Способ предотвращения фильтрации загрязненных высокоминерализованных промышленных отходов в водоносный горизонт подземных вод и противофильтрационный накопитель


 


Владельцы патента RU 2501905:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет (RU)

Изобретение относится к области экологии, а также к гидротехническому строительству, природо- и недропользованию. Способ заключается в поддержании уровня промышленных отходов в пределах контура противофильтрационного накопителя. Для этого предварительно определяют плотность высокоминерализованных промышленных отходов и плотность законтурных подземных вод. Определяют расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения. Определяют максимально допустимый перепад между ними и плотность воды в заданной точке пласта и произвольно выбранной плоскости сравнения. Поддержание уровня высокоминерализованных промышленных отходов в противофильтрационном накопителе производят ниже естественного уровня законтурных подземных (грунтовых) вод, который контролируют по величине «приведенного» давления жидкой фазы промышленных отходов и определяют по соотношению Рпр=hγ+z(γ+γ0)/2, где Рпр - приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов, M·L-1·T-2; h - гидростатическая высота (уровень) жидких промышленных отходов неоднородного состава в чаше накопителя, L; z - расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения, L; γ и γ0 - объемный вес воды в заданной точке и на произвольно выбранной плоскости сравнения, M·L-2·Т-2. Противофильтрационный накопитель для реализации способа содержит чашу, противофильтрационный экран, расположенный на днище накопителя и бортах чаши, и водорегулирующую систему из водорегулирующих скважин. Дополнительно внутри чаши установлены водораспределительные скважины, которые соединены с водорегулирующим устройством и системой горизонтальных труб. Повышается надежность защиты от загрязнения подземных вод фильтрующимися из накопителя рассолами и иными опасными для жизнедеятельности человека жидкими отходами промышленного производства, обеспечивается возможность экологической стабильности составов находящихся в накопителе жидких отходов или «рассолов» и доведения их до соответствующего технологически устойчивого состояния. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области экологии, гидротехническому строительству, природо- и недропользованию, в частности, предотвращению вредного влияния фильтрации загрязненных жидкостей (рассолов) из фильтрационных устройств в водоносные горизонты подземных вод, в том числе, грунтовые воды, и может быть также использовано для поддержания оптимального уровненного режима и качества загрязненных жидкостей (водности рассолов) в фильтрационные устройства.

Особое природоохранное значение имеют задачи, связанные с защитой подземных водоносных горизонтов и их комплексов от проникновения рассолов из бассейнов - накопителей или отстойников, которые широко используются в технологии переработки гидроминерального сырья бассейновым способом, а также для целей складирования отходов производства. Средства противофильтрационной защиты, которые обычно используются в таких случаях, это выстилка днищ и бортов бассейнов различными водопроницаемыми материалами, например, полиэтиленом, битумным покрытием, глинистыми и другими экранами. Все перечисленные варианты защитных экранов требуют значительных финансовых вложений на их сооружение, а также на содержание, эксплуатацию и контрольно-экологических режимных наблюдений (мониторинг).

Известны способы на основе работы постоянной насосной системы и противофильтрационные устройства, выполненные в виде инъекционной завесы и системы скважин, несколько заходящих в водоупорные отложения [1]. Однако создание инъекционной завесы, достигаемой за счет постоянной работы системы насосов, приводит к значительным трудоемким и материальным затратам.

Известен способ предотвращения фильтрации из накопителя, наиболее близкий к заявляемому изобретению по достижению технического результата [2], принятый в качестве прототипа. Известный способ основан на заполнении чаши накопителя и работы устройства противофильтрационного экрана по днищу и бортам чаши, а также устройства водорегулирующих скважин вокруг накопителя. При осуществлении способа уровень подземных вод во внешнем контуре поддерживают выше уровня подземных вод во внутреннем контуре на 1,0-1,5 м, а подъем уровня подземных вод во внешнем контуре осуществляют с опережением по мере наращивания высоты укладываемого тела накопителя [3].

Недостатком известного способа является ненадежность защиты от вредного загрязнения подземных вод фильтрующимися из накопителя жидкими отходами промышленного производства и рассолами за счет отсутствия возможности регулирования режима уровня (объема) и качества складируемых загрязненных жидкостей, рассолов, например, доведения их до технологически необходимого состояния, регулирования их водности, экологической стабильности и управления химическим составом загрязненных жидкостей, рассолов в пределах чаши накопителя.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности защиты от загрязнения подземных вод фильтрующимися из накопителя рассолами и иными опасными для жизнедеятельности человека жидкими отходами промышленного производства, повышение возможности экологической стабильности составов, находящихся в накопителе жидких отходов или «рассолов» и доведения их до соответствующего технологически устойчивого состояния.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе предотвращения фильтрации загрязненных высокоминерализованных промышленных отходов в водоносный горизонт подземных вод, включающем поддержание уровня промышленных отходов в пределах контура противофильтрационного накопителя, в соответствие с заявленным изобретением, предварительно определяют объемный вес высокоминерализованных промышленных отходов и объемный вес законтурных подземных вод, определяют расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения, определяют максимально допустимый перепад между объемными весами воды в заданной точке пласта и произвольно выбранной плоскости сравнения, а поддержание уровня высокоминерализованных промышленных отходов в противофильтрационном накопителе производят ниже естественного уровня законтурных подземных (грунтовых) вод, который контролируют по величине «приведенного» давления жидкой фазы промышленных отходов, и определяют по соотношению

