СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕХНОГЕННО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
METHOD FOR CLEANING TECHNOGENICALLY CONTAMINATED BOTTOM SEDIMENTS OF WATER, INCLUDING OIL AND OIL PRODUCTS

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для очистки природных и искусственных водоемов, в том числе, которые расположены в труднодоступных северных регионах России, куда можно добраться только в зимнее время, дно которых загрязнено, в частности, нефтью и нефтепродуктами.
Теме охраны окружающей среды, а именно очистке природных и искусственных водоемов, уделяется большое внимание в нашей стране. Известно, что когда нефть попадает в водоем, она аккумулируется на самой поверхности воды, однако затем оседает на дно, где может сохраняться на протяжении десятилетий, убивая там все живое или вызывая аномалии в развитии подводных обитателей. Очистка водных объектов, донные отложения которых загрязнены нефтью и нефтепродуктами, должна выполняться по специальной технологии, включающей безопасные или щадящие для экосистем водоемов и окружающей природной среды приемы разработки, транспортировки и захоронения отложений - не вызывающих вторичные загрязнения.
Известен способ очистки донных отложений и воды от нефти и нефтепродуктов под ледовым покровом в водоемах, включающий размещение на водоеме источника сжатого воздуха и источника водовоздушной смеси, который подсоединен к водовоздушному шлангу, перед началом очистных мероприятий осуществляют гидроэкологическое обследование водоема по сетке станций, устанавливают направляющие каналы (основной и вспомогательный) для передвижения нефти и нефтепродуктов с водовоздушной смесью, причем водовоздушную смесь дополнительно подают водовоздушным шлангом, который имеет перфорированную и неперфорированную часть и перемещается по дну водоема посредством лебедки [RU 2566645 C1, Е02В 15/04 (2006.01), F16L 11/12 (2006.01), Е21В 43/01 (2006.01), опубл. 27.10.2015].
Недостатком известного способа является то, что при подъеме нефти на поверхность водного объекта будет происходить распространение взмученных битумных донных отложений нефти и нефтепродуктов со дна водоема.
Известен способ очистки донных отложений водоемов от нефти и нефтепродуктов, включающий отделение нефти и нефтепродуктов от донных отложений, подъем нефтесодержащей смеси эрлифтным потоком на поверхность водоема и сбор нефти и нефтепродуктов с последующей их утилизацией, отличающийся тем, что отделение нефти и нефтепродуктов осуществляют путем размыва донных отложений водовоздушной струей, поднятую на поверхность водоема нефтесодержащую смесь сепарируют на газ, сопутствующую воду, легкую всплывающую и тяжелую тонущую гидрофобные нефтяные фракции, газ сбрасывают в атмосферу, гидрофобные нефтяные фракции отделяют от воды и накапливают в нефтесборной емкости, а сопутствующую воду с остатками нефтепродуктов очищают нефтесорбирующими материалами и сбрасывают в очищаемый водоем [RU 2570460 C1, C02F 9/02 (2006.01), C02F 1/40 (2006.01), C02F 1/28 (2006.01), Е02В 15/04 (2006.01), опубл. 10.12.2015].
Недостатком известного способа является то, что при размытии воздушной струей происходит повторное загрязнение водного объекта взмученной нефтью и нефтепродуктами.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ очистки русел малых рек криолитозоны от радионуклидов, включающий расчистку русла от наносов, выемку загрязненных донных отложений производят в зимнее время участками сверху вниз по течению после прекращения стока и их осушения, донный грунт разрыхляют и срезают послойно механическим способом по мере промораживания его естественным холодом со складированием во временные отвалы с последующей перевозкой за пределы поймы и захоронением или укладкой в поверхностные курганные могильники, при этом для ускорения послойного промораживания в толще донного грунта по мере его промерзания параллельно друг другу нарезают сеть траншей с вертикальными стенками, ширина которых определяется параметрами применяемой техники, глубина составляет не менее полуметра, а расстояние между ними соответствует удвоенной глубине траншеи [RU 2331732 С2, Е02В 3/02 (2006.01), Е02В 15/00(2006.01), G21F 9/24(2006.01), опубл. 20.08.2008].
Недостатком известного способа является ограниченная область применения ввиду его использования только для очистки русел малых рек криолитозоны.
Технической проблемой, на решение которой направлен предлагаемый способ является разработка способа очистки техногенно загрязненных донных отложений водоемов с более широкими возможностями практического применения, в том числе, которые находятся в труднодоступных местах, куда можно добраться только в зимнее время, с обеспечением свободного доступа к очагу загрязнения, исключая при этом повторное загрязнение водного объекта, а также увеличения площади загрязнения при подъеме техногенно загрязненного грунта на дневную поверхность, обеспечивая при этом качественную очистку донных отложений, с целью снижения вредного воздействия на окружающую природную среду.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности локализации очага загрязнения, предотвращение негативного воздействия на окружающую природную среду.
