СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ ПРЕДПРИЯТИЙ Российский патент 2005 года по МПК E21F17/16 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подземного захоронения промышленных стоков различных предприятий.

Промышленные производства окольцовывают город Березники Пермской области так, что при любом направлении ветра в атмосфере присутствуют до сотни ингредиентов. Индекс загрязнения атмосферы в 2000 году при норме 5 был равен 6,53, сбросы в водный бассейн в Березниках - в 3 раза больше пермских, а отходов на территории города накопилось больше половины от областных объемов.

Главной экологической проблемой г. Березники является промканал - это гидротехнический объект, по которому основная часть промышленных стоков различных предприятий отправляется в Каму. В данную реку ежегодно через него поступает около сотни миллионов кубометров промышленных стоков.

Как правило, в них наблюдается многократное превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) по ряду химически вредных веществ. Содержание анилина, например, в реке Толыч, которая несет свои воды в промканал и затем в реку Каму, превышает ПДК по данному компоненту в сотни раз.

Река Толыч соединяется с рекой Зырянкой, русло которой в ее нижнем течении было преобразовано в промышленный канал, на выпуске которого расположена станция перекачки, принадлежащая акционерному обществу “Азот”. Поэтому природоохранные ведомства выдали соответствующую лицензию на сброс стоков ОАО “Азот”. Данное предприятие представляет счета за перекачанные объемы другим предприятиям, и те оплачивают ему понесенные издержки.

При этом дисбаланс отправленных в Каму в 2001 году промышленных стоков, по данным ОАО “Азот”, составил 17 миллионов кубометров - пятую часть от общих объемов сбросов. Выяснилось, что грешат дисбалансом сбрасываемых объемов практически все, начиная от самого ОАО “Азот” и заканчивая ОАО “Сода-хлорат” и ОАО “Бератон”.

Перспективным направлением обезвреживания промышленных стоков является закачка их в рассольный горизонт. Рассольный горизонт выделен в нижней части соляно-мергельной толщи, залегающей на покровной каменной соли и представленной в основном мергелями и глинами, реже известняками, гипсом, ангидритом и каменной солью. Горизонт рассольных подземных вод хлоридно-натриевого состава не имеет строгой стратиграфической привязки к каким-то определенным слоям литологически разнородной соляно-мергельной толщи. Практически он представляет из себя пространственно ограниченную гидрохимическую зону крепких рассолов с минерализацией более 200 г/л, распространенную над первым выдержанным соляным прослоем в прогибах и местами над кровлей соляной залежи в пределах тектонических поднятий.

Рассольные воды карстового рассольного горизонта циркулируют в зоне затрудненного водообмена, которая выделяется в самой нижней части соляно-мергельной толщи и сложена проницаемыми водоносными прослоями мергелей и непроницаемыми прослоями солей и глин.

Общая картина движения подземных вод в пределах этой зоны заключается в следующем. От области питания (сводовые поднятия), где происходит перетекание воды из верхних горизонтов по вертикальным трещинам, подземный сток направлен по напластованию к осям впадин и мульд. Формирование рассолов связано с выщелачиванием солей из нижней части соляно-мергельной толщи и покровной соли и насыщение ими подземных вод в области питания и по пути транзита. Рассольный горизонт имеет спорадическое распространение и наиболее широко развит над сводами соляных куполов, там где развит карстогенный контакт с покрывающими породами.

Рассольный или, по-другому его называя, первый от кровли соляной залежи водоносный горизонт перспективен для закачки в него промышленных стоков предприятий потому, что, во-первых, обводняющие его рассолы не пригодны ни для технического и тем более питьевого водоснабжения, и, во-вторых, в связи с его изолированностью, вследствие чего попадающие в него промстоки практически не загрязняют пресные подземные воды вышележащих водоносных горизонтов.

Закачка промышленных стоков в нижележащие (от рассольного горизонта) поглощающие коллектора нецелесообразна ввиду их низкой приемистости. Подземное захоронение указанных стоков в вышележащих водоносных горизонтах повлечет за собой загрязнение обводняющих их пресных подземных вод.

Известен способ подземного захоронения промышленных стоков предприятий, включающий бурение нагнетательных скважин на рассольный горизонт и закачку в них промышленных стоков, который принят за прототип [1].

Недостатком известного способа является то, что в нем не предусматривается бурение наблюдательных скважин, что может привести к загрязнению пресных вод в вышележащих горизонтах и к неконтролируемому растеканию промышленных стоков в плане. Кроме того, в способе предусмотрено захоронение только рассолов калийного производства.

