Лекция № 15. Охрана окружающей среды. Предупредительные мероприятия по уменьшению загрязнения ОС при приготовлении и использовании БР и ТР, содержащих вредные компоненты. Методы очистки их.

Охрана окружающей среды является одной из важнейших экономических и социальных задач общества. В связи с увеличивающимися объемами бурения, растет количество отходов производства. Бурении скважин связано с применением больших объемов материалов различной степени токсичности.

Основными компонентами промывочных жидкостей, загрязняю­щими окружающую среду, являются:

1) активная твердая фаза, особенно глинистая;

2) шлам выбуренных пород;

3) большинство ве­ществ, используемых для регулирования свойств ПЖ..

Даже вода после многократной циркуляции не без­вредна. Она насыщается коллоидной фракцией выбуренных по­род, частицами смазки, оксидами железа, сточными водами са­нитарно – гигиенической уборки помещения буровой.

В комплекс природоохранных мероприятий при использова­нии промывочных жидкостей входят предупредительные меро­приятия и мероприятия, связанные с рекультивацией земель после окончания бурения скважины. Предупредительные меро­приятия сводятся к организации работ, которые бы исключали потери вредных компонентов, уменьшали потребность в промы­вочных жидкостях и их компонентах, загрязняющих окружаю­щую среду. К ним относятся следующие.

1. Соответствующая организация транспортировки реагентов и готовых промывочных жидкостей. Такие несложные меры, как затаривание рассыпных реагентов, максимальное сохранение за­водской упаковки, герметизация. емкостей, применяемых при перевозке реагентов и промывочных жидкостей, весьма эффек­тивны и не требуют значительных затрат.

2. Надлежащее хранение промывочных жидкостей и всех их компонентов. Применение контейнеров, сооружение специаль­ных помещений и навесов для хранения материалов, предупреж­дение утечек промывочных жидкостей из желобной системы, предупреждение попадания и перетока дождевых вод через желобную систему – вот перечень мер, кото­рые улучшают хранение промывочных жидкостей.

3. Своевременная химическая обработка промывочных жидкостей и их очистка позволяют дольше сохранять требуемое ка­чество промывочных жидкостей, реже заменять их или вообще отказаться от замены.

4. Организация широкого повторного использования промы­вочных жидкостей после окончания бурения скважины или ка­кого-то ееинтервала путем транспортировки их на другие сква­жины или в специальные емкости – накопители. Особенно эффек­тивна эта мера при разбуривании в сложных геологических ус­ловиях, где применяются различные промывочные жидкости.

5. Хранение непригодных промывочных жидкостей и их утилизация. Непригодные (отработавшие) промывочные жидкости целесообразно складировать в бункерах – накопителях с последую­щей утилизацией или обезвоживанием. Часть такой промывоч­ной жидкости мажет служить основой при пригoтовлении све­жего промывочного агента.

6. Регенерация промывочных жидкостей. Восстановление свойств промывочных жидкостей, потерявших восприимчивость к химической обработке, принятой в районе работ, может быть достигнуто применением нетрадиционных для данного место­рождения (скважины) реагентов или их комбинаций.

7. Сбор буровых сточных вод с пола буровой. Для этого площадка под буровую установку должна быть подготовлена соответствующим образом.

8. Использование промывочной жидкости как жидкой основы тампонажного раствора при ликвидации скважины.

9. Выбор и применение нетоксичных или малотоксичных про­мывочных жидкостей и материалов для регулирования их свойств. Возможность реализации этого пункта обусловлено комплексом факторов, из которых основные – геологические условия района работ, наличие соответствующих компонентов, степень разработки технологии обезвреживания применяемых токсичных веществ, подлежащих замене.

10. Предупреждение поглощения промывочной жидкости, а при возникновении – быстрая и надежная его ликвидация. Эта важно с точки зрения не только предупреждения загрязнения водоносных зон, которые могут использоваться для питьевого и хозяйственного водоснабжения, но и сокращения потерь при транспортировке.

Некоторые из перечисленных мер требуют дополнительных затрат времени и средств и скажутся постепенно, другие сразу дают эффект, причем не только природоохранный, но и эконо­мический сегодняшнего дня. Однако все они должны выполнять­ся неукоснительно.

