Проблемы охраны водной среды в горном деле (стр. 11 из 13)

Биохимическую потребность в кислороде (БПК) шахтных вод оценивают количеством кислорода, расходуемым на окисление не-ч стойких органических веществ в течение пяти (

) и двадцати ( ) суток. Биохимическая потребность в кислороде значително изменяется даже в пределах одного бассейна.

Наличие азотнокислых солей в шахтных водах свидетельствует о загрязнении их продуктами распада животного и растительного происхождения. Нитраты и аммиак в шахтных водах содержатся в небольших количествах.

Бактериальное загрязнение шахтных вод вызвано попаданием в них фекальных вод и продуктов гниения древесины и живых организмов. Последние создают благоприятную среду для развития патогенных бактерий, которые возбуждают различные желудочно-кишечные заболевания (брюшной тиф, дизентерию и др.). Степень загрязнения вод оценивается колититром, колииндексом и микробным числом (Солититр определяется количеством воды в миллилитрах, в котором обнаруживается одна кишечная палочка, колииндекс - количеством кишечных палочек в одном литре воды, микробное число определяется количеством микробов в 1 мл воды). Колититр шахтных вод обычно находится в пределах

и менее, реже он составляет .

Мембранные методы опреснения шахтной воды. Этими методами опресняются солоноватые или соленые воды с минерализацией до 10 г/л, к которым относятся и воды шахтного водоотлива.

Обратный осмос (метод разделения растворов,

) - процесс преимущественного переноса растворителя через полупроницаемую мембрану, идущий в противоположном направлении по сравнению с широко распространенным в природе и давно известным осмотическим процессом. В обоих случаях полупроницаемая мембрана, пропуская молекулы растворителя, задерживает растворенные вещества.

Особенность обратного осмоса заключается в том, что поток исходной воды, омывая мембрану, разделяется на два: один проходит через мембрану, оставляя в исходной воде задержанные ею вещества, другой смывает эти вещества с поверхности мембраны и уносит их. Мембрана длительное время остается чистой и сохраняет свои технологические характеристики.

В зависимости от разделяемых сред, предъявляемых требований к качеству разделения, технологических условий эксплуатации используются различные мембраны:

· по форме (плоские, трубчатые с наружным диаметром от 0,5 до 25 мм и так называемые полые волокна с наружным диаметром

и внутренним );

· по структуре (непористые - диффузионные; пористые - изотропные, низотропные, изопористые; уплотняющиеся; жестко-структурные; комбинированные);

· по технике изготовления (сухое или мокрое формование, термическая желатинизация, облучение пленок заряженными частицами с последующим химическим травлением, экструдирование и т.д.);

· по материалам (стекло, металлическая фольга, широкий спектр Полимеров - ацетаты целлюлозы, полиамиды, полисульфоны, поливинилы, полибензимидозолы, полипперазинамиды и др.).

Наиболее распространены мембраны из ацетил целлюлозы, ароматических полиамидов и композитные, представляющие собой один или несколько ультратонких слоев полиамидов на полисульфоновой или другой основе. Все они имеют анизотропную структуру, т.е. пронизаны порами с размерами, изменяющимися по толщине мембраны.

Для успешной работы технологической мембранной аппаратуры содержание взвешенных веществ в опресняемой воде должно отвечать нормам, принятым для питьевой воды (1,5 мг/л). Шахтные воды можно освободить от взвешенных и коллоидных загрязнений до указанного показателя, а также от микроорганизмов путем коагуляции взвесей и коллоидов сульфата алюминия или хлоридом железа (III), иногда целесообразно применять и флокулянт - полиакриламид.

При опреснении воды электролизом существуют два технологических барьера: карбонатный и сульфатный. Первый обусловлен отложением на мембранах карбоната кальция, второй — сульфата кальция. Поэтому перед электродиализом из шахтной воды необходимо удалить ионы кальция до концентрации

, что позволит получить одновременно пресную воду и концентрированный раствор солей. Этот предел может быть повышен до при опреснении воды обратным осмосом или дистилляцией. Высокую степень декальцинирования воды перед электродиализом можно обеспечить лишь натрий-катионированием или фосфатным доумягчением. Предпочтительным является первый метод, как не требующий дополнительных реагентов. Регенерационные растворы хлорида натрия для натрий-катионитовых фильтров могут быть получены непосредственно при комплексной переработке шахтных вод. Учитывая все же большой расход соли при регенерации катионов, целесообразно для декальцинирования воды использовать peaгентный метод, а для доумягчения ее - катионитовые фильтры.

Для предупреждения образования осадков карбоната кальция и гидроксида магния во всех случаях, вне зависимости от принятой схемы водоподготовки, рекомендуется предусмотреть подкисление рассола и катионита. Вместо подкисления или как дополнение к подкислению применяют периодическую переполюсовку аппаратов или так называемую пульсацию тока противоположного направления продолжительностью

через каждые при одновременном отключении рабочего источника питания.

Ингибитором всех процессов, связанных с выделением твердых фаз минеральных веществ из шахтных вод, является повышенное содержание в растворенном состоянии органических веществ. Эти же вещества ухудшают и протекание процессов электродиализа. Поэтому количество органических веществ в воде, поступающих на деминерализационную установку, оснащенную мембранной аппаратурой, должно превышать норм, допустимых для питьевой воды. Иногда для удаления из опресняемой воды органических веществ использует активированный уголь.

В основном для устранения биологических загрязнений воду периодически хлорируют на всех сооружениях коагуляционной установки. Раствор хлорной воды или гипохлорита натрия в количестве

«активного хлора» подают в регулирующий бачок с шаровым клапаном.

При опреснении воды мембранными методами особую опасность представляет высокое содержание в ней ионов железа и марганца. Ухудшение работы опреснительных установок наблюдается даже при содержании в воде 0,02 мг/л железа и марганца. Осаждаясь на катионитовых мембранах и внутри их, гидроксиды железа и марганца постепенно увеличивают электрическое сопротивление мембран. В связи с этим необходимо обратить особое внимание на предотвращение загрязнения опресняемой воды железом в результате коррозии технологической аппаратуры и трубопроводов.

Для предупреждения биологических обрастаний в мембранных аппаратах и трубопроводах опресняемую воду целесообразно предварительно хлорировать дозами, обеспечивающими концентрацию остаточного хлора в воде

. Для этого в электродиализаторах можно использовать хлор, выделяющийся в анодной камере.

Осветление шахтных вод.Для сбора шахтных вод и улавливания крупных взвесей сооружаются подземные водосборники, вместимость которых рассчитана на четырехчасовой нормальный приток воды. Шахтная вода, отстоявшаяся в водосборниках и выданная на поверхность в отстойники или пруды-осветлители, содержит взвеси, в которых

частиц менее 60 мкм. Пруды-осветлители с шести- , десятисуточным обменом воды улавливают до тонких взвесей, чем и объясняется такое интенсивное их строительство.

Следует отметить, что в угольной промышленности впервые в отечественной практике применены высокоэффективные отстойники с выделением взвеси в тонких слоях. Однако при естественном осветлении даже в наиболее совершенных отстойниках в шахтной воде всегда остается значительное количество тонкодисперсной взвеси в количестве, доходящем до 100 мг/л. Воду с таким содержанием взвешенных веществ невозможно опреснять мембранными методами. Для более полного осветления шахтных вод и одновременного извлечения из них микроорганизмов, а также для снижения содержания органических веществ необходимо использовать метод коагуляции