Способ очистки загрязненного нефтепродуктами поверхностного почвогрунта
METHOD FOR CLEANING OIL-CONTAMINATED SURFACE SOIL

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к механическому (гидравлическому) способу очистки почв и грунтов от нефти или нефтепродуктов, загрязненных вследствие аварийных разливов.
Известен способ очистки загрязненного нефтью или нефтепродуктом грунта (патент РФ №2295402 С2, МПК В09С 1/00, опубликован 20.03.2007), при котором место загрязнения обваловывают, в подстилающий водоносный слой из созданной за обваловкой канавы под напором подают воду, обеспечивают поднятие грунтовых вод для вытеснения нефтепродуктов на дневную поверхность. При этом в середине загрязнения по крайней мере через одну скважину подают под напором воду в подстилающий водоносный слой.
Недостатками данного способа являются: необходимость сооружения в центре загрязнения скважин; при использования дополнительного оборудования для создания напора воды и тяжелой техники в труднопроходимой зоне зыбких грунтов для бурения скважин перемешивается верхний слой почвогрунта; нарушается естественный процесс фильтрации; усугубляется воздействие нефтепродуктов на корневую систему растений.
7
Известен способ сбора и отвода нефтепродуктов с поверхности грунтовых вод (патент РФ №2162916 С1, МПК Е02В 11/00, 15/04 опубликованный 12.02.2001), согласно которому вокруг загрязненного участка по периметру создают одну за другой две дамбы, в пространство между дамбами подают воду, насыщают грунт водой, а вытесненные нефтепродукты собирают в центре зоны загрязнения через заглубленное дренажное устройство.
Недостатками данного способа являются: необходимость сооружения в центре загрязнения дренажного устройства; необходима его транспортировка до центра зоны загрязнения, прокладка по загрязненному участку трубопровода; верхний слой почвогрунта при этом перемешивается, тем самым нарушается естественный процесс фильтрации; усугубляется воздействие нефтепродуктов на корневую систему растений.
7
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является способ очистки поверхности и подстилающих горных пород от нефтепродуктов (патент РФ №2238806 С1, МПК В09С 1/00, опубликованный 27.10.2004). Согласно данному способу по периметру разлива нефтепродуктов устраивают насыпь, внутрь которой подают воду и заполняют ей внутренне пространство насыпи. За контуром насыпи и внутри ее сооружают скважины, через которые откачивают водонефтяную смесь.
Недостатками данного способа являются: сооружение скважин на загрязненном нефтепродуктами почвогрунте и прокладка к скважинам по загрязненному почвогрунту трубопроводов, что приводит к нарушению структуры почвогрунта и естественному процессу фильтрации жидкостей. Подача воды в зону разлива нефтепродуктов приводит к перемешиванию воды с нефтепродуктами, имеющими меньшую плотность, нарушается естественный отстойный процесс. Нефтепродукты вместе с водой увлекаются вниз при откачке через нижний срез скважины. Требуется дополнительное оборудование для разделения откачиваемой смеси на воду и нефтепродукты. Из-за того, что нефтепродукты по плотности ниже воды, большая их часть будет подниматься вверх, что усложняет процесс очистки поверхности.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества очистки загрязненного нефтепродуктами почвогрунта при сохранении естественной структуры почвенного слоя и корневой системы растительного покрова.
Технический результат заключается в создании под загрязненным нефтепродуктами поверхностным почвогрунтом поверхности депрессии фильтрационного потока воды, имеющей выпуклость вверх в центральной части поверхности, и вытеснении нефтепродуктов до уровня дневной поверхности за счет перемещения вверх поверхности депрессии и роста ее выпуклости. За счет роста выпуклости поверхности депрессии нефтепродукты распределяют на загрязненном нефтепродуктами почвогрунте по его периферии. Откачку нефтепродуктов производят с уровня дневной поверхности загрязненного почвогрунта также по его периферии.
Указанный технический результат достигается тем, что по периметру загрязненного почвогрунта устраивают насыпь и сооружают снаружи загрязненного почвогрунта за периметром насыпи скважины, в которые устанавливают трубы с непроницаемыми стенками и открытым дном. Через эти трубы обеспечивают донное нагнетание воды в незагрязненный почв о грунт и поддерживают постоянный уровень воды в трубах, превышающий уровень дневной поверхности загрязненного нефтепродуктами почвогрунта. Под загрязненным нефтепродуктами почвогрунтом со стороны насыпи через скважины создают встречные направленные низконапорные фильтрационные потоки воды, из которых создают водонасыщенный нефтенепроницаемый слой. Затем из этого слоя над водонепроницаемой границей создают поверхность депрессии фильтрационного потока воды, имеющую выпуклость вверх в центральной части поверхности, и вытесняют нефтепродукты до уровня дневной поверхности за счет перемещения вверх поверхности депрессии и роста ее выпуклости. За счет роста выпуклости поверхности депрессии распределяют нефтепродукты на загрязненном нефтепродуктами почвогрунте по его периферии. Откачку нефтепродуктов производят с уровня дневной поверхности загрязненного почвогрунта также по его периферии.
Из патентной научно-технической литературы для специалиста неизвестен способ, в котором по периметру загрязненного нефтепродуктами почвогрунта устраивают насыпь, сооружают за периметром насыпи скважины, через которые подают воду и создают поверхность депрессии фильтрационного потока воды, имеющую выпуклость вверх в центральной части поверхности, для вытеснения нефтепродуктов до уровня дневной поверхности загрязненного почвогрунта, а нефтепродукты распределяют на загрязненном почвогрунте по его периферии, и откачку нефтепродуктов производят с уровня дневной поверхности почвогрунта также по его периферии.
Способ очистки загрязненного нефтепродуктами почвогрунта поясняется чертежами, где изображена принципиальная схема реализации способа очистки.
На фиг. 1 - изображена схема насыщения встречными направленными низконапорными фильтрационными потоками воды грунта под загрязненным нефтепродуктами почвогрунтом.
На фиг. 2 - представлена схема образования под загрязненным нефтепродуктами почвогрунтом поверхности депрессии фильтрационного потока воды с выпуклостью поверхности вверх в ее центральной части.
На фиг 3 - изображена схема вытеснения нефтепродуктов за счет перемещения вверх поверхности депрессии и роста ее выпуклости.
Способ очистки загрязненного нефтепродуктами поверхностного почвогрунта основан на создании насыпи 1 (фиг. 1) по периметру загрязненного нефтепродуктами почвогрунта 5, и сооружении по периметру за пределами насыпи 1 загрязненного нефтепродуктами почвогрунта 5 скважин 2, в которые устанавливают трубы 3 с непроницаемыми стенками и открытым дном. Трубы 3 соединяют с водопроводными рукавами (на фиг. не показаны). При проведении подготовительных работ насыпь I сооружают высотой, например, 0,15-0,25 м. /Для создания насыпи 1 достаточно применение легкой садово-ландшафтной техники, например, мотокультиватора с отвалом, что позволяет обеспечить выполнение работ в труднодоступной местности и сохранить почвенный покров. При сооружении скважин 2 используют бур, имеющим диаметр, например, 125-150 мм. Глубина бурения может составлять, например, 0,5-1,0 м. Расстояние между скважинами 2 может составлять, например, 5-10 м. Для бурения также можно использовать легкую технику, например, ручной мотобур.
По диаметру скважин 2 подбирают трубы 3 с непроницаемыми стенками и открытым дном. Верхние концы труб 3 выступают из скважин 2 на высоту, например, сопоставимую с высотой насыпи 1 и соединяются через водопроводные рукава (шланги) с напорной водяной магистралью, которая в свою очередь соединяется с насосным агрегатом (на фиг. не показаны). Для регулирования уровня воды в трубах 3 применяют задвижки и краны, перекрывающие проходное сечение водопроводов (на фиг. не показаны).
Для откачки нефтепродуктов с загрязненного нефтепродуктами почвогрунта 5 можно использовать любую известную технологию: с помощью ассенизаторских машин, по трубопроводам и т.д.
Способ очистки загрязненного нефтепродуктами поверхностного почвогрунта осуществляют следующим образом. По периметру загрязненного нефтепродуктами почвогрунта 5 устраивают насыпь 1 (фиг. 1). По периметру за пределами насыпи сооружают скважины 2. В скважины устанавливают трубы 3, а затем соединяют их с водопроводными рукавами (на схеме не показаны). Через трубы 3 подают воду, обеспечивая донное нагнетание в незагрязненный почвогрунт 10 (фиг. 1). Для этого в трубах 3 поддерживают постоянный уровень воды, превышающий уровень дневной поверхности 4 загрязненного почвогрунта 5. Регулировку уровня воды в трубах 3 производят с помощью задвижек, кранов (на фиг. не показаны).
Незагрязненный почвогрунт 10 (фиг. 2) под загрязненным почвогрунтом 5 насыщают водой. За счет того, что нагнетание воды осуществляют в незагрязненный почвогрунт 10 по периметру загрязненного почвогрунта 5, а в трубах 3 поддерживается постоянный уровень воды, то под загрязненным почвогрунтом 5 над водонепроницаемой границей 6 образуются встречные направленные низконапорные фильтрационные потоки воды 7 (фиг. 2).
Под водонепроницаемой границей 6 понимается граница между водонепроницаемым грунтом (глина, суглинок) и вышележащим почвогрунтом. Водонепроницаемой границей также следует считать границу между уровнем грунтовых вод и вышележащим почвогрунтом (в случае отсутствия глины, суглинка).
После встречи направленных низконапорных фильтрационных потоков воды 7 (фиг. 2) в центральной части под загрязненным почвогрунтом 5 из этого водонасыщенного слоя над водонепроницаемой границей 6 за счет поддержания в трубах 3 постоянного уровня воды создают поверхность депрессии 8 фильтрационного потока воды 7, имеющую выпуклость вверх 9 в центральной части поверхности депрессии.
На следующем этапе (фиг. 3) при поддержании в трубах 3 уровня воды выше уровня дневной поверхности 4 загрязненного нефтепродуктами почвогрунта 5 поверхность депрессии 8 с выпуклостью 9 достигает нижнего уровня загрязненного почвогрунта 5 и начинает вытеснять из него нефтепродукты.
Поскольку нефтепродукты имеют более низкую плотность по сравнению с водой, а фильтрационные потоки воды 7 (фиг. 3) являются низконапорными, нефтепродукты из загрязненного почвогрунта 5 вытесняются и поднимаются вверх без перемешивания с водой, которой насыщен почвогрунт ниже поверхности депрессии 8.
Вытеснение нефтепродуктов из загрязненного почвогрунта 5 (фиг. 3) поверхностью депрессии 8 с выпуклостью 9 и ростом вверх этой выпуклости в центральной части загрязненного почвогрунта приводит к распределению нефтепродуктов по периферии загрязненного почвогрунта 5.
Это создает благоприятные условия для последующей откачки нефтепродуктов с уровня дневной поверхности 4. Нефтепродукты располагаются в поверхностном слое дневной поверхности по ее периферии. Отсутствует необходимость сооружения скважин на загрязненном нефтепродуктами почвогрунте 5, прокладки по нему трубопроводов, транспортировке по нему технологического оборудования. Все необходимое для откачки нефтепродуктов оборудование размещается за пределами загрязненного нефтепродуктами почвогрунта 5.
Таким образом, вышеприведенная реализация способа обеспечивает более качественный сбор нефтепродуктов при повышенной концентрации нефтепродуктов в собранном объеме, без повреждения структуры естественного почвенного слоя и корневой системы растительности. Заявляемый способ обеспечивает минимальное негативное воздействие на природный ландшафт при проведении работ по подготовке и сбору нефтепродуктов без возможного привлечения тяжелой техники при весьма ограниченных материальных затратах.
Заявляемое техническое решение может быть использовано в различных отраслях производства потребителями нефтепродуктов и при аварийных ситуациях на нефтепроводах оно повысит экономичность очистки поверхности от нефтепродуктов.