Очистка сточных вод

Основными проблемами в области охраны водных ресурсов явля­ются: предотвращение понижения уровня подземных и грунтовых вод, их истощения и загрязнения, обезвоживания почв на прилегающих к шахтным и карьерным полям территориях; сокращение притоков воды в подземные и открытые горные выработки и выработанное простран­ство, уменьшение степени загрязнения дренажных, шахтных и карь­ерных вод; эффективная очистка дренажных, шахтных и карьерных вод от загрязнений и вредных примесей до экологически безопасных уровней, максимальное использование их на производственные нужды промышленных предприятий и в сельском хозяйстве.

Для предотвращения истощения запасов подземных вод при добыче угля разработан комплекс организационных, технологических и технических мероприятий, наиболее эффективными из которых являются при подземном способе добычи — ведение очистных работ с минимальным нарушением покрывающей толщи пород, применение полной или частичной закладки выработанного пространства, использование рациональных схем осушения в увязке с горными работами, применение специальных методов закрепления стенок горных выработок; при открытом способе добычи — преимущественное использование поверхностного способа осушения (водопонижающими скважинами) вместо подземного (дренажными выработками), сосредоточение поверхностного дренажа в прибортовых зонах разрезов, сооружение противофильтрационных завес и гидрозавес. Однако широкому использованию этих мероприятий препятствуют в большинстве случаев высокие затраты на их осуществление. В связи с этим актуальной задачей остается изыскание путей снижения их стоимости за счет разработки новых и совершенствования известных технологических приемов и технических средств.

Осуществление мероприятий по предотвращению истощения запасов подземных вод позволяет одновременно решать вторую задачу снижать поступление их в горные выработки, и следовательно, затраты на их сбор, выдачу на поверхность и очистку от загрязнений. С учетом конкретных гидрогеологических и горнотехнических условий угольных предприятий могут применяться и другие мероприятия, позволяющие сократить притоки и степень загрязнения шахтных и карьерных вод, в том числе более интенсивная отработка запасов угля на обособленных участках с последующей мокрой их консервацией, засыпка провалов, выравнивание поверхности земли и отвод поверхностных вод, разделение в шахте незагрязненных и загрязненных шахтных вод и раздельная откачка их на поверхность и др.

Горная отрасль – сброс в 3 раза превышает потребление, шахты – в 7 раз, разрезы – в 4,5 раза, чтобы этого не было нужно – осушение, дренаж, барраж (ограждение), водозащита (тампонирование, закладка).

Разнообразие состава и свойств сточных вод горнодобывающих предприятий предполагает применение следующих основных способов очистки:

1. Механический

2. Физико-химический

3. Химический

4. Биологический

5. Термический

Механическая очистка сточных карьерных вод

Механическая очистка используется для удаления из сточных вод нерастворимых взвешенных частиц, которые под. действием гравитационных сил и в зависимости от плотности выпадают в осадок или всплывают на поверхность.

По мере накопления осадок или взвесь удаляется.

К механической очистке относится:

1. Процеживание

2. Отсеивание

3. Фильтрование

4. Использование центрифуг и гидроциклонов.

Процеживание осуществляется с помощью решеток и сит различных конструкций, на которых улавливаются относительно крупные загрязнения Отстаивание – технологический процесс разделения жидкой грубодисперсной системы (суспензии, эмульсии) на составляющие ее фазы под действием силы тяжести. Эффективность отстаивания возрастает с увеличением разницы в плотностях разделяемых фаз и крупности частиц дисперсной фазы. Для повышения эффективности оседания используют коагулянты (сернокислый алюминий, сернокислое железо и флокулянты (полиакриломид), т.е. вещества способствующие образованию крупных агрегатных частиц.

Отстойники позволяют снизить износ насосного оборудования и трубопроводов, а так же уменьшить загрязнение поверхностных водотоков. Различают отстойники предварительной грубой очистки сточных вод (у насосных станций карьерного водоотлива) и окончательной очистки – пруды осветлители.

Для удаления осадка вдоль рабочих коридоров отстойника укладываются перфорированные трубы, из которых осадок выдавливается давлением воды и утилизируется.

Время прохождения частиц вдоль отстойника должно быть больше времени опускания частицы на дно отстойника. Поток воды ламинарный со скоростью 0,01 м/с, т.е. при Н=1,5-1,0 м L=(8-12)Н. Эффективность очистки отстаиванием 60 %. Очищенные отстаиванием карьерные воды используются на производственные нужды предприятия в т. ч. на тушение пожаров в отвалах, борьбы с пылью, мокрого обогащения и т.п.

Фильтрование. При очистке сточных вод используют быструю и медленную фильтрацию. Медленная фильтрация состоит из трех этапов.

На первом этапе с помощью грубых фильтров удаляются крупные частицы. Скорость фильтрации на первом этапе 1 м/ч.

На втором этапе префильтрами (песчаный фильтр) удаляются все примеси кроме коллоидов. Скорость фильтрации на втором этапе 0,5 м/ч.

На третьей стадии при скорости фильтрации 0,2 м/ч коллоиды коагулируют с помощью бактерий и удаляют.

Быстрая фильтрация происходит при скорости 20 м/ч. При такой фильтрации коагулянты подают в сточную воду до ее входа в фильтр. В зависимости от технических, технологических или экологических требований вода подвергается дальнейшему фильтрованию или очистке в гравитационном или центробежном поле для разделения твердой и жидкой фаз. В качестве таких аппаратов используются гидроциклоны и центрифуги, в которых вода, поданная под давленим 0,05…0,3 МПа, вращательно движется в цилиндрической части вместе с примесями. Частицы отжимаются к стенкам и по винтовой спирали поступают к сливу, а осветленная вода движется вверх по оси гидроциклона. Эффективность таких аппаратов 70–100 %.