ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД НА ПРИМЕРЕ ШАХТЫ «БЕЛОЗЕРСКАЯ»

Непосредственная производственная деятельность шахты направлена на добычу угля, но попутно из выработанного пространства извлекается и вода. Шахтная вода в больших объемах поступает на поверхность что является ценным ресурсом для мелиорации, технического и хозяйственно-питьевого водоснабжения горных предприятий. Шахтная вода характеризуется наличием в своем содержании большого количества минеральных примесей и отличается значительной минерализацией и существенной бактериальной загрязненностью. Поэтому необходима эффективная очистка шахтной воды, для ее использования на пылеподавление, хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения шахт, орошения сельскохозяйственных угодий, разведения рыбы и т.п., а также одновременно решается проблема загрязненности водоемов.

Объектом исследования является шахтное поле шахты Белозерская, которая в горно-промышленном отношении подчинена ГХК «Добропольеуголь». Производственная мощность 1,1 млн. т/год.

В настоящее время шахтная вода со всех горизонтов собирается в центральном водосборнике гор. 200м. После частичного осветления на внутришахтных водосборниках выдается на поверхность, где в 3-х секционных горизонтальных отстойниках (емкость 2400 м³) производится ее механическая очистка, а далее обеззараживание. В качестве окислителей применяется жидкий хлор. Из горизонтального отстойника после осветления и обеззараживания вода поступает в пруды-осветлители, общей емкостью 80 тыс. м³, затем сбрасывается в р. Бык. Приток шахтных вод составляет 12054,8 м³/сутки. Ионный состав следующий: взвешенные вещества — 25,0 мг/л; минерализация — 1500,0 мг/л; рН — 7,3; окисляемость — 6,56 мг/л О₂.

Данная технологическая схема очистки шахтной воды содержит в себе несколько недостатков:

— отторжение значительных земельных площадей под очистные сооружения;

— низкий эффект очистки шахтных вод;

— недостаточная гибкость реагирования на изменяющиеся условия поступления загрязненных вод на вход очистных сооружений, в частности, на изменение величины расхода (притока), особенно количественного и качественного состава примесей загрязненных вод.

Наличие недостатков свидетельствует о необходимости усовершенствования технологической схемы очистки.

На блок-схеме (рис. 1) предлагается технологическая схема очистки шахтной воды и ее повторного использования для нужд сельского хозяйства. Планируется удаление взвешенных веществ до концентрации 20 мг/л, частичное удаление нефтепродуктов до 0,2 мг/л и снижение минерализации до 1,5 мг/л.
Производительность очистных сооружений будет соответствовать притоку шахтных вод в сутки 12054,8 м³/сутки; 502,28 м³/час; 3,34 м³/с.

Рисунок 1 — Блок-схема очистки шахтных вод на поверхности

(Уср. — усреднитель шахтных вод; Н/с — насосная станция; ОГЦ — открытый гидроциклон; ШС — шайбовый смеситель; ТО — тонкослойный отстойник; ФХ — флокулянтное хозяйство; СГ — сгуститель; Ш — шламонакопитель; СФ — скорый фильтр; РЧВ — резервуар чистой воды;)

Вода от шахтного ствола поступает в усреднитель, предназначенный для усреднения расхода и показателей качества воды и для обеспечения равномерной и непрерывной работы остальных сооружений. Затем вода насосом перекачивается в открытый гидроциклон (ОГЦ), где крупные примеси (угольные частицы, крупностью > 1 мм) центробежными силами отбрасываются к стенкам и под действием силы тяжести сползают вниз и удаляются. Тонкодисперсные частицы взвеси для удаления из шахтной воды требуют предварительного укрупнения (агрегации), поэтому предусматриваем обработку очищаемой шахтной воды катионным флокулянтом (флокатоном). Для приготовления раствора флокулянта требуемой концентрации устраиваются растворные баки с подводом воды из водопровода. Для смешивания раствора флокулянта с обрабатываемой шахтной водой после открытого гидроциклона на трубе устраивается шайбовый смеситель.

Вода после смешивания с реагентом поступает в тонкослойный отстойник для удаления тонкодисперсных флокулированных взвесей. В вихревой камере хлопьеобразования образуются хлопья, которые осаждаются в тонкослойных каналах и сползают по полкам в зону накопления осадка. Осадок отводится в сгуститель, откуда периодически сбрасывается в шламонакомитель. Осветленная вода собирается над тонкослойными модулями дырчатыми трубами и отводится из отстойника.

После тонкослойного отстойника вода поступает на скорый фильтр. Этот фильтр работает по принципу объемного фильтрования, когда примеси задерживаются в порах фильтра по всему объему загрузки за счет прилипания тонкодисперсных частиц (в десятки и сотни раз меньший размера пор) к зернам фильтрующего материала. Из скорого фильт¬ра вода поступает в резервуар чистой воды (РЧВ). Для приведения солесодержания шахтной воды в соответствии с требованиями потребителя рекомендуется устроить пруд, в котором вода будет разбавляться пресными атмосферными осадками (дождевые воды, таяние снега и т. д.), после чего воду можно использовать на орошение с/х угодий. При отсутствии забора воды для орошения (зимний период, сезон дождей) шахтная вода сбрасывается в реку.

Для обеззараживания воды принят гипохлорит натрия. NaOCl получают электрохимическим путем с помощью электролиза раствора поваренной соли.
Таким образом, выбранная технологическая схема очистки по предварительным расчетам позволяет снизить потребление пресной воды для нужд сельского хозяйства, путем повторного использования шахтной воды и снизить солесодержание до 1,5 мг/л.

Список литературы:

1.Экологический паспорт шахты «Белозерская» производственного объединения «Добропольеуголь», 2006г.

© Сидоренко А.А., ДонНТУ, 2011

назад