Рпр=hγ+z(γ+γ0)/2,

где Рпр - приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов, М. L-1.Т-2;

h - гидростатическая высота (уровень) жидких промышленных отходов неоднородного состава в чаше накопителя, L;

z - расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения, L;

γ и γ0 - объемный вес воды в заданной точке и на произвольно выбранной плоскости сравнения, М.L-2.Т-2.

Размерность уравнения (Р) М L-1.Т-2=hγ=hρg=(h)L(ρ)M.L-3(g)L.T-2.L-1.T-2;

соотношение z(γ+γ0)/2 имеет также размерность М.L-1.T-2. Таким образом, все уравнение, приведенное выше, имеет размерность давления (http://megapaskal.ru/pribory/davlenie-pribor/82-sistema-edinic-davleniya.html)

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов выбирают ниже соответствующего естественному давлению уровню подземных (грунтовых) вод, фиксируемого наблюдательными скважинами за пределами чаши противофильтрационного накопителя.

Помимо этого, указанный технический результат достигается тем, что при горизонтальной плоскости сравнения приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов определяют из соотношения:

Рпр=hγ

где Рпр - приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов, М.L-1.Т-2.

h - гидростатическая высота (уровень) жидких промышленных отходов неоднородного состава в чаше накопителя, L;

γ - объемный вес жидких промышленных отходов неоднородного состава в заданной точке чаши накопителя, М.L-2.T-2.

Кроме этого, указанный технический результат достигается тем, что в противофильтрационном накопителе, содержащем чашу, противофильтрационный экран, расположенный на днище накопителя и бортах чаши, и водорегулирующую систему из водорегулирующих скважин, в соответствие с заявленным изобретением, дополнительно внутри чаши установлены водораспределительные скважины, которые соединены с водорегулирующим устройством и системой горизонтальных труб.

Помимо этого, указанный технический результат достигается тем, что противофильтрационный накопитель и водораспределительные скважины, соединенные с водорегулирующим устройством и системой горизонтальных труб образуют единую систему поддержания уровневого режима экологически опасной жидкой фазы загрязненных высокоминерализованных промышленных отходов и в водоносном горизонте подземных вод.

В предлагаемом изобретении, таким образом, предотвращение фильтрации загрязненных высокоминерализованных промышленных отходов в водоносный горизонт подземных (грунтовых) вод осуществляется поддержанием приведенного давления промышленных отходов в пределах контура противофильтрационного накопителя; при этом предварительно определяют расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения. Одновременно определяют максимально допустимый перепад между ними и объемный вес воды в заданной точке пласта и на произвольно выбранной плоскости сравнения. Важным для достижения технического результата является поддержание приведенного давления высокоминерализованных промышленных отходов ниже соответствующего естественному давлению уровню законтурных подземных (грунтовых) вод и их контроль по «приведенному» давлению жидкой фазы промышленных отходов.

Данное «приведенное» давление промышленных отходов определяют по соотношению [4]

Рпр=hγ+z(γ+γ0)/2,

где Рпр - приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов, М.L-1.T-2.

h - гидростатическая высота (уровень) жидких промышленных отходов неоднородного состава в чаше накопителя, L;

z - расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения, L;

γ и γ0 - объемный вес воды в заданной точке и на произвольно выбранной плоскости сравнения, М.L-2.T-2.

Для эффективной реализации заявленного способа главным условием является то, что «приведенное» давление жидкой фазы промышленных отходов всегда ниже соответствующего естественному давлению уровню законтурных подземных (грунтовых) вод, фиксируемого в наблюдательных скважинах за пределами чаши противофильтрационного накопителя. При этом при выборе горизонтальной плоскости сравнения приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов определяют из соотношения:

Р пр=hγ,

где Рпр - приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов, М.L-1.T-2;

h - гидростатическая высота (уровень) жидких промышленных отходов неоднородного состава в чаше накопителя, L;

γ - объемный вес жидких промышленных отходов неоднородного состава в заданной точке чаши накопителя, М.L-2.T-2.

