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 Е02В11/00, 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 В09С1/00 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.
Указанная система является наиболее близкой к заявляемой и принята за прототип, так как она предназначена и конструктивно выполнена для использования в тех случаях, когда очистку загрязненного нефтепродуктами грунта производят путем вымывания их грунтовой водой. 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.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение арсенала технических средств, применяемых для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта.
Поставленная задача решается системой для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта путем вымывания их грунтовой водой, включающей резервуар для сбора загрязненных нефтепродуктами грунтовых вод и устройство для их откачки из него, в которой резервуар для сбора загрязненных грунтовых вод выполнен в виде дренажной траншеи глубиной ниже уровня грунтовых вод и система дополнительно содержит траншею
фильтрации, образованную в водонепроницаемом грунте, содержащую линию подачи загрязненных грунтовых вод, соединенную с устройством для их откачки из дренажной траншеи, секции фильтрации и очистки загрязненных вод, секцию сбора очищенной воды, частично разделенные перегородками, расположенными в шахматном порядке, и линию откачки очищенной воды.
Указанная новая совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели обеспечивает получение нового технического результата, заключающегося в создании системы для очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта путем вымывания их грунтовой водой в условиях близкорасположенных к поверхности грунтовых вод или в период обильных осадков и/или паводка и наличия в районе разлива нефтепродуктов, кроме основного водопроницаемого пласта, близкорасположенного к поверхности участка грунта, сложенного из водонепроницаемых пластов (глины). При этом данная система позволяет производить не только очистку загрязненного нефтепродуктами грунта, но и очистку загрязненных вод от нефти и нефтепродуктов путем их прохождения через слои фильтрующих и сорбирующих материалов в траншее фильтрации.
Сущность заявляемой системы и возможность ее промышленного применения поясняется на примере реализации системы при ликвидации очаговых загрязнений грунта нефтепродуктами на 57 км трассы IV нитки конденсатопровода «Оренбург-Салават-Уфа», эксплуатируемом ООО «Оренбурггазпром».
На фиг.1 представлен ситуационный план района инцидента и схема предлагаемой системы, на фиг.2 - 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 м
стабильного 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 глубиной ниже уровня грунтовых вод, оборудованную устройством для их откачки 8 (насосным агрегатом с трубопроводами), траншею фильтрации 9.
На фиг.2 представлена траншея фильтрации 9, которая включает линию подачи загрязненных вод 10, соединенную с устройством их откачки 8 из траншеи 7, секции фильтрации 11-14, очистки 15 загрязненных вод, сбора очищенной воды 16 и линию откачки очищенной воды 17, оборудованную насосным агрегатом. Секции частично (на три четверти) разделены непроницаемыми вертикальными перегородками 18, расположенными в шахматном порядке с возможностью образования потока типа «лабиринт». При этом секции 11-14 заполнены фильтрующими материалами грубой очистки: первые две - перлитом, другие - песком, а секция очистки 15 - сорбирующим материалом (сорбентом «Лессорб»). Сверху траншея проложена теплоизолирующим материалом 19 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 наклона водонасыщенных слоев 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.
Дренажная траншея 7 глубиной ниже уровня грунтовых вод из-за разности уровня грунтовых вод в дренируемом горизонте и уровнем ее заложения постепенно наполнялась загрязненной вымываемыми из грунта нефтепродуктами водой. Высокопроизводительным насосным агрегатом 8 поступившая в дренажную траншею 7 загрязненная жидкость откачивалась по линии подачи загрязненных вод 10 в траншею фильтрации 9. Откачка водонефтяной смеси осуществлялась постоянно или с периодичностью, позволяющей сохранять уровень воды в дренажной траншее 7 для сбора загрязненных вод на 0,2-0,4 м ниже уровня грунтовых вод и уровня воды в реке, что способствовало интенсивному вымыванию «подвижного» нефтепродукта как со стороны места инцидента, так и со стороны реки, если его распространение достигло береговой линии. В траншее фильтрации водонефтяная смесь проходит сначала секции фильтрации 11-14, заполненные перлитом и песком, где производится грубая очистка грунтовых вод от нефти и нефтепродуктов, затем секцию очистки сорбционным
материалом 15 для поглощения остатков загрязнений и уже очищенная вода поступает в секцию ее сбора 16, имеющую значительный объем (превышающий объем прирусловой дренажной траншеи 7). Наличие вертикальных перегородок 18, 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 16 на наличие нефтепродуктов и при их содержании ниже допустимых норм очищенная вода по линии ее откачки 17 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.