Обязательным условием успешной рекультивации земли пос­ле завершения бурения скважины является ликвидация желоб­ной системы с предварительным сбором шлама, удалением из отстойников и приемных емкостей промывочной жидкости или ее обезвреживанием. В противном случае при засыпке прием­ных емкостей промывочная жидкость будет вытеснена на по­верхность и загрязнит плодородный слой земли.

Специфика разведочного бурения исключает пока возмож­ность реализации безотходного цикла работ. Даже при много­кратном использовании промывочных жидкостей будут отходы, подлежащие ликвидации. Эта и шлам выбуренных парад, и жидкость, оставшаяся после завершения разведки месторожде­ния, и вновь разрабатываемые растворы и т. д. Поэтому ликви­дация промывочной жидкости при существующей технологии бурения скважин всегда будет одним из важнейших природоох­ранных мероприятий при разведке месторождения.

Сложность ликвидации промывочной жидкости зависит от ее вида и состава. Наиболее трудно обезвреживаются дисперс­ные системы, в которых требуется реализовывать весь комплекс очистки: механическую, физико-химическую и биологическую. Относительно небольшие объемы промывочных жидкостей, под­лежащих очистке, большие расстояния между скважинами, большой набор используемых реагентов пока не позволяют по­ставить очистку промывочных жидкостей на промышленную ос­нову с максимальным использованием механизации. Сложней­шую операцию представляет собой отделение дисперсной фазы, особенно глинистой и ее обезвоживание.

Серийно выпускаемых для этих целей механизмов пока нет, и очистку (обезвоживание) промывочных жидкостей выполняют одним из следующих способов:

· коагуляцией и осаждением глинистой составляющей промы­вочных жидкостей с последующим вывозом осветленной жидкой фазы и ее очисткой; коагулируют раствор либо введением сер­ной кислоты до рН = 5.7, либо физико-химической обработкой флокулянтами и коагулянтами (известью, солями железа, полиакриламидом – в последовательном порядке, т. е. в три этапа);

· нейтрализацией вредных компонентов;

· комплексом мероприятий, включающих осветление и обезвреживание раствора, например обработка алюминиевым сульфатом и полиакриламидом с последующей аэрацией раствора.

Проще выполнять все эти работы в специальных отстойниках – накопителях, исключающих утечки промывочной жидкости. В таких отстойниках после осаждения твердой фазы можно ис­пользовать бактериальную обработку (используют специальные бактерии, перерабатывающие вещества, которые поглощают кислород, растворенный в воде. Бактериальная очистка эффективна для растворов, обработанных полимерами.

Для предотвращения вытеснения глинистого раствора при ликвидации желобной системы отстойники и приемные емкости можно засыпать сначала легкими отходами промышленности, поглощающими воду: деревянной стружкой, опилками и стеблями подсолнечника и др. Такой путь рекомендуется при отсутствии в растворе вредных веществ.

В заключение рассмотрения вопросов охраны природной среды остано­вимся на новом актуальном направлении геоэкологических исследований - геопургологии.

Чтобы процесс загрязнения литосферы не принял необратимого и катаст­рофического характера в результате накопления на поверхности и в недрах Земли различных промышленных и бытовых отходов, необходимы разработ­ка и практическое внедрение способов и технологий очистки различных эле­ментов геологической среды от этих загрязнений.

Такую задачу и призвана решать геопургология – новое научное направ­ление геоэкологии.

Геопургология – это наука об очистке геологической среды от загрязнений. Главной целью геопургологии является разработка научных основ очистки геологической среды от различных экологически вредных загрязнений и ее экологическая реабилитация.

Практическая и экологическая значимость геопургологии не вызывает со­мнений: пока человечество не создало экологически чистые замкнутые тех­нологии, геологическая среда будет подвергаться в той или иной степени всевозможным загрязнениям в виде отходов деятельности людей.

Геопургология является частью геоэкологии и объектом ее исследований являются те или иные элементы геологической среды, а предметом изучения – способы и закономерности их очистки от экологически вредных загрязне­ний.

В соответствии с подлежащими очистке основными элементами геологи­ческой среды, т.е. горными породами и грунтами, почвами, подземными и поверхностными водами В.А. Королевым и др. (МГУ) выделяются разделыгеопургологии, различающиеся объектами исследований (табл. 1).