Целью изобретения является предотвращение загрязнения пресных подземных вод и захоронение промстоков различных предприятий.

Поставленная цель достигается тем, что на вышележащие водоносные горизонты производят бурение наблюдательных скважин и в нагнетательные скважины осуществляют закачку различных промстоков, предварительно исследованных на совместимость с пластовыми рассолами и породами.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят бурение поисковых и оценочных скважин и выбирают участок с наиболее высокими коллекторскими свойствами. Затем осуществляют бурение нагнетательных скважин на рассольный горизонт, а также наблюдательных скважин, в том числе на вышележащие пресноводные водоносные горизонты и для определения растекания промышленных стоков в плане. Далее выполняют лабораторные исследования по химической совместимости стоков с пластовыми водами - рассолами и водовмещающими породами. После чего производят опытную закачку стоков, рассчитывают гидрогеологические параметры пласта-коллектора, в том числе его емкостной потенциал, приемистость поглощающего горизонта и производительность одной нагнетательной скважины, после этого осуществляют закачку промышленных стоков в необходимых объемах в нагнетательные скважины.

Пример осуществления способа. На одном из калийных рудоуправлений ОАО “Уралкалий” выполнено бурение поисковых и оценочных скважин и выбран участок с наиболее высокими коллекторскими свойствами. Затем осуществлено бурение нагнетательных скважин на рассольный горизонт и наблюдательных скважин, в том числе на вышележащие пресноводные водоносные горизонты и для определения растекания промышленных стоков в плане. Далее были выполнены лабораторные исследования по химической совместимости стоков с пластовыми водами-рассолами и водовмещающими породами.

Опытная закачка стоков проводилась на 3-х режимах нагнетания со средними расходами 43, 61 и 75 куб. м в час. За весь период испытаний в пласт-коллектор закачано около 80 тыс. куб. м промстоков. Изменения химического состава вышележащих пресноводных водоносных горизонтов надсолевого комплекса пород по данным опробования наблюдательных скважин зафиксировано не было. Определен был контур растекания промышленных стоков в плане. В целом пласт-коллектор имеет емкостной потенциал не менее 30 млн. куб.м. Приемистость поглощающего горизонта составляет 2000-3000 куб.м в сутки при производительности одной нагнетательной скважины около 40 куб.м в час.

После этого была осуществлена закачка промышленных стоков в необходимых объемах в нагнетательные скважины.

Источники информации

1. Патент РФ № 2188955

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подземного захоронения промышленных стоков различных предприятий. Позволяет предотвратить загрязнение пресных подземных вод и производить захоронение промстоков различных предприятий. Способ включает бурение нагнетательных скважин на рассольный горизонт и закачку в них промышленных стоков. Дополнительно производят бурение поисковых и оценочных скважин и выбирают участок с наиболее высокими коллекторскими свойствами, затем осуществляют бурение нагнетательных скважин на рассольный горизонт, а также наблюдательных скважин, в том числе на вышележащие пресноводные водоносные горизонты для определения растекания промышленных стоков в плане. Далее выполняют лабораторные исследования по химической совместимости стоков с пластовыми водами - рассолами и водовмещающими породами, после чего производят опытную закачку стоков, рассчитывают гидрогеологические параметры пласта-коллектора, в том числе его емкостной потенциал, приемистость поглощающего горизонта и производительность одной нагнетательной скважины. После этого осуществляют закачку промышленных стоков в необходимых объемах в нагнетательные скважины.

Способ захоронения промышленных стоков предприятий, включающий бурение нагнетательных скважин на рассольный горизонт и закачку в них промышленных стоков, отличающийся тем, что производят бурение поисковых и оценочных скважин и выбирают участок с наиболее высокими коллекторскими свойствами, затем осуществляют бурение нагнетательных скважин на рассольный горизонт, а также наблюдательных скважин, в том числе на вышележащие пресноводные водоносные горизонты и для определения растекания промышленных стоков в плане, далее выполняют лабораторные исследования по химической совместимости стоков с пластовыми водами - рассолами и водовмещающими породами, после чего производят опытную закачку стоков, рассчитывают гидрогеологические параметры пласта - коллектора, в том числе его емкостной потенциал, приемистость поглощающего горизонта и производительность одной нагнетательной скважины, после этого осуществляют закачку промышленных стоков в необходимых объемах в нагнетательные скважины.