RU2792986C1

RU2792986C1 - Method for cleaning oil-contaminated surface soil

Info

Publication number: RU2792986C1
Application number: RU2022123008A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Челомбитко; Валерий Васильевич Пивень
Original assignee: Валерий Васильевич Пивень; Сергей Иванович Челомбитко
Filing date: 2022-08-27
Publication date: 2023-03-28

Abstract

FIELD: environmental protection.

SUBSTANCE: mechanical (hydraulic) method for cleaning soil from oil or oil products contaminated due to accidental spills. Method for cleaning oil-contaminated soil includes arranging an embankment 1 along the perimeter of the surface soil 5 contaminated with oil products and constructing wells 2 along the perimeter outside it, into which pipes 3 with impermeable walls and an open bottom are laid. These pipes 3 are used for bottom injection of water and to maintain the water level in the pipes above the level of the day surface 4 of the contaminated soil 5. From the side of the embankment 1, through wells 2 under the contaminated soil 5, opposite directed low-pressure filtration flows of water 7 are created, from which a water-saturated oil-impermeable layer is formed. Then, from this layer above the watertight boundary 6, a depression surface 8 of the filtration flow of water 7 is created, having an upward bulge 9 in the central part of the surface. Oil products from the contaminated soil 5 are displaced to the level of the day surface 4 due to the upward movement of the surface of the depression 8 and the growth of its convexity 9, while the oil products are distributed on the contaminated soil along its periphery. Oil products are pumped out from the level of the day surface 4 also along the periphery of the contaminated soil. Thus, the above implementation of the method provides a better collection of oil products at an increased concentration of oil products in the collected volume, since they are not intensively mixed with water.

EFFECT: invention provides less impact on the natural landscape during the preparation and collection of oil products and reduces material costs.

1 cl, 3 dwg

Description

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.The invention relates to the field of environmental protection, in particular to a mechanical (hydraulic) method for cleaning soils and soils from oil or oil products contaminated due to accidental spills.

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.There is a known method of cleaning soil contaminated with oil or oil products (RF patent No. 2295402 C2, IPC V09S 1/00, published on March 20, 2007), in which the place of pollution is dredged, water is supplied to the underlying aquifer from the ditch created behind the ditch under pressure, and soil is raised. water to displace oil products on the surface. At the same time, in the middle of the pollution, at least through one well, water is supplied under pressure into the underlying aquifer.

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.The disadvantages of this method are: the need for construction in the center of contamination of wells; when using additional equipment to create water pressure and heavy equipment in the difficult zone of unsteady soils for drilling wells, the top layer of soil is mixed; the natural filtration process is disrupted; the impact of oil products on the root system of plants is aggravated.

Известен способ сбора и отвода нефтепродуктов с поверхности грунтовых вод (патент РФ №2162916 С1, МПК⁷ 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.A known method for collecting and removing oil products from the surface of groundwater (RF patent No. 2162916 C1, MPK ⁷ E02B 11/00, 15/04 published on February 12, 2001), according to which two dams are created one after the other around the contaminated area along the perimeter, in the space between dams supply water, saturate the soil with water, and the displaced oil products are collected in the center of the pollution zone through a buried drainage device.

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.The disadvantages of this method are: the need to build a drainage device in the center of pollution; it is necessary to transport it to the center of the contaminated zone, to lay it along the contaminated section of the pipeline; the top layer of the soil is mixed at the same time, thereby disrupting the natural filtration process; the impact of oil products on the root system of plants is aggravated.

Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является способ очистки поверхности и подстилающих горных пород от нефтепродуктов (патент РФ №2238806 С1, МПК⁷ 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.The closest technical solution adopted for the prototype is a method of cleaning the surface and underlying rocks from oil products (RF patent No. 2238806 C1, IPC ⁷ V09S 1/00, published 27.10.2004). According to this method, an embankment is arranged along the perimeter of the oil spill, inside which water is supplied and the internal space of the embankment is filled with it. Wells are constructed outside the contour of the embankment and inside it, through which the water-oil mixture is pumped out.

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.The disadvantages of this method are: the construction of wells on soil contaminated with oil products and the laying of pipelines to wells along contaminated soil, which leads to a violation of the structure of the soil and the natural process of filtering liquids. The supply of water to the oil spill zone leads to the mixing of water with oil products that have a lower density, and the natural settling process is disturbed. Oil products along with water are carried down when pumping through the lower section of the well. Additional equipment is required to separate the pumped mixture into water and oil products. Due to the fact that oil products are lower in density than water, most of them will rise up, which complicates the surface cleaning process.

