Спосіб зберігання рідинних відходів та продуктів промислового виробництва

Спосіб зберігання рідинних відходів та продуктів промислового виробництва в нестійких ґрунтах, що включає буріння свердловини великого діаметра 2,8-3,0м і глибиною до 100м, обсаджування її тришаровим сталебетонним кріпленням, що складається із двох концентрично розміщених сталевих обичайок, заповнення простору між ними бетоном, після обсадки свердловини зовнішньою обичайкою проводять тампонаж бентонітоцементним розчином, бетонують дно свердловини до розміщення внутрішньої обичайки, який відрізняється тим, що по контуру майбутньої свердловини великого діаметра в нестійкому ґрунті бурять свердловини діаметром до 120-150мм проектної глибини, в свердловини опускають і фіксують азбестоцементні з зовнішнім гідрофобним покриттям труби, діаметр яких менший від діаметра свердловин кожної із них на подвійну товщин у стінки труби, отвір вставлених труб по всій довжині заповнюють бетоном, всередині утвореного кругового ґрунтового простору із азбестоцементних труб з бетоном бурять свердловину великого діаметра проектної глибини, вкривають дно свердловини послідовно глинистою і піщаною подушками, звареною сталевою арматурою, обсаджують сверд U 2 (19) 1 3 34164 аналіз. По результатам аналізу встановлюється ступінь спорідненості відходів і робляться висновки про доцільність їх окремого або сумісного зберігання. Відходи, різні по хімічному складу, визначаються для окремого зберігання. Тому існує проблема в створенні окремого компактного, але комплексного стаціонарного зберігання рідинних відходів та продуктів промислового виробництва в нестійких ґрунта х. Відомий спосіб зберігання токсичних розсолів в умовах багаторічної мерзлоти, коли розсіл збирають і зберігають в поверхневих накопичувачах, а потім закачують їх в масив багатолітніх мерзлих порід нижче базиса ерозії поверхні [1]. Проте цей спосіб непридатний для використання на Україні через значний обсяг фінансових і матеріальних витрат на визначення можливості знаходження на її території подібних масивів, не враховуючи відстань до підприємства, яке планує зберегти рідинні відходи. Відомий спосіб утворення ґрунтових ємкостей у формі котлована з достатньо високою непроникністю стінок для зберігання рідини, переважно аміачної води [2]. В якості ґрунтового заповнювача використовують суглинок, а в якості складного в'яжучого - хімічний склад, що вміщує портландцемент, гашене вапно і ангідрит. Недоліком такого сховища, виконаного в природних ґрунтах, є складна по структурі і дорога ізоляція, а також неможливість очистки в процесі зберігання відходів виробництва золота. Близьким до запропонованого технічного рішення є спосіб підземного складування рідинних відходів виробництва [3]. По цьому способу виявляють поглинальний пласт буріння поглинальних свердловин, визначають хімічний склад відходів з окремих ділянок, різні по складу відходи закачують у гідравлічне ізольовані ділянки пласта. Технічним результатом є вдосконалення способу підземного складування рідинних відходів і зниження витрат на їх здобуття. Недоліком приведеного способу є існування залежності ефективності використання поглинального пласту від фізично-хімічних характеристик ґрунтів, що визначаються кількісною оцінкою їх властивостей [4], існування територіальної залежності місцеперебування поглинального пласту від місця знаходження виробничого підприємства з рідинними відходами та продуктами виробництва, значні транспортні витрати, що пов'язані з організацією спеціального транспортування для їх перевезень від підприємства до місця зберігання, вірогідності тривалого збереження стабільності хімічного складу рідинних відходів для майбутнього здобуття, промислової переробки і отримання товарної продукції, яка дозволить компенсувати значні матеріальні кошти на організацію будівництва схови ща та зберігання відходів. Більше досконалим є спосіб збереження відходів в штучно створених схованках - свердловинах великого діаметра із значною глибиною, де відсутні багато недоліків приведеного вище способу. Він взятий за найближчий аналог. Це відомий спосіб тривалого зберігання відходів відпрацьова 4 ного ядерного палива (ВЯП) в свердловинах великого діаметра з трьохшаровою