|
|
ДонНТУ Портал магістрів ДонНТУ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Сидоренко Анастасія Олександрівна Факультет екології та хімічних технологій Кафедра природоохоронна діяльність (ПД) Спеціальність «Екологія гірничих технологій» (ЕГТ) Вибір та обгрунтування технологічних рішень для очищення шахтних вод і підвищення ефективності їх повторного використання при доопрацюванні запасів шахти «Білозерська» Науковий керівник: к.т.н., доцент Виговська Даніела Даніїлівна |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Реферат за темою випускної роботи Зміст 2. Мета та завдання дослідження 3. Аналіз впливу підприємств гірничої промисловості Донецької області на гідросферу 4. Характеристика процесів водоспоживання та водовідведення на шахті «Білозерська» 5. Існуючі методи очищення стічних вод 1.Актуальність теми Протягом багатьох років у Донбасі склалася вельми напружена екологічна обстановка яку забезпечує все зростаючий техногенний
вплив на навколишнє середовище. Тут широко представлені підприємства металургійної, енергетичної, коксохімічної, будівельної та інших
галузей промисловості. Особливо великий вплив робить гірничодобувна промисловість: розробка вугілля та інших корисних копалин.
Техногенне навантаження на навколишнє середовище в регіоні перевищує середню в 5-15 разів [1]. Це обумовлює найвищу в Україну інтенсивність
споживання чистої прісної води — близько 2,5 млрд. м 3 у рік. Погіршує ситуацію, що склалася відсутність сучасних об'єктів очищення стічних вод, що викликає потужний скид недостатньо очищених стічних
вод у малі річки Донбасу (близько 3,7 млрд. м 3 у рік). Цей рівень є найвищим в Україні.
Рис. 1.1 — Скид стічних вод в природний об'єкт Перераховані фактори, а так само маловодність регіону є причиною перевищення промислово-побутового стоку над обсягами природного
стоку річок Донбасу. На перевищення рівня водовідведення над рівнем водоспоживання основний вплив має скидання в регіональну гідрографічну мережу
попутно-видобуваємих шахтних вод в кількості близько 0,9 млрд. м 3 на рік (10 м 3 на тонну вугілля), що можна порівняти з припливом прісних вод по каналу Сіверський Донець-Донбас [2]. І як наслідок цього — відсутність у Донбасі чистих річок. Скидаємі шахтні води характеризується наявністю у своєму змісті великої кількості мінеральних домішок і відрізняється значною
мінералізацією і істотною бактеріальної забрудненістю. Шахтні води при відсутності очисних споруд, потрапляючи у поверхневі водойми
і водотоки, забруднюють їх. Тому забруднені, попутно-забираємі шахтні води при відповідному очищенні є джерелом поповнення запасів
прісної води, що тягне за собою вирішення проблеми дефіциту води в регіоні, а також можливість їх застосування для повторного використання на
пилопригнічення, господарсько-питного і технічного водопостачання шахт, зрошення сільськогосподарських угідь, розведення риби і т.п. 2. Мета та завдання дослідження Мета роботи — отримання можливого еколого-економічного ефекту шляхом підвищення якості очищення шахтних вод для їх повторного
використання при удосконаленні технології очищення шахтних вод в умовах шахти «Білозерська». Ідея роботи — вибір і обгрунтування удосконаленої технології очищення шахтних вод для їх повторного використання. Завдання: — вивчення та аналіз ситуації на підприємстві; — оцінка негативного впливу підприємства на НПВ; — аналіз дослідження стічних вод підприємства; — розгляд існуючих засобів очищення шахтних вод, вибір оптимальної технологічної схеми; — розробка та обгрунтування параметрів прийнятої технологічної схеми очищення шахтних вод; — розрахунок очікуваного економічного ефекту можливого в результаті здійснення запропонованих технологічних рішень. Об'єкт дослідження — водовідливне господарство шахти «Білозерська». Предмет дослідження — технологічні процеси очищення та повторне використання шахтних вод. Наукова новизна: — встановлення залежності кількості відкачуваної води з шахти в часі; — прогнозування максимальної відкачки води з шахти при її максимальному завантаженні; — обгрунтування напрямку раціонального використання природного ресурсу (води) в умовах реального підприємства; — техніко-економічне обгрунтування використання води як сировинного ресурсу. 