CC BY
4
© М. А. Г АЛИЕВ, 1991 УДК 628.542
М. А. Галиев
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД В ГЛУБОКИХ
ПОГЛОЩАЮЩИХ ГОРИЗОНТАХ
Уфимский НИИ гигиены и профзаболеваний
В последние годы в промышленно-развитых странах, в том числе и в СССР, получил широкое применение метод подземного захоронения промышленных сточных вод. К настоящему времени уже накоплен некоторый опыт по применению этого метода в различных геологических и технологических условиях.
Впервые опытно-промышленная закачка промышленных сточных вод в глубокие поглощающие горизонты была начата в 1956 г. на нефтепромыслах Башкирии, что было обусловлено интенсивным ростом объема нефтепромысловых сточных вод и необходимостью борьбы с загрязнением поверхностных водоемов [17, 19, 22]. С выходом в 1957 г. специальных правил [4] этот метод утилизации сточных вод стал применяться повсеместно в отрасли. При этом даже проведено районирование территории СССР по условиям удаления сточных вод в недра земли [18].
В газовой промышленности закачка сточных вод в глубокие поглощающие горизонты земной коры также получила широкое распространение как при добыче газа, так и при его переработке [5, 7], а с середины 60-х годов этот метод стал использоваться при утилизации сточных вод предприятий нефтехимической [7], химической [9], нефтеперерабатывающей [11], атомной [12, 15] и других отраслей промышленности.
За рубежом также накоплен опыт подземного захоронения сточных вод. Так, только в США находятся в эксплуатации более 270 полигонов подземного захоронения для сброса сточных вод предприятий химической, нефтехимической, фармацевтической, нефтегазоперерабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности [11, 24]. В настоящее время в скважины глубиной до 3760 м закачиваются разнообразные промышленные стоки, содержащие щелочи, кислоты, хроматы, нитраты, фосфаты и сульфаты, а также органические соединения: спирты, кетоны, фенолы, цианиды и в значительных количествах радиоактивные вещества [25].
Анализ доступных литературных данных позволил установить, что при решении вопросов охраны окружающей среды и обосновании возможности закачки сточных вод в поглощающие скважины мнения авторов разделились. Так, разработчики газовых и газоконденсатных месторождений считают, что захоронение жидких отходов газового промысла является одним из наиболее эффективных и безопасных способов предо-
твращения загрязнения окружающей среды и что этот способ отвечает современным требованиям охраны окружающей среды по принципу создания газодобывающих предприятий с безотходной технологией производственных процессов [14]. При этом указывается на положительный опыт по захоронению промышленных стоков в поглощающие горизонты, накопленный на Оренбургском газохимическом комплексе [21].
Этот метод не является идеальным, но обеспечивает санитарную безопасность поверхностных водоемов и, кроме того, пока не удается разработать безотходные и маловодные технологии, позволяет ускоренными темпами развивать производство и вместе с тем выиграть время для разработки более совершенных технологических ре- щ шений по обезвреживанию сточных вод [6].
Другие авторы указывают, что закачиваемые промышленные сточные воды могут попасть на поверхность и в горизонты пресных подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, в связи с неисправностью оборудования, водоводов, емкостей, аварийной ситуацией в поглощающих скважинах [7]. Обнаружено, что поглощающие скважины при разработке нефтяных, газонефтяных, газоконденсатных и газовых месторождений являются одним из основных источников загрязнения объектов окружающей среды в случае их негерметичности [1]. Поэтому для предовращения загрязнения предложен контроль герметичности скважин с помощью глубинных расходомеров и мано- * метров [7].
Имеются сведения, что проектирование и обустройство полигонов для подземного захоронения промышленных стоков необходимо лишь при загрязнении их токсичными веществами (метанол, диэтиленгликоль и др.). При этом оно должно осуществляться только после проведения соответствующих гидрологических исследований, обеспечивающих надежное, безопасное их захоронение [21].
Другие авторы справедливо указывают, что этот способ не решает основной задачи, какой является обезвреживание промышленных сточных вод, а только обеспечивает их локализацию. Способ энергоемкий и требует значительных капиталовложений. Но все же, несмотря на это, Ф метод закачки промышленных стоков в поглощающие горизонты является весьма конкурентоспособным, особенно в тех случаях, когда очистка стоков трудоемка, а их количество велико [17, 19].
В параграфе 19 «Положения об охране подземных вод» указывается, что бурение поглощающих скважин и устройство поглощающих колодцев для сброса сточных вод могут допускаться лишь в исключительных случаях с разрешения ^ министерств (управлений) геологии союзных республик или производственных геологических объединений, выдаваемого после проведения специальных исследований в районе бурения этих скважин и устройства колодцев, при наличии заключений главного государственного санитарного врача соответствующей республики и органов горного надзора. При этом запрещено бурение поглощающих скважин и устройство поглощающих колодцев для указанных целей во всех случаях, когда эти скважины и колодцы могут явиться источниками загрязнения водоносного горизонта, используемого или пригодного для питьевого и бытового водоснабжения, а также для удовлетворения иных нужд населения [20].