На чертеже представлена схема противофильтрационного накопителя разноплотностных, экологически опасных жидких промышленных отходов, расположенных в пределах водоносного горизонта грунтовых вод. Эта схема иллюстрирует организацию единой системы поддержания уровневого режима и оптимального химического состава высокоминерализованных промышленных отходов в накопителе экологически опасных жидких отходов. На схеме представлены (Фиг.): чаша противофильтрационного накопителя (1) разноплотностных, экологически опасных промышленных отходов, расположенная в пределах водоносного горизонта подземных вод; борта чаши накопителя и противофильтрационный экран, защищающий водоносный горизонт подземных вод от проникновения экологически опасных промышленных отходов из противофильтрационного накопителя (2); днище (3) чаши противофильтрационного накопителя с бортами 2; система водорегулирующих скважин (4), расположенных вокруг чаши накопителя; система водораспределительных скважин (5), расположенных внутри чаши накопителя; система горизонтальных труб (6), соединяющих системы водорегулирующих и водораспределительных скважин; система наблюдательных (водопонизительных) скважин (7), расположенных вокруг чаши противофильтрационного накопителя. Кроме этого, для учета в заявляемом способе максимально возможного влияния природных краевых условий и характерных признаков области фильтрации, на Фиг. схеме представлены также: дневная поверхность (8); уровень подземных (грунтовых) вод (9); уровень (10) разноплотностных, экологически опасных промышленных отходов жидкой фазы в пределах чаши противофильтрационного накопителя; горизонт подземных (грунтовых) вод (11), в пределах которого располагается противофильтрационный накопитель промышленных отходов жидкой фазы; водоупорные отложения (12), подстилающие горизонт грунтовых вод.

Сущность способа, заявляемого в качестве изобретения, состоит в повышении экологической безопасности и надежности предотвращения фильтрации загрязненных промышленных отходов в водоносный горизонт подземных вод за счет учета конкретных природных условий и особенностей работы проектируемого противофильтрационного устройства-накопителя.

Надежность работы проектируемого фильтрационного накопителя будет зависеть от того, насколько обоснованно будут схематизированы и учтены краевые условия и характерные признаки области фильтрации.

Определение водопонижения подземных (грунтовых) вод при строительстве чаши накопителя выполняется на основе учета конкретных природных условий и особенностей работы проектируемого сооружения. При схематизации природных условий и обосновании водопонижения подземных (грунтовых) вод следует иметь в виду, что в области фильтрации подземных вод распределение основных гидродинамических элементов потока определяется начальными и граничными условиями на ее границах. Поэтому точность определения водопонижения подземных (грунтовых) вод зависит от обоснования схематизации и учета в соответствующей схеме краевых условий и характерных признаков области фильтрации.

Заявленное изобретение было апробировано в полевых условиях.

В качестве примера определения водопонижения подземных (грунтовых) вод, с учетом схемы влияния проектируемого противофильтрационного накопителя разноплотностных, экологически опасных жидких промышленных отходов, можно рассматривать реализацию наблюдательных скважин заявленного способа, расположенных в пределах водоносного горизонта подземных (грунтовых) вод (Фиг.), в качестве водопонижающих, например, по схеме «большого колодца» применительно к создаваемому противофильтрационному накопителю.

Количество взаимодействующих водопонижающих скважин в условиях квазиустановившегося движения, а также общее понижение уровня подземных (грунтовых) вод в той или иной точке области фильтрации, например, в центре проектируемого хвостохранилища, устанавливается на основе учета понижений уровня от действия каждой (отдельной) из взаимодействующих скважин, при этом понижение в подземном (грунтовом) водоносном горизонте (Sрасч), определяется по формуле (6):

Sрасч(2Не-Sрасч)=Qe{lnR-(lnx1x2…xn)/πk},

где Не - мощность водоносного горизонта подземных (грунтовых) вод, L;

k - коэффициент фильтрации водоносного горизонта подземных вод, L.T-1;

х1, x2, …, xn - расстояния от центра хвостохранилища до каждой из взаимодействующих водопонижающих скважин, L;

R - радиус влияния (Z) водопонижения по схеме «большого колодца» применительно к противофильтрационному накопителю, т.е. расстояние между точкой, в которой определяется понижение и контуром, в пределах которого мощность водоносного горизонта подземных (грунтовых) вод остается равной Не,

Qi - суммарный дебит всех взаимодействующих водопонижающих скважин, располагающихся по схеме «большого колодца» применительно к противофильтрационному накопителю, L3T-1.

Реализация заявленного способа осуществляется следующим образом (Фиг.1). После приведения противофильтрационного накопителя разноплотностных, экологически опасных промышленных отходов жидкой фазы в пределах водоносного горизонта подземных (грунтовых) вод (1) в рабочее состояние, осуществляется его заполнение жидкой фазой экологически опасных промышленных отходов. Жидкая фаза подается через систему водорегулирующих скважин, расположенных вокруг чаши накопителя (4), систему водораспределительных скважин, расположенных внутри чаши накопителя (5), а также через систему горизонтальных труб, соединяющих системы водорегулирующих и водораспределительных скважин (6). Наблюдение за положением уровня жидкой фазы в противофильтрационном накопителе осуществляется с помощью системы наблюдательных (водопонизительных) скважин, расположенных вокруг чаши противофильтрационного накопителя (7);

При достижении положения абсолютных отметок уровня разноплотностных, экологически опасных жидких промышленных отходов, отвечающему расчетному значению их «приведенного» давления, их подача чашу накопителя прекращается.

