Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Шахтные воды

Шахтные воды - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Шахтные воды

Cтраница 1

Шахтные воды загрязнены в основном взвешенными частицами пород и угля и сильно минерализованы. [1]

Шахтные воды не всегда классифицируют как условно чистые. Эти воды бывают иногда сильно кислыми. По требованию органов Государственного санитарного надзора шахтные воды подвергают дезинфекции, осветлению в отстойниках, иногда химической обработке. Последняя производится на специальных сооружениях для нейтрализации кислоты и очистки от меди, а также в хвостохранилищах избытком реагентов ( предусмотренных для этой цели), употребляемых для очистки сточных вод обогатительных фабрик. [2]

Шахтные воды обычно содержат агрессивные компоненты: растворенные соли и газы, механические взвеси, растительные и животные микроорганизмы. Количество отдельных компонентов в водах зависит от ряда факторов, в том числе от состава пород, в которых проходят эти воды, и от скорости их протекания. Чаще всего встречаются в подземных водах хлориды, сульфаты, карбонаты и бикарбонаты натрия, калия, железа, бария и других металлов. Во многих водах имеются сульфиды, соединения иода и брома. [3]

Шахтные воды являются разбавленными растворами натриевых и калиевых солей. По сравнению с отработанными растворами они не так богаты веществами, обусловливающими жесткость воды, но зато они содержат больше хлористых соединений. Поэтому шахтные воды имеют второстепенное значение. [6]

Шахтные воды, как правило, загрязненные рудной мелочью, пустой породой ( песок, глина), щепой от крепежного леса, различными твердыми включениями, фекалиями из санузлов. Концентрация грубодисперсных примесей в отдельных случаях достигает 2000 мг / л, из которых около 5 % составляет потеря при прокаливании, характеризующая содержание органических веществ. [7]

Шахтные воды в подземных выработках должны отводиться в водосборники по закрытым канавкам или по специальным трубопроводам и максимально использоваться в технологических процессах переработки руд. [8]

Активные шахтные воды и промышленные стоки гидрометаллургических заводов ( отработанные маточные растворы и др.), в зависимости от гидрогеологических особенностей месторождения, объема выработок и особенностей промышленного производства, представляют собой основной вид жидких отходов, образующихся в количестве 2 - 2 5 м3 на каждую тонну перерабатываемой руды со средними концентрациями У. [9]

Шахтные воды содержат также органические соединения, которые могут влиять на неорганическое окисление и, более того, метаболизироваться автотрофными организмами. [10]

Данные шахтные воды в общем не нужно подвергать какой-либо очистке, их можно сбрасывать в водоемы или использовать в технологическом процессе обогатительных фабрик. [11]

Шахтные воды каменноугольных разработок представляют собой подземные воды, количество и химический состав которых в зависимости от геологического характера залежи колеблются в широких пределах. Например, на 1 т добываемого каменного угля приходится 2 - Зм3 шахтной воды. Они характеризуются более или менее значительным содержанием солей отложений Цехштейна и хлоридов щелочных ( особенно натрия) и щелочноземельных металлов. Эти воды содержат также сернокислые соли, небольшое количество карбонатов, силикатов и других солей. [12]

Шахтные воды полиметаллических рудников, в которых добывают руды, содержащие цинк, свинец, медь и железо ( иногда в небольших количествах серебро и золото), по сое аву близки к сточным водам свинцово-цинковых месторождений. Их загрязненность также зависит от состава грунтовых вод и окружающих пород. [13]

Шахтные воды меднодобывающих рудников резко отличаются от шахтных вод полиметаллических или медно-никелевых. [14]

Шахтные воды меднодобывающих рудников и другие кислые воды, загрязненные катионами тяжелых металлов, необходимо нейтрализовать. [15]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Шахтные воды - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Шахтные воды

Cтраница 3

В технологических схемах предусмотрено, что условно чистые шахтные воды, в объеме до половины общешахтного водопритока, улавливают и через изолированные водоводы собирают в водосборники участкового или главного водоотливов. Загрязненные шахтные воды самотеком поступают на очистные сооружения участкового водоотлива, оборудованные наклонными тонкослойными модулями. Шлам из камер накопления осадка наклонных тонкослойных отстойников шламовым насосом типа НППС или гидроэлеваторами типа Г-6 перекачивают в шламоотстойник, оборудованный в специальной выработке. Загрязненные шахтные воды ш околоствольных выработок и зумпфов главного и вспомогательного стволов проходят очистку на устройствах, оборудованных перед водосборниками главного водоотлива. [31]