сталебетонною обсадкою [5]. Сутність корисної моделі: бурять свердловину великого діаметра 2,8-3м і глибиною до 100м, обсаджують трьохшаровим кріпленням, що складається із двох концентричне розміщених обичайок, виконаних із вуглецевої сталі, і заповнюють простір між ними бетоном. Після обсадки свердловини зовнішньою обичайкою проводять тампонаж бентонітоцементним розчином і до розміщення внутрішньої обичайки бетонують дно свердловини. Потім завантажують корзини з піналами і встановлюють їх на кронштейни, що приварені до внутрішньої обичайки, з щільним з'єднанням однієї корзини до іншої. Далі закривають свердловину ковпаком, навколо якого роблять обваловку із глини. Перевага корисної моделі - збільшення часу зберігання ВЯП, а також - підвищення екологічної безпеки. Недоліком приведеної технічної пропозиції є рішення по використанню габаритних корзин з піналами діаметром 630мм і висотою 4000мм для зберігання ВЯП, технічна складність конструкції вузла з'єднання для спуску бурової колони з корзиною та її підйому, яка у випадку виходу із ладу деталі вузла, особливо в момент спуску або підйому корзин з піналами, створює складні умови для огляду і прийняття рішення по визначенню місця ремонту. Крім того., при розробленні способу тривалого зберігання відходів не враховані складні умови по створенню сховища в нестійких ґрунтах з високим рівнем ґрунтових вод, адже це може визивати просідання ґрунту і руйн ування схови ща. Загальними ознаками з найближчим аналогом по способу зберігання рідинних відходів і продуктів промислового виробництва є буріння свердловини великого діаметра, обсаджування її трьохшаровим сталебетонним кріпленням, що складається із двох концентричне розміщених сталевих обичайок, заповнення простору між ним бетоном, бетонування дна свердловини. В основу корисної моделі поставлено завдання по удосконаленню способу зберігання рідинних відходів та продуктів промислового виробництва в нестійких ґрунта х. Поставлене завдання досягається тим, що по контуру майбутньої свердловини великого діаметра в нестійкому ґрунті бурять свердловини діаметром до 120-150мм проектної глибини, в свердловини опускають і фіксують азбестоцементні з зовнішнім гідрофобним покриттям труби, діаметр яких менший діаметра свердловини кожної із них на подвійну товщину стінки труби, отвір по всій довжині заповнюють бетоном. Всередині утвореного кругового ґрунтового простору із азбестоцементних труб з бетоном бурять свердловину великого діаметра проектної глибини, вкривають дно свердловини послідовно глинистою і піщаною подушками, звареною сталевою арматурою, обсаджують свердловину сталевим кріпленням, що складається із двох концентричне розміщених сталевих обичайок приварених до сталевої арматури дна свердловини, заповнюють простір між обичайками бетоном, проводять тампонаж бенто 5 34164 нітоцементним розчином поверхні внутрішньої обичайки, бетонують дно свердловини. В сталевій круглій кришці, діаметр якої перевищує діаметр свердловини на 150-200мм виштамповують з відбортовкою отвори, до торцевої поверхні яких приварюють фланці, і кришку з двостороннім гідрофобним покриттям розміщують на торцевій поверхні створеного азбесте- і сталебетонного обсаджувального кріплення свердловини. В кожний отвір кришки з фланцем опускають, меншого діаметру отвору на товщин у стінки, металеву тр убу з фланцем у верхній і овальним дном у нижній частинах, футеровану з овальним дном трубою із скла або маловуглецевої сталі з внутрішнім хімічно стійким склоемалевим покриттям, з опорою на фланець кришки у верхній частині і на дно свердловини - в нижній частині. Закачують в отвір трубного елемента визначеного хімічного складу рідинні відходи або продукти промислового виробництва, ізолюють отвір хімічно стійкою прокладкою, закривають заглушкою і герметизують шляхом з'єднання стяжними елементами фланців з заглушкою. Звер ху накривають теплогідроізоляційним ковпаком з козирком і піщаним замком, навколо якого і по всій поверхні кришки роблять пошарову обваловку теплогідроізоляційними матеріалами. Спосіб зберігання рідинних відходів і продуктів промислового виробництва в нестійких ґрунтах пояснюється кресленням, де на Фіг.1 показана свердловина в ґрунті 1 з установленими в ньому по