CC BY
15
БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА И ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER УДК 628.544
DOI: 10.22227/1997-0935.2023.7.1089-1103
Прогнозирование и ликвидация загрязнений в экосистемах, сформированных выведенными из эксплуатации шламонакопителями
Константин Львович Чертес, Алексей Александрович Букин, Николай Сергеевич Бухман, Виталий Николаевич Пыстин, Артём Петрович Сеянко, Ольга Владимировна Тупицына
Самарский государственный технический университет (СамГТУ); г. Самара, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Предложены принципы прогнозирования и ликвидации последствий загрязнений, сформированных выведенными из эксплуатации накопителями гетерофазных коммунальных и промышленных отходов, при помощи высоконапорной промывки. Основными решаемыми задачами являются разработка параметров оценки шламона-копителей и моделирование потоков загрязнений в геосредах с неоднородными фильтрационно-реологическими характеристиками с использованием предлагаемых критериев прогнозирования.
Материалы и методы. За основу прогнозирования принята модель массопереноса загрязнений в геосреде с позиций законов теории фильтрации и электростатики. Закономерности теории фильтрации (закон Дарси) положены в основу транспорта «чистых» жидкостей (истинных растворов) через «идеальные» пористые среды. Закономер- < g ности электростатики положены в основу массопереноса вязких потоков загрязнений во фрагментах геосреды, S ® обладающих неоднородным сопротивлением. Проведен промышленный эксперимент по высоконапорной промывке n н геосреды растворами флокулянтов для ликвидации загрязнений, сформированных выведенным из эксплуатации ^ ^ накопителем опасных отходов. ^
Результаты. Изучены фильтрационные и реологические свойства шламов и загрязненной геосреды. Разработаны q 3 математические модели фильтрации загрязненной жидкости в геосреду из шламовых тел. Представлены ключевые W С зависимости изменения фильтрационно-реологических характеристик загрязненной геосреды от величин давления ^ у нагнетания раствора и траектории прогнозного радиуса загрязнения. м I
Выводы. По результатам промышленных исследований разработан способ высоконапорной реагентной промыв- n S ки пород зоны аэрации от загрязнений органической и минеральной природы, содержащихся в инфильтратах на l Z основе жидкостей различной вязкости. Выявлена гидродинамическая связь между поглощающей и добывающими J 9 скважинами в условиях опытных участков очищаемой геосреды. Предлагаемые методы прогнозирования и ликви- о 7 дации загрязнений могут быть применены в проектах ликвидации объектов накопленного экологического вреда, ^ о
сформированных бездействующими накопителями шламовых отходов. С 3
o сс л (
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: геосреда загрязненная, шламонакопитель, объект накопленного экологического вреда, эко- q i системы природно-техногенные, промывка высоконапорная, прогнозирование потока, вязкость, рабочие растворы ° t реагентов й SS
c S
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Чертес К.Л., Букин А.А., Бухман Н.С., Пыстин В.Н., Сеянко А.П., Тупицына О.В. Прогнозирование и ликвидация загрязнений в экосистемах, сформированных выведенными из эксплуатации шламонакопите-
Автор, ответственный за переписку: Алексей Александрович Букин, alkatras_b@mail.ru.
3
лями // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. Вып. 7. С. 1089-1103. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.7.1089-1103 П 4
> 6
an
Prediction and elimination of pollution in ecosystems formed by § )
decommissioned sludge reservoirs V Т
I *
Konstantin L. Chertes, Aleksey A. Bukin, Nikolai S. Bukhman, Vitaliy N. Pystin, ® .
Artem P. Seyanko, Olga V. Tupitsyna » n
Samara State Technical University (SSTU); Samara, Russian Federation S п
s у e к
ABSTRACT 7 7
Introduction. The principles of forecasting and eliminating the consequences of pollution formed by decommissioned ac- 2 2 cumulators of heterophase municipal and industrial waste by means of high-pressure washing are proposed. The main О О tasks to be solved are the development of sludge accumulator assessment parameters and modelling pollution flows in geo- 3 3 environments with heterogeneous filtration and rheological characteristics using the proposed prediction criteria.
© К.Л. Чертес, А.А. Букин, Н.С. Бухман, В.Н. Пыстин, А.П. Сеянко, О.В. Тупицына, 2023 1089
Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
Materials and methods. The prediction is based on the model of mass transfer of pollution in the geo-environment from the standpoint of the laws of the theory of filtration and electrostatics. The regularities of the theory of filtration (Darcy's Law) form the basis for the transport of "pure" liquids (true solutions) through "ideal" porous media. The regularities of electrostatics form the basis for the mass transfer of viscous pollution flows in fragments of the geo-environment with non-uniform resistance. An industrial experiment was carried out on high-pressure flushing of the geo-environment with flocculant solutions to eliminate pollution formed by a decommissioned hazardous waste storage facility.
Results. Filtration and rheological properties of sludge and polluted geo-environment have been studied. Mathematical models of contaminated liquid filtration into the geo-environment from sludge bodies have been developed. The main dependences of the change in the filtration-rheological characteristics of the polluted geo-environment on the values of the solution injection pressure and the trajectory of the predicted radius of pollution are presented.
Conclusions. According to the results of industrial research the method of high-pressure reagent washing of rocks of aeration zone from pollution of organic and mineral nature contained in infiltrates based on liquids of various viscosities has been developed. The hydrodynamic connection between absorbing and producing wells was revealed in the conditions of experimental areas of the cleaned geo-environment. The proposed methods for forecasting and eliminating pollution can be applied in projects for the elimination of objects of accumulated environmental damage formed by inactive sludge waste storage tanks.
KEYWORDS: polluted geo-environment, sludge accumulator, object of accumulated environmental damage, natural-tech-nogenic ecosystems, high-pressure flushing, flow prediction, viscosity, working solutions of reagents
FOR CITATION: Chertes K.L., Bukin A.A., Bukhman N.S., Pystin V.N., Seyanko A.P., Tupitsyna O.V. Prediction and elimination of pollution in ecosystems formed by decommissioned sludge reservoirs. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2023; 18(7):1089-1103. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.7.1089-1103 (rus.).
Corresponding author: Alexey A. Bukin, alkatras_b@mail.ru.
W (0
N N
О О
N N
К ш U 3
> (Л
с и
(0 00 . г
e (U j
<D (D
О ё —■
о
О у
8 « Z ■ i от I ОТ Е
Е о
^ с ю °
S 1
о Е
СП ^ т- ^
от от
■8 г
Е!
О И
ВВЕДЕНИЕ
Длительный период времени основным способом обращения с гетерофазными коммунальными и промышленными отходами было их размещение в шламонакопителях.
Выведенные из эксплуатации шламонакопи-тели в ряде случаев представляют собой объекты накопленного экологического вреда (ОНЭВ) и подлежат ликвидации1. Выбор и обоснование направлений ликвидации требует прогнозирования состояния шламонакопителей как природно-техногенных экосистем (ПТЭ). Природным элементом здесь выступает загрязненная геосреда в составе пород зоны аэрации, подземных вод и водоисточников области разгрузки; техногенными элементами — шламовые тела и загрязненные инфильтраты из шламовых тел, поступающие в геосреду.
Ликвидация шламовых тел достаточно изучена и связана с применением открытых методов экскавации отходов, их химического, биохимического или термического обезвреживания [1, 2-4]. Устранение загрязнения геосреды на глубинах пород зоны аэрации сопряжено с использованием закрытых методов: пропарки, промывки, реагентной очистки грунтов через сети вертикальных и наклонных скважин [5, 6].
Промывка геосреды сопровождается переводом «защемленных» и сорбированных в порах грунта загрязнений в свободное состояние с последующим оттоком в дренаж, сбором загрязненной жидкости, ее подъемом на поверхность и очисткой.
Известно, что в старых накопителях наряду с коммунальными отходами неорганизованно раз-
1 Об охране окружающей среды : Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ (ред. от 26.03.2022) (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.09.2022).