Все виды сточных вод ( так называемые шахтные воды) совместно отводят в пониженное место выработки и откачивают средствами шахтного водоотлива. [32]

Из сказанного выше следует, что в большинстве случаев шахтные воды относятся к группе условно чистых, которые можно сбрасывать в водоемы без какой-либо специальной очистки. Их-следует также использовать в технологическом процессе на гравитационных или флотационных обогатительных фабриках. [33]

С подобными растворами часто приходится сталкиваться в практике; примером могут служить шахтные воды, растворы катионовых фильтров водоочистки для питания теплоэлектроцентралей и котельных установок, а также различные ионные растворы в химических производствах. Поверхность оборудования и арматуры под воздействием таких растворов, содержащих серную и соляную кислоты, хлористый натрий, щелочи, глиноземы и другие компоненты, подвергается усиленной коррозии. Разрушение металла идет очень интенсивно, составляя до 1 мм в месяц, причем в одинаково сильной степени разрушаются как углеродистые стали, так и большинство цветных металлов. Для защиты металлических поверхностей оборудования и арматуры, соприкасающихся с агрессивными растворами, в последнее время стали широко применяться специальные покрытия химически стойкими лакокрасочными материалами. [34]

Что касается сточных вод каменноугольной и буроугольной добывающей промышленности, то в настоящем разделе рассматриваются только шахтные воды, включая воды от гидроразмывок и сточные воды террикоников с пустой породой. [35]

Какого-либо заметного загрязнения водоемов солями тяжелых металлов за счет шахтных вод или сточных вод гравитационных обогатительных фабрик не наблюдалось бы, исключая кислые шахтные воды медных рудников, загрязненные катионами меди и железа. [36]

Масштабы загрязнения водной среды при горно-разведочных работах, как правило, незначительны, основным загрязнителем поверхностных водоемов ( водотоков) являются при этом шахтные воды, выдаваемые из подземных горных выработок. Шахтные воды характеризуются повышенной минерализацией и содержат нерастворимые минеральные примеси. В тех случаях, когда приток подземных вод в горные выработки достаточно большой, а размеры поверхностных водоемов, в которые они сбрасываются непосредственно или в конечном счете инфильтруются, относительно небольшие, качественные изменения воды в этих водоемах могут быть существенными. Фильтруясь через почвенный слой, выдаваемые на поверхность шахтные воды могут являться причиной загрязнения грунтовых вод. Разведочные штольни в ряде случаев становятся долговременными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод даже после завершения геологоразведочных работ. [37]

Чтобы избежать кристаллизации солей, в отдельных случаях, оказалась целесообразной организация раздельных впусков сточных вод. В особенности это имеет значение в том случае, когда шахтные воды содержат много хлористого кальция, который при взаимодействии с другими сточными водами, богатыми сульфатами, образует гипс. [38]

Нужно также отметить, что минеральные соединения, содержащиеся часто в больших концентрациях в промышленных сточных водах ( стоки заводов основной химии, содовых, нефтепромышленности, некоторые шахтные воды), способны привести к засолению - воды водоемов. [39]

Сточными называются воды, использованные в быту, на промышленных предприятиях и загрязненные при использовании, а также воды, стекающие с территории населенных мест и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков, К сточным следует отнести буровые воды нефтяных промыслов, а также рудничные и шахтные воды. [41]

Источниками образования шахтных вод являются подземные горизонты, поверхностные воды, атмосферные осадки и воды, скопившиеся в затопленных горных выработках, а также-воды, попадающие в шахты в процессе добычи полезных ископаемых. Шахтные воды подразделяются на два типа: кислые - ( железосодержащие) и высокоминерализованные. [43]

Источниками образования шахтных вод являются подземные водоносные горизонты, поверхностные воды, атмосферные осадки и воды, скопившиеся в затопленных горных выработках, а также воды, попадающие в шахты в процессе добычи угля. Шахтные воды подразделяются на два вида: кислые ( железосодержащие) и высокоминерализованные. [44]

Шахтные воды по агрессивности приравниваются к морской воде. [45]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Способы очистки шахтных вод

Содержание

1. Образование шахтных вод 2. Способы очистки шахтных вод

Часть 2 из 2 26 июля 2017 г

Способы очистки шахтных вод

Основными способами очистки шахтных вод являются отстаивание, осветление в слое взвешенного осадка, фильтрование, а также удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил.

Отстаивание применяется как без обработки воды реагентами (безреагентное отстаивание), так и с предварительной обработкой коагулянтами и флокулянтами, фильтрование – преимущественно с применением реагентов, а осветление в слое взвешенного осадка – только с обработкой воды реагентами.

