ОПТИМІЗАЦІЯ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ ВОД В УМОВАХ ШАХТИ ІМЕНІ В.І. ЛЕНІНА ДХК «МАКІЇВВУГІЛЛЯ»

Полякова О.П., Фурман О.В.

Донецький національний технічний університет

---

Тези доповіді VII Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. 16-17 квітня, Донецьк, 2008, с.123-124

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей VII Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. Т.2 – Донецьк: ДонНТУ, 2008, с.123-124

---

Вибір оптимальної технологічної схеми очищення води - досить складна задача, що обумовлено переважним різноманіттям домішок, які знаходяться у воді, і високими вимогами, пропонованими до якості очищення води. При виборі способу очищення шахтних вод враховують не тільки їх склад, але і вимоги, яким повинні задовольняти очищені води: при скиданні у водойму – ГДС і ГДК, а при використанні очищених стічних вод у виробництві – ті вимоги, що необхідні для здійснення конкретних технологічних процесів. Шахта ім. В.И.Леніна має гідравлічний зв'язок з ліквідованими шахтами «Центральна» і «Пролетарська-Крута». Фактичний приплив води на шахті в даний час складає 719,4 м3/год. Шахтна вода хлоридно-сульфатно-гідрокарбонатно-натрієвого складу з мінералізацією до 3,5 г/л, рН=7÷8. Зміст токсичних і потенційно-токсичних речовин не перевищує ГДК, окрім титану- 0,531-0,6 мг/л, марганцю– 0,6536-1,09 мг/л і стронцію – 10,5 мг/л. Зважені речовини в шахтній воді представлені частками вугілля і породи різного ступеню дисперсності. Зміст зважених речовин складає 200 мг/л. Варіант очищення шахтних вод, розглянутий на даній шахті, передбачає механічне очищення на горизонтальних відстійниках без використання реагентів, зі знезаражуванням хлорною водою, з доочищенням в існуючих ставках-відстійниках шахтних вод і наступним скиданням у гідрографічну мережу регіону. Існуючий спосіб очищення дозволяє очистити шахтну воду від зважених речовин і бактеріальних домішок. Висока мінералізація шахтних вод після механічного очищення залишається без змін.

В даний час освітлення з використанням відстійників і прудов-освітлювачів є майже єдиним способом очищення шахтних вод на підприємствах Міністерства вугільної промисловості. Пруды-освітлювачі із шести-, десятидобовим обміном води вловлюють до 96% тонких суспензій, чим і пояснюється таке інтенсивне їх будівництво. Але такі ставки-відстійники мають ряд нелоліків:

1) займають великі виробничі теріторії. В Донбасі ставки-освітлювачі займають площину 2500 га.

2) їх спорудження вимагає значних капітальних вкладень, а також призводить до високих експлуатаційних витрат на їх очищення та підтримку в робочому стані. Слід відмітити, що строк експлуатаціі таких ставків не повинен перевищувати 50 років.

3) ставки-мулонакоплювачі в паводкові періоди є джерелами забруднень водойм. До рік Донбасу зі стічними водами потрапляє до 1,5 млн.тон вугілля на рік, одночасно підвищується їх мінералізація.

4) при перевищенні вмісту важких металів у шахтній воді в результаті протікання природніх фізико-хімічних процесів ці домішки можуть сорбуватись муловими частками та, відповідно, накопичуватись в мулі ставків, що підвищує його клас небезпеки.

На базі аналізу науково-технічної документації і, виходячи з досвіду експлуатації горизонтальних відстійників на шахтах, були розглянуті наступні варіанти очищення:

I – очищення шахтної води в горизонтальних відстійниках без використання реагентів;

II – очищення шахтної води в горизонтальних відстійниках з використанням реагентів;

III – очищення шахтної води в комплексі демінералізаційної установки.

Для запропонованих варіантів очищення проведена еколого-економічна оцінка. Порівняльна характеристика фізико-хімічного аналізу шахтних вод до і після очищення приведена в таблиці 1.

Найменування показника якості води	Кількість
	до очищення	після очищення без реагентів	після очищення з реагентами	після очищення на демінералізаційній установці
Зважені домішки, мг/л	200	80	20	1,5
Мінералізація, мг/л	3500	3500	3500	1150
Загальна жорсткість, моль/м3	9,9	9,9	9,9	-
рН	7-8	7-8	7-8	-

З огляду на те, що вартість будівництва демінералізаційної установки значно перевищує витрати на будівництво комплексів очищення шахтної води на горизонтальних відстійниках (у сім і більше разів), варіант III – економічно не доцільний. Найбільше економічно ефективним є існуючий варіант очищення води у відстійниках без застосування реагентів, але в цього варіанта найнижча з розглянутих варіантів ефективність очищення шахтної води. Кількість суспензій, що скидаються в гідрографічну мережу, складає 40 % від вихідного змісту, що перевищує необхідні норми.

Виходячи з недоліків існуючої схеми очищення розглянутий варіант очищення шахтної води з використанням реагентів з економічної і з екологічної точки зору є оптимальним. Кількість суспензій, що скидаються в гідрографічну мережу (20 мг/л) задовольняє існуючим нормам ГДС.

В теперішній час проводяться дослідження з очистки шахтних вод із застосуванням коагулянтів. У складі зважених у шахтних водах домішок присутні вугілля, кварц, гідрослюда, каолініт. Такі домішки під час додавання до води коагулянтів – солей алюмінію чи заліза – агрегуються в швидкоосідаючі пластівці. Механізм освітлення шахтних вод коагуляцією можна розглядати як процесс утворення під час гідролізу коагулянтів нерозчинних гідроксидів алюмінія чи заліза, до розвиненої поверхні яких прилипають в результаті адгезії високодисперсні частки зважених домішок. В результаті коагуляційних процесів утворюються сверхміцелярні структури сильно гидратованих гидроксидів алюмінія чи заліза з вилученими ними з води забрудненнями – пластівцями.

Планується також проведення досліджень щодо впливу процесу коагуляціі на видалення домішок важких металів.