Методы очистки сточных вод.

Для предотвращения загрязнения и засорения природных вод дренажные и сточные воды подвергаются очистке. Выбор метода очистки зависит от размера частиц, физико-химических свойств и концентрации загрязняющих веществ, расхода сточных вод и необходимой степени очистки. Во всех случаях очистки вод первой стадией ее является механическая очистка, предназначенная для удаления взвесей и дисперсно-коллоидных частиц. К группе способов механической или гидромеханической очистки относятся: процеживание, отстаивание (гравитационное и центробежное), фильтрование. При последующей, более глубокой очистке сточных вод применяются самостоятельно или в различных комбинациях следующие методы: физико-химические (флотация, абсорбция, ионообмен, дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация, кристаллизация, десорбция и др.), химические (нейтрализация, коагулирование и флокулирование, окисление и восстановление — реагентная очистка), электрохимические (электролиз), биологические, термические.

Как отмечают Н.С. Торочинников, А.И. Родианов и др., наиболее часто употребляются следующие методы очистки вод:

- для осаждения суспензированных и эмульгированных примесей, представленных грубодисперсными частицами, - отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование; при содержании в сточных водах мелкодисперсных и коллоидных частиц - коагуляция, флокуляция, электрические методы;

- для очистки от неорганических соединений — дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы;

- для очистки от органических соединений - регенерационные методы - экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен; реагентные методы; деструктивные методы - биологическое, жидкофазное, парофазное и электрохимическое окисление, озонирование, хлорирование;

- для очистки от газов и паров - отдувка, нагрев, реагентные методы;

- для уничтожения вредных веществ - термическое разложение.

На горных предприятиях для осветления сточных и дренажных вод наибольшее распространение получил способ отстаивания как один из наиболее экономичных и достаточно эффективных. Для этой цели организуются пруды отстойники, вместимость и размеры в плане которых определяются в зависимости от объема сточных вод, размера и концентрации осаждаемых частиц. Сточные воды обогатительных производств в виде пульпы подаются в хвостохранилище, где происходит осаждение основной части твердых частиц, а затем, уже в значительной степени осветленные, воды через сбросные колодцы поступают в пруды-отстойники. Серьезную проблему представляет очистка прудов- отстойников от шламов, их обезвоживание, обезвреживание, последующее складирование или утилизация. Решение этой проблемы в значительной степени зависит от характеристик минерального и механического составов шламов.

В отечественной и зарубежной горнодобывающей промышленности существует большое число примеров успешного использования различных методов очистки.

В Кузбассе для очистки шахтных вод, сбрасываемых в водоемы, широкое распространение получили открытые горизонтальные отстойники, облицованные бетоном (рис.9.1.). Поступающую в шахту воду собирают в колодце шахтного водоотлива, из которого она подается в отстойник и после осветления хлорируется хлоратором, затем проходит через контактный резервуар и сбрасывается в водоем. Для нейтрализации кислых рудничных вод обычно используют известковое молоко, щелочные воды подкисляют.

Эффективная очистка шахтных вод Кизеловского бассейна от солей железа достигается посредством сульфатре-дуцирующих бактерий.

Рис. 9.1. Схема очистки шахтных вод: 1 — колодец шахтного водоотлива; 2 — отстойник; 3 — хлоратор; 4 — контактный резервуар; 5—водоем. В США в настоящее время очистке подвергается около 50 % рудничных вод. Для нейтрализации кислых вод, как правило, используют известняк, гашеную и негашеную известь, каустическую соду и другие реагенты. Оборотное водоснабжение на обогатительных фабриках. Переход от «прямоточного» (река — предприятие — река) водоснабжения к замкнутому циклу, в котором однажды

взятая вода все время находилась бы в обороте (как, например, при охлаждении автомобильного мотора), — основное направление в охране водных ресурсов, предполагающее полное исключение попадания сточных вод в реки и водоемы.

Современными проектами обогатительных фабрик горных предприятий предусматривается достаточно высокий уровень оборотного водоснабжения (до 90—95 % и более).

Осуществление замкнутого водооборота в процессе обогащения определяется необходимостью получения при очистке требуемого качества воды, обеспечивающего стабильность технологического процесса обогащения. Свежая вода расходуется при этом только на восполнение неизбежных потерь.

На горных и металлургических предприятиях Канады основная часть воды находится в замкнутом технологическом цикле. Например, на руднике «Куппер Клифф» 75 % потребляемой воды очищают и возвращают для повторного использования.

Во многих случаях оборотные системы водоснабжения обогатительных фабрик пополняются рудничными и шахтными водами.

Важное значение имеет контроль состояния, режима и качества грунтовых, подземных и поверхностных вод, подвергающихся воздействию при разработке месторождений полезных ископаемых. Этот контроль осуществляется службами главного инженера горного предприятия и районнойсанэпидемстанцией.