Таблица 1.

Структура геопургологии

Литопургология – раздел, изучающий закономерности и способы очистки различных горных пород и искусственных грунтов от эко­логически вредных загрязнений.

Основная задача литопургологии – разработка рациональных и эффектив­ных способов очистки горных пород и слагаемых ими массивов от экологи­чески опасных и токсичных химических, биохимических, биологических (обеззараживание) и радиоактивных (дезактивация грунтов) компонентов с целью реабилитации загрязненных территорий для их последующего хозяй­ственного и экологически безопасного использования.

Агропургология – раздел, изучающий закономерности и способы очистки почв от экологически опасных загрязнений.

Основная задача агропургологии – разработка способов очистки почв от экологически вредных и токсичных химических, биохимических и радиоак­тивных загрязнений с целью восстановления их плодородия и экологической пригодности для земледелия.

С одной стороны, агропургология в современных условиях примыкает по решаемым вопросам к агрохимии почв, однако предмет и задачи агрохимии почв много шире, чем агропургологии, имеющей узкую направленность.

С другой стороны, агропургология примыкает к рекультивации земель, т.е. техническому и биологическому восстановлению нарушенного почвен­ного покрова (например, после бурения скважин) или ландшафта (например, при разработке карьеров). Однако в отличие от агропургологии рекультива­ция земель осуществляет комплекс восстановительных мер, включая плани­ровку, снятие и нанесение почв, озеленение, благоустройство ландшафта и т.п. без работ по очистке почв; эти проблемы должны решаться агропургологией.

Гидропургология – раздел, изучающий закономерности и способы очистки от экологически опасных загрязнений подземных и свя­занных с ними поверхностных вод.

Основная задача гидропургологии разработка надежных в эффективных способов очистки подземных и поверхностных вод от токсичных и экологи­чески вредных химических, биохимических, биологических, радиоактивных и других компонентов с целью обеспечения экологической пригодности вод для безопасного использования и потребления.

Гидропургология примыкает к исследованиям и работам по водоочистке и водопотребления. Однако эти направления обычно проводятся на техниче­ских объектах водопотребления (водозаборы, водопроводы и т.п.) или сброса сточных вод (канализация, очистные сооружения и т.д.). В отличие от них гидропургология разрабатывает вопросы очистки вод in situ (буквально: в месте нахождения), непосредственно в водоносных горизонтах подземных вод или в поверхностных водоемах. А это – более сложная проблема, по­скольку управлять водоносными горизонтами в массивах горных пород гораздо труднее, чем в системах водопотребления.

Способность природных экосистем к самоочистке ограниченна и до конца не познана. Поэтому методы геопургологии должны быть направлены на снижение содержания экотоксикантов в геологической среде в тех случаях, в которых самоочищение экосистемы невозможно.

Перечень экотоксикантов (экологически вредных химиче­ских компонентов), все более загрязняющих геологическую среду, постоянно увеличивается. Особое внимание должно быть обращено на ксенобиотики – синтезированные человеком вещества, не свойственные окру­жающей среде и чуждые биосфере. В мире производится до 80 тысяч видов химических продуктов общим объемом до 300 млн. т. в год. Многие из них являются экотоксикантами, попадающими в геологическую среду; наиболее опасное распространение представляют тяжелые металлы, нефтепродукты, асбест, полициклические углеводороды и нитрозоамины, пестициды, герби­циды, фенолы, синтетические ПАВ и другие компоненты, большинство из которых не встречается в природных условиях, т.е. относятся к классу ксено­биотиков.

Особую опасность вызывает загрязнение геологической среды радионуклидами и супертоксикантами (диокси­нами, полихлоридными бифенилами, трихлордифенилом и др.).

Для многих химических веществ, попадающих в геологическую среду, не установлены ПДК, не имеется достаточно данных об их воздействии на биоту. Поэтому методы геопургологии, т.е. методы очистки, должны разрабаты­ваться применительно к каждому из загрязняющих компонентов с учетом геолого-геохимических особенностей геологической среды и особенностей участия загрязнителей в биологическом круговороте.

