瑞藍科地下灌注排污技術

       地下灌注與控制技術(簡稱UIC),是通過深井將污染物等物質注入地下多孔巖石或土壤中的一種技術,該技術利用深層地質環境來雪藏污染物,確保污染物不進入生物圈的物質循環。該技術充分利用了地球地質結構的特點,將污染物通過高壓深井灌注到地層深處,由于地層深處與淺表地下水層之間有多個隔離巖層,只要無法發生物質交換,那么被灌注的污水就不會污染到可能被人類使用的地下水。

 

美國地下灌注井有六類:

     第一類井目前有680口,用于灌注有害廢液(含煉油、金屬生產、化工生產、制藥等產生的廢液)、工業無害廢液或市政廢水等,根據灌注物種類,本類井具體分為4種:有害廢水井、無害工業廢水井、市政廢水處理井和輻射性廢水井。本類井的深度最淺為1700英尺(518米),保證在飲用水地層之下,最深達10000英尺(3048米)。

  第二類井有172068口,用于灌注石油天然氣開采過程中產生的廢液,本類井的深度一般是到儲油層。現代石油天然氣生產過程中產生的鹽水等廢液數量驚人,如果冒出地面對環境危害非常大。每天,美國因石油天然氣開采產生的廢液有20億加侖(約75.7億升)被灌注到本類井中。  

  第三類井有22131口,用于灌注液體提取鈾、鹽、銅、硫等資源,因此本類井的深度一般是到礦脈深度。在美國,一半以上的鹽是用清水注入地下再抽回地面開采出來的;80%的鈾是用堿液注入鈾礦脈后抽回表面,再將鈾分離出來的。

  第四類井目前約有33口,最初用于將有害或輻射性廢水灌注到最低可飲用含水層之上,因此屬于淺井。由于其可能危害飲用水,美國環保署1984年禁止此類井再用于灌注有害或輻射性廢水。如今此類井只用于地下水凈化,即抽出井下被污染的可飲用地下水,盡可能將污染物清除后再回灌到原地層中,如此反復操作直到水質達標。

  第五類井估計有65萬口,用于灌注無害廢水到飲用水地層之上的區域,如果管理不善,會威脅飲用水源頭,從井深上看也是淺井。本類井大部分用來向地下灌注人類生活中產生的無害廢水,如暴雨排水井,生活污水池等,有少數用于灌注工業設施產生的無害廢水。但第五類井經過檢驗已經被污染,那么就要歸入第四類井。

  第六類井屬于試驗性質的深井,用于向地層深處灌注二氧化碳以控制溫室效應,也就是大家常說的碳埋存。此類井是為2010年8月奧巴馬政府提出的《機構間碳捕獲和儲存特別工作組》而準備的,旨在實現二氧化碳的捕獲、壓縮、運輸和永久儲存。預計到2016年會有6到10口此類井投入商業運營。

首先,打通一個豎井到灌注層深度,插一根很結實的鋼管,鋼管外面灌水泥;接著,在鋼管內再往下打一口直徑小一點的豎井,插進一根細一些的管子,外圍也灌上水泥;井的末端開有孔,可以讓廢液泄出;然后在這個井里面插一根耐腐蝕的管子,在它和外面的管子之間灌有非腐蝕性的液體,又加上一層隔離措施;最后在地面上修一個灌注站。如此重重密封之下,方可保證灌注過程中沒有廢液滲出。

  灌注井的建造要求高,施工建設中有很多注意事項,其一是選址很苛刻,既要地質結構簡單,沒有復雜斷層和褶皺現象,又要地層結構穩定,地震活動少或受地震破壞影響小,同時又保證巖石礦物能與污水相容。其二是在灌注層選擇上,井太深會提高灌注壓力和成本,井太淺則會存在污染地下水的風險,所以需要達到足夠的厚度,即必須位于地下含水層之下,而且其間有隔水層,并且具有足夠的孔隙率去吸收和過濾污染物。

我國普遍采用的滲坑滲井排放和淺井水層排放,“深井灌注”(美國技術)這項創新技術已被許多國家采用,被證明是一種成熟、領先的污水、廢液處理方式。美國在這方面動手最早。

  深井灌注的優點是灌注液儲存在深層地質層中,可以避免污染物進入生物圈循環系統,減輕對大氣、水體和淺地層的環境壓力,安全系數遠遠高于其他廢棄物處置技術。

  但是,深井灌注作為一種安全的地下排污方式,對地質條件、挖井深度以及深井的安全保護度要求極高,并且難以經受地殼運動的長期考驗。

  首先,在灌注井選址上,既要地質結構簡單,沒有復雜斷層、褶皺現象,又要地層結構穩定,地震活動少或受地震破壞影響小。

  同時,又要保證巖石礦物能與污水相容,而能同時滿足這些條件的地方不多,像日本這種處在板塊連接處的國家就不適合進行深井灌注,而在中國則有不少適合的地方。(資料:中國的幾大盆地,包括松嫩、松遼、華北、江漢盆地等,以及許多廢棄的油氣田地區等,都是很好的灌注地址)。

  對這種新型的地下排污方式,我國在技術層面上是基本可行的,但要完全做到安全的地下排污,還需建立相應的執行標準及監管措施。

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