3. Аналіз впливу підприємств гірничої промисловості Донецької області на гідросферу На території Донецької області 334 річки, довжина яких більше 10 км, створено 141 водосховище, значну роль відіграє канал Сіверський Донець-Донбас. Він є основним джерелом господарсько-питного та технічного водопостачання регіону. По ньому подається близько мільярда кубічних метрів води на рік. Використовується також артезіанська вода, вода з поверхневих водойм, однак якість води з місцевих джерел, як правило, не відповідають гігієнічним вимогам до питної води. У ряді районів підприємства і населення відчувають гострий дефіцит води. У регіоні висока щільність населення — на території Донбасу проживає близько 7 мільйонів чоловік. Діє велика кількість великих промислових підприємств (близько 1500), підприємств сільського господарства [2]. Це обумовлює найвищу в Україну інтенсивність споживання чистої прісної води — близько 2,5 млрд. м 3 у рік. Проблема господарсько-питного водопостачання пов'язана з наростаючим дефіцитом питної води, забрудненням основних джерел централізованого господарсько-питного водопостачання — річок Дніпр і Сіверський Донець, а також питних і технічних водосховищ, практично всіх малих річок Західного і Центрального Донбасу, а саме річок Кальміус, Міус, Бахмут, Солона, Самара і багатьох інших. Вода останніх стає непридатною для потреб сільського господарства, рибогосподарських та культурно-побутових цілей через значне підвищення рівня мінералізації, забрудненості зваженими речовинами та органічними сполуками, а також за бактеріологічними показниками [3]. Близько 60-70% проб води, що беруться на аналіз з місцевих джерел, малих річок показують їх непридатність для господарсько-питного водопостачання. Це може в свою чергу призвести до виключення з системи господарсько-питного водопостачання Донецької області таких резервних джерел, як Карлівське і Вільхівське водосховища [4]. У маловодні роки дефіцит води навіть в умовах спаду виробництва складає, приблизно, 500 млн. м 3/ рік; четверта частина міст області (до яких відносяться Горлівка, Макіївка, Константинова, Торез, Сніжне, Димитрове, Новогродівка і багато шахтарських селищ) отримує воду за графіком. Кризова ситуація з водою в Донбасі посилюється і такими факторами, як хронічне відставання на всіх попередніх етапах розвитку водного господарства регіону темпів будівництва об'єктів очищення і каналізації стічних вод від темпів будівництва промислових об'єктів водопостачання (водовідведення), а також виникло до цього часу невідповідність ефективності роботи багатьох очисних споруд, побудованих 30...50 років тому [3], сучасним вимогам водоохоронного законодавства України, які істотно посилилися, наблизившись до міжнародних вимог. У результаті зазначеного дисбалансу у водні об'єкти (насамперед річки) Донбасу щорічно скидаються сотні мільйонів кубічних метрів неочищених і недостатньо очищених стічних вод. Особливий внесок у цей процес вносять підприємства вугільної промисловості Донбасу, які скидають у гідрографічну мережу регіону шахтні води з обсягом 22 м 3 / с (близько 900 млн. м 3 / рік) . Шахтні води роблять сильний негативний вплив на стан водних об'єктів Донбасу. Це пояснюється тим, що: — по-перше, їх стік настільки великий, що обсяги скидаємих шахтних вод стали порівняними з обсягами природного стоку малих річок; — по-друге, якість відкачуваних шахтних вод не відповідає сучасним вимогам «Правил охорони поверхневих вод від забруднення зворотними водами». — по-третє, в регіональні сфери інтенсивного техногенного впливу вуглевидобутку на гідрографічну мережу Донбасу вже протягом тривалого часу залучені величезні території від Дону до Дніпра, де працює більше сотні вугільних шахт [4]. Шахтні води є попутним продуктом видобутку вугілля. У формуванні їх приток і складу визначальними є атмосферні, геолого-структурні, гідрогеологічні та гідродинамічні умови, а також горнотехнологіческіе фактори розробки родовища. Стічні води гірської промисловості поділяють на такі групи: — шахтні води (шахтні води і води від осушення шахтних полів); — кар'єрні води розрізів (кар'єрні води і води від осушення кар'єрних полів); — виробничі стічні води (поверхневого