В этой связи геопургология опирается на методы и подходы, разработанные в других разделах гео­логии (прежде всего - в геохимии) для оценки закономерностей миграции загрязняющих веществ в геологической среде, а также методы экологической химии, экотоксикологии и др.

В целом геопургология является актуальным научным направлением, имеющем прикладную направленность, формирующемся на стыке ряда смежных наук и дисциплин: геологии (геохимии, гидрогеологии, мелиорации грунтов и др.), геоэкологии (экологической геологии), почвоведения (агро­химии), рекультивации земель, химии, радиохимии, горнотехнических наук.

Геопургология имеет и важное теоретическое значение: фундаментальные аспекты геопургологии связаны с выявлением общих закономерностей по­давления и удаления загрязнений из объектов геологической среды.

Разработки геопургологии должны найти особое применение в системах геоэкологического мониторинга на стадиях целенаправленного управления объектами геологической среды.

Методологические основы геопургологии в последние годы только закла­дываются: во всем мире ведется интенсивная разработка способов и техноло­гий удаления загрязнений или их детоксикацяи, по этой проблеме ежегодно публикуются сотни работ и патентов.

Прикладной аспект нового направления геоэкологии -"пургология при геологоразведочных работах" – еще предстоит разработать.

В последние годы во всем мире активно разрабатываются методы и техно­логии очистки геологической среды от антропогенных загрязнений. Для борьбы с загрязнениями используются следующие принципиально различ­ные подходы:

- собственно очистка;

- подавление активности вредного компонента;

- самоочистка экосистем (природные способы).

К способам (методам) очистки среды предъявляются следующие требова­ния:

1) возможность применения in situ в массивах пород, в том числе на значи­тельных глубинах;

2) селективность по отношению к определенным экотоксикантам;

3) экологическая чистота и отсутствие побочных негативных экологиче­ских явлений в экосистемах (биогеоценозах);

4) относительно высокие степень и скорость очистки;

5) экономическая эффективность.

Методы очистки геологической среды разделяются на четыре группы:

I. Физические,

П Физико-химические

III. Химические.

IV. Биологические.

Ниже, основываясь на скрупулезно собранных В.А. Королевым и др. (МГУ) данных предпринята попытка систематизировать методы очистки поих основным классификационным признакам: объектам геологической среды (объектам очистки); видам загрязнителей; виду (процессу) воздействия и др.

Рассмотрим эти методы.

Физические методы очистки.

Эта группа методов, в свою очередь, подразделяется на семь подгрупп:

1.Механические

2. Гидродинамические

3. Аэродинамические

4. Термические

5. Электрические

6. Магнитные

7. Электромагнитные

Механические методы являются простейшими и наиболее универсальными методами очистки массивов от любых загрязне­ний, но, в сущности, они лишь переносят загрязнение из массива в другое место, или являются предварительно-вспомогательным этапом для других способов очистки. К механическому удалению загрязнений обращаются в случаях, когда другие методы очистки in situ не эффективны.

Гидродинамические методы широко приме­няют при очистке от загрязнения массивов пород различных размеров; метод является основным на сегодняшний день методом очистки подземных вод от различных загрязнителей.

Аэродинамические методы по механизму действия близки к гидродинамическим методам очистки; при использовании этих методов загрязнение удаляется вместе с циркулирующим в массиве воз­духом или газами.

Термические методы уничтожения загрязнителей используют в грунтовых массивах, где очистка в разных случаях достигается как за счет нагревания, так и за счет охлаждения массивов. Нагревание ис­пользуется в случаях, когда экотоксикант является термически нестойким со­единением.

Электрические методы получили широкое распространение среди современных физических методов, учитывая такие их преимущества, как высокая эффективность, экологическая безопасность и возможность воздействия на массив. Очистка от экотоксикантов основывает­ся на электрохимических и электрокинетических процессах, происходящих под воздействием электрического тока.

Магнитные методы очистки геологической среды пока широко не применяются, в связи с незначительной изученностью воз­действия магнитных полей на экотоксиканты.

Электромагнитные методы (волновые) воздей­ствия на загрязнения получили широкое распространение в современных технологиях очистки всех компонентов геологической среды, что обусловле­но возможностью их применения, как самостоятельных методов, так и в ком­плексе с другими методами.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: