|
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 будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|