способ подземного складирования жидких отходов производств

Формула изобретения

1. Способ подземного складирования жидких отходов производств, включающий вскрытие поглощающего пласта бурением поглощающих скважин и закачку в него жидких отходов, отличающийся тем, что перед закачкой определяют химический состав отходов с отдельных участков производств и отходы, различные по своему химическому составу, закачивают в гидравлически изолированные друг от друга участки пласта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пласте устанавливают изоляционный экран, отделяющий участки поглощения отходов.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в поглощающие скважины закачивают по пласту буферные жидкости, которые при контакте друг с другом образуют в пласте изоляционный экран.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что поглощающие скважины обсаживают полиэтиленовыми трубами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к способам подземного хранения жидких отходов промышленного производства.

Известен способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты, когда рассолы собирают и аккумулируют в поверхностных накопителях, а затем закачивают их в массив многолетнемерзлых пород ниже базиса эрозии поверхности [1].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ подземного складирования жидких отходов производств, включающий отбор и аккумуляцию жидких отходов в поверхностных накопителях и закачку их через горную выработку в породы, залегающие в смежной области с водоносными горизонтами [2].

При складировании отходов с крупных и многопрофильных производств, например с нефте- или газоперерабатывающих заводов, происходит смешивание различных химических компонентов, в результате чего с течением времени могут образоваться вязкие трудноизвлекаемые составы, а, как показала практика, почти все отходы через определенный промежуток времени в результате совершенствования технологий переработки становятся сырьем для новых химических производств.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является усовершенствование способа подземного складирования жидких отходов, которое обеспечило бы в дальнейшем снижение затрат на извлечение отходов и подготовку их к промышленной переработке.

Поставленная задача решается тем, что при подземном складировании жидких отходов производств, включающем закачку их в поглощающий пласт, перед закачкой определяют химический состав отходов с отдельных участков производства и отходы, различные по своему химическому составу, закачивают в гидравлические изолированные друг от друга участки пласта.

При отсутствии в пласте естественных непроницаемых перемычек, отделяющих друг от друга участки, поглощающие отходы, в пласте устанавливают изоляционный экран, препятствующий перетоку отходов с одного участка на другой.

Участки пласта могут быть изолированы путем закачки в него различных составов, образующих изоляционный экран при контакте друг с другом.

На чертеже дана схема подземного складирования жидких отходов двух различных составов.

На крупных химических производствах отходы, образующиеся на его различных участках, по своему химическому составу, как правило, существенно отличаются друг от друга и во многих случаях после смешивания образуют составы повышенной вязкости или дают твердый осадок, что в дальнейшем препятствует или затрудняет их извлечение из подземных хранилищ. Кроме того, перемешивание отходов при последующем извлечении из них отдельных компонентов приводит к дополнительным затратам, которые могут существенно превышать расходы на их раздельное хранение.

Предлагается перед подземным складированием отходов с различных участков производства или с разных производственных циклов проводить их химический анализ. По результатам анализов устанавливается степень "родства" отходов и делается заключение о целесообразности их раздельного или совместного хранения. Отходы, различные по химическому составу, назначаются для раздельного хранения.

В зоне промышленного производства 1 по результатам геологических и геофизических изысканий подбирают пригодный для хранения жидких отходов изолированный от продуктивных горизонтов поглощающий пласт 2. Количество изолированных участков в пласте, пригодных для хранения отходов, должно соответствовать количеству видов отходов, предназначенных для раздельного хранения. Если естественных участков меньше, то их готовят искусственно, путем установки в пласте изоляционных экранов, технология установки которых аналогична технологии установки экранов при разработке нефтяных месторождений. Поглощающий пласт 2 вскрывают бурением поглощающих (нагнетательных) скважин 3 и 4 и экранирующих скважин 5. Через скважины 5, расположенные между поглощающими скважинами, в пласте 2 устанавливают экран. Отходы производства одного вида с участка 7 производства закачивают в скважины 3 с одной стороны экрана, а отходы другого вида с участка 8 - в скважины 4 с другой стороны экрана.

Изоляционный экран может быть установлен по специальной технологии. Подбирают буферные жидкости, которые при контакте друг с другом твердеют или образуют нерастворимое высоковязкое малоподвижное в пласте вещество. Складирование отходов осуществляют по следующей схеме. В поглощающие скважины закачивают реагирующие при контакте друг с другом буферные жидкости, которые проталкиваются по пласту закачиваемыми вслед за ними жидкими отходами. При контакте буферных жидкостей в пласте образуется непроницаемый экран, препятствующий смешиванию отходов, различных по химическому составу. В качестве буферных жидкостей могут быть использованы с одной стороны 3% водный раствор NaO SiO₂, а с другой - 0,05% раствор полиакриламида в 50% водном растворе CaCl₂.

Объем буферной жидкости (V_б) равен разности объемов всей закачиваемой жидкости (V_ж) и жидких отходов (V_о) и приближенно рассчитывается из соотношений:

V_о = R² mhk; V_ж = (R + 1)² mhk; V_б = [(R + 1)² - R²]mhk,

где m - открытая пористость поглощающего пласта;

h - мощность пласта, м;

k - насыщенность порового объема пласта закачиваемыми жидкостями;

R - радиус закачки (половина расстояния между поглощающими скважинами), м;

Например, для близких к реальным значениям m = 0,2, h = 5 м и k = 0,8 объема закачиваемой буферной жидкости в зависимости от R составит (см. таблицу).

При расстоянии между скважинами 800 (R = 400) для создания в пласте изоляционного экрана толщиной до 20 м (l = 10) в каждую из двух поглощающих скважин достаточно закачать по 20000 м³ буферных жидкостей. После образования экрана объем дальнейшей закачки жидких отходов производства ограничивается приемистостью поглощающего пласта и соображениями экологической безопасности.

При обустройстве поглощающих скважин целесообразно использовать полиэтиленовые обсадные трубы, которые не координируют в агрессивной среде и достаточно долговечны.

Раздельное хранение отходов препятствует дополнительному образованию трудноразделимых смесей, что при последующем извлечении отходов для промышленной переработки и получения товарной продукции позволяет сэкономить значительные материальные средства,

Способ найдет широкое применение при подземном складировании отходов многопрофильных и крупных химических производств типа Тобольского нефтехимического комбината.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР N 1645205, B 65 G 5/00, 1989.

2. Патент СССР N 1838214, B 65 G 5/00, 1989.