Водопользование в Донбассе стало экологически опасным, поскольку в последние годы здесь сложилась кризисная экологическая ситуация. Особую опасность приобретают загрязнения гидросферы, которые под действием водных течений мигрируют в другие регионы Украины, а также за ее пределы. Горные предприятия систематически загрязняют подземные воды, и практически не очищая их, сбрасывают в поверхностные водоемы. Сточные воды предприятий угольной промышленности усиливают экологическую дестабилизацию гидросферы. Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод. Шахтные воды формируются за счет подземных и поверхностных вод, проникающих в подземные горные выработки. Стекая по выработанному пространству и горным выработкам, они загрязняются взвешенными и обогащаются растворимыми химическими и бактериологическими веществами, приобретают в некоторых случаях кислую реакцию. По воздействию на окружающую среду угольная промышленность остается одной из наиболее сложных отраслей горнодобывающей промышленности. Характерными направлениями негативного воздействия предприятий отрасли являются: загрязнение водных объектов шахтными, карьерными, производственными и хозбытовыми сточными водами, нарушение гидрологического режима поверхностных вод, гидродинамического и гидрохимического режима подземных вод; изъятие из землепользования и нарушение земель, загрязнение их отходами добычи и переработки угля; загрязнение воздушного бассейна выбросами горно-транспортного оборудования, промышленных и коммунальных котельных, аспирационных систем, горящих породных отвалов. Предприятия угольной промышленности откачивают большой объем шахтных вод. Горные предприятия сбрасывают в гидрологическую сеть около 10 м3 шахтных вод на тонну добытого угля. Качественный состав шахтных вод разнообразен и существенно изменяется по угольным бассейнам, месторождениям и районам. Их сброс в наземную гидрографическую сеть вызывает ощутимое заиление, засоление и закисление водоемов и водотоков, нарушая тем самым экологическое равновесие в угольных бассейнах. Постоянный переход горных работ на более глубокие горизонты и усложнение при этом гидрогеологических условий приводят к дальнейшему увеличению объемов и загрязненности попутно забираемых вод различными веществами, а также истощению подземных водоносных горизонтов, в том числе насыщенных чистой питьевой водой. Шахты Донбасса при этом откачивают все более минерализованные воды из горных выработок. Рудничные воды сбрасываются без деминерализации в пруды с полностью фильтрующимся дном. Вода фильтруется дном накопителя и поступает в водоносные горизонты и в грунты, которые подвергаются интенсивному засолению. В основном откачиваемые шахтные воды загрязняются взвешенными и растворенными минеральными веществами, бактериальными примесями минерального, органического и бактериального происхождения. Минеральные примеси - это песчаные и глинистые частицы, минеральные включения углей, инертная пыль, также содержащиеся в шахтных водах растворенные соли, щелочи и кислоты. Органические загрязнения - частицы чистого угля, минеральные масла и другие нефтепродукты, применяемые для смазки горных машин и механизмов, продукты жизнедеятельности живых организмов, разложения древесины и др. Бактериальные вещества - различные микроорганизмы. Наличие в воде загрязнений вызывает ее помутнение, обусловливает окисляемость и цветность, придает запах и привкус, определяет минерализацию, кислотность и жесткость. В большинстве случаев шахтные воды не пригодны для питья и обладают свойствами, исключающими их использование в технических целях без предварительной обработки. В табл.1 указаны основные показатели водоснабжения и водоотвода очистки шахтных водза последние 20 лет.
Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, что с каждым годом в Украине потребление чистой воды растет, брать её негде, поэтому воду нужно очищать или повторно использовать.Для снижения негативного воздействия действующих предприятий отрасли на окружающую среду необходимо осуществление комплекса мероприятий, обеспечивающих:
Методы очистки шахтных вод обусловливаются их физико-химическими и технологическими свойствами, а также климатическими условиями угольных месторождений. В отечественной и зарубежной практике применяются механическая (безреагентная) очистка шахтных вод, физико-химическая, химическая (реагентная), электро-химическая и другие; наибольшее распространение получили безреагентная и реагентная очистки.
Исходя из требований, предъявляемых к качеству воды, безреагентная очистка осуществляется методами отстаивания в отстойниках и прудах-осветлителях, фильтрования через слой зернистого материала, сетки и ткани.
