Проблемы очистки сточных вод шахты "Ударник" г. Снежное
Автор: Пиксаева О.Н., Панов Ю.Б.
Современное развитие угольной промышленности характеризуется переводом экономики отрасли на рыночные отношения и закрытия в ряде случаев не рентабельных производств. Несмотря на снижение объемов добычи угля отрасль продолжает оказывать негативное влияние на компоненты биосферы, что выражается, прежде всего, в накоплении твердых отходов, изменение состояния почв и ландшафтов, загрязнении атмосферного воздуха и водных ресурсов аэрозолями и взвешенными веществами.
Одним из наиболее проблемных в экологическом отношении регионов области является Донбасс. Природный комплекс Донбасса подвергался интенсивному техногенному воздействию на протяжении многих десятилетий. Основной вклад в осложнение экологической ситуации вносили предприятия угольной промышленности. Начавшийся в 90-е годы процесс закрытия нерентабельных шахт заметно усилил эти негативные явления.
Разработка угольных месторождений подземным способом неизбежно приводит к необходимости откачивания шахтных вод на поверхность. Ежегодно угольными предприятиями Украины вбрасывается в гидрографическую сеть и водные объекты порядка 500-550 млн. м3 шахтных вод и промышленно-бытовых стоков.
Шахтные воды, кроме повышенной естественной минерализации (как правило, 2-3г/л, на многих шахтах – 5-10 г/л, а на отдельных – более20 г/л), также отличаются бактериальным загрязнением, значительным содержанием взвешенных веществ, нефтепродуктов, которые привносятся в процессе эксплуатационной деятельности предприятий. Особо экологически опасным является содержание в шахтных водах ионов тяжёлых металлов (титан, мышьяк, никель, бериллий, цинк, кадмий, марганец и т.п.) и токсичных химических соединений, которые в отдельных случаях превышают предельно допустимые концентрации в 3-10 раз. Очистка шахтных вод от механических примесей осуществляется на угольных предприятиях с помощью станций механической очистки, прудах-осветлителях и прудах-накопителях. Практически на всех шахтах действуют станции биологической очистки воды (хлораторные). Главной, чрезвычайно сложной, является проблема очистки шахтных вод от минеральных примесей, т.е. проведение деминерализации.
Химический анализ шахтных вод шх. Ударник показывает, что многие ингредиенты воды превышают ПДК. К их числу относятся взвешенные вещества, среднее содержание которых составляет 29 мг/дм3, (ПДК – 20 мг/дм3) , хлориды – 320 мг/дм3 (ПДК составляет – 300 мг/дм3), железо – 0,9 мг/дм3 (ПДК – 0,3 мг/дм3) и сульфаты – 600 мг/дм3 (ПДК составляет 500 мг/дм3).Проанализировав компоненты шахтной воды можно сказать, что вода нуждается в интенсивной очистке, которая бы снизила содержание данных элементов до предельнодопустимых норм, и таким образом уменьшила концентрацию этих веществ в р. Погорелая, куда осуществляется сброс вод после очистки шх. Ударник.
Как показывает анализ существующего положения в области очистки шахтных вод, в настоящее время на большинстве шахт Донбасса и конкретно на шх. Ударник, осветление шахтных вод на поверхности осуществляется в две стадии: предварительная – в отстойниках, где происходит извлечение из очищаемой воды взвешенных и плавающих примесей; окончательная – в прудах-осветлителях. Частично вода осветляется в зумпфах еще до откачки ее на дневную поверхность. Изменчивая степень загрязнения шахтных вод, откачиваемых на поверхность, неравномерность работы шахтных водоотливов, неравномерность распределения очищаемых вод по поперечному сечению отстойников, заиливание отстойных сооружений и другие причины приводят к неудовлетворительной работе очистных сооружений с низким эффектом осветления. Пруды-осветлители для окончательной очистки также имеют ряд недостатков: не осветляют шахтные воды в паводок, не подвергаются чистке и заиливаются раньше расчетного срока, занимают значительные площади.
Таким образом, традиционно применяемые на практике схемы осветления шахтных вод являются простыми, но малоэффективными и не соответствуют современному уровню развития технологии очистки производственных стоков, а также требованиям, предъявляемым к очищенным сточным водам. Поэтому в отрасли наблюдается тенденция применения новых, более совершенных, технологических схем очистки. Интенсификации процесса осветления можно достичь использованием фильтрования вместо отстаивания. Однако традиционные фильтровальные установки не рассчитаны на осветление мутных вод, каковыми являются шахтные воды, без предварительной очистки. Низкая грязеемкость традиционных и новых фильтрующих материалов, даже таких как керамзит и вспученный пенополистирол, не позволяет получить значительную длительность фильтроцикла при осветлении мутных вод.
Совместный анализ схем очистки с данными по мутности шахтных вод позволяет сделать вывод о том, что в большинстве случаев для глубокой очистки неизбежно применение двухступенчатого осветления: осаждение взвесей в тех или иных отстойниках (или изъятие их в осветлителях со взвешенным слоем осадка) на первой ступени и фильтрование на второй. Известны недостатки двухступенчатых схем, связанные с наличием первой ступени, – громоздкость и малая производительность отстойников; большие капитальные затраты на их сооружение; использование принципа объемной коагуляции, требующего повышенных доз реагентов; затруднения, связанные с чисткой отстойников.
Рассматривая создавшуюся экологическую проблему в регионе можно сделать следующий вывод. Очистные сооружения промышленных предприятий не справляются с темпами роста производства. Для решения данной проблемы в регионе, в том числе и на шахте Ударник, необходима реконструкция существующих очистных сооружений либо разработка (или проектирование) новой схемы очистки шахтных вод. Наиболее перспективный путь в решении данной проблемы - уменьшение потребления свежей воды и сведения к минимуму сброса стоков в водоемы за счет внедрения оборотных и замкнутых систем водоснабжения, а также применения для нужд других предприятий. На шх. Ударник я предлагаю применить замкнутую систему водоснабжения, которая исключит сброс сточных вод. В состав зам¬кнутых систем водоснабжения входят сооружения для очистки технологичес¬кой воды, обеспечивающие поддержание ее состава и свойств в соответствии с требованиями данного технологического процесса.
Для преодоления нарастающего дефицита водных ресурсов, а также с целью уменьшения платы за забор воды создаются замкнутые системы вод¬ного хозяйства промышленных узлов и территориально-промышленных ком¬плексов. Пополнение безвозвратных потерь воды в замкнутых сис¬темах производится из водных объектов или за счет использования очищен¬ных сточных, дождевых и талых вод. Последние особенно предпочтительны благодаря их низкой минерализации.