Проблемы охраны водной среды в горном деле (стр. 8 из 13)

На процесс осветления вод влияют гранулометрический и минералогический состав твердого компонента, его плотность и концентрация, вязкость, температура и рН пульпы, наличие в растворах реагентов. Эффективность осветления воды во многом зависит от правильного приготовления реагента и его дозировки, конструктивных особенностей выбранного аппарата и его удельной производительности.

Для осветления воды в основном применяют устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы производят под действием силы тяжести (непрерывного действия - пирамидальные отстойники, конусные и радиальные сгустители; периодического действия - наружные отстойники, шламовые бассейны, пруды); аппараты, в которых расслоение происходит под действием центробежной силы (гидроциклоны, осадительные центрифуги); флотационные машины (вывод грубодисперсного шлама).

Прогрессивным направлением очистки является удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил, при этом в несколько раз повышается производительность и уменьшаются размеры отстойника. В качестве таких аппаратов используют гидроциклоны и центрифуги, в которых вода, поданная под давлением

, вращательно движется в цилиндрической части 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 таких аппаратов равна

Для ускорения осаждения тонкодисперсной взвеси в шламовую воду добавляют различные реагенты, вызывающие коагуляцию или флокуляцию, т.е. образование относительно крупных быстро осаждающихся агрегатов. В горной промышленности используются в основном реагентные, сорбционные, электрохимические и другие физико-химические методы очистки вод.

5.2 Физико-химическая очистка

При физико-химической очистке сточных вод изменяют физическое состояние загрязнений, что облегчает их удаление из сточных вод. Для этого пользуются методами коагуляции, флокуляции, флотации, сорбции, экстракции, ионного обмена, диализа, осмоса, дистилляции, кристаллизации, магнитной обработки, электрокоагуляции и др.

Коагуляция основана на слипании мелкодисперсных частиц под воздействием специально добавляемых в сточные воды веществ - коагулянтов, в результате чего увеличиваются размеры частиц и интенсивность их осаждения. В качестве коагулянтов применяют соли аммония, железа, магния, известь, шламовые отходы и др.

Если процесс отстаивания протекает медленно, что может быть связано с присутствием мелкодисперсных примесей (угольная пыль), то прибегают к процессу коагулирования. При коагулировании учитывают факторы, влияющие на процесс: температуру, активную реакцию,

среды, интенсивность перемешивания и солевой состав раствора. Процесс коагулирования можно ускорить добавлением флокулянтов — веществ, образующих с водой коллоидные дисперсные системы.

Флокуляция — один из видов коагуляции, когда в качестве флокулянта используют природные органические и синтетические высокомолекулярные вещества (полиакриламид, белки, полиэтиленамин и др.).

Флотация основана на процессах прилипания загрязненных веществ к поверхности раздела двух фаз, например воздуха и воды, образования комплексов и их удаления. Для усиления флотационного эффекта в обрабатываемую жидкость добавляют поверхностно-активные вещества (нефть, мазут, смолы, керосин и др.), которые снижают поверхностное натяжение жидкости, ослабляя связь воды с твердым или коллоидным веществом. Процесс флотации усиливают, вводя в жидкость пенообразователи (тяжелый пиридин, крезол, фенолы и т.д.), которые также понижают дисперсность пузырьков и их устойчивость. В зависимости от способа насыщения жидкости пузырьками воздуха или другого газа различают флотацию с выделением воздуха из раствора, с механическим диспергированием воздуха, с подачей воздуха через сопла или пористые материалы и электрофлотацию.

Метод флотации с выделением воздуха из раствора широко применяют в практике очистки жидкостей, содержащих очень мелкие частицы загрязнений, поскольку он позволяет получить пузырьки.

5.3 Общая схема борьбы с загрязнением воды

Общая схема очистки сточных вод от различных видов загрязнений состоит из первичной, вторичной и третичной очистки. При первичной очистке (очистке от веществ во взвеси) сточная вода поступает в систему решеток и сеток (процеживание, задержание крупных предметов: обуви, веток, одежды и др.), затем она подается в песколовку, где крупные посторонние включения, например гравий, выпадают на дно медленно текущего потока, и далее направляется в отстойник.