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.The task to be solved by the present invention is to improve the quality of cleaning soil contaminated with oil products while maintaining the natural structure of the soil layer and the root system of vegetation.

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.The technical result consists in creating a depression surface of a filtration flow of water under a surface soil contaminated with oil products, having a bulge upwards in the central part of the surface, and displacing oil products to the level of the day surface by moving the surface of the depression upwards and increasing its bulge. Due to the increase in the convexity of the depression surface, oil products are distributed on the soil contaminated with oil products along its periphery. Oil products are pumped out from the level of the day surface of the contaminated soil also along its periphery.

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.The specified technical result is achieved by the fact that an embankment is arranged along the perimeter of the contaminated soil and a well is constructed outside the contaminated soil beyond the perimeter of the embankment, into which pipes with impermeable walls and an open bottom are installed. Through these pipes, the bottom injection of water into the uncontaminated soil and soil is ensured and a constant water level in the pipes is maintained, exceeding the level of the day surface of the soil contaminated with oil products. Under the soil contaminated with oil products from the side of the embankment, through the wells, counter directed low-pressure filtration water flows are created, from which a water-saturated oil-impermeable layer is created. Then, from this layer above the impermeable boundary, a surface of the depression of the filtration flow of water is created, having a bulge upward in the central part of the surface, and oil products are displaced to the level of the day surface by moving the surface of the depression upward and increasing its bulge. Due to the increase in the convexity of the depression surface, oil products are distributed on the soil contaminated with oil products along its periphery. Oil products are pumped out from the level of the day surface of the contaminated soil also along its periphery.

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.From the patent scientific and technical literature, a specialist does not know a method in which an embankment is arranged along the perimeter of soil contaminated with oil products, wells are built outside the perimeter of the embankment, through which water is supplied and a depression surface of the filtration flow of water is created, having a bulge upward in the central part of the surface, to displace oil products to the level of the day surface of the contaminated soil, and oil products are distributed on the contaminated soil along its periphery, and oil products are pumped out from the level of the day surface of the soil also along its periphery.

Способ очистки загрязненного нефтепродуктами почвогрунта поясняется чертежами, где изображена принципиальная схема реализации способа очистки.The method of cleaning the soil contaminated with oil products is illustrated by drawings, which shows a schematic diagram of the implementation of the cleaning method.

На фиг. 1 - изображена схема насыщения встречными направленными низконапорными фильтрационными потоками воды грунта под загрязненным нефтепродуктами почвогрунтом.In FIG. 1 - shows a scheme of saturation with counter directed low-pressure filtration flows of soil water under oil-contaminated soil.

На фиг. 2 - представлена схема образования под загрязненным нефтепродуктами почвогрунтом поверхности депрессии фильтрационного потока воды с выпуклостью поверхности вверх в ее центральной части.In FIG. 2 - a diagram of the formation of a surface depression of the filtration flow of water under the soil contaminated with oil products with a convexity of the surface upwards in its central part.

На фиг 3 - изображена схема вытеснения нефтепродуктов за счет перемещения вверх поверхности депрессии и роста ее выпуклости.Figure 3 - shows a diagram of the displacement of oil by moving up the surface of the depression and the growth of its convexity.

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.The method for cleaning oil-contaminated surface soil is based on creating an embankment 1 (Fig. 1) along the perimeter of the oil-contaminated soil 5, and constructing along the perimeter outside the embankment 1 the oil-contaminated soil 5 wells 2, into which pipes 3 with impermeable walls and an open bottom are installed. Pipes 3 are connected to water hoses (not shown in Fig.). During the preparatory work, embankment I is constructed with a height of, for example, 0.15-0.25 m. cover. When constructing wells 2, a drill having a diameter of, for example, 125-150 mm is used. The drilling depth can be, for example, 0.5-1.0 m. The distance between the boreholes 2 can be, for example, 5-10 m.

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).According to the diameter of wells 2, pipes 3 with impermeable walls and an open bottom are selected. The upper ends of the pipes 3 protrude from the wells 2 to a height, for example, comparable to the height of the embankment 1 and are connected through water hoses (hoses) to a pressure water line, which in turn is connected to a pumping unit (not shown in Fig.). To regulate the water level in pipes 3, valves and taps are used to block the flow area of water pipes (not shown in Fig.).