комплексу шахт, розрізів, збагачувальних фабрик, заводів та ін); — господарсько-побутові стічні води працюючих виробництв; — комунально-побутові води населення селищ, що знаходяться на балансі вугільних підприємств. Найбільшої шкоди навколишньому середовищу завдають забруднені рудникові води, стік яких починається при розтині водоносних горизонтів підземними гірничими виробками. Таким чином, вирішальну роль у формуванні стоку шахтних вод відіграють підземні води. При проходці виробок і веденні очисних робіт навколо виробок і над виробленим простором формуються так звані депресійні поверхні (воронки), наявність яких вказує на поступове зниження рівня води у водоносному горизонті, хоча приплив її може бути тривалим і значним за величиною. У районах інтенсивної розробки вугільних родовищ через утворення депресійних лійок спостерігається загальне зниження рівня підземних вод [5], тобто осушення гірського масиву на деяку глибину від поверхні, отже, рівня питної води в колодязях. Шахтні води формуються за рахунок підземних і поверхневих вод, проникаючих в підземні гірничі виробки. Стікаючи по виробленому простору та гірничих виробках, вони забруднюються зваженими і збагачуються розчинними хімічними і бактеріологічними домішками, набувають у деяких випадках кислу реакцію. Наявність забруднень у воді викликає її помутніння, обумовлює окислюваність і кольоровість, надає запах і присмак, визначає мінералізацію, кислотність і жорсткість. Зважені речовини утворюються і надходять у воду в результаті руйнування гірського масиву і при навантаженні відбитої маси на транспортні засоби; при дренажі вод через вироблений простір на штрек; при прикріпленні виробок. Такі джерела забруднення називаються основними чи первинними. В умовах гірського виробництва виникають і вторинні джерела надходження суспензій у шахтні води: при транспортуванні гірської маси (особливо на навантажувальних пунктах, на пересипки, по стовбурах), при русі транспорту і переміщення людей в підтоплених місцях виробок, при здуванні вентиляційними струменями технологічного та інертного пилу . Активним джерелом забруднення води в транспортній виробці є конвеєр. При переповненні ставов скребкових конвеєрів гірською масою вище бортів вона сповзає на грунт і захоплюється водою. Вугільна і породна дрібниця струшується з ланцюга і скребків конвеєра в простір, що оточує приводну головку, в тому числі у водний потік [6]. Підвищується забрудненість води в першу чергу на пересипках, особливо якщо в їх околиці виробка підтоплена. Освоєння нових вугільних родовищ в складних гідрогелогіческіх умовах, а також постійний перехід гірських робіт на більш глибокі горизонти призводять до збільшення обсягів і забрудненості попутно-видобуваємих вод. Постійно зростаючі вимоги до якості стічних вод при їх випуску в поверхневі водні об'єкти обумовлюють необхідністю застосування різних водоохоронних заходів, методів і технологій. 4. Характеристика процесів водоспоживання та водовідведення на шахті «Білозерська» Шахта «Білозерська» розташована в центральному вугленосному районі Донецького басейну і за адміністративним поділом входить до складу Добропільського району Донецької області України. Найбільш великими населеними пунктами, розташованими поблизу шахти, є міста Добропілля і Білозерське. У гірничо-промисловому відношенні шахта підпорядкована ДХК «Добропіллявугілля». Виробнича потужність шахти 1,1 млн. т / рік. Кількість працюючих на 01.01.2011 становить 3038 осіб. На шахті є системи господарсько-питного і виробничого водопостачання, господарсько-побутової каналізації та водовідведення шахтних вод. Система зливної каналізації відсутня. Джерелом господарсько-питного водопостачання шахти є водопровідна система Добропільського ВУВКГ КП «Компанія «Вода Донбасу» та Красноармійського РПУ «Компанія «Вода Донбасу». Витрата питної води становить: — 177,0 тис. м 3 / рік; 484,94 м 3 / сут. — Червоноармійське РПУ КП «Компанія «Вода Донбасу»; — 4,7 тис м 3 рік; 12,88 м 3 / сут. — Добропільське ВУВКГ КП «Компанія «Вода Донбасу»; — на проммайданчику повітроподавальній свердловини — 1,11 м 3 / сут. Джерелом виробничого водопостачання прийнята шахтна вода, очищена від механічних і бактеріологічних забруднень.