В качестве сооружений для реализации этих способов нашли практическое применение горизонтальные (железобетонные и земляные), вертикальные и тонкослойные отстойники, пруды-отстойники, осветлители со взвешенным слоем осадка, искусственные фильтрующие массивы, скорые напорные и открытые однослойные и двухслойные фильтры, фильтры с восходящим потоком очищаемой воды (контактные осветлители), гидроциклоны.

Наибольшее распространение на предприятиях угольной промышленности получил способ отстаивания.

Безреагентное отстаивание продолжительностью до 6 ч. в горизонтальных секционных отстойниках небольшой емкости на большинстве угольных шахт обеспечивает очистку от взвешенных веществ в среднем до 50-200 мг/л, что не достаточно для сброса в водные объекты и подачи на фильтры доочистки. Образующийся при этом осадок обладает сравнительно высокой плотностью и плохо удаляется гидравлическим способом, а применяемый в большинстве случаев на практике способ удаления осадка путем его гидроразмыва и перекачки шламовыми насосами в илонакопители или иловые площадки нетехнологичен, особенно в зимних условиях, и весьма трудоемок. Поэтому очистка отстойников от осадка производится обычно один раз в год в летний период, что приводит к переполнению его осадком и неэффективной работе в течение длительного периода времени.

Безреагентное отстаивание в бетонированных и земляных отстойниках большей емкости, рассчитанных на 6-24 ч., обеспечивает более высокую эффективность, однако во многих случаях качество очищенной воды также не удовлетворяет предъявляемым требованиям. В целом они, хотя и в меньшей степени, обладают теми же недостатками, что и горизонтальные секционные отстойники.

Пруды-отстойники являются наиболее эффективными сооружениями по безреагентному отстаиванию шахтных вод и позволяют при оптимальных параметрах снизить содержание взвешенных веществ до величин, не превышающих 30-50 мг/л. Повышение эффективности очистки достигается при последовательной работе 2-3 прудов-отстойников. При невысоких требованиях к качеству воды, подлежащей к сбросу в водные объекты, и небольшом содержании тонкодисперсных частиц в исходной воде эти сооружения могут успешно использоваться в качестве самостоятельного способа очистки, а в остальных случаях – в качестве первой ступени очистки перед фильтрованием. Пруды-отстойники должны рассчитываться на длительное накопление осадка в течение не менее 10 лет.

Вертикальные и тонкослойные отстойники рассчитаны на работу, как правило, с предварительной обработкой шахтных вод реагентами и удалением осадка под гидростатическим давлением без выключения их из работы. Из этих двух типов сооружений более компактны, эффективны и удобны в эксплуатации тонкослойные отстойники, обеспечивающие при этом максимальную удельную нагрузку на поверхность для сооружений отстойного типа.

Осветление в слое взвешенного осадка является весьма эффективным способом очистки шахтных вод и может осуществляться в аппаратах различного типа. Однако на предприятиях угольной промышленности преимущественное применение получили осветлители коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем.

Работа осветлителей основана на явлении контактной коагуляции, которая происходит при прохождении очищаемой воды, подвергшейся реагентной обработке, через слой взвешенного осадка, находящийся в динамическом равновесии благодаря равенству скорости восходящего потока и средней скорости осаждения скоагулированных частиц. Необходимым условием эффективной работы осветлителей служит сохранение постоянства расхода и температуры очищаемой воды. Верхний предел содержания взвешенных веществ, поступающих на очистку шахтных вод не ограничен, а нижний предел составляет 150 мг/л, содержание взвешенных веществ в очищенной воде не превышает 10-15 мг/л. В связи с этим, данный способ может применяться как для одноступенчатой очистки шахтных вод, так и в качестве первой ступени очистки перед фильтрованием.

Фильтрование, в отличие от отстаивания и осветления в слое взвешенного осадка, является методом тонкой (глубокой) очистки воды и осуществляется пропусканием воды через зернистые или пористые материалы. Осветление воды при фильтровании происходит в результате действия двух противоположных процессов: адгезии твердых или скоагулированных частиц к поверхности зерен фильтрующей загрузки и отрыва, ранее задержанных частиц и переноса их гидродинамическим потоком жидкости в следующие по ходу потока слои фильтрующего материала.

