СИСТЕМА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННОГО НЕФТЬЮ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТОМ ГРУНТА

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности, к ликвидации очаговых загрязнений грунтов при авариях на нефтепродуктопроводах, и может быть использована преимущественно в районах, в которых уровень грунтовых вод расположен близко к поверхности, в том числе в период обильных осадков или паводка, и при наличии в данном районе участков с водонепроницаемым грунтом, например, глинистых грунтов.
Известна система для очистки почвы от нефтяных загрязнений, включающая заполненную промывочным средством емкость с подсоединенным к ней трубопроводом для подачи средства на загрязненную почву, нефтеприемник с подсоединенным к нему всасывающим трубопроводом, нефтесборник, выполненный в виде закрепленных в шахматном порядке внутри защитного кожуха перфорированных трубок с заглушенными заостренными концами, установленных в подпочвенном слое, при этом трубки поочередно подключены к подающему и отсасывающему трубопроводам [Патент РФ №2061144, МПК Е02В 11/00, Е02В 15/04, опубл. 27.05.96].
Как видно из описания и чертежей данная система требует значительных капитальных затрат для ее обустройства и осуществления, что не во всех случаях экономически оправдано.
Известна также система для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта, описанная в способе для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта путем вымывания их грунтовой водой [Патент РФ №2071671, МПК B09C 1/00 и др., опубл. 10.01.97]. Система включает защитный экран по контуру загрязненного грунта до уровня
водоносного слоя, выполненный в массиве грунта в виде льдо-грунтовой стенки с обваловкой на поверхности, нагнетательные и продувочные скважины, размещенные в шахматном порядке, резервуар для сбора загрязненных грунтовых вод, образованный внутри обвалованной зоны, и устройство для их откачки для последующей утилизации. Нагнетательные скважины предназначены для подачи воды в подстилающий водоносный слой с целью поднятия уровня грунтовых вод с нефтью или нефтепродуктом до дневной поверхности внутри обвалованного участка. С помощью устройства для откачки водонефтяную смесь отводят из резервуара для транспортировки ее на дальнейшую утилизацию или в случае сбора нефтепродуктов с поверхности воды сорбционными материалами - отводят очищенную воду.
Однако применение данной системы может быть оправдано только на территориях с глубоким залеганием грунтовых вод и экономически нецелесообразно при высоком уровне грунтовых вод в связи с большой ее трудоемкостью и капиталоемкостью, необходимостью применения специального оборудования и материалов.
Наиболее близкой к заявляемой по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является система для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта путем вымывания их грунтовой водой, включающая дренажную траншею для сбора загрязненных грунтовых вод, устройство для их откачки из нее, траншею фильтрации, образованную в водонепроницаемом грунте, содержащую линию подачи загрязненных грунтовых вод, соединенную с устройством для их откачки из дренажной траншеи. Траншея фильтрации состоит из секций фильтрации и очистки загрязненных вод, заполненных соответственно фильтрующими и сорбционными материалами, а также секции сбора очищенной воды с линией ее откачки. Секции частично разделены перегородками, расположенными в шахматном порядке.
Однако эффективность системы снижается при ликвидации локальных загрязнений грунтов при авариях на нефтепродуктопроводах в условиях близкорасположенного к поверхности участка грунта, сложенного из хорошо проницаемых песчаных грунтов. Процесс фильтрации загрязненных грунтовых вод по хорошо проницаемым пропласткам грунта в дренажную траншею сопровождается существенным увеличением в них концентрации взвешенных минеральных частиц грунта. Наиболее интенсивно этот процесс происходит в месте фильтрации водонефтяной смеси в дренажную траншею, представляющую собой гидродинамический барьер, на котором резко усиливаются процессы суффозии взвешенных веществ. Это приводит к тому, что из дренажной траншеи загрязненные грунтовые воды, содержащие значительное количество взвешенных веществ, поступают в траншею фильтрации и за короткий промежуток времени забивают фильтрующие материалы секций.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности системы для очистки загрязненных грунтов в условиях близкорасположенного к поверхности участка грунта, сложенного из хорошо проницаемых песчаных пластов.
Поставленная задача в системе для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта путем вымывания их грунтовой водой, включающей дренажную траншею для сбора загрязненных грунтовых вод глубиной ниже уровня грунтовых вод, устройство для откачки из нее загрязненных грунтовых вод, траншею фильтрации, содержащую линию подачи загрязненных грунтовых вод из дренажной траншеи, секции фильтрации и очистки загрязненных вод, сбора очищенной воды, частично разделенные перегородками, расположенными в шахматном порядке, и линию откачки очищенной воды, решается тем, что дренажная траншея дополнительно содержит продольную секцию глубиной выше уровня грунтовых вод, соединенную с устройством для откачки загрязненных грунтовых вод в
траншею фильтрации, при этом секции разделены грунтовой перемычкой, оснащенной трубами, расположенными в ней поперечно и на разной высоте.
Указанная новая совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели обеспечивает получение нового технического результата, заключающегося в снижении до минимума содержание взвешенных веществ, выносимых потоком загрязненных грунтовых вод из дренажной траншеи в траншею фильтрации за счет предварительного их осаждения в секции дренажной траншеи глубиной ниже уровня грунтовых вод. Верхний слой загрязненных грунтовых вод, освобожденный от взвеси, по расположенным в перемычке трубам перетекает в дополнительную секцию и далее из нее откачивается в траншею фильтрации для очистки от нефти и нефтепродуктов. Это позволит исключить забивание фильтрующих материалов, заполняющих секции траншеи фильтрации, и повысить эффективность самой системы очистки загрязненных грунтовых вод от нефти и нефтепродуктов.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой системы, на фиг.2 - дренажная траншея в разрезе, на фиг.3 - траншея фильтрации в разрезе.
