Возможные технические решения очистки шахтных вод от взвешенных веществ

Взвешенные вещества являются наиболее характерным загрязняющим компонентом шахтных вод и представлены частицами угля и породы различной крупности (от 30 % до 80 % их общей массы приходится на угольные частицы и от 20 % до 70 % – на породные). Содержание взвешенных веществ изменяется в широком диапазоне по отдельным шахтам, а на каждой шахте – в течение периода непрерывной работы насосов главного водоотлива (сутки и год). Дисперсный состав взвешенных веществ также изменяется по шахтам в широких пределах и не остается постоянным для одной и той же шахты. Основная масса взвешенных веществ в шахтных водах, откачиваемых на поверхность, представлена частицами размером менее 50 мк. Количество частиц размером менее 5мк также значительно и достигает 50–70 % от их общей массы, что усложняет осветление шахтных вод.

Основными способами очистки шахтных вод от взвешенных веществ являются отстаивание и фильтрование. Безреагентное отстаивание и отстаивание с предварительной реагентной обработкой обычно применяется для удаления из воды основной массы взвешенных веществ перед фильтрованием. Фильтрование применяется как самостоятельный способ для глубокой очистки (до 0–10 мг/л) шахтных вод с небольшим исходным содержанием взвешенных веществ (до 50–150 мг/л) или после предварительной их очистки методом отстаивания. При содержании взвешенных веществ в исходной воде, близком к верхним пределам и необходимости получения фильтрата высокого качества фильтрование производится с применением реагентной обработки. Различие в исходной концентрации, дисперсном и вещественном составе, способности к коагуляции под влиянием различных бассейнов, месторождений, районов и даже отдельных шахт в пределах одного района не дает возможность рекомендовать единую универсальную технологическую схему, которая во всех случаях обеспечивала бы необходимую степень очистки и была бы наиболее экономичной. В связи с этим разработаны и применяются на практике различные технологические схемы очистки шахтных вод от взвешенных веществ.

В зависимости от числа ступеней очистки все схемы могут быть разделены на две группы: одноступенчатые, основанные только на отстаивании или фильтровании; двухступенчатые, основанные на отстаивании с применением или без применения реагентов и фильтровании.

Каждая технологическая схема является эффективной и экономичной только в определенных условиях применения, при определенном качественном составе и свойствах исходной шахтной воды. Однако более универсальны и имеют широкую область применения двухступенчатые схемы очистки.

Выбор региональной технологической схемы очистки для конкретной шахты или группы шахт может осуществляться только на основании полных и надежных исходных данных, которые включают качественную и количественную характеристики подлежащих очистке шахтных вод; требования к качеству шахтной воды для использования на производственные нужды и сброса в водоем; результаты исследования технологических свойств шахтных вод и осадка.

Техническим решениям осветления шахтных вод в наземных условиях присущи крупные недостатки: сложность технологических схем и конструктивных узлов очистных сооружений; необходимость использования в процессах очистки дефицитных и дорогостоящих химических реагентов, кварцевого песка и других материалов; высокая стоимость очистных сооружений; недостаточная гибкость их реагирования на изменяющиеся условия поступления загрязненных шахтных вод на вход очистных сооружений; отторжение значительных земельных площадей под очистные сооружения. Поэтому необходимо как усовершенствование известных, так и разработка новых методов и технологических схем осветления шахтных вод. Одним из таких новых подходов является осуществление комплекса профилактических и водоочистных мероприятий в подземных горных выработках. Целесообразность такого подхода обоснована ДонНТУ, а технологические варианты его реализации разработаны совместно с Южгипрошахт с использованием малогабаритных наклонных тонкослойных отстойников.