Cистема снижения загрязненности шахтных вод в подземных условиях.
Комплекс мероприятий и сооружений, предназначенных для предупреждения загрязнений вод, а также извлечения из них вредных примесей обычно оформляют в виде технологической схемы. Выбор такого комплекса, установление эффективности его режима работы представляют определенные трудности даже в обычных наземных условиях, где постоянны водопритоки и вещественный состав вредных примесей. В связи с огромным различием условий водопритоков по шахтам, разработки угольных пластов, а также большим количеством способов получения требуемого качества обрабатываемых вод на современном этапе невозможно предложить единую завершенную технологическую схему снижения загрязненности шахтных вод в подземных условиях. В настоящее время можно рекомендовать лишь принципиальную комплексную технологическую систему мероприятий и сооружений, обеспечивающих снижение загрязненности шахтных вод в подземных условиях. Такая система включает профилактические мероприятия по предотвращению и снижению загрязненности шахтных вод, а также по очистке малых объемов загрязненных вод. Задача проектных организаций заключается в приспособлении основных положений системы к конкретным условиям работы отдельных шахт или горизонтов на шахте.
При разработке мероприятий и сооружений, предназначенных для снижения загрязненности шахтных вод в подземных условиях, следует учитывать требования СниП 94-80, руководствоваться нормами строительного проектирования и другими нормативными документами.
Схема технологической системы для снижения загрязненности шахтных вод в подземных условиях.
Селективный отбор условно чистых вод производится из выработанного пространства отработанных горизонтов шахты 4 в водонакопитель 2 через скважину 3 или погашенную выработку 5. Из водонакопителя 2 по трубопроводу 6 условно чистые воды поступают в центральный (главный) водосборник шахты 7. Подача воды в зависимости от перепада высот между скважиной 3 (или погашенной выработкой 5) и водосборником 7 может осуществляться под действием собранной массы или в напорном режиме. При напорном режиме насосные установки для откачивания условно чистых вод из водонакопителей должны работать в непрерывном автоматическом режиме (на приток).
Вместимость водонакопителей при этом должна быть минимальной и рассчитываться из условий номинальной подачи насосной установки и предотвращения свободного перелива воды через перемычку.
В случае использования части условно чистых вод на подземные технологические нужды шахты 1 используемый объем подвергается обеззараживанию на бактериологическом узле 22.
Малые объемы загрязненных шахтных вод очищают в подземных условиях, прежде всего в пределах действующих горизонтов с помощью водоочистных комплексов, работающих на принципе гравитационного осаждения ВЗВ. В состав водоочистных комплексов входят предварительный отстойник 11 (рекомендуется рассмотреть вариант отстойника с использованием наклонных модулей), водосборник 10 и гидромеханизированная установка 16 для очистки отстойника от шлама. Их целесообразно сооружать компактно, разделяя лишь водосливом. Однако допускается и, разделенная компоновка: отстойник располагается в окрестности источника загрязнения, а связь между ним и водоотборником осуществляется трубопроводом. Такова в общем, виде структура комплексной технологической системы мероприятий и сооружений по снижению загрязненности шахтных вод в подземных условиях шахт. В связи с тем что использование ее элементов связано с модернизацией водоотливного хозяйства шахт, которое состоит из нескольких водоотливных установок, рассредоточения в околоствольном дворе основного горизонта и на рабочих горизонтах уклонных полей, с рабочих горизонтов уклонных полей вода откачивается в водосборник главного водоотлива, располагаемый, как правило, в околоствольном дворе основного горизонта. Через центральную очистную станцию должна перекачиваться вода, поступающая в зуммеры стволов (прежде всего скипового ствола).
Через водоочистной комплекс пропускается весь поток загрязненной воды горизонта. Он поступает из очистных или подготовительных забоев 12 по водоотливным канавкам 13. Отвод осветленной шахтной воды с водоочистных комплексов осуществляется в направлении центрального (главного) водосборника шахты 7 по трубопроводу 9. В случае использования части осветлительных вод на подземные технологические нужды шахты 1 производится их доочистка с помощью узла реагентной отработки воды 20 и фильтров 21, а также обеззараживания на бактериологическом узле 22.
По мере накопления осадка в предварительном отстойнике 11 его чистят с помощью гидромеханизированной установки 16, в качестве которой могут использоваться гидроэлеваторы, эрлифты, шламовые насосы. Шлам можно разгружать в выработанное пространство 14 действующего или отработанного горизонта с целью безвозвратного захоронения или в угольно-породную технологическую цепочку шахты 19. Во втором случае (технологическая цепочка) шлам вначале необходимо обезвоживать. Это может осуществляться с помощью шламонакопителей 15, куда шлам разгружается и находится некоторое время, а затем подается в цепочку или с помощью системы 17 и вагоны с сетчатым днищем (бортами) 18, где шлам окончательно обезвоживается, а затем подается в цепочку 19. В эту же систему (шламонакопители или спускатели) подаются промывные воды с фильтров 21 осветленная вода из выработанного пространства, шламонакопителей или сгустителей направляется на водоочистную по водоотливным канавкам 13 в отстойник 11.
