Способ подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков
Владельцы патента RU 2316460:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды и предназначено для подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков. Способ включает проведение геологических и геофизических исследований пород для выявления природных локальных изолированных емкостей в породах, окруженных слабопроницаемыми породами, например базальтовыми, бурение скважины и закачку жидких бытовых хозяйственно-фекальных и дождевых стоков через скважину в упомянутые емкости и отвод газообразных продуктов биологического распада с последующей их утилизацией. Сброс стоков и отвод газообразных продуктов осуществляют через одну скважину, которую оборудуют трубным ставом с гидродвигателем в его нижней части, связанным с генератором электрического тока и выполненным в виде лопастной гидравлической машины. Часть скважины, пробуренной в рыхлых отложениях, перекрывают кондуктором, снабженным в верхней части патрубком. Во фланце кондуктора закрепляют верхний конец трубного става. Сброс стоков производят по трубному ставу, а газообразные продукты биологического распада отводят по затрубному пространству и упомянутому патрубку. Изобретение обеспечивает снижение экономических затрат на осуществление способа за счет уменьшения земельных отводов для бурения скважин и прокладки трубопроводов, а также за счет использования кинетической энергии стоков при сбросе их в полость. 1 ил.
Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды и предназначено для подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков.
Известен (патент РФ № 2174939, МПК B65G 5/00, E21F 17/16, В09В 1/00, опубл. 20.10.2001 г.) способ подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков, включающий проведение геологических и геофизических исследований пород для выявления природных локальных изолированных емкостей в породах, окруженных слабопроницаемыми породами, например базальтовыми, бурение скважины, подачу жидких бытовых хозяйственно-фекальных и дождевых стоков через скважину в выявленные природные локальные изолированные емкости и отвод газообразных продуктов биологического распада через пробуренную вторую скважину с последующей их утилизацией.
Недостатками способа являются: во-первых, необходим дополнительный земельный отвод; во-вторых, не используется кинетическая энергия массы бытовых и дождевых стоков при сбросе их в полость.
Задачей изобретения является снижение экономических затрат на осуществление способа за счет уменьшения земельных отводов для бурения скважин, а также за счет использования кинетической энергии стоков при сбросе их в полость.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе захоронения жидких бытовых и дождевых стоков, включающем проведение геологических и геофизических исследований пород для выявления природных локальных изолированных емкостей в породах, окруженных слабопроницаемыми породами, например базальтовыми, бурение скважины, подачу жидких бытовых хозяйственно-фекальных и дождевых стоков через скважину в выявленные природные локальные изолированные емкости и отвод газообразных продуктов биологического распада с последующей их утилизацией, предлагается сброс стоков и отвод газообразных продуктов осуществлять через одну скважину, которую оборудуют трубным ставом с лопастной гидравлической машиной в его нижней части, связанной с генератором электрического тока. Часть скважины, пробуренную в рыхлых отложениях, перекрывают кондуктором, снабженным в верхней части патрубком, на фланце кондуктора закрепляют верхний конец трубного става. Сброс стоков производят по трубному ставу, а газообразные продукты биологического распада отводят по затрубному пространству и патрубку.
На чертеже приведена схема реализации представленного способа, где приняты следующие обозначения: 1 - локальная изолированная емкость; 2 - слабопроницаемые породы; 3 - скважина; 4 - рыхлые породы; 5 - кондуктор; 6 - хомут; 7 - уплотнение; 8 - фланец; 9 - патрубок; 10 - трубный став; 11 - лопастная гидравлическая машина; 12 - генератор электрического тока; 13 - жидкие стоки, собранные в емкости; 14 - трассы трубопроводов (сплошная линия для подвода жидкости, пунктирная - для отвода газа).
Выявленную при геологическом и геофизическом исследовании локальную изолированную полость 1 в слабопроницаемых породах 2, например базальтовых, заполняют жидкими стоками 13 через специально пробуренную скважину 3. В процессе бурения скважину 3 в рыхлых породах оборудуют кондуктором 5 с фланцем 8 и боковым патрубком 9 в его верхней части. Нижнюю часть кондуктора заглубляют в базальтовую породу. В скважину 3 через фланец 8 кондуктора 5 опускают трубный став 10, нижняя часть которого оборудована многоступенчатой лопастной гидравлической машиной 11, которая соединена валом с генератором электрического тока 12. В качестве гидравлической машины используются погружные артезианские насосы, которые относятся к лопастным гидравлическим машинам обратимого действия (могут работать в качестве наноса и гидродвигателя). Трубный став 10 удерживается на фланце 8 кондуктора 5 посредством хомута 6, полость скважины 3 изолируется от атмосферы уплотнением 7. Образующиеся в условиях отсутствия воздуха продукты биологического распада удаляются из емкости по затрубному пространству и патрубку 9 в трубопровод по трассе 14 для последующей утилизации.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
В Калининградской области геофизическими и геологическими исследованиями выявлена локальная изолированная полость в прочных слабопроницаемых породах. Для захоронения бытовых стоков г.Пионерска предусмотрено бурение одной скважины диаметром 350 мм с установкой кондуктора длиной 75 м в рыхлых отложениях и оборудованием ее трубным ставом диаметром 250 мм до глубины 270 м с лопастной гидравлической машиной (артезианский погружной насос типа АП) и электрогенератором в нижней части. Каждый килограмм (m=1 кг) жидких стоков по отношению к верхней границе полости (Н=265 м) обладает потенциальной энергией Р=mgH=1·9,81·265=2,6 кДж, (g - ускорение свободного падения, м/с2), которая с учетом гидравлических и механических потерь превращается в кинетическую энергию вращения вала насоса, примерно равную 1,6 кДж (при коэффициенте потерь = 0,5), и в электрическую энергию в генераторе, что соответствует 1,6 кВт мощности, которая отводится по кабелю и используется. Газообразные продукты биологического распада бытовых стоков отводятся по затрубному пространству скважины, кондуктору, патрубку и по трубопроводу вдоль трассы подаются к котельной, где сжигаются.
Именно благодаря бурению в подземную емкость одной скважины, перекрытию рыхлых отложений кондуктором, снабженным в верхней части патрубком с заглублением кондуктора в прочные породы, оборудованию скважины трубным ставом с расположенным в его нижней части лопастной гидравлической машиной, соединенным валом с генератором электрического тока, сбросу бытовых и дождевых стоков по трубному ставу, отводу газообразных продуктов биологического распада по затрубному пространству, кондуктору и патрубку обеспечивается повышение эффективности способа за счет уменьшения земельных отводов для бурения скважин, а также попутного получения электрической энергии.
Способ захоронения жидких бытовых и дождевых стоков, включающий проведение геологических и геофизических исследований пород для выявления природных локальных изолированных емкостей в породах, окруженных слабопроницаемыми породами, например базальтовыми, бурение скважины и закачку жидких бытовых хозяйственно-фекальных и дождевых стоков через скважину в выявленные природные локальные изолированные емкости и отвод газообразных продуктов биологического распада с последующей их утилизацией, отличающийся тем, что сброс стоков и отвод газообразных продуктов осуществляют через одну скважину, которую оборудуют трубным ставом с гидродвигателем в его нижней части, связанным с генератором электрического тока и выполненным в виде лопастной гидравлической машины, причем часть скважины, пробуренной в рыхлых отложениях, перекрывают кондуктором, снабженным в верхней части патрубком, причем во фланце кондуктора закрепляют верхний конец трубного става, сброс стоков производят по трубному ставу, а газообразные продукты биологического распада отводят по затрубному пространству и упомянутому патрубку.