мещали промышленные отходы. Примеры совместного расположения в накопителях осадков сточных вод (ОСВ), осадков водоподготовки (ОВП) и шламов ряда химических производств приведены в существующей научно-практической литературе [7-11]. Данные отходы — это многокомпонентные гетеро-фазные системы, обладающие повышенными значениями динамического коэффициента вязкости (д >> 1,0 Пас). Инфильтраты из шламовых тел, сформированных вязкими отходами, представляют собой бингамовские, дилатантные и другие типы псевдопластичных неньютоновских жидкостей [12, 13]. Начиная с глубин более 10 м, очистить геосреду распространенными методами промывки и пропарки крайне затруднительно. Низкая проницаемость грунта, высокая вязкость жидких флюидов, заполняющих его поры, создают сопротивление потоку промывочных растворов и не позволяют им равномерно распределяться по всей толще породы от поверхности загрязненных грунтов до отметок водоупоров. Необходима разработка новых и адаптация имеющихся методов высоконапорной подачи промывочных жидкостей, способствующих наряду с очисткой геосреды от загрязнений изменению ее фильтрационно-реологических характеристик в сторону увеличения проницаемости и снижения вязкости.
Цель исследования — обоснование принципов и разработка методов прогнозирования и ликвидации последствий загрязнений ПТЭ, сформированных выведенными из эксплуатации шламонакопителями.
Для достижения поставленной цели решили следующие задачи:
1. Разработали параметры оценки бездействующих шламонакопителей, как элементов ПТЭ, для обоснования необходимости производства ликвидационных работ.
2. Сформулировали критерии прогнозирования потоков загрязнений в ПТЭ, включающих шламовые тела, нарушенные породы зоны аэрации, подземные воды и водоисточники области их разгрузки.
3. Смоделировали потоки загрязнений в геосредах с неоднородными фильтрационно-реологи-ческими характеристиками с использованием предлагаемых критериев прогнозирования.
4. Провели крупнотоннажный промышленный эксперимент по высоконапорной промывке геосреды от загрязнений с помощью методов, способствующих увеличению проницаемости пород и снижению вязкости распределенных в их порах жидких флюидов.
5. Разработали технологическую схему восстановления геосреды, нарушенной шламонакопителями, и ее эколого-экономическое обоснование.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В основе создания прогнозной модели массопе-реноса загрязнений в ПТЭ предлагается сочетание положений теории фильтрации и электростатики.
Закономерности теории фильтрации (закон Дар-си) положены в основу транспорта «чистых» жидкостей (истинных растворов) через «идеальные» пористые среды [14]. Закономерности электростатики — в основу массопереноса вязких потоков загрязнений во фрагментах геосреды, обладающих неоднородным сопротивлением2.
Имеется опыт извлечения загрязнений из геосреды без нарушения ее сплошности путем подачи отмывающих растворов. Данный опыт использован для санации фрагментов нефтезагрязненных грунтов на глубине до 3 м [15, 16], при рекультивации земель, нарушенных массивами твердых коммунальных отходов (ТКО) [17], а также при извлечении водоэмульсионного слоя накопителей пастообразных отходов нефтехимических предприятий для последующей подачи на канализационные очистные сооружения (КОС) биологической очистки сточных вод [18]. Однако указанные выше методы распространяются на подачу и извлечение из геосреды растворов на основе ньютоновских жидкостей под давлением не более 2,0 атм (~0,2 МПа). Значение динамической вязкости д в данных условиях составляет 0,1-2,0 мПас в грунтах с коэффициентом проницаемости геосреды K >> 10-8 м2. К ним относят галечники, пески и другие легко фильтруемые породы [19].
Более сложной представляется закачка растворов реагентов в геосреду со значениями д в диапазоне 10-300 мПас, в труднофильтруемые фрагменты
2 ЯкимовН.Д., Ильинский Н.Б., Касимов А.Р., Курцева К.П.,
Обносов Ю.В. Фильтрация в структурно-неоднородных
насыщенных и ненасыщенных пористых средах // Отчет
о НИР № 96-01-00844 (Российский фонд фундаменталь-
ных исследований).
геосреды с K << 108 м2. К подобным фрагментам можно отнести труднофильтруемые глинисто- и су-глинисто-подобные грунты, загрязненные к тому же тяжелыми углеводородами, полимерами или лигносульфонатами [20-22]. Фильтрационно-рео-логические параметры здесь соответствуют условиям ПТЭ, сформированной шламонакопителями. Соответственно, и давления закачки промывочных жидкостей в подобных средах должны быть значительно больше чем 2,0 атм (~0,2 МПа).
Эффект от высоконапорной подачи растворов в геосреду обусловлен возникновением явлений микрогидроразрыва пласта с повышением его проницаемости и снижением вязкости загрязнений [23-25].
Перспективным направлением высоконапорной подачи растворов в труднофильтруемые породы на глубину более 10 м выступает струйная цементация [26-30]. Давление потока рабочих растворов, развиваемое экструдерами, составляет в данном методе более 100 атм (~10 МПа).
Струйная цементация предназначена для создания в грунтах вертикальных геозащитных завес глубиной более 10 м с использованием растворов, обладающих вяжущими или охлаждающими свойствами [31-34]. Метод струйной цементации позволяет укреплять грунты по вертикали на всю доступную скважинной подаче глубину зоны аэрации вплоть до первого водоупора. По горизонтали, как правило, эффективный радиус распространения растворов составляет от 0,3 до 1,0 м. Однако при наличии трещиноватых пород распространение раствора от скважины в горизонтальном направлении может достигать десятков и даже сотен метров.
Метод струйной цементации, широко применяемый в создании грунтовых завес, был адаптирован авторами статьи для высоконапорной подачи растворов реагентов при ликвидации техногенной залежи углеводородов под площадкой одного из нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) Среднего Поволжья. Эффект очистки геосреды составил 90-95 % [35].
Методология высоконапорной подачи рабочих растворов отмывочных реагентов в диапазоне давлений 100-400 атм (10-40 МПа) была использована в проектах ликвидации ОНЭВ для выбора и обоснования конструктивно-технологических решений по обезвреживанию шламовых тел, а также геосреды в границах заброшенных накопителей отходов ЖКХ:
• выведенного из эксплуатации полигона твердых коммунальных и промышленных отходов;
• старого накопителя совместного размещения осадков хозяйственно-бытовых сточных вод и отходов целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК);
• заброшенного накопителя совместного размещения осадков насосно-фильтровальной станции (НФС) и пастообразных отходов, содержащих мышьяк и стойкие органические загрязнители.
< п *к
о Г и 3
О СЯ
§ ся
У 1
о СО
и-
^ I § °
О
=! (
2 2 о §
§ 2 § 0
2 £
> 6 * (
ф )
н ® 00
ов в ■ £
(Л п
(Я у
с о
Ф к
О О 10 10 ы ы
Выведенный из эксплуатации полигон расположен на водоразделе, примыкающем ко второй надпойменной террасе Саратовского водохранилища. Геологическая среда представлена перемежающимися глинистыми и суглинистыми грунтами, пропитанными многолетним поступлением органо-содержащего фильтрата из свалочного массива высокой степени разложения. Возраст полигона более 50 лет.
Старый накопитель осадков и отходов ЦБК (гидролизный лигнин, целлюлозный скоп, сульфитный щелок) находится на первой надпойменной террасе, примыкающей к склону в зоне подработки водохранилища, сформированного в 60-е годы ХХ в. созданием плотин на оз. Выгозеро. Грунты в основа-
нии накопителя — перемежающиеся глины, супеси и пески на скальном грунте морены.
Шламонакопитель совместного размещения осадков водоподготовки и пастообразных отходов в 40-60-е гг. ХХ в. принадлежал закрытому химическому предприятию оборонного профиля. Объект расположен в затапливаемой пойме старицы р. Чапа-евки и в паводок периодически обводняется ее под-русловыми водами с выносом загрязнений второго класса опасности в водоток. Геосреда представлена загрязненными мышьяком и стойкими органическими загрязнителями аллювиальными породами: глинами с прослоями галечника и карбонатов.
Сведения по структуре и отдельным показателям накопителей приведены в таблице.
Сведения по фильтрационным и реологическим свойствам шламов и загрязненной геосреды Information on the filtration and rheological properties of sludge and contaminated geo-environment
Номер Number 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Наименование объекта Object name Полигон ТКО г. Самара MSW landfill in Samara Иловые площадки (г Самара) Silt pads (Samara) Буферный пруд КНПЗ Buffer pond KNPZ Накопитель ЦБК (Карелия) Pulp and paper mill (Karelia) Шламонакопитель (г. Чапаевск) Sludge accumulator (Chapaevsk) Иловые площадки (г. Сызрань) Silt pads (Syzran) Иловые площадки (г. Тольятти) Silt pads (Tolyatti) Илонакопитель (г. Новокуйбышевск) Sludge accumulator (Novokuibyshevsk) Иловые площадки (г. Чапаевск) Silt pads (Chapaevsk)
Входные параметры Input parameters Я , м ву' wat, ^^ 50 25 25 20 25 25 40 25 25
Я , м Я , m aq7 4 3,5 3 2,8 1,5 2 5 2 3
Яф, м H m 46 32 22 17,2 23,5 23 35 23 22
Grad P 0,002 0,021 0,008 0,008 0,013 0,133 0,002 0,012 0,004
K., м/с ф' K, m/s 0,0082 0,00012 0,0000014 0,00029 0,0088 0,0000042 0,0002 0,0000022 0,0000015
K , м2 шл' Kp m2 6,50E-09 1,20E-10 3,40E-11 5,10E-13 9,40E-10 5,70E-12 3,60E-10 4,20E-10 3,30E-11
K , м2 гс' K , m2 8,20E-10 1,20E-11 1,40E-13 2,90E-11 8,80E-10 4,20E-13 2,00E-11 2,20E-13 1,50E-13
С ,кг/м3 saty ^ kg/m3 10 7 5 44 26 2 3 13 2
П / P пр pr 7,93 10 242,86 0,02 1,07 13,57 18 1909,09 220
Г / G 1,78 1,82 1,99 0,03 1,03 1,86 1,89 2 1,99
R , тыс. м шл' R , thou. m st7 0,9 1,2 0,5 0,2 0,1 0,3 0,5 0,7 0,25
R , тыс. м оз' R ,, thou. m ph 1,6 2,2 1 0 0,1 0,6 0,9 1,4 0,5
S. , тыс. м2 ф.гс' S , thou, m2 jgeo 132,3 125,7 39,4 6,5 2,3 23,1 59,7 57,9 19,7
ПЗ, м/с PZ, m/s 0,0000164 2,52E-06 1,17E-08 2,32E-06 0,0001144 5,6E-07 0,0000004 2,59E-08 6E-09
W (0
N N
О О
N N
К ш
U 3
> (Л
с и
m оо
. г
« (U
<D <D
О ё —■
о
О и
ОТ " ОТ Е
Е о
^ с ю °
si
о Е
fe ° СП ^ т- ^
от от
Ü W
N
г
iE S
О (Я
Прогнозирование и ликвидация загрязнений в экосистемах, _ , С. 1089-1103
сформированных выведенными из эксплуатации шламонакопителями
Окончание табл. / End of the Table
Номер Number 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Наименование объекта Object name Полигон ТКО г. Самара MSW landfill in Samara Иловые площадки (г. Самара) Silt pads (Samara) Буферный пруд КНПЗ Buffer pond KNPZ Накопитель ЦБК (Карелия) Pulp and paper mill (Karelia) Шламонакопитель (г. Чапаевск) Sludge accumulator (Chapaevsk) Иловые площадки (г Сызрань) Silt pads (Syzran) Иловые площадки (г. Тольятти) Silt pads (Tolyatti) Илонакопитель (г. Новокуйбышевск) Sludge accumulator (Novokuibyshevsk) Иловые площадки (г. Чапаевск) Silt pads (Chapaevsk)
Выходные параметры Output parameters VpoiP m3/s 2,17 0,317 0,0005 0,02 0,26 0,013 0,024 0,001 0,0001
Mpoll- кг/с MpoiP kg/s 21,7 2,22 0,0023 0,66 6,84 0,03 0,07 0,02 0,0002
Примечание: Нву — глубина расположения водоупора; Н — отметка поверхности первого водоносного горизонта; Нф — толщина фронта фильтрации; Grad P — градиент напора подземных вод; Кф — коэффициент фильтрации (максимальный в выборке); Кшл—коэффициент проницаемости шлама (максимальный в выборке); Кгс—коэффициент проницаемости геосреды (максимальный в выборке); Csat — концентрация насыщения ключевого загрязнителя (для объектов 1, 2, 4-7, 9 — химическое потребление кислорода (ХПК); для объектов 3 и 8 — содержание нефтепродуктов, общее); Ппр — показатель проницаемости (Ппр = Кшл/Кгс); Г — коэффициент расширения (показывает, во сколько раз ширина канала загрязненной воды за зоной загрязнения шире диаметра зоны загрязнения, Г = (Ппр ■ 2)/(1 + Ппр)); Яшл — максимальный радиус шламового тела (определен по данным инженерных изысканий); Rm — максимальный радиус ореола загрязнения геосреды (определен по данным инженерных изысканий); 5ф гс — поперечная площадь фильтрации геосреды; ПЗ — поток загрязнений (ПЗ = grad P ■ Кф); Vpoll — производительность зоны загрязнений (V u = ПЗ ■ Sфrс ■ 1000); М ,, — масса выносимых загрязнений (М „ = V „ ■ С ,).
poll г v poll poll sat'
Note: Hwat — the depth of the location of the aquiclude; Hq — mark of the surface of the first aquifer; Hf is the thickness of the filtration front; Grad P is the groundwater pressure gradient; К — filtration coefficient (maximum in the sample); К — sludge permeability coefficient (maximum in the sample); К is the permeability coefficient of the geo-environment (maximum in the sample); СаЛ — saturation concentration of the key pollutant (for objects 1, 2, 4-7, 9 — COD; for objects 3 and 8 — the content of oil products, total); P — permeability index (P = К1К ); G — expansion coefficient (shows how
г J pr г j \ pr sl geo'7 r v
many times the width of the contaminated water channel behind the pollution zone is wider than the diameter of the pollution zone, G = (Ppr ■ 2)/(1 + P )); Rsl — maximum radius of the sludge body (determined according to engineering survey data); Rph is the maximum radius of the halo of pollution of the geo-environment (determined according to engineering survey data); Sfgeo — transverse area of geo-environment filtration; PZ — pollution flux (PZ = grad P ■ К); V a is the productivity of the contaminated zone (V u = PZ ■ Sphgf ■ 1,000); М u — mass of pollutants carried out (M»« = Vpoll ■ Ca).
Все три накопителя представляют собой объекты накопленного экологического вреда, в которые совместно с отходами ЖКХ в составе ТКО различной степени разложения и обводнения, ОСВ и ОВП размещали вязкие, тугопластичные промотходы вплоть до 2-го класса опасности.
Геосреда за пределами накопителей по ходу потока подземных вод пропитана инфильтратами из шламовых тел. Обводненные и загрязненные породы зоны аэрации вследствие этого имеют широкий диапазон значений коэффициента вязкости (дгс = 98,0-38 488 Па с • 10-3), характеризующие выделенный флюид по типу жидкости от ньютоновской до дилатантной. Проницаемость шламов
К и загрязненных пород геосреды К так же имеет широкий диапазон значений: от 10-8 до 10-14 м2.
Для каждого из рассмотренных объектов были разработаны математические модели фильтрации загрязненной жидкости в геосреду из шламовых тел (рис. 1).
Для подтверждения предпосылок моделирования проведен промышленный эксперимент по высоконапорной подаче рабочего раствора от-мывочного реагента в геосреду. Эксперимент осуществлен на площадке старого шламонакопителя г. Чапаевска.
Накопитель был построен в 50-х гг. и выведен из эксплуатации в конце 80-х гг. До вывода из экс-
< п
8 8
i H *к
G Г
S 2
0 ся § ся
1 z y 1
J со
u-
^ I
n ° o
=! (
О i о §
§ 2 n 0
о 6
r 6 t (
О )
ii
® 0
00 В
■ T
s У с о
1 к
M 2 О О 10 10 U W
(О (О
сч N
о о
N N
a b c
Рис. 1. Математические модели фильтрации загрязненной жидкости из шламовых тел в геосреду для различных условий проницаемости в ПТС «шламовое тело - загрязненная геосреда»: a — случай Кшл = Кгс (Шламонакопитель, Чапаевск). Фильтрация жидкости через область загрязнения радиусом R. Направление фильтрации жидкости показано стрелкой, линии тока — сплошными линиями, загрязненная жидкость — серым цветом. Диаметр канала загрязнения du совпадает с диаметром зоны загрязнения (Г = 1); b — >> Кгс (Накопитель ЦБК). Диаметр канала загрязнения du совпадает с удвоенным диаметром зоны загрязнения (Г = 2); c — случай Кшл << Кгс (полигон ТКО). Диаметр канала загрязнения du равен половине диаметра загрязненной зоны (Г = 0,5)
Fig. 1. Mathematical models of contaminated fluid filtration from sludge bodies into the geo-environment for various permeability conditions in the PTS "slurry body - polluted geo-environment": a — case Kd = Kgo (sludge accumulator, Chapaevsk). Fluid filtration through a contaminated area with radius R. The direction of fluid filtration is shown by an arrow, the streamlines are solid lines, the contaminated fluid is shown in gray. The diameter of the contamination channel du coincides with the diameter of the contamination zone (G = 1); b — case Kd >> Kgeo (PPM storage). The pollution channel diameter dpoll coincides with the double diameter of the pollution zone (G = 2); c — case Kd << Kgeo (MSW landfill). The pollution channel diameter d u is equal to half the diameter of the polluted zone (G = 0.5)
К Ш U 3
> (Л
с и
U 00 . г
« д. j
<D <1J
О ё
---' "t^
о
о ^
z ■ i w Ц со E
E о
CL° ^ с Ю °
s 1
о E a> ^
in
(Л
Is ^
О (Я
плуатации объект одновременно выполнял функции технологического сооружения и объекта обращения с отходами (размещение совместно с осадками во-доподготовки, шламовых отходов химпроизвод-ства, содержащих в своем составе пентахлорфено-ляты и мышьяк).
В настоящее время шламонакопитель представляет собой объект, оказывающий отрицательное воздействие и на геосреду, и на водоем.
Илонакопитель расположен на территории основной технологической площадки предприятия на расстоянии 50-80 м от уреза старицы р. Чапа-евки, впадающей в Саратовское водохранилище. Площадь илонакопителя составляет 4,0 га. Максимальная глубина шламового тела — 8 м. Мощность шламового тела, по данным комплексных инженерных изысканий, — до 0,4 млн т. Шламовое тело состоит из фрагментов пастообразного и частично жидкого материала, обводняемого разливами р. Чапаевки в паводок. Шлам — многокомпонентная среда с преобладанием включений «связанная жидкость в порах твердого тела», «жидкость в жидкости», «мелкодисперсная и коллоидная фаза в жидкости». Извлеченный из шлама инфильтрат представляет собой агрессивную псевдопластичную массу вязкостью более 2000 мПас. Граница распространения инфильтрата в геосреде по вертикали — до 10-15 м от подошвы отходов; по горизонтали — до 1,5 км по уклону в сторону области разгрузки. За 70 лет существования шламонакопи-
теля трансфер инфильтрата привел к загрязнению прибрежной части водотока. Мощность нарушенной геосреды под воздействием шламового тела — приблизительно 2,5 млн т определена оконтурива-нием в ходе производства буровых работ на этапе инженерных изысканий.
Геосреда представлена песчаными и суглинистыми грунтами с коэффициентом проницаемости 10-8-10-10 м2 (максимальное значение в выборке анализов). Анализ фильтрационно-реологических показателей инфильтрата позволил отнести его к неньютоновской жидкости с бингамовскими свойствами.
Проницаемость шлама и окружающей его геосреды примерно одинаковы. Диаметр канала загрязнений в соответствии с предлагаемой моделью совпадает с зоной загрязнений (Г = 1).
На глубине 25,0 ± 5,0 м от основания шламов расположен региональный водоупор плотных глин, являющийся естественным барьером для защиты второго (напорного) горизонта от загрязнения «сверху».
Главная сложность возникла при изучении фильтрационно-реологических характеристик геосреды, загрязненной инфильтратом из шламонако-пителя. По результатам пробного бурения основные очаги загрязнения находятся на глубинах свыше 10 м, при которых отбор проб затруднен. Оценка загрязненности для последующего обезвреживания геосреды стала возможной с использованием
м о
I
ф
со о
со CD
о: > s ?
щ
X X
^ 5
X 3
ш I
X I
1 й
со <Г
Щ Ш
о ш
щ
X
3
I I . СО
щ
о а
X
5 а о -в-о
Вестник МГСУ • ISSN 1997-0935 (Print) ISSN 2304-6600 (Online) • Том 18. Выпуск 7, 2023 Vestnik MGSU • Monthly Journal on Construction and Architecture • Volume 18. Issue 7, 2023
«
О
Й
о
-£= -й « 00 ■
и
M "й
м
13 Й о
л Й 1
л
00
л
00
"5 °о 2
1
ft
<и
Е
и
л
%
Й о
Л
л
о й
3 =3 ft
5Г ^ ^
§ 3
Л
00
00 .3
I ft
о
я
о £
<ч
ад
Е
ё I
v ^
° й
£ ё 13
1
1
Ц
£
о
в
о 00
.в
я
й ь
2
й '-2
о о Е
-
"оя
CS >>
сл
ю
СП
о ■н
(О (О
сч N
о о
N N
Рис. 3. Высоконапорная насосная станция Fig. 3. High-pressure pumping station
Рис. 4. Мобильный экструдер в нерабочем состоянии Fig. 4. Mobile extruder in non-working condition
К Ш U 3
> (Л
с и
U 00 . г
« д. j
<D <u
О S —■
о
О "
™ . °
w I со IE
E о
CL° ^ с ю °
S g
о E en ^
M (Л
S!
О (Я
Все параметры эксперимента, включая давление, расходы рабочих растворов, концентрации реагентов, контролировали при помощи электронных блоков управления, расположенных как в ВНС, так и на мобильном экструдере.
В ходе промышленного эксперимента изучали зависимости изменения фильтрационно-реологиче-ских свойств природной среды при высоконапорной подаче рабочего раствора флокулянта.
В качестве основного флокулянта использован отмыватель безотходный ингибирующий самоочищающийся (О-БИС) в дозировке 5,0 ± 0,5 мг/кг масс обрабатываемого грунта. Данный флокулянт предназначен для перевода «защемленных» в порах загрязнений в свободное состояние с их последующим извлечением при откачке. Содержание флокулянта в рабочем растворе соответствует рекомендуемым рациональным значениям концентрации отмывающих реагентов при физико-химическом обезвреживании нефтезагрязненных грунтов [36, 37].
При контакте флокулянта с загрязнениями происходило смещение стабилизационного слоя на поверхности раздела фаз с проникновением активного вещества в межфазное пространство и замещение адсорбционного слоя. Уменьшение поверхностного натяжения обеспечило более высокую степень свободы поверхности глобул и не препятствовало их слиянию [38].
Кроме того, «ударное» высоконапорное воздействие (100-400 атм) на структуру неньютоновской жидкости загрязнителя позволило снизить ее
вязкость с улучшением подвижности загрязнений в растворе и последующим выводом в дренаж.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Производственный эксперимент по высоконапорной обработке загрязнений имел целью проанализировать изменение фильтрационно-реоло-гических свойств от давления нагнетания рабочих растворов промывочной жидкости в интервале значений (10,0-40,0) ± 1,0 МПа с шагом 10,0 ± 1,0 МПа. При этом содержание флокулянта в рабочем растворе — 5,0 ± 0,5 мг/л и температура среды — 5,0 ± 2,0 °С на глубине 25,0 ± 5,0 м были постоянными для каждой из опытных серий и соответствовали своим наиболее распространенным значениям в технологиях-аналогах [39, 40].
Входными параметрами выступили давление нагнетания Р , МПа, и расстояние от нагнетаю-
нагн ^ А
щей скважины.
Выходными параметрами в эксперименте по определению фильтрационных свойств экосистемы стали величины эффекта изменения водопритока (Vи — производительность зоны загрязнений, м3/с) и интенсивность массы выносимых загрязнений М ^ кг/с.
Выходными параметрами в эксперименте по определению реологических свойств экосистемы явились значения вязкости шлама д и вязко-
г шл
сти геосреды д (максимальные в выборке), а также значения скорости сдвига у, установленные в лабораторных условиях.
На рис. 5, 6 представлены соответственно зависимости эффектов изменения водопритока и интенсивности массы выносимых загрязнений по траектории прогнозного радиуса ПТЭ для различных условий реагентно-высоконапорной обработки.
На рис. 7 показаны зависимости изменения вязкости от скорости сдвига в логарифмических координатах для различных образцов ПТЭ, извлеченных как из шламовых тел, так и из геосреды пород зоны аэрации.