Загальні середні витрата очищеної шахтної води по шахті складають 1021 м 3 / сут. У процесі експлуатації шахти утворюються такі види стоків: побутові, виробничі, дощові і шахтні. Загальна кількість побутових стоків по шахті складає 316,5 м 3 / сут.
Побутові стоки на проммайданчиках по самопливним трубопроводах направляються в насосну станцію, звідки перекачуються в каналізаційну мережу м. Білозерське і надалі спільно з міськими стоками надходять на існуючі очисні споруди повної біологічної очистки. Виробничі стоки системою самопливних трубопроводів на основній та промислової майданчиках головного стовбура направляються в насосні станції, звідки перекачуються в відстійник шахтних вод, проходять очищення, використання і скидання спільно з шахтними водами. Кількість виробничих стоків становить 720 м 3 / сут. Дощові стоки по спланованої поверхні на основній і промислової майданчиках головного стовбура відводяться в резервуари, ємність яких розрахована на 20-хвилинну акумуляцію самої забрудненої частини стоків. З резервуарів дощові стоки перекачуються в відстійник шахтних вод для спільного їх очищення і скидаються в річку Бик. Приплив шахтної води на основному проммайданчику складає 10357 м 3 / сут.
Шахтна вода шахти «Білозерська» через мережу шахтних водозбірників відкачується з горизонтів 200 м і 500 м в горизонтальний відстійник ємністю — 2400 м 3, що складається з 3-х секцій. Знезараження здійснюється перед горизонтальним відстійником. Після горизонтального відстійника вода прямує послідовно у ставки освітлювачі № 1 і № 2 (загальною ємністю 80 тис. м 3) і далі по самопливного колектора по балці Червонний Яр у ставок КСП «Святогоровське» і скидається в р.Бик [7]. Видана на поверхню шахтна вода надходить у відстійник шахтних вод, де знезаражується рідким хлором. Схема очистки шахтних вод підприємства наведена на рисунке 4.1.
Рис. 4.1 — Схема очистки шахтних вод підприємтсва
Частина шахтної води використовується на виробничі потреби (1021 м 3 / добу), а частина, що залишилася, самопливом надходить в існуючі ставки-освітлювачі № 1 і 2, де освітлюється від зважених речовин перед скиданням у річку Бик. Для обліку використання вод та їх лабораторного аналізи застосовується таке обладнання: — облік споживання питної води ведеться за водоміра типу: РН 117509, СВК 1,5. МЦ-80, NZ-50; — облік скидання шахтних вод здійснюється по геологічному припливу води; — витрата стічних вод (господарсько-побутових і виробничих), що надходять в мережі каналізації визначається розрахунковим шляхом; — лабораторний контроль якості скидаємих господарсько-побутових і виробничих стічних вод в мережі каналізації здійснює лабораторія Добропільського ВУВКГ КП «Компанія «Вода Донбасу»; — лабораторний контроль якості шахтних вод на скиді в б. Червоний Яр здійснює акредитована лабораторія О.П. «Управління по гасінню, профілактиці породних відвалів та рекультивації земель» ДП «Добропіллявугілля». Атестат акредитації № ВЛ-528-07 від 5.10.07. — облік шахтних вод на боротьбу з пилом — по продуктивності і часу роботи насоса, що подає воду в шахту. 