В качестве противофильтрационного способа защиты заглубление чаши накопителя предлагается ниже уровня подземных вод. Использование предлагаемого способа противофильтрационной защиты используется одновременно с созданием противофильтрационного экрана. При заполнении чаши накопителя жидкими отходами производства через водораспределительные скважины (5), размещаемые внутри чаши накопителя, может осуществляться подача/разгрузка подземных вод в чашу накопителя в пределах высоты, определяемой уравнением h=P/ρg=P/γ, где Р - гидростатическое давление в точках, соответствующих положению уровненной поверхности подземных вод за контуром хвостохранилища:

ρ - плотность жидкости (подземных вод), M.L-3;

g - ускорение силы тяжести, L.Т-2;

γ - объемный вес воды, М.L-2.T-2.

Количество водораспределительных скважин (5), размещаемых внутри чаши накопителя, определяется достоверностью оценки среднего значения гидрохимического параметра жидких отходов, имеющего определенную вариацию относительно усредненного размера хвостохранилища, и рассчитывается по известному соотношению [5]:

N=(TN,a-Var/Δ)2,

где TN,a - критическое значение критерия Стьюдента;

Var - предельные значения коэффициентов вариации;

Δ - погрешность оценки, задаваемая исследователем.

В приведенном выражении, кроме вариации, входят погрешность Δ, задаваемая исследователем, и критическое значение критерия Стьюдента TN,a. При предельных значениях коэффициентов вариации Var<5%, в зависимости от точности оценки Δ=10%, и доверительной вероятности a=0,05 количество скважин (опробований) необходимых для фиксации изменчивости химического состава жидкой фазы должно составлять не менее N=10.

Применение заглубленных ниже уровня подземных (грунтовых) вод противофильтрационного накопителя разноплотностных, экологически опасных жидких промышленных отходов может рассматриваться в качестве действенной меры борьбы с инфильтрацией рабочих рассолов вглубь водоносных горизонтов.

Одновременно может быть решена задача поддержания оптимальной качественного состава (водности) рабочих рассолов в самой чаше хвостохранилища с помощью специально оборудованных скважин, из которых жидкие промышленные отходы либо подземные воды будут разгружаться в накопитель, создавая оптимальный в нем оптимальный гидрохимический режим.

Известно, что для предотвращения возможности проникновения разноплотностных, экологически опасных жидких отходов из фильтрационных устройств (накопителей) в подстилающий его водоносный горизонт, уровень подземных (грунтовых) вод должен обязательно быть выше жидкой фазы (отходов) в самом накопителе.

В этом случае на практике используется положение о приведенных» давлениях (т.е. всегда должно сохраняться соотношение P>Рпр.

При этом, исходя из общепринятых положений в гидротехническом строительстве, объемный вес (γ) жидкости (т.е. вес жидкости, содержащейся в единице объема) и плотность (ρ) жидкости (т.е., в данном случае, это масса жидкости, содержащейся в единице объема) связаны между собой соотношением γ=ρ g, где g=981 см/с2.

Произведение hρg, в соответствии с общепринятым определением, отвечает весовому давлению рвес, которое определяется весом самой жидкости. Таким образом, полное или абсолютное гидростатическое давление равно сумме внешнего и весового давлений. В то же время на практике часто пользуются не полным гидростатическим давлением p, а только избытком его над атмосферным давлением ратм. Это избыточное или манометрическое давление рман находят из соотношения: рман=р-ратматм+hρg-ратм

В частном случае, когда внешнее давление равно атмосферному, например, в открытых водоемах, манометрическое давление в жидкости равно весовому: рманвес=hρg. Традиционно, на практике манометрическое давление обозначается «p».

Отношение гидростатического давления к объемному весу «pg» жидкости имеет линейную размерность. В случае, подземных безнапорных (грунтовых) вод его называют гидростатической высотой давления и используют для измерения давления и характеризует как уровненную поверхность.

Исходя из этого, h=p/ρg, где p любое давление (абсолютное, избыточное или весовое), которому соответствует определенный уровень подземных вод, при этом давление будет равно p=hρg.

В качестве примера можно отметить, что давление в 1 кгс/см2 (техническая атмосфера) соответствует столбу пресной воды высотой, определяемой из соотношения: p/ρвg=p/γв=1/0,001=1000 см = 10 м.

Отсюда, положение поверхности уровня подземных (грунтовых) в водоносных горизонтах может определяться не столько их движением, сколько различием их объемного веса с учетом глубины залегания горизонта.