контуру азбестоцементними трубами 2 заповненими бетоном, зовнішньою і внутрішньою обичайками 3 і 4 відповідно, ребрами жорсткості 5, бетонним заповнювачем 6, глинистою 7 і піщаною 8 подушками, донною сталевою арматурою 9, бетонним дном 10, сталевою кришкою 11 з отворами і фланцем 12, сталевою трубою 13 з фланцем 14 і овальним дном, футеровану з овальним дном трубою 15, герметичною прокладкою 16, заглушкою 17, подвійним металевим теплогідроізоляційним ковпаком 18 з козирком 19 і піщаним замком 20. На Фіг.2 показана без теплогідроізоляційного ковпака верхня частина свердловини в ґрунті 1 з металевою кришкою 11 з отворами і фланцями 12 з вирізом для детального огляду елементів, що складають композиційну структур у внутрішнього захисту свердловини, азбестоцементні труби 2 з бетоном, зовнішні і внутрішні обичайки 3 і 4 відповідно з бетоном, ребрами жорсткості 5 і бетоном 6, а також монтажні вуха 21 і контрольний люк 22. Спосіб виконується наступним чином. В породному масиві з нестійким ґрунтом 1 планується контур свердловини великого діаметра глибиною до 10м, при цьому оптимальна глибина досягає 56м. Під свердловинами «великого діаметра» розуміють свердловину, що має діаметр 28003000мм. Буріння свердловини приведеного діаметра найбільш ефективно здійснюється за допомогою бурової установки німецької фірми "ВІРТ Л35" [5]. По контуру спланованої свердловини великого діаметра бурять свердловини діаметром до 120150мм проектної глибини. В свердловини опускають і фіксують азбестоцементні з зовнішнім гідро 6 фобним покриттям труби 2, діаметр яких відповідає діаметру свердловини кожної із них, але менший від неї на подвійну товщину стінки труби. Отвір встановлених труб 2 заповнюють бетоном. В середині утвореного кругового простору із азбестоцементних труб 2 бурять свердловину великого діаметра, вкривають дно свердловин спочатку глинистою, а потім піщаною подушками 7 і 8 відповідно загальною товщиною до 400- 500мм, нарешті - звареною сталевою арматурою 9, обсаджують свердловину сталебетонним кріпленням., що складається із двох концентричне розміщених сталевих обичайок 3 і 4, виготовлених із вуглецевої сталі (Ст2 ГОСТ 380-71), приварених до розміщеної на дні свердловини сталевої арматури 9, заповнюють простір між обичайками бетоном 6, проводять тампонаж бентонітоцементним розчином (на основі бетонітової глини і портландцемнта марки М400 або М500) поверхні внутрішньої обичайки 4, бетонують дно свердловини 10. В сталевій кришці 11, діаметр якої на 150200мм перевищує діаметр свердловини, виштамповують п'ять відбортованих отворів, до торцевої поверхні яких приварюють фланці 12, і кришку 11 розміщують на торцевій поверхні азбестосталебетонного обсаджувального кріплення свердловини. В кожний отвір кришки 11 з фланцем 12 опускають сталеву тр убу 13 з фланцем 14 у верхній і овальним дном у нижній частинах, футеровану з овальним дном трубою 15 із скла або пластмаси, або нержавіючої сталі (Ст.12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т) або сталей (Ст.10СП, 08КП) із внутрішнім склоемалевим покриттям. Закачують в отвори футерованих труб рідинні відходи або промислові продукти виробництва попередньо визначеного хімічного складу, ізолюють отвори прокладкою 16 із корозійностійкого матеріалу, закривають заглушкою 17 і ущільнюють шляхом з'єднання стяжними елементами фланців з заглушкою. Зверху покривають металевим теплогідроізоляційним ковпаком 18 із захисним козирком 19 і піщаним замком 20. Навколо ковпака і по всій поверхні кришки роблять пошарову обваловку теплогідроізоляційними матеріалами. Спорудження добре ізольованого резервуару в нестійких ґрунтах з високим рівнем ґрунтових вод шляхом використання навколо нього свердловин малого діаметра з азбестоцементними трубами, заповненим бетоном, що знаходяться по контуру свердловини великого діаметра - майбутньої схованки для зберігання рідинних відходів та продуктів промислового виробництва, а також гідроізоляція її основи глинисто-піщаною подушкою із укладеною сталевою арматурою і бетонним дном створює умови для надійності довготривалої ізоляції споруди під час її експлуатації, а також розширює спектр використання запропонованого удосконаленого способу в ґрунта х різної ступні кваліфікації. Надійність споруди зростає, коли поряд із захисними екраном-стінкою із бетонованих азбестоцементних труб виконується обсаджування свердловини великого діаметра сталебетонним кріпленням, що складається із двох концентричне 7 34164 розміщених сталевих обичайок, приварених до сталевої арматури дна свердловини із заповненням простору між обичайками бетоном і наступним тампонажем бентонітоцементним розчином поверхні внутрішньої обичайки. Використання сталевої кришки для ізоляції резервуара - верхньої частини бетонної свердловини і утворення виштампованих з витяжкою отворів з привареними фланцями дає можливість удосконалення способу збереження шляхом розміщення в об'ємному просторі схованки декількох трубних елементів - в даному випадку п’яти металевих труб з привареним овальним дном, футерованих подібними трубами із корозійностійкого матеріалу або захищених антикорозійним покриттям з метою одночасного тривалого зберігання рідинних відходів та продуктів промислового виробництва різного хімічного складу і різної ступені корозійної агресивності та токсичності. Для монтажу сталевої кришки передбачені монтажні вуха 21. Аналогічні монтажні вуха є і в металевого теплогідроізоляційного ковпака при проведенні профілактичних робіт, пов'язаних з контролем стану герметизуючого обладнання трубних елементів та рідинної речовини, що в них знаходиться. Присутність на сталевій кришці контрольного люка 22 дозволяє вести регламентний контроль за внутрішнім станом сховища і тр убних елементів, що в ньому знаходиться. При необхідності заміни трубних елементів використовують рим-болти і кранове господарство для підняття і спуску труб. Використання металевого теплогідроізоляційного ковпака з козирком і піщаним замком дозволяє створити оптимальні умови для підтримки стабільності температурного режиму в повітряному просторі під ковпаком і, як внаслідок, значно обмежити інтенсивність процесу корозійного руйнування герметизуючого обладнання трубних елементів. Здійснення пошарової обваловки 23 теплогідроізоляційними матеріалами послідовно шарами глини, піску, гідроізоляції, теплоізоляції, знову гідроізоляції, піску, ґрунту, дерену з використанням 8 дренажної канави забезпечує загальну надійну довготривалу теплоізоляцію схованки. Все це придає схованці по запропонованому способу її виконання екологічну безпеку при зберіганні рідинних відходів та продуктів промислового виробництва. Досягнуте у запропонованому способі зберігання відходів устаткування загальної схованки з окремими ємкостями - трубними елементами забезпечує зберігання в них рідинних відходів різного хімічного складу і створює умови для місцевого їх зберігання, навіть на території підприємства, що дозволяє зберегти значні матеріальні і фінансові ресурси по придбанню відходів із далеких схованок, їх транспортування для наступної промислової переробки і одержанні нової продукції. Враховуючи простоту здійснення способу для організації зберігання рідинних відходів та промислових продуктів в нестійких ґрунтах, спорудження схованки, в залежності від обсягу, різновиду і екологічної безпеки відходів та продуктів виробництва, може бути виконано в розширеному спектрі різного класу ґрунтів безпосередньо як на прилеглій території підприємства, так і на окремій території населеного пункту і за його межами. Спосіб може знайти широке використання при підземному складуванні різного хімічного складу відходів та продуктів виробництва багатопрофільних великих хімічних і нафтопереробних підприємств, таких міст як Рубіжне, Сіверськодонецьк, Кременчук, Одеса та ін. Отже, вказані технологічні ознаки дають можливість ефективного використання технічного рішення в промислових умовах і забезпечить йому відповідність критерію "Промислова придатність". Література: 1. Ав.св. СРСР №1045205, В6505/00, 1989. 2. Ав.св. СРСР №167171, В6505/00, 1964. 3. RU №2128140, В6505/00, 1999. 4. М.Л. Зоценко, B.I. Коваленко, А.В. Яковлев, О.О. Петраков та інші. Інженерна геологія. Механіка ґрунтів, основи та фундаменти. 2-е видання, перероблене та доповнене. Полтава: ПНТУ. 2004, 568с, С.80-123. 5. RU №2212720, С21Р9/34, 2002. 9 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 34164 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601