Указанный технический результат достигается за счет того, что известный способ включает выемку загрязненных донных отложений в зимний период, снятием донного грунта послойно, по мере промораживания естественным холодом, со складированием во временные отвалы с последующей перевозкой за пределы водного объекта, новым является то, что:
- перед началом очистных мероприятий осуществляют инструментальное определение масштабов загрязнения дна водного объекта и его степень загрязнения, определением границ загрязнения с фиксацией GPS навигатором на карте водного объекта, составлением карты загрязнения водного объекта;
- затем в зимний период производят разметку на выделенной площади загрязнения водного объекта путем нанесения запилов в виде сетки с образованием системы ячеек;
- снятие механическим и/или ручным способами верхнего слоя льда по ячейкам сетки на определенную глубину;
- поэтапное промораживание выделенной площади загрязнения водного объекта;
- далее снова производят разметку путем нанесения запилов в виде сетки с образованием системы ячеек на последующие слои льда с поэтапным их удалением механическим и/или ручным способами на определенную глубину до достижения, таким образом, дна водного объекта.
Существует вариант, в котором указанные слои льда снимают на глубину от 60 до 90% от толщины их промерзания.
При необходимости, с целью ускорения послойного промораживания выделенной площади загрязнения водного объекта, можно использовать вентиляторы и/или полог.
На фиг. 1 схематично показан процесс очистки техногенно загрязненных донных отложений водоема.
На фиг. 2 схематично показана разметка в виде сетки слоев льда на выделенной площади загрязнения водного объекта, вид сверху.
На фиг. 1 и фиг. 2 обозначены следующие позиции:
1 - выделенная площадь загрязнения водного объекта;
2 - донные отложения;
3 - верхний слой льда;
4 - последующие слои льда;
5 - полог;
6 - запилы в виде сетки;
7 - ячейки сетки.
Под сеткой в рамках настоящей заявки понимается система ячеек квадратов и/или прямоугольников.
Способ очистки техногенно загрязненных донных отложений водоемов осуществляют следующим образом.
При помощи пробоотборника для отбора донных отложений с шагом отбора проб от 0,5 до 4 метра в зимнее время с пробуренных лунок во льду, в летнее время с плавательных средств осуществляют инструментальное определение масштабов загрязнения дна водного объекта и его степень загрязнения, определением границ загрязнения с фиксацией GPS навигатором на карте водного объекта, составлением карты загрязнения водного объекта. Затем в зимний период производят разметку на выделенной площади загрязнения водного объекта 1 путем нанесения запилов в виде сетки 6 с образованием системы ячеек сетки 7 (размеры и глубина ячеек сетки 7 зависят от выбранного метода их удаления). Далее производят снятие механическим и/или ручным способами верхнего слоя льда 3 по ячейкам сетки 7 на определенную глубину, например, путем запила льда на глубину от 60 до 90% от толщины естественного промерзания верхнего слоя льда 3 или, например, путем удаления верхнего слоя льда 3 методом стачивания, посредством фрез. Затем происходит поэтапное промораживание выделенной площади загрязнения водного объекта 1 естественным (атмосферным) холодом. Для ускорения промораживания последующих слоев льда 4 можно применять вентилятор(ы) (не показано) и/или полог 5. Полог 5, который может быть выполнен, например, из брезента или синтетической ткани, или из тентового материала с ПВХ-покрытием, размещают таким образом, чтобы обдув от вентилятора был направлен на последующий слой льда 4. Или полог 5, устанавливают с ветреной стороны искусственно создаваемой майны для направления ветра в тело майны, тем самым ускоряя процесс промерзания последующего слоя льда 4. Также вентилятор используют для удаления снежного покрова при его выпадении. Далее снова производят разметку путем нанесения запилов в виде сетки 6 с образованием системы ячеек сетки 7 на последующие слои льда 4 с поэтапным их удалением, например, путем скалывания ручным способом на глубину от 60 до 90% от толщины промерзания последующего слоя льда 4 до достижения, таким образом, дна водного объекта, на котором находятся загрязненные донные отложения 2 (минеральный, техногенный грунт загрязненный нефтью и нефтепродуктами, а также тяжелые фракции нефти и нефтепродуктов). Производят выемку загрязненных донных отложений 2 путем снятия донного грунта послойно, по мере промораживания естественным (атмосферным) холодом, со складированием во временные отвалы. Затем грунт из отвалов грузят в транспортные средства и перевозят за пределы водоема для последующего обезвреживания и утилизации.
Предварительное осуществление разметки на выделенной площади загрязнения водного объекта путем нанесения запилов в виде сетки с образованием системы ячеек обеспечивает наглядное указание места удаления слоев льда.
Для удаления слоев льда используют известные методы и стандартные средства.
Использование малогабаритного оборудования, которое возможно доставить до места назначения любым известным транспортным средством, позволяет применять заявляемый способ на любых водных объектах, в том числе в труднодоступной местности.
Применение предлагаемого способа позволяет достичь объемной очистки донных отложений водоемов за счет свободного доступа к очагу загрязнения, видимости всей площади загрязнения, обеспечить надежную локализацию очага загрязнения, обеспечить максимальный сбор, исключить вторичное загрязнение водного объекта при извлечении загрязненных донных отложений на дневную поверхность на обезвреживание и утилизацию, в том числе нефти и нефтепродуктов с целью предотвращения негативного воздействия на окружающую среду.
Данный способ принят к реализации при зачистке донных отложений на Самотлорском нефтегазовом месторождении и других нефтегазовых месторождениях ХМАО и ЯНАО.
Таким образом, при правильной организации и соблюдении предлагаемой технологии очистки техногенно загрязненных донных отложений водоемов, в том числе нефтью и нефтепродуктами, обеспечивается надежная локализация очага загрязнения, улучшается экологическая ситуация экосистем водоемов и окружающей природной среды.