственно в водоносном пласте. Это позволяет откачивать только углеводородные вещества или смеси с большим их содержанием, что существенно сокращает затраты на очистку подземных вод. Кроме того, подземные воды не выносят углеводородные вещества за границы противофильтрационной завесы, благодаря ее вогнутой форме и возможности движения незагрязненного потока подземных вод ниже завесы по водоносному горизонту. Разгрузка давления пластовых вод перед завесой через скважину для удаления углеводородов на поверхность способствует выделению из напорных пластовых вод растворенных газообразных углеводородов, что увеличивает степень очистки подземных вод.

Реализация этого способа вблизи подземных хранилищ жидких и газообразных углеводородов на наиболее вероятных направлениях миграции загрязненных вод позволит организовать непрерывный контроль за возможными утечками углеводородов из хранилищ, оснастив откачную скважину соответствующей контрольной аппаратурой.

Сущность предлагаемого способа заключается в создании противофильтрационной завесы в грунте на пути распространения загрязнения с применением струйной технологии и удалении загрязняющих веществ через скважину, при этом согласно предлагаемому способу противофильтрационную завесу создают в верхней части водоносного горизонта на ширину и высоту загрязненного потока в виде дуги, вогнутой стороной обращенной к источнику загрязнения, в скважине устанавливают фильтр в верхней части водоносного горизонта, при этом участок скважины над водоносным горизонтом герметизируют.

Предлагаемый способ поясняется схемами на фиг. 1 - 4.

На фиг. 1 представлен вид в плане схемы реализации предлагаемого способа.

На фиг. 2 показана схема реализации предлагаемого способа в разрезе при расположении источника загрязнения на поверхности и безнапорном режиме движения подземных вод.

На фиг. 3 изображена схема варианта реализации предлагаемого способа в разрезе, когда источник загрязнения расположен под землей, при напорном режиме подземных вод и перемещении продуктов загрязнения по направлению движения подземных вод.

На фиг. 4 показана схема реализации предлагаемого способа в разрезе при подземном расположении источника загрязнения, напорном характере движения подземных вод и распространении газообразных углеводородов по водоносному пласту под действием гравитационных сил.

На фиг. 1 - 4 изображен источник загрязнения 1, который может находиться на поверхности земли или под землей, водонепроницаемые породы 2, водоносный горизонт 3, противофильтрационная завеса 4, сооружаемая с помощью струйной технологии с поверхности земли, углеводородные соединения 5 от источника загрязнения 1, накапливающиеся перед противофильтрационной завесой 4, скважина 6 для удаления загрязняющих веществ с фильтром 7 в верхней части водоносного горизонта 3 и герметизацией 8 над водоносным горизонтом 3.

Способ предотвращения загрязнения грунтовых вод осуществляют по схеме, показанной на фиг. 1. Первоначально определяют направление возможного перемещения углеводородов при утечке их из источника загрязнения 1, параметры водоносного горизонта 3 (напорный или безнапорный горизонт, его мощность, проницаемость, направление движения подземных вод) и характер залегания водоупорных пород 2. Исходя из собранной информации, на основе гидрогеологических расчетов и наблюдений выбирают место сооружения противофильтрационной завесы 4, глубину ее заложения от поверхности земли, а также определяют ширину и высоту загрязненного потока, который должен быть перекрыт противофильтрационной завесой 4. Противофильтрационную завесу 4 сооружают через пробуренные с поверхности по дуге скважины, в которые опускают струйный аппарат. Горизонтальной струей воды производят размыв пород между пробуренными скважинами, при этом подаваемый ниже струи глинистый раствор, обладающий большей плотностью, чем взвешенный струей грунт, заполняет размываемую полость при подъеме аппарата по скважине. Таким образом, создают водонепроницаемую завесу 4 в заданном интервале глубин и заданной ширины и формы.