5. Існуючі методи очищення стічних вод У зв'язку з тим, що шахтні води, що видаються на поверхню, містять в собі забруднення різних видів і їх використання без попереднього очищення неможливо, то існує традиційна класифікація методів очищення шахтної води. За традиційною класифікацією виділяють наступні методи очищення шахтних вод: — механічні методи (відстоювання, флотація, центрифугування, фільтрування); — фізико-хімічні методи (агрегація, окислення, адсорбція, екстракція, іонний обмін, переклад домішок в нерозчинний стан); — фізичні методи (зміна фазового стану води, опромінення, обробка електричними і магнітними полями, аерування, евапорація); — біологічні (біохімічні) методи призначені для очищення води, що містить забруднення органічного походження. Методи очищення шахтних вод обумовлюються їх фізико-хімічними і технологічними властивостями, а також кліматичними умовами вугільних родовищ. У всіх випадках очищення стічних вод першою стадією є механічне очищення, призначена для видалення грубодисперсних і колоїдно-дисперсних частинок. Подальше очищення від істинно-розчинених хімічних речовин здійснюється різними методами: хімічними (реагентне осадження), фізико-хімічними (флотація, абсорбція, іонний обмін, дистиляція, зворотний осмос, ультрафільтрація і ін), електрохімічними і біологічними. В окремих випадках для знищення дуже шкідливих речовин застосовують термічні методи. У багатьох випадках, доводиться застосовувати комбінацію зазначених методів. Таким чином, в залежності від характеру домішок, що містяться у стічних водах, застосовують ті чи інші методи їх очищення. Найбільш уживаними з них є: — для вилучення зважених суспензійних і емульгованих домішок — коагуляція і флокуляція, осадження гравітаційне і відцентрове, фільтрування, флотація, центрифугування (для грубодисперсних частинок), електричні методи осадження (для дрібнодисперсних і колоїдних частинок); — для очищення від мінеральних (неорганічних) істинно-розчинених сполук — реагентне осадження, іонний обмін, зворотний осмос, ультрафільтрація, електродіаліз, дистиляція, електричні методи; — для очищення від органічних сполук — екстракція, абсорбція, флотація, іонний обмін, реагентні методи (регенераційні методи); біологічне окислення, рідиннофазного окиснення, парофазного окислення, озонування, хлорування, електрохімічне окислення (деструктивні методи); — для очищення від газів та пару — віддувка, нагрівання, реагентні методи; — для знищення шкідливих речовин — термічний розклад. У перспективі основна питома вага очищення стоків буде припадати на механічні та фізико-хімічні методи очищення (70% всіх очищаються стоків), а по капіталовкладеннях основна увага буде приділятися фізико-хімічному (54%) та хімічним ( 20%) методам (табл. 5.1) Таблиця 5.1 — Показники питомої ваги очищення стоків і капіталовкладень на будівництво очисних споруд за методами очищення в основних галузях промисловості (у % до підсумку) [8].
