СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ С ПРОИЗВОДСТВОМ БИОГАЗА
METHOD OF UNDERGROUND DECONTAMINATION OF WASTES WITH BIOGAS PRODUCTION

Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды и предполагает рациональное использование природных ресурсов, а именно: использование объектов разработки, представленных локально-изолированными зонами, оторочками, линзами (подземными резервуарами) - газовыми, газоконденсатными или нефтяными месторождениями, по которым достигнут конечный коэффициент извлечения пластовых флюидов, для обезвреживания промышленных и бытовых отходов с производством альтернативного источника энергии - биогаза.
Известны различные способы подземного захоронения промышленных отходов. К наиболее известным из них относятся: закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (Гольдберг В.М., Скворцов Н.П, Лукьянчикова Л.Г. Подземное захоронение промышленных сточных вод. -М.: Недра, 1994. - С.5); захоронение отходов в искусственно созданные емкости в слабопроницаемых глинистых и соленосных породах с помощью механической выемки пород (Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. - М.: Недра, 1984. - С.210-211), гидроразрыва пласта, подземных взрывов (Гидрогеологические исследования подземного захоронения промышленных стоков. Под ред. В.А. Грабовникова. - М.: Недра, 1993. - С.5, 23), растворения соли и др.; захоронение в рыхлых породах зоны аэрации большой мощности за счет использования сорбционной емкости пород; захоронение в отработанные шахты и рудники; использование отдельных видов сточных вод в системе заводнения на нефтяных пластах (Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов. - М: ИздАТ, 1994. - С.168-225).
Общим основным недостатком этих способов является неэффективное использование подземного пространства для размещения в нем отходов, обусловленное, главным образом, чрезмерно жесткими требованиями к расположению участков захоронения, необходимостью капиталовложений на сооружение специальных подземных объектов захоронения отходов, опасностью преждевременного выхода загрязненных отходами подземных вод на поверхность земли или к близко расположенным водозаборам подземных вод, а также отсутствием дополнительной возможности производства альтернативного источника энергии - биогаза.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению, принимаемым нами за прототип [Патент РФ №2174939. Способ подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков Ахметов А.И., Колягин П.В., Захаржевский Д.В. и др. МПК B65G 5/00, E21F 17/16, B09B 1/005], является способ подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков, где изначально проводят геологические и геофизические исследования пород, выявляя природные локальные изолированные емкости в подземных породах, например, базальтовых, в которые затем производят закачку отходов, отводя газообразные продукты биологического происхождения через пробуренную вторую скважину с последующей их утилизацией.
Недостатком данного способа является необходимость выявления природных локализованных емкостей в подземных породах, а также строительство нагнетательной и добывающей скважин, что влечет удорожание и усложнение операций, проводимых как при захоронении отходов, так и при последующем извлечении биогаза.
Техническая задача изобретения заключаются в разработке экологически чистого способа захоронения отходов различного происхождения, обеспечивающего использование объектов разработки газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений при надежной локализации отходов в определенных границах и в течение заданного времени, упрощении и удешевлении операций, проводимых как при захоронении отходов, так и при извлечении образующегося в процессе биодеградации отходов метансодержащего биогаза.
Указанная задача решается тем, что в способе подземного обезвреживания отходов с производством биогаза, включающем закачивание их через пробуренную скважину в подземные породы, согласно изобретению предварительно подготовленные отходы в виде суспензии pH=6…8, состоящей из, мас.%: твердых бытовых отходов (ТБО) - 45-60, буровых отходов - 15-25, бытовых и хозяйственно-фекальных сточных вод - 15-25, инициирующей добавки - 5-7%, периодически закачивают в существующие, не менее одной, нагнетательные скважины газовых, газоконденсатных или нефтяных месторождений, по которым достигнут конечный коэффициент извлечения пластовых флюидов, под давлением, не превышающим давление гидроразрыва пласта, с последующим извлечением образующегося биогаза через эксплуатационные скважины.
Инициирующая добавка, используемая в предлагаемом способе, защищена патентом РФ [Патент РФ №2367529 Способ складирования твердых бытовых отходов Ягафарова Г.Г. Шаимова A.M., Насырова Л.А., МПК B09B 1/00 (2006.01)].
Изобретение иллюстрируется на чертеже. На нем в общем виде представлена принципиальная схема реализации разработанного способа и показаны следующие ее элементы: 1 - блок предварительной подготовки суспензии, 2 - ввод инициирующей добавки, 3 - ввод отходов (ТБО, буровой отход, бытовые и хозяйственно-фекальные сточные воды), 4 - нагнетательная скважина, 5 - добывающая скважина, 6 - локально-изолированная зона (газовый, газоконденсатный или нефтяной пласт), по которой достигнут конечный коэффициент извлечения пластовых флюидов, 7 - суспензия, закачиваемая в локально-изолированную зону, 8 - отбор биогаза, образующегося в процессе биодеструкции суспензии, 9 - перфорационные отверстия скважины.
Способ осуществляется следующим образом. В блоке предварительной подготовки (1) получают суспензию (7) pH=6…8, состоящую из инициирующей добавки (2) и отходов (3), которую затем закачивают в существующую нагнетательную скважину (4) локально-изолированной зоны (6), по которой достигнут конечный коэффициент извлечения пластовых флюидов, с последующим извлечением образующегося биогаза (8) через перфорационные отверстия (9) существующей добывающей скважины (5).
Способ обеспечивает эффективное и экономичное удаление отходов из биологической среды обитания человека с производством альтернативного источника энергии - метансодержащего биогаза.
Таким образом, в предлагаемом способе промышленные и бытовые отходы утилизируют на технически оснащенных объектах разработки газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, по которым достигнут конечный коэффициент извлечения пластовых флюидов, позволяющих их обезвреживать с одновременным извлечением образующегося метансодержащего биогаза и минимальными капиталовложениями.