Источник: Матеріали IV Міжнародної наукової конференцiї студентів та аспірантів "Охорона навколишнього середовища та рацiональне використання природних ресурсiв", Донецьк, 2005.

     В настоящее время на большинстве шахт Донбасса осветление шахтных вод на поверхности осуществляется в две стадии: предварительная - в горизонтальных отстойниках, окончательная - в прудах-осветлителях. Нестабильность степени загрязнения шахтных вод, откачиваемых на поверхность, неравномерность работы шахтных водоотливов, неравномерность распределения очищаемых вод по поперечному сечению отстойников, заиливание отстойных сооружений и другие причины приводят к неудовлетворительной работе очистных сооружений с низким эффектом осветления. Пруды-осветлители для окончательной очистки также имеют ряд недостатков: не осветляют шахтные воды в паводок, не подвергаются чистке и заиливаются раньше расчетного срока, занимают значительные площади.

     Таким образом, традиционно применяемые на практике схемы осветления шахтных вод являются простыми, но малоэффективными и не соответствуют современному уровню развития технологии очистки производственных стоков, а также требованиям, предъявляемым к очищенным сточным водам. Поэтому в отрасли наблюдается тенденция применения новых, более совершенных, технологических схем очистки шахтных вод.

     Интенсификации процесса осветления можно достичь использованием фильтрования вместо отстаивания. Однако традиционные фильтровальные установки не рассчитаны на осветление мутных вод, каковыми являются шахтные воды, без предварительной очистки. Поэтому для использования высокопроизводительного способа осветления воды - фильтрования - для изъятия большого количества взвешенных веществ необходимо применение принципиально нового фильтрующего материала. Поскольку зернистые фильтрующие материалы уже практически исчерпали возможности повышения грязеемкости, выход представляется в использовании волокнистых фильтрующих материалов.

     В качестве волокнистой насадки рекомендуется использовать ерши из лавсанового волокна. Пористость такой загрузки превышает 99%, в то время как пористость кварцевого песка составляет около 40%, дробленого керамзита 60%. Этот показатель потенциально обеспечивает высокую грязеемкость нового фильтрующего материала: большой объем порового пространства дает возможность разместиться в загрузке большому количеству загрязнений.

     Адгезионные свойства лавсановых ершей также намного выше, чем у зернистых загрузок. Активная поверхность волокон лавсановых ершей в одном кубометре лавсановых ершей составляет около 10000 м². Общеизвестно, что удельная поверхность дробленого керамзита составляет величину до 4000 м², кварцевого песка - до 2000 м², то есть в 2,5-5 раз меньше. Высокая удельная поверхность лавсановых ершей характеризует прекрасные адгезионные свойства этого нового фильтрующего материала и высокую его грязеемкость.

     Кроме того, наличие на поверхности волокон положительного заряда усиливает адгезию загрязнений на лавсановых ершах, вызывает контактную коагуляцию частиц примесей без обработки их коагулянтами и флокулянтами.

     Совокупность указанных свойств лавсановых ершей обеспечивает их высокие технологические качества как фильтрующей загрузки и позволяет предположить возможность очистки с их помощью мутных шахтных вод без предварительного осветления и с высокой производительностью.

     Для повышения эффекта осветления рекомендуется реконструировать действующие горизонтальные шахтные отстойники с применением перегородок из лавсановых ершей. Кардинальное конструктивное отличие реконструированного отстойника - наличие волокнистой перегородки в зоне осветления. Загрузка из лавсановых ершей устраивается в виде металлических каркасов из круглых профилей, плотно заполненных гирляндами ершей из лавсанового волокна. Толщина перегородки зависит от содержания взвешенных веществ в исходной шахтной воде и в среднем составляет 1,5-2 м. Завеса из лавсановых ершей помещается в начало секции отстойника, что создает определенные преимущества:
-это благоприятствует равномерному распределению потока по сечению;
-завеса в состоянии предельной заиленности может служить своеобразной контактной камерой хлопьеобразования: в порах лавсановых ершей частицы агломерируются, а затем укрупненными вымываются потоком очищаемой воды и быстрее осаждаются в отстойнике.

     Для интенсификации процесса хлопьеобразования и повышения эффекта осветления возможно применение реагентов (коагулянтов).

     Схема реконструированного шахтного отстойника приведена на рис.1.

     Рис.1 - Схема реконструированного горизонтального шахтного отстойника: 1 - подвод исходной воды из водоотлива, 2 - отвод осветленной воды, 3 - полупогружные деревянные перегородки, 4 - лоток для распределения воды по площади отстойника, 5 - лоток для сбора осветленной воды, 6 - загрузка из лавсановых ершей, 7 - осадок.

     Чистку перегородок рекомендуется производить вне секций отстойников. Для чистки один блок загрузки из лавсановых ершей извлекается из воды, транспортируется к шламовой яме и устанавливается над ней. Над шламовой ямой лавсановые ерши промываются встречными струями воды, а вымытые загрязнения попадают в шламовую яму. После отмывки блок возвращают в отстойник и переходят к промывке следующего блока.

     Основные достоинства предложенного способа осветления:
-лавсановые ерши являются новым эффективным фильтрующим материалом, обладающим высокой пористостью, удельной поверхностью, повышенными адгезионными свойствами; грязеемкость загрузки из лавсановых ершей может достигать 40 кг/ м³ и выше; загрузка из лавсановых ершей успешно изымает мелкодисперсные частицы взвешенных веществ из шахтных вод;
-возможность очистки мутных вод в одну ступень без предварительного осветления, простота регенерации, практическое отсутствие потерь напора.