Состояние грунтовых и подземных вод, параметры депрессионных воронок определяются гидрогеологической службой предприятия посредством режимных гидронаблюдательных скважин. По данным замеров уровней подземных вод в гидронаблюдательных скважинах прослеживается динамика формирования депрессионной воронки или, наоборот, повышение уровня грунтовых вод при их подпоре и прогнозируется изменение дебитов существующих водозаборов в районе месторождения. Изменение химизма (минерализации) подземных вод определяется путем отбора дренажных вод и вод из гидронаблюдательных скважин.

Полученные данные обрабатываются и документируются в виде планов гидроизогипс и гидроизопьез для каждого водоносного горизонта, фиксирующих положение депрессионных воронок по отношению к горным выработкам, таблиц изменения химического состава (минерализации) подземных вод, таблиц или графиков, иллюстрирующих динамику объемов дренирования.

Контроль качества поверхностных вод и эффективности работы очистных сооружений осуществляется санитарно-промышленной лабораторией предприятия, задачи и обязанности которой регламентируются Положением о санитарных лабораториях промышленных предприятий. Санитарно-промышленные лаборатории ведут наблюдения за количеством и качеством воды, поступающей на очистные сооружения, за технической и гигиенической эффективностью работы очистных сооружений, а также за состоянием и качеством вод, водоемов и водотоков в местах сброса сточных вод и в пунктах водопользования. Количество воды, поступающей на очистные сооружения и сбрасываемой, должно замеряться посредством водомеров или других устройств, регистрирующих расход воды за сутки. Для контроля качества очистки стоков и влияния их на поверхностные воды отбираются разовые пробы воды в водоподводящих и водоотводящих лотках. Периодичность отбора проб и перечень показателей, по которым анализируются эти пробы, согласовываются с местными санитарными органами и органами водного надзора. Регулярный и оперативный контроль качества сточных вод позволит также установить причины нарушений нормативов состава и концентраций веществ в сточных водах и выявить нарушения или недостатки в системе очистки и технологии переработки (обогащения) полезного ископаемого.

Снижение водоемкости горного производства. Перспективное направление в улучшении использования водных ресурсов — снижение водоемкости производства и расхода воды на единицу продукции с последующим переходом (там, где это возможно) на «сухое» производство. Существенное снижение расхода воды дает, например, использование обжига вместо флотационных методов обогащения.

Анализ различных вариантов схем (моделей деятельности) показывает, что рациональная деятельность горного предприятия по осушению и использованию природной воды с учетом требований ее охраны, а также охраны окружающей среды в целом может характеризоваться одним из трех элементов системы: 1) предприятие работает на откачиваемой воде по оборотной схеме; 2) предприятие из-за высокой водоемкости технологических процессов потребляет дополнительные объемы извне при полном использовании откачиваемой воды; 3) избытки откачиваемой воды передаются другим потребителям. Во всех указанных случаях исключается загрязнение природных вод.

Выбор рациональной схемы для конкретного горного предприятия должен основываться на предпроектной проработке каждого из выделенных элементов системы, экономической оценке целесообразности схемы с учетом водного баланса района и предприятия, затрат на осушение, очистку сбрасываемых вод, прибыли от их реализации, ущерба, наносимого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. Определяющими элементами системы горное предприятие — природная вода являются объем и свойства откачиваемых вод, которые, в свою очередь, определяются как гидрогеологическими условиями месторождения, так и принятой схемой осушения. При организации осушения месторождения полезных ископаемых с целью рационального использования и охраны природных вод должны предусматриваться: селективное

дренирование водоносных горизонтов, сооружение закрытых водоводов, раздельных водосборников и очистных сооружений для предотвращения смешивания вод различного качества и разной степени минерализации, их загрязнения и засорения, создания наилучших условий для их очистки. В комплексе с сооружениями по очистке дренажных или сточных вод должны быть предусмотрены системы обезвоживания, обезвреживания, удаления и складирования осажденных веществ. Осадок, а также извлеченные из растворов вещества и элементы должны максимально утилизироваться.

При выборе мероприятий по рациональному водопользованию горных предприятий целесообразно рассмотреть сокращение водопотребления, установление оптимальных норм водопотребления, возможность замены воды как рабочего агента в водоемких технологических процессах, в системах охлаждения, кондиционирования, гидротранспорта на воздух. Очень важно изучить возможность сооружения устройств для дифференцированной очистки дренажных и сточных вод на самом предприятии или, при их малых объемах производства, подключения к очистным сооружениям, обслуживающим группу однотипных предприятий, т.е. создание системы централизованной или кооперативной очистки сточных вод.

По мнению Б.И. Ласкорина, основная ошибка, которая традиционно допускается во всех отраслях промышленности, заключается в том, что вместо создания локальных схем очистки с утилизацией ценных компонентов и дифференцирования сточных вод совершается объединение их в один общий поток. Затем очистке подвергается суммарный объем отработанных вод всего предприятия по сложной многостадийной схеме. В настоящее время в ряде отраслей промышленности уже разработаны и частично реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой, что позволяет значительно снизить удельное водопотребление и в некоторых случаях полностью исключить сбросы вод в водоемы.