Проблемы охраны водной среды в горном деле (стр. 6 из 13)

Биохимическое потребление кислорода (БПК) - количество кислорода в

, необходимое для аэробного биохимического разложения органических веществ, содержащихся в воде за определенный отрезок времени (1, 2, 5, 20сут.).

5. Способы и методы очистки и обеззараживания сточных вод горных предприятий

Очистка сточных вод - обработка их с целью разрушения или удаления из них определенных веществ, препятствующих отведению этих вод в водоемы в соответствии с нормативными требованиями.

Методы очистки горнопромышленных сточных вод и жидких отходов горного производства делят на две группы: деструктивные и регенерационные. К деструктивным относят такие методы, при которых загрязняющие сточную воду вещества разрушают окислением, восстановлением или другими химическими и физико-химическими методами. Образующиеся продукты распада удаляются в виде газов и осадков или остаются в растворе. Обработанные таким образом жидкие отходы подлежат сбросу или захоронению. Для деструктивной обработки применяют различные реагентные методы, термическое уничтожение, биохимическое окисление и т.д.

К регенерационным относятся методы, позволяющие возвратить обработанные жидкие отходы в технологический цикл, использовать их в другом производстве или извлечь из них ценные вещества. Объектами регенерации могут быть вода (загрязненные сточные воды), химикаты (отработанные растворы, загрязненные воды), горюче-смазочные материалы (отработанные масла, топлива) и даже многокомпонентные смеси. При регенеративной обработке не всегда обеспечивается полный санитарный эффект, и поэтому может потребоваться дополнительная деструктивная обработка вторичных отходов: обезвреживание солей, извлеченных из регенерированной воды; обработка воды, из которой извлекли ценные примеси; обработка применяемых для регенерации растворов и вод регенерирующих установок.

Тот или иной метод очистки жидких горнопромышленных отходов можно выбрать только на основе изучения их состава и свойств, целесообразности их регенерации или утилизации, а также после выяснения характера и мощности водоема, его народнохозяйственного значения и особенностей использования для определения возможности сброса отходов.

В связи с большим разнообразием состава и свойств сточных вод для их очистки применяют следующие способы: механический, физико-химический, химический, биологический и термический.

5.1 Механическая очистка

Механическая очистка используется для удаления из сточных вод нерастворимых взвешенных частиц, которые под действием гравитационных сил выпадают в осадок, если их плотность больше плотности воды, или всплывают на поверхность, если их плотность меньше плотности воды. По мере накопления осажденные или взвешенные загрязнения удаляются.

К механической очистке производственных сточных вод относятся: процеживание, отстаивание, фильтрование и выделение твердой взвеси при помощи центрифуг или гидроциклонов.

Для процеживания сточных вод в зависимости от гидравлических свойств выделяемых частиц используют решетки или сита. Решетки, задерживающие крупные загрязнения, состоят из наклонно установленных параллельных металлических стержней, укрепленных на раме. Сита употребляют в основном для извлечения из производственных стоков ценных продуктов, находящихся в виде нерастворенных примесей.

Чтобы облегчить условия эксплуатации сооружений, главным образом отстойников, служащих для дальнейшей очистки сточных вод, их них необходимо предварительно выделять минеральные загрязнения. Для этого применяют песколовки, среди которых различают горизонтальные (жидкость движется в горизонтальном направлении) и вертикальные (жидкость движется вертикально снизу вверх). Для извлечения из производственных сточных вод жиров, масел и других легких, всплывающих на поверхность веществ применяют жироловки, а для нефтесодержащих стоков - нефтеловушки.

Для повышения эффекта осветления мутных и малоцветных вод, растворов и других жидкостей их после отстаивания фильтруют. Существующие механические фильтры подразделяют на несколько групп. Основные из них: вакуумные (барабанные и дисковые), наливные (карусельные, ленточные, тарельчатые) и под давлением (дисковые, листовые, патронные, дисковопакетные и фильтр-прессы). Часто вместо отстойников применяют гидроциклоны, которые во многих случаях оказываются более эффективными и экономичными. Для осветления небольших количеств сточных вод и для обезвоживания осадка применяют центрифуги.

При разработке природоохранных мероприятий конструктивные параметры отстойников рассчитывают в соответствии со СНиП II31 -74 , «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» и СНиП II 32-74 «Канализация, наружные сети и сооружения».

Минеральные частицы большой плотности удаляют из сточных вод с помощью гидроциклонов, песколовок, сепараторов и осадительных центрифуг.

Осветлители - аппараты для усиления процесса осветления обработанной коогулянтами воды путем пропускания ее через слой ранее образованных осадков (контактной среды).

Механическая очистка применяется как самостоятельно, так и в качестве первой ступени в сложной системе очистки.