Чтобы исключить воздействие этих факторов при определении направления движения природных вод, используют не естественные уровни, а приведенные давления подземных вод. Только перепад приведенного давления может служить показателем направления движения подземных напорных вод.

Для определения приведенного давления выбирается произвольно любая горизонтальная плоскость сравнения (ее еще называют «плоскость приведения»), по отношению к которой определяется давление всех скважин.

Приведенное давление складывается из двух составляющих:

1) пластового давления в заданной точке пласта;

2) давления, создаваемого столбом воды, от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения.

На практике пластовое давление измеряют манометрами, но его можно также определить по величине статического уровня воды в скважине.

Вторая составляющая зависит от глубины пласта и от изменения объемного веса воды, заключенной в породах, от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения.

Эта величина определяется только расчетным путем в соответствии с известной (или условно принимаемой) зависимостью объемного веса (γ) или плотности воды (ρ) от глубины, как функции f(z).

В общем случае, когда объемный вес воды в вертикальном разрезе изменяется постепенно и плоскость сравнения расположена ниже точки zi замера пластового давления, приведенное давление определяется по следующему соотношению:

Рпр=hγ+z(γ+γ0)/2,

где Рпр - приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов, М.L-1.T-2.

h - гидростатическая высота (уровень) жидких промышленных отходов неоднородного состава в чаше накопителя, L;

z - расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения, L;

γ и γ0 - объемный вес воды в заданной точке и на произвольно выбранной плоскости сравнения, М.L-2.T-2.

При этом следует иметь в виду, что в случае, когда плоскость сравнения горизонтальна, то величина значения z будет равна 0. Тогда уравнение Рпр=hγ+z(γ+γ0)/2,

примет вид Рпр=hγ.

Поверхность уровня вод в накопителе (хвостохранилище) обычно горизонтальна, однако плотность складируемой в нем жидкой фазы, может значительно отличаться (в большую сторону) от объемного веса подземных вод распространенных за его пределами. Следовательно, для того чтобы предотвратить возможность проникновения из хвостохранилища разноплотностных, экологически опасных жидких отходов в подстилающий его водоносный горизонт, уровень подземных (грунтовых) вод (9) в данном водоносном горизонте h, должен быть обязательно выше уровня, соответствующего приведенному давлению (Рпр) разноплотностной, экологически опасной жидкой фазы (отходов) в хвостохранилище (1). Регулировка положения уровня разноплотностных, экологически опасных жидких отходов (10) относительно уровня подземных (грунтовых) вод (9) осуществляется с помощью системы водорегулирующих скважин (4), расположенных вокруг чаши накопителя (1) и системы водораспределительных скважин (5), расположенных внутри чаши накопителя (1), соединенных системой горизонтальных труб (6). Система наблюдательных (водопонижающих) скважин (7), расположенных также вокруг чаши накопителя (1), предназначена для наблюдения за положением уровня подземных (грунтовых) вод (9), за пределами чащи накопителя (1) разноплотностных, экологически опасных жидких отходов.

Кроме того, система водорегулирующих и водораспределительных скважин позволяет подавать слабо минерализованные в чашу накопителя (хвостохранилище) и, тем самым, регулировать не только уровень, но и химический состав разноплотностной, экологически опасной жидкой фазы (отходов) непосредственно в самом накопителе.

Реализация заявленного способа осуществляется также конструкцией противофильрационного накопителя, который содержит водорегулирующие скважины (4), расположенные вокруг чаши (1), и водораспределительные скважины (5), размещенные внутри чаши накопителя, с помощью соединительной системы горизонтальных труб (6), используемые в качестве системы, с помощью которой регулируется «приведенное» давление (10) и качество разно плотностной, экологически опасной жидкой фазы (отходов) в чаше накопителя (1), при этом устанавливаемое в чаше накопителя (1) расчетное «приведенное» давление жидкой фазы (отходов) (10) не должено превышать абсолютной отметки соответствующему естественному давлению уровню подземных (грунтовых) вод (9), фиксируемому наблюдательными (водопонизительными) скважинами (7) за пределами чаши накопителя (1).

Заявленный способ предназначен для снижения степени инфильтрации жидких отходов производства, рассолов из накопителей-хвостохранилищ в подстилающие их водоносные горизонты и позволяет защищать подземные (грунтовые) воды от загрязнения.

Заявленный способ может быть также применен для предупреждения инфильтрации через толщу складируемых твердых отходов атмосферных осадков, накапливающихся в поровом пространстве свалочных масс на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО) в жидкой фазы, что, в свою очередь, также способствует защите подземных водоносных горизонтов от загрязнения.

Отличительной от известных аналогов и привлекательной для достижения технического результата особенностью заявленного способа является разделение систем, определяющих поддержание оптимального уровненного и качественного режимов, подземных вод в водоносном горизонте, жидких отходов производства, рассолов в бассейне (накопителе-хвостохранилище). Так, если за соблюдение уровненного режима, как в водоносном горизонте, так и в чаше накопителя, отвечают скважины, используемые для водопонижения подземных вод при заглублении бассейна (хвостохранилища), то за поддержание оптимального качества (водности) жидких отходов производства, рабочих рассолов в самой чаше накопителя, используются специально оборудованные законтурные и внутриконтурные скважины.