Из-за наличия в выработках околоствольных дворов неорганизованных
самотечных потоков загрязненных или условно чистых шахтных вод,
а также из-за возможности аварийной ситуации на участковых
водоочистных комплексах перед сливом в главные водосборные
емкости сооружается центральная очистная станция 8 (устраивается
обособленно или за счет использования части объема главных
водосборников).
Схемы вошедшая в каталог " Технологических схем очистки шахтных вод" показана на рис. 12.9. Она предназначена для очистки в подземных условиях части шахтной воды в объеме, необходимом для использования в подземном водоснабжении шахты. Общее содержание взвешенных веществ в исходной шахтной воде - не более150 мг/л, содержание частиц гидравлической крупностью менее 0,2 мм/сек - не более 50 мг/л. Содержание взвешенных веществ в очистной воде - не более 10 мг/л. Бактериологические показатели очищенной воды соответствуют требованиям ГОСТа 2874-82. Рекомендуемая производительность установки - не более
40м 3/час. Схема предназначена к применению на действующих шахтах, испытывающих дефицит питьевой воды.
Схема применяется в двух вариантах, отличающихся способом подачи воды на напорные фильтры. В первом варианте, изображенном на рисунке, шахтная вода из напорного трубопровода главного или участкового водоотлива проходит через фильтр грубой очистки 1 и поступает в первый отстойник 2, состоящий из двух отделений и располагаемый над уровнем фильтров не менее, чем на 40-60м. Частично осветленная в первом отделении отстойника вода переливается через перегородку во второе отделение, откуда через поплавковый всас поступает на напорные фильтры 3. Профильтрованная вода обеззараживается гипохлоритом натрия, вводимым в трубопровод при помощи универсального дозатора постоянной концентрации 4, и направляется в резервуар чистой воды 5. Откуда подается насосами для подземного водоснабжения и на собственные нужды установки. Избыток воды сбрасывается по водоотводной канаве в подземный водосборник. Промывка фильтров производится поочередно фильтратом остальных действующих фильтров или очищенной водой, забираемой специальным насосом из резервуара чистой воды. Вода от промывки фильтров, а также осадок из отстойника и фильтра грубой очистки сбрасывается в подземный водосборник.
Раствор поваренной соли 10- процентной концентрации готовится в растворном баке 6, из которого через поплавковый дозатор поступает в электролизер 7 для получения гипохлорита натрия.
Второй вариант схемы отличается тем, что шахтная вода забирается из отстойника насосом при помощи поплавкового всаса и подается на напорные фильтры.
Схема рассчитана на использование имеющихся горных выработок, исключает откачку очищаемого объема воды на поверхность шахты для очистки и подачи ее обратно в шахту, установка довольно проста и компактна.
Еще два варианта схемы "Дон 3" и "Дон 4" разработаны Новочеркасским политехническим институтом совместно с производственным объединением Ростовуголь. Схема предназначена для очистки шахтной воды с целью использования в производственном водоснабжении шахты и сброса в водоемы. Общее содержание взвешенных веществ и содержание тонкодисперсных фракций в исходной воде, подаваемой на скорые напорные фильтры - не более 150мг/л, в очищенной воде - не более 10мг/л. Бактериологические показатели очищенной воды соответствуют требованиям ГОСТа 2874-82. Производительность очистных сооружений не ограничивается.
Шахтная вода из участкового водоотлива 1 подается в выработанное пространство 2. После фильтрации через обрушенные породы осветленная вода собирается в водосточную канавку коренного штрека, по которой поступает в водосборник.
Для обеспечения постоянного режима кинетики осаждения взвешенных веществ обе ветки водосборника переоборудуются в водосборники-отстойники с помощью " Устройства для забора осветленной воды из шахтных водосборников-отстойников".
Указанное устройство повышает качество очистки воды от механической взвеси за счет ограничения скорости проточного слоя и исключает возможность захвата шлама насосами главного водоотлива.
Для регулирования чистки водосборников-отстойников применяются ручные гидромониторы и гидроэлеваторы 3, с помощью которых осевший шлам перекачивается в выработанное пространство. Рабочая вода для гидромониторов и гидроэлеваторов берется из напорного става главного водоотлива.
Вторая ступень очистки шахтной воды фильтрованием осуществляется на поверхности, где установлены скорые напорные фильтры 7 с песчаной загрузкой. Диаметр фильтра 3, 4,т производительность 90м3/ч. Для обеспечения взаимопромывки количества фильтров в секции должно быть не менее пяти, не считая резервных.
Необходимый напор вода для фильтрирования и взаимопромывки фильтров 1,5 - 3,0 кгс/см2. Создается насосами главного водоотлива 6. Промывка фильтров производится за счет остаточного напора очищенной воды. Автоматическое поддержание необходимого давления воды обеспечивается регулятором 9. Промывная вода насосом 10 подается в шламонакопитель на породном отвале для скоростного выделения шлама из воды которая на фильтрованную станцию не возвращается или подается на иловую площадку 19 с возвратом отстоявшейся воды на фильтрованную станцию.