7
6 5
4
8 3 2
r^--•-•- -----.---.-- у
10
20
30
40 50
60
70 80
90 100 110
Расстояние от нагнетательной скважины, м
Distance from injection well, m
Рис. 5. Эффект изменения водопритока в зависимости от удаления от нагнетательной скважины Fig. 5. The effect of changing water inflow, depending on the distance from the injection well
a U
is
a
2 M
s ч
=3* ж Г N
-
Oi
I *
x о а г п «
II
I a I
г s .e i i
s s
!!
-Ah
■e- 5 Л 3
*a a £4 о
8 =
-a
is
щ .a
=5 T3 - it
о
Uq л ё
100 90 80 70 60 50 40 30 20 Ю
0
120
1
2
^--- 3
— 1-1-h 8 ---*--5 • 7
10
20
30
40
50
60
70
80
90 I00 NO 120
Расстояние от нагнетательной скважины, м
Distance from injection well, m
Рис. 6. Эффект изменения интенсивности массы выносимых загрязнений по траектории прогнозного радиуса ПТЭ Fig. 6. The effect of changing the intensity of the mass of pollutants carried out along the trajectory of the predicted radius of the TOR
< П
iH *к
G Г
0 CO n CO
1 z У 1
J to
u -
^ I
n °
О 3
o o
=s (
о n
CO CO
0)
l\J CO
о
o66 >86 c я
h о
c n
0 )
ii
® 00
OS В ■ T
s у с о
1 к , ,
О О 10 10 U W
с & d =С
-S Я н
р Е Я.
5 -С (N
Я -Р _lj
5
к М) л
Д £
S. О
s g
£ >
6 5 4 3
1 . I 4 1
)__
—N 1 \ I—\ >
I II 111
О
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000 10 000
Логарифм скорости сдвига 1пД 1/с / Shear rate logarithm InD, l/c
W (О
N N
О О
N N
¡г ш
U 3
> (Л
С И
U оо
. r
« (U
ф <и
О ё —■
о
о У
о со <м
(Л "
от IE - -b^
^ (Л
Е is
^ с Ю о
si
о Е с5 о
СП ^ т- ^
(Л
ел
N
г
Е!
О (Я
Рис. 7. Кривая вязкости для вязкостно-деформационной характеристики образцов ПТЭ на основе мышьякосодержащего шламонакопителя, г. Чапаевск: 3 — смесь целлюлозного скопа и гидролизного лигнина, обводненная, W — 60 ± 5,0 %, с орг. 75 ± 5,0 %; 4 — глина обводненная целлюлозным скопом, W — 60 ± 5,0 %, с орг. 30 ± 5,0 %; 5 — глина обводненная целлюлозным скопом, W - 30 ± 5,0 %, с орг. 20 ± 5,0 %. Температура отбора образцов — 5,0 ± 2,0 °С с глубины 20,0 ± 0,5 м; I — первая ньютоновская область; II — область падения вязкости; III — третья ньютоновская область
Fig. 7. Viscosity curve for the viscosity-strain characteristics of PTE samples based on an arsenic-containing sludge reservoir in Chapaevsk: 3 — a mixture of cellulose osprey and hydrolytic lignin, watered, W — 60 ± 5.0 %, from org. 75 ± 5.0 %; 4 — clay watered with cellulose osprey, W — 60 ± 5.0 %, from org. 30 ± 5.0 %; 5 — clay flooded with cellulose osprey, W — 30 ± 5.0 %, from org. 20 ± 5.0 %. Sampling temperature — 5.0 ± 2.0 °C, from a depth of 20.0 ± 0.5 m; I — first Newtonian region; II — viscosity drop area; III — third Newtonian region
Производительность зоны загрязнения У!р м3/с, представляет собой расход подземной воды, продуцируемый в единицу времени шламовым телом. ¥ро11 определяется по формуле:
Vpoll ПЗ
S ■ 1000,
где ПЗ — поток загрязнения или скорость жидкости, проходящей через поперечное сечение области загрязнений в единицу времени; £пс — площадь поперечного сечения природной среды, загрязненной шламовым телом и инфильтратами из него на расстоянии прогнозного радиуса загрязнения Яз.
Прогнозный радиус загрязнения Яз, м — расстояние от границы шламового тела, как источника загрязнений, до наиболее удаленной точки среды, в которой обнаружено загрязнение.
Интенсивность выноса загрязнителя М и — это количество загрязнителя, вымываемого в единицу времени грунтовыми водами из области загрязнения:
^poll Vpoll
■ • Р • Сше
где Сш1 — концентрация насыщенного раствора загрязнителя в подземной воде.
Из графика на рис. 7, обозначенного нами как вязкостно-деформационная характеристика шла-мов, видно, что наиболее интенсивно увеличение проницаемости пор загрязненной геосреды, определенное по величинам прироста притока, происходит в диапазоне давлений (20-30) ± 1,0 МПа. В этом же диапазоне давлений наблюдалось снижение вязкости отобранных образцов.
Интерес представляет изменение вязкости образцов шламов и загрязненной геосреды (глины), содержащих неньютоновскую жидкость на границе бингамовских и дилатантных свойств (образцы шламов) в диапазоне значений вязкости 5000-38 000 мПас, в зависимости от величин скорости сдвига. На графике в логарифмических координатах выделяются три области.
Область I, в которой вязкость еще не зависит от скорости сдвига (интервал 1пО — 0,0001-0,1). На начальной области I реологические свойства шламов соответствуют значениям вязкости более 5000 мПас, что затрудняет промывку среды от загрязнений с использованием высоконапорных методов с давлением менее 10 МПа.
пс
В границах области II повышение скорости сдвига 1пО за значение более 0,1, происходит уменьшение вязкости с приобретением шламовыми образцами текучих свойств вследствие разрыва молекулярных связей между частицами. Данная область соответствует значениям высоконапорных давлений в границах 10-30 МПа. В этой области наблюдается увеличение эффекта водопритока V в контрольных скважинах по траектории эффективного радиуса воздействия экструдера на расстоянии до 40 ± 5 м от нагнетательной скважины (см. рис. 5). Соответственно, возрастает скорость выноса токсикантов (определялась по эффекту Мро!!) в сторону дренажа из-за перевода защемленных загрязнений в свободное состояние (см. рис. 6).
Третья область на графике вязкости показывает, что реологические свойства образцов остаются неизменными даже при превышении давления нагнетания за пределы 30 МПа и более. Это объясняется гистерезисными свойствами образцов, а также пределом насыщения порового пространства загрязнениями в концентрациях .
Подъем давления за порог 30 МПа не привел к существенному изменению эффектов увеличения проницаемости и снижения вязкости даже при избытке подачи флокулянта в рабочий раствор.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
По результатам промышленных исследований был разработан способ высоконапорной реагентной промывки пород зоны аэрации от загрязнений органической и минеральной природы, содержащихся в инфильтратах на основе жидкостей различной вязкости [41]. Эффективность промывки составила до 90 %. Разрабатываемый состав можно приспособить под условия работы заводских очистных соору-
жений с целью минимизации затрат на совместную очистку загрязненных подземных вод с производственным стоком КОС.
Поведение потока дало возможность выявить гидродинамическую связь между поглощающей и извлекательными скважинами в условиях опытных участков. Отслеживание концентраций загрязнителей, отобранных до и после обработки высоконапорной промывкой, способствовало уточнению цифровой модели природной среды, разработке мероприятий по изменению фильтрации и обеспечению воздействия на объекты испытания в целом.
Вязкостно-деформационная характеристика, наряду с эффективностями изменения водоприто-ка и выноса загрязнений при различных значениях давлений нагнетания по траектории эффективного радиуса воздействия, позволяет для загрязненных шламами сред с широким диапазоном фильтраци-онно-реологических свойств определить конструктивно-технологические особенности промывки: давление нагнетания, количество и шаг нагнетательных скважин и другие условия ликвидация загрязнений в экосистемах, сформированных выведенными из эксплуатации шламонакопителями.
Изменение фильтрационно-реологических характеристик среды в ходе высоконапорного воздействия сопровождалось переводом «защемленных» в порах грунта загрязнений в свободное состояние. При этом увеличивались значения потока загрязнений, производительности зоны загрязнений и интенсивности их выноса.
Предлагаемые методы прогнозирования и ликвидации загрязнений были использованы в проектах ликвидации объектов накопленного экологического вреда, сформированных бездействующими накопителями шламовых отходов.
