Автор: Матлак Е.С., Огородник Е.Л., Самарина А.В
Источник: Збірка доповідей студентів та аспірантів четвертої регіональної конференції «Комплексне використання природних ресурсів» (12 грудня 2011р., м. Донецьк, ДонНТУ).-С 40-42
В Україні проблема господарсько-питного водопостачання та охорони поверхневих і підземних вод від забруднення стічними водами давно стала проблемою державної ваги. Її актуальність підкреслюється прийняттям Верховною Радою Закону України «Про питну воду та питне водопостачання». Надзвичайну гостроту вона набула для Донбасу, де основним джерелом господарсько-питного та технічного водопостачання є канал Сіверський Донець-Донбас. Це пов'язано з наростаючим дефіцитом питної води, забрудненням основних джерел централізованого господарсько-питного. Водопостачання
В Украине проблема хозяйственно-питьевого водоснабжения и охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения сточными водами давно стала проблемой государственной важности. Ее актуальность подчеркивается принятием Верховной Радой Закона Украины «О питьевой воде и питьевом водоснабжении». Чрезвычайную остроту она приобрела для Донбасса, где основным источником хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения является канал Северский Донец- Донбасс. Это связано с нарастающим дефицитом питьевой воды, загрязнением основных источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.
In Ukraine, the problem of drinking water and protection of surface water and groundwater from contamination by sewage has long been a problem of national importance. Its relevance emphasizes the adoption by the Verkhovna Rada of the Ukrainian Law "On Drinking Water and Drinking Water Supply." Extreme urgency, it got to the Donets Basin, where the main source of drinking and technical water supply channel is Seversky Donets-Donbass. This is due to increasing water shortages, pollution of the major sources of centralized drinking.
Кризисная ситуация с водой в Донбассе характеризуется такими факторами, как хроническое отставание на всех предыдущих этапах развития водного хозяйства региона темпов строительства объектов водоснабжения (водоотведения), а также возникшее к настоящему времени несоответствие эффективности работы многих очистных сооружений, построенных 30…50 лет назад, современным требованиям водоохранного законодательства Украины, которые существенно ужесточились, приблизившись к международным требованиям.
В результате указанного дисбаланса в водные объекты (прежде всего реки) Донбасса ежегодно сбрасываются сотни миллионов кубических метров неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод.
Особый вклад в этот отрицательно- антропогенный процесс вносят предприятия угольной промышленности, которые, как отмечено выше, сбрасывают в гидрографическую сеть региона шахтные воды с расходом 22 м3/с (около 900 м3/год). Реструктуризация угольной отрасли и закрытие нерентабельных шахт не приведут к существенно снижению притока шахтных вод . их необходимо откачивать, так как остановка водоотлива может привести к подтоплению территорий и другим негативным последствиям.
Помимо огромных объемов истечения, шахтные воды характеризуются высокой степенью загрязненности взвешенными веществами (ВЗВ), бактериальными примесями и минеральными солями, непостоянством их физико-химического состава. Образование и состав шахтных вод дестабилизирует экологическое равновесие гидросферы региона; нарушает динамику подземных водоносных горизонтов, истощает их, приводит к загрязнению водных ресурсов поверхностных водных ресурсов. Анализируемая региональная водная проблема усугубляется еще и тем, что в последние годы резко увеличились цены на питьевую и техническую воду. В настоящее время техническая вода отпускается предприятиям по цене ~ 0,5-0,9 грн/м3, а стоимость питьевой воды вместе с канализацией достигает 9 грн/м3. По-видимому следует ожидать дальнейшего повышения цен на техническую воду, а также стоимости питьевой воды. При потреблении одной шахты в сутки в среднем 500м3 питьевой воды предприятию приходится затрачивать в год 1,5 млн. грн.
При общем недостатке воды питьевого качества в регионе значительная часть ее после покупки предприятиями расходуется последними неэффективно, т.е. на технические цели, подпитку систем оборотного водоснабжения и др. С учетом высокой стоимости и недостаточно эффективного использования питьевой воды, плата за нее стала тяжелым финансовым бременем для большинства предприятий. Поэтому они заинтересованы не только в стабилизации цен за получаемую воду, но и, прежде всего, в их снижении. Последнее возможно только при проявлении в регионе альтернативных и дешевых источников воды. Таким источником могут стать сбрасываемые шахтные воды после перевода их в состояние, обусловленное требованиями потребителей.
