Улучшение качества и уменьшение количества сточных вод

Мероприятия по снижению отрицательных последствий, связанных с выдачей загрязненных сточных вод из разведочных скважин и выработок, делятся на профилактические и радикальные.

Профилактические меры направлены на уменьшение притоков в выработки путем организации заградительного дренажа с использованием систем водопоглощающих и водопонижающих скважин; устройства противофильтрационных завес, представляющих собой водонепроницаемые или слабопроницаемые ограждения, которые устанавливаются вокруг объекта по всей глубине до водоупорных горизонтов. Сокращение водопритоков в горные выработки подразумевает также предотвращение проникновения поверхностных вод в подземные горные выработки.

Радикальные меры заключаются в очистке сточных вод и максимальном их использовании в замкнутом цикле горно-обогатительного производства.

Рассмотрим процессы и технические средства улучшения качества сточных вод горных предприятий.

Осветление воды достигается путем отстаивания и фильтрования. Осаждение взвешенных грубодисперсных минеральных частиц начинается при определенной скорости потока жидкости, но наиболее интенсивно осветление осуществляется в неподвижном потоке. Осветление вод осуществляется в водоотстойниках различной конструкции, относительно небольших котлованах в подземных горных выработках и своеобразных прудах с расчетом пребывания в них воды в течение 7-12 суток. Строят пруды на непригодных земельных участках, перегораживая овраги плотинами. В результате действия солнечной радиации, жизнедеятельности животного и растительного мира, разбавления вод атмосферными осадками сточные воды в них самоочищаются.

Для удаления грубодисперсных частиц в качестве фильтрующего материала широко используются кварцевый песок, коксовая мелочь, дробленый гравий и др.

Мелкодисперсные и коллоидные частицы, содержащиеся в воде, медленно или совершенно не осаждаются даже в неподвижном потоке и не задерживаются в фильтрах. Поэтому для осветления в воду добавляют в небольших количествах коагулянты или флокулянты. К наиболее употребляемым коагулянтам относятся гидросульфаты алюминия и железа, хлорид железа, железный купорос, отходы металлургического производства, содержащие в значительных количествах соли алюминия и железа; флокулянтами служат высокомолекулярные растворимые в воде вещества ‑ активная кремниевая кислота, вещества, получаемые из растительного сырья (крахмал, целлюлоза), синтетические органические полимеры (полиакриламид) и др.

Кислые шахтные воды, содержащие свободную минеральную кислоту (чаще всего серную), в процесс очистки нейтрализуются различными реагентами. Наиболее часто употребляют гидроксид кальция (гашеная известь), известняки, доломит, магнезит, мел.

Шахтные воды, содержащие повышенное количество солей, опресняются с помощью методов дистилляции и электродиализа. Однако до настоящего времени опреснение шахтных вод не выходит за рамки экспериментальных исследований.

Обеззараживание шахтных вод осуществляется при воздействии на бактериально загрязненную воду сильных окислителей, в качестве которых обычно применяют хлор, хлорную известь, гипохлорит натрия.

 

Хлорирование отличается доступностью реагентов, надежностью их действия, сравнительно небольшими расходами. Обеззараживающее действие хлора описывается следующими реакциями:

Cl₂ + H₂O = HOCl + HCl

HOCl = H⁺ + OCl^-

HOCl = HCl + O

Таким образом, при хлорировании воды обезвреживание сточных вод происходит в результате действия хлора, хлорноватистой кислоты, гипохлорит-иона и атомарного кислорода. Но этот способ имеет ряд недостатков: токсичность хлора, ухудшение органолептических свойств воды, недейственность хлора на спорообразующие бактерии, возможность образования хлорсодержащих органических соединений.

 

Недостатков метода хлорирования лишен метод обеззараживания с помощью бактерицидных лучей аргоно-ртутных ламп или ртутно-кварцевых ламп, которые устанавливают над водой или погружают в нее. Способ применим при концентрации взвесей менее 3 мг/л. В последнее время все более часто применяют озонирование.

Очистку шахтных вод осуществляют как в подземных выработках, так и на поверхности. В подземных условиях целесообразно использовать гидроциклоны. Высокая производительность, простота конструкции, небольшие габариты и стоимость обеспечивают эффективность их применения для первичной очистки шахтных вод.

При открытой разработке месторождений мероприятия по улучшению качества карьерных вод аналогичны изложенным, но характеризуются крупномасштабностью.

Породные отвалы, расположенные на земельных отводах карьеров и шахт, при таянии снегов или дождях становятся, как уже упоминалось, источниками загрязнения поверхностных и подземных (преимущественно грунтовых) вод. Атмосферная вода, попадая на отвал и стекая с его боковых поверхностей, загрязняется вследствие эрозии пород, а при фильтрации через породную толщу в большей или меньшей степени минерализуется.

Снижение интенсивности эрозийных процессов может быть достигнуто за счет выбора определенного соотношения между высотой отвала и углами его откосов, определяющих скорость стекающей с отвала воды. Снижение инфильтрации минерализованных вод в почвы достигается путем перекрытия основания отвалов (до отсыпки пород) слоем глины мощностью 1-1, 5 м. Скапливающиеся у основания отвалов воды при значительном их загрязнении целесообразно с помощью мелиоративных сооружений формировать в централизованный сток и направлять в очистные устройства, в частности
водоотстойники.