Очень распространенным является осветление сточных вод от легких и тяжелых взвесей в отстойниках различной конструкции: вертикальных, горизонтальных, радиальных, оборудованных специальными устройствами для сбора и удаления выпавших легких фракций. По принципу действия они подразделяются на периодические и непрерывные. На горных предприятиях в основном применяют отстойники непрерывного действия.

Отстаивание - технологический процесс разделения жидкой грубодисперсной системы (суспензии, эмульсии) на составляющие ее фазы под действием силы тяжести. В процессе отстаивания частицы (капли) дисперсной фазы выпадают из жидкой дисперсной среды в осадок или всплывают к поверхности.

Отстаивание как технологический прием используют для выделения диспергированного вещества или очистки жидкости от механических примесей. Эффективность отстаивания возрастает с увеличением разницы в плотностях разделяемых фаз и крупности частиц дисперсной фазы. При этом в системе не должно быть интенсивного перемешивания, сильных конвекционных потоков, а также явных признаков структурообразования, препятствующих седиментации (осаждению).

Накопление осадка (сливок) при отстаивании обусловлено скоростью оседания (всплывания) частиц, которая в простейшем случае свободного движения сферических частиц определяется законом Стокса. В полидисперсных суспензиях сначала в осадок выпадают крупные частицы, а мелкие образуют медленно оседающую муть. Разница в скорости оседания частиц, различающихся по размеру и плотности, лежит в основе разделения измельченных материалов (пород) на фракции (классы крупности) путем гидравлической классификации или отмучивания. В концентрированных суспензиях наблюдается не свободное, а так называемое солидарное, или коллективное, оседание, при котором быстро оседающие крупные частицы увлекают мелкие, осветляя верхние слои жидкости. При наличии в системе коллоидно-дисперсной фракции отстаивание сопровождается укрупнением частиц в результате коагуляции или флокуляции.

Структура осадка зависит от свойств дисперсной системы и условий отстаивания. Грубодисперсные суспензии, частицы которых не слишком сильно различаются по размеру и составу, образуют плотный, четко отграниченный от жидкой фазы, осадок. Полидисперсные и многокомпонентные суспензии тонко измельченных материалов, особенно с анизометрическими (например, пластинчатыми, игольчатыми, нитевидными) частицами, наоборот, дают рыхлые гелеообразные осадки. При этом между осветленной жидкостью и осадком существует постепенный переход от менее концентрированных слоев к более концентрированным. В кристаллических осадках возможны процессы рекристаллизации. При отстаивании агрегативно неустойчивых эмульсий скопившиеся у поверхности в виде сливок или у дна капли коалесцируют (сливаются), образуя сплошной жидкий слой. В промышленных условиях жидкость отстаивается в отстойных бассейнах (резервуарах, чанах) и специальных аппаратах - отстойниках (сгустителях) различных конструкций.

Отстаивание широко употребительно при очистке воды в шахтных системах; при обезвоживании и обессоливании сырой нефти; во многих процессах обогатительной и гидрометаллургической технологий. Отстаивание применяют также при амбарной очистке буровых промывочных жидкостей, а также при очистке нефтепродуктов (масел, топлив). В естественных условиях отстаивание весьма значимо при самоочищении природных и искусственных водоемов.

Отстойники - искусственные резервуары или водоемы для выделения из шахтных, карьерных и производственных сточных вод взвешенных примесей, осаждения их под действием силы тяжести при небольшой скорости потока, а также для очистки сточных вод с помощью реагентов.

Отстойники предназначены также и для снижения износа насосного оборудования и труб при водоотливе, обогащении, гидромеханизации вскрышных работ, для улавливания полезных компонентов и для охраны как земель, так и поверхностных водотоков от загрязнения. Различают отстойники предварительной очистки дренажных, шахтных и карьерных вод, сточных вод обогатительных фабрик и отстойники окончательной очистки вод (природоохранные). Отстойники для предварительной очистки воды располагают в водопонижающих скважинах (глухие трубы, устанавливаемые ниже фильтров), в шахтных стволах, у насосных станций главного и участкового водоотлива (главные и участковые водосборники), а для окончательной — на земной поверхности.

В горной практике для окончательной очистки вод, сбрасываемых шахтами, карьерами, обогатительными фабриками, применяют пруды-осветлители и резервуары. Пруды-осветлители площадью

(в среднем ) размещают в зависимости от рельефа местности: на пологих площадках, косогорах, в балках. Иногда пруд-осветлитель может обслуживать несколько шахт (карьеров). Слив осветленной воды из них производится через специальный порог, уровень которого поднимают, устанавливая по мере заполнения пруда деревянные бруски. Воду из колодцев отводят к стационарным насосным станциям и откачивают потребителю и в речную сеть. Иногда воду из пруда-отстойника перекачивают плавучими насосными станциями, смонтированными на понтонах.