СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ, СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТРАБОТАННЫХ БУРОВЫХ ШЛАМОВ
METHOD OF DECONTAMINATING OIL-CONTAMINATED SOIL, METHOD OF DECONTAMINATING SPENT DRILLING MUD

Изобретение относится к области производства углегуминовых препаратов, мелиорантов, сорбентов, удобрений, а также гумино-минеральных соединений с ионообменными, хелатообразующими, комплексообразующими, биологически активными, стимулирующими гумусообразование свойствами.
Изобретение найдет применение в промышленности и коммунальном хозяйстве для детоксикации, рекультивации и очистки почв, грунтов, земель, загрязненных органическими (в первую очередь нефтепродуктами) и неорганическими экотоксикантами, рекультивации земель, техногенно нарушенных в результате промышленных разработок полезных ископаемых, очистки промышленных, буровых, животноводческих сточных вод, буровых и нефтяных шламов, а также как активаторы и регуляторы роста агротехнических культур в сельском хозяйстве и домашнем растение водстве.
Свободные гуминовые кислоты - гуминовые кислоты низкой зольности, вырабатываемые из бурых углей, однократной экстракцией гидроксидом калия с последующим осаждением их минеральной кислотой, в виде вододиспергируемой коллоидной массы (ГОСТ 9517-94).
Гумино-минеральный комплекс - смесь кислых веществ биохимического превращения отмерших высших растений, извлекаемых из бурого угля водными щелочными растворами; представляющая собой группу аморфных конденсированных поликарбоновых кислот с относительно высокой молекулярной массой, находящихся в виде свободных гуминовых кислот и солей (гуматов) кальция, натрия, магния, железа и т.д.
Гуминовые вещества кислотного типа (гуминовые кислоты) применяют не только в качестве стимуляторов роста растений, компонентов органо-минеральных удобрений и средств детоксикации и очистки загрязненных нефтепродуктами почв, но и как компоненты теплостойких буровых растворов при бурении нефтяных и газовых скважин. Внесение в почву, загрязненную нефтепродуктами гуминовых веществ, позволяет ускорить эффективную сорбцию углеводородов и активизацию микробиологических процессов, в результате чего происходит ускоренная деструкция нефтепродуктов и очистка почвы и обогащение почвы гумусом. При этом восстанавливаются основные агрохимические свойства почв.
Ближайшим аналогом заявленного способа обезвреживания нефтезагрязненных грунтов является способ переработки нефтешламов и очистки замазученных грунтов, включающий подготовку площадки переработки, сбор, экскавацию и доставку нефтезагрязненных грунтов на площадку переработки, подготовку нефтезагрязненного грунта (см., например, описание изобретения по патенту RU 2376083, МПК В09С 1/10 (2006.01), дата публикации 20.12.2009).
Недостатком ближайшего аналога является недостаточная эффективность взаимодействия с токсичными веществами.
Технический результат выражается в повышении эффективности взаимодействия с токсичными веществами за счет введения более эффективного гумино-минерального комплекса.
Сущность заявленного способа обезвреживания нефтезагрязненных грунтов характеризуется тем, что включает подготовку площадки переработки, сбор, экскавацию и доставку нефтезагрязненных грунтов на площадку переработки, подготовку нефтезагрязненного грунта, и отличается от ближайшего аналога тем, что вносят гумино-минеральный комплекс, полученный в процессе низкотемпературной механохимической экстракции гуминовых кислот измельчением бурого угля в диспергаторе со смешиванием измельченного бурого угля со щелочью, обеспечивают процессы биоструктуризации нефтезагрязненных грунтов.
Ближайшим аналогом заявленного способа обезвреживания отработанных буровых шламов является способ обезвреживания отработанных буровых шламов, включающий известкование, реагентную коагуляцию, внесение флокулянтов (см., например, описание изобретения к патенту RU 2379137, МПК В09С 1/10 (2006.01), дата публикации 20.01.2010).