Реагентную очистку применяют при необходимости более полного удаления взвешенных веществ из шахтной воды, ее стабилизации и т. п. Она осуществляется с помощью различных химических соединений или путем использования электрохимических процессов. Для достижения требуемой степени осветления шахтные воды перед отстаиванием и фильтрованием обрабатываются коагулянтами - солями алюминия или железа. Для интенсификации процесса очистки шахтных вод широко применяют высокомолекулярные флокулянты. Осветление воды, наступающее после осаждения скоагулировавших примесей, сопровождается обычно ее обесцвечиванием и частично обеззараживанием.
В настоящее время признано целесообразным осуществлять очистку шахтных вод на обособленных очистных сооружениях, так как в отличие от сточных вод других производств они, как правило, не содержат в значительных количествах вредных и трудно растворимых примесей. Совместно с шахтными водами могут очищаться такие производственные сточные воды, которые загрязнены взвешенными веществами и не содержат каких-либо специфических загрязнений.
Основными методами очистки шахтных вод от взвешенных веществ являются отстаивание, осветление во взвешенном слое осадка и фильтрование. Первый из них применяется как без обработки, так и с предварительной обработкой воды реагентами, а два вторых метода - преимущественно с предварительной обработкой воды реагентами. В качестве сооружений для реализации этих методов нашли практическое применение пруды-отстойники, горизонтальные (земляные и железобетонные), вертикальные и радиальные отстойники, осветлители со взвешенным слоем осадка, скорые напорные и открытые однослойные и двухслойные фильтры и фильтры с восходящим потоком очищаемой воды (контактные осветлители). Наибольшее распространение на шахтах из перечисленных выше типов сооружений получили пруды-отстойники, скорые открытые однослойные фильтры. Исследовательские работы и практический опыт очистки шахтных вод свидетельствует о том, что применяемые методы очистки и очистные сооружения имеют вполне определенную эффективность, которая достигается при оптимальных технологических параметрах работы очистных сооружений и их правильной эксплуатации. Методы отстаивания применяются в основном в качестве первой ступени очистки (предварительной очистки) от взвешенных веществ перед фильтрованием и при благоприятных условиях (невысоких требованиях к качеству очищаемой воды и хорошей осаждаемости взвешенных веществ или хорошей способности их к коагуляции под влиянием реагентов) в качестве самостоятельного метода очистки перед сбросом шахтных вод в водоемы. Наиболее высокая эффективность очистки достигается при длительном безреагентном отстаивании в прудах-отстойниках, рассчитанных на накопление осадка в 142 течение длительного срока, и при отстаивании с предварительной обработкой воды реагентами в горизонтальных отстойниках.
Фильтрование применяется для глубокой одноступенчатой очистки шахтных вод (до 5 мг/л) с небольшим исходным содержанием взвешенных веществ или в качестве второй ступени очистки после отстаивания или осветления в слое взвешенного осадка. Все известные типы фильтров обеспечивают практически одинаково высокое качество очистки, но отличаются друг от друга по конструктивному исполнению, технологическим параметрам и предельной величине концентрации взвешенных веществ в исходной воде. При снижении концентрации взвешенных веществ в воде, подаваемой на фильтры, эффективность и экономичность их работы повышается.Применение реагентов позволяет значительно интенсифицировать процесс очистки и повысить его эффективность. На практике наиболее широко используется сернокислый алюминий и полиакриламид, возможно применение хлористого железа, извести и других реагентов. Более экономично применение реагентов при очистке шахтных вод методом фильтрования по сравнению с методом осветления во взвешенном слое осадка и отстаивания за счет меньших доз. Очистка шахтных вод от бактериальных примесей является завершающим этапом и производится на практике путем хлорирования с использованием жидкого хлора, хлорной извести и гипохлорида натрия или бактерицидного облучения. Обеззараживание воды бактерицидными лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Так, при его использовании природные вкусовые качества и химические свойства воды не изменяются, а бактерицидное действие во много раз быстрее, чем хлора. Благодаря этому воду можно сразу подавать потребителям. Бактерицидные лучи уничтожают не только вегетативные виды бактерий, но и спорообразующие. Эксплуатация установок для обеззараживания бактерицидными лучами проще, чем эксплуатация хлорного хозяйства. На некоторых шахтах этот способ уже применяется