Размещение промышленных отходов в камере подземного растворения солей проблемы и перспективы Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

СЕМИНАР 16

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© Е.П. Каратыгин, В.П. Подопригора, 2001

УДК 622.693.2

Е.П. Каратыгин, В.П. Подопригора

РАЗМЕЩЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В КАМЕРЕ ПОДЗЕМНОГО РАСТВОРЕНИЯ СОЛЕЙ - ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

П

роблема утилизации промышленных отходов весьма актуальна во всем мире. Ежегодно на предприятиях только химической, нефтехимической и агрохимической промышленности России образуется около 125 млн т отходов различного класса опасности, из которых используется лишь 32 %.

Строительство новых полигонов, отвечающих санитарным и экологическим правилам и нормам, почти не ведется. К тому же складирование в наземных полигонах и сброс жидких отходов в подземные глубокие горизонты не решает проблемы и приводит к еще большему нарушению природных экологических равновесий. Из всех известных способов захоронения токсичных отходов в подземных горизонтах наиболее экологически безопасным способом ликвидации неутилизирован-ной части отходов считается их размещение в подземных соляных выработках, в частности образованных растворением каменной соли через буровые скважины. Преимущество использования каменной соли обуславливается ее вязкопластичными свойствами и способностью к «самозалечива-нию». Поэтому подземная выработка в отложениях каменной соли является идеальным герметич-

ным резервуаром, что доказано многолетним использованием для создания газо-нефтехранилищ во всем мире.

Федеральным законом «Об отходах производства и потребления» (статья 1) определены следующие положения, имеющие прямое отношение к проблеме размещения промышленных отходов:

Размещение отходов - хранение и захоронение отходов,

Хранение отходов - содержание отходов в объектах размещения отходов в целях их последующего захоронения, обезвреживания или использования,

Захоронение отходов - изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использования, в специальных хранилищах,

Объект размещения отходов -специально оборудованное сооружение, предназначенное для размещения отходов.

В соответствии с основными положениями Федерального закона проблема размещения отходов должна решаться комплексным методом, включающим горногеологическое и гидрогеологическое изучение планируемого участка работ, исследование свойств и параметров вмещающей толщи, физико-химических свойств отходов, совместимости их с соляной толщей и рассолом, обоснование герметичности системы и безо-

пасности размещения, а также доказываться экономическими расчетами преимуществ, в том числе от снижения влияния горных работ на земную поверхность.

Спектр отходов, рекомендуемых в мировой практике для захоронения и хранения, достаточно широк. «Техничес-кие требования» по захоронению отходов Германии предусматривают возможность ликвидации около 60 типов отходов металлургических, химических и кожевенных производств [1]. В Нидерландах, Великобритании и США захораниваются токсичные отходы, шламы содового производства, отходы нефтегазовой промышленности и др. [2, 3].

В России и странах СНГ паспортизация промышленных отходов практически не ведется, хотя уже в 1990 году предприятиям и организациям было предложено разработать «Экологический паспорт промышленного предприятия...» (ГОСТ 17.0.0.04-90). Применительно к г. Москве в «Г о-сударственном докладе «О состоянии окружающей природной среды Москвы в 1997 году» отмечалось отсутствие достоверной информации по фактическим объемам образования отходов. В работе 1998 г. [4] впервые приводятся виды отходов в машиностроении, химической, лесной и некоторых других отраслях промышленности, а также удельные показатели их образования. И, наконец, Правительство РФ в 2001 году приняло Постановление №822 «О порядке ведения Государственного кадастра отходов и проведения паспортизации отходов» [5].

Вся разработанная нормативно-техническая документация относится к промышленным отходов, которые должны складироваться или захораниваться в наземных полигонах, в связи с чем предусматривает:

• содержание полигонов и шламохранилищ, возрастающие

во времени, тогда как затраты на подземное размещение и мониторинг отходов составляет минимальную величину;

• ликвидируется проблема охраны окружающей среды, связанная с негерметичностью поверхностных сооружений;

• дополнительно извлекается часть полезного ископаемого в виде рассола;

• при наличии мульды оседания на рассолопромысле закладка отходами подземных выработок позволяет в обозримом будущем резко уменьшить отрицательное влияние горных работ на дневную поверхность.

Однако нормативные и под-нормативные акты, стимулирующие расширение масштабов размещения отходов в экологически безопасных соляных выработках, отсутствуют, что является отрицательным фактором в решении данной проблемы.

В то же время, например, в Манчестерском регионе Великобритании эксплуатируется рассо-лопромысел Хольфорд с парком из 80 скважин и производительностью по рассолу 1660 м3/час. Отработанные камеры со свободным объемом около 1 млн м3 каждая подразделяются на три группы и используются для размещения кальций-содер-жащих шламов, шламов от стадии рассолоочистки и хлорорганических отходов. Для эксплуатации отработанных камер созданы две компании «ICI» и «3C Waste», которые планируют захоранивать ежегодно 1 млн т различных отходов, в том числе бытовых [б]. Таким образом решаются горные вопросы, связанные с осе-

РисРИсКОасТрулшячвтаайинмзРй ЯрнБганквдвкслороршниоршикнии каминной соли

1 — мвдкещо^итеж^йиаялкнпе Зопли-

видрйт- 4сонг]и«ьнЪй плюр, йребсу,Тдепвж-тргиийpпа^mRаот;просл^Л!MP^рвиttчеCBcи<под-зды^к—шрар®3—ио]мегавэважсн^м; отхоаб-волшщаа, ойметкщро дные пробки в стволе скважины; 7 - доломитовый пропласток; 8 - каменная соль

данием земной поверхности, и достигается экономическая и экологическая эффективность работ.

Между тем проблема ликвидации отходов для России и стран СНГ может быть решена также положительным образом, т.к. месторождения каменной соли приурочены к обособленным соленосным регионам и практически совпадают с крупными промышленными центрами.

На территории ВолгоУральского соленосного бассейна разведаны и эксплуатируются Светлоярское месторождение каменной соли под Волгоградом, Яр-Бишка-дакское месторождение вблизи гг. Ишимбая, Стерлитама-

ка и Салавата, Соль-Илецкое и Струковское под Ориенбургом и т.д.

Рассолопромыслы, являющиеся сырьевым источником химических производств различного профиля, за 50-летний период эксплуатации накопили огромные свободные емкости, которые могут быть использованы для размещения отходов. Так, Яр-Бишкадакский рассоло-промысел Стерлитамакского АО «Сода» (Башкортостан) имеет в своем составе более 60 рассолодобычных скважин с суммарным объемом камер около 40 млн м3.

Его местоположение вблизи крупных промышленных нефте-

химических и химических центров позволяет принимать отходы, не только содового производства, но и хлорорганические отходы, специально подготовленные бытовые отходы, отходы нефтепромыслов и т.д. Тем более, что работы в этом направлении уже ведутся. В частности, разработан и принят к реализации проект закладки кальцийсодержащими шламами подземной камеры сдвоенных скважин № 24-28 Яр-Бишкадакского рассо-лопромысла. Камера имеет объем до 3,9 млн м3 и высоту около 370 м. (интервал глубин 1170 - 800 м), расположена в мощном пласте каменной соли (рис. 1).

Впервые работа по размещению жидких хлорорганических отходов в отработанной соляной камере была проведена для ОАО «Саянск-химпром» (Иркутская область), где на основании научно-исследовательский и проектных работ, выполненных специалистами ЗАО "Химгортехноло-гия", в подземной камере скважины № 1 глубиной 1700 м в период 1993-99 гг. было размещено более 40 тыс. м3 отходов.