Механічне очищення стічних вод призначена для виділення з них нерозчинених зважених речовин (ЗВР) як мінеральних, так і органічних, тобто для освітлення вод. Освітлення води може бути досягнуто шляхом відстоювання і фільтрування її. Причому відстоювання може бути простим механічним, коли очищаєма вода проходить через спеціальні басейни (відстійники) із дуже малою швидкістю, а також хімічним, коли присутнє введення реагенту. Відстоювання шахтних вод — це метод очищення від зважених у ній часток різних речовин шляхом їх осадження під дією сили тяжіння. Відстійники для очищення шахтних вод поділяють на пісколовки, відстійники й освітлювачі. Пісколовки (горизонтальні і вертикальні) застосовують для попереднього виділення з шахтних вод важких мінеральних домішок. Відстійники (періодичної і безперервної дії) — це споруди, де відбувається осідання зважених у воді твердих часток. На шахтах застосовують відстійники безперервної дії, які призначені для уловлювання частинок конкретного фіксованого розміру незалежно від загального ефекту освітлення води й уловлювання певної кількості суспензій з урахуванням необхідного ефекту. Освітлювачі — це апарати для процесу глибокого освітлення попередньо обробленої коагулянтом шахтної води шляхом її пропускання через шар раніше утвореного осаду (контактного середовища). В основному використовуються освітлювачі зі зваженим шаром осаду. В якості освітлювачів можуть використовуватися гідроциклони і центрифуги. Це відцентрові пристрої, в яких сила, яка діє на частинки домішок, буде більше сили тяжіння. Гідроциклони розрізняють відкриті — для виділення осідаючих і спливаючих домішок і напірні — тільки осідають агрегатоустойчіві грубодисперсні домішки. Якщо після попереднього освітлення у відстійниках, освітлювачах або в гідроциклонах не вдається отримати воду необхідної якості, то її дочищают за допомогою фільтрування, виділяючи тонкодисперсні, колоїдні тверді або рідкі частки. Фільтруванням називається процес проходження освітлюючої води через шар фільтруючого матеріалу під дією різниці тисків, створюваної надлишковим тиском або розрядженням повітря. У результаті фільтрування йде поділ твердої та рідкої фази, рідка фаза проходить через пори перегородки і збирається у вигляді фільтрату, а тверда (осад) затримується на поверхні перегородки. Водоочисні споруди, на яких відбувається процес фільтрації, називаються фільтрами. Залежно від виду фільтруючого середовища фільтри діляться на тканинні, сітчасті, каркасні, намивні, зернисті та ін [8]. При очищенні шахтних вод, коли доводиться мати справу з великими обсягами води, використовують фільтри з сітчастими елементами й фільтри із зернистим завантаженням, для роботи яких не потрібно великих тисків. У шахтної воді, що відкачується на поверхню, містяться досить дрібні частки, аж до колоїдних. При цьому колоїдні частинки можуть перебувати в підвішеному стані невизначено довгий час. Таким чином, забезпечується лише грубе очищення шахтних вод. У шахтних водах кількість грубих суспензій незначно і тому механічне відстоювання, а також фільтрація широко не застосовується. Для їх осадження, а також взагалі для прискорення процесу осадження суспензії застосовують фізико-хімічні методи обробки води — вносять коагулянти і флокулянти, що мають заряд, протилежний заряду зважених часток. У результаті заряди останніх нейтралізуються, починають злипатися, утворювати більш важкі пластівці, які легко осідають, захоплюючи за собою частки, ще не піддані обробці коагулянтом.
Рис. 5.1 — Коагулянт Коагулянти — речовини, що сприяють об'єднанню дрібних частинок дисперсних систем у більш великі під впливом сил зчеплення. Застосування коагулянтів проводиться з метою зниження окислюваності оброблюваної води, вмісту завислих речовин, зменшення загальної лужності та поліпшення основних технологічних процесів обробки води, що відбуваються в освітлювачах і очисних спорудах. У процесі обробки шахтних вод можна використовувати такі коагулянти: сульфат алюмінію [А12 (S04) 3], сульфат і хлорид заліза [Fе2 (S04) 3, FеС13], а також гідроксідхлорід алюмінію [А12 (ОН) nС16n] («ПОЛВАК$raquo;). Вибір доцільного типу коагулянту та його дози необхідно проводити на підставі результатів технологічних досліджень, а також у відповідності зі СНіП 2.04.02 [2]. Ефективність коагуляції підвищується при сталості складу і температури води, невеликій її витраті, а також правильному виборі коагулянту, рівномірному перемішуванні його у воді. Для інтенсифікації процесу коагулювання з успіхом застосовуються флокулянти — високомолекулярні речовини (мінеральні або органічні).