Недостатком ближайшего аналога является недостаточная эффективность взаимодействия с токсичными веществами.
Технический результат выражается в повышении эффективности взаимодействия с токсичными веществами за счет введения более эффективного гумино-минерального комплекса.
Сущность способа обезвреживания отработанных буровых шламов, характеризуется тем, что включает известкование, реагентную коагуляцию, внесение флокулянтов, и отличается от ближайшего аналога тем, что вносят в буровой шлам гумино-минеральный комплекс, полученный низкотемпературной механохимической экстракцией гуминовых кислот измельчением бурого угля в диспергаторе со смешиванием измельчением бурого угля со щелочью, производят поэтапную выемку бурового шлама на буферный слой с настилкой шлама слоем не более 8-10 см, высушивают буровой шлам, сухой буровой шлам складывают в бурты для последующей утилизации.
Используемый в заявленных способах гумино-минеральный комплекс получают следующим образом.
Технология низкотемпературной механохимической экстракции включает в себя совместное проведение процесса измельчения бурого угля и химической экстракции гуминовых кислот. Такая инновационная технология позволяет исключить из классической технологии процесс сухого размола угля, тем самым избежать образования угольной пыли. Использование механохимической экстракции позволяет получать более высокий выход целевого продукта с меньшими затратами по сравнению с существующими аналогами. Использование низкой температуры приводит к сохранению природной структуры гуминовых веществ, тем самым повышает качество конечной продукции, что является существенным фактором для повышения эффективности планируемого производства. Указанная технология позволяет сохранить природную структуру гуминовых кислот и сделать процесс более производительным. Средняя производительность разработанной технологии составляет 5 тонн 7% раствора гуминовых веществ в сутки.
При этом не применяется соляная кислота для выделения гуминовой кислоты из остатка, а используется ортофосфорная кислота. Данная замена позволяет использовать отработанный раствор фосфата калия (фильтрата) в качестве минерального удобрения.
-1
Основной трудностью для получения чистой гуминовой кислоты являлся процесс фильтрации от остатков угольной пыли. Решением вопроса явилось использование центрифуги непрерывного действия с числом оборотов равным 3500 с. Остаток на сите с небольшим содержанием ГВ предлагается использовать в качестве структуратора почвы в смеси с доломитовой мукой.
Технологическая схема получения гумино-минерального комплекса включает основные стадии:
- загрузка в аппарат с интенсивным массообменом;
- подготовка воды (нагрев, фильтрация);
- мокрый размол бурого угля;
- добавление щелочи;
- проведение щелочной экстракции;
- фильтрование на центрифуге;
- выгрузка балластной массы.
-1
-1
-1
Бурый уголь доставляется на производство, после чего смешивают с горячей водой с температурой 70°С. Затем подают на мешалку с количеством оборотов до 350 с. После достижения мешалкой необходимого количества оборотов начинают прибавлять отмеренное количество угля, следя за тем, чтобы не попадались куски угля более 50 мм. Перемешивание продолжают в течение 15 мин. После этого прибавляют отмеренное количество щелочи и доводят обороты мешалки до 800 с. Температура воды контролируется термометром и поддерживается на уровне 80°С. Процесс экстракции заканчивается через 40-50 мин. Мешалку переводят на число оборотов 100 с и через нижний слив подают полученную массу в центрифугу для отделения балластной массы. После этого подается нужное количество воды для достижения нужной товарной концентрации. Остаток на фильтре переносят в накопительную емкость для дальнейшей переработки, например, ортофосфорной кислотой. Готовый раствор гумино-минерального комплекса разливается в тару и увозится на склад.
Пример 1
Исходное сырье для получения гумино-минерального комплекса - бурый уголь Талды-Дюргунского месторождения. Содержание гуминовых кислот достигает до 64% на ограниченную массу при средней влажности до 40% и зольности - 30%.