Как известно, в общем виде решение проблемы промышленных сточных вод (в том числе шахтных) возможно различными путями:
Анализ вышеперечисленного позволяет заключить , что на современном этапе решения проблемы шахтных вод актуальным направлением смягчения (предотвращения) их отрицательного воздействия на региональную гидрографическую сеть и устранения тем самым дисбаланса в экологическом равновесии окружающей природной среды является очистка и кондиционирование шахтных вод. Важным следствием реализации такого подхода является обеспечение возможности утилизации очищенных шахтных вод.
Таким образом, при решении проблемы очистки и кондиционирования шахтных вод в целом наиболее важное значение имеет аспект ее решения в плане уменьшения общего солесодержания воды, т.е. деминерализации. Так, общая концентрация солей в их составе, в основном, изменяется от 1,3 до 1,7 кг/м3, бикарбонатная щелочность от 0,3 до 28,0 г-экв/м3, а жесткость от 2,5 до 50 г-экв/м3. Существенно изменяется также соотношение сульфата и хлорида ионов в их составе. На некоторых шахтах (преимущественно в западном регионе Донбасса) концентрация солей в шахтных водах достигает 22 кг/м3 .
Шахтные воды по показателям качества можно условно разделить на три группы:
1. воды с общей концентрацией солей до 1,5-1,8 кг/м3, жесткостью до 10-12 г-экв/м3 и щелочностью до 8-10 г-экв/м3.
2. воды с общей концентрацией солей до 3,0-3,5 кг/м3, жесткостью до 10-12 г-экв/м3 .
3. воды с общей концентрацией солей до 3,0-3,5 кг/м3, жесткостью более 12 г-экв/м3.
Шахтные воды первой группы встречаются на востоке и северо-востоке Донецкой и юге Луганской областей в окрестности городов Харцызск, Шахтерск, Торез, Снежное, Кировское, а также Красный Луч, Антрацит , Свердловск, Ровеньки и др. Физико-химические показатели вод именно этой группы позволяют, рассматривать их в качестве наиболее приемлемого источника восполнения ресурсов питьевой воды. При этом следует иметь в виду, что использовать шахтные воды в качестве источника получения питьевой воды целесообразно прежде всего из закрытых шахт, потому что лишь в окрестности последних возможно создание зоны санитарной охраны (ЗСО), особенно ее первого пояса, внутри которого не допускается какой-либо вид хозяйственной деятельности. Если же речь идет о технологическом водоснабжении, то воду можно брать с любой (в том числе действующей) шахты.
Шахтные воды второй группы являются более минерализованными и распространены повсеместно по всему Донбассу. После очистки и кондиционирования они могут использоваться для технического водоснабжения предприятий вместо воды питьевого качества.
Анализ их химического состава, а также требований к качеству воды, необходимой для использования в системах промышленного водоснабжения предприятий, показывает, что около 80% шахтных вод этой группы после их очистки (от взвешенных веществ)и кондиционирования (умягчение, стабилизационная обработка) могут быть использованы в качестве источника технического водоснабжения вместо воды питьевого качества.
Для реализации такого подхода не требуется большие капитальные затраты, строительство дорогостоящих опреснительных станций. Предполагается, что срок окупаемости разработок не превысит одного года.
Шахтные воды третьей группы, а также воды второй группы, использование которых в силу ряда причин не представляется возможным, необходимо подвергать деминерализации. В данном случае под термином деминерализация следует понимать такую степень очистки шахтных вод, при которой предотвращается загрязнение водных объектов, а также обеспечиваются требования технических потребителей. Это может достигаться путем комплексной переработки шахтных вод, а именно, во-первых, их опреснения-концентрирования в процессе деминерализации и, во-вторых, последующей переработки концентрата на утилизируемые продукты. При таком подходе имеет место завершенной цикл комплексной переработки шахтных вод.
Следовательно, при сложившихся в Украине тарифах на воду различного назначения и качества производственные затраты на комплексную переработку шахтных сбросов можно не только компенсировать (в случае реализации опресненной воды и минеральных солей как продуктов потребления), но и обеспечить прибыль.
1. Матлак Е.С., Малеев В.Б. Снижение загрязненности шахтных вод в подземных условиях-К.:Техника, 1991.
2. Физико-химические основы технологии и обеззараживания шахтных вод: Монография /[Гребенкин С.С., Костенко В.К., Матлак Е.С. и др.]; под. общ. ред. Костенко В.К.- Донецк: «ВИК», 2009.-438с.
3. Майдуков Г.Л.,Григорюк М.Е. Шахтная вода как природный ресурс/Уголь Украины.-2006.-№12-с.22-28.