Рис. 5.2 — Флокулянт Флокулянти — це речовини, що прискорюють злипання агрегативно нестійких частинок в оброблюваній воді, тим самим інтенсифікують процес утворення пластівців і збільшують їх розміри. Введення флокулянта в оброблювану воду дозволяє поліпшити освітлення води і фактичну продуктивність освітлювачів, якість оброблюваної води по ряду контрольованих показників. Так, наприклад, знижується загальна лужність (на 55-70%), значно знижується вміст загального заліза (до 30-55%), а зважених речовин в 3-5 разів. В даний час з мінеральних флокулянтів найбільш широке застосування в практиці очищення води отримала активована крємнієва кислота, а з органічних — поліакриламід. Дози флокулянтів залежать від якості оброблюваної води (сирий, відстояною). Використання флокулянтів дозволяє скоротити дозу коагулянту. Флокулянти вводяться в оброблювану воду одночасно з введенням коагулянтів, до або після них (порядок введення реагентів визначається експериментально). Слід зазначити, що розрахункові дози реагентів дозволяють встановити розміри і продуктивность споруд для їх розчинення і дозування, при цьому річні витрати реагентів визначаються з урахуванням зміни доз реагентів при сезонних змінах якості води використовуваного джерела [9]. Механізм біологічної очистки вод. Методи біологічного очищення вод використовуються, перш за все, для витягання розчинених і колоїдних органічних речовин, а також деяких мінеральних домішок (типу сірководню, сульфідів, аміаку, нітритів та ін.) На гірничодобувних підприємствах їх рекомендується застосовувати для очищення господарсько-побутових стічних вод, а також глибокого очищення шахтних вод від завислих речовин та нафтопродуктів.
Процес очищення здійснюють за допомогою співтовариств мікроорганізмів, які використовують перераховані речовини для живлення в процесі своєї життєдіяльності і приросту біомаси. Спільнота мікроорганізмів (біоценоз) включає зазвичай безліч різних найпростіших бактерій і ряд більш високоорганізованих організмів (водоростей, грибків та ін), пов'язаних між собою в єдиний комплекс складними взаємовідносинами (метабіозу, симбіозу, антагонізму). Число рядів бактерій досягає 5...10, а число видів — кілька десятків і навіть сотень. Біологічне очищення стічних вод може протікати в аеробних (при обов'язковій присутності вільного розчиненого у воді кисню) і анаеробних (без доступу повітря) умовах. У першому випадку відбувається окислення, а в другому відновлення забруднюючих речовин. Відповідно до цього мікроорганізми поділяються на дві групи: аеробні та анаеробні. Процес окислення речовини дією аеробних бактерій (у присутності кисню) називається біохімічним процесом очищення стічних вод, а під дією анаеробних бактерій — біологічним [8]. Анаеробні бактерії здійснюють свою життєдіяльність, використовуючи кисень, що міститься в різних хімічних сполуках — нітриті, нітрати, сульфати та ін, відновлюючи останні. В останні роки розвивається новий напрямок охорони водних ресурсів у вугільній промисловості: зниження забрудненості шахтних вод від завислих речовин у підземних гірничих виробках. Його актуальність обумовлена збільшується часткою умовно чистих вод з погашених виробок на діючих глибоких шахтах, число яких зростає. Водоприток умовно чистих вод на шахтах коливається в межах 65-90%. Однак у процесі руху за відкритими водозливним канавкам транспортних виробок такі води змішуються в головних водозбірниках з малими обсягами вод, які відкачуються з розроблюваних горизонтів і поступово погіршує їх стан. Враховуючи народногосподарську цінність умовно чистих вод, доцільно запобігати їх забруднення за допомогою профілактичних заходів, здійснюваних на водотранспортних ланцюжках діючих горизонтів і перед підходом до головних водозбірника, тобто в підземних умовах. Технологічна схема очищення шахтних вод у підземних умовах робить в одних випадках не потрібним будівництво очисних споруд, а в інших — зменшує навантаження на них, а тим самим впорядковують їхню роботу, підвищує ефективність і надійність, зменшує габарити споруд.
