"Флотент Кемикалс Рус"
Узнать больше Свернуть
Развернуть

ООО "Флотент Кемикалс Рус" специализируется на рациональном подборе, разработке, производстве и поставке для своих клиентов качественных реагентов для водоподготовки, очистки сточных вод, металлургии (реагентов для горнодобывающей промышленности (редкоземельные и драгоценные металлы), обогащения угля и многого другого.

Подробнее Свернуть
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали

Образование шахтных вод угольных предприятий

31.10.2022

Среди современных экологических проблем Сибирского региона особое место занимает проблема предотвращения загрязнения поверхностных и подземных вод. Это связано с тем, что качество воды большинства водных объектов не отвечает действующим нормативным требованиям.

Образование шахтных вод угольных предприятий

В настоящее время река Обь, являющаяся источником хозяйственно-питьевого водоснабжения целого ряда городов и населённых пунктов и имеющая важное рыбохозяйственное значение, отнесена к категории загрязнённых, а её приток река Томь — к категории сильно загрязнённых.

Главная причина неудовлетворительного экологического состояния водных объектов заключается в сбросе в них со сточными водами большой массы загрязняющих веществ, что связано с отсутствием очистных сооружений, а также с перегруженностью и низкой эффективностью работы тех, что уже имеются. В загрязнении водных объектов существенна роль предприятий угольной промышленности.

Добыча угля подземным способом при существующих методах ведения горных работ не может производиться без откачки шахтных вод на поверхность. Шахтные воды образуются в результате вскрытия водоносных горизонтов подземными горными выработками в процессе ведения очистных и подготовительных работ и проникновения поверхностных вод в выработанное пространство.

Водообильность шахт определяется климатическими и гидрологическими условиями месторождения, глубиной разработки, схемой вскрытия и отработки шахтного поля, системой разработки, способом управления кровлей и другими горно-геологическими и горнотехническими факторами.

Притоки воды в шахты, в зависимости от этих факторов, изменяются в очень широких пределах — от 10 до 4000 м3/ч, а коэффициент водообильности — от 0,3 до 20 м3/т. По абсолютной величине водопритоков шахты Сибирского региона относятся к группе обводнённых и  весьма обводнённых.

Величина притоков воды на большинстве шахт не остаётся постоянной в течение года. Заметное увеличение притоков (до 1,5-2 раз) наблюдается в весенний период, что связано с таянием снега, и в период дождей. Превышение максимальных притоков над нормальными притоками тем больше, чем меньше глубина разработки и теснее связь подземных водоносных горизонтов с поверхностными водами.

Со сточными водами в водные объекты ежегодно поступают большие количества взвешенных веществ, нефтепродуктов, фенолов, тяжёлых металлов. Масса загрязняющих веществ, поступающих в водные объекты, значительно превышает самоочищающую способность последних.

Очистка угольных 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.

Отстаивание

Наибольшее распространение на предприятиях угольной промышленности получил способ отстаивания.

Безреагентное отстаивание продолжительностью до 6 ч. в горизонтальных секционных отстойниках небольшой ёмкости на большинстве угольных шахт обеспечивает очистку от взвешенных веществ в среднем до 50-200 мг/л, что недостаточно 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 трудоёмок.

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 ёмкости, 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

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

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 твёрдых или скоагулированных частиц к поверхности зёрен 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 путём 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 учётом 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.

Гидроциклоны

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 в несколько раз повышается их производительность, уменьшаются их размеры.

На горных предприятиях широко распространены напорные конические гидроциклоны. Загрязнённая вода подаётся 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. Осветлённая 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  учётом условий их образования и качественного состава, можно заключить, что на сегодняшний момент основные проблемы угольных предприятий по очистке шахтных вод остаются нерешёнными: существующие технологии следует охарактеризовать как недостаточно эффективные, к тому же они требуют больших эксплуатационных затрат.

В результате на большинстве имеющихся очистных сооружений 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, флотаторы из стеклопластика Flotomax.

А также блочно-модульные очистные сооружения серии Argel или Векса, которые уже внедрены на множестве крупных объектов по добыче и переработке угля. Эти технологии позволяют эффективно удалять различные загрязнения и «хвосты» благодаря многоступенчатой очистке стоков в различных модулях, что, по нашему мнению, является наиболее перспективной альтернативой традиционным методам очистки.

Текст: ГК «Аргель»


Группа компаний «Аргель»

www.vo-da.ru
E-mail: info@vo-da.ru
Тел: +7 (4852) 58-05-96
г. Ярославль, ул. Республиканская, д. 84, корпус 2


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №5, 2022
Еще по теме

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2022
Проект «Уголь России и Майнинг – 2022» глазами dprom.online. Обзор XXX Международной специализированной выставки в Новокузнецке: обзоры техники,...
MiningWorld Russia 2022
Обзор технических решений для добычи, обогащения и транспортировки полезных ископаемых, представленных на площадке МВЦ «Крокус Экспо» в Москве....
Рудник Урала
Главные события выставки «Рудник Урала» в рамках спецпроекта dprom.online. Полный обзор мероприятия: «живые» материалы об участниках и их решениях -...
В помощь шахтёру
Путеводитель по технике и технологиям, которые делают работу предприятий эффективной и безопасной.
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Подпишитесь на Телеграм-канал "Добывающая промышленность" Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.