Дугообразная форма завесы 4 позволяет собирать углеводородные вещества 5 без их выноса потоком в обход противофильтрационной завесы 4. При движении потока загрязненных грунтовых вод 3 в пористой среде углеводородные вещества 5, обладая меньшей плотностью по сравнению с водой, накапливаются в верхней части потока 3. Подземные воды, не содержащие углеводородов, проходят под противофильтрационной завесой, а более легкие углеводородные соединения задерживаются перед завесой. Удаление загрязняющих веществ производится по скважине 6, пробуренной перед дугообразной завесой 4.

Пример 1.

В соответствии с представленной на фиг. 2 схемой реализации способа из источника загрязнения 1, находящегося на поверхности, например резервуара для хранения дизтоплива, произошла утечка жидких углеводородов. Достигнув грунтовых вод, дизельное топливо перемещается в верхнюю часть водоносного горизонта 3 по направлению движения подземных вод. Достигнув противофильтрационного экрана дугообразной формы 4, дизтопливо 5 накапливается перед ним. По мере накопления дизтоплива 5 перед противофильтрационным экраном 4 производят откачку его по скважине 6 на поверхность.

Пример 2.

Схема реализации способа при подземном источнике загрязнения приведена на фиг. 3. При утечке жидких или газообразных углеводородов из подземного резервуара 1 и при горизонтальном залегании водоупорных пород 2 над водоносным горизонтом 3 углеводороды перемещаются под действием потока подземных вод. При этом происходит миграция более легких, чем вода, углеводородов в верхнюю часть водоносного горизонта 3. Достигнув противофильтрационного экрана 4, углеводороды 5 накапливаются перед ним. При откачке из скважины 6 жидких углеводородов 5 с помощью погружного насоса последний перемещают в фильтре 7 скважины 6 по высоте, что позволяет вести выборочную откачку углеводородов 5 с минимальным забором воды из водоносного горизонта 3. Высота противофильтрационной завесы 4 позволяет пропускать под завесой незагрязненные подземные воды, а дугообразная форма завесы играет роль ловушки для углеводородов. В скважине 6 устанавливают фильтр 7 в верхней части водоносного горизонта 3 и герметизируют участок 8 скважины 6 над водоносным горизонтом 3, чтобы избежать утечек углеводородов в верхние горизонты. При утечке из подземного хранилища 1 газообразные углеводороды, находясь под давлением, частично растворяются в подземных водах. У фильтра 7 скважины 6 давление резко снижается, так как скважина 6 имеет связь с атмосферой, поэтому происходит выделение растворенного газа из подземных вод. Освобождающиеся газообразные углеводороды поднимаются по скважине 6 на поверхность и их утилизируют с помощью известных аппаратов или сжигают.

Пример 3.

При пологом залегании водоупорных пород 2 над водоносным горизонтом 3 углеводородные соединения мигрируют под действием гравитационных сил в сторону подъема водоупорных пород 2, поэтому противофильтрационный экран 4 располагают с учетом гипсометрии водоносного горизонта 3 и направления движения подземных вод. Схема реализации способа при пологом залегании водоупорных пород 2 приведена на фиг. 4. Технология отбора и утилизации углеводородов аналогична описанной в примере 2.

Источники информации: 1. Авторское свидетельство СССР N 1 811 920 от 30.04.93. B 09 B 1/00, B 65 G 5/00. Способ предотвращения загрязнения грунтовых вод.

2. Бройд И.И. Перспективы применения скважинной гидротехнологии для решения экологических проблем. 1-ый советско-югославский симпозиум по проблемам скважинной гидравлической технологии. Т. 1, с. 40 - 42, МГРИ, г. Москва, 1991 г.

Формула изобретения

Способ предотвращения загрязнения подземных вод, включающий создание противофильтрационной завесы в грунте на пути распространения загрязнения с применением струйной технологии и удаление загрязняющих веществ через скважину, отличающийся тем, что противофильтрационную завесу создают в верхней части водоносного горизонта на ширину и высоту загрязненного потока в виде дуги, вогнутой стороной обращенной к источнику загрязнения, в скважине устанавливают фильтр в верхней части водоносного горизонта, при этом участок скважины над водоносным горизонтом герметизируют.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4