При вторичной очистке (очистке от веществ в растворе) удаляются растворенные органические вещества (биологически с помощью аэротенков или капельных биофильтров) или растворенные химические вещества (физико-химической очисткой с помощью ранее описанных способов).

Твердый осадок отстойников первичной и вторичной очисток перекачивают в перегниватель - большой подогреваемый резервуар (без доступа воздуха), в котором развивается особая культура микроорганизмов, превращающих органические загрязнения в конечные устойчивые продукты, включающие метан и сероводород. Метан сжигают для поддержания в перегнивателе требуемой температуры. Образующийся твердый неразложимый продукт высушивают и отправляют на свалку мусора или для дальнейшего использования. Эффективность очистки воды после первичной и вторичной очистки составляет примерно 90 %. При третичной очистке (мало распространена) из сточных вод удаляются элементы питания растений - соединения, содержащие азот и фосфор. Содержание этих элементов в воде приводит к бурному росту водорослей - эвтрофизации природных водоемов. Фосфор удаляется с помощью извести, солей железа, аммония. Доочистка Производится активированным углем.

На большинстве предприятий очистка сточных вод ограничена фторичной обработкой, лишь в последнее время стали создаваться (предприятия третичной обработки. Первичная и вторичная обработка сточных вод. До начала очистки |сточные воды отстаиваются в течение недели. При этом для уничтожения бактерий эффективно применяются хлор, озон и т.п., но эти (вещества почти не действуют на вирусы. Вирусы уничтожаются с помощью бактерий, последние же удаляются из вод фильтрованием и стерилизацией. После этого сточные воды проходят решетчатый фильтр грубой обработки, где отделяются крупные частицы, которые затем размалываются и в виде суспензии возвращаются в основной поток сточных вод. Далее сточные воды направляются в танки для удаления веществ, плавающих на поверхности или осевших на дно (жиры и масла), после чего попадают в первичные отстойники цилиндрической формы, снабженные устройствами для снятия пены и отбора осадка.

Донный скребок соединен с вращающейся крестовиной, которая подвешивается в центре отстойника или при помощи радиального моста над поверхностью воды. В первом случае привод осуществляется из центра отстойника, во втором — с периферии.

Осадок выводится через дно отстойника с помощью телескопических затворов, которые позволяют регулировать скорость потока и предотвращают образование пробки. Широко применяются и диафрагменные затворы. Осадок из первичных отстойников поступает в автоклав для переработки его в метан либо непосредственно на сушку, а затем на сжигание. Поток жидкости из первичных отстойников поступает на предприятие биологической очистки. Для уменьшения объема осадка его обрабатывают в автоклаве при повышенном давлении.

Для увеличения производительности автоклава смесь осадка и сточных вод нагревают паром или горячей водой (тем самым, увеличивая скорость ферментации) либо тщательно перемешивают для Достижения лучшей гомогенности и ликвидации пустот.

В общем случае при проектировании необходимым расчетным объемом автоклава является

. Таким образом, для города с миллионным населением желательно иметь автоклавный объем . В настоящее время реальные объемы значительно уступают расчетным. Поэтому часто устанавливают каскад автоклавов.

Метан, получаемый из осадка, используют главным образом для производстве пара, необходимого для нагревания самого осадка. Только на очень больших предприятиях метан применяют для производства электроэнергии газовыми турбинами и лишь его избыто" расходуют на нагревание осадка. Установка газовых турбин экономически целесообразна при обслуживании не менее 300 тыс. человек.

Прошедший автоклав осадок поступает на сушку. В настоящее время намечается тенденция отказа от сушилок по нескольким причинам. Сушилки занимают большую площадь, появление при сушке неприятного запаха не способствует заселению окружающих районов. Даже сухой осадок неудобен в обращении и неприятен на вид. Поэтому в настоящее время осадок сгущают и затем фильтруют через вакуумный фильтр, где отделяется основная масса воды. Отфильтрованный осадок содержит около

сухого вещества. Далее осадок гранулируется и поступает на хранение. Его можно непосредственно применять в качестве удобрения или использовать для получения компоста.

Обычно в фильтр поступает смесь первичного и вторичного осадков. Однако если процесс многостадийный и применяется биологическая обработка, фильтрование следует проводить в начале процесса.