Бурый уголь Талды-Дюргунского месторождения по своим физико-химическим показателям (влажность, зольность, количество летучих веществ) не уступает углям отдельных месторождений России. Кроме этого имеется повышенное содержание ванадия от 136 до 245 мг/т, кадмия от 3,5 до 17 мг/т и таллия от 2 до 1,2 мг/т. Уголь после высыхания самовозгорается, а его пыль сильно взрывчатая, Тсам = 225°С, труднообогатимая (показатель обогатимости = 16,7%).
-1
-1
-1
Исходный уголь доставляется на производство, смешивается с горячей водой с температурой 70°С. Затем подается на мешалку с количеством оборотов до 350 с. После достижения мешалкой М-1 необходимого количества оборотов начинают прибавлять отмеренное количество угля, следя за тем, чтобы не попадались куски угля более 50 мм. Перемешивание продолжают в течение 15 мин. После этого прибавляют отмеренное количество щелочи и доводят обороты мешалки до 800 с. Температура воды контролируется термометром и поддерживается на уровне 80°С. Процесс экстракции заканчивается через 40-50 мин. Мешалку переводят на число оборотов 100 c и через нижний слив подают полученную массу гумино-минерального комплекса в центрифугу для отделения балластной массы. После этого подается нужное количество воды для достижения нужной товарной концентрации.
Пример 2
Исходное сырье для получения гумино-минерального комплекса - бурый уголь Угловского месторождения. Содержание гуминовых кислот достигает до 42% на ограниченную массу при средней влажности до 31-42% и зольности - 4-50%.
-1
-1
-1
Исходный уголь доставляется на производство, смешивается с горячей водой с температурой 70°С. Затем подается на мешалку с количеством оборотов до 350 с. После достижения мешалкой необходимого количества оборотов начинают прибавлять отмеренное количество угля, следя за тем, чтобы не попадались куски угля более 50 мм. Перемешивание продолжают в течение 15 мин. После этого прибавляют отмеренное количество щелочи и доводят обороты мешалки до 800 с. Температура воды контролируется термометром и поддерживается на уровне 80°С. Процесс экстракции заканчивается через 40-50 мин. Мешалку переводят на число оборотов 100 с и через нижний слив подают полученную массу гумино-минерального комплекса в центрифугу для отделения балластной массы. После этого подается нужное количество воды для достижения нужной товарной концентрации.
Наиболее целесообразно использовать бурый уголь Талды-Дюргунского месторождения для производства экологически чистых гуминовых удобрений.
Описанная технология позволяет получать гуминовые кислоты и их соли с высокодисперсной, гидратированной структурой, обладающие высокой физико-химической, биологической и физиологической активностью. Получаемые соединения являются экологически чистыми и безопасными органическими веществами, они обладают стабильной способностью химически связывать катионы тяжелых металлов, например цинка, кадмия, свинца, ртути, меди, никеля, а также радионуклиды и другие токсичные и вредные вещества, с образованием водонерастворимых соединений, блокируя тем самым их поступление в растения и грунтовые воды.
Способ обезвреживания нефтезагрязненных грунтов осуществляется следующим образом.
Известно, что устойчивость биосферы к интенсивному техногенному (антропогенному) воздействию и ее способность к восстановлению в огромной степени обусловлены именно наличием в почве гумусовых веществ и, прежде всего, гуминовых кислот. Гуминовые кислоты и их соединения составляют основу почвенного гумуса и определяют плодородие почв, выполняют аккумулирующие функции, накапливая в почве важнейшие элементы питания почвенной биоты и растений, способствуют разложению природных и синтетических материалов, защищают микрофлору и растения от воздействия неблагоприятных факторов и оказывают стимулирующее действие на их рост и развитие. В том числе они могут образовывать устойчивые водонерастворимые соединения с ионами тяжелых металлов и многими другими опасными загрязнителями окружающей среды. Но в своем исходном природном состоянии гуминовые кислоты обладают малой активностью из-за низкой гидратированности и дисперсности, блокирования их активных центров различными компонентами, в том числе минеральными.
Гуминовые кислоты существуют в природе в виде водонерастворимых веществ и извлекаются из почвы, торфа, бурого и окисленного каменного угля путем перевода их в гуматы - водорастворимые соли одновалентных катионов (натрия, калия, аммония) при обработке исходного сырья соответствующим раствором щелочи или органическими основаниями. Гуминовые кислоты являются высокомолекулярными веществами и в форме гуматов существуют в виде растворов, приближающихся к истинным. При замене одновалентных катионов в молекулах гуматов на ионы водорода, что достигается подкислением щелочной среды до рН 2-3, гуминовые кислоты возвращаются в свою исходную форму и образуют водонерастворимую фазу в виде коллоидов, которые коагулируют с образованием гелеобразных осадков. Значения рН около 2-3 соответствуют точке коагуляции, при которой происходит необратимое коагулирование коллоидов и полимеризация молекул гуминовых кислот. При этом блокируются их реакционные центры, резко снижается площадь поверхности раздела фаз и падает их физико-химическая и биологическая активность.
Целесообразно рекультивацию почв сельскохозяйственного назначения и детоксикацию земель осуществлять способом, включающим введение в почвы и земли, содержащие токсичные вещества, гуминовых веществ, при этом, согласно изобретению, в качестве гуминовых веществ используют водорастворимые препараты на основе гумино-минерального комплекса, полученного низкотемпературной механохимической экстракцией гуминовых кислот с применением диспергатора, смешиванием с щелочью и выделением гуминовой кислоты введением ортофосфорной кислоты, и обеспечивающего процессы биоструктуризации нефтезагрязненных грунтов.
При детоксикации земель, согласно изобретению, дополнительно проводится известкование загрязненных почв и вносятся удобрения (источники азота и фосфора), что способствует более быстрому восстановлению аборигенной микрофлоры.
Благодаря изобретению загрязненные токсичными веществами земли становятся пригодны к сельскохозяйственному использованию. Урожайность земель, подвергнутых детоксикации, значительно возрастает, а содержание токсичных веществ в производимой на них сельскохозяйственной продукции сохраняется в пределах существующих санитарно-гигиенических нормативов. Предложенные препараты на основе гумино-минерального комплекса, предназначенные для улучшения состояния окружающей среды, являются сложной смесью природных органических соединений, образовавшихся при разложении отмерших растений и их гумификации.
В соответствии с изобретением разработан способ обезвреживания нефтезагрязненных грунтов, выведенных из севооборота в результате загрязнения их техногенными продуктами. Способ предотвращает поступление в растения и грунтовые воды различных токсичных веществ и обеспечивает улучшение структуры земель, их влагоемкость и повышение их плодородия.
При внесении в почву и токсичные земли гумино-минеральный комплекс благодаря своей высокой удельной поверхности вступает в реакции взаимодействия с токсичными веществами, в частности с ионами тяжелых металлов, связывает их, переводя в водонерастворимую форму.
Связанные химически и зафиксированные в почве и землях в виде водонерастворимых соединений ионы тяжелых металлов не поступают в растения и грунтовые воды. Этим обеспечивается детоксикация почв и возможность использования загрязненных почв для хозяйственной деятельности.
За счет высокой гидрофильности гуминовых кислот повышается влагоемкость почв и улучшается их структура. Дополнительное внесение гуминовых кислот повышает плодородие почв и увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур.
Гумино-минеральный комплекс - смесь кислых веществ биохимического превращения отмерших высших растений, извлекаемых из бурого угля водными щелочными растворами; представляющая собой группу аморфных конденсированных поликарбоновых кислот с относительно высокой молекулярной массой, находящихся в виде свободных гуминовых кислот и солей (гуматов) кальция, натрия, магния, железа и т.д.
Заявленный способ обезвреживания нефтезагрязненных грунтов рекомендуется к использованию при:
- разработке проектов рекультивации земель и восстановлении ранее отработанных площадей в части проведения очистных работ как самостоятельный способ биологической очистки или как дополнительный этап после механического, физического либо другого способа очистки;
- ликвидации старых (застарелых) загрязнений нефтепродуктами объектов окружающей среды;
- формировании планов по ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, в обязательном порядке разрабатываемые предприятиями и организациями, осуществляющими добычу, транспортировку, переработку, хранение и использование газа, конденсата и нефти, в соответствии с постановлением Правительства РФ "О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов" от 21 августа 2000 г. №613.
Технология осуществления способа заключается в нанесении гумино-минерального комплекса на загрязненную поверхность или его смешивании с загрязненными нефтепродуктами субстратами. Внесение гумино-минерального комплекса на большие по площади территории производят с помощью разбрызгивающих и распылительных устройств.
Технология применения гумино-минерального комплекса универсальна для очистки от нефтепродуктов различных почв, грунтов и способствует воссозданию естественных биологических процессов в них за счет восстановления единого цикла обмена веществ, что достигается активацией аборигенной микрофлоры и микрофауны, разлагающей вредные и токсические вещества.
Способ обезвреживания нефтезагрязненных грунтов применяется в следующих случаях:
- как средство для полной очистки от загрязнения после использования механических и физических способов;
- в совокупности с физическими способами для комбинированной очистки;
- когда применение иных способов приводит к еще большему загрязнению природной среды токсичными продуктами.
Разработанный способ обезвреживания нефтезагрязненных грунтов распространяются на все типы почв, на всех ландшафтах, за исключением поверхностей водоемов.
Способ обезвреживания нефтезагрязненных грунтов включает в себя подготовку площадки переработки, сбор, экскавацию и доставку нефтезагрязненных грунтов на площадку переработки, подготовку нефтезагрязненного грунта, внесение необходимых компонентов (гумино-минеральный комплекс, удобрения, известь и др.), обеспечение процессов биодеструкции нефтезагрязненных грунтов, использование обезвреженного грунта.
Перед началом работ необходимо выполнить ряд подготовительных мероприятий, а именно:
- при отсутствии паспорта опасного отхода проводится количественный химический анализ нефтезагрязненного грунта для определения состава обезвреживаемых отходов (процент содержания углеводородов, рН и т.д.);
3
3
- производится расчет необходимого количества компонентов, необходимых для обеспечения оптимального режима биодеструкции нефтезагрязненного грунта, в частности сорбентов, для связывания углеводородов и создания аэробных условий в обезвреживаемых отходах, солей кальция для создания нейтрального рН нефтезагрязненного грунта (от 0,003 до 0,01 тн/м), органических сорбентов (солома, отходы растениеводства и животноводства 5 класса опасности, солома злаковых культур, торф и торфяная крошка, опилки, мелкая стружка и др.) (от 0,2 до 0,5 тн/м) и гумино-минерального комплекса для восстановления и активизации биоты обезвреживаемых отходов. Гумино-минеральный комплекс вносится из расчета 2-4 кг геля/м в зависимости от процентного содержания углеводородов;
- подготавливается площадка переработки нефтезагрязненных грунтов, в частности производится подготовка обваловки по границам площадки для предотвращения попадания на территорию площадки ливневых вод и др., а также аварийного (стихийного) растекания углеводородов за пределы площадки; площадка обезвреживания нефтешламов выстилается 12-15 см слоем сорбентов: измельченной соломой, торфом или перепревшей органикой в целях связывания углеводородов при ливневом выпадении осадков и других ситуациях, возникающих в период выполнения работ, для предотвращения отрицательного воздействия на окружающую среду;
- экскавация и перевозка нефтезагрязненных грунтов на площадку переработки и его укладка в бурты высотой 1,8-2 м и шириной по основанию 15 м;
- доставка к буртам обезвреживаемых отходов расчетных доз минеральных и органических компонентов, их перемешивание, расстил в ряды высотой не более 0,4 м и шириной 8-9 м;
- после перемешивания выдерживается пауза в 3-4 дня, во время которой происходит интенсивное улетучивание легких фракций углеводородов.
Гумино-минеральный комплекс вносится двукратно с периодичностью 4-5 недель, в зависимости от погодных условий. Обработка нефтезагрязненного грунта осуществляется раствором гумино-минерального комплекса. Рекомендуемая доза раствора для детоксикации нефтезагрязненных грунтов составляет 30 кг (или 30 литров) на один кубометр загрязненного грунта. Обработка нефтезагрязненного грунта проводится водным раствором гумино-минерального комплекса, а в случае высокой влажности грунта, в виде геля без разбавления его водой из расчета 3,0 кг геля на один кубометр загрязненного грунта.
Гумино-минеральный комплекс хорошо растворим в воде, при этом достаточно простого смешивания препарата с водой или воды с препаратом (т.е. никакого смесительного оборудования не требуется). Приготовление раствора гумино-минерального комплекса можно осуществлять с использованием любых подручных средств (бочек, емкостей и т.д.) и технических средств (насосов, мешалок, поливомоечных машин и т.д.)
После обработки нефтезагрязненного грунта раствором гумино-минерального комплекса и перед укладкой в бурты оптимальная влажность грунта должна быть не менее 70% от значения его полевой влажности.
Период переработки замазученных грунтов составляет 3,5-4,5 месяца. Внесение гумино-минерального комплекса производится двукратно с периодичностью 4-5 недель, в зависимости от погодных условий. При оптимальной влажности и рыхлой укладке в бурты обеспечивается хорошая аэрация, интенсивное микробиологическое разложение и гумификация углеводородов нефти. После внесения гумино-минерального комплекса производится формирование буртов с применением спецтехники: сталкивание бульдозером Т-170 и укладка фронтальным погрузчиком ТО-18, трех-четырехкратное аэрирование подготовленной смеси методом перекладки буртов с периодичностью 10-12 дней для поддержания высокой активности аэробной микрофлоры, обеспечивающей биодеструкцию углеводородов.
По окончании процесса детоксикации производятся агрохимические и биологические исследования полученного почвогрунта, оценка (определение) его хозяйственной ценности и дальнейшего использования и вывоз почвогрунта на низкоплодородные сельскохозяйственные угодья, эродированные земли, нанесение его по поверхности почвы слоем 12-15 см с последующей запашкой и посевом многолетних трав.
По окончании работ проводится биологический этап рекультивации площадки обезвреживания нефтешламов, заключающийся в подготовке почвы к посеву и посеве фитомелиоративной культуры, в измельчении зеленой массы фитомелиоративной культуры и ее запашке, в подготовке почвы и посеве многолетних трав для хозяйственного использования.
Деструкция углеводородов нефти сопровождается синтезом гуминовых веществ, в результате чего в грунте возрастает содержание гумуса. Процессы обезвреживания нефтезагрязненного грунта близки к процессам компостирования органических отходов и материалов. При этом происходит очистка грунта, улучшаются его свойства и восстанавливаются основные характерные для почв биогеохимические процессы. Такой грунт может быть возвращен на место его прежнего залегания, так как в нем восстановлены основные свойства и функции почв.
Способ обезвреживания отработанных буровых шламов осуществляется следующим образом.
Процесс бурения сопровождается применением материалов и химреагентов различной степени опасности, значительными объемами водопотребления и образования производственно-технологических отходов, представляющих определенную опасность для флоры и фауны. Как показывает практика, формирующиеся сточные воды загрязняются буровым раствором и его компонентами, выбуренной породой, химреагентами, нефтью и нефтепродуктами, в том числе и горюче-смазочными материалами, которые попадают в буровые сточные воды в местах, где производятся технологические операции с этими веществами и где возможны их потери. Основными загрязнителями сточных вод являются взвешенные вещества, нефть и нефтепродукты, органические соединения, растворимые минеральные соли, а также различные примеси. Количественное соотношение между минеральными и органическими загрязнителями буровых сточных вод может изменяться в широких пределах и зависит от различных причин, таких как специфика обработки буровых растворов, система водопотребления, продолжительность строительства скважин и др. Загрязняющие свойства отработанных буровых растворов определяются, как правило, применяемыми химреагентами и материалами, а также составом выбуриваемых пород. Указанные отходы сильно загрязнены нефтью и нефтепродуктами, содержат в своем составе значительное количество органики и минеральных солей, в том числе вредных и токсичных для водоемов, почвогрунтов и почвенно-растительного покрова.