Для защиты фильтров и трубопроводов от разрыва при превышении давления воды в трубопровод исходной воды перед фильтрами включен предохранительный клапан 8.
Запорная арматура на фильтрованной станции оборудуется гидравлическими приводами, работающими от маслостанции. Могут применяться также задвижки с электроприводом.
Очищенная вода после обеззараживания сливается в резервуар чистой воды 18. Обеззараживание осуществляется гипохлоритом натрия с содержанием активного хлора 5-6 мг/л, поступающим от электролизеров 11. Для получения гипохлорита натрия предусматривается использовать отходы растворов поверхностной соли, сбрасываемые после восстановления катионовых фильтров в котельной шахты или не близлежащей электростанции. При отсутствии отходов поваренной соли для получения гипохлорита может использоваться техническая поваренная соль.
Если предприятие не располагает возможностью получения электролизера, обеззараживание воды можно производить жидким хлором.
Очищенная от механических примесей и обеззараженная вода используется на нужды шахты и обогатительных фабрик, а избыток сбрасывается в водный объект.
Загрузка песка в фильтры и выгрузка из фильтров ревизии и ремонте дренажных устройств производится гидроэлеваторами 13, 15, 16. Гидроэлеваторы устанавливаются в бункере-складе песка 17, в объемном дозаторе 14 и в гидротранспортном трубопроводе песке 4. Рабочая вода к этим гидроэлеваторам подается насосом 12.
Черные металлы играют в народном хозяйстве станы исключительно важную роль. В тоже время все известные процессы производства чугуна, стали, а так же процессы связанные с их последующим переделом, сопровождаются образованием больших количеств отходов в виде вредных газов и пыли, шлаков, шламов, сточных вод, содержащих различные химические компоненты, скрапа, ономины, боя огнеупора, мусора и других выбросов, которые загрязняют атмосферу, воду и поверхность земли.
Основными источниками загрязнения атмосферы выбросами металлургических предприятий являются коксохимическое, агломерационное, доменное, ферросплавное и сталеплавильное производства.
Коксохимическое производство загрязняет атмосферу оксидом и диоксидом углерода, оксидом серы. На 1 т. перерабатываемого угля выделяется около 0, 15 т диоксида серы и по 0,03 т различных углеводов и аммиака. Вблизи коксохимических заводов средние уровни содержания в воздухе диоксида серы (сернистого газа) составляют от 0,05 до 0,2мг/м3.
Цехи сероочистки коксохимических заводов отлично оборудованы электрофильтрами, через которые в атмосферу поступают сернистый газ, сероводород, диоксид азота, аэрозоль серной кислоты. По имеющимся данным, содержание сероводорода в отходящих газах составляет 0,14мг/м3.
В течение 1988 - 92 гг производственным объединением Макеевуголь совместно с Макеевским инженерно - строительным институтом предложена технологическая схема очистки шахтных вод от ВЗВ, в основу которой положено использование волокнистых секционных фильтров (ВС0).
Габариты каждой секции равны в плане 1,5 х 1,5,и по высоте - 2,0 м; они определяются условиями транспортировки по горным выработкам. Каждая секция имеет бункер, необходимый для сбора осадке после регенерации загрузки. Секции стыкуются торцевыми стенками с водосливами, через которые происходит перетекание очищаемой шахтной воды. При этом, фильтруясь, вода многократно движется сверху вниз и наоборот, т.е. зигзагообразно, очищается от ВЗВ.
Для регенерации загрузки под ней размещается распределительная система сжатого воздуха в виде гребенки из дверчатых труб.
Первая секция фильтра служит одновременно для воздухоотделения.
В гидроцикле вода освобождается от наиболее крупных взвесей. После обработки воды раствором катионного флокулянта она по перепуской трубе попадает в первую секцию волокнистого фильтра, где происходит вначале отделение пузырьков газа, а затем процесс фильтрования воды через волокнистую загрузку с удержанием сблокированных тонкодисперсных примесей. Осветленная вода делится на два потока :одна часть поступает в водосборник, а другая подвергается обеззараживанию в установке прямого электролиза "Поток" и подается для использования на технологические нужды действующего горизонта.
Чистка секций фильтра и гидроциклона от осадка, а также обезвоживание последнего производится периодически. При этом в каждом цикле чистки в затопленном положении продувается пузырьками воздуха через распределительную систему. Через 2-3 мин. после начала продувки включается эрлифт и производится опорожнение нижней части секции в осадкоотводящую трубу. После окончания продувки (8 - 10 мин) чистят следующую секцию фильтра и т.д. Последние (наименее загрязненные секции) могут подвергаться чистке периодичностью один раз в несколько суток.
Один раз в несколько суток в дополнение к вышеописанным операциям
прибонтовается раствор флокумента. В процессе эксплуатации установки раствор флокумента подается дозатором после гидроциклона. При отключении насосов водоотлива ввод раствора в очищенную воду прекращается.