3
На ситуационном плане (фиг.1) показан аварийный участок конденсатопровода 1, расположенный на левом берегу реки Салмыш (Оренбургская область). В результате образования в сварном шве конденсатопровода трещины 2 длиной до 100 мм и шириной в месте максимального раскрытия трещины до 1 мм в грунт вылилось до 10 мстабильного конденсата. Основной очаг загрязнения 3 образовался на левом берегу реки Салмыш примерно в 75 км от береговой линии 4. По контуру пятна загрязнения пробурено 8 скважин 5 глубиной 5 м с целью установления области распространения нефтепродуктов в грунте. С той же целью пробурены 4-5 метровые шурфы 6 вдоль береговой линии реки. Система для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта включает дренажную траншею 7 для сбора загрязненных грунтовых вод,
оборудованную устройством для их откачки 8 (насосным агрегатом с трубопроводами), траншею фильтрации 9.
На фиг.2 представлена в поперечном разрезе дренажная траншея, состоящая из секции 10 для сбора загрязненных грунтовых вод глубиной ниже уровня грунтовых вод и секции 11 глубиной выше уровня грунтовых вод, разделенных между собой грунтовой перемычкой 12, имеющей в разрезе трапецеидальную форму. В перемычке проложены трубы 13, расположенные на разной высоте, соединяющие секции 10 и 11 между собой. Секция 11 соединена с устройством для откачки 8 загрязненных грунтовых вод в траншею фильтрации.
На фиг.3 представлена траншея фильтрации 9, которая включает линию подачи загрязненных вод 14, соединенную с устройством их откачки 8 из траншеи 7, секции фильтрации 15-18, очистки 19 загрязненных вод, сбора очищенной воды 20 и линию откачки очищенной воды 21, оборудованную насосным агрегатом. Секции частично (на три четверти) разделены непроницаемыми вертикальными перегородками 22, расположенными в шахматном порядке с возможностью образования потока типа «лабиринт». При этом секции 15-18 заполнены фильтрующими материалами грубой очистки: первые две - перлитом, другие - песком, а секция очистки 19 - сорбирующим материалом (сорбентом «Лессорб»), Сверху траншея проложена теплоизолирующим материалом 23 с целью предотвращения замерзания фильтруемой воды при работах в холодное время года.
После обнаружения места образования трещины 2 на конденсатопроводе 1 и устранения свища удалили загрязненный грунт основного пятна загрязнения. В результате анализа имеющихся геологических данных с учетом сезонности определены высокий уровень грунтовых вод, высокий уровень воды в реке Салмыш, направление потока грунтовых вод в сторону реки и наличие плотных водонепроницаемых слоев (глины) за пределами контура основного очага загрязнения. Бурением
скважин 5 и шурфов 6 с отбором проб грунта и проведением их анализа на наличие нефтепродуктов выявлено наличие очаговых загрязнений за пределами основного контура загрязнения в направлении реки и вдоль береговой линии реки. С учетом рельефа местности, угла наклона водонасыщенных слоев, близости реки выбраны место (прирусловая зона ниже места загрязнения) и рассчитана глубина сооружения дренажной траншеи, позволяющие не только поднявшимся грунтовым водам с площади очагового загрязнения поступать в траншею, но и подрусловым водам, если загрязнение достигнет береговой линии. Длина дренажной траншеи рассчитывается таким образом, чтобы захватить весь сектор возможного движения очагов загрязнения. На обнаруженном участке, сложенном из плотных водонепроницаемых пластов, проложили траншею фильтрации длиной не менее 7 м, шириной 2 м и глубиной 2,5 м, разделенную на секции, при этом секция по сбору очищенной воды на 1,5 м глубже остальных.
Предлагаемая система реализована следующим образом.
Секция 10 дренажной траншеи 7 глубиной ниже уровня грунтовых вод из-за разности уровня грунтовых вод в дренируемом горизонте и уровнем ее заложения постепенно наполняется загрязненной вымываемыми из грунта нефтепродуктами водой. Поступающие с потоком водонефтяной смеси взвешенные частицы осаждаются на дне секции 10. Освобожденная от взвеси водонефтяная смесь по трубам 13, расположенным в теле перемычки 12, перетекает в секцию 11 глубиной выше уровня грунтовых вод, откуда она высокопроизводительным насосным агрегатом 8 откачивается по линии подачи загрязненных вод 14 в траншею фильтрации 9. В траншее фильтрации 9 водонефтяная смесь проходит сначала секции фильтрации 15-18, заполненные перлитом и песком, где производится грубая очистка грунтовых вод от нефти и нефтепродуктов, затем секцию очистки сорбционным материалом 19 для поглощения остатков загрязнений и уже очищенная вода поступает в секцию ее сбора 20, имеющую значительный объем (превышающий объем прирусловой дренажной траншеи 7). Наличие
вертикальных перегородок 22, расположенных в шахматном порядке с образованием зазора в верхней или нижней части секции для прохождения потока загрязненных грунтовых вод поочередно то сверху вниз, то снизу вверх, позволяет максимально использовать весь объем фильтрующих и сорбирующих материалов. После проведения анализа очищенной грунтовой воды в секции ее сбора 20 на наличие нефтепродуктов и при их содержании ниже допустимых норм очищенная вода по линии ее откачки 21 подавалась в реку.
Таким образом, применение заявляемой системы для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта при ликвидации очаговых загрязнений грунта в результате аварии на конденсатопроводе доказало эффективность удаления очаговых загрязнений грунта посредством вымывания грунтовыми и подрусловыми водами в условиях подъема уровня грунтовых вод выше среднегодового уровня и близости реки, а также простоту реализации системы в полевых условиях.