Примером необоснованного использования рассматриваемого метода являются результаты гигиенических исследований, в результате которых было обнаружено, что при нарушении эксплуа-£ тации одной из поглощающих скважин, закачивающих нефтегазопромысловые сточные воды, был осолонен Бишиндинский каптаж — один из источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Туймазы БаССР. Это вызвало необходимость отключения его от питания города [16]. Авторы пришли к выводу, что закачка сточных вод в поглощающие горизонты угрожает возможностью интенсивного загрязнения подземных источников водоснабжения населения. Поэтому закачка стоков в поглощающие скважины не должна рассматриваться как перспективная в решении проблемы охраны водоемов. К подобному методу сброса сточных вод необходимо подходить как к вынужденному мероприятию, представляющему опасность для под-# земных вод и здоровья населения, .проживающего в районах закачки.
Важным элементом контроля захоронения промышленных стоков, по данным некоторых специалистов [2, 6, 7, 14], является создание са-нитарно-защитных зон, состоящих из трех поясов, и определение их размеров. Первый пояс зоны включает область распространения загрязненных стоков в поглощающем пласте за расчетный срок закачки. Второй пояс зоны ограничивается областью распространения отходов в пласте за время снижения их токсичности до практически безопасных пределов. Третий пояс зоны устанавливается только в тех случаях, когда поглощающий горизонт содержит пресные воды, пригодные для водоснабжения, или есть возможность 9 попадания сточных вод в эксплуатационные скважины или очаги естественной разгрузки подземных вод.
Существенная роль при реализации способа отводится методам контроля за процессом закачки
и направлением движения промысловых вод в поглощающих пластах. Считают, что от надежности метода контроля зависит надежность закачки сточных вод с природоохранной точки зрения [14]. Основными среди используемых методов контроля за продвижением фронта удаленных жидких отходов являются гидрогеологический и гидрохимический методы с применением наблюдательных скважин [1].
В отечественной литературе, посвященной вопросам охраны окружающей среды, имеются сведения о широком использовании сети наблюдательных скважин для определения возможности загрязнения подземных пресных вод [3, 8—11, 23]. В таких скважинах проводятся систематические наблюдения за микробиологическим, радиохимическим составом воды, содержанием химических веществ, характерных для состава закачиваемых сточных вод.
Однако по мнению других авторов, методы контроля качества подземных вод с помощью наблюдательных скважин трудоемки и капиталоемки, так как требуют бурения и обслуживания значительного числа скважин для наблюдения за всеми водоносными горизонтами, расположенными выше поглощающего, включая последний [14]. Считают, что при строгом соблюдении условий выбора поглощающего объекта и надежном техническом состоянии поглощающих скважин роль специальных наблюдательных скважин становится формальной с точки зрения эффективности контроля, так как прискважинные участки и техническое состояние поглощающих скважин поддаются надежному контролю иными способами, и прежде всего геофизическими [13, 14]. Вместе с тем любая пробуренная скважина, а тем более наблюдательная, как правило, облегченной конструкции, является одной из потенциальных причин ослабления или нарушения герметичности слагающих разрез покрышек (водо-упоров) и источником возможных путей миграции (перетоков) закачиваемых сточных вод.
В работе [24] приведено достаточно обоснованное замечание по поводу неоправданно завышенного объема контроля с использованием специально пробуренных наблюдательных скважин на многочисленные водоносные горизонты. Целесообразно иметь по 1—2 наблюдательные скважины на поглощающий и вышележащий буферный водоносный горизонты, при этом особое значение следует придавать контролю герметичности колонн нагнетательных скважин.
Анализ данных литературы позволяет установить, что закачка сточных вод в глубокие поглощающие подземные горизонты представляет серьезную гигиеническую проблему. Решать вопрос о возможности использования этого метода утилизации следует конкретно для каждого района с учетом местных особенностей (география, геология, гидрогеология, санитарная ситуация местности, объем утилизируемых стоков и т. д.).
Возможность закачки сточных вод в поглощающие пласты зависит от ряда факторов: гигиенической обоснованности выбора места строительства полигонов захоронения, состава и объема сточных вод, технологии подготовки и закачки промышленных стоков и т. д.
Обзор существующей литературы позволяет установить, что дальнейшие исследования в этом направлении должны на основе научно разработанных критериев пересмотреть существующий подход к оценке использования наблюдательных скважин и всей системы организации долговременных режимных наблюдений за качеством подземных пресных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водопользования и расположенных в зоне возможного влияния полигона утилизации.
Санитарно-гигиенические исследования призваны обеспечить разработку и внедрение мероприятий, гарантирующих санитарную безопасность района подземного хранилища.
В заключение обзора необходимо отметить, что, несмотря на относительно большую продолжительность применения метода подземного захоронения трудноочищаемых сточных вод в СССР, гигиенической наукой и санитарной практикой накоплен еще недостаточный опыт для однозначного решения вопроса о возможности утилизации стоков в глубоких поглощающих горизонтах. География использования этого метода постоянно расширяется. Так, к настоящему времени этот метод получил опытно-промышленное применение на Крайнем Севере (п/о Ямал), где, как известно, объекты окружающей среды отличаются низкой самоочищаюшей способностью. Кроме того, в последнее время без достаточного на то научного гигиенического обоснования этим методом рекомендовано в ряде мест утилизировать не только промышленные, но и хозяйственно-бытовые стоки и смесь промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод.
Представленные данные позволяют заключить, что вопрос закачки сточных вод в подземные поглощающие горизонты — малоизученная гигиеническая проблема, заслуживающая пристального внимания и специального изучения.
Литература
1. Байков У. М., Сидорович В. М., Валеев А. С. // Охрана геологической среды от отрицательного воздействия предприятий горнодобывающего профиля.— М., 1984.— С. 36-39.
2. Белицкий А. С. Охрана природных ресурсов при удалении промышленных жидких отходов в недра Земли.— М., 1976.
3. Виноградов В. Л., Семин В. И. Подземные захоронения сточных вод на месторождениях.— М., 1982.
4. Временные правила сброса сточных вод в глубокие поглощающие скважины (Миннефтепром СССР № 263—57 от 02.11.57).— М„ 1957.
5. Временные рекомендации по изучению поглощающих горизонтов и проектированию закачки промстоков газодобывающих предприятий / Сост. Буераков А. В., Иль-ковский К. Б.. Шпак А. А.— Саратов, 1976.
6. Г аев А. Я. Промышленные стоки — в подземные горизонты,— Челябинск, 1978.
7. Гаев А. Я• Подземное захоронение сточных вод на предприятиях газовой промышленности.— Л., 1981.
8. Гидрогеологические исследования для захоронения промышленных сточных вод в глубокие водоносные горизонты: Метод, указания / Боревская А. В., Гаврилов И. Т., Гольдберг В. М. и др.— М., 1976.
9. Гольдберг В. М. Подземное захоронение промстоков химической промышленности.— М., 1968.
10. Гольдберг В. М. Взаимосвязь загрязнения подземных под и природной среды.— Л., 1987.
11. Гольдберг В. М., Мягкая J1. М. Зарубежный опыт подземного захоронения промышленных стоков,— М., 1970.
12. Захаров С. И., Багрсцов В. Ф., Пименов М. К. Захоронение радиоактивных вод: Доклад Международной ассоциации по атомной энергии.— Вена, 1967.
13. Захарова Е. Е. Охрана геологической среды от отрицательного воздействия предприятий горнодобывающего профиля,— М., 1984.
14. Мальхин М. Я-, Тердовидов А. С., Павлов С. М. Современные методы контроля захоронения промстоков.— М., 1986.
15. Методика геологических, гидрогеологических и физико-химических исследований п-ри поисках, разведке и обосновании пригодности геологических структур для безопасного захоронения жидких радиоактивных сбросов.—. М„ 1973.
16. Минин Г. Д., Мингазетдинов А. А. // Гигиенические вопросы охраны внешней среды в нефтяной и нефтехимической промышленности.— Уфа, 1974,— С. 17—22.
17. Миронов Е. А. Закачка сточных вод нефтяных месторождений в продуктивные и поглощающие горизонты.— М„ 1976.
18. Модин Е. А., Тарасова Н. В. // Вопросы региональной гидрогеологии и методики гидрогеологического картографирования,— М., 1969,— Вып. 24.— С. 42—48.
19. Плотников Н. И. // Зопросы формирования состава подземных вод.— М., 1963.
20. Положение об охране подземных вод.— М., 1984.— С. 10—11.
21. Разработка ЮжНИИгипрогаза по охране окружающей среды на объектах газодобывающнх предприятий / Ма-мйстов В. В. и др.— М., 1986.
22. Титов А. П., Кревега С. Е., Беспамятков Г. П. Обезвреживание промышленных отходов.— Охрана окружающей среды.— М„ 1980.— С. 3—70.
23. Севастьянов О. М. Охрана геологической среды от отрицательного воздействия предприятий горнодобывающего профиля.— М., 1984.
24. Севастьянов О. М., Захаров Е. Е., Комаров Ю. Н. Захоронение промышленных стоков при подготовке и переработке сероводородсодержащего газа.— М., 1981.
25. Ground-water pllution from injection wells // Water. Well J.— 1970,— Vol. 24, N 7.— P. 49—51.
Поступила 23.06.90