Решению данной проблемы предшествовало выполнение комплекса работ по исследованию физико-химических свойств хлорор-ганических отходов и их взаимодействия с хлорнатриевыми рассолами и вмещающими породами подземной камеры, анализ геологических, гидрогеологических, тектонических и сейсмических условий района, проведение цикла испытаний системы «скважина -камера» и т.д. Надежность хранения хлорорганических отходов обеспечивалась высокой пластичностью каменной соли, предопределяющей непроницаемость и

герметичность горной выработки в течение длительного времени, наличием в перекрывающей толще серии пластов каменной соли и одной связью с земной поверхностью в виде ствола скважины, перекрытого тремя колоннами труб, а также доказанным отсутствием физико-химических реакций с вмещающими породами и рассолом. Высокая плотность хлорорганических отходов, равная 1,32 - 1,35 т/м3 и превышающая плотность рассола хлористого натрия 1,2 т/м3, обуславливает расположение их в нижней части камеры. (рис. 2).

Закачка и хранение отходов сопровождались технологическим контролем, регулярными маркшейдерскими съемками на территории горного отвода, инструментальными локационными съемками подземной камеры, проверочными расчетами устойчивости камер и межкамерных целиков, а также ежеквартальным взятием глубинных проб рассола из окружающих подземную камеру рассолодобычных и наблюдательных скважин для определения присутствия хлорорганики.

Комплексные наблюдения в течение семи лет не выявили отрицательного воздействия жидких токсичных отходов на недра и окружающую среду. Анализ взятых из камеры хлорорганических отходов также не показал изменение химического состава в период хранения.

Положительные результаты закачки и хранения хлорорганиче-ских отходов позволили разработать, согласовать в контролирующих организациях и защитить в 2000 году рабочий проект захоронения отходов с организацией мо-

ниторинга недр и окружающей среды.

Результаты исследований рассматривались в числе других на парламентских слушаниях

17.06.1997 г. в Комитете Государственной Думы по экологии по теме «Экологи-ческие проблемы подземного захоронения промышленных отходов в глубокие горизонты». Сравнительный анализ показал, что эти работы на территории РФ ведутся впервые, имеют важное начение в настоящее время. В рекомендациях Государственной Думы подчеркнуто: «...подземное захоронение промышленных отходов в глубокие горизонты является одним из способов предотвращения их отрицательного воздействия на здоровье человека и окружающую среду.».

В настоящее время на территории Иркутского соленосного бассейна методом подземного растворения отрабатываются кроме Зиминского месторождения каменной соли, эксплуатируемого ОАО "Саянскхимпром", Братское и Усольское месторождения. Месторождения представлены серией пластов каменной соли, залегающих на глубинах от 1200 до 1750 м, с аналогичными горногеологическими условиями.

Успешный опыт закачки и хранения хлорорганических отходов в камере скважины №1 ОАО "Саянскхимпром" позволяет рекомендовать использование подземных соляных камер для размещения шламов, токсичных и малотоксичных отходов, других промышленных и бытовых отходов, складируемых в настоящее время на поверхности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технические требования по использованию отходов, 2. Hoather H.A, Challmor David. The Use of Salt Cavities

полученных в результате горных работ, для их закладки, for the Disposal of Waste // SMRI - Fall Meeting, Germany,

Германия, 1995. Hanover, 1994.

3. H. Wassmann. Subsidence Pheonomena over Solution Cavities in Bedded Salt // Meeting, San-Antonio, Texas, USA, Ictober, 1995.

4. Шевелева О.В. Труфанов А.В. Проект лимитов размещения отходов. Издательство РЭФИА, М

КС

5. Еженедельная газета «Природно-ресурсные ведомости» № 30 (47), ноябрь, 2000.

6. R. Hickerson. Oil and Gas Solid Waste Disposal in a Salt // Meeting. San-Antonio, Texas,USA, Ictober, 1995.

Каратыгин Евгений ПавловичЮ, Подопригора Валентин Петрович -ЗАО "Химгортехнология", г. Санкт-Петербург.