При строительстве нефтяных скважин образуются отходы бурения, значительную часть которых составляют отработанные буровые растворы и буровой шлам. Состав последних определяется, с одной стороны, составом компонентов исходного бурового раствора, а с другой стороны, компонентами выбуренной породы, солями, и т.д., перешедшими в раствор из разбуриваемых горных пород. Отработанный буровой раствор и буровые шламы, как отходы производства, обладают токсичными свойствами, в силу загрязнения их в процессе производства работ нефтепродуктами и реагентами. Особенно высокой токсичностью обладают средне- и высокоминерализированные отработанные буровые растворы. Токсичными компонентами отработанных буровых растворов являются углеводороды нефти, хромосодержащие соединения, соли (хлористый натрий и хлористый кальций), тяжелые металлы, щелочи и др. По действующим нормам отработанный буровой раствор и буровые шламы подлежат сбору, локализации и хранению в специальных земляных котлованах, сооружаемых в слабо дренируемых или непроницаемых грунтах.
Перспективными направлениями обезвреживания отработанных буровых растворов и буровых шламов считаются биохимические методы, основанные на разложении органических экотоксикантов отдельными штаммами микроорганизмов; физико-химические методы, основанные на нейтрализации экотоксикантов воздействием физических полей и реагентов; метод отвердения, основанный на затвердевании массы отработанных буровых растворов с помощью отверждающих композиций.
В технологии предлагается при рекультивации площадок после строительства буровых скважин использовать технологию обезвреживания и утилизации средне- и высокоминерализированных отработанных буровых растворов и буровых шламов, основанную на применении уникальных по своим свойствам, функциям и достигаемому положительному эффекту гуминовых кислот, производимых в форме гумино-минерального комплекса.
Одним из путей утилизации отработанных буровых растворов и буровых шламов является возможность использования их в качестве добавок к удобряющим компостам и мелиорантам, предназначенным для рекультивации шламовых амбаров и территорий буровых площадок. В результате смешивания с гумино-минеральным комплексом происходит значительное снижение или устранение токсичных свойств отработанных буровых растворов и/или буровых шламов. В основном буровой шлам и буровой раствор присутствуют вместе и обезвреживаются параллельно. Но в ряде случаев есть только буровой шлам без бурового раствора. Образующуюся массу - грунт органоминеральный, можно использовать для рекультивации нефтезагрязненных почв и земель, особенно на почвах легкого гранулометрического состава, а также на почвах, обедненных органическим веществом.
Грунт органоминеральный обладает синергетическим свойством и способствует улучшению таких важных почвенных показателей, как структура, порозность, емкость поглощения, рН, состав почвенной микрофлоры и т.д. Входящие в его состав гуминовые вещества, являясь естественным органическим компонентом почвы, мобилизуют внутренние резервы экосистемы, усиливают и ускоряют процессы самоочистки, повышают микробиологическую и ферментативную активность почвы. Глинистые компоненты отработанного бурового раствора также способствуют образованию агрономически ценной структуры почвы, увеличивают ее буферные и поглощающие способности, а биогенные элементы (калий, фосфор и микроэлементы) положительно влияют на рост и развитие растений. Применение данной технологии позволит решить задачи обезвреживания и утилизации отработанных буровых растворов и буровых шламов с восстановлением свойств нарушенных земель и почв.
Перед началом работ проводится отбор фоновых и контрольных образцов в соответствии с ИСО 5667-10, ИСО 5667-2, ГОСТ 17.1.4.01-80, ГОСТ 17.4.3.01-83. Места отбора проб и их количество определяются из соображений получения максимально-достоверной информации при минимальных затратах.
3
При производстве работ в секциях амбара производится известкование с целью нормализации рН и разрушения органических загрязнений и реагентная коагуляция для осветления и обезвреживания буровых сточных вод. В качестве коагулянтов можно использовать сульфат алюминия, алюминиево-калиевые квасцы или оксихлорид алюминия. В качестве флокулянтов можно использовать высокомолекулярные флокулянты. Эти реагенты не токсичны и относятся к IV классу опасности. Норма внесения рабочего раствора коагулянта 1 л/10 м буровых сточных вод. Подбор доз коагулянта и флокулянта производится непосредственно перед началом работ по очистке жидкой фазы по методике пробного коагулирования. По окончании работ проводится химический анализ водной фазы. Если рассматривается возможность закачки очищенной воды в коллектор или вывоз ее на центральный пункт нефтесбора, анализы амбарной воды проводятся в соответствии с требованиями ОСТ 51-01-03-84.
При наличии в буровом амбаре нефтяной пленки ее собирают и отправляют на обезвреживание.
В зависимости от результатов выбирается способ дальнейшей утилизации сточных вод:
- при соответствии качественного состава сточных вод агромелиоративным, санитарно-гигиеническим и ветеринарным требованиям (СанПиН 2.1.7.573-96) используется для орошения;
- для закачки в систему поддержки пластового давления;
- для увлажнения отходов на полигонах твердых бытовых отходов.
3
Гумино-минеральный комплекс вносится в количестве 0,3 кг на 1 м бурового шлама, находящегося в амбаре, для устранения токсичных свойств и понижения класса опасности отхода.
Затем производится поэтапная выемка буровых шламов на буферный слой.
Настилка шлама производится слоем не более 8-10 см, что обеспечивает его быстрое высушивание. Сухой буровой шлам складывается в бурты. Запрещается размещать обезвреженные буровые шламы в водоохранной зоне поверхностных и подземных водных объектов. По окончании работ производится биотестирование.
В зависимости от месторасположения буровой площадки, окружающего рельефа, природных и климатических условий, а также технического задания выбирается способ утилизации бурового шлама:
а. Захоронение на месте производства работ, если подобный способ утилизации бурового шлама указан в проекте строительства скважины и имеет положительное заключение государственной экологической экспертизы.
б. Вывоз на ближайший полигон твердых бытовых отходов и промышленных отходов для использования в качестве изолирующего слоя.
в. Использование обезвреженного до 5 класса опасности (подтвержденного биотестированием) бурового шлама в качестве инертного заполнителя очищенного и осушенного амбара.
Гидроизоляционный материал извлекается из амбара и вывозится на полигон твердых бытовых отходов.
После всех вышеперечисленных работ производится заполнение очищенного и осушенного амбара обезвреженным буровым шламом 5 класса опасности (по согласованию), минеральным грунтом, изъятым ранее при его устройстве. При заполнении производится трамбование грунта, уравнивая его плотность с плотностью окружающих пород с целью исключения явлений заболачивания и дренажа.
После ликвидации амбара производится грубая планировка участка для выявления несоответствий с окружающим рельефом и для улучшения физико-химических свойств почвы на участке производится гипсование из расчета 10 т/га, контурная обваловка скважины для определения границ нанесения плодородного слоя и производится чистовая планировка участка под восстановление прежнего рельефа местности. Осуществляется возврат плодородного слоя почвы с сохранением прежнего пахотного горизонта.
Для восстановления почвенного плодородия вносится гумино-минеральный комплекс для компенсации потери гумуса и производится комплекс работ по структурированию почв. Предпосевная подготовка поля проводится с внесением минеральных удобрений из расчета 1 ц/га. Планировать и осуществлять сев фитомелиорантов, как и все полевые работы, следует в лучшие агротехнические сроки.
По окончании работ производится отбор проб почвы для проведения химического анализа по результатам работы, при необходимости производится скашивание и запашка фитомелиорантов.