< п
i Н *к
G Г
0 СО n СО
1 Z У 1
J со
u -
^ I
n ° О 3
o o
zs ( 0?
о n
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. УвароваН.А., Тупицына О.В., Истомина Е.П., Чертес К.Л. Совершенствование технологии санации накопителей шламов химводоподготовки // Инновации в теории и практике обращения с отходами : мат. Междунар. науч.-практ. конф. 2009. С. 278-280.
2. Ягафарова Г.Г., Барахнина В.Б. Утилизация экологически опасных буровых отходов // Нефтегазовое дело. 2006. № 1. С. 38. EDN TWWNWB.
3. Вайсман Я.И., Калинина Е.В., Рудакова Л.В. Использование материального потенциала опасных промышленных отходов // Теоретическая и прикладная экология. 2013. № 1. С. 27-34.
4. Богданов А.В. Развитие научных и практических основ экологических технологий комплексной переработки осадков карт-шламонакопителей: на примере Байкальского региона : дис. ... д-ра техн. наук. Иркутск, 2006. 275 с.
5. Королёв В.А. Очистка грунтов от загрязнений. М. : Наука/Интерпериодика, 2001. 364 с.
6. Калинин А.Г., Никитин Б.А., Солодкий К.М., Султанов Б.З. Бурение наклонных и горизонтальных скважин : справочник. М. : Недра, 1997. 647 с.
7. Потапов А.Д., Воронцов Е.А., Тупицына О.В., Сухоносова А.Н., Савельев А.А., Гришин Б.М. и др. Принципы управления экологически безопасным градостроительным восстановлением территорий, нарушенных размещением отходов разного генезиса // Вестник МГСУ. 2014. № 7. С. 110-132.
8. Михайлов Е.В. Совершенствование технологии совместного размещения осадков сточных вод и твердых бытовых отходов : дис. ... канд. техн. наук. Уфа, 2009. 131 с.
9. Князев В.В., Комаров Ю.А. Экологические аспекты совместного размещения твердых гали-
со со
n м n 0
066
A ел > 6
an
o )
f!
® oo
CO В ■ £
s У с о <D К , ,
2 2
О О
2 2
W W
товых отходов и глинисто-солевых шламов // Горный журнал. 2016. № 4. С. 97-101. DOI: 10.17580/ gzh.2016.04.20. EDN WHFTDX.
10. Одарюк В.А., Тронин С.Я., Сканцев В.И. Проблемы утилизации отходов производства и потребления // Технологии гражданской безопасности. 2012. Т. 9. № 3 (33). С. 72-79.
11. Иванков С.И., Шубов Л.Я., Троицкий А.В., Доронкина И.В., Скобелев К.Д. Рациональные запатентованные технологии переработки и утилизации твердых промышленных отходов // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2022. № 2. С. 3-103. DOI: 10.36535/0235-5019-2022-02-1. EDN WZYCRF.
12. Астарита Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей / пер. с англ. Д.А. Казени-на. М. : Наука, 1978. 309 с.
13. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения / пер. с англ. СПб. : Профессия, 2007. 560 с.
14. Бетяев С.К. Локальные теории в гидродинамике. Уравнение Навье - Стокса: задачи, математические модели, решения // Труды ЦАГИ. 2010.
„„ № 2687. С. 1-80. EDN OTIGJF. о о 15. СиньковаЕ.А. Рациональные способы сани-
22
, , рования очагов техногенного загрязнения углеводо-
2 ф родными соединениями : автореф. дис ... канд. техн.
& % наук. СПб., 2006. 20 с. с и
2 — 16. Лапин А.П., Новиков А.Н., Глухов А.А., Са-
® дыков Р.Р. Восстановление загрязненной почвы
о нефтью и нефтепродуктами // Мир транспорта и тех-
S з нологических машин. 2009. № 2 (25). С. 105-113. О т
Н £ EDN TBTNHP.
ö> 17. Быков Д.Е., Чертес К.Л., Михайлов Е.В.,
= .3 Тупицына О.В. Геоэкологические направления ре-
О .2 культивации неорганизованных объектов размеще-
о ния органоминеральных отходов // Сб. докл. пято-
СО <г
-5 го междунар. конгресса по управлению отходами
^ с
° го и природоохранными технологиями ВэйстТэк-2007.
™ | М., 2007.
^ 2 18. Самарина О.А., Чертес К.Л., Тупицы-
^ £ на О.В. Обработка высококонцентрированных
Е о
^ о сточных вод накопителей углеводородсодержащих
о отходов : монография. Самара : Самарский государ-
со —
g 2 ственный технический университет, 2011. 149 с.
rj g 19. Стенькин А.В., Астаркин С.В., Коте? ^ нёв Ю.А., Мухаметшин В.Ш., Султанов Ш.Х. Изу-
^ чение влияния закачки пластовых вод на набухание
ся °
— 2 глинистых минералов цемента пластов месторож-
> дений Шаимского региона // Геология, геофизика
ü W и разработка нефтяных и газовых месторождений.
S Е 2019. № 4. С. 41-45. DOI: 10.30713/2413-5011-2019-
| £ 4(328)-41-45. EDN BDBAVC.
¡3 -ц 20. Дрегуло А.М. Объекты накопленного эколо-
щ ¡§ гического вреда в пространственно-временной динамике развития городского хозяйства // Использо-
вание и охрана природных ресурсов в России. 2019. № 2 (158). С. 88-94. EDN CMDXRK.
21. Питулько В.М. Методология накопленного экологического вреда как инструмент реабилитации водосборной геосистемы // Вода Magazine. 2018. № 3 (127). С. 48-52. EDN YTFKVC.
22. БахтигареевИ.А., ГирфановВ.Т., Тептере-ва Г.А., Конесев Г.В. Повышение эффективности по целевому назначению лигносульфонатных реагентов для буровых растворов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. № 2 (130). С. 9-15. DOI: 10.17122/ntj-oil-2021-2-9-15. EDN IMSROK.
23. Кудряшов С.И., Бачин С.И., АфанасьевИ.С., Латыпов А.Р., Свешников А.В., Усманов Т.С. и др. Гидроразрыв пласта как способ разработки низкопроницаемых коллекторов на месторождениях НК «Роснефть» // Вестник ЦКР Роснедра. 2006. № 2. С. 72-84.
24. Юсифов Т.Ю., Попов В.Г., Фаттахов И.Г., Сафиуллина А.Р., Исмаилов Ф.С. Гидроразрыв пласта и его эффективное применение // Научное обозрение. 2015. № 8. С. 23-28. EDN UCQRKT.
25. Васильев В.А., Верисокин А.Е. Гидроразрыв пласта в горизонтальных скважинах // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2013. Т. 12. № 6. С. 101-110. EDN SGLWOD.
26. Захаров С.В., Радченко В.Г., Семенов Ю.Д., Сулимов В. С., Смоленков В.Ю., Таймасханов А.М. Метод струйной цементации в гидротехническом строительстве // Гидротехническое строительство. 2008. № 4. С. 2-11. EDN IUKJHP.
27. Тер-Мартиросян З.Г., Струнин П.В. Усиление слабых грунтов в основании фундаментных плит с использованием технологии струйной цементации грунтов // Вестник МГСУ. 2010. № 4-2. С. 310-315. EDN RTSQUJ.
28. Шишкин В.Я., Погорелов А.Е. Применение струйной геотехнологии при реконструкции объектов в условиях городской застройки // Интеграл. 2011. № 3. С. 124-128.
29. Гришко Д.А., ШупликМ.Н., Куликова Е.Ю. Перспективы применения струйной цементации в городском подземном строительстве с целью снижения экологических рисков // Научный вестник Московского государственного горного университета. 2011. № 9. С. 16-22. EDN OCBUTD.
30. Kim D., Lai H.T., Chilingar G.V., Yen T.F. Geopolymer formation and its unique properties // Environmental Geology. 2006. Vol. 51. Issue 1. Pp. 103111. DOI: 10.1007/s00254-006-0308-z
31. Izquierdo M., Querol X., Davidovits J., An-tenucci D., Nugteren H., Fernández-Pereira C. Coal fly ash-slag-based geopolymers: Microstructure and metal leaching // Journal of Hazardous Materials.
Прогнозирование и ликвидация загрязнений в экосистемах, _ , С. 1089-1103
сформированных выведенными из эксплуатации шламонакопителями
2009. Vol. 166. Issue 1. Pp. 561-566. DOI: 10.1016/j. jhazmat.2008.11.063
32. Гласко А.В., Калмыков А.М., Мещерин И.В., Федотов А.А., Храпов П.В. Замораживание грунтов оснований геотехнических объектов в криолитозо-не с помощью вертикальных термостабилизаторов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2012. № 7 (7). С. 33. EDN QIUPHD.
33. Абрамова Т.Т. Силикатизация структурно-неустойчивых грунтов (часть 1) // Инженерная геология. 2017. № 6. С. 34-45. DOI: 10.25296/19935056-2017-6-34-45. EDN QILWRZ.
34. Петренко Е.Н. Комплексная экологическая система оценки и ликвидации техногенных залежей углеводородов : дис. ... канд. техн. наук. Самара, 2022. 122 с.
35. Ксенофонтов Б.С. Очистка воды и почвы флотацией : монография. М. : Новые технологии, 2004. 224 с. EDN QNKPDH.
36. Галеев Р.Г., Купцов А.В., Гимаев Р.Н., Теля-шев В.Г. Флокулянты для разделения нефтешламов
НПЗ // Вода: экология и технология : III Междунар. конгресс. 1998. С. 382.
37. Дерягин Б.В., ЧураевМ.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М. : Наука, 1985. С. 3.
38. Валиуллина А. У., Шамсутдинова Л.Р., Хизбуллин Ф. Ф. Экологическое восстановление загрязненных земель, деградированных в результате деятельности химических производств // Нефтегазовые технологии и новые материалы (проблемы и решения). 2012. С. 208-211. EDN ULLKJX.
39. Гариб М. Измерения температуры грунта на разной глубине // Инновационные научные исследования. 2021. № 3-2 (5). С. 15-23. DOI: 10.5281/ zenodo.4677319. EDN AWKBVU.
40. Черныш А.С., Губарев С.А. Учет реологических особенностей грунта // Вектор ГеоНаук. 2018. Т. 1. № 1. С. 5-7. EDN XREADB.
41. Патент RU № 2752983 Способ очистки нефтезагрязненного грунта с применением высоконапорной технологии / О.В. Тупицына, К.Л. Чер-тес, В.Н. Пыстин, Е.Н. Петренко, А.А. Букин, Д.Н. Шерстобитов, Д.Е. Быков, Г.Г. Гилаев; заявл. № 2020135452 от 27.10.2020, опубл. 11.08.2021.
Поступила в редакцию 13 марта 2023 г. ^ ф
Принята в доработанном виде 25 апреля 2023 г. й 2
Одобрена для публикации 6 июня 2023 г. к и
1. Uvarova N.A., Tupitsyna O.V., Istomina E.P., vations in theory and practice and waste management : Chertes K.L. Improving the technology of sanitation of proceedings of the international scientific-practical con-sludge storage tanks for chemical water treatment. Inno- ference. 2009; 278-280. (rus.).
G) M
О о
Об авторах: Константин Львович Чертес — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры химической технологии и промышленной экологии, член-корреспондент РАЕН; Самарский государственный
технический университет (СамГТУ); 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244; РИНЦ ID: 185126, g —
Scopus: 16308870400, ORCID: 0000-0002-3353-4768; chertes2007@yandex.ru; § N
Алексей Александрович Букин — аспирант; Самарский государственный технический университет § 1
(СамГТУ); 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244; РИНЦ ID: 1161685; alkatras_b@mail.ru; о 7
Николай Сергеевич Бухман — доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры n 0
физики; Самарский государственный технический университет (СамГТУ); 443100, г. Самара, ул. Молодо- 0 5 гвардейская, д. 244; РИНЦ ID: 27408; physics@samgtu.ru;
Виталий Николаевич Пыстин — кандидат технических наук, доцент кафедры химической техноло-
§ —
гии и промышленной экологии; Самарский государственный технический университет (СамГТУ); 443100, О W
г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244; РИНЦ ID: 741101, Scopus: 57192370017, ResearcherID: D-8410-2014, 0 z
ORCID: 0000-0002-4027-1804; Vitaliy.pystin@yandex.ru; § 3
rn о
Артём Петрович Сеянко — студент; Самарский государственный технический университет (СамГТУ); d —
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244; ORCID: 0000-0002-8360-4138; artem-seyanko@mail.ru; > 6
о 0
Ольга Владимировна Тупицына — доктор технических наук, профессор, доцент, заведующая кафедрой § ( химической технологии и промышленной экологии; Самарский государственный технический универси- t§ § тет (СамГТУ); 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244; РИНЦ ID: 185125, Scopus: 57209210925, § => ResearcherID: E-1153-2014, ORCID: 0000-0003-0638-2700; Olgatupicyna@yandex.ru. ' i
u м
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. д 1
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. ® а
00 В
■ Т
¡¡Л э
REFERENCES = К
2 2
W (0
N N
o o
N N
¡É o
U 3 > in E M
HQ 00 . r
« gi j
<D <u
O S —■ "t^ o o
™ . °
w « ot E
E o
CLU c
Ln °
S ¡¡
o E
fee
CD ^
w
M
El
o iñ
2. Yagafarova G.G., Barakhnina V.B. Utilization of environmentally hazardous drilling waste. Oil and Gas Business. 2006; 1:38. EDN TWWNWB. (rus.).
3. Vaysman Ya.I., Kalinina E.V., Rudakova L.V. Use of the material potential of hazardous industrial waste. Theoretical and Applied Ecology. 2013; 1:27-34. (rus.).
4. Bogdanov A.V. Development of scientific and practical foundations of ecological technologies for the complex processing of sediments from sludge reservoirs: on the example of the Baikal region : dis. ... Dr. tech. Sciences. Irkutsk, 2006; 275. (rus.).
5. Korolev V.A. Soil cleaning from pollution. Moscow, Nauka/Interperiodika, 2001; 364. (rus.).
6. Kalinin A.G., Nikitin B.A., Solodkiy K.M., Sul-tanov B.Z. Drilling of inclined and horizontal wells : reference book. Moscow, Nedra, 1997; 647. (rus.).
7. Potapov A.D., Vorontsov E.A., Tupitsyna O.V., Sukhonosova A.N., Savel'ev A.A., Grishin B.M. et al. Principles of Managing ecologically safe architectural reconstruction of the territories affected by waste disposal of different Genesis. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2014; 7:110-132. (rus.).
8. Mikhailov E.V. Improving the technology of joint placement of sewage sludge and solid household waste : dis. ... cand. tech. sciences. Ufa, 2009; 131. (rus.).
9. Knyazev V.V., Komarov Yu.A. Ecological aspects of joint disposal of solid halite wastes and clay-salt sludge. Gornyi Zhurnal. 2016; 4:97-101. DOI: 10.17580/gzh.2016.04.20. EDN WHFTDX. (rus.).
10. Odaryuk V.A., Tronin S.Ya., Skantsev V.I. Problems of utilization of production and consumption wastes. Civil Security Technologies. 2012; 9(3):72-79. (rus.).
11. Ivankov S.I., Shubov L.Ya., Troitsky A.V., Doronkina I.V., Skobelev K.D. Rational patented technologies for the processing and disposal of solid industrial waste. Problems of the Environment and Natural Resources. 2022; 2:3-103. DOI: 10.36535/0235-50192022-02-1. EDN WZYCRF. (rus.).
12. Astarita J. Fundamentals of hydromechanics of non-Newtonian fluids / transl. from English by D.A. Kazenin. Moscow, Nauka Publ., 1978; 309. (rus.).
13. Malkin A.Ya., Isaev A.I. Rheology: concepts, methods, applications / transl. from English. St. Petersburg, Profession Publ., 2007; 560. (rus.).
14. Betyaev S.K. Local theories in hydrodynamics. Navier - Stokes equation: problems, mathematical models, solutions. Proceedings of TsAGI. 2010; 2687: 1-80. EDN OTIGJF. (rus.).
15. Sinkova E.A. Rational ways of sanitation of the centers of technogenic pollution by hydrocarbon compounds : thesis abstract . Candidate of Technical Sciences. St. Petersburg, 2006; 20. (rus.).
16. Lapin A.P., Novikov A.N., Glukhov A.A., Sa-dykov R.R. Restoration of polluted soil with oil and oil
products. World of Transport and Technological Machines. 2009; 2(25):105-113. EDN TBTNHP. (rus.).
17. Bykov D.E., Chertes K.L., Mikhailov E.V., Tupitsyna O.V. Geoecological directions of reclamation of unorganized objects of disposal of organo-mineral waste. Collection of reports of the fifth international congress on waste management and environmental technologies WasteTech-2007. Moscow, 2007. (rus.).
18. Samarina O.A., Chertes K.L., Tupitsina O.V. Treatment of highly concentrated wastewater from hydrocarbon-containing waste storage tanks : monograph. Samara, Samara State Technical University, 2011; 149. (rus.).
19. Stenkin A.V., Astarkin S.V., Kotenev Yu.A., Mukhametshin V.S., Sultanov S.K. Study of the water injection into formation influence on the clay minerals swelling in cement layers in Shaim region deposits. Geology, Geophysics and Development of Oil and Gas Fields. 2019; 4:41-45. DOI: 10.30713/2413-5011-2019-4(328)-41-45. EDN BDBAVC. (rus.).
20. Dregulo A.M. Objects of accumulated environmental damage in the spatio-temporal dynamics of development municipal economy. Use and Protection of Natural Resources in Russia. 2019; 2(158):88-94. EDN CMDXRK. (rus.).
21. Pitulko V.M. Adaptation of the methodology of brownfields environmental damage as a tool of rehabilitation of the waterhed geosystems. Water Magazine. 2018; 3(127):48-52. EDN YTFKVC. (rus.).
22. Bakhtigareev I.A., Girfanov V.T., Teptere-va G.A., Konesev G.V. Increasing the efficiency of targeted purpose of lignosulfonate reagents for drilling fluids. Problems of collection, preparation and transport of oil and oil products. 2021; 2(130):9-15. DOI: 10.17122/ ntj-oil-2021-2-9-15. EDN IMSROK. (rus.).
23. Kudryashov S.I., Bachin S.I., Afanasiev I.S., Latypov A.R., Sveshnikov A.V., Usmanov T.S. et al. Hydraulic fracturing as a way to develop low-permeability reservoirs in the fields of NK Rosneft Bulletin of the Central Committee of the Federal Agency for Subsoil Use. 2006; 2:72-84. (rus.).
24. Yusifov T.Yu., Popov V.G., Fattakhov I.G., Safiullina A.R., Ismailov F.S. Hydraulic fracturing and its effective application. Scientific Review. 2015; 8:23-28. EDN UCQRKT. (rus.).
25. Vasiliev V.A., Verisokin A.E. Hydraulic fracturing in horizontal wells. Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Geology. Oil and gas and mining. 2013; 12(6):101-110. EDN SGLWOD. (rus.).
26. Zakharov S.V., Radchenko V.G., Semenov Yu.D., Sulimov V.S., Smolenkov V.Yu., Taimaskhanov A.M. Method of jet grouting in hydraulic engineering construction. Hydraulic Engineering. 2008; 4:2-11. EDN IUKJHP. (rus.).
27. Ter-Martirosyan Z.G., Strunin P.V. Strengthening weak soils in the basis of foundation slabs with
use of technology of jet grouting. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2010; 4-2:310-315. EDN RTSQUJ. (rus.).
28. Shishkin V.Ya., Pogorelov A.E. The use of jet geotechnology in the reconstruction of objects in urban areas. Integral. 2011; 3:124-128. (rus.).
29. Grishko D.A., Shuplik M.N., Kulikova E.Yu. Prospects for the use of jet grouting in urban underground construction in order to reduce environmental risks. Scientific Bulletin of the Moscow State Mining University. 2011; 9:16-22. EDN OCBUTD. (rus.).
30. Kim D., Lai H.T., Chilingar G.V., Yen T.F. Geopolymer formation and its unique properties. Environmental Geology. 2006; 51(1):103-111. DOI: 10.1007/s00254-006-0308-z
31. Izquierdo M., Querol X., Davidovits J., An-tenucci D., Nugteren H., Fernández-Pereira C. Coal fly ash-slag-based geopolymers: Microstructure and metal leaching. Journal of Hazardous Materials. 2009; 166(1):561-566. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.11.063
32. Glasko A.V., Kalmykov A.M., Mesherin I.V., Fedotov A.A., Hrapov P.V. Foundation soil freezing of geotechnical objects in cryolithozone by means of vertical thermal stabilizators. Bulletin of the Moscow State Technical University. N.E. Bauman. 2012; 7(7):33. EDN QIUPHD. (rus.).
33. Abramova T.T. Silicatization of structurally unstable soils (part 1). Engineering Geology. 2017; 6:34-45. DOI: 10.25296/1993-5056-2017-6-34-45. EDN QILWRZ. (rus.).
Received March 13, 2023.
Adopted in revised form on April 25 2023.
Approved for publication on June 6, 2023.
Bionotes: Konstantin L. Chertes — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Chemical Technology and Industrial Ecology, Corresponding Member of the Russian Academy of Natural Sciences; Samara State Technical University (SSTU); 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; ID RSCI: 185126, Scopus: 16308870400, ORCID: 0000-0002-3353-4768; chertes2007@yandex.ru;
Aleksey A. Bukin — postgraduate student; Samara State Technical University (SSTU); 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; ID RSCI: 1161685; alkatras_b@mail.ru;
Nikolai S. Bukhman — Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Professor of the Department of Physics; Samara State Technical University (SSTU); 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; ID RSCI: 27408; physics@samgtu.ru;
Vitaliy N. Pystin — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Chemical Technology and Industrial Ecology; Samara State Technical University (SSTU); 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; ID RSCI: 741101, Scopus: 57192370017, ResearcherID: D-8410-2014, ORCID: 00000002-4027-1804; Vitaliy.pystin@yandex.ru;
Artem P. Seyanko — student; Samara State Technical University (SSTU); 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; ORCID: 0000-0002-8360-4138; artem-seyanko@mail.ru;
Olga V. Tupitsyna — Doctor of Technical Sciences, Professor, Associate Professor, Head of the Department of Chemical Technology and Industrial Ecology; Samara State Technical University (SSTU); 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; ID RSCI: 185125, Scopus: 57209210925, ResearcherID: E-1153-2014, ORCID: 0000-0003-0638-2700; Olgatupicyna@yandex.ru.
Contribution of the authors: all authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare that they have no conflicts of interest.
34. Petrenko E.N. Integrated ecological system for assessing and eliminating technogenic hydrocarbon deposits : dis. ... cand. tech. sciences. Samara, 2022; 122. (rus.).
35. Ksenofontov B.S. Purification of water and soil by flotation : monograph. Moscow, New technologies, 2004; 224. EDN QNKPDH. (rus.).
36. Galeev R.G., Kuptsov A.V., Gimaev R.N., Telyashev V.G. Flocculants for separating oil sludge from refineries. Water: Ecology and Technology: III International Congress. 1998; 382. (rus.).
37. Deryagin B.V., Churaev M.V., Muller V.M. Surface forces. Moscow, Nauka Publ., 1985; 3. (rus.).
38. Valiullina A.U., Shamsutdinova L.R., Khiz-bullin F.F. Ecological restoration of polluted lands degraded as a result of the activities of chemical industries. Oil and gas technologies and new materials (problems and solutions). 2012; 208-211. EDN ULLKJX. (rus.).
39. Ghareeb M. Measuring soil temperature at different depths. Innovative Scientific Research. 2021; 3-2(5):15-23. DOI: 10.5281/zenodo.4677319. EDN AWKBVU. (rus.).
40. Chernysh A.S., Gubarev S.A. Accounting for the rheological features of the soil. Vector of Geosci-ences. 2018; 1(1):5-7. EDN XREADB. (rus.).
41. Patent RU No. 2752983 C1. Method of cleaning oil-contaminated soil using high-pressure technology / O.V. Tupitsyna, K.L. Chertes, V.N. Pystin, E.N. Petrenko, A.A. Bukin, D.N. Sherstobitov, D.E. Bykov, G.G. Gilaev; application No. 2020135452 dated 10/27/2020, publ. 11/08/2021.
< П
8 8
i H * к
G Г
S 2
со со
y -» J со
u-
^ I
n °
О 3
o О =! (
о H
о §
§ 2 n 0
о 6
r 6 t (
о )
iï
® 00
00 В ■ £
s У с о
1 к
M 2
о о 10 10 u w