Для откачки нефтепродуктов с загрязненного нефтепродуктами почвогрунта 5 можно использовать любую известную технологию: с помощью ассенизаторских машин, по трубопроводам и т.д.Any known technology can be used for pumping oil products from soil 5 contaminated with oil products: using sewage trucks, pipelines, etc.

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).The method of cleaning oil-contaminated surface soil is as follows. Along the perimeter of the soil 5 contaminated with oil products, an embankment 1 is arranged (Fig. 1). Wells 2 are constructed along the perimeter outside the embankment. Pipes 3 are installed in the wells, and then they are connected to water pipes (not shown in the diagram). Water is supplied through pipes 3, providing bottom injection into uncontaminated soil 10 (Fig. 1). To do this, a constant water level is maintained in the pipes 3, exceeding the level of the day surface 4 of the contaminated soil 5. The water level in the pipes 3 is adjusted using valves, taps (not shown in the figure).

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).The uncontaminated soil 10 (FIG. 2) under the contaminated soil 5 is saturated with water. Due to the fact that water is injected into uncontaminated soil 10 along the perimeter of contaminated soil 5, and a constant water level is maintained in pipes 3, counter directed low-pressure filtration water flows 7 are formed under the contaminated soil 5 above the watertight boundary 6 (Fig. 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).Under the waterproof boundary 6 is understood the boundary between the waterproof soil (clay, loam) and the overlying soil. A waterproof boundary should also be considered the boundary between the groundwater level and the overlying soil (in the absence of clay, loam).

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.After the meeting of directed low-pressure filtration flows of water 7 (Fig. 2) in the central part under the contaminated soil 5 from this water-saturated layer above the waterproof boundary 6, by maintaining a constant water level in the pipes 3, a depression surface 8 of the filtration flow of water 7 is created, having a convexity upwards 9 in the central part of the depression surface.

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.At the next stage (Fig. 3), while maintaining the water level in the pipes 3 above the level of the day surface 4 of the soil contaminated with oil products 5, the surface of the depression 8 with a bulge 9 reaches the lower level of the contaminated soil 5 and begins to displace oil products from it.

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.Since oil products have a lower density compared to water, and water filtration flows 7 (Fig. 3) are low-pressure, oil products are displaced from contaminated soil 5 and rise without mixing with water, which is saturated with soil below the surface of depression 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.The displacement of oil products from the contaminated soil 5 (Fig. 3) by the depression surface 8 with a bulge 9 and the upward growth of this bulge in the central part of the contaminated soil leads to the distribution of oil products along the periphery of the contaminated soil 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.This creates favorable conditions for the subsequent pumping of oil products from the level of the day surface 4. Oil products are located in the surface layer of the day surface along its periphery. There is no need to build wells on soil 5 contaminated with oil products, lay pipelines through it, and transport process equipment through it. All the equipment necessary for pumping out oil products is located outside the soil contaminated with oil products 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.Thus, the above implementation of the method provides a better collection of oil products at an increased concentration of oil products in the collected volume, without damaging the structure of the natural soil layer and the root system of vegetation. The inventive method provides a minimal negative impact on the natural landscape during the preparation and collection of oil products without the possible involvement of heavy equipment at very limited material costs.

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.The proposed technical solution can be used in various industries by consumers of petroleum products and in case of emergency situations on oil pipelines, it will increase the efficiency of surface cleaning from petroleum products.

Claims

A method for cleaning surface soil contaminated with oil products, in which an embankment is arranged along the perimeter of the contaminated soil, wells are constructed, oil products are displaced from the soil, characterized in that the wells are built outside the soil contaminated with oil products beyond the perimeter of the embankment, pipes with impermeable walls and an open bottom are installed in the wells, through pipes provide bottom water injection, maintain a constant water level in the pipes, exceeding the level of the day surface of the contaminated soil, create under the contaminated soil from the side of the embankment through the wells, counter directed low-pressure filtration water flows, from which a water-saturated oil-impermeable layer is created, from this layer above the water-impermeable boundary they create the surface of the depression of the filtration flow of water, which has a bulge upward in the central part of the surface, displace oil products to the level of the day surface due to the upward movement of the surface of the depression and the growth of its bulge, distribute oil products on the soil contaminated with oil products along its periphery, pump out oil products from the level of the day surface of the contaminated soil also on its periphery.