169813 (Проблемы охраны водной среды в горном деле)

Оглавление

Введение

1. Основные потребители воды в горном деле

2. Структура промышленных сточных вод и регулирование водного потока

3. Условия образования и состав сточных вод горных предприятий

4. Качество воды, анализ сточных вод, ПДК и ПДС вредных веществ в сточных водах

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

5.1 Механическая очистка

5.2 Физико-химическая очистка

5.3 Общая схема борьбы с загрязнением воды

5.4 Очистка шахтных вод угольных месторождений

6. Охрана водной среды

6.1 Охрана поверхностных и подземных вод

6.2 Охрана водной среды методом тампонажа

7. Мероприятия по снижению уровня загрязнения воды

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В 1990 г. человечество забирало из водных источников для своих нужд примерно воды в год, в том числе для промышленных целей порядка . С начала текущего столетия общее водопотребление в мире возросло в 8 раз, а на промышленные цели - более чем в 20 раз. В 2000 г. водопотребление достигло .

Водное хозяйство горной промышленности отличает то, что забор воды и сброс ее в процессе добычи превышает потребление воды на производственные нужды отрасли более чем в 3 раза, причем для шахт - в 7 раз, для разрезов - в 4,5 раза.

В настоящее время охрана вод от загрязнения и истощения на территории России регламентируется Основами водного законодательства страны, водными кодексами и на их основе постановлениями соответствующих органов о порядке использования вод, правилами их охраны.

В соответствии с Конституцией Российской Федерации все воды (водные объекты) составляют единый государственный фонд и предоставляются только в пользование.

Высшей формой учета является Государственный водный кадастр (содержит данные, характеризующие вещественный состав государственного фонда).

Важная роль в водном законодательстве отводится регулированию водных отношений. За государством закрепляются функции:

1. Распоряжение фондом;

2. Установление основных положений в области использования вод;

3. Охрана от загрязнения, истощения;

4. Предупреждение и ликвидация вредного воздействия вод;

5. Установление нормативов водопользования, требований к качеству вод, их потребления, регистрации водопользователей;

6. Утверждение схем комплексного использования и охраны вод;

7. Государственный контроль за использованием и охраной вод и установление порядка его осуществления.

Основы водного законодательства обязывают предприятия - водопользователей содержать в исправном состоянии очистные и другие водохозяйственные сооружения, влияющие на состояние вод. Предусматривается обязательное обеспечение рационального и комплексного использования вод при условии первоочередного удовлетворений питьевых и бытовых нужд.

Для нарушителей водного законодательства установлены следующие виды ответственности: административная, дисциплинарная материальная и уголовная. Специфической мерой ответственности является лишение или прекращение права водопользования.

1. Основные потребители воды в горном деле

Водопотребление при добыче и переработке полезных ископаемых обычно связано с хозяйственно-бытовыми и коммунальными нуждами, производственными и техническими, а также с пожаротушением. Для этого используют системы водоснабжения, в состав которых входят водозаборные сооружения, насосные станции, станции очистки и подготовки воды, магистральные или разводящие трубопроводы или каналы, резервуары и водонапорные башни, а также вспомогательные сооружения: лаборатории, склады и др.

В соответствии с видами водопотребления системы водоснабжения разделяются на хозяйственно-питьевые, технические (производственные) и противопожарные. Они могут быть как раздельными, так и совмещенными, по способу подачи воды - самотечными, с механической подачей и зонными, а по способу ее использования - прямоточными, оборотными, с повторным использованием.

В прямоточных системах вся забираемая вода задействована в технологических или других процессах однократно, после чего передается на очистку и сброс. В оборотных системах предусматривается многократное использование воды без сброса ее в природные водные объекты, но каждый цикл использования должен предусматривать при необходимости очистку (кондиционирование). Для компенсации безвозвратных потерь производится постоянная или периодическая подпитка систем оборотного водоснабжения. Повторно-последовательное использование воды предусматривает несколько технологических процессов, а затем очистку воды и сброс.

Основные направления совершенствования водопотребления горнодобывающих предприятий - сокращение потребления воды питьевого качества из рек, озер и городского водопровода, а также расширение использования шахтных и карьерных вод для хозяйственно-бытовых и технических нужд. Для этого проводится детальный анализ работы горного предприятия и разрабатывается ситуационный план (графический документ) расположения водных объектов, инженерных сооружений и устройств по использованию и охране водных ресурсов, на котором показано расположение на местности всех водных объектов, линий водопотребления и водоотведения, водозаборов и других сооружений.

Рис. 1. Ситуационный план: 1 -рудник; 2 - обогатительная фабрика; 3 - пульповод; 4 – очистные сооружения шахтных вод; 5 - очистные сооружения сточных вод водообогатительной фабрики; 6 - отстойник; 7 – поселок

Один из наиболее важных графических документов, по которому можно судить об эффективности использования водных ресурсов на предприятии, - схема водопотребления и водоотведения - включает в себя следующие основные элементы:

• откачку подземных вод при разработке месторождения;

• истощение запасов поверхностных и подземных вод при их дренировании;

• использование откачиваемой воды самим предприятием;

• увеличение запасов поверхностных и подземных вод в результате сброса отработанных вод;

• загрязнение природных вод;

• удовлетворение потребностей горного предприятия в технической и пресной воде за счет водоснабжения извне или передачу воды другим откачку подземных вод при разработке месторождения;

Для более детального учета водных ресурсов составляются балансовые схемы, где для каждого участка указаны количество и химический состав протекающей воды, а также воды, потерянной для отдельных технологических агрегатов, звеньев и предприятия в целом. Данные из балансовых схем помещают по операциям в таблицу водного баланса, которая позволяет увидеть, в каких звеньях водные потери максимальны и где можно повысить эффективность использования водных ресурсов.

На горных предприятиях основные водопотребляющие процессы организованы на оборотной системе водоснабжения, на пополнение которой используют карьерные, шахтные и дренажные воды. При этом добыча открытым способом обеспечивает 67 % оборотного водоснабжения, подземным (механическим) - 48 %, подземным (гидравлическим) - 94 %, обогащение (от общего водопотребления) - 92 %.

2. Структура промышленных сточных вод и регулирование водного потока

Промышленные воды строящихся шахт, рудников и карьеров формируются преимущественно из сопутствующих вод атмосферного и подземного происхождения, загрязненных вследствие водной эрозии отвалов пустых пород и некондиционных полезных ископаемых.

Горнопромышленной сточной называют также воду, которая после одно- или многократного использования в технологических процессах становится непригодной для дальнейшего применения по прямому назначению и подлежит сбросу или использованию в другом производстве.

По степени загрязненности и условиям образования такие воды могут быть разделены на чистые или циркуляционные (оборотные); условно чистые; загрязненные промышленные; загрязненные ливневые.

Чистыми или циркуляционными (оборотными) называют воды, качество которых в процессе их использования практически не ухудшается, что позволяет многократно использовать их без специальной обработки. Эти воды подлежат только периодическому сбросу и замене при накоплении в них продуктов коррозии трубопроводов и оборудования или эрозии железобетонных сооружений.

Условно чистыми называют воды, ухудшение качества которых делает их непригодными для повторного использования в процессе, но не исключает возможности применения их для процессов с менее жесткими требованиями к воде либо допускает их в водоем или канализацию без специальной обработки (очистки).

Загрязненными горнопромышленными (промстоками) называют воды, которые в процессе использования настолько загрязняются исходным сырьем, что их нельзя не только употреблять в дальнейшем, но и сбрасывать без очистки из-за токсичности, агрессивности или других отрицательных свойств. С учетом вида и содержания загрязнений промстоки отводят и очищают одним общим или не несколькими самостоятельными потоками в зависимости от основных загрязнителей: потоки нефтесодержащие, кислотно-щелочные, хромсодержащие, циансодержащие, содержащие красители, токсичные органические загрязнения и т. п. Тем самым упрощают обработку промстоков, а также предотвращают образование взрыво- и огнеопасных продуктов или выделение ядовитых газов при взаимодействии веществ, содержащихся в различных видах промстоков. Иногда целесообразно разделять промстоки, одинаковые или близкие по качественному составу, но значительно различающиеся по количеству загрязнений.

Загрязненные ливневые воды образуются на сильно загрязненных участках территории предприятий: стоянках транспорта, открытых площадках для хранения сырья, горючесмазочных материалов (ГСМ), отходов производства и т.п. В этих водах чаще всего содержатся взвешенные вещества (пыль, грязь, нефтепродукты и др.), которые попадают в зону действия ливня. Объем загрязненных ливневых вод нередко бывает весьма значительным.

Для снижения воздействия горнодобывающей промышленности на состояние водных ресурсов принимаются различные меры, направленные на уменьшение водопритоков в горные выработки:

• организация предварительного осушения;

• заградительный дренаж (в том числе контурный и с использованием систем водопонизительных и водопоглощающих скважин), а также поглощающий дренаж с обособленным отводом воды;

• изоляция водоисточников, например водонепроницаемыми завесами (экранами);

• создание надежных систем канализации ливневого и талого стоков с территории горного отвода;

• откачка талых и дождевых вод из мест оседаний и провалов;

• нормированный расход технологической воды.

Осушение в горном деле - совокупность технических мероприятий, снижающих обводненность месторождений полезных ископаемых и регулирующих режим притоков воды в горные выработки при строительстве горных предприятий и эксплуатации месторождений со сложными гидрогеологическими условиями. Тем самым создаются экономически эффективные и безопасные условия ведения горных работ, а также обеспечивается охрана недр и водных ресурсов. Поэтому, как правило, горнодобычные работы сопровождаются искусственным водопонижением. Только при добыче угля из шахт и разрезов откачивается около 14 км³ воды в год. Сброс откачиваемых и сточных вод ведет к загрязнению поверхностных водных объектов различными солями, нефтепродуктами и тяжелыми металлами.

Осушение включает отвод поверхностных вод, снижение уровня подземных вод, откачку и отвод воды из горных выработок за пределы месторождения полезных ископаемых. Для отвода поверхностных вод (из заболоченных участков, озер, рек, мульд оседания) выполняют:

• перехват склонового стока с помощью нагорных канав и дамб;

• экранирование русел водопритоков в пределах шахтных и карьерных полей;

• удаление воды самотеком из водоемов и водотоков за пределы месторождения полезных ископаемых по канавам, трубам или откачкой насосами;

• откачку ливневых и талых вод из мульд оседания насосами, устанавливаемыми обычно на понтонах.

Для снижения уровня подземных вод на участках ведения горных работ используют дренажные и барражные устройства.

Дренаж - способ осушения территории месторождений полезных ископаемых и массивов горных пород путем сбора и отвода подземных гравитационных вод в естественные русла (реки, озера и т.п.) или искусственные сооружения (каналы, горные выработки и др.).