При розробці технології очищення шахтних вод у підземних умовах керуються СНтаП 11 94-80 «Підземні гірничі виробки». 6. Напрямки технологічних рішень для зниження шкідливого впливу шахти «Білозерська» на водне середовищеІснуюча на шахті технологічна схема очищення шахтної води містить у собі кілька недоліків: — відторгнення значних земельних площ під очисні споруди; — низький ефект очищення шахтних вод; — недостатня гнучкість реагування на мінливі умови надходження забруднених вод на вхід очисних споруд, зокрема, на зміну величини витрати (притоки), особливо кількісного та якісного складу домішок забруднених вод. Наявність недоліків свідчить про необхідність впровадження нової технологічної схеми очищення шахтних вод. Пропонується технологічна схема очищення, яка буде включати підземне та поверхневе очищення шахтних вод (комбінований спосіб очищення), з урахуванням отриманих даних за допомогою кореляційного і регресійного аналізів буде здійснюватися вибір найбільш ефективного і низкозатратного способу очищення. На блок-схемі (рис. 6.1) пропонується технологічна схема очищення шахтної води та її повторного використання для потреб сільського господарства на поверхні. Планується видалення завислих речовин до концентрації 20 мг/л, часткове видалення нафтопродуктів до 0,2 мг/л і зниження мінералізації до 1,5 мг/л. Продуктивність очисних споруд буде відповідати притоку шахтних вод на добу 10357 м 3/добу; 431,5 м 3/годину; 0,12 м 3/с.
Анімація 6.1 — Блок-схема очищення шахтних вод на поверхні Вода від шахтного стовбура пнадходить в усререднювач, призначений для усереднення витрати та показників якості складу води і для забезпечення рівномірної і безперервної роботи решти споруд. Потім вода насосом перекачується у відкритий гідроциклон (ВГЦ), де великі домішки (вугільні частинки, розміром > 1 мм) відцентровими силами відкидаються до стінок і під дією сили тяжіння сповзають вниз і віддаляються. Тонкодисперсні частинки суспензії для видалення із шахтної води потребують попереднього укрупнення (агрегації), тому передбачаємо обробку очищуаємої шахтної води катіонним флокулянтом (флокатоном). Для приготування розчину флокулянта необхідної концентрації влаштовуються розчинні баки з підведенням води з водопроводу. Для змішування розчину флокулянта з оброблюваної шахтної водою після відкритого гідроциклона на трубі влаштовується шайбовий змішувач. Вода після змішування з реагентом надходить в тонкошаровий відстійник для видалення тонкодисперсних флокулірованних суспензій. У вихровій камері утворюються пластівці, які осідають в тонкошарових каналах і сповзають по полицях в зону накопичення осаду. Осад відводиться в згущувач, звідки періодично скидається в шламонакопичувач. Освітлена вода збирається над тонкошаровими модулями дірчастими трубами і відводиться з відстійника. Після тонкошарового відстійника вода надходить на швидкий фільтр. Цей фільтр працює за принципом обсягового фільтрування, коли домішки затримуються в порах фільтру по всьому об'єму завантаження за рахунок прилипання тонкодисперсних частинок (в десятки і сотні разів менший розміру пір) до зерен фільтруючого матеріалу. З швидкого фільтру вода надходить в резервуар чистої води (РЧВ). Для приведення солевмісту шахтної води відповідно до вимог споживача рекомендується влаштувати ставок, в якому вода буде розбавлятися прісними атмосферними опадами (дощові води, танення снігу і т. д.), після чого воду можна використовувати на зрошення с/г угідь. При відсутності забору води для зрошення (зимовий період, сезон дощів) шахтна вода скидається в річку. Для знезараження води прийнятий гіпохлорит натрію. NaOCl отримують електрохімічним шляхом за допомогою електролізу розчину поваренної солі. Висновок З метою зниження техногенного впливу гірничодобувного підприємства на стан гідрографічної мережі регіону необхідно здійснити модернізацію та технічне переоснащення, розробити і впровадити нові технологічні схеми очищення шахтних вод. Для очищення шахтних вод в умовах шахти «Білозерська» прийнятий комбінований спосіб очищення. Література
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