Используемые источники информации

1. Патент РФ №2408442 (RU).

2. Патент РФ №2068048 (RU).

3. Патент РФ №2392375 (RU) - прототип.

4. Силин-Бекчурин А.И. Динамика подземных вод. М., 1965

5. Айвазян С.А. и др. Прикладная статистика: основы моделирования и первичная обработка данных. - М.: Финансы и статистика, 1983.

1. Способ предотвращения фильтрации загрязненных высокоминерализованных промышленных отходов в водоносный горизонт подземных вод, включающий поддержание уровня промышленных отходов в пределах контура противофильтрационного накопителя, отличающийся тем, что предварительно определяют плотность высокоминерализованных промышленных отходов и плотность законтурных подземных вод, определяют расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения, определяют максимально допустимый перепад между ними и плотность воды в заданной точке пласта и произвольно выбранной плоскости сравнения, поддержание уровня высокоминерализованных промышленных отходов в противофильтрационном накопителе производят ниже естественного уровня законтурных подземных (грунтовых) вод, который контролируют по величине «приведенного» давления жидкой фазы промышленных отходов и определяют по соотношению
Рпр=hγ+z(γ+γ0)/2,
где Рпр - приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов, М·L-1·Т-2;
h - гидростатическая высота (уровень) жидких промышленных отходов неоднородного состава в чаше накопителя, L;
z - расстояние от заданной точки пласта до произвольно выбранной плоскости сравнения, L;
γ и γ0 - объемный вес воды в заданной точке и на произвольно выбранной плоскости сравнения, M·L-2·Т-2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов выбирают ниже соответствующего естественному давлению уровня подземных (грунтовых) вод, фиксируемого наблюдательными скважинами за пределами чаши противофильтрационного накопителя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при горизонтальной плоскости сравнения приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов определяют из соотношения Рпр=hγ.

4. Противофильтрационный накопитель для реализации способа по п.1, содержащий чашу, противофильтрационный экран, расположенный на днище накопителя и бортах чаши, и водорегулирующую систему из водорегулирующих скважин, отличающийся тем, что дополнительно внутри чаши установлены водораспределительные скважины, которые соединены с водорегулирующим устройством и системой горизонтальных труб.

5. Противофильтрационный накопитель по п.4, отличающийся тем, что водораспределительные скважины, соединенные с водорегулирующим устройством и системой горизонтальных труб, образуют единую систему поддержания уровневого режима экологически опасной жидкой фазы загрязненных высокоминерализованных промышленных отходов в водоносный горизонт подземных вод.

6. Противофильтрационный накопитель по п.5, отличающийся тем, что приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов в чаше противофильтрационного накопителя ниже соответствующего естественному давлению уровня подземных (грунтовых) вод.

7. Противофильтрационный накопитель по п.5, отличающийся тем, что при горизонтальной плоскости сравнения приведенное давление жидкой фазы промышленных отходов в чаше противофильтрационного накопителя поддерживают из соотношения Рпр=hγ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты каналов и водоемов. Способ включает укладку защитного покрытия из матрацно-тюфячных габионов и водонепроницаемого противофильтрационного элемента из геомембраны.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты ложа каналов и водоемов различного назначения.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может применяться для возведения высоких каменно-насыпных плотин. .

Изобретение относится к защите объектов окружающей среды и, в частности, к защите морских террас, береговых откосов от ветровой и водной эрозии. .

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты водоемов и каналов. .

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, преимущественно в районах распространения многолетнемерзлых грунтов, служащих основанием гидротехнических сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к технологиям возведения плотин, дамб и перемычек с использованием местных материалов, и предназначено для регулирования движения потоков воды в гидротехнических сооружениях.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть применено при консервации (ликвидации) накопителей жидких промышленных отходов, таких как хвостохранилища, шламонакопители и золошлакоотвалы.

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий на грунт и гидроизоляционных работ и может быть использовано в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях промышленности для гидроизоляции хранилищ отходов и консервации ценных компонентов в техногенных массивах, а также для изоляции терриконов и бытовых свалок противофильтрационными экранами из полимерных материалов.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для защиты бетонных сооружений (фундаментов) от воздействия грунтовых и промышленных вод. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам для герметизации стыков сборных ограждающих конструкций искусственных грунтовых островов. Узел герметизации стыков ограждающих конструкций искусственных грунтовых островов включает два вертикальных паза на торцах стыкуемых конструкций, образующих шахту при совмещении пазов, зазоры в которой перекрыты щитами. Внутреннее пространство шахты наполнено заполнителем. Щиты закреплены посредством поворотных петель в пазах каждой из стыкуемых конструкций и выполнены из полутрубы. Свободные кромки щитов, примыкающие к смежным конструкциям, снабжены эластичными герметизирующими элементами. Сокращаются сроки возведения оконтуривающей оболочки искусственных грунтовых островов, обеспечивается возможность исключения жесткой связи между соединяемыми конструкциям и повышается надежность защиты грунтового ядра искусственных грунтовых островов от размыва. 2 ил.