Отличительная особенность способа фильтрования заключается в высокой чувствительности его к содержанию взвешенных веществ в исходной воде. С повышением исходного содержания взвешенных веществ эффективность очистки и длительность цикла фильтрования резко снижается, существенно возрастает расход воды на промывку фильтров. В связи с этим предельное значение концентрации взвешенных веществ в исходной воде ограничено для скорых открытых однослойных зернистых фильтров 30 мг/л, для скорых напорных и открытых двухслойных фильтров 50 мг/л и для контактных осветлителей 150 мг/л .

Из механизма процесса фильтрования следует также, что его эффективность может быть повышена путем реагентной обработки поступающей на очистку воды. Способность коагулянтов и флокулянтов к образованию хлопьев, увеличению их плотности, прочности и сил адгезии позволяет оптимизировать процесс фильтрования и добиваться максимальной его эффективности. Таким образом, с учетом особенностей способа фильтрования, целесообразной областью его применения следует считать одноступенчатую очистку шахтных вод с небольшим исходным содержанием взвешенных веществ или вторую ступень очистки после отстаивания и осветления в слое взвешенного осадка.

Прогрессивным направлением в технологии очистки сточных вод угольных предприятий является удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил. Силы, действующие на выделяемые частицы в центробежных устройствах, больше сил тяжести, действующих в отстойниках. Вследствие этого повышается в несколько раз их производительность, уменьшаются их размеры. На горных предприятиях широко распространены напорные конические гидроциклоны. Загрязненная вода подается под давлением 0,05-0,3 МПа внутрь гидроциклона, поступает в цилиндрическую часть и вращательно движется в ней вместе с примесями. Крупные примеси отжимаются возникающей центробежной силой к стенкам и вместе с жидкостью по винтовой спирали поступают к сливу. Осветленная вода движется вверх по оси гидроциклона. Эффективность очистки в гидроциклонах составляет в среднем 70-80 %.

Выводы

Таким образом, при исследовании сложившейся ситуации в области очистки шахтных вод на угольных предприятиях Сибирского региона, с учетом условий их образования и качественного состава, можно заключить, что на сегодняшний момент основные проблемы угольных предприятий по очистке шахтных вод остаются не решенными: кроме низкой эффективности существующих технологий, они требуют больших эксплуатационных затрат.

При анализе применяемого оборудования для очистки шахтных вод, выявлены его недостатки, а следствием этого является то, что эффективность очистки шахтных вод на большинстве имеющихся очистных сооружениях недостаточна и очищенная вода по своим качественным показателям не удовлетворяет нормативным требованиям на сброс.

Поэтому возникает необходимость разработки и внедрения новых эффективных способов и технологических схем очистки шахтных вод с заменой устаревшего оборудования на современное, например, флотационное, которое, по нашему мнению, будет являться наиболее перспективным.

Литература

Харионовский А.А. Комплексная очистка шахтных и карьерных вод от техногенных загрязнений. Шахты: Издательство ЮРО АГН. 2000. 238 с.
Пилипенко А.Т. и др. Комплексная переработка шахтных вод. Под ред. А.Т. Пилипенко. К.: Техника. 1985. 183 с.
Красавин А.П. Защита окружающей среды в угольной промышленности. М.: Недра. 1991. 221 с.
Технологические схемы очистки от взвешенных веществ и обеззараживание шахтных вод. Каталог. М.: ЦНИЭИуголь. 1985.
Меркулов В.А. Охрана природы на угольных шахтах. М.: Недра. 1981. 184 с.
Харионовский А.А., Золотухин И.А. Оценка способов повышения работы горизонтальных отстойников // Охрана окружающей природной среды. М.: ИГД. 1978. С. 14-20.
Парахонский Э.В. Охрана водных ресурсов на шахтах и разрезах. М.: Недра. 1992. 191 с.
Гайдук Р.Д., Ижболдина В.И. Результаты промышленных испытаний метода осветления шахтных вод Печерского бассейна в восходящем потоке во взвешенном слое осадка. – В кн.: Очистка шахтных вод. М.: ИГД им. Скочинского. 1974.
Кургаев Е.Ф. Осветлители воды. М.: Стройиздат. 1977. 192 с.
Монгайт И.Л., Текиниди К.Д., Николадзе Г.И. Очистка шахтных вод. М.: Недра. 1978. 173 с.
Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод предприятий угольной промышленности. М.: Недра. 1981. 269 с.
Ярошевская Н.В. Обоснование целесообразности фильтрования в направлении убывающей крупности зерен загрузки при очистке воды. – Деп. в ВИНИТИ, № 674. 10 с.
Ярошевская Н.В., Андриевская М.Д., Сотскова Т.З. Анализ влияния различных факторов на эффективность работы водоочистных фильтров // Химия и технология воды. 1993. Т. 15. № 4. С. 294-303.
Контактные осветлители для очистки воды / Под ред. Д.И. Минца. М.: Изд-во Минкоммунхоза РСФСР. 1955. 172 с.
Швецов М.Н. Технические решения проблем охраны водных ресурсов в горнодобывающей промышленности юга Дальнего Востока: Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. техн. наук. – Хабаровск. 1999.

