Влияние предприятий горной промышленности на состояние гидросферы

Вскрытие и эксплуатация угольных месторождений связана с непрерывной откачкой воды, попадающей в горные выработки.

Все сточные воды горной промышленности можно разделить на:

1. попутно-забираемые шахтные, карьерные, дренажные;

2. производственно-технологические, технологические, охлаждающие, промывочно-обеспыливаюшие;

3. поверхностные: дождевые, талые, поливочно-моечные;

4. хозяйственно-бытовые: банно-прачечные, моечные, фекальные.

Шахтные воды образуются в результате фильтрации подземных и поверхностных вод в подземные горные выработки. Проходя горные выработки вода подвергается загрязнению. Такая вода не может быть сброшена в водоемы без очистки и использована для технического вида снабжения без соответствующей обработки.

Карьерные воды образуются за счет поверхностных и подземных вод. Попав в горные выработки, они загрязняется и должна быть очищена перед сбросом в водоем.

Дренажные воды формируются из поверхностных и подземных вод и откачиваются на поверхность через дренажные горные выработки или сооружения с целью осушения шахтных или карьерных полей. Дренажные воды не имеют контакта с загрязняющими их объектами горного производства и поэтому могут быть использованы в хозяйственно-техническом водоснабжении, как с очисткой, так и без нее.

Технологические воды являются рабочей средой в технологическом процессе. К ним относятся: мокрое обогащение углей и сланцев, гидродобычу, гидротранспорт, гидрозолоудаление. Эти воды сильно загрязнены и требуют очистки.

Охлаждающие воды образуются при охлаждении машин и аппаратов (компрессоров, кондиционеров, дегазационных установок), а также деталей машин при термообработке. Эти воды в основном имеют так называемое тепловое загрязнение. Они нуждаются в охлаждении и могут быть использованы в технологическом процессе.

Промывочно-обеспыливающие воды образуются в результате продувки котлоагрегатов, промывки деталей и узлов машин при ремонтных работах, а также для борьбы с пылью на предприятиях. Эти воды сильно загрязнены и нуждаются в очистке.

Дождевые воды создаются атмосферными осадками, стекающими с территории промышленных площадок. Загрязнены и нуждаются в очистке.

Поливочно-моечные стоки образуются за счет полива территории с целью ее обеспыливания, санитарной уборки, орошении трав и др. зеленых насаждений. Загрязнены, нужна очистка.

Банно-прачечные воды образуются при работе душевых, а также после стирки спецодежды.

Фекальные стоки образуются при работе санузлов. Нуждаются в очистке.

Моечные воды образуются при санитарной уборке производственных помещений и нуждаются в очистке.

Все сточные воды по степени минерализации (г/дм³) делятся на:

- пресные – до 1 г/дм³;

- слабосолоноватые – от 1 до 3;

- солоноватые – от 3 до 5;

- сильносолоноватые – от 5 до 10;

- соленые – от 10 до 25;

- сильносоленые – от 25 до 50;

- рассолы – более 50.

Состав и свойства шахтных вод зависят от множества факторов:

- состав и свойства подземных вод, питающих горны выработки;

- состав и свойства вмещающих горных пород;

- свойства угольных пластов;

- горно-геологические и горнотехнические условия, средства механизации выемки угля и проходки подготовительных выработок;

- вспомогательные – климат, рельеф местности, растительность и др.

Шахтные воды обычно не имеют запаха, иногда имеют затхлый неприятный запах из-за растворенного в воде сероводорода или разлагающихся органических веществ. Температура воды в зависимости от географического расположения шахт, глубины разработки колеблется в пределах 6–24 °С. Цвет воде придают растворенные и взвешенные вещества. Например, железистые соединения придают воде бурую окраску, если же твердая фаза представлена дисперсными частицами угля – шахтные воды имеют черный цвет. При значительном количестве породных включений цвет воды становится серым. Желтовато-серый оттенок воды – это наличие в ней глинистых частиц.

Загрязнения шахтных вод делятся на минеральные, органические и бактериальные.

Минеральные нерастворимые загрязнения в шахтных водах представлены в виде грубодисперсных взвесей с размером частиц 100 мкм (1 мкм = 10^-6 м), а также суспензий и коллоидных взвесей с размерами частиц, соответственно, от 100 до 0,1 и от 0,1 до 0,001 мкм. Взвешенные вещества представлены угольными и породными частицами, состав которых соответствует составу добываемого угля и вмещающих пород.

Размер частиц, мкм	Содержание частиц, %
Более 50	7-18
10-50	22-77
5-10	15-35
Менее 5	17-53

Частицы крупностью:

- более 50 мкм могут быть уловлены в отстойниках без добавки реагентов;

- 10-50 мкм - в отстойниках добавкой реагентов;

- 5-10 мкм – в фильтрах без добавки реагентов;

- менее 5 мкм – в фильтрах с добавкой реагентов.

Бассейн	Минерализация, мг/дм3
Донецкий	300-35000
Западный Донбасс	15000-50000 и более
Львовско-Волынский	700-6500

Солоноватые воды перед сбросом в водоемы должны быть опреснены.

1. шахтные воды с минерализацией 1 - 3 г/дм³ (1000 – 3000 мг/дм³) целесообразно опреснять ионообменным методом;

2. шахтные воды с минерализацией 3 – 5 г/дм³ – с использованием мембранных методов;

3. свыше 5 г/дм³ – термические методы опреснения.

Наличие высокой концентрации солей в шахтных водах, сбрасываемых в водоемы, приводит к засолению водоемов, ухудшению качества воды и делает ее непригодной для хозяйственно-питьевых и промышленных целей.

Использование таких вод в сельском хозяйстве приводит к засаливанию почв и непригодно для выращивания с/х культур.

Загрязнение шахтных вод соединениями азота (азот аммонийный, нитритный и нитратный) указывает на то, что произошло загрязнение продуктами растительного или животного происхождения. Высокие концентрации азота аммонийного говорят о свежем загрязнении, а высокие концентрации нитратного иона говорят о давнем загрязнении.

Органические загрязнения представлены частицами чистого угля, минеральными маслами, применяемыми для смазки машин и механизмов, продуктами жизнедеятельности живых организмов, разложения древесины, основной составной части которых является углерод.

Степень загрязнения шахтных вод органическими веществами определяется по показателям ХПК, БПК и окисляемостью.

ХПК – химическая потребность в кислороде – определяется по количеству кислорода необходимого для окисления всех загрязняющих веществ в воде с помощью различных химических веществ.

БПК – биохимическая потребность в кислороде – определяется по количеству кислорода, который необходим для окисления органических веществ кислородом, растворенным в воде, в присутствии микроорганизмов.

Окисляемость – это количество кислорода, которое затрачивается на окисление органических веществ в воде.

Бактериальное загрязнение шахтных вод обусловлено наличием в них большого количества микроорганизмов, что является следствием попадания в воду продуктов гниения древесины и отмерших организмов.

Степень загрязнения шахтных вод микрооорганизмами определяется по:

- коли-титру (мл) – количество воды, в котором обнаруживается одна кишечная палочка;

- коли-индекс – количество кишечных палочек, находящихся в 1 л исследуемой воды;

- микробным числом – общим количеством микробов в 1 мл воды.

По степени бактериальной загрязненности воды делят на 5 видов:

Вода	Коли-индекс	Коли-титр, мл
Сильнозагрязненная	Более 10000	0,1
Загрязненная	1000	1
Слабозагрязненная	100	10
Удовлетворительная	10	100
Хорошая	Менее 3	333