Способ и система для точечного крепления гидроизоляционной и защитной мембраны (13) из пластикового материала для защиты и гидроизоляции поверхностей гидросооружений (10), таких как каналы, туннели, дамбы и т.п. Для областей поверхности, подвергающихся воздействию текучей среды и/или ветра, защитная мембрана (13) из упругорастягивающегося листового пластикового материала крепится на дно (12) и/или боковую площадь (11) поверхности гидросооружения (10) посредством множества точечных устройств (14, 15, 16) крепления. Для этого определяют множество мест точечного анкерования для защитной мембраны (13). Осуществляют проникновение участка заанкеривания точечных устройств (14, 15, 16) крепления в конструкцию гидросооружения (11, 12) и/или в грунт, с верхним участком крепления мембраны, проходящим наружу. Укладывают защитную мембрану (13) на площадь (11, 12) закрываемой поверхности гидросооружения (10), с верхним участком крепления мембраны устройств (14, 15, 16) крепления, проходящим через соответствующие отверстия в мембране (13). Устанавливают кольцевые уплотнения и закрепляющие пластины, по меньшей мере, на одной стороне мембраны (13) приспособленные под кольцевую фрикционную поверхность. Осуществляют заанкеривание мембраны (13) на местах анкерования к точечным устройствам (14, 15, 16) вдоль проходящих параллельно линий анкерования прижатием с уплотнением мембраны (13) к площади (11, 12) закрываемой поверхности гидросооружения в натянутом состоянии с передачей и распределением любой силы и/или напряжения, действующего на мембрану (13), на индивидуальные устройства (14, 15, 16) точечного крепления, на конструкцию гидросооружения и/или грунт. Система крепления для осуществления способа содержит множество устройств (14, 15, 16) точечного крепления, расположенных продольно вдоль проходящих параллельно линий анкерования. Устройства (14, 15, 16) выбраны из устройств крепления, содержащих как индивидуально, так и в комбинации: стержень анкера, имеющий расширяющиеся крылышки; стержень, проходящий в кожух, содержащий отверждаемую химическую смесь; стержень, завинчивающийся в трубчатый элемент с внешним оребрением, заделанным в цементный раствор; соединительный стержень с фасонным элементом заанкеривания, шарнирно соединенным с соединительным стержнем. Повышается надежность крепления гидроизоляционной мембраны к гидросооружениям. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического, гражданского и промышленного строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных конструкций в основаниях, на каналах и водоемах и направлено на повышение надежности конструкции противофильтрационного экрана при проведении его строительства в несколько этапов. Подготавливают грунтовое основание, укладывают на него полотнища 1 гидроизоляционного геосинтетического материала ГГСМ. Закладывают вдоль границы 2 первой очереди строительства узел сопряжения 7 полотнища 1 ГГСМ со второй очередью строительства, отмеченный на поверхности лентой 9 и включающий сложенный двумя вертикальными складками 3 запас полотнища 1 ГГСМ длиной 2,5 В, где В - установленная рабочая ширина склейки полотнищ 1 ГГСМ. При этом внутрь верхней вертикальной складки 3 закладывают антифрикционной прокладку 5, остающейся в конструкции противофильтрационного экрана после возобновления строительства, из материала, коэффициент трения которого по ГГСМ ниже, чем коэффициент трения слоев ГГСМ друг по другу. Затем получившийся запас полотнища 1 ГГСМ сверху накрывают защитной антифрикционной прокладкой 6, удаляемой из конструкции противофильтрационного экрана после возобновления строительства, из материала, имеющего коэффициент трения по ГГСМ и по грунту ниже, чем коэффициент трения ГГСМ по грунту. Далее полотнище 1 ГССМ и его узел сопряжения 7 сверху засыпают материалом защитного слоя 8 и оставляют до момента возобновления строительства. Свободный выход полотнища 1 ГССМ из узла сопряжения 7 обеспечивается за счет антифрикционных свойств прокладок 5 и 6. Обеспечивается повышение надежности конструкции противофильтрационного экрана при проведении его строительства в несколько этапов. 1 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты водоемов, каналов и накопителей промышленных отходов, выполненных на просадочных грунтах. Подготавливают грунтовое основание. Укладывают бентоматовый матрас. Устраивают облицовку из бетонных или железобетонных плит. При этом под стыки бетонных плит на матрас из бетоматов укладывают полоску из бентоматового матраса. Ширина дополнительной полоски бентоматового матраса зависит от геологических и просадочных свойств грунта. Обеспечивается высокая технологичность производства и упрощение работ по созданию противофильтрационного покрытия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к противофильтрационным экранам из листовых полимерных материалов, в частности к стыковым соединениям полимерных листов, и может быть использовано на каналах и водоемах, в основании которых наблюдаются просадки и пучение грунта. На подготовленное основание канала укладывают отдельные гибкие полимерные листы. К полимерным листам приваривают с образованием деформационной складки полосы полимерного материала и тканного геотекстиля. При этом в образованную складку вкладывают противофильтрационный жгут. Жгут выполняют из нетканого геотекстиля в виде полого цилиндра с наполнителем из бентонитовых глин. Затем наклеивают герметизирующую клеящуюся ленту, закрывающую соединительный шов. Обеспечивается надежное соединение и герметичность экрана. 1 ил.