www.vo-da.ru

Шахтные воды - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Шахтные воды

Cтраница 2

Морские и шахтные воды характеризуются очень большой жесткостью и высоким общим солесодержанием. [16]

Шахтные воды месторождений сурьмяных руд, состав которых приведен в табл. 5, можно отнести к чистым, так как наибольшие концентрации катионов свинца требуют разбавления всего в 2 раза для достижения предельно допустимой концентрации его в воде водоемов. [17]

Все шахтные воды сильно окрашены: цвет их зависит от характера пород, частицы которых уносятся водой. [18]

Некоторые шахтные воды имеют кислую реакцию и загрязнены катионами меди. Для их очистки используют метод цементации, заключающийся в извлечении меди из кислой среды железным скрапом. Для замещения катионов меди в растворе катионами железа теоретически по реакции требуется на 100 частей меди 88 2 части железа. Практически на каждые 100 частей меди следует загружать не менее 200 частей железа. Время контакта принимают равным 20 мин, реакция среды должна быть кислая. Для лучшего отделения пленки металлической меди от железа скрап необходимо периодически перемешивать и по мере растворения дополнять свежим. [19]

Сливаемые шахтные воды сильно загрязняют поверхность и грунтовые воды, не позволяя использовать почву в традиционных для данного района направлениях. Наиболее распространенными загрязняющими веществами рудничных вод считаются хлористые соединения и свободная серная кислота, которой часто сопутствуют растворимые соли, главным образом сульфаты железа, меди, цинка, марганца, никеля и др. По хлористым и сернистым соединениям, а также содержанию Са, Mg, Na, К рудничные воды превосходят техническую воду в 5 - 15 раз, что исключает возможность их использования без предварительной очистки и нейтрализации даже в технологических целях. Особую опасность представляют тяжелые металлы. [20]

При пожарах шахтные воды, попадая в водный бассейн, загрязняют его токсичными продуктами горения угля: фенолами, крезолами, нафтенами, аммиаком, сероводородом, полициклическими ароматическими углеводородами, микроэлементами. [21]

Таким образом, загрязненные шахтные воды в данном случае являются источником вторичного загрязнения поверхностных вод, что в результате создает круговорот фтора в системе подземные - поверхностные воды. [22]

Основным источником радоновыделения являются шахтные воды. Радоновый дебит отдельных источников может составлять 3 7 - 10А 5 Бк / с, или 10 мКи / с. При этом свыше 80 % всех подземных вод выходит в выработки, как правило, через скважины и шпуры бурения. Доля капежа и фильтрации по трещинам невелика. При этом радон, растворенный в шахтной воде, в первые же секунды по выходе на обнажение сразу переходит в воздух горной выработки. [23]

В зависимости от состава шахтные воды подвергаются или только отстаиванию, или механо-химической очистке, включающей их нейтрализацию. Расчетная скорость движения жидкости в отстойнике обычно не превышает 5 мм / сек. [24]

Кроме того, образуются шахтные воды за счет дренажа, собирающего подпочвенные воды. [25]

Как можно видеть, шахтные воды бесцветны или в отдельных случаях желтоватые, без запаха, достаточно прозрачные, содержат до 300 мг / л грубодисперсных примесей, рН их находится в пределах от 3 до 7, сухой остаток общий достигает 2000 мг / л, главным образом, за счет солей жесткости ( кальция, магния), а также хлоридов и сульфатов. [26]

Практика показывает, что шахтные воды могут быть с успехом использованы в сельском хозяйстве. Из шахт украинского Донбасса ежегодно откачивается свыше 500 млн. м3 воды, которой можно оросить свыше 100 тыс. га земли. Кроме того, при контролируемом использовании шахтных вод решается проблема охраны водных источников от загрязнения, а почв от засыхания. [27]

Для пылепо-давления целесообразно использовать очищенные шахтные воды. [28]

Для орошения успешно используются сильно минерализированные шахтные воды в Луганской и Донецкой областях. [29]

Результаты этих исследований показали, что шахтные воды, содержащие до 200 мг / л сероводорода и 15 г / л минеральных солей, могут быть полностью очищены от сероводорода биохимическим методом. [30]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru