СООРУЖЕНИЕ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ И ГРУНТОВЫХ ВОД

Полезная модель относится к защите окружающей среды, а именно, к рекультивации загрязненных нефтью земель.
Известен способ очистки нефтезагрязненных почв, реализованный следующим устройством. Устройство содержит решетку, на которой загрязненная почва размывается струей моющего раствора. Размытый грунт в бункере за счет седиментации разделяется на тяжелую и легкую фазу. Тяжелая фаза отмывается струей раствора на вибросите и винтовом конвейере. Легкая фаза отмывается струей раствора на вибросите. Загрязненный моющий раствор очищается в отстойнике и гидроциклоне и используется после подогрева повторно (Патент РФ №2244685).
Известное техническое решение позволяет провести регенерацию с выемкой грунта, после чего грунт может быть возвращен на место. Такое решение требует больших материальных затрат за счет использования экскаваторов, автомобильного транспорта, а также ручного труда для струйной обработки грунта.
Наиболее близким техническим решением задачи к заявляемому объекту является способ очистки грунтов и грунтовых вод от нефтепродуктов, реализованный следующим устройством (Патент РФ №2098549).
Устройство содержит противофильтрационный экран, расположенный по периметру зоны загрязнения, внутри которого пространство разделено на чеки. Чеки разделены чековыми валиками, на пересечении которых находятся нагнетательные скважины глубиной ниже залегания загрязненного грунта. По гребню чековых валиков размещены трубопроводы подвода воды к нагнетательным скважинам и к чекам для создания слоя воды на их поверхности. Удаление нефтепродуктов производится с помощью водосливов, расположенных в чеках, и самотечных каналов. Разделение воды и нефти производят в отстойнике-накопителе. Промывка грунта производится без его выемки, поэтому техническое решение может быть реализовано на больших загрязненных территориях.
Недостатком устройства является сложность его эксплуатации, т.к. необходимо циклически подавать воду в скважину с ожиданием ее подъема по грунту, дальнейшее заполнение водой чеков и откачку водо-нефтяной смеси. Недостатком является невысокий эффект отмыва грунта водой за счет фильтрования воды в порах грунта, заполненных нефтепродуктами.
Задачей полезной модели является уменьшение эксплуатационных затрат на рекультивацию грунтов, увеличение эффекта очистки грунтов от нефтепродуктов.
Задача решается следующим образом.
Сооружение очистки нефтезагрязненных грунтов и грунтовых вод, включающее сетку нагнетательных скважин глубиной ниже залегания загрязненного грунта, трубопроводы подвода воды к нагнетательным скважинам, отводы удаляемой жидкости к отстойнику-накопителю, согласно полезной модели дополнительно содержит сетку эксплуатационных скважин, расположенных в шахматном порядке относительно нагнетательных скважин, соединенных трубопроводом отвода воды с отстойником-накопителем, а также содержит коллектор перехвата грунтовых вод вблизи уреза воды водного объекта, соединенный трубопроводом отвода воды с отстойником-накопителем, причем отстойник-накопитель последовательно соединен с гидрофобным фильтром, электрофлотатором и теплообменным аппаратом, а выход реагентного хозяйства соединен со входом теплообменного аппарата.
На фигуре представлена схема сооружения очистки нефтезагрязненных грунтов и грунтовых вод. Сооружение содержит сетку нагнетательных скважин 1, сетку эксплуатационных скважин 2, трубопровод 3 подвода воды к нагнетательным скважинам, трубопровод 4 отвода воды от эксплуатационных скважин, вакуумный насос 5 откачки воды из эксплуатационных скважин, соединенный с отстойником-накопителем 6. Вблизи уреза воды водного объекта (реки) расположен коллектор 7 перехвата грунтовых вод, поступающих естественным путем в водный объект по уклону местности. Коллектор 7 представляет собой перфорированную трубу, расположенную на уровне залегания грунтовых вод. Грунтовые воды, содержащие нефтепродукты, собранные коллектором, перекачиваются вакуумным насосом 8 в отстойник-накопитель 6. Осадочная часть отстойника-накопителя 6 соединена со шламовой площадкой 9.
Отстойник-накопитель 6 последовательно соединен с насосной станцией 10, гидрофобным фильтром 11, электрофлотатором 12, теплообменным аппаратом 13, насосной станцией 14. С помощью реагентного хозяйства 15 перед теплообменным аппаратом 13 в воду дозируется техническое моющее средство.
Сооружение работает следующим образом.
Отстойник-накопитель 6 заполняют водой из источника водоснабжения, после чего насосной станцией 10 воду прокачивают через гидрофобный фильтр 11, электрофлотатор 12 и теплообменный аппарат 13. В воду дозируют с помощью реагентного хозяйства 15 моющее средство типа МЛ (Назаров В.Д., Гурвич Л.М., Русакович А.А. Водоснабжение в нефтедобыче. - Уфа: Виртуал. 2003.- 503 с. См. с.431) в концентрации 1-3 г/л. Это техническое моющее средство обладает деэмульгирующим свойством (временной устойчивостью), что необходимо для последующего разделения собранной водонефтяной эмульсии. В теплообменном аппарате 13 воду нагревают теплоносителем, например, паром, до температуры 80-90°С, после чего полученный раствор технического моющего средства закачивают в нагнетательные скважины 1 по трубопроводу 3 насосной станцией 14. Обсадные колонны нагнетательных скважин 1 имеют перфорационные отверстия, выполненные на уровне нефтезагрязненных грунтов, который определяется при бурении скважин. На практике установлено, что этот уровень различен для различных участков одной и той же загрязненной площадки. Он начинается от 0 или нескольких метров, а заканчивается на уровне водоупора.
Раствор технического моющего средства от нагнетательной скважины фильтруется в грунте, пропитанном нефтепродуктами, вытесняя нефтепродукты к эксплуатационным скважинам 2. Этому способствует техническое моющее средство, обладающее поверхностной активностью. Высокая температура раствора способствует существенному уменьшению вязкости нефтепродуктов, что облегчает условия отмыва грунта, эмульгирования нефтепродуктов и фильтрования водонефтяной эмульсии в грунте в направлении к эксплуатационной скважине.
Водонефтяная эмульсия откачивается вакуумным насосом 5 из эксплуатационных скважин 2 по трубопроводам 4 и подается в отстойник-накопитель 6, в котором осаждаются взвешенные вещества и удаляются на обезвоживание на шламовые площадки 9. Из отстойника-накопителя 6 насосной станцией 10 водонефтяная эмульсия подается в гидрофобный фильтр 11, в котором отделяются нефтепродукты при фильтровании сквозь слой углеводородной жидкости. Очищенная от нефтепродуктов вода проходит доочистку в электрофлотаторе 12, после чего в воду добавляют техническое моющее средство до указанной концентрации. Далее цикл повторяется. Нефтепродукты, извлеченные гидрофобным фильтром 11 и электрофлотатором 12 поступают на переработку для получения товарной продукции либо используются как печное топливо.
Часть грунтовых вод, содержащих нефтепродукты, не попавших в эксплуатационные скважины 2, фильтруются в грунте, перемещаясь по уклону местности в направлении водного объекта установившимся за многие годы путем, попадают в коллектор 7 перехвата. Коллектор 7 перехвата представляет собой перфорированную трубу большого диаметра, расположенную с уклоном в сторону вакуумного насоса 8, подающего собранную воду в отстойник-накопитель 6, где собранная вода смешивается с продукцией эксплуатационных скважин.
Пример.
На промышленной площадке переработки углеводородного сырья площадью 100 га обнаружены линзы нефтепродуктов на глубине до 30 м вблизи водоупора. Грунт насыщен нефтепродуктами на расстоянии от поверхности земли от 0-5 м до водоупора. В месте обнаружения линзы нефтепродуктов пробурили 4 эксплуатационных скважины в вершинах квадрата со стороной 100 м глубиной 30 м. В центре квадрата пробурили нагнетательную скважину. Вниз по уклону на расстоянии 500 м пробурили наблюдательную скважину с возможностью отбора проб грунтовых вод.
Вели закачку раствора технических моющих средств типа Мл с концентрацией 2 г/л, температура раствора - 80°С. Концентрация нефтепродуктов в эксплуатационных скважинах и наблюдательной скважине в течении 100 суток опыта приведена в таблице.
Таблица
Время, сут
Концентрация нефтепродуктов, м/л
в эксплуатационных скважинах
в наблюдательной скважине
1
2460
470
10
6220
360
20
6340
320
40
5530
270
60
5080
190
80
4760
150
100
4530
110
Из таблицы следует, что за счет прогрева грунта в течение первых 10 суток увеличилась концентрация нефтепродуктов, отмытых из грунта по сравнению с первыми сутками. В течение 100 суток нефтепродукты эффективно вымываются из грунта. Анализ грунтовых вод из наблюдательной скважины показал, что в течение 100 суток концентрация нефтепродуктов составила 23,4% от исходного значения.