Изобретение относится к области защиты грунтовых вод от загрязненных фильтратов из накопителей и может быть использовано для перехвата загрязненных потоков из накопителей на пути движения в открытые водотоки. Способ размещения вертикальных скважин для перехвата загрязненного потока из накопителей заключается в устройстве ряда перехватывающих скважин, которые устраивают на расстоянии от концевой части накопителя, ориентированного навстречу грунтовому потоку, т.е. в районе выхода максимального объема фильтрата в зоне наиболее высоких выходных градиентов напора. Ряд скважин устраивают с увеличением диаметра и глубины от краев ряда скважин к центру. Котлован в плане на местности размещают минимальным по ширине, ориентируя длину котлована в направлении движения грунтового потока. Обеспечивается эффективный перехват и отвод наиболее концентрированного фильтрата. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Способ создания гибкого противофильтрационного экрана включает укладку на подготовленное ложе канала армирующего слоя и нанесение на него расплавленного синтетического материала. В качестве армирующего слоя используются нетканый геотекстиль и геосетка. На армирующий слой наносят расплав отходов полиэтилена. Армирующий слой закрепляется в штрабы, устроенные на бровках откоса канала, или к грунту основания при помощи металлических анкеров. Устраняются потери воды через противофильтрационную облицовку канала. 2 ил.

Изобретение относится к области гидротехники, в частности, к способам определения потерь воды из оросительных каналов. Способ заключается в устройстве в канале изолированного отсека, состоящего из двух полимерных водонепроницаемых перемычек, которые на время определения фильтрационных потерь заделывают в пазы на дне канала на расстоянии 30÷50 м, с последующей гидроизоляцией мест стыка. Поддержание полимерных водонепроницаемых перемычек в устойчивом положении осуществляется при помощи металлополимерного троса, продетого в монтажные отверстия в верхней части перемычек и закрепленного к береговым анкерам. Для уменьшения влияния при проведении замеров внешних факторов, поверху между водонепроницаемыми перемычками натянут тент из светонепроницаемой полимерной пленки. Измерение уровня воды в отсеке осуществляют в специальных карманах, прикрепленных с внешней стороны к перемычкам и сообщающихся с изолированным отсеком с помощью трех рядов отверстий в верхней, средней и нижней частях. Для измерения уровня воды каждый карман оборудуется переносным игольчатым уровнемером (шпитценмасштабом) с ценой деления шкалы нониуса 0,1 мм, который закрепляется на металлической стойке, установленной в верхней части откоса выше измеряемого уровня воды. Повышается точность измерения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационными облицовками. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к противофильтрационному геотекстильному покрытию низконапорной земляной плотины. Покрытие плотины содержит ячеистую конструкцию из полимерного материала. Ячеистая конструкция крепится на полотнище водонепроницаемого геотекстильного материала. Ячеистая конструкция имеет изменяемую глубину, которая постепенно увеличивается от гребня до подошвы плотины. Ячейки конструкции заполняются грунтом. Снижается потеря воды на фильтрацию. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке обводненных месторождений полезных ископаемых, а также может быть использовано при осушении котлованов и в гидротехническом строительстве. Для защиты карьера от притока подземных вод сооружают основные горизонтальные дренажные скважины 4 нормально борту 1 карьера 2. Из каждой основной горизонтальной дренажной скважины 4 сооружают не менее чем по две противолежащие дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины. Из точек 5, 6, 7 на основных горизонтальных дренажных скважинах 4 сооружают в одну сторону в направлении смежных скважин 4 вправо дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины 8, 9, 10. Из этих же точек 5, 6, 7 на смежных скважинах 4 проходят влево дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины 11, 12, 13. Все дополнительные боковые горизонтальные дренажные скважины проходят до их взаимного пересечения и образования замкнутого дренажного контура. Все скважины сооружают у подошвы дренируемого водоносного горизонта. Обеспечивается повышение степени перехвата проскока подземных вод к бортам карьеров и снижение объемов бурения основных горизонтальных дренажных скважин за счет увеличения расстояния между ними. 1 ил., 1 пр.
Наверх